毕业设计（论文）-自动擦鞋机的设计

PAGE57PAGE1XX大学毕业设计(论文)自动擦鞋机设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日 PAGEII摘要本擦鞋机是采用红外线发射、接收、集成电路控制的新一代电器产品，设计合理、操作简便。伸脚既开，抽脚延时15秒关闭，全自动工作。您要做的就是把脚伸进擦鞋机，其他的事情全部由它来完成。本设计应用单片机设计一个自动擦鞋机。基于单片机的自动擦鞋机的硬件构成包括变压器、稳压集成模块7805、红外发射与接收管、AT89C51芯片、L293D芯片等组成的电源电路、红外发射与接收电路、单片机系统控制电路、电机驱动电路和显示电路。单片机系统控制电路用来控制整个系统的正常运行，是整个系统的核心。该系统主要通过红外发射与接收电路检测信号，运用单片机的运算和处理能力来实现擦鞋机的转动，并通过显示电路显示其工作状态。关键词：擦鞋机；自动投币机；滚动广告；单片机AbstractTheshoepolisheristheuseofanewgenerationofelectricalproducts,integratedcircuit,receivingtheinfraredemissioncontrol,reasonabledesign,easyoperation.Thefootisopen,oilfoot15seconddelayshutdown,automaticwork.Allyouhavetodoisputmyfootshoepolisher,otherthingsaredonebyit.Thedesignandapplicationofsinglechipmicrocomputertodesignanautomaticshoemachine.Basedonsingle-chipmicrocomputerautomaticshoemachinehardwareincludingvoltagetransformer,theintegratedmodule7805,infraredemittingandreceivingtube,AT89C51chip,L293Dchipandothercomponentsofthepowercircuit,infraredemittingandreceivingcircuit,SCMsystemcontrolcircuit,motordrivecircuitanddisplaycircuit.Thenormaloperationofthecircuitisusedtocontrolthewholesystemcontrolledbysinglechipmicrocomputersystem,isthecoreofthewholesystem.Thesystemmainlythroughinfraredemittingandreceivingcircuittestingsignals,theuseofsingle-chipcomputingandprocessingpowertorealizeshoemachinerotation,andthroughthedisplaycircuitshowsitsworkingstate.Keywords:shoecleaningmachine;automaticcoinmachinerollingadvertisement;singlechipmicrocomputer;目录摘要 IIAbstract III1绪论 11.1课题研究意义 11.2国外研究现状 21.3国内研究现状 32自动擦鞋机的总体方案设计 52.1方案一 52.2方案二 52.3方案三 52.4方案的确定 52.5方案的特点 62.6本课题的设计 73 投币机部分结构设计 83.1结构方案原理说明 83.2设计要求 163.2初步确定设计尺寸 163.3电机功率计算 163.4选择翻转轴的材料 173.5初算轴径 183.6结构设计 183.7校核轴和轴承 183.8轴承寿命校核 213.9键的设计与校核 214滚动广告机构设计 224.1整体概述说明 224.2齿轮模数选择 254.3齿轮结构设计 254.4传动轴的直径估算 274.5确定各轴转速 274.6传动轴直径的估算：确定各轴最小直径 274.7键的选择 284.8传动轴的校核 294.9键的校核 294.10齿轮校验 304.11轴承的校核 324.12轴组件设计 335擦鞋机构设计 355.1擦鞋主要结构原理 355.2电机的选择 365.3刷轮轴的设计 365.4刷毛的设计 375.5供油装置的结构设计 37第6章自动擦鞋机电路设计 386.1概述 386.2电源电路设计 386.3红外发射与接收电路 406.4红外发射与接收电路的工作原理 416.5电机驱动电路 426.6电源电路的调试 43结论 45致谢 46参考文献 471绪论1.1课题研究意义擦鞋机，又可以称自动擦鞋机，全自动擦鞋机，感应擦鞋机，电动擦鞋机，擦皮鞋机。随着社会的高速发展，生活水平的不断提高，人们对衣着外表的要求也越来越高。皮鞋光亮，既体现人的精神面貌，又反映人的素质修养。人人都穿鞋，穿鞋就离不开擦拭。因此，解决此项服务的全自动擦鞋机具有广阔的市场潜力。随着现代人工作和生活节奏的加快，人们无暇把时间浪费在手握鞋刷两手油上，人工擦鞋既费时又费力。全自动擦鞋机取代传统的手工擦鞋便应运而生。我国随着社会的高速发展，生活水平的不断提高，人们对衣着外表的要求也越来越高，现代人工作和生活节奏的加快，人们无暇把时间浪费在手握鞋刷两手油上，人工擦鞋既费时又费力。全自动擦鞋机取代传统的手工擦鞋便应运而生。皮鞋光亮，既体现人的精神面貌，又反映人的素质修养。人人都穿鞋，穿鞋就离不开擦拭。因此，解决此项服务的全自动擦鞋机具有广阔的市场潜力。擦鞋项目在中国乃至世界一直是盛久不衰的谋生项目,自从诞生了皮鞋就诞生了这个行业,，过去两把凳子、两把鞋刷、几盒鞋油和抹布即可随意地从事这种既简单又投资小见效快的小谋生项目！

随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，这种地摊式的擦鞋越来越不能全方位地满足消费者的需求了，他们只能在街头和巷尾经营，很难登大雅之堂，其它地方都是会被行政执法和城管和所禁止的，比如政府机关、商业写字楼、商业街、高尚住宅等有秩序的公共场所是不允许经营的。

因应这一市场需求，深圳市思科铭科技有限公司自行研制了获得国家实用型新技术专利产品思科铭微电脑擦鞋机，它不仅功能齐全，可多方位擦拭皮鞋（自动喷油在鞋面）；而且外形美观、实用大方；擦鞋机的上方还配有灯箱做为广告载体，灯箱可选用多种方式承载广告，包括单一画面的灯片式，动感画面方式，感应式的魔镜，以及可放置录像，图片等电脑广告。灯箱广告位可以出租给其它需要做广告宣传的人士，因此也可以产生广告位出租产生的经济收益。

只要是人流量大的地方都是我们产品能够契入的终端市场，比如大型商场及超市、高尚住宅区、政府机关、商业写字楼、知名企业、电信及联通营业部、科研院校、正规医院、豪华宾馆、大型酒店、房地产营销部、休闲会所、

机场等等。1.2国外研究现状国外自动擦鞋机以为客户创造价值的理念，强大的品牌扩张能力,拥有自己独特的技术与独创品牌,被广大消费者迅速接受，向顾客提供优质稳定的产品和服务，努力帮助客户解决生产过程中存在的工艺难题，用心的去感受他人的需要，提升客户价值、帮助客户成功。

近年来，国外自动擦鞋机擦鞋巾鞋油之所以能取得这么好的成就是来自于能够准确把握当地市场需求的多变化，既能根据消费需求研发、生产出针对性的各种鞋油产品，又能依靠不断的创新创造消费着需求，从而成为国内鞋油的引领者。特别是其推出的水性液体鞋油、一次性擦鞋纸相继推出了特高光鞋油、擦鞋巾鞋油、膏状鞋油、海绵鞋油等颠覆性的产品，受到消费者的青睐，真正实现了高速增长，澳达牌擦鞋巾鞋油用现代先进的环保工艺，取代传统的操作模式既方便又快捷，真正实现了低能耗、无污染，完全符合国家提倡的创建高新科技企业及环保要求，澳达模式的出现，改写了街头擦鞋业的历史，划时代的把擦鞋这项古老的职业引入室内，创造了一个全新的产业，开启了皮革护理行业的新时代。

