（机械工程专业论文）智能型生态厕所的绿色研究和开发.pdf

ad i s s e r t a t i o ni nm e c h a n i c a le n g i n e e r i n g g r e e n d e s i g na n dr e s e a r c ho fi n t e l l i g e n t e c o l o g i c a ll a v a t o r y c a n d i d a t e ：c h e nr u n d o n g s u p e r v i s o r ： m a o p i n g h u a ij i a n gl e i m i n g s c h o o l o fm e c h a n i c a le n g i n e e r i n g h u a i n a nc i t yr e s o n a n c et e c h n o l o g yl i m i t e dc o m p a n y a n h u iu n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y n o 16 8 ，s h u n g e n gr o a d ，h u a i n a n ，2 3 2 0 01 ，p r c h i n a 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 以外，论文中不包含其它入已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得塞邀理三太堂或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：强亟鲴至 日期：2 j 竺年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塞徽堡至太堂有保留、使用学位论文 的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于 塞徽堡王太堂。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复 印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权塞邀堡王太堂 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位 论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：住问象 签字目期：p 1 1 年月日 导师签名： j 7 l0 签字日期：2 , , n - 年6 月z 日 摘要 摘要 历史上各大流行病大多与人类粪便处理不当及公共卫生系统不够完善息息相 关，粪便的错误处理方式已经成为严重威胁人类健康的罪魁祸首之一。鉴于传统 水冲厕所不仅浪费大量水资源，而且公众对公共厕所环境也存在很大的不满，所 以对厕所的改造及新的研发势在必行。 本文作为“环保智能型免水冲厕所的研究与开发”的子课题，在安徽理工大 学与淮南市共鸣科技有限责任公司重点开发的“g f 系列免水冲生态厕所智能控 制系统的开发”科研项目研究基础中，对厕所主要设备的机械部分进行了研究与 优化分析。 首先，通过对国内外生态厕所研究现状的分析，与市场上其它厕所商品的性 能进行对比后，突出了本智能型生态厕所的环保节能特点，阐述了系统的微生物 配料、机械、机电三部分，对本智能型生态厕所的整体结构、工作原理、主要特 点进行了概括说明。 接着，本文在智能型生态厕所的研发理论与市场调研分析、智能型生态厕所 研发过程中采用的主要方法、智能型生态厕所研发产品的鉴定与售后服务等方面 对整个智能型生态厕所进行了详细的研究。 然后，通过对环保厕所的箱体、传动系统、搅拌系统的材料、结构等方面进 行了绿色设计与制造研究，从工作原理、零件材料筛选、加工制造技术方面对智 能型生态厕所的主要部件螺旋滚筒和传动装置进行了重点分析，绿色制造很大程 度上提高了产品的市场竞争能力和公司可持续发展能力。 最后，针对智能型生态厕所机械系统发生的最基本故障机理断裂、磨损、疲 劳、振动、热影响等情况，建立了机构故障维修策略及模型，得出了“在智能型生 态厕所机械系统的故障机理分析中不仅要注意到零部件本身，还要综合考虑机械 系统的结构，才能了解和预测机械零部件及机械系统中可能出现的故障模式及其 危害程度，从而采取相应的对策，最大限度地预防故障的发生”的结论。在阐述 智能生态型厕所环保节能方面的作用后，通过实践调查，对其小批量试产、使用 现状分析，得出了智能生态型厕所在国内外具有较好的市场前景的结论。 图3 1表1参5 5 关键词：生态厕所；绿色材料；开发；城市节能；维修策略 分类号：t p 2 7 1 4 a b s t r a c t m o s te p i d e m i cd i s e a s e si nh i s t o r yw e r ec l o s e l yr e l a t e dt oh u m a ne x c r e m e n t sa n d d e f i c i e n tp u b l i ch e a l t hs y s t e m t h ep r o c e s s i n go fh u m a ne x c r e m e n th a sas e r i o u st h r e a t t oo u rh e a l t h t h et r a d i t i o n a lw a yt of l u s ht h et o i l e tw a s t el a r g ea m o u n to fw a t e r r e s o u r c e ，a n dt h ep u b l i ca r ea l s og r e a td i s s a t i s f a c t i o nw i t h t h ep u b l i ct o i l e te n v i r o n m e n t s ot h er e n o v a t i o no ft h en e wr e s e a r c ho nt o i l e ti si m p e r a t i v e o nt h eb a s i so fa n h u ip r o v i n c ee d u c a t i o nd e p a r t m e n tn a t u r a ls c i e n c e f o u n d a t i o ne m p h a s i sp r o j e c t ”t h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fe n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o ni n t e l l i g e n c ea