史晓琼，林秋华，梁志伟，韦永标，欧阳慧莹
桂林电子科技大学商学院，广西桂林，541004
摘要：随着时代的发展，吸尘器作为一件便利的清洁工具，已经渗透到越来越多的家庭当中，普遍进入了大众的生活，市场前景良好。为了达到高效的清洁要求，本文研究吸尘器的振动除污设计。首先分析吸尘器的工作原理以及应用发展，然后研究扫地机器人、小型低端与大型吸尘器的优缺点，帮助人们更好地了解振动除污这一原理，推动吸尘器技术水平的发展。
关键词：吸尘器；振动除污设计
1 吸尘器的工作原理与发展
1.1吸尘器的工作原理
吸尘器的工作原理是吸尘器电机高速旋转,从吸入口吸入空气，使吸尘箱产生一定的真空,灰尘通过地刷、接管、手柄、软管、主吸管进入吸尘箱中的滤尘袋,灰尘被留在滤尘袋内，过滤后的空气再经过一层过滤片进入电机，这层过滤片是防止尘袋破裂灰尘吸入电机的一道保护屏障,进入电机的空气经过滤片后，由机体尾部排出。
1.2 吸尘器的发展
1901年英国土木工程师布斯到伦敦莱斯特广场的帝国音乐厅参观美国一种用压缩空气把尘埃吹入容器内的车箱除尘器示范表演，布斯反其道而行之，自己做了个简单的试验：“将一块手帕蒙嘴巴和鼻子上，用口对着手帕吸气，结果手帕上附了一层灰尘”，即强力电泵把空气吸入软管，通过布袋将灰尘过滤，最终制成了吸尘器，这就是吸尘器的前身。1912年瑞典斯德哥尔摩的温勒·戈林即真空吸尘器的创始者，发明了横罐形真空吸尘器，改变了以往早期的直立式结构，由此打开了吸尘器多种结构设计的大门。直至今天，吸尘器已经有一百多年的历史了。
2 吸尘器的类型
2.1 扫地机器人
扫地机器的机身主要以圆盘型为主，能设定时间预约打扫，自行充电。前方感应器可侦测障碍物，如碰到墙壁或其他障碍物时会自行转弯。扫地机器人的原理就是机身是自动化的可移动装置，与有集尘盒的真空吸尘装置结合，配合机身来设定运行的路径，比如沿边清扫、直线清扫等，并以边刷、中央主刷旋转、抹布等方式辅助打扫，加强打扫效果，完成拟人化居家清洁效果。但扫地机器人也有存在的缺陷：（1）由于采用红外线，传感红外线传输距离远，但对使用环境有相当高的要求，当遇上浅色或是深色的家居物品它无法有效地反射回来，这就会造成机器与家居物品发生碰撞，刮伤家具；（2）由于采用仿生超声波技术，类似于蝙蝠等采用声波来侦测判断方位，技术含量高，所以价格也高。
2.2 小型吸尘器
小型吸尘器的原理大致上与斯班格拉发明的吸尘器并无太大的区别改进，其本身优点有：（1）体型小巧、方便携带及使用，比较适合用来清洁较小的空间，主要用于车内的清洁卫生，对键盘、电器等也有良好效果；（2）配上不同的部件，可以完成不同的清洁工作，比如配上地板刷可清洁地面，配上扁毛刷可清洁沙发面、床单、窗帘等，配上小吸嘴可清除小角落的尘埃和一些家庭器具内的尘垢。缺点比较明显：功率较小，吸力不够强劲，操作者需要双手反复进行打扫，动作单调，如长时间重复，极易产生疲劳感觉，且在一些照明度低的地方难以进行有效清扫。
2.3 大型吸尘器
大型吸尘器一般是用作工业打扫清洁方面，其显著优点为：（1）可以吸取各类金属、非金属、油、水等颗粒污物及液体，且能够吸收并净化有毒或有害气体。（2）可作为一种环保设备，有效防止一些职业病的危害，比如电焊工尘肺、鞋厂白血病等。
3 结语
当前市场上流通的吸尘器各有优点，但自身也有不足的地方，所以企业仍然需要不断地结合各种实际环境情况，加大研发力度和投资输出，设计出一款多功能且能适应各种复杂环境，可以进行量产价格亲民、更加环保的吸尘器。
参考文献
[1]肖奇军,郑建鹏,谢经顺,柯天进.基于地图构建与角度传感器的扫地机器人自动回充方法[J].自动化技术,2019,02.
[2]马翔,朱世强,吴海彬.超声波自动避障功能自带电源,单片机控制新型智能吸尘器[J].电力工业,2008,05.
