【摘要】雨傘甩干裝置主要用在超市、商場(chǎng)、酒店等門口，在下雨天方便顧客快速把雨傘甩干。本課題主要是對(duì)雨傘甩干裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)及初探，考慮到成本、結(jié)構(gòu)等問題，設(shè)計(jì)出了一套簡(jiǎn)易的甩干裝置。該裝置的設(shè)計(jì)包括了：傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)、過濾部件的設(shè)計(jì)、導(dǎo)流部件的設(shè)計(jì)，以及整體結(jié)構(gòu)和外觀的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)基本滿足了雨傘甩干的要求，達(dá)到了簡(jiǎn)潔、方便的設(shè)計(jì)理念。

【關(guān)鍵詞】雨傘；快干；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.背景意義

當(dāng)遇到下雨天，人們都會(huì)攜帶一把雨傘逛街、乘車或者進(jìn)辦公室等各種場(chǎng)所，這樣濕淋淋的雨傘會(huì)帶來很多不方便，每當(dāng)這個(gè)時(shí)候，超市、商場(chǎng)門口就會(huì)有個(gè)服務(wù)員專門發(fā)放塑料袋，方便我們把雨傘裝起來帶進(jìn)去，這樣浪費(fèi)人力而且很不環(huán)保。那么有沒有一種簡(jiǎn)單的裝置可以快速把雨傘甩干呢？帶著這個(gè)疑問我想到了洗衣機(jī)，它主要是通過高速運(yùn)轉(zhuǎn)下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)利用離心原理將衣物上的水分甩干脫離，其實(shí)雨傘上吸附的水比濕透的衣物上的水要容易干的多，利用類似洗衣機(jī)的離心原理，發(fā)明了一種雨傘甩干裝置，放在商場(chǎng)或者酒店門口，給人們提供方便。

國內(nèi)目前有類似功能的裝置。有已經(jīng)申請(qǐng)專利的帶甩干機(jī)的雨傘，這種雨傘，電池內(nèi)芯傘把的尾端有尾蓋，上部設(shè)有開關(guān)按鈕，并連接在傘桿上，其頂部裝有小型電動(dòng)機(jī)，內(nèi)部有電源線與下端的電池及開關(guān)按鈕接通，小型電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)部分與傘支架連接，在電動(dòng)作用下，可將傘支架上的水份甩干。這種帶甩干機(jī)的雨傘，其特征是：電池內(nèi)芯傘把的下端有尾蓋，上部有開關(guān)按鈕，頂端連接的傘桿上端設(shè)有小型電動(dòng)機(jī)，并連接在傘支架上。這種實(shí)現(xiàn)雨傘甩干裝置的優(yōu)點(diǎn)是比較方便，跟雨傘連接在一起，但雨傘設(shè)計(jì)成本較高，不適合推廣使用。本文探討的是一種獨(dú)立的甩干裝置，適用于不同型號(hào)、不同樣式的雨傘，它采用純機(jī)械的方式來驅(qū)動(dòng)設(shè)備，既節(jié)約了成本又實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)布局的簡(jiǎn)單化。

2.設(shè)計(jì)思路

本次設(shè)計(jì)的雨傘甩干裝置主要目的是能夠通過這一簡(jiǎn)易裝置來實(shí)現(xiàn)濕雨傘脫水變干。這一設(shè)備的主要核心組成部分是主箱體內(nèi)的一套簡(jiǎn)易的手動(dòng)一級(jí)增速裝置，它通過人工轉(zhuǎn)動(dòng)手柄帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在各齒輪的嚙合下使得整個(gè)增速器能夠很輕松實(shí)現(xiàn)較高的轉(zhuǎn)速，由于它本身不需要像洗衣機(jī)一樣要求較高的轉(zhuǎn)速，所以初步設(shè)計(jì)階段考慮采用一級(jí)增速器；另外過濾裝置過濾網(wǎng)可以盛裝雨傘，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下做離心運(yùn)動(dòng)，依附在雨傘上的水滴就會(huì)被甩出脫離雨傘；雨水沿著過濾網(wǎng)內(nèi)壁經(jīng)過出水路徑再流入儲(chǔ)水盒，暫時(shí)存放排出的水，待水滿后取出倒掉。這是整個(gè)裝置的重要三大組成部分。本次設(shè)計(jì)來源于日常生活，也可以看作是一種創(chuàng)新設(shè)計(jì)，要求裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)適用，便于加工推廣使用。