n d u n f l u s hl a v a t o r y ”，t h i sp a p e r , a sas p e c i a ls u b j e c to f ”t h e r e s e a r c ho ng fs e r i e so fe n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o ni n t e l l i g e n c ea n du n f l u s hl a v a t o r y ”， w i l lc a r r yo nd e s i g n ，o p t i m i z a t i o no ft h em a i np a r t so ft h ee n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n i n t e l l i g e n c ea n du n - f l u s hl a v a t o r y f i r s t ，t h r o u g ht h er e s e a r c ht h ea n a l y s i so fe c o l o g i c a lt o i l e tp r e s e n ts i t u a t i o na t h o m ea n da b r o a d ，t h ep a p e rh i g h l i g h t e de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na n de n e r g ys a v i n g c h a r a c t e r i s t i c so nt h i sk i n do fi n t e l l i g e n tl a v a t o r yb yc o m p a r e d 、杭t 1 1t h eo t h e rt o i l e t g o o d si nt h em a r k e t t h e n i ti n t r o d u c e dt h e s y s t e ma b o u tm i c r o b i a li n g r e d i e n t s ， m a c h i n e ，a n de l e c t r o m e c h a n i c a la s p e c t ，a n ds u m m e du pt h eo v e r a l ls t r u c t u r e ，w o r k i n g p r i n c i p l e s ，m a i nc h a r a c t e r i s t i c s s e c o n d ，i tn a r r a t e dd e t a i l e d l yd o m a i nk n o w l e d g ea b o u tr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t o ft h ei n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l e tt h e o r ya n dm a r k e tr e s e a r c ha n a l y s i s ，t h em a j o r m e t h o d su s e di ni n t e l l i g e n td e s i g na n dd e v e l o p m e n tp r o c e s so fe c o l o g i c a lt o i l e t ，t h e i n t e l l i g e n te c o l o g i c a lp r o d u c ti d e n t i f i c a t i o na n da f t e r - s a l e ss e r v i c e t h e n ，i ta n a l y z e dm i n u t e l yt h eg r e e nd e s i g na n dm a n u f a c t u r i n gr e s e a r c ho nt h e e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nl a v a t o r ya s s e m b l i e sb o x ，d r i v i n gs y s t e ma n dm i x i n gs y s t e ms m a t e r i a l sa n ds t r u c t u r e t h r o u g hr e s e a r c h i n gd e s i g no ft h ew o r kp r i n c i p l e ，p a r t s m a t e r i a ls e l e c t i o na n dm a n u f a c t u r et e c h n o l o g y , t h i sp a p e rp r e s e n t e ds c r e wd r u ma n d t r a n s m i s s i o nd e v i c ea m p l y f i n a l l y , t h ep a p e rc o n t r a p o s e dt h eb a s i cf a u l tm e c h a n i s m ，s u c ha sw e a r , f a t i g u e f r a c t u r e ，v i b r a t i o n ，h o te f f e c t ，a n db u i l tt h eb r e a k d o w nm a i n t e n a n c es t r a t e g ya n dm o d e i tc o n c l u d e dt h a t ”m a c h i n es y s t e ma n df a u l tm e c h a n i s ma n a l y s i ss h o u l dn o to n l yp a y a t t e n t i o nt ot h ep a r t s ，b u ta s l oc o n s i d e rt h es t r u c t u r eo fm e c h a n i c a ls y s t e ms y n t h e t i c a l l y , 一i i a b s t r a c t s oi ti sg o o df o rh st ou n d e r s t a n da n dp r e d i c tm e c h a n i c a lp a r t sa n dm a c h i n e r ys y s t e m s f a i l u r em o d e