基于SOLIDWORKS的一种新型环保垃圾桶的设计.doc

基于SOLIDWORKS的新型环保垃圾桶的设计Design of news Environment Protection Garbage Can Based on SOLIDWORKS单 位：贺州学院院 系：物理与电子信息工程系班 级：07模具设计与制造带队老师：杨雄珍 指导老师：常宏斌 李素云 韩彦良设 计 者：周少卫摘要：垃圾桶是一种专门盛放垃圾的容器，为了提高城市的品位，先后出现了多种款式的垃圾桶。当前多数的垃圾桶虽然在清洁我们生活的同时，也能给我们带来美的享受，但是也会带来诸多不便，如清洁工人劳动强度过大，不便自动化运送垃圾；更重要的是会造成二次污染，尤其是渗滤液的污染。利用Solidworks三维机械设计软件其强大的设计功能，设计了一种新型环保垃圾桶，并根据系统功能要求，分析设计了各个零部件，紧接着通过其在电脑中模拟仿真了机构的运动。经过可行性分析，与现在广泛使用的垃圾桶的对比，证明这种新型环保垃圾桶能有效防止垃圾中转时产生的二次污染，突现出它比其它种类垃圾桶更环保。并且能大大提高工作的工作效率，并可使在完成同等的清洁工作下降低成本。同时也是响应“城乡清洁工程”的号召。预期在“城乡清洁工程”的进行中崭露头角。最后，总结了当前的工作，并对下一步的改进进行了展望。关键词：环保、垃圾桶、Solidworks。Garbage is a specialized garbage containers in full bloom, in order to improve the grade of the city, has appeared in a variety of models of the garbage. Although the majority of the current in a clean garbage can at the same time of our lives, but also give us the enjoyment of the United States, but will also have a lot of inconvenience, such as cleaners and labor intensity is too large, automated refuse inconvenience; more importantly, would cause secondary pollution, especially pollution of leachate. The use of Solidworks 3D mechanical design software for the design of its powerful features, designed a new type of environmentally-friendly garbage, and in accordance with system requirements analysis and design of various components, then through its computer simulation of the movement of the body. After the feasibility analysis, and is now widely used in contrast to the garbage to prove that this new type of environmentally-friendly garbage can effectively prevent the transfer of refuse arising from secondary pollution, conflict show the garbage than other types of more environmentally