根据市场需求，目前几乎所有人都喜欢买皮鞋穿，然而皮鞋穿久了就会直接影响到个人形象问题，可是话说穿皮鞋的讲究真是有很多的学问，单从分类来说就有许多保养皮鞋的小技巧，比如：

1、鞋不穿时应放通风处，切忌阳光下曝晒，否则鞋易变形。

2、皮鞋切忌浸入水中，如果浸入水中过量水份会出现盐霜，并且影响皮革的延伸性与抗强度，而且再穿时会有发硬的感觉，鞋易变形。

3、皮鞋不要与他人交叉着穿，不然会有明显的变形，因为人的脚型是有差的，鞋穿着一定时间后会与穿着人的脚趋于一致。

4、皮鞋收藏时要用不着鞋油滋润革面，鞋腔内放入定型纸与干燥剂，放于通风处。

5、如要皮鞋乌黑发亮，打完鞋油后，洒上一些水，再用柔软的布擦拭。

6、擦皮鞋时，如果加涂一层蜡，然后用布或旧丝袜，鞋子会光亮如镜。

7、如果发现皮鞋上有小裂痕，只要涂上少量蛋青，即可弥合，再涂上鞋油，皮鞋就会光洁如新。

8、如果鞋油用完了，可用冷霜代替，这样不仅把脏的地方擦干净，皮面也会更加光这泽柔软。

展望未来，我们深信自动擦鞋机将有越来越大的发展前景。1.3国内研究现状擦鞋行业在中国并不算萧条。无论是城乡小镇、还是繁华都市，随处都可以看到那些擦鞋者的身影。他们中大多数还无法形成规模和影响力，相反现出表出的是争锋相对的排挤和竞争，所以这些擦鞋者的经济收益并不乐观。除此之外，还有一部分比较上规模的擦鞋商，比方说‘翰林擦鞋’。翰林擦鞋有很多的连锁店，已经具有一定规模，一般情况下擦拭一双皮鞋的价格不会低于五元，当然具体还按鞋油的档次配合定价。事实上翰林擦鞋目前采用的依旧是人力擦鞋，或者采用市面上那种马达回转的擦鞋机。我个人觉得这种问题出现的主要原因就是擦鞋机的生产商没有投入太多精力与成本。本次设计的擦鞋机，我初步估计制造成本不会高于300块，不用到任何非机械原件，原理简单，操作容易。如果用在擦鞋店，只需把鞋子上方加一个受载装置即可。平均每十分钟擦一双鞋，机器损耗的部分不会超过5毛钱。我国随着社会的高速发展，生活水平的不断提高，人们对衣着外表的要求也越来越高，现代人工作和生活节奏的加快，人们无暇把时间浪费在手握鞋刷两手油上，人工擦鞋既费时又费力。全自动擦鞋机取代传统的手工擦鞋便应运而生。皮鞋光亮，既体现人的精神面貌，又反映人的素质修养。人人都穿鞋，穿鞋就离不开擦拭。因此，解决此项服务的全自动擦鞋机具有广阔的市场潜力。擦鞋项目在中国乃至世界一直是盛久不衰的谋生项目,自从诞生了皮鞋就诞生了这个行业,，过去两把凳子、两把鞋刷、几盒鞋油和抹布即可随意地从事这种既简单又投资小见效快的小谋生项目！

随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，这种地摊式的擦鞋越来越不能全方位地满足消费者的需求了，他们只能在街头和巷尾经营，很难登大雅之堂，其它地方都是会被行政执法和城管和所禁止的，比如政府机关、商业写字楼、商业街、高尚住宅等有秩序的公共场所是不允许经营的。

因应这一市场需求，深圳市思科铭科技有限公司自行研制了获得国家实用型新技术专利产品思科铭微电脑擦鞋机，它不仅功能齐全，可多方位擦拭皮鞋（自动喷油在鞋面）；而且外形美观、实用大方；擦鞋机的上方还配有灯箱做为广告载体，灯箱可选用多种方式承载广告，包括单一画面的灯片式，动感画面方式，感应式的魔镜，以及可放置录像，图片等电脑广告。灯箱广告位可以出租给其它需要做广告宣传的人士，因此也可以产生广告位出租产生的经济收益。

只要是人流量大的地方都是我们产品能够契入的终端市场，比如大型商场及超市、高尚住宅区、政府机关、商业写字楼、知名企业、电信及联通营业部、科研院校、正规医院、豪华宾馆、大型酒店、房地产营销部、休闲会所、

机场等等。2自动擦鞋机的总体方案设计2.1方案一采用各类数字电路来组成擦鞋机的控制系统，对外围红外信号进行处理。本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，不利于擦鞋机智能化的扩展，对各路信号处理比较困难。

2.2方案二采用AT89C2051单片机来作为整机的控制单元。红外线探头采用市面上通用的发射管以及接收管组成简易的遮挡式红外发射与接收电路，将感应到的红外信号通过三极管的工作状态转化为数字信号送到单片机系统处理。此系统比较灵活，采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。

基于单片机的自动擦鞋机主要由输入、控制系统和输出三部分组成。输入部分主要包括电源电路和红外发射与接收电路；控制系统部分主要有单片机和外围电路（上电自动复位电路、时钟电路、显示电路）组成，该部分是整个系统电路的核心；输出部分由驱动电路组成。基于单片机的自动擦鞋机主要通过红外发射与接收电路检测信号，运用单片机的运算和处理能力来实现擦鞋机的转动，并通过显示电路显示其工作状态。2.3方案三擦鞋机的动力系统采用简单的XTD系列直流电机，整个机体若不包括广告部分高不过30公分，体积小。减速部分支架用角钢焊接，其余部分用薄铁皮包裹即可，重量在30kg以内。减速部分齿轮为开式传动，对灰尘油污都不敏感。比较以上三种方案的优缺点，方案一与二主要靠单片机控制，可只能擦除上表面的灰尘，无法擦除侧面和底面的灰尘，方案三简洁、灵活、可扩展性好，能达到题目的设计要求，因此采用方案三来实现。2.4方案的确定擦鞋机的动力系统采用简单的XTD系列直流电机，整个机体若不包括广告部分高不过30公分，体积小。减速部分支架用角钢焊接，其余部分用薄铁皮包裹即可，重量在30kg以内。减速部分齿轮为开式传动，对灰尘油污都不敏感。再者擦鞋机本身属于小负载低功率机构，对所选材质强度韧度要求不高。所以本次设计并不是纯理想构思，而是确实有实现的可能。