sa n dt h e i rh a r md e g r e e ，a n dt a k et h ec o r r e s p o n d i n gc o u n t e r m e a s u r et o m a x i m i z et h ep r e v e n t i o no ff a i l u r e ”b yp r a c t i c ei n v e s t i g a t i o n ，a n a l y s i n gc u r r e n t s i t u a t i o no fs m a l l s c a l et r i a lp r o d u c t i o na n ds e l ls i m u l t a n e o u s l yc a nc o n c l u d et h a tt h e i n t e l l i g e n t e c o l o g i c a ll a v a t o r y , b o t ha th o m ea n da b r o a d ，h a sg o o d t h em a r k e tp r o s p e c t f i g u r e 【31 t a b l e 【1 1 r e f e r e n c e 5 5 】 k e y w o r d s ：e c o l o g i c a lt o i l e t s ；g r e e nm a t e r i a l ；d e v e l o p m e n t ；c i t ye n e r g ys a v i n g ； m a i n t e n a n c es t r a t e g y c h i n e s eb o o k sc a t a l o g ：t p 2 71 4 i i i 安徽理二 大学硕士学位论文 一i v 目录 目录 摘要i a b s t r a c t ，】：】： 引言1 第1 章智能型生态型厕所产品综述一2 1 1 课题来源及可行性研究2 1 1 1 课题来源2 1 1 2 必要性研究2 1 2 国内外环保新型厕所研究现状与发展中存在的问题一3 1 2 1 国内外环保新型厕所研究现状与前景3 1 2 2 普遍存在的问题5 1 3 本智能生态型厕所机构的综述5 1 3 1 智能型生态厕所机构的微生物物料部分研究5 1 3 2 智能型生态厕所结构的机械部分研究一7 1 3 3 智能型生态厕所结构的机电部分研究1 3 1 4 本课题研究意义一1 5 1 5 本章小结1 5 第2 章智能型生态厕所产品在企业内部研发的流程1 6 2 1 智能型生态厕所产品的研发理论1 7 2 2 市场调研分析一1 8 2 2 1 市场调研的涵义1 8 2 2 2 本产品研发目的1 9 2 2 3 本产品适用范围一1 9 2 2 4 研发过程中职责划分1 9 2 2 5 智能型生态厕所产品研发控制主流程2 3 2 3 本章小结2 6 第3 章智能型生态厕所产品研发过程中采用的主要方法2 7 3 1 探索性研究方法在智能型生态厕所产品研发过程的主要应用2 7 3 1 1 探索性调研研究方法的定义与作用2 7 3 1 2 探索性调研方法的主要采用的形式2 7 3 1 3 探索性调研方法的缺陷2 8 安徽理工大学硕士学位论文 3 2 描述性调研方法在智能型生态厕所产品研发过程的主要应用2 8 3 2 1 描述性调研方法的定义与作用2 8 3 2 2 描述性调研方法存在的局限性2 9 3 3 因果性调研方法在智能型生态厕所产品研发过程的主要应用一3 0 3 3 1 因果性调研方法的定义与思路3 0 3 3 2 因果性调研方法在智能型生态厕所产品调研过程中的作用3 1 3 3 3 因果性调研方法存在的问题3 1 3 4 本章小结3 2 第4 章智能型生态厕所研发产品的鉴定与售后服务3 2 4 1 智能型生态厕所产品与其他厕所产品的主要差异3 2 4 2 智能型生态厕所产品外观类型一3 3 4 2 1 景区的智能型生态厕所产品外观类型3 3 4 2 2 医院、轮船和广场上的智能型生态厕所产品外观类型一3 4 4 3 智能型生态厕所产品的专家鉴定3 5 4 3 1 环境工程专家对智能型生态厕所产品的鉴定意见一3 5 4 3 2 机械设计专家对智能型生态厕所产品的鉴定意见一3 6 4 3 3 机械控制专家对智能型生态厕所产品的鉴定意见一3 6 4 3 4 有关智能型生态厕所的专利鉴定3 7 4 4 智能型生态厕所研发产品的售后服务3 7 4 5 本章小结3 8 第5 章智能型生态厕所研发产品机械部分的绿色设计与研究3 9 5 1 绿色设计及制造基本理论3 9 5 1 1 绿色设计与制造的定义与发展情况3 9 5 1 2 绿色设计与制造研究的主要内容4 0 5 2 环保生态厕所机构的绿色材料选择4 0 5 3 环保生态厕所机构的绿色设计与制造4 2 5 4 本章小结4 3 第6 章智能型生态厕所机构故障维修策略4 4 6 1 智能型生态厕所机械系统的故障维修性4 4 6 2 智能型生态厕所机械系统的维修性评价指标4 4 6 2 1 维修度( m a i n t a i n a b i l i t y ) 4 4 6 2 2 修复率( r e p a i rr a t e ) 一4 5 目录 6 2 3 平均维修时间( m e a nt i m et or e p a i rm t t r ) 4 6 6 2 4 最大维修时间和中位维修时间4 6 6 2 5 最大维修度4 6 6 2 6 重要度( i m p o r t a n c e ) 4 9 6 3 本章小结4 9 第7 章智能型生态厕所经济实用性分析与市场前景5 0 7 1 环保智能厕所各部分设备价格分析5 0 7 2 各电控部分消耗电量计算5 0 7 3 小批量试产、使用现状及发展趋势5 1 结 论5 3 参考文献5 5 致谢5 7 作者简介及读研期间主要科研成果5 8 安徽理工大学硕士学位论文 c o n t e n t s a b s t r a c t j i n t r o d u c t i o n 】【 1i n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l e tg o o d sn a r r a t i o n 。