friendly. And can greatly increase the work efficiency and enable the completion of the work of the same decline in low-cost clean. It is also in response to clean projects in urban and rural areas, the call. Expected in the urban cleansing works in themselves. Finally, sum up the current work, and the next step to improve in future.Key words: environmentally-friendly ,Garbage,Solidworks. 目录摘要I一、 引言二、 Solidworks软件的特点三、 垃圾桶的设计1. 工作原理2. 可行性分析2.1工作时效分析2.2制造成本分析3. 系统总体设计4. 系统零部件设计四、 实用价值以及市场需求五、 结束语参考文献附录 一III附录 二IV附录 三V一、引言垃圾桶是一种专门盛放垃圾的容器。它可以使我们的生活变得干净整洁，是我们离不开的好伙伴，更是一个城市必不可少的设施。美观实用的垃圾桶不但方便人们日常生活，更能提升一个城市的品位。随着人们的生活水平不断提高，环保意识逐渐增强。传统的环保垃圾桶7虽然从外观上给人以较好的视觉享受，但还存在着较多的缺陷。在现代远远不能起到真正环保作用。反而在间接中污染了环境。据统计垃圾中转时落地产生二次污染、“一手清”不到位等现象对城市污染非常严重。在上海市，市容环卫局为了能有利的环保专门增设服务电话。如有作业扰民举报和投诉，市容部门工作人员必须在30分钟内赶到现场处理，并适时纠错整改至市民满意。二次污染在我们生活中时时在发生。在各个城市的大街小巷，比如夜市里油质垃圾对地面的二次污染。原来包装好的油质垃圾放到传统垃圾桶中。等到清洁工装车时又重复把垃圾倒到地上。然后打扫装进人力三轮垃圾车。这样间接造成油质污染了地面。同时也浪费了工人的一部分时间。为了能解决这传统垃圾桶存在的问题，满足现代文明人的环保需要，在一定程序上减轻清洁工人的劳动强度，并较好的兼顾自动装卸垃圾车的使用，本文利用Solidworks软件的强大机械设计功能，在实地调查的基础上设计了一种新型的环保垃圾桶。二、Solidworks软件的特点solidworks是世界上第一个基于windows平台开发的优秀的三维机械设计自动化软件完全采用windows风格的用户界面，易学易懂。它主要采用参数化和特征造型技术建模，能方便、快捷、实时地创建和修改大量复杂形体，可以缩短零件设计周期1。Solidworks 2008是Solidworks公司自1995年推出Solidworks 95以来的第16个版本。相比以前的版本，它有250多项新增或加强功能，拥有更加简化的用户界面和设计流程、实时3D技术、圆角专家、尺寸专家、公差分析工具、大装配管理工具等。新型垃圾桶利用Solidworks强大的实物模拟功能，在电脑中模拟从来。为设计者省去了一部分设计经费。也免去了须用实物来论证的的过程。SolidWorks 有很强的三维造型功能,可利用拉伸、旋转、扫描、放样、加厚度等特征造型技术生成零件形体5;可通过系列零件设计表,实现系列零件的设计;通过三维和二维设计之间的“全相关”设计特点,可自动生成已有零部件的工程视图。它使设计人员可以更专注于创造性的“构思和设计”。AutoCAD在设计平面二维图是很快捷，但在三维很难进行定位。由于其工具复杂，在仿真实体时需要许多工具。从而浪费了设计者的时间。再加上其图库渲染的色调没有SolidWorks里的插件渲染得逼真。因此放弃用AutoCAD对新型垃圾桶进行设计。新型垃圾桶设计过程中需要在曲面绘制图案，并且需要显示尺寸。