这次设计运用到了大量的曾经所学的机械相关知识。包括曲柄滑块机构，齿轮系传动，凸轮设计、齿面接触疲劳强度校核，轴系部分脉动循环许用弯曲应力计算，以及各种键、轴承、弹性垫片等零部件的选用原则等等。2.5方案的特点采用简单的XTD系列直流电机,高不过30公分，体积小,重量在30kg以内。为了解决入室换鞋的问题，市场上出现一种擦鞋用具，就是放置在门口地板上的可以用来擦拭鞋底的方形辅垫，但是这种铺垫不仅容易重复污染鞋底，而且擦拭鞋底时比较费力，并且铺垫还不便于清洗。普通的用于宾馆、商店等场所的电动擦鞋机，主要由壳体、电动机、机械传动部分和鞋面擦鞋刷组成，但是它一般仅仅用于对皮鞋上表面的擦拭，当需要清洁鞋底时就相当麻烦，如脱鞋或翻转脚底。所以难以很好的解决入室换鞋的问题。该擦鞋机鞋底刷的设计可使人们不需要脱鞋，只要把脚踏在其挡脚护栏上，接通电源，就能清洁鞋底，从而达到入室不用换鞋的目的。鞋底擦鞋刷的侧面设有踏脚用的挡脚护栏。擦鞋刷的杆部要低于挡脚护栏的外侧，而刷毛部分则要高出，以保证鞋踏在挡脚护栏上时，即不会防碍擦鞋刷杆部的运动，又可以使刷毛起到清洁鞋底的作用。鞋底擦鞋刷设计成鞋刷朝上方作用的平置式刷轮，当人们需要使用时只要将脚踏在挡脚护栏上，就可以完成清洁鞋底的目的。擦鞋刷的下部设置一个贮灰槽，可以方便地收集、清扫清洁鞋底后留下的灰尘，从而达到环保的目的。这个贮灰槽可以设计成能够装卸的活动件，这样贮灰槽就能够方便的清洁和更换。鞋底擦鞋刷的机械传动的部分，设计成装有刷毛的皮带轮。在踏脚用的挡脚护栏的设计上，为了方便人们的操作以及对踏脚用的挡脚护栏的清洁，将挡脚护栏设计成能够装卸的活动件，这样既可以方便人们更换挡脚护栏，又能达到环保的目的。将机械传动部分和擦鞋刷之间的连接方式设计成能够装卸的连接方式，可以方便人们替换擦鞋刷，擦鞋刷的杆部和刷毛之间也设计成能够装卸的连接方式。这样人们就能够方便的更换所需要更换的零件，从而大大的提高了该擦鞋机的通用性。本鞋底擦鞋刷的优点在于：（1）适用性广，如宾馆、居室、电梯口等对地板清洁度要求高的场所均可以安放。（2）该鞋底擦鞋刷使用方便，只需要将脚踏在脚护栏上，就可以达到清洁鞋底的目的。为了方便操作而设计了鞋油储量显示装置，该装置可由推动头控制的另一推动元件驱动其工作，显示鞋油储量，显示装置有小型照明装置清晰显示。压板带有与腔体内壁相配台的导向凸缘，保证压板平稳前进，为加强压板平稳性。推动头可设置多个，与压板同时接触。贮油腔的出油口为多条缝，出油口为多列排列。出油口直接与刷体毛触面接触，向毛触面供油，再由毛触面将鞋油涂敷予鞋面。综上所述，本鞋油供油装置采用棘轮加压机构，在加油间隙能对腔体保持恒定压力使每次加油动作均能可靠地注出鞋油，其注出量由棘轮转过的齿数较准确地控制．采用条排孔状出油口保证鞋油较均匀地注出，巧妙利用细缝或小孔中鞋油干结对脏内鞋油的自动隔离作用、有效地防止因鞋油大量干结而无法使用。带有小型照明装置的鞋油储量显示装置使其操作十分直观。2.6本课题的设计本课题综合市场上的产品，拟投币功能、广告滚动滚动、自动擦鞋上油功能综合一起的一体机。投币机部分结构设计3.1结构方案原理说明现有的投币机，大都由储币箱和带有投币口的投币室组成。投币室位于储币箱的上方且四周安装有透明的观察窗。在投币室与储币箱之间设有用于倾倒钱币的下币通道。在储币箱内斜设有一用于接收硬币的磁吸式插板。乘客自动将钱币从投币口处投入先落入设于投币室内的插板上。当司售人员从观察窗内看到投币室内堆满钱币后，则可人为或通过控制按钮启动插板开关，使原来处于横置的插板向下旋转成垂直状，并使其上堆积的钱币通过连接通道落入储币箱中。然而，使用这种投币机，当开启插板开关使已投入的硬币下落时，则会露出投币室与储币箱之间的下币通道的入口。通过这个通道入口足可以使人手指伸进去，将已投入的钱币夹出，甚至还可直接将已落入储币箱内的钱币取出。因此，这种投币机的钱币安全性显然无法确保。本设计要解决的技术问题是为了克服现有的投币机无法确保已投钱币安全性的缺陷，提供一种通过带有一特制的钱币自锁机构，能有效保证已投钱币安全性的投币机。本设计是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种投币机，其包括带有一观察窗和一投币口的一投币室，以及位于该投币室下方的一储币箱，该投币室与储币箱间设有一下币通道，其特点在于，该投币室至少包括一外箱，一套设于该外箱内并与该外箱转动相配的单向自锁式旋转机构，用于该单向自锁式旋转机构转动中，在该外箱内形成一封闭通道，锁住已投入的钱币。较佳地，该外箱为一中空腔体，该腔体由两外箱横向“C”形侧壁和一外箱纵向左侧壁及一外箱纵向右侧壁围成，其中，该外箱横向“C”形侧壁为同一圆上形状对称且相对的两圆弧。较佳地，上述的单向自锁式旋转机构至少包括：一翻板及一翻板轴；该翻板与翻板轴为一体式固接，该翻板轴与该外箱转动连接；该翻板由一中空的四棱柱及四片扇叶组成，其中，每一扇叶分别与该四棱柱的一棱边固接，该扇叶的长度与该棱边长度相等，相邻的两扇叶间夹90度角；该四棱柱的横截面为正方形，位于该正方形对角线上的两扇叶间的长度略小于该两外箱横向“C”形侧壁所围成的同心圆的直径；一与该外箱纵向右侧壁固接、并带动该翻板轴旋转的驱动机构；一与该外箱纵向左侧壁固接、并用于控制该翻板单向旋转的导向机构。较佳地，上述的驱动机构至少包括：一带有一电机心轴的驱动电机，该电机心轴与该翻板轴固接；一电机支架组件，用于将该驱动电机固设于该外箱纵向右侧壁上，该电机支架组件至少由两连接板，两电机法兰片及多个橡胶柱组成；其中，两电机法兰片分别穿设于电机心轴的顶端和末端，该橡胶柱与电机法兰片等间距相卡套，该两电机连接板分别与该橡胶柱的两端卡接，并固设于两电机法兰片之间。较佳地，该橡胶柱为三个，该电机法兰片、电机连接板设有与电机心轴同心的连接孔，还设有与各橡胶柱相配的卡孔或固定孔，该橡胶柱的两端分别设有相应的内孔和外卡槽。较佳地，上述的导向机构至少包括：一固设于该外箱纵向左侧壁上的一U型支架；一通过一扭簧活动设于该U型支架内的挡板，该挡板截面为U型，其底面与该翻板侧壁夹一锐角，翻板侧壁对应该锐角顶点处，呈辐射状等间隔设有若干方孔。较佳地，该方孔为矩形孔，该挡板的U型口间距小于该矩形孔的宽度。较佳地，该挡板的侧壁为三角形。较佳地，该外箱上还设一开关控制件，用于控制该单向自锁式旋转机构的开启与关断。较佳地，该开关控制件为一行程开关。积极效果在于：1、本设计通过特设的单向自锁式旋转机构，不仅可以暂时存放投入的钱币，而且当转动翻板将已投的钱币倾倒入储币箱时，在翻板与两外箱横向“C”形侧壁间形成一个接近封闭的过渡通道，并且由于翻板只能向下单向旋移，落入储币箱内的钱币则无法再被取出，确保了已收钱币的安全性。2、本设计通过特设的导向机构，可使翻板只能向下单向旋移，故钱币只能向下进入储币箱内而无法返回翻板上面，确保了收入钱币的安全性。3、本设计的翻板在滚动时，总有一个侧壁水平向上，使投入的钱币暂时保留在该翻板面上，通过其上的透明观察窗，可以从任何方向一目了然地看清钱币，便于司机随时倾倒投币室内已盛满的钱币。附图说明图1为较佳实施例投币室的局部横剖面图。图2为图1中D向局部剖视图。图3为图2中驱动机构部分局部结构放大图。图4为图2中驱动机构部分的装配立体分解图。图5为图2中导向机构部分B-B向局部结构放大图。图6为图1中翻板旋转形成一封闭通道状态下的横剖面图。