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生活电器

多向驱动电动牙刷方案设计


电动牙刷是近几年出现的新产品,由于电动牙刷清洁 效率高, 可以清洁到手工刷牙所清洁不到的盲区, 同时其清 洁’效果好, 能够有效地保护牙跟健康, 所以目前在欧美许多国家电动牙刷是一款非常流行的日用品。 然而由于在我国 电动牙刷的价格比较昂贵, 且其使用寿命一般为2-3个月, 寿命较短, 从而导致 电动牙刷在我同市场上推广还存在很大 的阻碍;而本设计所提供的电动牙刷结 构简单、 制造成本低、 牙刷头可更换的 功能大大解决了现有电动牙刷价位高、 使用寿命短的缺陷, 为后续电动牙刷的市杨推广提供便利。

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多向驱动电动牙刷的工作原理

I.1径向直线驱动机构

电动牙刷径向直线驱动机构示意图

如图1 所示, 通过在其内部设置径向驱动机构, 改变电机输出力的方向, 使得牙 刷头1在导轨2上做往复的直线运动。

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1.2旋转驱动机构

电动牙刷旋转驱动机构示意图如阁 2所示,通过在其内部设置旋式驱动机构 3,使得牙刷头1在旋式驱动机构的驱动

下进行旋转运动(包括顺时针转动与逆 时针转动两种转动方式)。

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l.3控制开关

以上两种驱动方式分别由两个相对独立的开关所控制, 即该电动牙刷的运 动方式包含以下3种:径向直线运动、旋转运动、 径向运动与旋转运动同步运动等。

多向驱动电动牙刷的结构介绍

  • 编号l为牙刷头;

  • 编号2为滑动导轨;

  • 编号4为摇轩(空心塑料圆杆); 编号5为曲柄(空心塑料圆杆); 编号6为驱动电机bo

  • 摇杆4和曲柄5之所以设计成空心,

塑料圆杆是为了减少刷柄滑块机构动力 原件与传统件的质量。 因为减少连杆质量, 可以有效地减少系统的转速波动, 减少了系统的负载, 减少对电机的功率 要求。

2.1工作机理:机构运行工作时

  1. 电机M顶时针转动带动陶柄5也做顺时针转动;

  2. 曲柄5的顺时针转动带动摇杆4 一定的角度范周内摆动;

  3. 榕杆4在摆动过程中会椎动滑 块(牙刷头l )在滑块儿导轨2上做往复 的自线运动。此处的阳!柄滑块采用偏宣i刷柄滑块 机构, 即滑块中心与附柄5闺l周转动的 阴心不在同一水平线上叫 偏宵的翩翩消 块机构不仅能够实现将咆机的旋转运动 转化为滑块的往复直线运动, 与此同时还具有急阴特性, 使得牙刷头在水平向 左直线运动, 即丁:作行程速度慢 、 J)J率 大;在水平向右直线运动, 即返问空行 程速度快、 功率小。极位夹角:即曲柄5与摆忏4在运动 过程巾, 两杆在一条直线上重合(即死点位置)有两种情况, 这两种情况下对应的两条直线的央角就是极位央角。R平面四杆机构在运动过程中州现极位夹角时, 机构就具有急国特性, K值越大,机构的急回特性越显著。

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2.2双向旋转驱动机构

电动牙刷的双向旋转驱动机构示意 图如图4所示。编号7为空心滑块。将电机a安装在空心滑块7中。两者 相对固定;牙刷头1与电机b两者安装关 系为可拆卸的安装。

工作机理:机构运行工作时:当牙 刷的工作状态为单一双向旋转运动时, 由电机b带动牙刷头1进行顺时针或者逆 时针的转动;

当牙刷的工作状态为双向旋转及径向直线同步运动时,电机b作为动力源驱 动右曲柄5、摇杆4以及牙刷头1构成的曲柄滑块机构,从而将电机的扭矩转化为 滑块(牙刷头1 )往复直线运动的推力; 而滑块的往复直线运动带动与其相连接的牙刷头1的运动,与此同时牙刷头也在 电机a的驱动下进行顺时针或者逆时针的 转动。电机a采用的是有刷直流电动机,因为有刷直流电机是用电机换向的,电刷换向具有可逆性。可以通过开关控制控 制电机a的顺时针或者逆时针转动。

总结

设计的电动牙刷主要由径向 直线驱动机构与旋转驱动机构这两大机 构组成,通过其开关控制可实现电动牙刷单一双向旋转运动、单一径向直线运动、双向旋转与径向直线同步运动等3种工作方式,并且其牙刷头可替换的特点,更是太大地延长了电动牙刷的使用寿命,解决了因市场上现有电动牙刷使 用寿命较短而难以进一步推广的问题。

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