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郑州轻工业学院本科毕业设计（论文） 题 目 家用垃圾桶的机构设计学生姓名 贾海舟 专业班级 机械设计及其自动化09-3班 学 号 540902010313 院 （系） 机电工程学院 指导教师(职称) 张德海（副教授） 完成时间 2013年5月29日 目 录摘 要IAbstractII1 产品开发社会背景及意义11.1 国内生活垃圾产生现状11.1.1 城市生活垃圾产生现状11.1.2 农村生活垃圾产生现状11.2 国外生活垃圾产生现状21.3 家用垃圾桶的类型51.3.1垃圾桶的定义61.3.2 垃圾桶的分类及特点61.4 垃圾桶常见材质71.4.1 高密度聚乙烯(HDPE)71.4.2 不锈钢81.4.3 木材81.4.4 材质比较81.5 现有垃圾桶缺点91.5.1 从垃圾桶造型上91.5.2 从垃圾桶的颜色上91.5.3 从垃圾桶标志上91.5.4 从垃圾桶的大小上91.6本项目开发的意义102 设计方案1121 总体目标1122 实现功能1123 技术参数112.3.1 一次性上袋量：20-50122.3.2 一体化杀菌灭蚊灯1224 结构设计方案132.4.1压缩装置132.4.2 半自动上袋、打包装置的选择与设计162.4.3 紫外线杀菌灯和灭蚊灯设计182.4.4 清新空气装置设计192.4.5 结构支架设计203 理论计算与建模223.1 脚踏式压缩机构223.2 半自动上袋、打包机构243.3 垃圾桶支架与抽屉253.4主要部件装配效果图264 主要部件设计参数及性能274.1垃圾桶支架设计参数274.2 抽屉设计参数295 设计主要创新点及预计应用前景305.1创新点305.2 应用前景30结束语32致 谢33参考文献35（附 录）37家用垃圾处理器的结构设计摘 要针对现代市场生产销售的需求及现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装，垃圾之间的缝隙大等。垃圾袋空间不能充分利用，增加了垃圾袋的使用成本，尤其是成堆垃圾的运输成本，后续处理成本。垃圾在存放、转运、处理过程中，缺乏对有害垃圾处理等问题。开发设计了一种大容量家用新型环保垃圾存放处理系统，该系统具备对松散的垃圾进行压缩的功能、对垃圾进行半自动打包功能、诱杀家庭中有害昆虫功能、释放特殊香味以清新家庭空气功能等。通过鞋套机原理的组合创新来实现打包功能，通过伸缩式衣架的技术移植实现压缩功能。这些能够方便有效地对家庭垃圾进行存储、清洁，整理。本系统可设计出多样雅致的外观，并形成产品系列化，根据大小不同可应用于厨房、卫生间、客厅、书房，学校及社区等地方。通过实践测试，产品模型基本能达到其总体设计目标的各项技术参数和功能要求，设计方案正确、可行，各项功能指标稳定、可靠。同时该项目符合国家提倡的节能、环保思想，能够获得产业政策的支持。关键词 大容量；压缩；半自动上袋；诱杀昆虫；清新空气Household garbage processor structure designAbstractDeficiencies 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 garbagestorage, 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 policyKeywords High capacity,Compression,Semi-automatic bag,Trap and kill insects ,Fresh ai391 产品开发社会背景及意义1.1 国内生活垃圾产生现状作为现代社会亟待解决的问题，垃圾的处理已经得到国家的重视。首先让我们对国内垃圾的产生量有一个大致的了解。 1.1.1 城市生活垃圾产生现状在物质飞速发展的今天，各种产品的竞争不仅仅源于产品内在质量，而外观包装在提升产品市场竞争力方面具有重要意义，为此各商品生产厂家纷纷提升了产品的外观包装。这从另一方面也导致了我们日常的生活垃圾迅速增加，据统计，我国大约有三分之二的城市已经处于垃圾的包围之中。1979年我国生活垃圾清运量约为0.25亿吨，2005年我国垃圾年清运量约为1.56亿吨，20多年间垃圾清运量约增加了5倍，全国城市垃圾清运量呈现逐年增长的趋势，1979年到1990年较为平稳，2000年到2004年呈现了较高的增长速度。中国城市环境卫生协会提供的数据显示，目前我国人均生活垃圾年产生量为440kg，全国城市垃圾的年产生量达1.5亿吨，且每年以8%10%的速度增长，全国历年垃圾存量已超过60亿吨。