部件标记说明1投币室11投币口12观察窗13外箱131外箱横向“C”形侧壁132外箱纵向右侧壁(固定驱动机构侧)133外箱纵向左侧壁(固定导向机构侧)14翻板141扇叶142翻板一侧壁(导向机构侧)143翻板四棱柱的棱边15翻板轴16导向机构161矩形孔162U型支架163挡板164扭簧165挡板底面17行程开关2储币箱3驱动机构31电机311电机心轴32电机法兰片33电机连接板34橡胶柱341橡胶柱内孔342橡胶柱外卡槽343插针35连接孔36卡孔37固定孔38销柱4下币通道5过渡通道具体实施方式如图1至图6所示，本设计提供一种投币机，其包括一投币室1及一储币箱2，投币室1的四周设有观察窗12，上方设有一投币口11。储币箱2位于投币室1下方，在投币室1与储币箱2间设有一下币通道4。投币室1设一中空的外箱13，本实施例中的外箱13为一中空腔体，该腔体由两外箱横向“C”形侧壁131和一外箱纵向左侧壁133及一外箱纵向右侧壁132围成。即：沿外箱13横向剖开，有两外箱横向“C”形侧壁131，沿外箱13纵向剖开，有相对的一外箱纵向右侧壁132和一外箱纵向左侧壁133。两外箱横向“C”形侧壁131的弧线沿长可以围成一同心圆，该圆的直径为D。两横向“C”形侧壁131则构成该圆上形状对称且开口相对的两段圆弧。为了锁住投币室1内已投的钱币而不被取出，本设计投币室1的外箱13内设有一单向自锁式旋转机构，该单向自锁式旋转机构与外箱13活动套设，并能相对外箱13自由转动。本实施例中的单向自锁式旋转机构由一翻板14、一翻板轴15及一驱动机构3、一导向机构16组成。其中，该翻板14由一中空的四棱柱及四片扇叶141组成，每一扇叶141分别与一翻板四棱柱的棱边143固接，扇叶141的长度与翻板四棱柱棱边143的长度相等。相邻两扇叶141间夹90度角，四棱柱的横截面为正方形，四棱柱的侧壁可以是两相对的正方形。翻板轴15与该外箱13为转动连接。为了使翻板轴15转动时带动翻板14旋转，本实施例中的翻板14与翻板轴15为一体式固接，这样翻板14可随翻板轴15联动。为了使翻板14转动时使与两外箱横向“C”形侧壁131形成一接近封闭的过渡通道5，从而锁住外箱13内已投入的钱币，使其不被取出。本实施例中，位于四棱柱截面的正方形对角线上的两扇叶141间的长度L略小于两外箱横向“C”形侧壁131所围成的同心圆的圆弧直径D。也即扇叶141与外箱横向“C”形侧壁131间仅留有狭小的缝隙，使得翻板14与外箱13转动配合时，形成一接近封闭过渡通道5腔体，则先前停留在翻板14上的钱币只会容置在过渡通道5中，而无法被人夹出。驱动机构3用于带动翻板轴15旋转。其中，驱动机构3至少包括一带有一电机心轴311的驱动电机31和一组电机支架组件。电机心轴311与翻板轴15通过一销柱38固接；通过电机支架组件，将驱动机构3与外箱纵向右侧壁132固接。电机支架组件主要由三个橡胶柱34和一对电机连接板33以及电机法兰片32组成。两电机法兰片32分别穿设于电机心轴311的顶端和末端，橡胶柱34与电机法兰片32等间距相卡套。左、右两电机连接板33分别与橡胶柱34的两端相卡接，并固设于两电机法兰片32之间。本实施例中的橡胶柱34采用的是三个。各橡胶柱34的两端分别设有用于固定连接的一橡胶柱外卡槽342和一橡胶柱内孔341。左、右电机法兰片32、左、右电机连接板33上不仅设有与电机心轴311同心的连接孔35，还设有与各橡胶柱34相卡配的卡孔36或固定孔37。请参阅图3和图4，本实施例中驱动机构3的安装如下：第一步：将三个橡胶柱34左端的外卡槽342分别卡入左边电机连接板33上的卡孔36之中。第二步：将左边电机法兰片32上的三个插针343插入橡胶柱内孔341之中，直至左边电机连接板33和左边电机法兰片32上的两连接孔35对应重合。第三步：用四个沉头螺钉依次穿过外箱纵向右侧壁132、左边电机法兰片32及电机连接板33，然后用四个螺母分别将四个沉头螺钉紧固。第四步：用四个沉头螺钉将右边电机法兰片32与电机31的左端面紧贴固定，并使电机心轴311穿过右边电机法兰片32的连接孔35。第五步：将三个橡胶柱34的外卡槽342分别卡入右边电机连接板33上的卡孔36之中。第六步：将右边电机法兰片32上的三个插针343插入橡胶柱内孔341之中，直至右边电机连接板33和右边电机法兰片32上的连接孔35对应重合。此时电机心轴311插入翻板轴15的右端内孔中(如图3所示)。第七步：用四个圆头螺钉依次穿过右边电机法兰片32及右边电机连接板33，然后用四个螺母将其紧固。第八步：在翻板轴15和电机心轴311套接处插入销柱38，使二者连成一体。通过橡胶柱34将电机31固定，可以降低电机旋转时的扭应力，提高电机心轴311与翻板轴15的旋转同心度，增强本装置的稳定性。如图1所示，本实施例中的导向机构16主要用于控制翻板14沿逆时针方向单向旋转。其主要由一固设于该外箱纵向左侧壁133上的一U型支架162和一挡板163组成。挡板163的截面也为U型，通过一枚扭簧164活动套设于U型支架162内。为了使U型挡板163起到单向自锁的作用，本实施例中的挡板底面165与翻板侧壁142夹一锐角，翻板侧壁142对应该锐角顶点处，呈辐射状等间隔设有若干方孔，比如矩形孔161。挡板163的U型口间距应略小于该翻板侧壁142上矩形孔161的宽度。经多次实验证明，本实施例中该锐角取44度时，可以较好地起到防止翻板14倒转的作用。挡板163的U型侧壁成锐角三角形的形状。导向机构16的工作原理为：挡板163在扭簧164的作用下压在翻板的一侧壁142上。在该翻板侧壁142上对应挡板163的位置开了若干个矩形孔161。挡板163与翻板侧壁142夹一锐角。当翻板14按逆时针方向旋转时，挡板163会滑过矩形孔161，不影响翻板14的旋转。反之，若翻板14按反方向旋转时，则挡板163将抵住矩形孔161，则翻板14就无法旋转。为了控制单向自锁式旋转机构的开启与关断，本实施例中的外箱侧壁132上还设有一开关控制件，比如一行程开关17。使用时，钱币从A方向进入投币口11暂时落入翻板14上，工作人员可以透过投币室1四周的透明观察窗12察看钱币的堆积厚度。当投币室1内的钱币积累到一定的高度后，启动行程开关17，电机31通电，电机心轴311随即带动翻板轴15旋转。由于翻板14与翻板轴15为一体式联动固接，当翻板轴15旋转时，带动翻板14相继按逆时针方向单向旋转。旋转中，翻板14与两外箱横向“C”形侧壁131形成一接近封闭的过渡通道5。由于位于翻板14四棱柱的正方形截面对角线上的两扇叶141间的长度L略小于该两外箱横向“C”形侧壁131所围成的圆的直径D，也即扇叶141与外箱横向“C”形侧壁131间仅留有狭小的缝隙，该缝隙的大小只要不影响翻板自由转动即可。这样可使得翻板14在外箱13中转动时，在外箱13中形成一接近封闭的过渡通道5，则先前停留在翻板14上的钱币只会容置在过渡通道5中，而无法被人夹出。接着，钱币会随着翻板14的继续旋转，而沿E向经下币通道4倒入储币箱2内。本设计通过特设的单向自锁式旋转机构，不仅可以暂时存放投入的钱币，而且当转动翻板14，将已投的钱币逆时针旋转倾倒入储币箱2时，在翻板14与两外箱横向“C”形侧壁132间形成一个接近封闭的过渡通道5，并且由于翻板14只能向下单向旋移，落入储币箱2内的钱币则无法再被取出，保了已收钱币的安全性。