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鄭州輕工業(yè)學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題 目 家用垃圾桶的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 賈海舟
專業(yè)班級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化09-3班
學(xué) 號(hào) 540902010313
院 （系） 機(jī)電工程學(xué)院
指導(dǎo)教師(職稱) 張德海（副教授）
完成時(shí)間 2013年5月29日
目 錄
摘 要 I
Abstract II
1 產(chǎn)品開發(fā)社會(huì)背景及意義 1
1.1 國(guó)內(nèi)生活垃圾產(chǎn)生現(xiàn)狀 1
1.1.1 城市生活垃圾產(chǎn)生現(xiàn)狀 1
1.1.2 農(nóng)村生活垃圾產(chǎn)生現(xiàn)狀 1
1.2 國(guó)外生活垃圾產(chǎn)生現(xiàn)狀 2
1.3 家用垃圾桶的類型 5
1.3.1垃圾桶的定義 6
1.3.2 垃圾桶的分類及特點(diǎn) 6
1.4 垃圾桶常見材質(zhì) 7
1.4.1 高密度聚乙烯(HDPE) 7
1.4.2 不銹鋼 8
1.4.3 木材 8
1.4.4 材質(zhì)比較 8
1.5 現(xiàn)有垃圾桶缺點(diǎn) 9
1.5.1 從垃圾桶造型上 9
1.5.2 從垃圾桶的顏色上 9
1.5.3 從垃圾桶標(biāo)志上 9
1.5.4 從垃圾桶的大小上 9
1.6本項(xiàng)目開發(fā)的意義 10
2 設(shè)計(jì)方案 11
2．1 總體目標(biāo) 11
2．2 實(shí)現(xiàn)功能 11
2．3 技術(shù)參數(shù) 11
2.3.1 一次性上袋量：20-50 12
2.3.2 一體化殺菌滅蚊燈 12
2．4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 13
2.4.1壓縮裝置 13
2.4.2 半自動(dòng)上袋、打包裝置的選擇與設(shè)計(jì) 16
2.4.3 紫外線殺菌燈和滅蚊燈設(shè)計(jì) 18
2.4.4 清新空氣裝置設(shè)計(jì) 19
2.4.5 結(jié)構(gòu)支架設(shè)計(jì) 20
3 理論計(jì)算與建模 22
3.1 腳踏式壓縮機(jī)構(gòu) 22
3.2 半自動(dòng)上袋、打包機(jī)構(gòu) 24
3.3 垃圾桶支架與抽屜 25
3.4主要部件裝配效果圖 26
4 主要部件設(shè)計(jì)參數(shù)及性能 27
4.1垃圾桶支架設(shè)計(jì)參數(shù) 27
4.2 抽屜設(shè)計(jì)參數(shù) 29
5 設(shè)計(jì)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)及預(yù)計(jì)應(yīng)用前景 30
5.1創(chuàng)新點(diǎn) 30
5.2 應(yīng)用前景 30
結(jié)束語 32
致 謝 33
參考文獻(xiàn) 35
（附 錄） 37
家用垃圾處理器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘 要
針對(duì)現(xiàn)代市場(chǎng)生產(chǎn)銷售的需求及現(xiàn)有垃圾桶存在的不足，比如垃圾桶容量小，垃圾桶的垃圾需要向垃圾袋二次倒裝，垃圾之間的縫隙大等。垃圾袋空間不能充分利用，增加了垃圾袋的使用成本，尤其是成堆垃圾的運(yùn)輸成本，后續(xù)處理成本。垃圾在存放、轉(zhuǎn)運(yùn)、處理過程中，缺乏對(duì)有害垃圾處理等問題。開發(fā)設(shè)計(jì)了一種大容量家用新型環(huán)保垃圾存放處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備對(duì)松散的垃圾進(jìn)行壓縮的功能、對(duì)垃圾進(jìn)行半自動(dòng)打包功能、誘殺家庭中有害昆蟲功能、釋放特殊香味以清新家庭空氣功能等。通過鞋套機(jī)原理的組合創(chuàng)新來實(shí)現(xiàn)打包功能，通過伸縮式衣架的技術(shù)移植實(shí)現(xiàn)壓縮功能。這些能夠方便有效地對(duì)家庭垃圾進(jìn)行存儲(chǔ)、清潔，整理。本系統(tǒng)可設(shè)計(jì)出多樣雅致的外觀，并形成產(chǎn)品系列化，根據(jù)大小不同可應(yīng)用于廚房、衛(wèi)生間、客廳、書房，學(xué)校及社區(qū)等地方。通過實(shí)踐測(cè)試，產(chǎn)品模型基本能達(dá)到其總體設(shè)計(jì)目標(biāo)的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)和功能要求，設(shè)計(jì)方案正確、可行，各項(xiàng)功能指標(biāo)穩(wěn)定、可靠。同時(shí)該項(xiàng)目符合國(guó)家提倡的節(jié)能、環(huán)保思想，能夠獲得產(chǎn)業(yè)政策的支持。
關(guān)鍵詞 大容量；壓縮；半自動(dòng)上袋；誘殺昆蟲；清新空氣
Household garbage processor structure design
Abstract
Deficiencies in the production and sales of the modern market requirements and existing trash，Such as Trash capacity small, dustbins need to flip garbage bags secondary,garbage fluffy and so on. Garbage bag space can not take full advantage of, and it increases the cost of garbage bags,especially piles of waste transportation costs and Follow-up treatment costs.In the process of garbage’storage, transfer, treatment, lack of hazardous waste disposal problem. Development and design of a large- capacity home of new environmentally friendly garbage storage processing system, The system has some function,such as loose rubbish compression,garbage semi - automatic packaging,booby - traps harmful insects in the family and releasing a special flavor to fresh domestic air,and so on. Packaged function is achieved through a combination of innovation of the shoe cover machine principle to,the telescopic hanger technology transplantation compression function. These can be easily and effectively household waste for storage , cleaning , sorting. The system can be designed for a variety of elegant appearance,and form series of product. According to different sizes can be used in the kitchen,bathroom, living room ,den,schools and community places.Though practice test, product model can basically meet the technical parameters of the overall design goals and functional requirements, the design is correct and feasible,the function indicators are stable and reliable. The project conforms to the state to promote energy-saving , environmental protection ideas, abling to obtain the support of the industrial policy
Keywords High capacity,Compression,Semi-automatic bag,Trap and kill insects ,
