一种智能鞋柜装置及其使用方法

1.本发明涉及智能家具技术领域，具体为一种智能鞋柜装置及其使用方法。


背景技术：

2.在当代有关家具设计的理念中传统家具设计也在不断的融入大量的智能化设计理念，部分智能化设计理念都已转化为成熟的产品并投入生产与销售。智能化设计的家具产品如智能扫地机器人、智能炒菜机、智能可控灯饰等这些产品逐步融入当下的消费市场并取得众多消费者的青睐。但在目前的市场上大多数的智能家具无非是一些桌子、凳子、床、灯等功能单一的智能家具产品，有关于智能鞋架的成熟产品少之又少，并且市场上并不存在具有自动收放室内与室外用鞋的智能鞋架。
3.随着社会的发展，人们的消费水平逐渐提高，人们对生活的舒适度愈来愈追求，我们对家具的智能化需求越来越大，鞋架的设计也逐渐偏于智能化、便捷化与人性化。鞋架是每个家庭都应配有的家具并在家庭的家具使用率中相较于其它家具较高，所以该产品的设计直接影响到生活的便利与舒适性，现有的鞋柜一般只是用于存储鞋子，无不具备对室内以及室内鞋子进行自动存储的功能。针对上述不足之处，需要设计一种能够自动收放室内以及室内鞋子的智能鞋柜装置及其使用方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种智能鞋柜装置及其使用方法，以解决现有技术中无法很好的自动收放室内外鞋子的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种智能鞋柜装置及其使用方法，包括箱体、设置在箱体内的室内用鞋存储机构与室外用鞋存储机构以及控制系统；
7.所述室内用鞋存储机构包括转动设置在箱体内的转轮机构以及用于带动转轮机构转动的减速电机，所述转轮机构包括连接在减速电机输出端的中心轴以及固定在中心轴外围的若干转轮金属架，所述转轮金属架上连接有用于放置室内用鞋的室内用鞋放置机构，位于底部的室内用鞋放置机构的后侧设有用于驱动室内用鞋输出箱体外的电动推杆一，且所述室内用鞋放置机构后侧连接有用于记录室内用鞋身份信息的身份芯片一，所述电动推杆一上连接有与身份芯片一相对应且用于识别身份芯片一所记录身份信息的识别设备一；
8.所述室外用鞋存储机构包括固定在箱体内的支撑架、阵列设置在支撑架上且用于存储室外用鞋的存储模块以及设置在存储模块后侧用于将室外用鞋输入存储模块内的升降运输模块；
9.所述存储模块包括固定连接在支撑架上的下存储盒、通过连杆机构活动连接在下存储盒内的上存储盒以及连接在存储模块上且用于驱动上存储盒在下存储盒内弹出或收回的电动推杆二，所述电动推杆二输出端与连杆机构连接，且所述存储模块内设有用于记
录室外用鞋身份信息的身份芯片二；
10.所述升降运输模块内包括顶板、电机机架以及活动连接在顶板与电机机架之间的螺纹杆，所述螺纹杆上螺纹连接有下支撑板，所述电机机架底部连接有用于带动螺纹杆转动的驱动机构一，所述下支撑板上转动连接有旋转上托板，所述下支撑板底部连接有用于驱动旋转上托板沿下支撑板所在的平面转动90度的驱动机构二，所述下支撑板上还连接有用于推动室外用鞋进入存储模块内的电动推杆三，所述电动推杆三输出端连接有挡板，所述挡板滑动设置在下支撑板上，且所述挡板靠近存储模块的一侧上连接有与身份芯片二相对应且用于识别身份芯片二所记录身份信息的识别设备二；
11.在箱体前侧设有两个传送带机构，两个传送带机构分别与电动推杆一以及电动推杆三的输出端平齐，且所述传送带机构包括传送带、连接在传送带两侧用于支持传送带的支架以及连接在支架之间用于带动传送带运行的传送滚筒，所述传送滚筒一侧连接有用于驱动传送滚筒转动的驱动机构三，在所述传送带底部设有用于记录用户体重信息以及压力变化并将信号发送给控制系统的压力传感器；
12.所述控制系统，其用于控制室内用鞋输出和输入室内用鞋存储机构以及控制室外用鞋输出和输入室外用鞋存储机构的过程，所述控制系统电连接减速电机、电动推杆一、识别设备一、电动推杆二、驱动机构一、驱动机构二、电动推杆三、识别设备二、驱动机构三以及压力传感器。
13.作为本发明的进一步方案：所述室内用鞋存储机构前侧设有固定在箱体上的盖板，所述盖板底部设有可供室内用鞋输出及输出的通孔，所述室外用鞋存储机构敞口设置。
14.作为本发明的进一步方案：所述箱体一侧开设有若干竖向排列的安装孔，且所述箱体外侧连接有与控制系统电连接的开关。
15.作为本发明的进一步方案：所述中心轴两端活动连接有机架，所述机架固定连接在箱体内，所述电动推杆一底部连接有支承座一，所述支承座一固定在机架上。
