雨伞甩干装置的探讨

【摘要】雨伞甩干装置主要用在超市、商场、酒店等门口，在下雨天方便顾客快速把雨伞甩干。本课题主要是对雨伞甩干装置的结构进行设计及初探，考虑到成本、结构等问题，设计出了一套简易的甩干装置。该装置的设计包括了：传动部件的设计、过滤部件的设计、导流部件的设计，以及整体结构和外观的设计。该设计基本满足了雨伞甩干的要求，达到了简洁、方便的设计理念。

【关键词】雨伞；快干；结构设计

1.背景意义

当遇到下雨天，人们都会携带一把雨伞逛街、乘车或者进办公室等各种场所，这样湿淋淋的雨伞会带来很多不方便，每当这个时候，超市、商场门口就会有个服务员专门发放塑料袋，方便我们把雨伞装起来带进去，这样浪费人力而且很不环保。那么有没有一种简单的装置可以快速把雨伞甩干呢？带着这个疑问我想到了洗衣机，它主要是通过高速运转下做匀速圆周运动利用离心原理将衣物上的水分甩干脱离，其实雨伞上吸附的水比湿透的衣物上的水要容易干的多，利用类似洗衣机的离心原理，发明了一种雨伞甩干装置，放在商场或者酒店门口，给人们提供方便。

国内目前有类似功能的装置。有已经申请专利的带甩干机的雨伞，这种雨伞，电池内芯伞把的尾端有尾盖，上部设有开关按钮，并连接在伞杆上，其顶部装有小型电动机，内部有电源线与下端的电池及开关按钮接通，小型电动机的传动部分与伞支架连接，在电动作用下，可将伞支架上的水份甩干。这种带甩干机的雨伞，其特征是：电池内芯伞把的下端有尾盖，上部有开关按钮，顶端连接的伞杆上端设有小型电动机，并连接在伞支架上。这种实现雨伞甩干装置的优点是比较方便，跟雨伞连接在一起，但雨伞设计成本较高，不适合推广使用。本文探讨的是一种独立的甩干装置，适用于不同型号、不同样式的雨伞，它采用纯机械的方式来驱动设备，既节约了成本又实现了结构布局的简单化。

2.设计思路

本次设计的雨伞甩干装置主要目的是能够通过这一简易装置来实现湿雨伞脱水变干。这一设备的主要核心组成部分是主箱体内的一套简易的手动一级增速装置，它通过人工转动手柄带动转动轴转动，在各齿轮的啮合下使得整个增速器能够很轻松实现较高的转速，由于它本身不需要像洗衣机一样要求较高的转速，所以初步设计阶段考虑采用一级增速器；另外过滤装置过滤网可以盛装雨伞，在高速运转的情况下做离心运动，依附在雨伞上的水滴就会被甩出脱离雨伞；雨水沿着过滤网内壁经过出水路径再流入储水盒，暂时存放排出的水，待水满后取出倒掉。这是整个装置的重要三大组成部分。本次设计来源于日常生活，也可以看作是一种创新设计，要求装置结构简单，经济适用，便于加工推广使用。

3.结构设计

3.1过滤网的设计

对于过滤网的制作材料，塑料材质无疑是最佳的选择，这样的过滤网重量较轻，也不易发生腐烂生锈的现象，而且成本很低，对于转速不是很高的环境能满足设计的要求。设计结构的合理性，要考虑到诸多的因素：（1）对于不同样式的雨伞能否很好的容纳其放入与取出；（2）在运动的过程中，采用什么样的方式对内部的物品进行遮盖，让其甩出的水不至于到处乱飞；（3）过滤网上的孔洞的数量以及排列方式安排是否合理，能否达到最佳的过滤效果；（4）要考虑过滤网的外观设计，其外观尺寸大小、空间容量大小及形状影响到整个装置的布局；（5）也是很重要的一点，设计的产品能不能比较方便的开模，加工，在节约成本上也是很重要的一环。为了排出的雨水能顺利流出过滤网进入储水盒，过滤网内壁采用间断的掏空的结构，底部留出一个水槽以便于水流入储水盒。过滤网的底座下面是棘轮槽，方便装配的时候和棘轮结合在一起。