3.2设计要求在工业上的装配过程中需满足较高的安装精度，为了测试圆柱物体的姿态，需建立一套基于自动装置，将检测得到的参数传递给控制系统进行姿态的高精度定位，本设计主要解决装置中机械传动平台的设计。3.2初步确定设计尺寸假设承重5kg，转速20转/分钟，轴中心孔直径为40mm,电机数1个，转台半径为160mm.3.3电机功率计算工作所需功率为：(3-1)(3-2)式中，电机工作效率，电机所需的输出功率为：(3-3)式中：为电机至工作台主动轴之间的总效率。齿轮：轴承：。因此3）转矩由后面齿轮的转矩可得：选择i=16,负载转速为n=180r/min3.4选择翻转轴的材料因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故查表[1]得选用常用材料的45钢，正火处理，强度极限，许用弯曲应力。3.5初算轴径查表[1]得，考虑轴端只承受转矩，故取最则：轴有一个键槽，轴径应增大，则轴端最细处直径：3.6结构设计轴承部件的结构设计：该发热小，轴不长，故轴承用两端固定方式，按轴上零件安装顺序，从最小轴径处开始设计。（1）、轴承与轴段③及轴段⑥的设计轴段③及轴段⑥上安装轴承，其直径应便于轴承安装，又符合轴承内径系列，选用轴承6213，轴承内径，外径，宽通常一根轴上的两个轴承取相同的型号（2）、齿轮与轴段⑤该段上安装齿轮4，为便于齿轮的安装，应略大于，可初定为，其右端采用轴肩定位，左端采用套筒定位，为使套筒端面能够顶到齿轮面，轴段⑤的长度应比轮毂略短，故取。（3）、轴段④轴段④为齿轮提供定位和固定作用，定位轴肩的高度为：取，则，齿轮左端面距箱体内壁距离,取轴段④的长度（4）、轴段②与轴段⑥的长度箱体外壳有一定空隙，故取轴段⑥的长度3.7校核轴和轴承作用在圆周上的圆周力：径向力：求垂直面的支承力：计算垂直弯矩：求水平面的支承力：计算、绘制水平面弯矩图：求F在支点产生的反力：求F力产生的弯矩：求合成弯矩图（图）：图轴合成弯矩图考虑最不利的情况；把与相加求危险截面当量弯矩由图可见处截面最危险，其当量变矩为：（取折合系数）计算危险截面处轴的直径：考虑到键槽的影响，取因为，所以该轴是安全的。3.8轴承寿命校核轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，取，按最不利考虑，则有则所以轴上轴承是适合要求的。3.9键的设计与校核查附表[2]，，则取键，因为齿轮的材料为45钢，查附表10-5[1]得，，取键长，，取键长根据挤压强度条件，键的校核力：所以所选键位，。4滚动广告机构设计4.1整体概述说明公共场所常设有广告牌，这些都占用较多的地面或空间，特别在人口密度较大的城市，节约地面是一个问题。致于广告牌涉及更换、照明等虽然亦有，但是结构复杂，成本高。特别是缺乏带有广告牌的座椅，若将广告牌或灯箱与座椅结合设置，则可以节省地面，又便于人们休息时增加知识和乐趣。本实用新型的目的就是提供一种可节约地面的滚动式广告灯箱座椅。本实用新型的目的是这样实现的：滚动式广告灯箱座椅，其由座椅及广告灯箱组成，其特征是：于座椅靠背后设有广告灯箱，于灯箱上设有电源开关、灯箱门；灯箱内则安装有日光灯管、灯管镇流器及隔板，表面有灯箱玻璃；另于灯箱内设有可正反转的多级变速电机、卷片轴、过片轴及广告灯箱片；广告灯箱片围绕在卷片轴与过片轴上；卷片轴上设有从动齿轮，该从动齿轮与电机轴上设有的主动齿轮相啮合。上述设计，不仅于启动后在灯光照亮下，电机带动广告灯箱片滚动移位，并充分利用了座椅后背的位置，结构简单，效果良好。下面通过附图和实施例再作进一步说明。图1本实用新型滚动式广告灯箱主视示意图；图2为图1A-A视示意图；图3为图1B-B视示意图；图4为图1C-C视示意图；图5为图1D-D视示意图；如图1-6所示，于座椅靠背后设有广告灯箱17，该广告灯箱17包括电源、灯箱，于灯箱上设有电源开关13、灯箱门14；灯箱内安装有日光灯管8、灯管镇流器5及隔板11；表面有灯箱玻璃16；另于灯箱内设有可正反转的多级变速电机4、卷片轴1、过片轴6及广告灯箱片9；广告灯箱片9围绕在卷片轴5及过片轴6上；卷片轴1上设有从动齿轮3，该从动齿轮3与电机轴上设有的主动齿轮32相啮合。隔板11通过隔板上槽10和隔板下槽12活动装配在灯箱上。灯箱下部设有时间控制器15。卷片轴1和过片轴16两端皆设有轴承17。灯管镇流器5及多级变速电机4皆安设在灯箱下部。本实用新型的动态情况是这样的：滚动式广告灯箱主要是采用定时滚动，按一定的时间将一系列广告内容，在灯箱内从右至左滚动，由时间控制器15来控制，从右至左转动完后，再由时间控制器控制该电机起动反转，这样主动齿轮2反转，带另一侧的广告灯箱片开始将卷集的广告片从左至右转动，直到每贴广告内容全部转动至开始时状态，即广告片全部转回到卷片轴1上，这样循环反复，广告内容不断转动，给人以新鲜感，同时又给观众以反复加深印象的宣传效应，以使广告内容深入人心。它的工作原理如同照像机的过片原理一样，只不过这种灯箱过片完全要靠时间控制器来把握，当然，首先由人来根据广告内容的多少，广告片的长短来计算每转一贴画面需要多少时间，然后再精确地计算出所有的画面转动需要多少时间，在时间继电器上定好时间位置，它就按照这一规律自动地运转工作。它可适用于一切车站、机场、剧场、医院等候车和休息的各种场所。节省场地。具有广告的宣传效应。4.2齿轮模数选择用于滚动广告布，因此采用滚珠轴承轴。齿轮模数m可按下式估算：m=(30～32)=32×≈2.1……………2.11式中：m——估算齿轮模数P——齿轮所传递的功率（kw）Z——对啮合齿中的小齿轮数N——小齿轮的转速（r/min）主轴箱输入齿轮模数取m=2.5。4.3齿轮结构设计图齿轮的最小壁厚1）最小齿数的确定为保证齿轮齿根强度，根据《组合机床简明设计手册》可知，驱动轴齿数要在21-24之间。2）传动轴2为轴1，2，3，4都各自在同一同心圆上。主轴箱的齿轮模数按驱动轴齿轮估算………2.25主轴箱输入齿轮模数取m=2.5。轴1，2，3，4要求的转速一致且较高，所以采用降速传动。轴齿数选取Z=21，传动齿轮采用z=22齿的齿轮，变位系数。传动轴的转速为:…………2.15由于前面选取了轴直径为40，显然传动轴直径都选取40，这样为了减少传动轴种类和设计题目需要由于传动轴转速是，则驱动轴至传动轴的传动比为:……………2.16所以选择两级传动，且传动比分配为：一级为1.0×1.0;二级为1.4×1.0。驱动轴的直径为40mm，由《组合机床简明设计手册》查得知：t=33.3mmZmin≥………2.17去驱动齿轮齿数Z=24。通用的齿轮有三种，即传动齿轮、动力箱齿轮和电机齿轮。材料均为45钢，热处理为齿部高频淬火G54。本机床齿轮的选用按照下表选用表2.8齿轮种类及参数齿轮种类宽度（mm）齿数模数（mm）孔径（mm）驱动轴齿轮243217～50连续17～702、2.5、32、2.5、3、415、20、30、35、4025、30、35、40、50传动轴齿轮44（B型）21-24325、30、35、40、50输出轴齿轮3221-24318、22、28、32、36计算各轴转速使各轴转速的相对转速损失在5%以内，由公式：V=知：n1=n2=n1=n2=n3=n4=18x1000/3.25/25=415r/minn1=n2=n3=n4=18x1000/3.14/13.8=415r/min…2.184.4传动轴的直径估算传动轴除应满足强度要求外，还应满足刚度的要求，强度要求保证轴在反复载荷和扭载荷作用下不发生疲劳破坏。