16.作为本发明的进一步方案：所述室内用鞋放置机构内包括转动连接在转轮金属架上的活动套筒、固定在活动套筒一端的固定板以及固定在固定板远离活动套筒一侧的旋转平台，所述固定板连接在旋转平台靠近电动推杆一输出端的一侧，且所述固定板上开设有可供电动推杆一输出端移动的孔。
17.作为本发明的进一步方案：所述螺纹杆两侧设有固定连接在顶板与电机机架之间的金属支撑架，且所述电机机架底部连接有辅助轮，所述下支撑板上方固定连接有推杆连接座，所述电动推杆三连接在推杆连接座上。
18.作为本发明的进一步方案：所述驱动机构一包括转动电机一、固定在转动电机一输出端的传动齿轮一以及与传送齿轮一啮合的齿轮一，所述齿轮一与螺纹杆同轴连接，所述转动电机一连接在电机机架底部，所述驱动机构二包括转动电机二、固定在转动电机二输出端的传动齿轮二以及与传送齿轮二啮合的齿轮二，所述齿轮二与旋转上托板同轴连接，所述转动电机二连接在下支撑板底部，所述驱动机构三包括转动电机三、固定在转动电机三输出端的传动齿轮三以及与传送齿轮三啮合的齿轮三，所述齿轮三与传送滚筒同轴连接，所述转动电机三连接在支架上。
19.作为本发明的进一步方案：所述下存储盒上固定连接有连接座，所述电动推杆二一端活动连接在连接座上，且所述连杆机构具体为曲柄摇杆机构，其包括两端分别通过销
钉活动连接在下存储盒与上存储盒之间的连杆一以及连杆二，所述连杆一以及连杆二均为弧形杆，所述电动推杆二的输出端连接在连杆二上。
20.作为本发明的进一步方案：所述支架设有两个，且对称设置在传送带的两侧，其中一个支架上表面为弧形设置。
21.一种智能鞋柜装置的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：
22.1)、从室内出去到室外时
23.a、人踩上室内用鞋存储机构对应的传送带机构后，通过压力传感器感应到人体的压力，并发送信号作用于控制系统，输出信号控制室外用鞋存储机构运行；
24.b、室外用鞋存储机构开始运行，电动推杆二推动连杆机构将对应的上存储盒弹出，用户将自己的室外用鞋取出后，电动推杆二复位，将上存储盒收回；
25.c、当用户从室内用鞋存储机构对应的传送带机构上走下穿上室外用鞋前，将脚上的室内用鞋停留在传送带机构上，穿上室外用鞋后，压力传感器感应到压力的变化，发送信号作用于控制系统，输出信号控制室内用鞋存储机构运行；
26.d、室内用鞋存储机构开始运行，室内用鞋存储机构对应的传送带机构运行，将室内用鞋输送到室内用鞋放置机构上，并再减速电机的带动下，使得室内用鞋转动到指定位置，室内用鞋存储完毕后，装置整体回到初始状态。
27.2)从室外进入室内时
28.a、人踩上室外用鞋存储机构对应的传送带机构后，通过压力传感器感应到人体的压力，并发送信号作用于控制系统，输出信号控制室内用鞋存储机构运行；
29.b、室内用鞋存储机构开始运行，减速电机运行，带动转轮金属架转动，将对应的室内用鞋转动到最底部，电动推杆一将室内用鞋推出箱体外；
30.c、当用户从室外用鞋存储机构对应的传送带机构上走下穿上室内用鞋前，将脚上的室外用鞋停留在传送带机构上，穿上室内用鞋后，压力传感器感应到压力的变化，发送信号作用于控制系统，输出信号控制室外用鞋存储机构运行；
31.d、室外用鞋存储机构开始运行，室外用鞋存储机构对应的传送带机构运行，将室外用鞋输送到升降运输模块上，驱动机构一带动旋转上托板逆时针转动90度，驱动机构二带动室外用鞋抬升到一定高度后，电动推杆三将室外用鞋推入存储模块中，室外用鞋存储完毕后，装置整体回到初始状态。
32.有益效果：
33.1.本发明提供了室内用鞋存储机构，室内用鞋存储机构可在用户有需要时，用户脱下的室内用鞋存储在室内用鞋存储机构内，同时也可以将用户所需要的室内用鞋输出箱体外，以便用户的穿戴，如此能够进一步的节省用户为了满足室内外进出的要求而寻找或者存放室内用鞋的时间，使得人们在从室内到室外或者从室外到室内时更加的方便，增加了用户的体验感，也使得用户的更换室内用鞋以及存储室内用鞋时更加方便。
34.2.本发明提供了室外用鞋存储机构，室外用鞋存储机构可在用户有需要时，用户脱下的室外用鞋存储在室外用鞋存储机构内，同时也可以将用户所需要的室外用鞋输出箱体外，以便用户的穿戴，如此能够进一步的节省用户为了满足室内外进出的要求而寻找或者存放室外用鞋的时间，使得人们在从室内到室外或者从室外到室内时更加的方便，增加了用户的体验感，也使得用户的更换室外用鞋以及存储室外用鞋时更加方便。
35.3.本发明中提供了传送机构，传送带机构可便于将室内外用鞋输出或者输出箱体，由此使得人们在穿戴室内外用鞋时更加的方便，同时通过压力传感器的设置，能够感应传送带机构上方的压力变化，由此来进一步控制室内用鞋存储机构以及室外用鞋存储机构的运行，以满足客户的需求，同时压力传感器也可将用户的体重数据传输给控制系统，以便对用户的身份进行识别，从而根据不同的用户能够输出或者输出不同的室内用鞋以及室外用鞋。