Fresh ai
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1 產(chǎn)品開發(fā)社會(huì)背景及意義
1.1 國(guó)內(nèi)生活垃圾產(chǎn)生現(xiàn)狀
作為現(xiàn)代社會(huì)亟待解決的問題，垃圾的處理已經(jīng)得到國(guó)家的重視。首先讓我們對(duì)國(guó)內(nèi)垃圾的產(chǎn)生量有一個(gè)大致的了解。
1.1.1 城市生活垃圾產(chǎn)生現(xiàn)狀
在物質(zhì)飛速發(fā)展的今天，各種產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)不僅僅源于產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量，而外觀包裝在提升產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力方面具有重要意義，為此各商品生產(chǎn)廠家紛紛提升了產(chǎn)品的外觀包裝。這從另一方面也導(dǎo)致了我們?nèi)粘５纳罾杆僭黾?，?jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)大約有三分之二的城市已經(jīng)處于垃圾的包圍之中。1979年我國(guó)生活垃圾清運(yùn)量約為0.25億噸，2005年我國(guó)垃圾年清運(yùn)量約為1.56億噸，20多年間垃圾清運(yùn)量約增加了5倍，全國(guó)城市垃圾清運(yùn)量呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，1979年到1990年較為平穩(wěn)，2000年到2004年呈現(xiàn)了較高的增長(zhǎng)速度。
中國(guó)城市環(huán)境衛(wèi)生協(xié)會(huì)提供的數(shù)據(jù)顯示，目前我國(guó)人均生活垃圾年產(chǎn)生量為440kg，全國(guó)城市垃圾的年產(chǎn)生量達(dá)1.5億噸，且每年以8%~10%的速度增長(zhǎng)，全國(guó)歷年垃圾存量已超過60億噸。按現(xiàn)在的垃圾增長(zhǎng)的速度預(yù)測(cè)，到2015年，中國(guó)城市生活垃圾產(chǎn)生量將達(dá)到3.15億噸，2030年為4.09億噸，2050年為5.28億噸。
1.1.2 農(nóng)村生活垃圾產(chǎn)生現(xiàn)狀
我國(guó)農(nóng)村生活垃圾產(chǎn)量、成分因經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、人口數(shù)量、生活習(xí)慣、能源結(jié)構(gòu)、季節(jié)、環(huán)境因素等有所變化?？傮w特點(diǎn)表現(xiàn)為：垃圾產(chǎn)生量和堆積量逐年增多，垃圾成分日趨復(fù)雜。較城市相比，農(nóng)村人均生活垃圾產(chǎn)量偏低，垃圾收運(yùn)難度大，清理過程簡(jiǎn)單。面積廣，產(chǎn)生源分散，戶內(nèi)外都有較高的消納能力。較生產(chǎn)垃圾、工業(yè)垃圾相比，農(nóng)村生活垃圾隨意堆放現(xiàn)象最為嚴(yán)重。
農(nóng)村生活垃圾成分大體變化趨勢(shì)主要表現(xiàn)為：廚余垃圾相對(duì)減少，廢舊家具及工業(yè)消費(fèi)品，產(chǎn)品包裝與應(yīng)用材料如紙、金屬、玻璃等可回收垃圾成分增多，電池、油漆等危險(xiǎn)品不容忽視，所幸產(chǎn)量較小，垃圾處理的困難和危險(xiǎn)度不高。居民生活水平的提高和消費(fèi)觀念的改變都促使加快這些趨勢(shì)的發(fā)展。
目前我國(guó)農(nóng)村生活垃圾年產(chǎn)生量約為1.8億噸，姚偉，曲曉光等人于2006~2007年開展全國(guó)農(nóng)村飲用水與環(huán)境衛(wèi)生調(diào)查報(bào)告顯示，我國(guó)農(nóng)村人均日生活垃圾排放量的變化趨勢(shì)是：東部地區(qū)為0.96kg，中部0.88kg，西部0.77kg，東北0.81kg，平均為0.86kg。農(nóng)村垃圾以廚余物和無機(jī)垃圾為主，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，垃圾排放量普遍較高；夏季有機(jī)垃圾量比其他季節(jié)多，北方冬季煤渣較多。
1.2 國(guó)外生活垃圾產(chǎn)生現(xiàn)狀
2009年，“垃圾焚燒”，像一個(gè)導(dǎo)火索，引發(fā)了業(yè)界甚至全社會(huì)對(duì)垃圾問題的關(guān)注和思考。我們?cè)趺醋叱鲆粭l適合中國(guó)的垃圾處理之路？他山之石可以攻玉，也許國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家走過的垃圾處理之路有許多可以值得我們借鑒的地方。
德國(guó)：重視循環(huán)利用、周密高效的垃圾處理體系
德國(guó)的垃圾處理體系以其設(shè)計(jì)的周密性和運(yùn)作的高效性而領(lǐng)先世界。早在1972年，德國(guó)就通過了首部《廢物避免產(chǎn)生和廢物管理法》，開始對(duì)垃圾進(jìn)行環(huán)保有效的處理。自20世紀(jì)80年代中期以來，德國(guó)將廢物處理的管理理念確立為“減量、循環(huán)與再利用”。 通過這一理念，高效而環(huán)保的廢物避免產(chǎn)生以及再利用原則被貫徹于生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。20世紀(jì)90年代中期，德國(guó)實(shí)施了《物質(zhì)封閉循環(huán)與廢棄物管理法》。這項(xiàng)法律促進(jìn)了垃圾的循環(huán)利用。實(shí)施10年來，德國(guó)在垃圾回收利用方面取得了驕人的成績(jī)。到2005年，德國(guó)就有60%多的市政垃圾得到再循環(huán)處理，生產(chǎn)過程中的垃圾再循環(huán)利用率達(dá)到了65%。在一些領(lǐng)域，例如包裝行業(yè)，原材料的再循環(huán)利用甚至高達(dá)80%，而建筑業(yè)則達(dá)到了87%。
在德國(guó)，由于大多數(shù)垃圾被回收利用，垃圾填埋的量是非常少的，其余垃圾直接焚燒后發(fā)電。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，德國(guó)每年產(chǎn)生垃圾6000多萬噸，其中3500萬噸被回收利用，1100萬噸被焚燒，另外1500萬噸填埋。目前，德國(guó)已有68個(gè)垃圾焚燒廠，每年可焚燒包括工廠、辦公室產(chǎn)生的生活垃圾近1800萬噸。但是，德國(guó)每年產(chǎn)生的生活垃圾約1400萬噸，不包括紙張、玻璃、肥料等回收后再循環(huán)使用的垃圾。
德國(guó)在全國(guó)普遍施行垃圾分類制度，其一絲不茍的民族天性在執(zhí)行這一制度的同時(shí)體現(xiàn)得淋漓盡致。廢棄物大致分為紙類、玻璃，一般垃圾、含污染性化學(xué)成分物品等。在法蘭克福市，每戶家庭戶外都置有3個(gè)符合規(guī)格的垃圾桶，分別以綠、藍(lán)、黑等色來標(biāo)志其容納紙類、玻璃、一般垃圾的不同功用，桶底裝有輪子，方便搬運(yùn)，用心的屋主甚至為垃圾桶建造美觀而實(shí)用的外殼。更有甚者，全國(guó)除法蘭克福外，各城均設(shè)有專門放玻璃瓶的垃圾桶。這樣做的目的一方面是減少垃圾處理的困難程度，另一方面也可以讓更多的垃圾中的資源被循環(huán)利用。
日本：嚴(yán)格分類基礎(chǔ)上焚燒為主的垃圾處理方法
日本由于土地面積的狹小，一直以來都堅(jiān)持以減少最終填埋量為主要處理方式，并且明確提出了“3R”原則，即減量控制(reduce)、回收利用(reuse)和循環(huán)再利用(recycle)?，F(xiàn)在，日本80%的生活垃圾被進(jìn)行焚燒處理，5%左右被回收利用，剩余的15%被填埋。
據(jù)日本國(guó)立環(huán)境研究院2006年發(fā)表的《日本廢棄物焚燒技術(shù)發(fā)展報(bào)告》，1998年日本共建有生活垃圾焚燒廠1676座，年焚燒處理能力約為3760萬噸，焚燒處理率占76.l%，到2004年日本的生活垃圾焚燒廠調(diào)整為1374座，年焚燒處理能力約為4030萬噸，焚燒處理率占77.49%，6年間焚燒廠數(shù)量減少了302座，降幅為18%，同期焚燒處理量增長(zhǎng)了270萬噸，增幅為7.2%。焚燒廠數(shù)量減少而焚燒處理量不減反增是日本近年對(duì)生活垃圾焚燒廠實(shí)施技術(shù)改造和結(jié)構(gòu)調(diào)整的結(jié)果。2006年，日本生活垃圾年焚燒處理能力雖仍維持在4031萬噸的水平，但焚燒處理比例已提高到78.49%。
