一种可方便更换鞋底的机构研究

[摘 要]在提出鞋是必需品的同时，引出因鞋底磨损以及不同场合需要不同鞋子而造成资源浪费的现象，因此一种既使用方便又可以更换鞋底的设计应运而生。本文从该产品设计的应用范围、设计思路、方便快捷、节能环保以及该项设计带来的经济效益方面进行论证，阐述了可更换鞋底设计的实用性和商业性。

[关键词]可更换、榫接、方便、环保、经济效益

中图分类号：R87 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）30-0136-01

1.前言

鞋子是人们生活的必需品，人在正常行走过程中，地面与鞋底之间的接触摩擦会导致鞋子的鞋面完好无损而鞋底却已损坏的情况。对于不同的场合，我们由于身份地位的转变，也需要更换不同的鞋子。鞋子的更换不但费时费力，而且鞋子的携带更是一个大问题。因而一种可方便更换底的鞋子将会让这些问题得到极大的改善。并且当今市场上几乎无同类的产品，它所带来的市场价值是巨大的。所以，对于可方便换底的机构设计的研究具有重要的意义。

2.应用广泛

鞋子在行走的过程中由于鞋底和地面的摩擦导致鞋底极易磨损破洞，由于鞋面并未与地面发生直接性的接触，这就使得鞋面磨损程度远远小于鞋底。所以我们常常会发现一种现象，那就是一双鞋子的鞋底虽然已经损坏，但它的鞋面却是完好的，甚至是崭新如初的。扔了浪费可惜，但鞋子却已经失去了使用价值，此时我们只需要更换鞋底便能延长鞋子的使用寿命。

对于价格昂贵的鞋子，鞋底损坏后，维修费用也是十分昂贵的。汽车坏了可以更换零部件进行维修，鞋子为什么就不可以呢？与其去修，还不如换个鞋底，既可以节省的维修费用，又可以节省维修时间。

在特定的场合我们需要穿着特定的鞋子，就比如要我们进啤酒厂，地面上可能会有许多的玻璃碎片，但并非所有的鞋子都能有效的防止玻璃碎片扎穿鞋底。一旦鞋底被扎穿，我们的脚将会受伤流血，所以我们通常要换成工厂特制的鞋子。而厂家为了节省成本，和员工为了贪图方便等原因，准备的鞋子并不多，也没有定时的清洗，这将会产生很大的卫生隐患。一旦有人患上脚部的传染性疾病，那么很快将会波及至整个厂的员工。但如果我们换的只是鞋底，便就不存在该问题。

3.设计思路

本设计拟采用凹凸型的榫接结构，鞋帮与鞋底能够紧密贴合，在没有认真观察的情况下，肉眼无法直接看见接口痕迹。由于榫接结构的存在，能够十分有效的防止鞋子的上下滑动。若单单采用榫接的设计结构，在横向摩擦力的作用下将会产生与榫接结构相平行的横向力，这将会导致鞋帮与鞋面脱离。

为了解决这一问题，我们团队在鞋底设计了3个方便平头螺钉进入的螺孔，能使得更换的鞋底与鞋帮的稳定性得到了极大的加固，很好的解决了侧滑的问题。在与鞋面相连的鞋帮里面加了3个带有内螺纹的小孔，方便螺钉的旋紧。在预紧力和摩擦力的作用下，能够极大的改善鞋子的侧滑问题。同时，该平头螺钉不同于市面上的铁质螺钉，固定螺钉采用塑料制成，塑料平头螺钉有着绝缘、无磁、美观、耐腐蚀、永不生锈等多种特性，在使用强度、耐冲击方面能和金属平头螺钉相媲美。塑料螺钉尖端不会同铁质螺钉尖端一样锋利，从而使鞋子的舒适度得到大大的提升。并且3颗螺钉处于鞋底位置，对鞋子的外观并不会造成影响，从而使得鞋子看起来和普通的鞋子无异。