按现在的垃圾增长的速度预测，到2015年，中国城市生活垃圾产生量将达到3.15亿吨，2030年为4.09亿吨，2050年为5.28亿吨。1.1.2 农村生活垃圾产生现状我国农村生活垃圾产量、成分因经济发展水平、人口数量、生活习惯、能源结构、季节、环境因素等有所变化。总体特点表现为：垃圾产生量和堆积量逐年增多，垃圾成分日趋复杂。较城市相比，农村人均生活垃圾产量偏低，垃圾收运难度大，清理过程简单。面积广，产生源分散，户内外都有较高的消纳能力。较生产垃圾、工业垃圾相比，农村生活垃圾随意堆放现象最为严重。农村生活垃圾成分大体变化趋势主要表现为：厨余垃圾相对减少，废旧家具及工业消费品，产品包装与应用材料如纸、金属、玻璃等可回收垃圾成分增多，电池、油漆等危险品不容忽视，所幸产量较小，垃圾处理的困难和危险度不高。居民生活水平的提高和消费观念的改变都促使加快这些趋势的发展。目前我国农村生活垃圾年产生量约为1.8亿吨，姚伟，曲晓光等人于20062007年开展全国农村饮用水与环境卫生调查报告显示，我国农村人均日生活垃圾排放量的变化趋势是：东部地区为0.96kg，中部0.88kg，西部0.77kg，东北0.81kg，平均为0.86kg。农村垃圾以厨余物和无机垃圾为主，经济发达地区，垃圾排放量普遍较高；夏季有机垃圾量比其他季节多，北方冬季煤渣较多。1.2 国外生活垃圾产生现状2009年，“垃圾焚烧”，像一个导火索，引发了业界甚至全社会对垃圾问题的关注和思考。我们怎么走出一条适合中国的垃圾处理之路？他山之石可以攻玉，也许国外一些发达国家走过的垃圾处理之路有许多可以值得我们借鉴的地方。德国：重视循环利用、周密高效的垃圾处理体系德国的垃圾处理体系以其设计的周密性和运作的高效性而领先世界。早在1972年，德国就通过了首部废物避免产生和废物管理法，开始对垃圾进行环保有效的处理。自20世纪80年代中期以来，德国将废物处理的管理理念确立为“减量、循环与再利用”。 通过这一理念，高效而环保的废物避免产生以及再利用原则被贯彻于生产环节中。20世纪90年代中期，德国实施了物质封闭循环与废弃物管理法。这项法律促进了垃圾的循环利用。实施10年来，德国在垃圾回收利用方面取得了骄人的成绩。到2005年，德国就有60%多的市政垃圾得到再循环处理，生产过程中的垃圾再循环利用率达到了65%。在一些领域，例如包装行业，原材料的再循环利用甚至高达80%，而建筑业则达到了87%。在德国，由于大多数垃圾被回收利用，垃圾填埋的量是非常少的，其余垃圾直接焚烧后发电。经统计，德国每年产生垃圾6000多万吨，其中3500万吨被回收利用，1100万吨被焚烧，另外1500万吨填埋。目前，德国已有68个垃圾焚烧厂，每年可焚烧包括工厂、办公室产生的生活垃圾近1800万吨。但是，德国每年产生的生活垃圾约1400万吨，不包括纸张、玻璃、肥料等回收后再循环使用的垃圾。德国在全国普遍施行垃圾分类制度，其一丝不苟的民族天性在执行这一制度的同时体现得淋漓尽致。废弃物大致分为纸类、玻璃，一般垃圾、含污染性化学成分物品等。在法兰克福市，每户家庭户外都置有3个符合规格的垃圾桶，分别以绿、蓝、黑等色来标志其容纳纸类、玻璃、一般垃圾的不同功用，桶底装有轮子，方便搬运，用心的屋主甚至为垃圾桶建造美观而实用的外壳。更有甚者，全国除法兰克福外，各城均设有专门放玻璃瓶的垃圾桶。这样做的目的一方面是减少垃圾处理的困难程度，另一方面也可以让更多的垃圾中的资源被循环利用。日本：严格分类基础上焚烧为主的垃圾处理方法日本由于土地面积的狭小，一直以来都坚持以减少最终填埋量为主要处理方式，并且明确提出了“3R”原则，即减量控制(reduce)、回收利用(reuse)和循环再利用(recycle)。现在，日本80%的生活垃圾被进行焚烧处理，5%左右被回收利用，剩余的15%被填埋。据日本国立环境研究院2006年发表的日本废弃物焚烧技术发展报告，1998年日本共建有生活垃圾焚烧厂1676座，年焚烧处理能力约为3760万吨，焚烧处理率占76.l%，到2004年日本的生活垃圾焚烧厂调整为1374座，年焚烧处理能力约为4030万吨，焚烧处理率占77.49%，6年间焚烧厂数量减少了302座，降幅为18%，同期焚烧处理量增长了270万吨，增幅为7.2%。焚烧厂数量减少而焚烧处理量不减反增是日本近年对生活垃圾焚烧厂实施技术改造和结构调整的结果。2006年，日本生活垃圾年焚烧处理能力虽仍维持在4031万吨的水平，但焚烧处理比例已提高到78.49%。在日本，每家每户墙上都贴着垃圾回收时间表，每周七天回收垃圾的种类各不相同。生活垃圾先分为可燃、不可燃、大型垃圾、其他类垃圾和电子类垃圾等类型。大类下面再分小类，如可燃垃圾再分为厨房垃圾、纸张类、木材类等。