在日本，每家每戶墻上都貼著垃圾回收時(shí)間表，每周七天回收垃圾的種類各不相同。生活垃圾先分為可燃、不可燃、大型垃圾、其他類垃圾和電子類垃圾等類型。大類下面再分小類，如可燃垃圾再分為廚房垃圾、紙張類、木材類等。垃圾在被運(yùn)到垃圾處理站后，會(huì)經(jīng)過嚴(yán)格分類后再被運(yùn)到終端處理廠。可燃垃圾會(huì)被分配到垃圾焚燒工廠或是燃料焚燒工廠。工作人員會(huì)先對(duì)可燃物進(jìn)行分門別類，把部分有害的可燃物挑揀出來，使它們減少自身的體積和重量，然后焚燒，焚燒中產(chǎn)生出的熱能源會(huì)被用來發(fā)電和供熱。
美國(guó)：回收、處理、再利用的生活垃圾商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)模式
在美國(guó)，城市生活垃圾的收集、回收、處理、加工及銷售在是一個(gè)系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)，依靠商業(yè)模式來運(yùn)行。
美國(guó)加利福尼亞州的Norcal廢棄物處理中心（Norcal Waste Systems，Inc），成立于1921年，是美國(guó)最大的固體廢棄物處理公司之一。它在加州及鄰州設(shè)有30多個(gè)分公司。公司業(yè)務(wù)包括收集、回收、運(yùn)輸、加工以及垃圾填埋場(chǎng)運(yùn)作。Norcal擁有多個(gè)廢棄物回收中心、垃圾填埋場(chǎng)和有機(jī)廢棄物堆肥場(chǎng)。該公司的收益主要有兩個(gè)方面，一是居民和商業(yè)機(jī)構(gòu)交納的廢棄物處理費(fèi)，二是回收產(chǎn)品和副產(chǎn)品的銷售費(fèi)。
目前，美國(guó)城市生活垃圾的處理方法主要有回收、焚燒和填埋。其中回收占30%，焚燒占14%，填埋占56%。
美國(guó)的城市生活垃圾都是由專業(yè)公司進(jìn)行廢棄物的收集和運(yùn)輸。這些公司有的只是負(fù)責(zé)收集，分類和運(yùn)輸，有的也有自己的垃圾填埋場(chǎng)和堆肥廠。每個(gè)公司的垃圾收集辦法不盡相同，不同的地區(qū)垃圾處理費(fèi)用也各不相同?；厥盏睦徊糠质菍㈦姵亍⒓堫?、玻璃、塑料、金屬等分類、收集、加工、生產(chǎn)、出售的過程；回收中的另一部分是對(duì)食物廢棄物和庭院廢棄物進(jìn)行堆肥處理。盡管美國(guó)對(duì)堆肥很重視，但2001年產(chǎn)生2500萬噸食物廢棄物，只有2.8%得到了回收利用。
焚燒也是美國(guó)重要的垃圾處理手段。根據(jù)美國(guó)環(huán)保局2007數(shù)據(jù)，美國(guó)共有87座“廢物能源回收廠”（WtE），分布在26個(gè)州，共有焚燒爐220臺(tái)，設(shè)計(jì)總處理能力9.4萬噸/日。
填埋處理在美國(guó)依然是處理量最大的方法。但總的呈下降趨勢(shì)，填埋廢棄物的總量從1990年的1.27億噸降低至2001年的1.16億噸，同時(shí)填埋場(chǎng)的數(shù)量由6326個(gè)減少至1858個(gè)。
圖1-1 國(guó)外垃圾產(chǎn)生量
1.3 家用垃圾桶的類型
在日常生活中，我們經(jīng)常不可避免地和這樣一類毫不起眼而又不可或缺的物品打著交道——各式各樣的垃圾桶。那些造型多變的垃圾桶總是張大嘴巴，接納我們所丟棄的一切穢物。每個(gè)人都是垃圾的制造者，每個(gè)人又都是垃圾的受害者，垃圾吞噬資源和污染環(huán)境的后果需要我們世世代代來承受。垃圾桶設(shè)計(jì)不僅為我們的生活帶來了衛(wèi)生和便利，還有利于資源的回收和利用，符合可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計(jì)理念和環(huán)境保護(hù)的要求。
1.3.1垃圾桶的定義
垃圾桶，又名廢物箱或垃圾箱，就是裝放垃圾的地方。它就是使我們的生活變得干凈整潔高檔商品。
1.3.2 垃圾桶的分類及特點(diǎn)
按使用環(huán)境分類
（1）公共垃圾桶：在室外自然條件下能耐高低溫，有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和良好的沖擊韌性，易清潔能夠與環(huán)境融合。
（2）家庭垃圾桶：主要用在衛(wèi)生間和廚房；使用密閉性較強(qiáng)的帶蓋兒垃圾桶，對(duì)環(huán)境要求低。
按盛放形式分類
（1）獨(dú)立垃圾桶：?jiǎn)蝹€(gè)使用的，使用率比較高，公共場(chǎng)合及家庭中常見。
（2）分類垃圾桶：主要包括可回收桶、其他垃圾桶、廚房垃圾和有毒物質(zhì)桶。
按開啟方式分類
（1）敞口式垃圾桶：
圖1-2
（2）揭蓋式垃圾桶：
圖1-3
（3）踩踏開蓋式垃圾桶：
圖1-4
（4）感應(yīng)式（紅外線）垃圾桶：不必直接接觸垃圾桶，很衛(wèi)生。在家庭使用時(shí)，涉及到偶然的一個(gè)動(dòng)作可能就使桶蓋打開
圖1-5
按加工材料分類
（1）塑料垃圾桶：加工簡(jiǎn)單，易于清潔，適合室內(nèi)使用，在室外的話，需不容易老化的。
（2）不銹鋼垃圾桶：室外使用不會(huì)被雨腐蝕。
（3）陶瓷垃圾桶：陶瓷已經(jīng)是高檔品的代名詞，陶瓷潔具易于清潔，而且表面光潔度高。給人高品質(zhì)的感覺。
（4）木質(zhì)垃圾桶：質(zhì)感好與環(huán)境容易協(xié)調(diào)。
（5）水泥垃圾桶：固定，不易被移走。
（6）紙漿垃圾桶：可再生紙很結(jié)實(shí)，非常環(huán)保。
1.4 垃圾桶常見材質(zhì)
1.4.1 高密度聚乙烯(HDPE)
高密度聚乙烯（HDPE），是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂。原態(tài)HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明狀。無毒、無味、無臭的白色顆粒，熔點(diǎn)約為130℃。具有良好的耐熱性和耐寒性，化學(xué)穩(wěn)定性好，還具有較高的剛性和韌性，機(jī)械強(qiáng)度好，HDPE是塑料回收市場(chǎng)增長(zhǎng)最快的一部分。
1.4.2 不銹鋼
不銹鋼指耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)和酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼，又稱不銹耐酸鋼。不會(huì)產(chǎn)生腐蝕、點(diǎn)蝕、銹蝕或磨損。抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和硬度，隨著溫度的降低而提高；塑性則隨著溫度降低而減小，韌性不好。
1.4.3 木材
木材是由天然樹木加工成的圓木、板材、枋材等建筑用材的總稱。木材是能夠次級(jí)生長(zhǎng)的植物，木材吸收水分后體積膨脹，喪失水分則收縮，易燃，順紋抗拉和抗壓強(qiáng)度均較高，但橫紋抗拉和抗壓強(qiáng)度較低，回收率高，但木材天然缺乏，自然生物對(duì)其危害也很嚴(yán)重，使其價(jià)值偏高。
1.4.4 材質(zhì)比較
以上是垃圾桶常見材質(zhì)，從性能上比較高密度聚乙烯（HDPE）和不銹鋼比木材好；從回收率上比較木材是最環(huán)保的；從價(jià)格上比較高密度聚乙烯（HDPE）是最便宜的。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有50%的人選擇塑料——即高密度聚乙烯（HDPE），選擇木質(zhì)、不銹鋼和其他的百分比是21.1%、25%、3.84%。由此可見，無論在性能、價(jià)格還是在受歡迎度上，高密度聚乙烯（HDPE）是制成垃圾桶首選的材質(zhì)。
1.5 現(xiàn)有垃圾桶缺點(diǎn)
1.5.1 從垃圾桶造型上
現(xiàn)有一些垃圾桶設(shè)計(jì)的造型是可愛的動(dòng)物形象，在造型上采用了許多的曲面，造成了表面不易清潔，使用壽命短，還有這類垃圾桶存放垃圾的空間很小，特別容易產(chǎn)生垃圾外溢現(xiàn)象，并且讓可愛的小動(dòng)物嘴里塞面垃圾，從人的心理感受而言缺乏美感；還有一些垃圾桶外形簡(jiǎn)潔大方，但對(duì)實(shí)用性的考慮不足，人們?cè)诎牙度胗猩w子的垃圾桶時(shí)，需要用手推開蓋子才能扔垃圾，這就需要將手弄臟才能將垃圾扔出去的垃圾桶使許多市民望而卻步，不愿將垃圾投到應(yīng)該投的地方。
1.5.2 從垃圾桶的顏色上
以往的公共垃圾桶色彩通常采用藍(lán)、灰和綠色，比較單調(diào)沉悶；現(xiàn)在垃圾桶色彩非常豐富，淡灰、淡紫、赭紅、明黃、海藍(lán)、草綠等，五彩繽紛，能夠使用于不同的場(chǎng)所和環(huán)境，但對(duì)于國(guó)家所提倡的分類垃圾桶的色彩卻沒加以重視，以致現(xiàn)在不論家庭垃圾桶還是公共垃圾桶盛放的垃圾都混在一起，無區(qū)分。顏色上的不固定性會(huì)給人們帶來錯(cuò)誤的理解。
1.5.3 從垃圾桶標(biāo)志上
現(xiàn)在垃圾桶上基本是沒有標(biāo)志來提醒人們垃圾桶所盛放垃圾的種類的，這也是垃圾混在一起無區(qū)分的又一原因，并且人們對(duì)收集垃圾的標(biāo)記也不清楚。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，會(huì)選擇分類垃圾桶的人占57.6%，不會(huì)選擇分類垃圾桶的人占42.3%，由此可見人們?cè)谝庠干鲜窍Ｍ诸愄幚淼摹?
