靜電吸附毛發收集裝置機械結構設計
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摘要：為了解決女生宿舍、理發店或寵物店等易于有較多毛發散落的場合的毛發收集問題，從清掃、吸附、推送、遞進和切割等工作流程出發，巧妙的設計了一種利用摩擦起電原理產生靜電以實現對毛發進行吸附和收集的裝置。文章主要介紹了它的總體組成和工作原理，完成了擺動清掃單元、吸附單元、防靜電推送單元、擠壓遞進單元和切割單元等的機械結構設計。該裝置的設計為毛發收集裝置特別是長頭發收集裝置的研究提供了有利的參考。
引言
目前，散落在地面上的毛發，特別是一些又長又多的頭發的收集問題總是會給人帶來很大的困擾，人們通常通過采用掃把和吸塵器這兩種工具來解決此問題，而掃把往往會被很多頭發纏繞，市面上現有的吸塵器吸毛發特別是吸較多的長頭發的效果也較差，還存在功率較大、噪音較高等問題。目前市場上還沒有出現專門針對這種較多毛發特別是長頭發收集的裝置，因此本文提出了一種基于摩擦產生靜電吸附原理的毛發收集裝置，在靜電日益廣泛應用的今天，它將具有良好的應用市場前景。
1靜電吸附原理的毛發收集裝置的組成
靜電吸附原理的毛發收集裝置應滿足清掃、吸附、推送、遞進和切割等工作流程，因此本文所設計的基于靜電吸附原理的毛發收集裝置主要由擺動清掃單元、吸附單元、防靜電推送單元、擠壓遞進單元以及切割單元等五部分組成，總體三維結構如圖1所示。
1.1擺動清掃單元結構設計
當地面上有較多散落的毛發時，為清理的更徹底，因此首先通過模擬人工的清掃功能設計擺動清掃單元。擺動清掃單元由齒輪機構，旋轉軸、清掃推板、清掃海綿板及步進電機等幾部分組成。
1.2吸附單元結構設計
為了將擺動清掃單元掃進裝置的毛發進行下一步的處理，利用“摩擦起電”的原理設計吸附單元。吸附單元主要由馬達、靜電板、摩擦板等幾部分組成。通過馬達驅動摩擦板作定軸轉動，進而使轉動的摩擦板與靜電板進行摩擦產生靜電；通過產生的靜電的吸附作用將擺動清掃單元掃進的毛發吸附到靜電板上。
1.3防靜電推送單元結構設計
為了使吸附單元吸附的毛發能夠順利脫離靜電板并進入下一個工作單元，因此設計防靜電推送單元，它主要由毛發脫離單元和推送單元等兩部分組成。毛發脫離單元主要采用雨刮器的工作原理進行設計，通過直線電機提供動力帶動防靜電刮片作直線運動達到刮離毛發的目的；推送單元主要由電機、錐齒輪機構、連桿機構等幾部分組成，其三維結構如圖2所示。
1.4擠壓遞進單元結構設計
為將防靜電推送單元收集的毛發遞送到切割單元實現毛發的切割和收集，設計擠壓遞進單元。擠壓遞進單元主要由電機、齒輪機構以及一對圓柱滾輪組成，圓柱滾輪采用防靜電塑膠材料。通過齒輪機構將電機動力傳遞到主動圓柱滾輪軸上，進而帶動這一對滾輪作轉向相反的轉動，再通過兩輪的擠壓摩擦作用將頭發順次遞送到切割單元。
1.5切割單元結構設計
為實現對擠壓遞進單元遞送進來的毛發的切割和收集，設計切割單元。切割單元主要由電機、動刀片與靜刀片以及刀座等組成。電機工作驅動動刀片定軸轉動，動刀片與刀架上的靜刀片形成剪刀，不斷地將從兩個滾輪之間擠壓進來的毛發切割、剪碎。
2基于靜電吸附原理的毛發收集裝置的工作原理
通過擺動清掃單元的齒輪機構將該單元的電機動力傳遞到轉軸上，帶動清掃推板及清掃海綿板整體擺動進行清掃，將大量的毛發掃入收集裝置；由靜電吸附單元的馬達驅動摩擦板與靜電板相互摩擦產生靜電，對擺動清掃單元掃入裝置的毛發進行吸附；由防靜電推送單元中的毛發脫離單元的直線電機驅動防靜電刮片往復移動，使被吸附的毛發脫離靜電板并落在推送單元處，通過推送單元的齒輪機構將動力傳動到連桿機構，帶動推送單元內箱體往復運動，將落下的毛發送入擠壓遞進單元；通過擠壓遞進單元的電機驅動該單元的齒輪機構運動，帶動一對相反轉向的圓柱滾輪轉動，將防靜電推送單元收集的散狀的毛發進行擠壓遞進送入到切割單元，通過切割單元的電機帶動動刀片高速轉動，使動刀片與刀座上的靜刀片咬合實現對毛發的切割、剪碎，并落入到收集槽中，這樣完成了毛發集中收集的一個工作循環。
3結束語
本文針對學生宿舍、寵物店、理發店等有較多散落毛發的場合的毛發收集問題，提出了一種利用靜電摩擦產生靜電實現對毛發吸附收集的裝置，詳細的介紹了該裝置的主要組成部分及其機械結構設計，包括擺動清掃單元、靜電吸附單元、防靜電推送單元、擠壓遞進單元以及切割單元等，并對該裝置的工作原理進行了介紹。該毛發收集裝置不僅可以用于毛發的收集，也可以用于地面上的灰塵和小紙屑的清理，并且具有噪音相對較小、功率較低等優點。本文將摩擦產生靜電巧妙地應用在了解決毛發收集的問題上，這不僅為毛發收集裝置的設計與研究提供了一定的參考，同時也為靜電的進一步利用提供了參考。
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[2]鄒葦婭，劉閣，申雪峰，等.現代靜電吸發器的研究[J].信息記錄材料，2019，20（04）：225-226.
作者：韓曉宇 楊旭 高劍濤 張冶 李帥 于峰 周林 單位：北華大學