Pro/E制图软件在绘制时不能直接标注尺寸出来。需要设计员进入标注工具逐个进行标注。SolidWorks具有智能标注显示功能。能自动根据设计者需要自动标出尺寸。使整个设计过程俭省了许多步骤， 1 也节省了设计所需要的时间。三、垃圾桶的设计1. 工作原理：新型垃圾桶由桶上盖、桶、导向槽、脚支架等组成。其工作原理是利用导向槽综合成滑动杠杆原理4将垃圾桶内的垃圾直接装车。利用SolidWorks在电脑中模拟新型垃圾桶在整个装车的过程。如图（1）首先对垃圾桶上盖进行改良，使其能打开方便垃圾桶传送。其次对垃圾桶进行改良。在垃圾桶两侧添加导向槽，使垃圾桶按导向槽路径运动进行装车。槽与固定脚支架在滑动过程中形成滑动杠杆，支架承受垃圾桶及桶内垃圾的部分重力。如图（2）从电脑模拟运动中看到工人只出槽与脚支架的滑动摩擦力和垃圾桶的部分重力就可以将垃圾装车。这样不用将垃圾倒在地上再进行装车，有效的防止二次污染显示出它与众不同的环保优点。同时也节省了部分工作时间提高工人的工作效率。 图1 模拟起盖 图2 模拟装车 2. 可行性分析： 2.1工作时效分析现在人们对时间的利用率非常重视，尤其是工作时间。如图（3）由于许多农民工进城打工，他们的文明程度不是很高。再加上平时的生活垃圾。使环保工作难度大大增加。为了能解决环保问题，处理诸多的生活垃圾。清洁部门目前唯有的办法是不断的招聘清洁工人。这样，以人多力量大的方法解决现在面对的环保问题。同时也大大增加了环保成本。尤其是环保工人的工资。面对这问题，我们也应该再想另外一种方法解决。观察平日里清洁工人推着人力三轮垃圾车到一个又一个垃圾桶回收垃圾。如图（4）在装车时，他们都是先将桶中的垃圾倒到泥箕里，然后才装进车里。有时垃圾溢出泥箕外，他们又不得不多花费时间去打扫装车。这样浪费了许多工作时间做些原来可以省略的工作。因此我们得改进垃圾桶。这时，改良垃圾桶正是我们需要改成那种需要的垃圾桶。由于它把垃圾装车一步到位，中途不需要将垃圾倒到泥箕，没有垃圾溢出。从而为清洁工人在同样的时间内完成更多的工作量。图3 模拟插入工作环境 图4 当前中小城市二次污染源2.2 制造成本分析垃圾桶的加工工艺和传统的一样简单。零件精度要求不高，材料都是廉价的40钢材6。在中、小型机械加工厂都能轻松的制造出来。总体用到的只是矩形管材和板材。现在北京矩形管材的报价为3200元/吨。板材的报价为3280元/吨。计算整体垃圾桶的重量不过50kg。再去除加工时浪费的材料和加上人工安装费，总成本不到150元就能安装一个新型垃圾桶。再加上垃圾桶上盖是塑料制作，更能降低原料成本。同时也有利于降低了生产成本。加工时主要是对管材进行分割和钻孔，用于零件固定配合。对于部分板材，主要是切割弯曲制作成垃圾桶。里面组装都是用国标的螺钉紧固，装配简单易懂。一般工人都能安装，并且安装时间都很短。适合大规模生产，这样更适合大部分推广和使用。3. 系统总体设计如图（5）基于SolidWorks在电脑中实物模拟。垃圾桶整体高度1.5米，桶是椭圆柱。 图5 桶在上端单向开有较大的圆弧进垃圾口。另一侧面起到了导向垃圾装车。因为SolidWorks的制图数据能根据设计者的需要进行任意修改。因此垃圾桶开口的大小，我们可以根据自己的需要再进行修改。在仿真运动过程分析中我们需要桶盖能围绕一脚支架旋转。为了能满足需要，我们需添一销钉，方便桶盖一端的旋转。垃圾桶上顶盖的一端与脚支架用固定销钉连接。使上盖能以销钉为圆心向上翻起。另一端与脚支架用移动销钉固定。主要是为了能方便拆解提供上盖能绕另一端固定销旋转如图（6）。从而方便通的升降和旋转。脚支架高1.3米，这高度主要是因为人力三轮垃圾车的装车高度在1.1米左右。在脚支架与导向槽接触的凸台是用橡胶包裹固定端。这样，在复位时起到缓冲作用，避免了金属碰撞，减少了噪音。导向槽可以围绕这脚支架凸台自由滑动和旋转。这能使桶底向上提升1.25米，接着旋转将桶中的垃圾倒进垃圾车。这样避免了桶中的垃圾装车时外溢造成的二次污染。同时也省去像传统垃圾桶的装车方式那样麻烦和造成污染。