1.5.4 從垃圾桶的大小上
據(jù)調(diào)查，會(huì)用塑料袋裝垃圾的家庭占86.5%，不會(huì)用塑料袋裝垃圾的人占13.4%，所以現(xiàn)在家庭垃圾基本上是裝進(jìn)塑料袋套住的垃圾桶內(nèi)，這樣更便于垃圾和垃圾桶的清理，人們認(rèn)為這樣更簡(jiǎn)單、方便，但使用塑料袋時(shí)，垃圾桶的大小限制了塑料袋的大小，太小的塑料袋套不上，太大的塑料袋又浪費(fèi)。對(duì)于現(xiàn)在設(shè)計(jì)的垃圾桶多為圓形，人們也更愛買圓形的垃圾桶。
1.6本項(xiàng)目開發(fā)的意義
每天每個(gè)家庭排放的垃圾量約為0.5千克-2.5千克，普通家用垃圾桶垃圾裝的十分松散，易裝滿，容積利用率低；多是開口的，容易發(fā)出異味，招引飛蟲，影響居家環(huán)境。普通容量的垃圾桶已經(jīng)很難滿足人們的需求，于是設(shè)計(jì)、加工、生產(chǎn)一種大容量家用新型環(huán)保垃圾存放處理系統(tǒng)越來越成為市場(chǎng)迫切需求。
本垃圾處理系統(tǒng)可以有效解決以上問題，它具備壓縮功能，能把松散的垃圾壓緊實(shí)，增加垃圾桶的容量，能夠有效地延長(zhǎng)垃圾存放時(shí)間，減少了扔垃圾的次數(shù)，節(jié)省了垃圾袋的使用量，給家庭和社會(huì)帶來了極大的便利。另外本垃圾桶可完成一次上袋多次使用，減少了人為布置垃圾袋的麻煩，使家居環(huán)境更衛(wèi)生?？紤]到垃圾存放時(shí)間過長(zhǎng)可能會(huì)發(fā)霉變質(zhì)，招引蚊蠅等有害昆蟲，所以本垃圾桶還特增加了紫外線滅菌殺蟲燈，對(duì)垃圾桶內(nèi)部的垃圾進(jìn)行一定程度的滅菌，還能對(duì)家中的有害昆蟲誘殺，極大地提高了居家生活環(huán)境的質(zhì)量。
2 設(shè)計(jì)方案
2．1 總體目標(biāo)
設(shè)計(jì)開發(fā)一種大容量家用新型垃圾存放處理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)壓縮松散垃圾，減少扔垃圾次數(shù)，美化家居環(huán)境，減少垃圾袋的使用量，減少垃圾運(yùn)輸與處理次數(shù)。
按照總體的設(shè)計(jì)功能劃分，本作品主要包括六大部分：壓縮裝置、半自動(dòng)上袋打包裝置、誘殺昆蟲裝置、滅菌裝置、空氣清新裝置、結(jié)構(gòu)支架。為達(dá)到在實(shí)現(xiàn)功能相同的條件下，機(jī)械結(jié)構(gòu)和工藝制作盡可能簡(jiǎn)單、加工制造成本盡可能低的目標(biāo)，盡量選擇材料輕便、經(jīng)濟(jì)，設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便加工的裝置，或針對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行改造利用，采用模塊化思想，提高制作效率、降低制作成本。
2．2 實(shí)現(xiàn)功能
1、能壓縮松散的垃圾，減少垃圾的搬運(yùn)次數(shù)
2、能夠自動(dòng)上袋、撐袋
3、對(duì)長(zhǎng)時(shí)間存放的垃圾具有自動(dòng)滅菌、防腐功能
4、可以誘殺昆蟲器
5、形成密閉的垃圾存放空間，美化家居環(huán)境
2．3 技術(shù)參數(shù)
表1 總體設(shè)計(jì)目標(biāo)參數(shù)
型號(hào)
總體尺寸
l×b×h(mm)
容量
l×b×h(mm)
壓縮比
外部壓桿行程（mm）
內(nèi)部壓板工作行程（mm）
總重量（ Kg）
半自動(dòng)上袋輕便版
250×250×400
200×200×300
——
——
——
——
小容量
500×350×400
450×250×200
0.50
40
150
5
大容量
600×400×500
500×300×250
0.30
40
180
8
2.3.1 一次性上袋量：20-50
本垃圾處理裝置可一次性上袋20-50個(gè)，垃圾處理裝置中裝有專門的打包上袋設(shè)備。當(dāng)垃圾袋中的垃圾裝滿時(shí)，可手動(dòng)按下操作按鈕，打包裝置就會(huì)自動(dòng)打包，將垃圾袋的口封住，減少人為封口的麻煩。同時(shí)，下一個(gè)垃圾袋就會(huì)鋪設(shè)在垃圾桶內(nèi)，如此反復(fù)打包上袋，當(dāng)所放置的垃圾袋全部用完時(shí)，再人工裝入新的袋子。每一次可裝入20-50個(gè)打包袋。
2.3.2 一體化殺菌滅蚊燈
滅蚊燈是不需要采用任何化學(xué)滅蚊物質(zhì)的滅蚊設(shè)備，是吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)再進(jìn)行多項(xiàng)技術(shù)改良的新一代高效環(huán)保捕殺蚊蟲器械。利用蚊子趨光、隨氣流而動(dòng)、對(duì)溫度敏感、喜群聚，特別是追逐二氧化碳?xì)庀⒑鸵捫孕畔⑺囟恋牧?xí)性研制出的一種環(huán)保無污染的高效捕殺工具。是一種相對(duì)環(huán)保的滅蚊方式。
人體有害的飛蟲蚊蠅都有趨光習(xí)性，電擊式蚊蠅誘滅器正針對(duì)這種習(xí)性，采用國(guó)際認(rèn)可的安全升壓技術(shù)、特制誘蚊蠅紫外光管，構(gòu)成一具清潔、環(huán)保高效、全自動(dòng)化的蚊蠅誘滅器。
物理性誘滅，無刺激性氣味：使用蚊蠅誘滅器，不需放置蚊香或化學(xué)物品，無煙、無刺激性氣味，用戶只需接通電源，滅蚊蠅器即自動(dòng)工作，用法簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)。
人類呼出的二氧化碳被科學(xué)證明是人體吸引蚊子的一種物質(zhì)。光觸媒滅蚊器，它在工作時(shí)能產(chǎn)生蚊子喜歡的光線、熱量、二氧化碳、水蒸氣、流動(dòng)的空氣，摸擬人體呼吸引誘蚊子，將蚊蟲從您的身邊吸引開，落入捕蚊氣旋中，使其脫水風(fēng)干而死。光觸媒還可以凈化空氣，殺菌消毒。
本裝置采用光催化捕蚊器，光催化捕蚊器是唯一使用光、味、風(fēng)綜合技術(shù)的蚊子捕殺器具，是目前世界上最先進(jìn)又環(huán)保的產(chǎn)品。經(jīng)過國(guó)際蚊蟲專家的多年研究發(fā)現(xiàn)：蚊子是靠人體發(fā)出的二氧化碳?xì)庀⒄业饺说模?dāng)它們感覺到二氧化碳?xì)饬鲿r(shí)立刻向這股氣流飛去。而且它們還具有趨光性和弱風(fēng)性，能吸引它們的是紫外光。光催化捕殺蚊子器采用蚊子最喜愛的紫外光誘蚊燈，360角度發(fā)光，加上微溫效應(yīng)，能吸引任何方向上的蚊蠅；通過紫外光誘蚊燈與光觸媒產(chǎn)生的光催化反應(yīng)，釋放出二氧化碳和氣流，模式人體發(fā)出的二氧化碳潮濕氣息，誘使蚊子飛來，風(fēng)機(jī)高速攪動(dòng)周圍空氣形成渦流，使習(xí)慣隨氣流而飛的蚊子隨風(fēng)而來。當(dāng)蚊子一旦被吸進(jìn)捕捉窗，那么絕對(duì)難以逃脫風(fēng)扇形成的強(qiáng)勁渦流，它們會(huì)被風(fēng)扇吸到捕捉器的底部，直至風(fēng)干而死。