36.4.本发明整体由控制系统控制，使得本发明更加智能化，且箱体内的结构紧凑，空间利用率高，以满足不同的家庭使用，符合家具智能、健康的设计理念。
37.5.本发明提供的一种智能鞋柜的工作平均时间20s约等于人们穿脱鞋的速度，使得装置在使用期间没有拖沓感，并且在设计机械结构的同时节约了空间使装置无笨重感，最为关键的是该装置弥补了市场上的自动存储室内用鞋与室外用鞋的装置的空缺，具有巨大的开发潜力。
附图说明
38.图1为本发明的整体结构示意图；
39.图2为本发明的内部具体结构示意图；
40.图3为本发明中的室内用鞋存储机构的具体结构示意图一；
41.图4为本发明中的室内用鞋存储机构的具体结构示意图二；
42.图5为本发明中的室外用鞋存储机构的具体结构示意图；
43.图6为本发明中的存储模块的具体结构示意图；
44.图7为本发明中的升降运输模块的具体结构示意图一；
45.图8为本发明中的升降运输模块的具体结构示意图二；
46.图9为本发明中的升降运输模块的具体结构示意图三；
47.图10为本发明中的传送带机构的具体结构示意图；
48.图11为本发明中的传送带机构的内部具体结构示意图；
49.图12为本发明中的控制系统的i/o接口图。
50.图中：1、箱体；2、盖板；3、室内用鞋存储机构；4、室外用鞋存储机构；5、开关；6、传送带机构；7、控制系统；8、安装孔；31、机架；32、中心轴；33、转轮金属架；34、旋转平台；35、减速电机； 36、支承座一；37、电动推杆一；38、固定板；39、身份芯片一；310、识别设备一；311、活动套筒；41、支撑架；42、存储模块；43、升降运输模块；421、上存储盒；422、身份芯片二；423、下存储盒； 424、连接座；425、电动推杆二；426、连杆一；427、连杆二；431、旋转上托板；432、挡板；433、金属支撑架；434、螺纹杆；435、顶板；436、电动推杆三；437、电机机架；438、辅助轮；439、识别设备二；4310、转动电机一；4311、齿轮一；4312、齿轮二；4313、转动电机二；4314、下支撑板；4315、推杆连接座；61、支架；62、传送带；63、传送滚筒；64、转动电机三；65、压力传感器；66、齿轮三。
具体实施方式
51.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
52.本发明提供如下技术方案：
53.如图1-12所示，一种智能鞋柜装置及其使用方法，包括箱体1、设置在箱体1内的室内用鞋存储机构3与室外用鞋存储机构4以及控制系统7；
54.室内用鞋存储机构3包括转动设置在箱体1内的转轮机构以及用于带动转轮机构转动的减速电机35，转轮机构包括连接在减速电机35输出端的中心轴32以及固定在中心轴32外围的若干转轮金属架 33，通过减速电机35能够带动中心轴32转动，从而带动其外围的若干转轮金属架33转动，继而能够带动室内用鞋放置机构转动，同时在室内用鞋放置机构转动时，其自身不会转动，而是在重力作用下，保证其始终在竖直以及水平方向上保持不变，类似摩天轮的转动方式，转轮金属架33上连接有用于放置室内用鞋的室内用鞋放置机构，位于底部的室内用鞋放置机构的后侧设有用于驱动室内用鞋输出箱体1 外的电动推杆一37，同时电动推杆一37可用于推动室内用鞋放置机构上放置的室内用鞋输出箱体1外，以便用户穿戴室内用鞋，且室内用鞋放置机构后侧连接有用于记录室内用鞋身份信息的身份芯片一 39，身份芯片一39与室内用鞋机构的数量相对应，室内用鞋存储机构3取出鞋子的排序是顺时针依次取出排序，每一个工作循环后会进行复位，将位于最底部的室内用鞋放置机构记为1号，其余按照顺时针记为2-n号，同时在实际使用时，可将身份芯片一39具体分为主人身份以及客人身份，此处预先设定1-6号为主人专用室内用鞋，7-n 号客人专用室内用鞋，同时识别设备一310可以识别主人以及客人对应的室内用鞋，当用户踩上压力传感器65时，主人的体重会被压力传感器65预先将信号发送给控制系统7.而根据压力传感器65上感受用户体重的不同，可以在控制系统7自身的判定下，自动判定为主人或者客人用户，同时压力传感器65识别主人用户或者客人用户后，控制系统7控制减速电机35转动，直到识别设备一310识别到对应的身份芯片一39后，减速电机35停止运动，此时通过电动推杆一 37将对应的室内用鞋推出箱体1外即可，或者减速电机35转动，将对应的室内用鞋放置机构转动到最底部的位置，而后通过传送带机构 6将室内用鞋输送到对应的室内用鞋放置机构上，电动推杆一37上连接有与身份芯片一39相对应且用于识别身份芯片一39所记录身份信息的识别设备一310，；