机床传动系统精度要求较高，不允许有较大变形。因此疲劳强度一般不失是要矛盾，除了载荷很大的情况外，可以不必验算轴的强度。刚度要求保证轴在载荷下不至发生过大的变形。因此，必须保证传动轴有足够的刚度。4.5确定各轴转速⑴、确定轴计算转速：计算转速是传动件能传递全部功率的最低转速。各传动件的计算转速可以从转速图上，按轴的计算转速和相应的传动关系确定。②轴Ⅱ的计算转速为400r/min；③轴Ⅰ的计算转速为800r/min。⑶、各齿轮的计算转速各变速组内一般只计算组内最小齿轮，也是最薄弱的齿轮，故也只需确定最小齿轮的计算转速。⑷、核算轴转速误差∵∴所以合适。4.6传动轴直径的估算：确定各轴最小直径根据【5】公式（7-1），，并查【5】表7-13得到取1.①Ⅰ轴的直径：取②Ⅱ轴的直径：取其中：P-电动机额定功率（kW）；-从电机到该传动轴之间传动件的传动效率的乘积；-该传动轴的计算转速（）；-传动轴允许的扭转角（）。当轴上有键槽时，d值应相应增大4～5%;当轴为花键轴时，可将估算的d值减小7%为花键轴的小径;空心轴时，d需乘以计算系数b，b值见【5】表7-12。Ⅰ和Ⅳ为由键槽并且轴Ⅳ为空心轴，Ⅱ和Ⅲ为花键轴。根据以上原则各轴的直径取值：，和在后文给定，轴采用光轴，轴和轴因为要安装滑移齿轮所以都采用花键轴。因为矩形花键定心精度高，定心稳定性好，能用磨削的方法消除热处理变形，定心直径尺寸公差和位置公差都能获得较高的精度，故我采用矩形花键连接。按规定，矩形花键的定心方式为小径定心。查【15】表5-3-30的矩形花键的基本尺寸系列，轴花键轴的规格；轴花键轴的规格。4.7键的选择查【4】表6-1选择轴上的键，根据轴的直径，键的尺寸选择，键的长度L取22。轴处键的选择同上，键的尺寸为，键的长度L取100。4.8传动轴的校核需要验算传动轴薄弱环节处的倾角荷挠度。验算倾角时，若支撑类型相同则只需验算支反力最大支撑处倾角；当此倾角小于安装齿轮处规定的许用值时，则齿轮处倾角不必验算。验算挠度时，要求验算受力最大的齿轮处，但通常可验算传动轴中点处挠度（误差<%3）.当轴的各段直径相差不大，计算精度要求不高时，可看做等直径，采用平均直径进行计算，计算花键轴传动轴一般只验算弯曲刚度，花键轴还应进行键侧挤压验算。弯曲刚度验算；的刚度时可采用平均直径或当量直径。一般将轴化为集中载荷下的简支梁，其挠度和倾角计算公式见【5】表7-15.分别求出各载荷作用下所产生的挠度和倾角，然后叠加，注意方向符号，在同一平面上进行代数叠加，不在同一平面上进行向量叠加。①Ⅰ轴的校核：通过受力分析，在一轴的三对啮合齿轮副中，中间的两对齿轮对Ⅰ轴中点处的挠度影响最大，所以，选择中间齿轮啮合来进行校核最大挠度：查【1】表3-12许用挠度；。②Ⅱ轴、Ⅲ轴的校核同上。4.9键的校核键和轴的材料都是钢，由【4】表6-2查的许用挤压应力,取其中间值，。键的工作长度，键与轮榖键槽的接触高度。由【4】式（6-1）可得可见连接的挤压强度足够了，键的标记为：4.10齿轮校验在验算算速箱中的齿轮应力时，选相同模数中承受载荷最大，齿数最小的齿轮进接触应力和弯曲应力的验算。这里要验算的是齿轮1，齿轮5，齿轮11这三个齿轮。齿轮强度校核：计算公式：①弯曲疲劳强度;②接触疲劳强度①弯曲疲劳强度；校核齿数为28的齿轮，确定各项参数⑴、,n=800r/min,⑵、确定动载系数∵齿轮精度为7级，由【4】图10-8查得动载系数。由【4】使用系数。⑶、。⑷、确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数查【4】表10-4，得非对称齿向载荷分配系数；,查【4】图10-13得⑸、确定齿间载荷分配系数:由【4】表10-2查的使用，由【4】表10-3查得齿间载荷分配系数⑹、确定载荷系数:⑺、查【4】表10-5齿形系数及应力校正系数；⑻、计算弯曲疲劳许用应力由【4】图10-20(c)查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。【4】图10-18查得寿命系数,取疲劳强度安全系数S=1.3，②接触疲劳强度⑴、载荷系数K的确定：⑵、弹性影响系数的确定；查【4】表10-6得⑶、查【4】图10-21（d）得，故齿轮1合适。4.11轴承的校核⑴、Ⅰ轴轴承的校核Ⅰ轴选用的是深沟球轴承6206，其基本额定负荷为19.5KN,由于该轴的转速是定值，所以齿轮越小越靠近轴承，对轴承的要求越高。根据设计要求，应该对Ⅰ轴未端的滚子轴承进行校核。①齿轮的直径②Ⅰ轴传递的转矩∴③齿轮受力根据受力分析和受力图可以得出轴承的径向力为:在水平面：在水平面：∴④因轴承在运转中有中等冲击载荷，又由于不受轴向力，【4】表13-6查得载荷系数，取，则有：⑤轴承的寿命计算:所以按轴承的受力大小计算寿命故该轴承6206能满足要求。⑵、其他轴的轴承校核同上，均符合要求。4.12轴组件设计轴的结构储存应满足使用要求和结构要求，并能保证轴组件具有较好的工作性能。轴结构尺寸的影响因素比较复杂，目前尚难于用计算法准确定出。通常，根据使用要求和结构要求，进行同型号筒规格机床的类比分析，先初步选定尺寸，然后通过结构设计确定下来，最后在进行必要的验算或试验，如不能满足要求可重新修改尺寸，直到满意为直。轴上的结构尺寸虽然很多，但起决定作用的尺寸是：外径D、孔径d、悬伸量a和支撑跨距L。⑴、考虑机械效率，轴最大输出转距.、计算切削力前后支撑力分别设为,.⑶、轴承刚度的计算根据【20】式（6-1）有：查【20】表6-11得轴承根子有效长度、球数和列数：再带入刚度公式：；⑷、轴当量直径；⑸、轴惯性矩；⑹、计算最佳跨距设：查【5】（3-14）；式中∴∴式中：5擦鞋机构设计5.1擦鞋主要结构原理随着人们对室内地板清洁度要求的提高，当今社会上形成了一种为了保证室内地板的清洁，从而入室需要换鞋的做法。擦鞋机的鞋面刷由一根横向平行于水平地面的电动机连接轴和鞋面刷轮组成，电动机带动轴旋转，人通过抬腿调整将鞋面的各个部位依次去接触鞋面刷的毛刷面，以此来达到清洁擦刷鞋面的目的。该节能环保式擦鞋机依照擦鞋机鞋面刷的设计原理将鞋面刷轮设计为圆柱形鞋刷，刷轮由刷轮轴和刷毛组成，刷毛绕刷轮轴做回转运动，鞋刷所在的轴与电动机连接轴联结，当电动机工作时，会带动鞋刷所在的轴一块儿旋转，这样鞋刷轴上的刷毛就会成回转运动，从而对鞋面进行清洁，进而上油，打光。为了方便操作而设计了鞋油储量显示装置，该装置可由推动头控制的另一推动元件驱动其工作，显示鞋油储量，显示装置有小型照明装置清晰显示。压板带有与腔体内壁相配台的导向凸缘，保证压板平稳前进，为加强压板平稳性。推动头可设置多个，与压板同时接触。贮油腔的出油口为多条缝，出油口为多列排列。出油口直接与刷体毛触面接触，向毛触面供油，再由毛触面将鞋油涂敷予鞋面。综上所述，本鞋油供油装置采用棘轮加压机构，在加油间隙能对腔体保持恒定压力使每次加油动作均能可靠地注出鞋油，其注出量由棘轮转过的齿数较准确地控制．采用条排孔状出油口保证鞋油较均匀地注出，巧妙利用细缝或小孔中鞋油干结对脏内鞋油的自动隔离作用、有效地防止因鞋油大量干结而无法使用。带有小型照明装置的鞋油储量显示装置使其操作十分直观。