光催化捕蚊器是最環(huán)保的高效滅蚊器，誘蚊燈波長(zhǎng)360-380納米，對(duì)人體無害；微量的二氧化碳和水份來源于光催化作用，相當(dāng)于人的呼吸，無任何有毒化學(xué)成份；光催化反應(yīng)還能凈化空氣，有效殺滅空氣中的各種細(xì)菌，吸收各種有毒有害氣體。它對(duì)蒼蠅、飛蛾具有同樣的捕殺作用，整體性能優(yōu)于其它滅蚊產(chǎn)品。它的最大特性在于：可以在同一空間持續(xù)捕殺吸血雌蚊，從而有效打斷該空間及其周圍較大區(qū)域的蚊蟲群體繁殖周期，達(dá)到成群殺滅蚊蠅的功效。本裝置使用滅蚊燈參數(shù)：額定電壓：220v 額定功率：15w 額定頻率：50Hz
圖2-1 光催化撲蚊器
2．4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案
2.4.1壓縮裝置
由于本裝置具有壓縮垃圾的功能，因此以下是幾種可供選擇的壓縮裝置。
1） 用曲柄和滑塊來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的平面連桿機(jī)構(gòu)，也稱曲柄連桿機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中與機(jī)架構(gòu)成移動(dòng)副的構(gòu)件為滑塊，通過轉(zhuǎn)動(dòng)副A、B聯(lián)接曲柄和滑塊的構(gòu)件為連桿（圖2-2）。機(jī)構(gòu)動(dòng)動(dòng)時(shí)，如鉸鏈中心 B的軌跡mm不通過曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)中心OA，稱為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(圖中a)，其中e為偏距。如取不同的構(gòu)件為機(jī)架,又可得到轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（圖中b）、曲柄搖塊機(jī)構(gòu)（圖中c）和移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（圖中d）。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)壓縮功能，但考慮到曲柄滑塊機(jī)構(gòu)占用空間大，在本裝置中機(jī)構(gòu)不易實(shí)現(xiàn)。故不予考慮。
圖2-2
2） 螺旋傳動(dòng)是利用螺桿和螺母的嚙合來傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)（如圖2.4.2）。主要用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，將轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成推力。要求以較小的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生較大的軸向推力，如舉重器、千斤頂、加壓螺旋等。螺旋輸力機(jī)構(gòu)可以能提供較大的減速比和輸出力，但其結(jié)構(gòu)及加工工藝較為復(fù)雜，操作麻煩，而使用電機(jī)又會(huì)曾加該系統(tǒng)制造成本。故不予采納。
圖2-3
3）所有運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，它是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式。選定其中一個(gè)構(gòu)件作為機(jī)架之後，直接與機(jī)架鏈接的構(gòu)件稱為連架桿，不直接與機(jī)架連接的構(gòu)件稱為連桿，能夠做整周回轉(zhuǎn)的連架桿被稱作曲柄，只能在某一角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)的連架桿稱為搖桿。如果以轉(zhuǎn)動(dòng)副連接的兩個(gè)構(gòu)件可以做整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，則稱之為整轉(zhuǎn)副，反之稱之為擺轉(zhuǎn)副。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，按照連架桿是否可以做整周轉(zhuǎn)動(dòng)，可以將其分為三種基本形式，即曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。最終采用特殊的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和四桿機(jī)構(gòu)結(jié)合（見圖2-4），可伸縮行程大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工。同時(shí)能夠減小本作品總體結(jié)構(gòu)和成本，操作方便，適合在本設(shè)計(jì)方案中使用。
圖2-4 壓縮裝置原理圖
考慮到實(shí)際，而且為了裝置的更加簡(jiǎn)便與完善，根據(jù)如圖2-5所示的機(jī)構(gòu)改進(jìn)制作出如下機(jī)構(gòu)：
圖2-5 改進(jìn)的壓縮裝置機(jī)構(gòu)圖
1、壓板T型導(dǎo)向槽，2、可伸縮桿，3、用于安裝轉(zhuǎn)動(dòng)心軸的孔，4、帶有滑槽的定位支架，5、雙層壓桿，6、連動(dòng)桿
2.4.2 半自動(dòng)上袋、打包裝置的選擇與設(shè)計(jì)
目前市場(chǎng)上可以加工出帶有環(huán)形扣的塑料袋，其材料一般為PE、CPE或無紡布。市面上有O型和T型等多種型號(hào)，如圖2-6所示。半自動(dòng)上袋、打包功能的實(shí)現(xiàn)可以選用彈簧驅(qū)動(dòng)型機(jī)構(gòu)、齒輪齒條型機(jī)構(gòu)、純機(jī)械型機(jī)構(gòu)等。
圖2-6環(huán)形扣塑料袋
1)選擇彈簧驅(qū)動(dòng)型及齒輪齒條型機(jī)構(gòu)原理
根據(jù)工作原理我們初步設(shè)計(jì)的彈簧驅(qū)動(dòng)型機(jī)構(gòu)原理，只與彈簧的輸出力有關(guān)，而與作為撥動(dòng)“開關(guān)”的人腳踩力的著力點(diǎn)、方向和大小均完全無關(guān)，以此舉措來大幅度地提高其工作時(shí)的穩(wěn)定性和可靠性，為這類機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)入實(shí)用階段創(chuàng)造充分和必要的條件。它最適合于家庭，以及對(duì)環(huán)境潔凈程度要求很高的車間和實(shí)驗(yàn)室的需求。如圖2-7所示。
齒輪齒條型機(jī)構(gòu)原理，齒輪齒條機(jī)構(gòu)具有傳動(dòng)精密，往復(fù)運(yùn)動(dòng)易于實(shí)現(xiàn);導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)相對(duì)容易，輸出位移的設(shè)計(jì)范圍大、傳動(dòng)角在輸入輸出端均為90°，傳動(dòng)效率高。壽命長(zhǎng)，工作平穩(wěn)，可靠性高，能保證恒定的傳動(dòng)比，能傳遞任意夾角之間的運(yùn)動(dòng)；但其制造安裝精度較高，因而成本也較高，如圖2.4.7所示。