仅仅只靠榫接结构和平头螺钉的连接已经能够使该鞋子满足与普通鞋子一样的使用要求。为了使鞋底与鞋帮的接触更加的牢靠，我们又在可拆卸部分的鞋底的凹凸表面挖一些不贯穿鞋子的圆锥孔，圆孔均匀分布在鞋底表面上。可拆卸部分的鞋底与鞋帮安装好之后，当穿上鞋子踩在地面上时，由于人的自身重力的作用下，会给鞋底一个向下的压力，导致鞋底产生一定形变。这一部分形变会使分布在鞋底表面的圆锥孔里面的空气会向外流出，圆锥孔的体积减小，从而导致外部的气体压强大于圆锥孔里面气体压强。在大气压强的作用下，可拆卸部分的鞋底与连接鞋面的鞋帮会粘合的更紧，能够起到很好的加固作用。

对于该设计，鞋底表面上的圆锥孔是否能与鞋帮进行很好的接触，是值得我们思考的问题。有没有一种能使这种大气压强的作用力更加明显的方法？针对这一问题，我们在鞋帮的下表面的面上设计有对应数量且与鞋底表面的圆锥小孔一样大的圆锥凸起。通过实验，该设计能够改善鞋底圆锥孔与鞋帮的接触面积，大大增强了大气压强的作用。并且该种设计位于鞋底和鞋帮的接触处，并不会影响到鞋子的美观，还能增加鞋子的实用性。

4.方便快速

鞋底和鞋面采用榫接结构。通过榫接的方式能够使鞋底和鞋面在摩擦力的作用下紧密的连接在一起，不会发生脱离，装配也更加的方便快捷。

更换鞋底时只需先将三颗塑料螺钉卸下，再把要拆卸的鞋底侧向滑出便可，接着把需要更换的鞋底侧向滑入，将三颗塑料螺钉旋入后旋紧即可。更换的过程中没有繁琐的步骤，也没有很难的技术限制，方便快捷，即使小孩子也可以独立完成的。对小孩子而言，在更换鞋底的同时还能培养他们动手能力，增加乐趣。

5.节能环保

制鞋业的迅速发展所带来的环境问题也慢慢显现出来，越来越受关注。一双坏的鞋子，他并不是每一处都是坏的，它有可能是因为鞋面被尖锐的东西划破而无法再穿，也可能是由于鞋子底部的纹路已经严重的磨损，很大的影响到了鞋子的使用。鞋子常常损坏的只是鞋底或鞋面的一部分，另一部分可能还是完好如初。但由于鞋面和鞋底固定在一起，我们对其进行分离费时费力和费钱。对于这种鞋子，我们的做法就是扔进垃圾桶，接着由垃圾车送去焚烧厂进行烧毁。这其实就是一种资源的浪费。

由于鞋子的材料问题，燃烧之后通常会产生有毒气体，污染环境。这些鞋子未损坏的部分如果可进行回收再利用的话，就可以达到节能减排的目的。通过对鞋底和鞋面的更换就能够实现鞋底的回收再利用，实现旧鞋新用的想法。

鞋面和鞋底的用料时常不一样，通过对鞋底和鞋面的分离，方便了材料回收再利用，不但可以让企业的效益得到提升，同时也起到了节能环保的作用。继而从“盲目追求利润最大化”转变为“积极保护环境，坚持企业可持续发展”。

6.结论

鞋子，作为生活必需品，即使经过长期的发展，依旧存在许多可以改进的地方。本文所采用榫接结构以及在连接表面增添圆锥孔的方法。可以让同一双鞋子适应我们对于不同场合的不同要求。同时回收再利用的鞋底和鞋面，不仅可以让企业创造出更多的利益，而且减少了鞋子燃烧对环境的污染。

该设计也有很大的不足和需要改进的地方。由于材料的磨损、老化等因素使得榫接处发生变形，导致鞋子与鞋底无法牢固衔接。但是随着科技的进步，人们可以通过改善鞋底的材料，来解决这个问题。

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