3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1過濾網(wǎng)的設(shè)計(jì)

對(duì)于過濾網(wǎng)的制作材料，塑料材質(zhì)無疑是最佳的選擇，這樣的過濾網(wǎng)重量較輕，也不易發(fā)生腐爛生銹的現(xiàn)象，而且成本很低，對(duì)于轉(zhuǎn)速不是很高的環(huán)境能滿足設(shè)計(jì)的要求。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的合理性，要考慮到諸多的因素：（1）對(duì)于不同樣式的雨傘能否很好的容納其放入與取出；（2）在運(yùn)動(dòng)的過程中，采用什么樣的方式對(duì)內(nèi)部的物品進(jìn)行遮蓋，讓其甩出的水不至于到處亂飛；（3）過濾網(wǎng)上的孔洞的數(shù)量以及排列方式安排是否合理，能否達(dá)到最佳的過濾效果；（4）要考慮過濾網(wǎng)的外觀設(shè)計(jì)，其外觀尺寸大小、空間容量大小及形狀影響到整個(gè)裝置的布局；（5）也是很重要的一點(diǎn)，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品能不能比較方便的開模，加工，在節(jié)約成本上也是很重要的一環(huán)。為了排出的雨水能順利流出過濾網(wǎng)進(jìn)入儲(chǔ)水盒，過濾網(wǎng)內(nèi)壁采用間斷的掏空的結(jié)構(gòu)，底部留出一個(gè)水槽以便于水流入儲(chǔ)水盒。過濾網(wǎng)的底座下面是棘輪槽，方便裝配的時(shí)候和棘輪結(jié)合在一起。

3.2儲(chǔ)水盒的設(shè)計(jì)

儲(chǔ)水盒主要是方便盛裝排出的雨水，這里要結(jié)合過濾網(wǎng)的外觀尺寸的大小及主箱體增速器的外觀尺寸來設(shè)計(jì)儲(chǔ)水盒的形狀及尺寸大小，儲(chǔ)水盒的容量沒必要過大，但是儲(chǔ)水盒的進(jìn)水口路徑和出水孔路徑要設(shè)計(jì)合理，以便于雨水順暢的排除，同時(shí)儲(chǔ)水盒的取、放要能很輕松的完成。

3.3箱體外觀的設(shè)計(jì)

整個(gè)裝置的外觀如圖1所示。箱體的外觀設(shè)計(jì)同樣要結(jié)合儲(chǔ)水盒、過濾網(wǎng)以及主箱體增速器的尺寸大小進(jìn)行設(shè)計(jì)。箱體的外觀設(shè)計(jì)根據(jù)不同類型的雨傘甩干裝置設(shè)計(jì)的外形不一樣，本課題主要研究的是手動(dòng)型，所以其外觀要簡(jiǎn)單些，主要是在主箱體增速器的一側(cè)安裝一個(gè)驅(qū)動(dòng)手柄，手柄可以簡(jiǎn)單地進(jìn)行拆卸。增速器的箱體和雨傘甩干裝置的整個(gè)箱體是連成一體，也可簡(jiǎn)單拆卸。這樣設(shè)計(jì)挪動(dòng)方便。

圖1 雨傘甩干機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖

3.4傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)

圖2 傳動(dòng)部分示意圖

本人設(shè)計(jì)的雨傘甩干裝置的核心部件就是一套手動(dòng)的一級(jí)增速裝置，如圖1.4所示：手柄連接低速軸，軸上嵌入一個(gè)齒數(shù)為72的大圓柱直齒輪1，與此嚙合的是齒數(shù)為24的小圓柱齒輪2，根據(jù)齒數(shù)比與轉(zhuǎn)速比成反比的關(guān)系，很容易得出齒輪2的轉(zhuǎn)速是齒輪1的三倍，假設(shè)手搖的轉(zhuǎn)速為3r/s，那么高速軸上就能得到9r/s較高的轉(zhuǎn)速。當(dāng)圓錐齒輪3得到高速軸傳遞過來的力后，根據(jù)圓錐齒輪傳動(dòng)是用來傳遞兩相交軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的特點(diǎn)，通過齒輪4就得到了一個(gè)垂直傳動(dòng)的力矩，驅(qū)動(dòng)軸就可驅(qū)動(dòng)雨傘甩干裝置的過濾桶轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)械傳動(dòng)。