55.室外用鞋存储机构4包括固定在箱体1内的支撑架41、阵列设置在支撑架41上且用于存储室外用鞋的存储模块42以及设置在存储模块42后侧用于将室外用鞋输入存储模块42内的升降运输模块43；
56.存储模块42包括固定连接在支撑架41上的下存储盒423、通过连杆机构活动连接在下存储盒423内的上存储盒421以及连接在存储模块42上且用于驱动上存储盒421在下存储盒423内弹出或收回的电动推杆二425，电动推杆二425输出端与连杆机构连接，且存储模块42内设有用于记录室外用鞋身份信息的身份芯片二422；
57.升降运输模块43内包括顶板435、电机机架437以及活动连接在顶板435与电机机架437之间的螺纹杆434，螺纹杆434上螺纹连接有下支撑板4314，电机机架437底部连接有用于带动螺纹杆434 转动的驱动机构一，下支撑板4314上转动连接有旋转上托板431，下支撑板4314底部连接有用于驱动旋转上托板431沿下支撑板4314 所在的平面转动90度的驱动机构二，下支撑板4314上还连接有用于推动室外用鞋进入存储模块42内的电动推杆三
436，电动推杆三436 输出端连接有挡板432，挡板432滑动设置在下支撑板4314上，且挡板432靠近存储模块42的一侧上连接有与身份芯片二422相对应且用于识别身份芯片二422所记录身份信息的识别设备二439，识别设备二439以及身份芯片二422的原理与识别设备一310以及身份芯片一39的原理一致，将从左至右的顺序，可将身份芯片二422具体分为主人身份以及客人身份，此处预先设定1-4号为主人专用室内用鞋，5-n号客人专用室内用鞋，同时识别设备二439可以识别主人以及客人对应的室内用鞋，当用户踩上压力传感器65时，主人的体重会被压力传感器65预先将信号发送给控制系统7.而根据压力传感器 65上感受用户体重的不同，可以在控制系统7自身的判定下，自动判定为主人或者客人用户，同时压力传感器65识别主人用户或者客人用户后，控制升降运输模块43运动，直到识别设备二439识别到对应的身份芯片二422后，升降运输模块43停止运动，此时通过电动推杆二425将对应的室外用鞋弹出即可，或者电动推杆三436将对应的室外用鞋存储到对应的存储模块42内；
58.在箱体1前侧设有两个传送带机构6，两个传送带机构6分别与电动推杆一37以及电动推杆三436的输出端平齐，且传送带机构6 包括传送带62、连接在传送带62两侧用于支持传送带62的支架61 以及连接在支架61之间用于带动传送带62运行的传送滚筒63，传送滚筒63一侧连接有用于驱动传送滚筒63转动的驱动机构三，在传送带62底部设有用于记录用户体重信息以及压力变化并将信号发送给控制系统7的压力传感器65；
59.控制系统7，其用于控制室内用鞋输出和输入室内用鞋存储机构 3以及控制室外用鞋输出和输入室外用鞋存储机构4的过程，控制系统7电连接减速电机35、电动推杆一37、识别设备一310、电动推杆二425、驱动机构一、驱动机构二、电动推杆三436、识别设备二 439、驱动机构三以及压力传感器65。
60.室内用鞋存储机构3前侧设有固定在箱体1上的盖板2，盖板2 底部设有可供室内用鞋输出及输出的通孔，盖板2可以便灰尘与杂质进入到室内用鞋中，避免给室内带来较多杂质，从而造成室内清扫困难的情况，室外用鞋存储机构4敞口设置，而室外用鞋则不需进行遮挡，室外用鞋本身需要在室外使用，室外用鞋本身带有需要污渍以及杂质，因而无需对其进行遮挡。
61.箱体1一侧开设有若干竖向排列的安装孔8，且箱体1外侧连接有与控制系统7电连接的开关5，安装孔8上可安装紫外线光照灯，可对室内用鞋以及室外用鞋进行杀菌除臭，同时开关5可用于控制本装置的运行，同时开关5可分为客人开关以及主人开关，通过按下客人开关或者主人开关，可对应输出客人对应的室内用鞋以及室外用鞋，同时也可将客人使用的室外用鞋以及室内用鞋输出到对应的存储机构中。
62.中心轴32两端活动连接有机架31，机架31固定连接在箱体1 内，电动推杆一37底部连接有支承座一36，支承座一36固定在机架31上，机架31可用于支撑室内用鞋存储机构3，同时支承座一36 可用于支撑电动推杆一37的运行。
