1、    人力甩干桶結構設計    劉慶摘 要：人力甩干桶是一種將人體腿部上、下運動的力轉化為驅動軸的旋轉力，再通過增速機構提高轉速，從而帶動甩干桶甩干衣物的裝置。該裝置主要以無法使用大功率電器的住校生和節能環保一族為用戶群體，不僅可使住校生在晾曬衣服時更方便，還能提供一般踏步機的健身功能。關鍵詞：人力甩干桶；驅動軸；大功率電器；洗衣機：th89 ：a doi：10.15913/ki.kjycx.2016.02.1271 研究的目的和意義宿舍是學生長期生活的區域，具有人口密度大、空間狹小的特點。對于住校生而言，需要清洗的衣服較多，晾曬時需要的面積較大，未經

2、甩干的衣服容易滴水，進而引發地面濺水和潮濕問題。然而，大多數學校出于對安全的考慮，明令禁止寢室內使用洗衣機等大功率電器。因此，為了滿足在校生和節能環保人士的需要，本文發明了一種人力甩干桶裝置，它可以像洗衣機一樣快速甩干衣物。使用該裝置時，需要使用者踩在踏板上原地跑步，通過人與機器的結合，使用者既可獲得運動的樂趣，還能達到健身的效果。人力甩干桶的結構原理如圖1所示。2 工作原理使用者雙腳踩在左、右兩片踏板上，通過腿部的上、下運動，在導向筒的導向下，搖桿帶動旋轉軸旋轉；旋轉軸與大皮帶輪相連，大、小皮帶輪通過v形帶傳動；增速機構采用兩對傳動比相同的增速齒輪來提高轉速，并與內筒中心軸間通過一對錐形齒輪

3、達到換向的目的；中心軸與旋轉內筒相連，其間有密封圈、軸承、軸承座、墊片、螺栓、螺釘等元件，內筒可帶動衣物旋轉，通過離心力的作用甩干衣物。3 結構設計3.1 動力部分該機械裝置利用直列式發動機汽缸的工作原理，結構簡單，可將人體運動時產生的動能和重力勢能通過腿部傳遞到踏板上，從而帶動旋轉軸旋轉。通過統計1625歲學生的平均身高、正常跑步運動時雙腿抬高和落下的頻率數據發現，其腿部平均每分鐘上、下運動70次，腿部上、下運動的平均高度差為20 cm，兩腳左、右間隔25 cm，可以此作為尺寸設計的依據。因此，在箱體中間位置加設了1個支撐板，以保證旋轉軸在長期使用時有較好的圓柱度。為了提高使用時的安全性，還

4、在箱體處設置了1個扶手，從而使使用者保持身體的平穩性。3.2 傳動機構常見的減速機構包括齒輪減速機構、行星齒輪減速機構、擺線針輪減速機構、蝸輪蝸桿減速機構等。對比、研究各種減速機構的特點和本裝置對傳動機構的性能要求后，決定采用齒輪傳動。齒輪傳動具有體積小、質量輕、工作可靠、可根據需要任意連接和安裝位置多樣化的特點。本裝置采用2個傳動比為13的齒輪組來加快轉速。帶傳動具有結構簡單、傳動平穩、價格低廉和緩沖吸振等特點。由于人體在運動時會產生振動，動力機構與傳動機構采用帶傳動連接可減輕振動對甩干桶旋轉平穩性的影響。大帶輪與小帶輪的直徑比為32，總傳動比為3×3×1.5=13.5，

5、最終傳遞到甩干桶主軸的轉速約為70×13.5=945 r/min，可甩干衣物中70%的水分。增速機構輸出軸為水平方向，甩干內桶主軸為豎直方向，因此，采用一對錐形齒輪嚙合可達到換向的目的。3.3 簡易甩干桶為了節約空間，對甩干桶內筒進行了優化設計。在一般甩干桶的基礎上，適當縮減了直徑和深度，這樣在保證具有足夠的空間容納冬季比較厚重的衣服的同時，提高了內筒轉動的穩定性。當甩干桶內放置的衣物不均勻或甩干桶旋轉中心不在中心軸線時，會產生劇烈的擺動，嚴重時會導致內筒結構變形、損壞，進而縮短使用壽命。為了解決這個問題，在內筒與外筒間均勻設置了上、下4個導向球，并在旋轉內筒上的對應位置設置了導向槽

6、，這樣在限制內筒偏移量的同時，還擴大了接觸面積、減小了內筒所受的最大應力值。4 發展前景本裝置不僅可以用于甩干衣物，還可以當作健身器材來使用。在使用時，使用者腿部的上、下運動可以鍛煉腿部、臀部的肌肉，長期使用有助于緊實使用者的身體線條，增加肺活量，最終達到瘦身的目的。此外，如果將甩干桶換為發電機組，則可為蓄電池充電。5 結束語本文利用簡單的機械結構，創新性地設計出了適合住校生和節能環保人士使用的甩干衣物裝置，為其日常生活提供了方便和樂趣，彌補了國內非電力驅動甩干桶產品的空白。然而，本裝置仍存在有待解決的問題，比如各零件尺寸的選擇、強度的校核以及外觀的優化設計等。在今后的設計中，可對零件材料和機構空間位置進行優化，從而為