2 1 】lr e s e a r c hb a c k g r o u n da n df e a s i b i l i t yr e s e a r c h 2 1 1 】【r e s e a r c hb a c k g r o u n d 2 1 1 2f e a s i b i l i t yr e s e a r c h 2 1 2r e s e a r c hs t a t u sa th o m ea n da b r o a da n de x i s t i n gp r o b l e m so fi n t e l l i g e n te c o l o g i c a l t o i l e tg o o d s 3 1 2 1r e s e a r c hs t a t u so f i n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l e ta th o m ea n da b r o a d 3 1 2 2c o m m o ne x i s t i n gp r o b l e m s 5 1 3t h e i n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l e tg o o d sn a r r a t i o n 5 1 3 1r e s e a r c ho f t h ei n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l e tm i c r o b i a lm a t e r i a l 5 1 3 2r e s e a r c ho f t h ei n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l e tm a c h i n e r y 7 1 3 3r e s e a r c ho f t h eg o o d se l e c t r o m e c h a n i c a ld e v i c e 一1 3 1 4t h em a i nr e s e a r c hs i g n i f i c a n c e 1 5 1 5b r i e f s u m m a r yo f t h ec h a p t e r 1 6 2r e s e a r c ht h e o r ya n dm a r k e tr e s e a r c ha n a l y s i so f t h ei n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l e t 1 7 2 1r e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n to f t h ei n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l e t 1 7 2 2m a r k e tr e s e a r c ha n a l y s i s 18 2 2 1m a r k e tr e s e a r c hi m p l i c a t i o n 1 8 2 2 2r e s e a r c hp u r p o s eo f t h ei n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l e 19 2 2 3a p p l i c a b l es c o p eo f t h ei n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l e 1 9 2 2 4d i s t r i b u t i o nd u t i e so f m a n u f a c t u r i n gt h ei n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l e 1 9 2 2 5m a i np r o c e s so f m a n u f a c t u r i n gt h ei n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l e 2 3 2 3b r i e fs u m m a r yo f t h e c h a p t e r 2 6 3t h em a j o rm e t h o d so fm a n u f a c t u r i n gt h ei n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l e 2 7 ：3 ；1a d h i b i t i o no fe x p l o r a t o r yr e s e a r c h 2 7 3 1 1d e f i n i t i o na n de f f e c to ne x p l o r a t o r yr e s e a r c h 一2 7 3 1 2t h em a i nf o r mo f e x p l o r a t o r yr e s e a r c hm e t h o d 2 7 3 1 3d e f e c t so f e x p l o r a t o r yr e s e a r c hm e t h o d 2 8 目录 3 2a d h i b i t i o no f d e s c r i p t i v er e s e a r c h ，2 8 3 2 1d e f i n i t i o na n de f f e c to nd e s c r i p t i v er e s e a r c h 2 8 3 2 2l i m i t a t i o n so f d e s c r i p t i v er e s e a r c h 2 9 3 3a d h i b i t i o no fc a u s a lr e s e a r c h 3 0 3 3 1d e f i n i t i o no f c a u s a lr e s e a r c h 3 0 3 3 2e f f e c to nc a u s a lr e s e a r c hi np r o c e s so f m a n u f a c t u r i n gt h eg o o d s 3 0 3 3 3e x i s t i n gp r o b l e m so f c a u s a lr e s e a r c h 31 3 4b r i e f s u m m a r yo f t h ec h a p t e r 31 4 a p p r a i s a la n da f t e r s a l e ss e r v i c eo f t h ei n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l e 3 3 4 1t h em a i nd i f f e r e n c eo f t h ei n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l ea n dt h eo t h e r s 3 3 4 2a p p e a r a n c eo f t h ei n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l ea n dt h eo t h e r s 。