雖然這兩個(gè)機(jī)構(gòu)能夠較好的實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能，但其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，部分零部件不便于加工（比如齒輪、齒條等），時(shí)間久了會(huì)出現(xiàn)磨損，打包成功率不高，結(jié)構(gòu)不夠合理。
圖2-7 齒輪齒條型
圖2-8 彈簧驅(qū)動(dòng)型
2）選擇純機(jī)械型機(jī)構(gòu)原理
純機(jī)械型機(jī)構(gòu)原理圖，如圖2.4.8所示。使用前，在四個(gè)立桿6上安裝好多個(gè)帶有環(huán)形扣垃圾袋，以后該裝置即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上袋、打包功能。其功能實(shí)現(xiàn)原理是：外部施加力通過觸發(fā)機(jī)構(gòu)1、2作用到低支撐板5向下運(yùn)動(dòng)，5帶動(dòng)四個(gè)立桿6向下運(yùn)動(dòng)，6頂端與固定在箱體上的擋板14之間產(chǎn)生間隙。當(dāng)間隙值達(dá)到垃圾袋上環(huán)形扣12的厚度時(shí)，環(huán)形扣釋放，垃圾袋在袋口彈性皮筋16的作用下收緊，從而實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)打包功能。
圖2-9純機(jī)械型機(jī)構(gòu)原理
1、腳踩踏板 2、套筒 3、腳踩彈簧 4、導(dǎo)向柱 5、向周邊輸力的輸力結(jié)構(gòu)6、鉤掛套環(huán)的立柱 7、頂托立柱桿 8、固定的支撐機(jī)構(gòu) 9、頂托彈簧 10、立柱套筒 11、塑料套環(huán)墊板 12、塑料套環(huán) 13、扣押機(jī)構(gòu) 14、限位機(jī)構(gòu) 15、彈性繩索 16、彈性套口邊 17、由塑料薄膜制成的垃圾袋 H、套筒的最小伸縮位移
2.4.3 紫外線殺菌燈和滅蚊燈設(shè)計(jì)
光催化捕蚊器是最環(huán)保的高效滅蚊器，誘蚊燈波長(zhǎng)360-380納米，對(duì)人體無害；微量的二氧化碳和水份來源于光催化作用，相當(dāng)于人的呼吸，無任何有毒化學(xué)成份；光催化反應(yīng)還能凈化空氣，有效殺滅空氣中的各種細(xì)菌，吸收各種有毒有害氣體。它對(duì)蒼蠅、飛蛾具有同樣的捕殺作用，整體性能優(yōu)于其它滅蚊產(chǎn)品。它的最大特性在于：可以在同一空間持續(xù)捕殺吸血雌蚊，從而有效打斷該空間及其周圍較大區(qū)域的蚊蟲群體繁殖周期，達(dá)到成群殺滅蚊蠅的功效。紫外線殺菌燈和滅蚊燈可從市場(chǎng)上購(gòu)買，光催化捕蚊器是最環(huán)保的高效滅蚊器，誘蚊燈波長(zhǎng)360-380納米，對(duì)人體無害；微量的二氧化碳和水份來源于光催化作用，相當(dāng)于人的呼吸，無任何有毒化學(xué)成份；光催化反應(yīng)還能凈化空氣，有效殺滅空氣中的各種細(xì)菌，吸收各種有毒有害氣體。它對(duì)蒼蠅、飛蛾具有同樣的捕殺作用，整體性能優(yōu)于其它滅蚊產(chǎn)品。它的最大特性在于：可以在同一空間持續(xù)捕殺吸血雌蚊，從而有效打斷該空間及其周圍較大區(qū)域的蚊蟲群體繁殖周期，達(dá)到成群殺滅蚊蠅的功效。對(duì)此捕蚊器進(jìn)行改造安裝，調(diào)試，即可立即實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)功能。在蚊蟲出沒季節(jié)開啟，可以有效地誘殺家庭中的有害昆蟲以及減緩垃圾腐敗，防止難聞的氣味產(chǎn)生，平時(shí)開啟還可以有效預(yù)防垃圾桶內(nèi)細(xì)菌滋生。其在本系統(tǒng)中安裝位置，如圖2.4.9所示：
圖2-10紫外線殺菌滅蚊燈
2.4.4 清新空氣裝置設(shè)計(jì)
垃圾桶內(nèi)部、附近難免會(huì)有難聞氣味產(chǎn)生，因此在本作品中添加了清新空氣的功能，更換方便且能不斷釋放香味，優(yōu)化居家空氣。空氣清新劑又稱“環(huán)境香水”，是提高空氣質(zhì)量最常見的方法，由于攜帶方便，使用簡(jiǎn)單以及價(jià)格便宜，它的工作原理也很簡(jiǎn)單，就是在發(fā)出惡臭的物質(zhì)中加入少量藥劑，通過化學(xué)反應(yīng)達(dá)到除臭目的和使用強(qiáng)烈的芳香物質(zhì)隱蔽臭氣，因此很多空氣清新劑事實(shí)上并沒有將室內(nèi)的異味清除，僅僅是用一種討人喜歡的香型將異味掩蓋而已。其裝配位置如圖2.4.10所示，采用不固定安裝方式，方便了空氣清新劑的定期更換。
圖2-11空氣清新劑
2.4.5 結(jié)構(gòu)支架設(shè)計(jì)
鋁制材質(zhì)特點(diǎn)：鋁材是以鋁為基的合金的總稱，主要合金元素有銅、硅、鋅、錳，次要的有鎳、鐵、鈦、鉻、鋰等。
鋁合金密度低，但強(qiáng)度比較高，接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和抗蝕性，廣泛應(yīng)用于工業(yè)，但其易變形，不易加工，加工條件苛刻等原因，故結(jié)構(gòu)支架的設(shè)計(jì)不用鋁合金材質(zhì)。
圖 2-12 鋁材
不銹鋼材質(zhì)特點(diǎn)：不銹鋼材質(zhì)，有著接近鏡面的光亮度，觸感硬朗冰冷，屬于比較前衛(wèi)的裝飾材料，符合金屬時(shí)代的酷感審美。不銹鋼材質(zhì)通常按基體組織分為： 1、鐵素體不銹鋼。含鉻12%～30%。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高 ， 耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)于其他種類不銹鋼。 2、奧氏體不銹鋼。含鉻大于18%，還含有 8%左右的鎳及少量鉬、鈦、氮等元素。綜合性能好，可耐多種介質(zhì)腐蝕。 3、奧氏體 - 鐵素體雙相不銹鋼。兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，并具有超塑性。 4、馬氏體不銹鋼。強(qiáng)度高，但塑性和可焊性較差。
由于不銹鋼材具有優(yōu)異的耐蝕性、成型性、相容性以及在很寬溫度范圍內(nèi)的強(qiáng)韌性等系列特點(diǎn)，所以在重工業(yè)、輕工業(yè)、生活用品行業(yè)以及建筑裝飾等行業(yè)中獲取得廣泛的應(yīng)用。
圖 2-13 不銹鋼材質(zhì)
選用方案：垃圾桶支架和抽屜均采用20×20×2正方形不銹鋼鋼管焊接而成，能夠滿足強(qiáng)度、剛度的要求，且質(zhì)量輕便、便于加工。抽屜和自動(dòng)上袋、打包機(jī)構(gòu)做成一體式，并通過可滑動(dòng)導(dǎo)軌與支架連接，方便了裝配與拆卸維修，根據(jù)需要可以把抽屜從帶有壓縮機(jī)構(gòu)的支架中抽出，使用其自動(dòng)上袋功能模塊，避免垃圾桶內(nèi)裝有硬物壓縮，使垃圾袋被戳破。
3 理論計(jì)算與建模
3.1 腳踏式壓縮機(jī)構(gòu)