擦鞋机使用光电感应器装置，光电传感器工作原理即红外线光电传感器原理是：光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分别为：发送器、接收器和检测电路。节能环保式擦鞋机该擦鞋机使用光电感应器装置，它的启闭采用红外控制自动控制，也就是说当使用者将脚部放置在擦鞋位置时，红外线被阻断，接收装置启动电机，使鞋刷刷轮转动，将鞋擦净。当擦鞋者的脚离开擦鞋机的刷轮时，擦鞋机就会停止工作，这样就能够达到节能的目的。轮子旁边装有红外探测接收器,当鞋伸进擦鞋机时,探测器接收到信号就把电机接通,开始工作,鞋取出时,自动关闭。5.2电机的选择正确选择电动机，是电动机安全使用的前提条件，一般在选择时要考虑三个因素，即电动机周围的环境条件，为电动机提供的电源条件以及负载条件。这三个条件要综合考虑，作为选择电动机应遵循的依据。按照国际标准和我国现行标准，小功率电动机系指折算至1500r/min时连续额定功率不超过1.1kw的电动机，其几何尺寸机壳外径不大于160mm，或轴心高不大于90mm。根据以上两点要求，用于擦鞋机的电动机只须短时工作，且起动转矩较低，对效率要求不高；电动机要求功率小，因此电动机选用罩极异步电动机。5.3刷轮轴的设计做回转运动的零件都要装在轴上来实现其回转运动，所以，刷轮轴可以设计为直轴。轴的材料可以取为碳素钢。因为擦鞋机鞋面刷轮轴的结构简单，所以不需要考虑轴设计过程中的主要问题，比如进行轴设计时应该按工作能力准则进行设计计算或校核计算等；在结构设计上也不需要考虑太多的问题，另外，现在市场上已经有很多关于擦鞋机鞋面刷轮的产品，价格也不高，所以可以购买。对擦鞋机的鞋面刷轮轴的尺寸分析表明，可将节能环保式擦鞋机的鞋面刷轮轴设计为大径D=60mm，小径d=30mm，轴径过渡圆角可以取为R=4mm。5.4刷毛的设计擦鞋机所用的刷毛由猪鬃或其它纤维（粗细和刚度与猪鬃相近)的材料制成，其中刷毛长度L=50mm，刷毛所在的轴长为160mm，大直径为60mm，小直径为30mm。5.5供油装置的结构设计现如今，已经设计出来的鞋油供油装置有桂塞式、斜楔加压式、手动泵式和离心式等。但是这些鞋油供油装置存在着许多不足之处：加油的可靠性差，容易出现加油过多和不足的情况；鞋油难以均匀涂敷;结构复杂，操作不便,故障率较高。该节能环保式擦鞋机擦鞋机的鞋油供油装置对需要涂抹鞋油的鞋面能够均匀涂油，并且出油可靠．出油量也能够准确可控。供油装置的壳体由塑料注塑而成，形状为条盒式，其内部可直接储油成单腔体，该腔体由塑料吹塑而成，为便于压出鞋油，制成波纹管式结构。单腔体后部的压板同时也可起到支撑腔体底面的作用以减化结构，须加密封圈防止漏油。腔体进油孔设置有内、外螺纹。需要上油时，将市售管状鞋油管口直接旋进进油孔内螺纹便可方便注入鞋油，完毕后将密封盖旋入进油孔外螺纹。为满足不同规格鞋油注入，可配有不同螺纹的连接件，压板上的簧安装在压板与壳体底板之间，以保证弹力与压板推进方向相反，使压板与推动头良好接触防止压板晃动和窜动所引起的漏油。腔体出油口开成多排的小孔，小孔不能过大或过小，充填其中的鞋油在空气中首先干结后将孔缝堵塞，自动将腔体内鞋油与空气隔离，有效地防止其干结，而小孔中的鞋油在出油时很容易被顶出与其它鞋油混合使用，出油完毕后小孔中留下的鞋油再次干结堵塞其中，此时巧妙地应用鞋油自堵塞特点解决了众多擦鞋机方案中鞋油干结不能使用的问题。第6章自动擦鞋机电路设计6.1概述基于单片机的自动擦鞋机是用红外线发射与接收电路进行启动的，通过单片机技术编写出必要的软件程序进行控制，形成单片机系统控制电路。再由其控制电路对电机驱动电路进行控制，驱动两个电机的转动，同时显示电路显示擦鞋机的运行状态，灯亮则擦鞋机正常工作。鞋子擦好后将鞋子拿出来则再由红外线发射与接收电路进行红外线感应，离开15秒后电机自动停止转动，显示电路显示灯灭则擦鞋机停止工作。硬件电路的框图如图2-1所示。图6-1硬件电路的框图6.2电源电路设计低压线性稳压电路基本上由四部分组成：变压器降压、二极管或桥堆整流、电容或电感滤波、三端稳压块（或稳压电路）稳压，他们之间的组合则可构成一个最基本的，也是最可靠的线性电源电路。电源电路原理图如图6-2所示。图6-2电源电路原理图变压器一般的变压器具有一个初级绕组、一个或多个次级绕组，线圈绕在铁心上。给初级绕组加上交流电，由于电磁感应的原理，在次级绕组上则有电压输出。在给变压器的初级绕组通以交流电时，绕组周围会产生磁场，尽管有铁心给绝大部分磁力线构成磁路，但仍有一些磁力线散布在变压器附近的一定空间范围内。这些磁力线会对附近的电路形成一定的磁干扰，所以一般要给变压器加上屏蔽壳。屏蔽壳不仅可防止变压器干扰其他电器，同时亦可防止其他杂散磁场干扰变压器的正常工作。[15]2、整流电路整流电路是由四个型号为IN4007的整流二极管构成桥式整流电路而形成的。它的作用是将经变压器降压后的交变电压通过二极管变为单向的脉动电压[15]。3、滤波电路滤波电路的作用就是降低整流后输出电压中的脉动成分使其变为脉动直流电压。该滤波电路是电容滤波电路。利用电抗元件在电路中有储能的作用，滤去电源中的脉动成分，从而得到比较平滑的电源波形。负载平均电压VL升高，纹波（交流成分）减小，且RLC越大，电容放电速率越慢，则负载电压中的纹波成分越小，负载平均电压越高。为了得到平滑的负载电压，一般取d=RLC（3~5）（2-1）式中T为电源交流电压的周期。在整流电路的内阻不太大（几欧）和放电时间满足上式的关系时，电容滤波电路的负载电压VL与V2的关系约为VL=（1.1~1.2）V2（2-2）总之，电容滤波电路简单，负载直流电压VL较高，纹波也较小，它的缺点是输出特性较差，故适用于负载电压较高，负载变动不大的场合。[15]4、稳压电路电源通过降压、整流、滤波后，要提供给电子器件或芯片工作的电源，保证其正常的工作和精确的取样，还需经过稳压，滤波。为了保证稳压器正常工作，必须保证具有一定的输入、输出电压差。如果输出确定，则输入必须保证大于一定值。若输入太低，则可能导致稳压器稳压性能不好，而且输出电压的纹波也会过大。在稳压器的运行过程中，由于它要消耗一定的功率，所以一般而言，发热比较严重，在负载较大时，需使用散热片帮助其有效散热。[15]6.3红外发射与接收电路红外概述红外技术是现代物理和电子学的一部分，它包括电磁波红外波段内的辐射、传播和波形记录及其在科学、技术、国民经济和军事中的实际应用。红外技术是现代无线电电子学和物理学中的重要方向之一，它对于促进国民经济各部门采用先进技术以及加强基础科学和应用科学的研究都有极其重要的作用。今天，红外技术正被广泛地用于解决国民经济中的各种不同的问题。[1]采用近红外线作为红外的光源，主要基于如下理由：（1）一般的接收用的红外光电二极管、光敏三极管大都采用硅（SI）半导体材料制作而成的，这类管的接收峰值波长为780～1550nm，即管子对波长为780～1550nm的红外光的探测灵敏度最高。[3]（2）红外线的发射器件，尤其是采用GaAs、AlGaAs或GalnAsp等半导体材料制作的红外发光二极管，其发射波长在880nm～1700nm范围内，这与硅（SI）光电接收器件的响应波长相匹配，使探测灵敏度高，工作效率高。[3]红外发射与接收电路的组成红外发射与接收电路主要组成部分有：红外发射电路和红外光电转换电路。（1）红外发射电路发射部分的发射元件为红外发光二极管，它发出的是红外线而不是可见光。

