可拆卸式清洁桶的设计与分析.pdf

:./.可拆卸式清洁桶的设计与分析赵海燕杨 玥(苏州市职业大学 机电工程学院江苏 苏州)摘 要:针对平板拖把清洗不干净、污水及赃物易残留在清洁桶底且难以排出等问题设计了一种可拆卸式清洁桶根据平板拖把清洁特点提出了可拆卸清洁桶的整体设计方案并对其主要结构进行了设计研究最后通过有限元分析验证了关键零部件的可靠性 分析结果表明该清洁桶可以有效隔离清水和污水可实现平板拖把的大面积清洁解决了污水及赃物排出时残留清在洁桶桶底的问题具有节水环保、高效清洁、便于收纳、实用性强的优点关键词:可拆卸式清洁桶节水环保中图分类号:文献标识码:文章编号:()():.:引 言随着经济的不断发展和生活水平的不断提高人们对家居环境的要求也越来越高 因此家居清洁显得更为重要 通过对家居清洁装置的市场调研发现市场上已有的清洁桶一般只包括清洁区或者只包括清洁区和挤水区且存在水资源浪费较多且清洗效果不佳的现象 目前市场上也有一部分的干湿分离清洁桶产品虽然可以实现清水和污水的隔离但是存在拖把清洗不干净、污水及赃物残留清洁桶底且难以排出等问题因此在清洁地面时耗时耗力且清洗清洁桶也不方便降低了家居地面清洁的效率和质量基于此笔者研制了一种可拆卸的平板拖把清洁桶并重点对清洁刮板、倾斜隔板和清洁桶底座等主要结构进行了设计 分析表明该清洁桶可以有效隔离清水和污水解决了污水及赃物残留于清洁桶桶底的问题具有节水环保清洁效率高实用性强等优点 可拆卸式清洁桶总体结构设计基于节水环保和便于收纳理念设计了可拆卸式清洁桶的整体结构结构如图 所示 清洁桶主要用于平板拖把的清洗总体设计思路如图 所示图 可拆卸式清洁桶.拉杆.除污刮板.桶盖.桶身.倾斜隔板.底座.脚轮.清洁刮板图 清洁桶总体设计思路 清洗时平板拖把从桶盖的清水口进入经由除机械研究与应用 年第 期(第 卷总第 期)设计与开发收稿日期:作者简介:赵海燕()女河北沧州人副教授硕士研究方向:机械创新设计污刮板刮去部分脏污后进入桶身再经由清洁刮板大面积清洁平板拖把实现了来回多次清洁 污水则由桶盖上的导水引道流入桶身的污水储存区当平板拖把清洁完毕时可侧向横拉倾斜隔板污水经由清洁桶底座的锥形引流道结构排出 清洁桶主要结构设计.桶盖结构设计桶盖设置有两个清水口和两个污水口如图 所示 在清水口和污水口中间增加了导水引道结构导水引道及除污刮板一侧刮板的角度为 有利于引导污水流向污水储存区 在清水口处设置有圆柱形凸台可与除污刮板上的圆柱形凹槽形成榫卯结构配合 清洁桶多次使用后易损件除污刮板可能会磨损失效 榫卯结构便于除污刮板拆卸更换给用户提供了维护便捷性图 桶盖.除污刮板结构设计除污刮板的结构图如图 所示 除污刮板共有四层刮板第一层为锯齿刮板可以有效清洁平板拖把上所沾染的毛发其余三层为平直刮板可以多次清洁平板拖把增大清洁区域提高清洁的效率和质量 当拖把上的污水量较大时污水容易沿除污刮板上表面流入清水储存区因此在除污刮板两侧设置了防漏水挡板可以有效防止污水回流入清水储存区污染清水图 除污刮板.锯齿刮板.平直刮板.防漏水挡板.圆柱形凹槽.清洁刮板结构设计清洁刮板的结构图如图 所示 清洁刮板对齐放置在除污刮板的下方主要包括多层平直刮板、圆形凹槽等结构 平直刮板设置为多层可以增加平板拖把的清洁面积并提高拖把的清洁效率 清洁刮板设置四个圆形凹槽可实现与桶身中的竖直隔板配合连接增加清洁刮板的稳固性图 清洁刮板.