伸縮式衣架簡(jiǎn)介：伸縮式晾衣架主要由掛柱、掛衣架和螺栓組成，其特點(diǎn)是伸縮式晾衣架兩端用軸活動(dòng)連接兩個(gè)半圓形固定板，半圓形固定板上、下設(shè)有兩個(gè) 固定耳，掛衣架中間設(shè)一轉(zhuǎn)動(dòng)銷軸。 本品可以最大限度地解決空間問題，可以解決人們住集體宿舍晾曬衣服的煩惱。尤其是在大部分住宿學(xué)校，晾曬衣服都成問題。其實(shí)物圖如下所示：
圖 3-1 伸縮式晾衣架實(shí)物圖
本課題采用的思想就是利用伸縮式晾衣架的原理，能夠以較小的運(yùn)動(dòng)位移實(shí)現(xiàn)較大的伸縮量，從而節(jié)省空間，省力方便。通過此原理，運(yùn)用技術(shù)移植思想，把壓縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成如下圖所示：
圖3-2腳踏式壓縮機(jī)構(gòu)
1、腳踏桿，2、連接半自動(dòng)上袋、打包裝置和支架的導(dǎo)軌，3、連接桿，4、壓縮裝置導(dǎo)向槽，5、傳動(dòng)軸，6、壓板T型導(dǎo)向槽
腳踏式壓縮機(jī)構(gòu)采用了技術(shù)移植的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思想，腳踏桿以較小的運(yùn)動(dòng)位移即可實(shí)現(xiàn)壓縮板較大距離的行進(jìn)，這樣不僅有助于減小總體尺寸，而且操作省力、方便。
腳踏桿1下壓距離30-40mm可實(shí)現(xiàn)壓板6伸縮量100-150mm。
首先設(shè)定推桿長(zhǎng)度為70，即如下的棱形圖中，每一個(gè)的邊長(zhǎng)為70mm，另其中一個(gè)夾角為α，則α的取值范圍為0-180度，棱形的身長(zhǎng)長(zhǎng)度為0-140mm。首次設(shè)定推桿的厚度為5mm，寬度為14mm。如圖3.1.3。
圖3-3
3.2 半自動(dòng)上袋、打包機(jī)構(gòu)
圖3-4半自動(dòng)上袋、打包機(jī)構(gòu)內(nèi)部機(jī)構(gòu)圖
根據(jù)技術(shù)移植的創(chuàng)新方法我們?cè)O(shè)計(jì)了適用于家庭的半自動(dòng)上袋、打包機(jī)構(gòu)如圖3-2所示，內(nèi)部容量為l×b×h=450×250×200。半自動(dòng)上袋，打包機(jī)構(gòu)采用金屬材料和工程塑料結(jié)合制作。
這一部分也可單獨(dú)做一個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)，一次性可以上垃圾袋20-30個(gè)，免除普通垃圾桶需要重復(fù)上袋的麻煩。
3.3 垃圾桶支架與抽屜
圖3-5 垃圾桶支架與抽屜
由于生產(chǎn)條件及資源限制，目前采用20x20 x 2不銹鋼焊接而成，質(zhì)量輕便，價(jià)格較便宜。垃圾桶支架材料可選擇質(zhì)量輕便，內(nèi)徑更小滿足壓縮強(qiáng)度要求的方管焊接而成，抽屜材料選用工程塑料制作，最后和半自動(dòng)上袋、打包機(jī)裝配到一起，做成一體式，使結(jié)構(gòu)緊湊，方便半自動(dòng)上袋、打包功能模塊的拆卸使用。
3.4主要部件裝配效果圖
圖3-6 裝配體等軸測(cè)圖
1、腳踏桿 2、半自動(dòng)上袋、打包裝置 3、支架 4、傳動(dòng)軸 5、壓縮裝置導(dǎo)向槽 6、可伸縮壓縮裝置 7、壓板 8、外觸發(fā)打包桿 9、連接半自動(dòng)上袋、打包裝置和支架的導(dǎo)軌
當(dāng)有垃圾需要丟棄時(shí)，圖中的2半自動(dòng)上袋打包裝置手動(dòng)拉出殼體的外面，然后把垃圾丟進(jìn)垃圾箱中。當(dāng)垃圾裝的比較松散時(shí)可以腳動(dòng)向下觸動(dòng)腳踏桿1，帶動(dòng)傳動(dòng)軸4，從而能觸發(fā)可壓縮裝置6，使壓板7行下壓縮，達(dá)到壓縮垃圾的效果。當(dāng)垃圾裝滿之后，可手動(dòng)觸動(dòng)外觸發(fā)打包桿，從而能完成打包的功能。打包完成后，再手動(dòng)操作抽屜，將垃圾桶拉出殼體外，將打包后的垃圾袋提出抽屜，下一個(gè)垃圾袋將會(huì)直接可利用。
4 主要部件設(shè)計(jì)參數(shù)及性能
4.1垃圾桶支架設(shè)計(jì)參數(shù)
根據(jù)推桿的伸縮長(zhǎng)度0-140mm，結(jié)合有關(guān)數(shù)據(jù)，把垃圾桶支架的各個(gè)尺寸設(shè)計(jì)如下。支架的整體高度為420mm，長(zhǎng)為480mm，寬為310mm。
其中由于需要固定壓縮桿，因此，在主視圖的頂部轉(zhuǎn)一個(gè)?10的孔，用螺栓鏈接，固定壓縮桿。
圖4-1 主視圖
在圖4-2中，中間支桿鉆了四個(gè)?5的孔，用來固定壓縮的支架。各個(gè)支桿的連接用焊接方式連接。
圖4-2 左視圖
圖4-3中的最底端的8個(gè)?5的孔，用來固定打包機(jī)構(gòu)和抽屜。
圖4-3 俯視圖
4.2 抽屜設(shè)計(jì)參數(shù)
根據(jù)整體支架的尺寸，設(shè)計(jì)出如下尺寸的抽屜。此抽屜用來放置垃圾打包機(jī)構(gòu)。
圖4-4 主視圖
圖4-5左視圖
圖4-6 俯視圖
5 設(shè)計(jì)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)及預(yù)計(jì)應(yīng)用前景
5.1創(chuàng)新點(diǎn)
本項(xiàng)目在應(yīng)用了功能組合，功能技術(shù)移植等創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)理念制作了具備以下新穎性的產(chǎn)品：
1) 本作品能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度的自動(dòng)上袋、打包，這是市場(chǎng)上現(xiàn)有垃圾桶所不具備的功能特點(diǎn)。只需一次安裝垃圾袋即可多次自動(dòng)上袋、撐袋，減少人為重復(fù)放置垃圾袋、撐開垃圾袋的重復(fù)勞動(dòng)的次數(shù)。，
2) 本作品設(shè)計(jì)了壓縮裝置，能夠把松散的垃圾壓緊實(shí)。減少了垃圾搬運(yùn)、周轉(zhuǎn)次數(shù)，節(jié)省了垃圾袋的使用量，在一定程度上減少了白色污染和垃圾的后續(xù)處理。
3) 本作品采用功能模塊化的設(shè)計(jì)理念。采用模塊化的裝置，只需要對(duì)模塊進(jìn)行部分的改造，就可以投入使用。這樣既減少了設(shè)計(jì)加工的過程與時(shí)間，又能形成產(chǎn)品的系列化，大眾化。
4) 本作品創(chuàng)新地把一體化殺蟲滅菌燈應(yīng)用于家庭垃圾處理。采用UV光源燈，能夠在蚊蠅誘殺點(diǎn)有效地引誘、殺滅蚊蠅，同時(shí)UV光波還能夠殺滅垃圾桶內(nèi)細(xì)菌、病毒，有效地延長(zhǎng)垃圾的存放時(shí)間，優(yōu)化居家環(huán)境。
5) 本作品還創(chuàng)新地結(jié)合了空氣清新模塊。能夠保持垃圾桶周圍空氣清新，消除空氣中的有害物質(zhì)，優(yōu)化家庭環(huán)境，提高居家環(huán)境質(zhì)量。
5.2 應(yīng)用前景