4 振动除污吸尘器
4.1 技术背景
清洁用品中的吸尘器常用于清扫毛毯、地面、墙面、天花板的灰尘、垃圾等。常见的吸尘器其结构包括真空吸尘装置和与之连通的吸尘管，吸尘管的管口通常配有扁刷或圆刷等形状的清扫头，清扫头通常为天然材质或人造材质的刷毛，这种刷毛在清洁时，特别是较硬的刷毛，只能从平面上扫过，而对于地毯之类的毛缝或地面的接缝、平面上有小凹陷或表面有小坑洼平面，一次扫过的吸尘清洁效果不好，需要反复调整清扫头的角度人工手动带动清扫头作上下运动进行清扫，才能将灰尘扫出，供给吸尘装置吸出。
4.2装置内容概述：
针对吸尘器现有技术的不足，结合人因工程学、机械制造基础和机械设计基础的知识，提供一种基于全面振动除污的清洁小能手，这种清洁装置更能全面的进行清洁除尘，大大提高了清洁除尘效率，清洁效果更加显著。
4.3 振动除污技术原理
中空多孔毛刷球在中空传动杆的带动下，开始做顺时针或者逆时针的圆周转动，使用时相对于被扫面来说，中空多孔毛刷球在与所接触面通过进行的圆周运动进行反复的清扫，同时从被扫面上扫落的细微颗粒或者灰尘会被球孔吸附进去，然后对不规则的清洁面进行360°的全面清扫除尘，完成清扫面的一个周期后，已吸掉的细微颗粒，再用大的吸尘管进行吸尘，将其余较大的灰尘污渍吸附干净，然后可以再用中空多孔毛刷球进行再次吸尘，由于转动速度较快，对于较复杂的阴暗清洁面、毛毯等织物的内侧面、毛毯等织物的纹理、平面上的小凹陷或者不规则的清洁面，都能有效快速的清洁到，并将灰尘垃圾快速转动震脱出来，通过结合中空多孔毛刷球和吸尘管的吸尘口的吸尘作用，可以清扫到原来很多清扫不到的地方，大大提高了清洁效率和清扫洁净度。
4.4 整体机械设计
.png)
图1
4.4.1 装置各部分介绍
（1）防滑减震握把
（2）电机传动速度调节按钮
（3）吸气管的旋转口
（4）旋转实心传动杆
（5）中空传动球
（6）中空传动杆
（7）毛刷刺
（8）中空多孔毛刷球
（9）球面孔，共八个
（10）内吸气管
（11）电机和传动滚动轴承
（12）可拆卸密封盒和内吸气管
（13）LED灯
（14）吸尘器吸尘装置
4.4.2 构造概述
（1）一种基于全面振动除污的小能手，其特征在于，包括带有洗尘管的吸尘装置，还包括中空多孔毛刷球和防滑减震握把，所述的中空多孔毛刷球：
①电机，所述电机设置在所述吸尘管上；
②传动滚动轴承，所述传动滚动轴承与所述电机进行传动带连接传动，所述传动滚动轴承与旋转实心传动杆珠进行动力输出配接；
③可拆卸密封盒，所述可拆卸密封盒与吸气管进行无缝连接；
④中空传动球，所述中空传动杆有四个位置留有相应的小孔，用来吸气，所述中空传动杆与旋转实心传动杆和空心传动杆进行传动连接；
⑤内吸气管，所述内吸气管在吸气管内壁，与可拆卸密封盒无缝连接；
⑥中空传动杆，所述中空传动杆与中空多孔毛刷球进行无缝连接；
（2）防滑减震握把：可以减少吸尘装置和转动球装置工作时候的振动和滑动。
（3）LED灯用来照明。
5 结语
这款新型的吸尘装置可适应复杂的环境，小巧轻便，可谓是小型吸尘器与大型吸尘器优点的结合，还加装LED灯照明，采用振动的形式，可以清扫更为细小的杂物，在除尘方面更为有效干净，设计方面更符合“人机工效学”的理论，减少人的操作疲劳。可采用新型环保材料，不仅达到环保效益，还提高该吸尘器的使用寿命。
参考文献
[1]文雪,人机功效学原理在日用陶瓷产品把手设计中的应用研究[J].景德镇陶瓷大学学报,2019,02.
[2]魏美英,汪宙,刘世权.无机中空微球的应用[J].中国粉体技术,2008,14(2):45
本文用于广西桂林电子科技大学大学生创新创业训练项目：一种基于振动除污的清洁装置（项目编号：201910595171）