铺纸翻板式节水马桶的设计

王宜东，李卓轩，江东博，李振 ，孔德刚

河北农业大学 机电工程学院 河北保定 071001

摘要：随着社会发展和人民生活的提高，智能马桶越来越普遍，传统马桶采用直吸式和虹吸式结构，普遍存在排水易堵塞、排污不尽、用水量高等问题。本文设计出的铺纸翻板式节水马桶一改现有冲水方式，创新的提出了机械式的排污方式，可以有效地降低用水量、降低生产成本，改善人们的使用感受。该马桶结构主要由翻转装置、铺纸换纸装置、检测装置、喷淋系统等组成，并辅以智能语音识别系统。该马桶排水通过机械方式，每次使用完成后重新铺设纸张，使用少量的水即可达到对于卫生的要求。目前该装置核心技术已授权实用新型专利1项，申请发明专利1项，并已进入实质审查阶段。

关键词：铺纸；翻板；节水；语音控制

1 引言

智能马桶作为人们日常必备的生活用品，实用化和智能化是发展的必然趋势，这是智能家居物联网时代的代表项目之一。智能马桶的出现，极大的解决了老年人护理领的医疗问题，更加符合现代生活的健康和审美追求，同时解决了单一厕所的传统功能，容易滋生细菌和抗气味.占用空间大的实际问题，不仅提高了人们的生活方式，也使在现实生活中的难言之隐的存在得到解决。对于机械式的智能马桶的研究都处于一个发展初期的领域，这种机械式的智能马桶，不仅能可以有效减低用水量，改善人们的使用感受，还可以降低生产成本，更有利于提高我国智能厕所的知名度，同时满足人们追求高品质的生活，同时也体现了节约、环保、智能的生活。

2 总体方案设计

铺纸翻板式节水智能马桶是由翻转装置、控制器、换纸装置、马桶支撑架、水箱、马桶盖、马桶内壁、马桶座圈、排污口构成，如图1所示。

图1 铺纸翻板式节水智能马桶总体结构图

铺纸翻板式节水智能马桶在使用时，更加贴近人们的生活习惯，当人走进马桶的红外传感器的感应范围时，马桶开始初始化，这是只需要说出自己上厕所的需要，智能识别系统就能识别出使用者的上厕所的适用形式，大厕时只抬起外盖，同时内部翻转装置接受指令进行自动换纸，无需手动，当人离开后红外传感器自动识别，进行翻转板进行翻转排出污物，同时进行冲水，冲水过后进行重新更换纸张，关闭马桶外盖。整个过程完全无需使用人的直接触摸，只能便捷，贴近使用者的使用习惯，同时翻转装置的翻转板两侧采用密封设计，完全不用考虑到反味的问题；当小厕时，撤出翻转装置，直接进行排出污物，无需更换纸张，仅需少量清水即可完成冲洗，更加的节省。

3 铺纸翻板装置设计

3.1翻转装置传动方案设计

主电源微型电动机的设计时，由齿条和小齿轮之间的相互结合，实现前进传动板框架和该设备框架内重置，同时当旋转框到达指定位置后，旋转板开始动作时，排出污物，纸张吸纸替代手动，以达到理想的设计目的。旋转板旋转机构实现不同清洁模式，底部垫纸使用时避免了水渍溅出。三维结构示意图如图2所示。

图2 翻转装置三维图

吸纸装置采用机械臂负压吸附，通过机械臂上气泵对纸张的吸附，隔离粪便与旋转板，利用铺纸旋转板结构起到节水和防溅目的。为了保证机械臂具有足够的强度，通过比较使用焊接工艺合适，既降低了成本又符合要求。设计结构图如图3所示。

图3 换纸装置结构图

4 创新点

1、旋转板旋转机构实现不同清洁模式，底部垫纸使用时避免了水渍溅出。

2、通过机械臂上气泵对纸张的吸附，隔离粪便与旋转板，利用铺纸旋转板结构起到节水和防溅目的。

3、利用语音识别系统进行智能的分别，根据不同性别，不同人群的使用习惯，更加人性化。

参考文献

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基金项目：河北省大中学生科技创新能力培育专项项目《节水先锋--机械式智能马桶关键技术研究与设备研制》；河北农业大学大学生创新创业训练计划项目《节水先锋—新型智控多功能马桶》（s202110086022）；地方农业院校创新创业实践型人才培养教学改革与研究（2020校级）。

作者简介：王宜东，男，1997.09.13，河北保定人，本科在读，研究方向：机械设计制造及其自动化。