3 4 4 2 1a p p e a r a n c et y p eo fi n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l ei nt h es c e n i cs p o t 3 4 4 2 2a p p e a r a n c et y p eo ft h ei n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l ei nt h eh o s p i t a lo rs h i p35 4 3a p p r a i s a lo f m e c h a n i c a le n g i n e e r i n ge x p e r t 3 5 4 3 1a p p r a i s a lv i e wo f e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n ge x p e r t 3 6 4 3 2 a p p r a i s a lv i e wo fm e c h a n i c a ld e s i g n i n ge x p e r t 3 6 4 3 3a p p r a i s a lv i e wo fm e c h a n i c a lc o n t r o le x p e r t 3 7 4 3 4t h ei d e n t i f i c a t i o no fi n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l e tp a t e n t 3 7 4 4a f t e r - s a l e ss e r v i c eo f t h ei n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l e 3 7 4 5b r i e f s u m m a r yo f t h ec h a p t e r 3 8 5g r e e nd e s i g na n dr e s e a r c ho nt h ei n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l em e c h a n i c a ls y s t e m 3 9 5 1t h eb a s i ct h e o r yo fg r e e nd e s i g na n dm a n u f a c t u i n g 3 9 5 1 1d e f i n i t i o na n dd e v e l o p m e n to f g r e e nd e s i g na n dr e s e a r c h 3 9 5 1 2t h em a i nc o n t e n to fg r e e nd e s i g na n dr e s e a r c h 4 0 5 2g r e e nm a t e r i a ls e l e c t i o na b o u tt h ei n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l e 4 0 5 3g r e e nd e s i g na n dm a n u f a c t u r i n ga b o u tt h ei n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l e 4 2 5 4b r i e f s u m m a r yo f t h ec h a p t e r 4 3 6m a i n t e n a n c es t r a t e g yo f t h ei n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l em e c h a n i c a ls y s t e m 4 4 6 1m a i n t a i n a b i l i t yo f t h ei n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l em e c h a n i c a ls y s t e m 4 4 一i x 安丝翌三奎堂堡主堂垡堡銮 一。 6 2t h em a i n t a i n a b i l i 够e v a l u a t i o ni n d e x 4 4 6 2 1m a i n t a i n a b i l i t y 4 4 6 2 2r e p a i rr a t e 4 5 6 2 3m e a l lt i m et or e p a i rm t t r 4 6 6 2 4m a ) 【i m 啪m a i n t a i nt i m ea n dm e d i a nm a i n t a i nt i m e 4 6 6 2 5a v a i l a b i l i t y 4 6 6 2 6i m p o r t a n c e 4 9 6 3b r i e fs u m m a r yo f t h ec h a p t e r 4 9 7e c o n o m i ca n dp r a c t i c a la n a l y s i sa n dt h em a r k e tp r o s p e c ta b o u tt h eg o o d s 5 0 7 1p r i c ea n a l y s i so f e a c hp a r to f t h ei n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l ee q u i p m e n t 5 0 7 2p o w e rc a l c u l a t i o na b o u tt h ei n t e l l i g e n te c o l o g i c a lt o i l ee q u i p m e n t 5 0 7 3s m a l l - s c a l et r i a lp r o d u c t i o n ，u s e ds i t u a t i o na n dt h ed e v e l o p m e n tt e n d e n c y 5 1 c o n c l u s i o n 5 3 i k f e r e n c e 5 5 c o m p l i m e n t 5 7 r e s u r i l eo fa u t h o ra n dm a i nr e s e a r c ha c h i e v e m e n t sd u r i n gt h ep o s t - g r a d u a t e 5 8 x 引言 己l 言 jl口 据2 0 0 9 年3 月第五届在伊斯坦布尔举