3.2储水盒的设计

储水盒主要是方便盛装排出的雨水，这里要结合过滤网的外观尺寸的大小及主箱体增速器的外观尺寸来设计储水盒的形状及尺寸大小，储水盒的容量没必要过大，但是储水盒的进水口路径和出水孔路径要设计合理，以便于雨水顺畅的排除，同时储水盒的取、放要能很轻松的完成。

3.3箱体外观的设计

整个装置的外观如图1所示。箱体的外观设计同样要结合储水盒、过滤网以及主箱体增速器的尺寸大小进行设计。箱体的外观设计根据不同类型的雨伞甩干装置设计的外形不一样，本课题主要研究的是手动型，所以其外观要简单些，主要是在主箱体增速器的一侧安装一个驱动手柄，手柄可以简单地进行拆卸。增速器的箱体和雨伞甩干装置的整个箱体是连成一体，也可简单拆卸。这样设计挪动方便。

图1 雨伞甩干机整体结构图

3.4传动装置的设计

图2 传动部分示意图

本人设计的雨伞甩干装置的核心部件就是一套手动的一级增速装置，如图1.4所示：手柄连接低速轴，轴上嵌入一个齿数为72的大圆柱直齿轮1，与此啮合的是齿数为24的小圆柱齿轮2，根据齿数比与转速比成反比的关系，很容易得出齿轮2的转速是齿轮1的三倍，假设手摇的转速为3r/s，那么高速轴上就能得到9r/s较高的转速。当圆锥齿轮3得到高速轴传递过来的力后，根据圆锥齿轮传动是用来传递两相交轴之间的运动和动力的特点，通过齿轮4就得到了一个垂直传动的力矩，驱动轴就可驱动雨伞甩干装置的过滤桶转动，从而实现了机械传动。

对于机械传动装置在设计完成后，都要对其低速轴和齿轮进行疲劳强度等一些参数的校核，但该套装置是手动传力，转速不会太高，通过对该材料强度的分析和实验，得出了完全可以满足需要的结论。

4.后期改进

本论文属于一个创新设计，现在处于初步设计阶段，后期还可以从以下几个方面进行优化改进：

（1）本次主要考虑的是手动型雨水甩干装置，虽然比较节能环保，成本低廉，但是要投入生产，用到生活中不太切合实际。在后期设计中主要考虑自动型结构的设计，实现自动化操作。自动型驱动需要设计一个开关控制系统，这个电力系统通过单片机的工作原理来控制小型电力驱动装置的启动与停止。该装置的核心部分工作原理和手动型驱动是一样的，区别在于他们的驱动形式不一样，手动型驱动是靠人力转动手柄来驱动运转该装置，自动型驱动是靠电力控制系统驱动装置得电后驱动该装置的。自动型装置有一个控制面板，该控制面板上有控制启动、停止的开关按钮，还可以安装一个显示屏，显示时间、转速、定时等等。

（2）当人员流动量比较大时，雨伞甩干装置放在超市、商场门口必须要实现一个快速的功能，可以考虑对过滤网进行改造，在过滤网的周围安装一套加热装置可以提升雨伞甩干装置的速度，更有效率、快速的实现雨伞甩干。可以在过滤网的周围环绕几圈电阻热偶或者电阻丝加热装置，来实现高温蒸发部分水分。这个温度既要起到蒸发作用同时不能损坏雨伞的面料，不过这种方案会增大该装置的制造成本和加工难度，不能很广泛使用。

（3）雨伞跟衣服不一样，上面有很多金属材料，如果雨伞放置不当，在高速旋转下就可能会损坏雨伞，在过滤网的结构上应加以改进，可以把过滤网分成几个小格，恰好能放一把雨伞进去，较好的固定，还可以提高效率，可以同时几把雨伞一起甩干。另外由于雨伞的外观有多种，在过滤网的设计上应该考虑不同尺寸的雨伞都能使用。在储水盒的设计上可以更加优化，人们需要随时倾倒和清洗，浪费人力且不美观，可以考虑直接将出水口连接地下通道，节省空间和材料。

（4）本次设计的是一级增速器，为了更省力，节省能源，可以改为二级增速器。

【参考文献】

[1]李育锡.机械设计课程设计.西北工业大学.第一版.北京：高等教育出版社，2008：3-84.

[2]濮良贵，纪明刚，陈国定，吴立言.机械设计.西北工业大学机械原理及机械零件教研室.第八版.北京：高等教育出版社.1960：186-235.

[3]王守长.雨伞甩干筒.中小企业科技信息，1996.10.