上面所需的数据和一部分未列出来的数据都是先在计算机计算出来的。这样对于后期有能力时，方便对新型环保垃圾桶进行深层改进。图6 盖为了能方便设计时对新型环保垃圾桶各个部位的观察。我们需做实体三角视图和二维三角视图3如图（7）。从各个角度中我们可以观察到那里有缺陷，使我们能及时的更正。也使 图7 （整体实物三角视图）(1.垫板 2.销钉1 3.销钉2 4.销钉 5.导向槽 6.桶上盖. 7.脚支架 8.桶)我们能更了解新型环保垃圾桶各个部件在实际中的使用性能。方便我们对零件设计尺寸的修改或对制作零件材料的决定。最后我们要对新型环保垃圾桶进行渲染。用solidworks里面的一个插件Photoworks对整垃圾桶进行装饰渲染。这样能使垃圾桶视觉接近于实物体，体现出solidworks比其它软件在制机械图方面更有优势。4. 系统零部件设计：在设计出大体草图后,先用solidworks画出各个零件草图。对板材零件进行拉伸成实体，并且对它们的尺寸进行调整。对一些需要切除的零件要精确选择切除部分，以免错误切除使特征无法成型而浪费时间。尤其是对桶的开口设计，弧线需要精确。这直接影响桶的实用性与外观美。为了能在桶表面能印上具有号召力的标语和图案。我们需要用包覆功能将标语和图片印到桶表面。接着对紧固位置在保证配合同轴度下进行打孔。选好各个尺寸和确定匹配保证能完成配合，为后备安装做好准备。脚支架主要是用管材制作。在设计时首先用拉伸功能模拟成实体。接下来要对管材零件进行抽壳。这样使零件显示得更加逼真，增强三维视觉。紧接着要在支架上通过实体引用拉伸添上凸台。为了使零件美观和方便加工后的装配。我们要对每个零件周边或螺钉接口处进行倒圆角。然后进入装配图，导入需要装配的零件。首先确定桶与导向槽的匹配。以导向槽螺钉孔和桶的螺纹孔用同轴来配合。接着再以脚支架凸台和导向槽用重合和相切来配合。通过电脑模拟运动，观察是否有因尺寸有误差而产生干涉。必须要求各个安装后的零件能按预期想象的轨迹运动。尔后做出爆炸图和进行配合和强度等参数的导出。完成整体的设计后，给人们更能容易理解垃圾桶的原理和优点。本作品基于传统垃圾桶结构再进行改良，在桶的两侧添加导向槽。在电脑模拟中观察到在放垃圾桶复位时，槽顶端容易受垃圾桶重力冲击。因此设计为整体材料，有利于对力的吸收与缓冲。在底部导向槽设计为垫板与槽端用螺钉紧固。这样方便垃圾桶与脚支架的连接安装。所有零件中除了导向槽需专门加工外，其它零件都按国标生产。方便以后的维修工作。桶由优质不锈钢板材压模翻卷成型，按现市场的价格和实用性分析采用40钢为材料，坚固耐用，不易破损。制作时保证内外表面光洁，有利于减少垃圾残留，易于清洁。配置镀锌于内桶板料上，有效的防止部分垃圾对桶的腐蚀。这样，新型环保垃圾桶更能适应在广场、公园、马路旁等地方为大众服务。因其制造和装配过程都很简单投资少，可以在一般的制造厂制造出来。社会实用性高，易于普及到各个中小城市，很有发展前景。新型环保垃圾桶的实物是否能像在电脑中那样能够运动。为了能充分的验证，我们可以根据理论再对机构进行自由度的计算。自由度数计算:2数值为1，证明该机构符合了运动原理。也充分的证明设计是合理的，能运用到现实和生产中。四、 实用价值以及市场需求：平常清洁工人每到一个垃圾桶回收垃圾平均用的时间为15秒（将垃圾倒如泥箕、清扫溢出地面的垃圾、装车）假如我们用改良垃圾桶做环保工具。就只需装车就能完成。这样我们至少节省8-10秒的时间。相当于提高原来的15/（15-8）=2倍至15/（15-10）=3被工作效率。也就是说在环保部门在完成环保任务的情况下可以减少1/2至2/3的清洁工人。这样也减少了1/2至2/3的清洁工人工资支出。改良垃圾桶基于传统垃圾同上，在两侧增加2条导向槽。其成本只比传统垃圾桶多20元左右。现在城里每个清洁工人的工资至少是800元，这与20元的改装费对比就可以知道那个比较实在。而且清洁问题不是只一次，而是长年类月。因此，改良垃圾桶对环保部门来说，是一个非常有效降低环保经费的环保得力工具。新型垃圾桶不管是装