常用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通φ5mm发光二极管相同，只是颜色不同。一般有透明、黑色和深蓝色等三种。判断红外发光二极管的好坏与判断普通二极管一样的方法。单只红外发光二极管的发射功率约100mW。红外发光二极管的发光效率需用专用仪器测定，而业余条件下，只能凭经验用拉距法进行粗略判定。[13]（2）红外光电转换电路接收电路的红外接收管是一种光敏二极管，红外接收二极管一般有圆形和方形两种。光敏二极管是光电转换半导体器件，与光敏电阻器相比具有灵敏度高、高频性能好，可靠性好、体积小、使用方便等优点。光敏二极管和普通二极管相比虽然都属于单向导电的非线性半导体器件，但在结构上有其特殊的地方。光敏二极管使用时要反向接入电路中，即正极接电源负极，负极接电源正极。[3]6.4红外发射与接收电路的工作原理电路原理图电路原理图如图2-3所示。图2-3红外发射与接收电路的原理图（2）工作原理红外发光二极管VD1和RP1组成红外发光电路，可调电阻RP1用作降压限流，通过调节RP1的大小，使红外发光二极管VD1的工作电流限制在90mA之内，以免发光管电流过大而烧毁，并保证其正常工作。VD2为红外光敏二极管，它和R2组成光电转换器，在红外光发射与接收间的红外线光路不被遮挡时，VD2将VD1发来的红外光信号转换成电信号，使VD2呈低阻抗（约几千欧），使A点的电压小于等于0.35伏，VT呈截止状态，B点呈高电平。在红外光发射与接收间的红外线光路被遮挡时，VD2接收不到VD1发来的红外光，VD2呈高阻（暗阻大于或等于500kΩ）使A点电位升高，VT饱和导通，B点电位小于等于0.4伏。[14]6.5电机驱动电路1、电机驱动电路及分析电机驱动电路的原理图如图2-5所示。图2-5电机驱动电路的原理图电机驱动电路是由控制系统电路控制的，控制系统电路收到信号后，由单片机的运行和处理赋予驱动芯片L293D端口（EN12、EN34、IN1、IN2、IN3、IN4）逻辑电平，其中EN12控制右边电机的转动，EN34控制左边电机的转动；IN1、IN2、IN3、IN4控制电机的正反转。经过实验，VM电压应该比VCC电压高，否则有时会出现失控现象。L293D可直接的对电机进行控制，无须隔离电路。通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作，非常方便，亦能满足直流电机的大电流要求[8]。调试时在依照表6-1，用程序输入对应的电平，能够实现对应的动作，调试通过。表6-1是其使能、输入引脚和输出引脚的逻辑关系。表6-1其使能、输入引脚和输出引脚的逻辑关系6.6电源电路的调试1、接好电源电路后，在通电之前，首先用万用表等工具，根据电源电路原理图仔细检查电源电路线路的正确性，并核对元器件的型号、规格和安装是否符合要求。通过检查确定无误。[5]电源电路原理图如图4-1所示。图4-1电源电路原理图2、经过上述检查确定无误后，接通电源用万用表仔细测量各点电位是否正常。通过测量各点的电位如下：U01=12.4VU02=4.8V3、经过以上两步的检查，通过所测的电位可知，该电源电路是正常工作的。接好红外发射与接收电路后，在通电之前，首先用万用表等工具，根据红外发射与接收电路原理图仔细检查红外发射与接收电路线路的正确性，特别是电源的走线，防止电源之间的短路和极性错误，并核对元器件的型号、规格和安装是否符合要求。通过检查确定无误。[9]红外发射与接收电路原理图所示。图6-2红外发射与接收电路原理图过上述检查确定无误后，接通电源后测量红外发射与接收电路的各点电位，通过测量各点的电位如下表4-1所示：表4-1红外发射与接收电路测试数据VAVB无遮挡时0.24V3.8V遮挡时0.67V0.02V3、由各点的电位可知，在红外光发射与接收间的红外线光路没被遮挡时，调节RP1，使红外发光二极管的工作电流限制在90mA之内，并保证其正常工作。由于A点的电压小于0.35V，B点的电压呈高电平，三极管处于截止状态