63.室内用鞋放置机构内包括转动连接在转轮金属架33上的活动套筒311、固定在活动套筒311一端的固定板38以及固定在固定板38 远离活动套筒311一侧的旋转平台34，固定板38连接在旋转平台34 靠近电动推杆一37输出端的一侧，且固定板38上开设有可供电动推杆一37输出端移动的孔由于活动套筒311活动连接在转轮金属架33 上，使得在室内用鞋放置机构转动时，在其自身的重力下，能够保证旋转平台34以及固定板38始终保持在水平以及竖直状态下，从而能够将室内用鞋始终定位在室内用鞋放置机构上。
64.螺纹杆434两侧设有固定连接在顶板435与电机机架437之间的金属支撑架433，金属支撑架433能够进一步稳定升降运输模块43 的整体结构，且电机机架437底部连接有辅助轮438，辅助轮438能够辅助升降运输模块43的运行，下支撑板4314上方固定连接有推杆连接座4315，电动推杆三436连接在推杆连接座4315上，推杆连接座4315能够起到支撑电动推杆三436的作用。
65.驱动机构一包括转动电机一4310、固定在转动电机一4310输出端的传动齿轮一以及与传送齿轮一啮合的齿轮一4311，齿轮一4311 与螺纹杆434同轴连接，转动电机一4310连接在电机机架437底部，通过转动电机一4310带动传动齿轮一转动，从而带动齿轮一4311转动，继而能够带动螺纹杆434转动，带动下支撑板4314在螺纹杆434 上运行，驱动机构二包括转动电机二4313、固定在转动电机二4313 输出端的传动齿轮二以及与传送齿轮二啮合的齿轮二4312，齿轮二 4312与旋转上托板431同轴连接，转动电机二4313连接在下支撑板4314底部，通过转动电机二4313带动传动齿轮二转动，从而带动齿轮二4312转动，继而带动旋转上托板431在下支撑板4314上旋转 90度，驱动机构三包括转动电机三64、固定在转动电机三64输出端的传动齿轮三以及与传送齿轮三啮合的齿轮三66，齿轮三66与传送滚筒63同轴连接，转动电机三64连接在支架61上，通过转动电机三64带动传动齿轮三转动，从而带动齿轮三66转动，继而能够带动传送带机构6中的传送带62运行。
66.下存储盒423上固定连接有连接座424，电动推杆二425一端活动连接在连接座424上，且连杆机构具体为曲柄摇杆机构，其包括两端分别通过销钉活动连接在下存储盒423与上存储盒421之间的连杆一426以及连杆二427，连杆一426以及连杆二427均为弧形杆，电动推杆二425的输出端连接在连杆二427上，曲柄摇杆机构包括机架、曲柄、摇杆、连杆，在存储模块42中，连杆二427为摇杆，连杆一 426为曲柄，下存储盒423为机架，上存储盒421为连杆，通过电动推杆二425带动摇杆运动，从而根据曲柄摇杆机构的连接关系，能够带动上存储盒421运动，从而将室外用鞋弹出，以供用户穿戴。
67.支架61设有两个，且对称设置在传送带62的两侧，其中一个支架61上表面为弧形设置，如此设置，使得人们走上传送带以及穿戴室内外用鞋时，更加方便。
68.以下为本发明提供的一种智能鞋柜装置的各部件的设计：
69.1)、螺纹杆的结构设计
70.螺纹杆的材料常用q235、q275、40、45、55，本装置中的螺纹杆使用45钢作为材料，螺纹杆的预计总长为1000mm，直径为40mm。
71.升降运输模块具体为滑动螺旋机构，有关滑动螺旋机构在工作的过程中其最主要的一种失效形式是磨损，它会不仅会引起传动精度下降，还会使得结构的强度下降；
72.磨损的主要影响因素：工作面的比压，螺纹表面的质量，以及滑动速度与润滑状态。所以关于螺旋传动机构的耐磨计算主要限制螺纹工作面上比压p要求小于材料的许用比压：
73.1.1、速度相同时，螺旋传动机构的相对压力较大，磨损量大。
74.1.2、润滑油在不被挤出时容易形成油膜润滑，因为螺纹杆的螺纹牙牙型为等腰梯形，牙型角为25
°
，梯形的内螺纹和锥面贴紧：它的基本牙型按gb/t5796.1——2005的规定本装置的升降运输系统采用单线螺纹所以自锁性好。
75.耐磨信条件公式：
[0076][0077]
p——工作面表面压力
[0078]
对于等腰梯形螺纹，h＝0.5p
[0079][0080]
一般取1.2～3.5，所以此处的取1.5；
[0081]
许用应力p最大取2mpa；
[0082][0083]
将d2＝35.8mm(设一双鞋子于升降平台上的最大重量和为500n) 代入式3.2；
[0084]
求得此螺纹中径，查表cb/t5796.3-2005取：
[0085]
公称直径d＝40mm；
[0086]
螺距p＝9mm；
[0087]
螺杆小径d1＝34mm；
[0088]
螺杆中径d2＝35.8mm；
[0089]
自锁验算：
[0090]
已知自锁的条件是
[0091]
