节水型器皿自动清洗装置

　　一、项目背景
　　
　　随着科学技术的日益发展，针对各种器皿的自动清洗装置诞生了，如高楼门窗清洗装置、容器清洗装置、汽车清洗装置等。目前的容器清洗装置，主要分为瓶类容器、弧形容器、方形容器清洗装置等，这些装置普遍采用的是高压喷水方式进行清洗，因此存在耗水量大、成本高、污染严重、结构复杂等缺点。我国是一个水资源严重匱乏的国家，因此开发研制“节水节能”的器皿清洗装置势在必行。为此，我们设计出节水、体积小、成本低的器皿自动清洗装置。
　　
　　二、设计方案
　　
　　1　系统组成
　　系统由步进电机、螺杆、托盘、清洗头、水泵、喷头、储水罐、控制电路等组成。
　　为了实现清洗器皿的功能，对于机械结构来说最好的运动形式为做上下往复的螺旋式运动。本方案通过单片机控制步进电机提供整个系统的动力；通过螺杆与螺母的相对运动实现清洗头上下方向的位移；清洗头与螺杆通过销钉连接，由螺杆带动清洗头转动。通过清洗头弹簧使清洗头紧贴器皿壁，并保护器皿不受到强力压迫。
　　
　　2　工作机理
　　(1)旋转运动的机理清洗头和螺杆用销钉连接，当电机带动螺杆做圆周运动时，清洗头可以做圆锥摆运动，这样可以扩大清洗头的清洗范围并可以提供足够的旋转力矩。圆锥摆运动可以全面的清洗器皿的底部及侧壁。
　　(2)上下位移的机理
　　采用螺杆与螺母相对旋转，螺杆由电机带动，螺母固定在托盘上，螺杆做旋转运动不做上下往复运动，螺杆旋转时螺母带动托盘做上下往复运动。托盘上下移动时器皿也做上下运动，这样可以方便的擦洗到器皿的内壁，这对于擦洗诸如试管类的筒形容器提供了很大的方便。
　　(3)清洗头的机理
　　清洗头通过销钉与套筒连接，螺杆旋转由销钉连带清洗头做旋转运动。清洗头的直杆上挖出长槽，这样清洗头可以和螺杆做相对上下位移。
　　3　设计实现
　　(1)螺杆与电动机连接的设计
　　为了保证螺杆可以自由的做圆锥摆运动。设计了如图所示的连接方式。这样可以大大减少螺杆在做圆锥摆运动时电动机所受到的阻力。
　　(2)螺杆与清洗头连接的设计
　　螺杆与清洗头用套筒连接，这样方便清洗头做圆锥摆运动，并且保证了向清洗头提供足够的旋转力矩。
　　(3)水泵水流流量的设计
　　采用三通管，使过多的水回流到储水罐中，这样即节省了水资源又保证了在洗碗的过程中不会水花四溅。
　　
　　
　　
　　
　　三、创新点
　　
　　1　提出利用机器模拟手工洗碗这一想法；
　　2　节省大量的水资源；
　　3　采用螺杆与螺母在一个电机的带动下实现上下与旋转的二维运动；
　　4　圆锥摆可以根据容器的内壁大小做紧贴内壁的圆锥摆运动；
　　5　结构简单，成本低，有助于大规模生产，并形成生产