倾斜隔板结构设计倾斜刮板安装于清洁刮板下方可以辅助污水和污物顺利排出 倾斜刮板设置有半圆拉环和方形凸台结构图如图 所示 半圆拉环结构便于倾斜隔板的抽拉方形凸台可以有效防止抽拉过度避免将隔板拉出清洁桶外 此外隔板在清洁桶内安装时需设置斜度如图 所示倾斜安装便于污水向下流动防止脏污残留于倾斜隔板上图 倾斜隔板图 倾斜角度示例.桶身结构设计如图 所示桶身结构设置有 和 两个清洁区室 两个清洁区室可以同时为两个平板拖把提供清洁提高清洁效率或者当一个清洁区室污水不能使用时可用另一个清洁区室清洁减少换水次数 每个清洁区室又通过垂直隔板分为清水储存区和污水储存区提高用水效率 垂直隔板上设置有圆柱形凸隼用于连接清洁刮板(详见图 所示)桶身另外设置有两个方孔用于连接清洁桶的拉杆图 桶身.清洁区室.清洁区室.拉杆连接方孔.清水储存区.污水储存区.垂直隔板.圆柱形凸隼.底座结构设计底座结构设计如图 所示其主要由锥形引流道和出水口两部分组成 依据水流原理及水流的冲击力情况底座锥形引流道结构有效结合了螺旋式下降结构和锥形结构 当倾斜隔板侧向抽拉打开后污水设计与开发 年第 期(第 卷总第 期)机械研究与应用能够顺利通过引流道及出水口排出不会残留在清洁桶底部图 底座.拉杆与脚轮的设计与选用清洁桶拉杆结构采用可伸缩结构可以根据不同用户身高进行调节如图 所示 脚轮的结构图如图 所示脚轮选取的是刹车万向轮 清洁桶配置 个或 个刹车万向轮选取 个刹车万向轮成本较低但选取 个刹车万向轮可以更有效地提高清洁桶的稳固性和支撑强度 综合考虑清洁桶选用 个刹车万向轮图 拉杆 图 脚轮 关键零部件的有限元分析.拉杆承载力分析清洁桶拉杆受力分析如图 所示 拉杆上所承受的力为.且可看作悬臂梁拉杆长度 图 所示为拉杆所受剪力图图 所示为拉杆所受弯矩图 最大弯矩为:.图 拉杆受力分析图 图 剪力图图 弯矩图 单根拉杆所承受的弯矩为.根据截面尺寸求得抗弯截面系数为.则拉杆所受弯曲应力 /.小于许用应力 满足强度要求 通过 三维软件对拉杆进行应力、应变分析如图 所示 由图可知等效应力最大值为.最大位移.拉杆应力、应变满足要求图 拉杆应力、应变分析.倾斜隔板承载力分析倾斜隔板是平板拖把清洁桶的关键点之一倾斜隔板不仅要考虑污水引流作用也要考虑其承载力和清洁桶的使用及美观性 根据设计计算考虑到拖把清洁时的冲击力折合安全系数后倾斜隔板所受力为 通过有限元分析可知等效应力最大值为.位移最大值.如图 所示等效应力和位移在允许范围内可以安全使用图 倾斜隔板应力、应变分析 结 语文章对可拆卸清洁桶进行了主要结构设计和关键零部件的有限元分析分析了清洁桶结构设计的可行性验证了设计的可靠合理性 该清洁桶采用可拆卸式结构便于用户收纳清洁桶采用多区室分隔能够有效隔离清水和污水避免污水反向流动造成清水污染的情况发生借助多层刮板高效清洁拖把通过底座的锥形引流道结构可将污水顺利排出确保脏污无残留采用伸缩拉杆方便用户自动调节高度选用万向脚轮便于清洁桶的移动 该可拆卸清洁桶有效提高了平板拖把的清洁效率和清洁质量节水环保操作简单便于收纳具有一定的推广价值参考文献:赵海燕.可拆卸多功能清洁装置的设计与研究.轻工科技():.柴鹏飞赵大民.机械设计基础.北京:机械工业出版社.邢艳玲赵海燕.工程力学.北京:北京交通大学出版社.机械研究与应用 年第 期(第 卷总第 期)设计与开发