式中：λ为螺纹中径处6度的升角；为摩擦角(非矩形螺纹应为当量摩擦角为保证自锁，螺纹中径处的升角至少要比摩擦角小1度，即螺纹升角及中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面之间的夹角。
[0092]
f取0.05
[0093][0094][0095]
所以符合自锁条件。
[0096]
强度计算：
[0097]
由于装置的负载较轻，所以对于螺纹杆强度的检验主要在于对其抗扭能力的检验。其中扭矩：
[0098][0099]
式中λ为螺纹中径的升角，为当量摩擦角，d2为螺杆中径。
[0100]
根据第四强度理论来校合螺纹杆的强度：
[0101][0102]
f(n)为螺杆所受的轴向压力；a表示螺杆螺纹的危险截面的面积； d1螺杆螺纹小
径；w
τ
为螺杆螺纹段的抗扭截面系数；[σ]为螺杆材料的许用应力，所以其许用应力的最大值：
[0103][0104]
代入数值得[σ]＝87.6mpa
[0105]
代入式子3.6计算：代入式子3.6计算：
[0106]
根据公式：
[0107][0108]
代入数据得σ
ca
＝16mpa
[0109]
σ
ca
≤[σ]符合强度计算条件。
[0110]
稳定性计算：
[0111]
细长的螺纹杆工作时受到较大的轴向压力可能失稳，为此应按稳定性条件验算螺纹杆的稳定性，计算时应注意正确确定螺纹杆长度系数μ。
[0112]
长度系数μ＝0.6
[0113]
设置螺纹杆的柔度λs＜40时可以不必进行稳定性校核。
[0114]
螺纹杆危险截面的惯性半径
[0115]
螺纹杆的长度l＝1000mm；
[0116]
则螺纹杆柔度
[0117]
证明装置中螺纹杆的稳定合格。
[0118]
2)齿轮二的选择
[0119]
螺纹杆转速为120r/min时,螺母的速度为9mm
×2×
120＝2160mm/min，该螺纹杆通过2比1的齿轮比由转动电机二带动，选择60r/min xd ——37gb 555的电机，螺杆通过齿轮331532616、331522616带动旋转，齿轮参数表如下3.1。
[0120]
表3.1齿轮参数表
[0121][0122]
3)连杆机构的设计
[0123]
连杆二427为摇杆，连杆一426为曲柄，下存储盒423为机架，上存储盒421为连杆，设曲柄长度为a、连杆长度为b、摇杆长度为 c杆、机架长度为d；
[0124]
本发明中a》d
[0125][0126]
为了验证所选的连杆尺寸数据是否正确，将数据a＝10cm，c＝12cm， d＝5cm，b＝8cm带入得：
[0127][0128]
经过计算得a＝10cm，c＝12cm，d＝5cm，b＝8cm符合设计要求，装置中存储室外用鞋功能是通过电动推杆二推动机构中的摇杆转动使得连杆机构实现预期功能，并且在摇杆得旋转过程中往返转动角度较小所以不需要考虑机构是否会经过死点的情况。为了保障用户在脱下室内用鞋之后即时的弹出室外用鞋从而将电动推杆二的推动速度设定为5cm/s。
[0129]
本装置选用最大伸缩力为200n的电动推杆二用于推动摇杆，设冬天较重的鞋子一只为30n则一双鞋子的重量为60n，根据力矩的计算公式：
[0130]
m＝f*l
[0131]
分析得，初始位置的鞋子通过摇杆对机架靠电动推杆二的固定点的力矩最大，其
大小约为m1＝f*l＝60n*cos30
°
*0.12≈-10n*m，电动推杆二通过推动摇杆对机架上靠近电动推杆二的固定点的力矩为 m2＝f*l＝300n*0.06＝18n*m。因为m1+m2＞0，，所以装置能够将存储模块推出，又因为经过摇杆转动m1变小的速度大于m2使得装置在整个工作过程重都能将存储模块推出。
[0132]
4)转轮金属架设计
[0133]
本装置的转轮机构是以家庭中室内用鞋的使用人数来设计，该装置共有8个室内用鞋的存储支架并且依次编排为1至8号，1～6号为主人专用的存储支架，7～8号为客人专用的存储支架，由于结构的模块化设计导致转轮机构的转速的设计要使各位置的存储支架即使到达工作位置，通过查阅资料可知普通人拖鞋的速度大概为15～30秒 (拖鞋过程包括解开鞋带的过程)所以本装置转轮机构的工作目标为保证8号室内用鞋能在24秒后推出室内用鞋存储区。(为了控制程序与工作状态的设计便利，转轮机构选择只能顺时针旋转并每次工作后将1号位降至最低处即出于复位状态)；
[0134][0135][0136]
代入数据得
[0137]
由此可知：经过一个存储支架的旋转时间为3s，转轮的转速为 2.5r/min。
[0138]