隨著國(guó)家邁向現(xiàn)代化的步伐加快，我國(guó)城市化進(jìn)程也在不斷加速，越來越多的城市居民居住在高層的樓房中，每個(gè)家庭每天產(chǎn)生垃圾量在0.5-2kg左右，頻繁的處理日常生活垃圾將是人們面對(duì)的困擾。大量松散的垃圾收集后集中壓縮處理，這期間垃圾的搬運(yùn)、周轉(zhuǎn)成本相對(duì)較高。本作品能夠在一定程度上解決以上問題。
本作品構(gòu)思獨(dú)特、設(shè)計(jì)新穎，在設(shè)計(jì)方面，創(chuàng)新的結(jié)合了壓縮技術(shù)、自動(dòng)上袋及打包技術(shù)、殺菌滅蟲技術(shù)、清新空氣技術(shù)等。這些是市場(chǎng)現(xiàn)有垃圾桶產(chǎn)品所不具備的功能。在加工制造方面，創(chuàng)新的采用模塊化思想，只需加工部分簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)部件，其他功能按模塊插入并適當(dāng)改造即可實(shí)現(xiàn)。充分利用了現(xiàn)有產(chǎn)品成熟的技術(shù)來保證設(shè)計(jì)功能的很好實(shí)現(xiàn)，因此具有很好的實(shí)用性與穩(wěn)定性。由于大大減少了加工制造過程，本作品的成本較低，性價(jià)比高，有利于推廣應(yīng)用。因而具有很好應(yīng)用前景與廣闊的市場(chǎng)前景。
大容量新型家用垃圾存放處理系統(tǒng)成本預(yù)算：
表2 預(yù)期收益表
費(fèi)用
型號(hào)
材料費(fèi)（元）
加工費(fèi)（元）
其他費(fèi)用（元）
合計(jì)（元）
預(yù)期售價(jià)（元）
預(yù)計(jì)年產(chǎn)量 （萬件/年）
預(yù)計(jì)年收益（萬元/年）
輕型家庭版
80
100
50
230
400
10
1700
家庭版
140
120
60
320
600
1
280
公共場(chǎng)所版
200
120
90
410
900
1
490
結(jié)束語
本作品針對(duì)現(xiàn)代市場(chǎng)的需求現(xiàn)有垃圾桶存在的不足而設(shè)計(jì)的，構(gòu)思獨(dú)特、設(shè)計(jì)新穎。在設(shè)計(jì)方面，運(yùn)用組合、技術(shù)移植等創(chuàng)新方法融合了壓縮技術(shù)、自動(dòng)上袋及打包技術(shù)、殺菌滅蟲技術(shù)、清新空氣技術(shù)等。通過實(shí)踐測(cè)試，本作品達(dá)到其設(shè)計(jì)功能要求，設(shè)計(jì)方案正確、可行，各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定、可靠。如果本作品進(jìn)行批量化生產(chǎn)，將進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，提高性價(jià)比，能夠滿足市場(chǎng)的迫切需求。
雖然本作品擁有諸多優(yōu)點(diǎn)，但仍有不足之處，諸如：整體質(zhì)量不夠輕便、體積大，模型外觀設(shè)計(jì)不精致，有些機(jī)構(gòu)有待進(jìn)一步優(yōu)化等。一個(gè)新產(chǎn)品要想推向市場(chǎng)，必然經(jīng)歷萌芽期，成長(zhǎng)期，成熟期這樣一個(gè)生命周期，而我們的產(chǎn)品還處于萌芽期，這期間仍需進(jìn)行不斷地優(yōu)化改進(jìn)。
在本作品的設(shè)計(jì)加工過程中，小組成員的交流溝通能力和實(shí)踐動(dòng)手能力的到了很大的提高，同時(shí)又對(duì)以往所學(xué)知識(shí)進(jìn)行了回顧，深化了對(duì)所學(xué)知識(shí)的認(rèn)知。
致 謝
彈指一揮間，大學(xué)四年已經(jīng)接近了尾聲。當(dāng)自己懷著忐忑不安的心情完成這篇畢業(yè)論文的時(shí)候，自己也從當(dāng)年一個(gè)從農(nóng)村走出的懵懂孩子變成了一個(gè)成熟青年，回想自己的十幾年的求學(xué)生涯，雖然只是一個(gè)本科畢業(yè)，但也實(shí)屬不容易。首先，從小學(xué)到大學(xué)的學(xué)費(fèi)和生活費(fèi)就不是一個(gè)小數(shù)目，這當(dāng)然要感謝我的爸爸媽媽，他們都是農(nóng)民，沒有他們的勤勤懇懇和細(xì)心安排，我是無論如何也完成不了我的大學(xué)生活。沒有他們的支持和鼓勵(lì)，我也不可能完成我經(jīng)濟(jì)學(xué)第二專業(yè)的學(xué)習(xí)。當(dāng)然，一個(gè)農(nóng)民家庭要同時(shí)供兩個(gè)大學(xué)生上學(xué)，沒有別人的幫助和接濟(jì)是相當(dāng)困難的。因此我要感謝那些在我求學(xué)時(shí)對(duì)我經(jīng)濟(jì)和精神上幫助的親戚、朋友、老師和同學(xué)們，我的生活因你們而精彩和充實(shí)。??
鄭州輕工業(yè)學(xué)院，這里嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)、優(yōu)美的校園環(huán)境使我大學(xué)四年過的很充實(shí)和愉快。我大學(xué)在機(jī)械工程學(xué)院度過的。在這短短的四年時(shí)間里，我有幸和許多優(yōu)秀的同學(xué)一起學(xué)習(xí)，聽睿智的哲學(xué)老師講授知識(shí)。這些有用的東西一直對(duì)我大學(xué)的學(xué)習(xí)和生活有很重要的指導(dǎo)作用，我相信，這些東西將伴隨我走完整個(gè)人生的道路?，F(xiàn)在回想起在哲學(xué)班的日子，還是那么的溫馨和愜意，我不能不感謝當(dāng)時(shí)哲學(xué)班的每一位同學(xué)和老師，跟你們?cè)谝黄饘W(xué)習(xí)、生活，那真是其樂融融，妙不可言！?
這次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)我得到了張老師和同學(xué)的幫助，其中我的論文指導(dǎo)老師張德海老師對(duì)我的關(guān)心和支持尤為重要。每次遇到難題，我最先做的就是向張老師尋求幫助，而張老師每次不管忙或閑，總會(huì)抽空來找我面談，然后一起商量解決的辦法。張老師平日里工作繁多，但我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調(diào)整等各個(gè)環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導(dǎo)。這幾個(gè)月以來，張老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向張老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。?
書到用時(shí)方恨少，在這篇論文的寫作過程中，我深感自己的水平還非常的欠缺。生命不息，學(xué)習(xí)不止，人生就是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)和完善的過程，敢問路在何方？路在腳下！
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