對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)裝置在設(shè)計(jì)完成后，都要對(duì)其低速軸和齒輪進(jìn)行疲勞強(qiáng)度等一些參數(shù)的校核，但該套裝置是手動(dòng)傳力，轉(zhuǎn)速不會(huì)太高，通過對(duì)該材料強(qiáng)度的分析和實(shí)驗(yàn)，得出了完全可以滿足需要的結(jié)論。

4.后期改進(jìn)

本論文屬于一個(gè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，現(xiàn)在處于初步設(shè)計(jì)階段，后期還可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)：

（1）本次主要考慮的是手動(dòng)型雨水甩干裝置，雖然比較節(jié)能環(huán)保，成本低廉，但是要投入生產(chǎn)，用到生活中不太切合實(shí)際。在后期設(shè)計(jì)中主要考慮自動(dòng)型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。自動(dòng)型驅(qū)動(dòng)需要設(shè)計(jì)一個(gè)開關(guān)控制系統(tǒng)，這個(gè)電力系統(tǒng)通過單片機(jī)的工作原理來控制小型電力驅(qū)動(dòng)裝置的啟動(dòng)與停止。該裝置的核心部分工作原理和手動(dòng)型驅(qū)動(dòng)是一樣的，區(qū)別在于他們的驅(qū)動(dòng)形式不一樣，手動(dòng)型驅(qū)動(dòng)是靠人力轉(zhuǎn)動(dòng)手柄來驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)該裝置，自動(dòng)型驅(qū)動(dòng)是靠電力控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置得電后驅(qū)動(dòng)該裝置的。自動(dòng)型裝置有一個(gè)控制面板，該控制面板上有控制啟動(dòng)、停止的開關(guān)按鈕，還可以安裝一個(gè)顯示屏，顯示時(shí)間、轉(zhuǎn)速、定時(shí)等等。

（2）當(dāng)人員流動(dòng)量比較大時(shí)，雨傘甩干裝置放在超市、商場(chǎng)門口必須要實(shí)現(xiàn)一個(gè)快速的功能，可以考慮對(duì)過濾網(wǎng)進(jìn)行改造，在過濾網(wǎng)的周圍安裝一套加熱裝置可以提升雨傘甩干裝置的速度，更有效率、快速的實(shí)現(xiàn)雨傘甩干?？梢栽谶^濾網(wǎng)的周圍環(huán)繞幾圈電阻熱偶或者電阻絲加熱裝置，來實(shí)現(xiàn)高溫蒸發(fā)部分水分。這個(gè)溫度既要起到蒸發(fā)作用同時(shí)不能損壞雨傘的面料，不過這種方案會(huì)增大該裝置的制造成本和加工難度，不能很廣泛使用。

（3）雨傘跟衣服不一樣，上面有很多金屬材料，如果雨傘放置不當(dāng)，在高速旋轉(zhuǎn)下就可能會(huì)損壞雨傘，在過濾網(wǎng)的結(jié)構(gòu)上應(yīng)加以改進(jìn)，可以把過濾網(wǎng)分成幾個(gè)小格，恰好能放一把雨傘進(jìn)去，較好的固定，還可以提高效率，可以同時(shí)幾把雨傘一起甩干。另外由于雨傘的外觀有多種，在過濾網(wǎng)的設(shè)計(jì)上應(yīng)該考慮不同尺寸的雨傘都能使用。在儲(chǔ)水盒的設(shè)計(jì)上可以更加優(yōu)化，人們需要隨時(shí)傾倒和清洗，浪費(fèi)人力且不美觀，可以考慮直接將出水口連接地下通道，節(jié)省空間和材料。

（4）本次設(shè)計(jì)的是一級(jí)增速器，為了更省力，節(jié)省能源，可以改為二級(jí)增速器。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李育錫.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).西北工業(yè)大學(xué).第一版.北京：高等教育出版社，2008：3-84.

[2]濮良貴，紀(jì)明剛，陳國定，吳立言.機(jī)械設(shè)計(jì).西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室.第八版.北京：高等教育出版社.1960：186-235.

[3]王守長(zhǎng).雨傘甩干筒.中小企業(yè)科技信息，1996.10.