转轮金属架由减速电机通过减速比5-1的直齿轮带动因此电机的速度至少为12.5r/min，因此本装置选择15r/min、24v dc、250w 的电机对转轮机构进行传动，电机选择gearhead规格为z5d120-24gn，所以转轮的转速为20r/min。
[0139]
5)中心轴的设计
[0140]
室内用鞋存储模块中转轮的总高为100cm，转盘的直径为90cm，可提供8个室内用鞋存储模块,机构使用减速电机将高转速低扭矩的机械动力转化为低转速高扭矩。转轮机构旋转一周的时间大约为24s，设一双鞋的重量为15n(取冬天室内用鞋重量平均值)每一个室内用鞋放置机构包含各零件的重量为85n(机架部分为木制木头的选择材料为硬度适中韧性较好的柚木在干燥的环境中密度约为0.65g/m^3 其余本分均为树脂材料构成)。所以对其中心轴进行正应力和弯曲切应力的分析与计算。
[0141]
转轮机构的中心轴是通过深沟球轴承和大盘连接其轴承受到的大盘对轴承的横向力的计算公式为：
[0142][0143]
式中m为满载工况下安装有室内用鞋存储平台的大盘的总质量，其单位为kg；g为标准重力加速度，其大小为9.8m/s^2；
[0144]
转轮机构中心轴的横截面积计算公式：
[0145]
(式中d为主轴的横截面积，其单位为mm2)
[0146]
中心轴截面的抗弯截面系数：
[0147][0148]
中心轴的最大弯矩：
[0149]
(式中l为主轴两支点间的距离，其单位为mm；l为两轴承之间的距离，mm)
[0150]
转轮机构主轴截面上的最大弯曲正应力：
[0151][0152]
转轮机构主轴截面上的最大弯曲切应力：
[0153][0154]
转轮机构主轴弯曲正应力的安全系数：
[0155]
(式中σb为材料的极限应力，其单位为mpa)；
[0156]
转轮机构主轴弯曲切应力的安全系数：
[0157][0158]
市场上娱乐设施的安全应力范围为轴的安全系数n≥15，所以装置的安全系数大于或等于15即可证明装置符合安全的设计规范。
[0159]
满载工况下，室内用鞋存储机构的转盘的总质量为680n，主轴的直径为30mm，加工材料为45号钢(热处理后的抗拉强度为σb＝580mpa)，轴支座的距离为l＝300mm，l＝280mm。
[0160]
由此可得：f＝340n，a＝706.5mm2，w＝2649.4mm，m max＝3400n/m，σmax＝1.28mpa，τmax＝0.64mpa，转轮机构主轴的弯曲正应力的安全系数n＝453.15，转轮机构主轴弯曲切应力的安全系数n＝620，所以均符合要求。
[0161]
6)其余机构齿轮与电机的选择
[0162]
1.1、转动电机三选用
[0163]
传送带的工作速度预计为5cm/s，辊子的直径d设计为50mm，所以根据公式ω＝v/r得辊子的工作角速度预计为20rad/s，根据公式n＝ω/2π则辊子的转速为约为20n/min，因此选择一对外径为30mm，内径为8mm，模数为3的齿轮传动，转动电机三选择使用转速为 20n/min的减速电机，机构的单次工作时间为5s。
[0164]
1.2、转动电机一的选择
[0165]
转动电机一通过齿轮组带动旋转上托板旋转90度，预计的工作时间为3s，根据公式n＝1/t知上平台的转速为5n/min，所以电机选择 5n/min的减速电机带动一对外径为30mm，内径为8mm，模数为3的齿轮工作。
[0166]
7)其余电动推杆的选择
[0167]
根据常用电动推杆参数表4.1，电动推杆三选择型号3的电动推杆用于推动挡板，使室外用鞋进入存储模块中，电动推二选择型号2 的电动推杆用于通过连杆机构将存储模块推出，电动推杆一选择型号 1的电动推杆用于将室内用鞋推出，电动推杆一、二、三通过控制系统控制协调各个装置工作。
[0168]
表4.1电动推杆参数表
[0169][0170]
8)压力传感器的设计
[0171]
本装置于传送带处安装有压力传感器通过记录、识别用户的体重信息从而区分用户个体，安装于室外用鞋存储机构旁的传送带上的压力传感器负责检测并记录进入室内的用户体重，安装于室内用鞋存储机构旁的传送带上的压力传感器负责检测并识别离开室内的用户体重，同时通过传送带上的压力传感器的精确测量也能避免宠物或质量较小的物件意外触发装置工作。
[0172]
装置的压力传感器以单片机stc90c52rc为控制核心，使用了 hx711芯片于同类型芯片相比较，该芯片集成具有稳压电源片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，机有抗干扰能力强、响应速度快、集成度高等优点。
[0173]
压力传感器的主要参数包含综合误差，灵敏度，非线性，重复性，滞后，蠕变，零点漂移，零点温度漂移等；重力测量系统的技术参数表如下表5.1：
[0174]
表5.1重力测量系统的技术参数表
[0175][0176]
控制系统具体采用stm32单片机控制系统，其物料清单如表6.1：
[0177]
表6.1控制系统物料清单表
[0178][0179]
装置的控制系统时基于stm32zet6设计开发的，1、极高的性能：主流的cortex内核。2、丰富合理的外设，较为合理的功耗，理性的价格。3、全面丰富的技术文档。4、强大的用户基础。5、芯片型号种类多，覆盖面广。6、较为强大的软件支持：具有相当丰富的软件包。所以本装置选用stm32单片机为基础进行控制系统设计。
[0180]
关于本发明提供的一种智能鞋柜装置的控制程序的步骤分析：
[0181]
进入室内情况的程序设计，程序的执行步骤：1)用户进入室内选择(主人或者客人)开关；2.1)用户选择客人开关(客人的室内用鞋为7～8号，优先出小号)；2.2)用户选择主人开关(主人的室内用鞋为1～6号，优先出小号)；3)减速电机工作(每经过一个位置减速电机工作时间为2.5s，例如8号位置的工作时间为17.5s，1 号位置的工作时间为0s——及平均人们脱鞋所用时间为18s)；4) 电动推杆一工作推出主(客)人的室内用鞋；5)电动推杆一与减速电机复位(减速电机复位及使1号位为最低位)；6)人站在传送带上脱鞋，压力传感器记录主(客)人的体重信息(控制系统计算出室外用鞋的存储空位优先使用小号并记录数据，光敏电阻可设置在存储模块上，通过6个光敏电阻判断是否存储单元为空位)；7)控制系统记录所输出室外用鞋编号与用户体重并进行匹配；8)用户离开传送带穿上室内用鞋时；9)升降运输机构运行，转动电机一与转动电机二运行，将室外用鞋运输到指定的存储模块内。
[0182]
离开室内的程序设计：1.用户在室内用鞋存储机构旁的传送带上脱鞋，压力传感器测量并判断用户的身份(通过之前压力传感器所记录的数据)；2.特定的室外用鞋存储机构上安装的电动推杆二伸出、 3.用户取出室外用鞋光敏传感器工作，相应的电动推杆二退
回；4. 用户离开传送带穿鞋，室内用鞋存储机构的减速电机工作将对应鞋号的室内用鞋输出箱体外，5.减速电机复位。
[0183]
一种智能鞋柜装置的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：
[0184]
1、从室内出去到室外时
[0185]
a、人踩上室内用鞋存储机构3对应的传送带机构6后，通过压力传感器65感应到人体的压力，并发送信号作用于控制系统7，输出信号控制室外用鞋存储机构4运行；
[0186]
b、室外用鞋存储机构4开始运行，电动推杆二425推动连杆机构将对应的上存储盒421弹出，用户将自己的室外用鞋取出后，电动推杆二425复位，将上存储盒421收回；
[0187]
c、当用户从室内用鞋存储机构3对应的传送带机构6上走下穿上室外用鞋前，将脚上的室内用鞋停留在传送带机构6上，穿上室外用鞋后，压力传感器65感应到压力的变化，发送信号作用于控制系统7，输出信号控制室内用鞋存储机构3运行；
[0188]
d、室内用鞋存储机构3开始运行，室内用鞋存储机构3对应的传送带机构6运行，将室内用鞋输送到室内用鞋放置机构上，并再减速电机35的带动下，使得室内用鞋转动到指定位置，室内用鞋存储完毕后，装置整体回到初始状态。
[0189]
2从室外进入室内时
[0190]
a、人踩上室外用鞋存储机构4对应的传送带机构6后，通过压力传感器65感应到人体的压力，并发送信号作用于控制系统7，输出信号控制室内用鞋存储机构3运行；
[0191]
b、室内用鞋存储机构3开始运行，减速电机35运行，带动转轮金属架33转动，将对应的室内用鞋转动到最底部，电动推杆一37将室内用鞋推出箱体1外；
[0192]
c、当用户从室外用鞋存储机构4对应的传送带机构6上走下穿上室内用鞋前，将脚上的室外用鞋停留在传送带机构6上，穿上室内用鞋后，压力传感器65感应到压力的变化，发送信号作用于控制系统7，输出信号控制室外用鞋存储机构4运行；
[0193]
d、室外用鞋存储机构4开始运行，室外用鞋存储机构4对应的传送带机构6运行，将室外用鞋输送到升降运输模块43上，驱动机构一带动旋转上托板431逆时针转动90度，驱动机构二带动室外用鞋抬升到一定高度后，电动推杆三436将室外用鞋推入存储模块42 中，室外用鞋存储完毕后，装置整体回到初始状态。
[0194]
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。