垃圾在被运到垃圾处理站后，会经过严格分类后再被运到终端处理厂。可燃垃圾会被分配到垃圾焚烧工厂或是燃料焚烧工厂。工作人员会先对可燃物进行分门别类，把部分有害的可燃物挑拣出来，使它们减少自身的体积和重量，然后焚烧，焚烧中产生出的热能源会被用来发电和供热。美国：回收、处理、再利用的生活垃圾商业运转模式在美国，城市生活垃圾的收集、回收、处理、加工及销售在是一个系统的产业，依靠商业模式来运行。美国加利福尼亚州的Norcal废弃物处理中心（Norcal Waste Systems，Inc），成立于1921年，是美国最大的固体废弃物处理公司之一。它在加州及邻州设有30多个分公司。公司业务包括收集、回收、运输、加工以及垃圾填埋场运作。Norcal拥有多个废弃物回收中心、垃圾填埋场和有机废弃物堆肥场。该公司的收益主要有两个方面，一是居民和商业机构交纳的废弃物处理费，二是回收产品和副产品的销售费。目前，美国城市生活垃圾的处理方法主要有回收、焚烧和填埋。其中回收占30%，焚烧占14%，填埋占56%。美国的城市生活垃圾都是由专业公司进行废弃物的收集和运输。这些公司有的只是负责收集，分类和运输，有的也有自己的垃圾填埋场和堆肥厂。每个公司的垃圾收集办法不尽相同，不同的地区垃圾处理费用也各不相同。回收的垃圾一部分是将电池、纸类、玻璃、塑料、金属等分类、收集、加工、生产、出售的过程；回收中的另一部分是对食物废弃物和庭院废弃物进行堆肥处理。尽管美国对堆肥很重视，但2001年产生2500万吨食物废弃物，只有2.8%得到了回收利用。焚烧也是美国重要的垃圾处理手段。根据美国环保局2007数据，美国共有87座“废物能源回收厂”（WtE），分布在26个州，共有焚烧炉220台，设计总处理能力9.4万吨/日。填埋处理在美国依然是处理量最大的方法。但总的呈下降趋势，填埋废弃物的总量从1990年的1.27亿吨降低至2001年的1.16亿吨，同时填埋场的数量由6326个减少至1858个。 图1-1 国外垃圾产生量1.3 家用垃圾桶的类型在日常生活中，我们经常不可避免地和这样一类毫不起眼而又不可或缺的物品打着交道各式各样的垃圾桶。那些造型多变的垃圾桶总是张大嘴巴，接纳我们所丢弃的一切秽物。每个人都是垃圾的制造者，每个人又都是垃圾的受害者，垃圾吞噬资源和污染环境的后果需要我们世世代代来承受。垃圾桶设计不仅为我们的生活带来了卫生和便利，还有利于资源的回收和利用，符合可持续发展的设计理念和环境保护的要求。1.3.1垃圾桶的定义 垃圾桶，又名废物箱或垃圾箱，就是装放垃圾的地方。它就是使我们的生活变得干净整洁高档商品。1.3.2 垃圾桶的分类及特点 按使用环境分类 （1）公共垃圾桶：在室外自然条件下能耐高低温，有足够的机械强度和良好的冲击韧性，易清洁能够与环境融合。 （2）家庭垃圾桶：主要用在卫生间和厨房；使用密闭性较强的带盖儿垃圾桶，对环境要求低。 按盛放形式分类 （1）独立垃圾桶：单个使用的，使用率比较高，公共场合及家庭中常见。 （2）分类垃圾桶：主要包括可回收桶、其他垃圾桶、厨房垃圾和有毒物质桶。按开启方式分类（1）敞口式垃圾桶： 图1-2（2）揭盖式垃圾桶： 图1-3（3）踩踏开盖式垃圾桶： 图1-4（4）感应式（红外线）垃圾桶：不必直接接触垃圾桶，很卫生。在家庭使用时，涉及到偶然的一个动作可能就使桶盖打开图1-5 按加工材料分类 （1）塑料垃圾桶：加工简单，易于清洁，适合室内使用，在室外的话，需不容易老化的。 （2）不锈钢垃圾桶：室外使用不会被雨腐蚀。 （3）陶瓷垃圾桶：陶瓷已经是高档品的代名词，陶瓷洁具易于清洁，而且表面光洁度高。给人高品质的感觉。 （4）木质垃圾桶：质感好与环境容易协调。 （5）水泥垃圾桶：固定，不易被移走。 （6）纸浆垃圾桶：可再生纸很结实，非常环保。1.4 垃圾桶常见材质1.4.1 高密度聚乙烯(HDPE)高密度聚乙烯（HDPE），是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。无毒、无味、无臭的白色颗粒，熔点约为130。具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好，HDPE是塑料回收市场增长最快的一部分。 1.4.2 不锈钢 不锈钢指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢，又称不锈耐酸钢。不会产生腐蚀、点蚀、锈蚀或磨损。抗拉强度、屈服强度和硬度，随着温度的降低而提高；塑性则随着温度降低而减小，韧性不好。1.4.3 木材 木材是由天然树木加工成的圆木、板材、枋材等建筑用材的总称。木材是能够次级生长的植物，木材吸收水分后体积膨胀，丧失水分则收缩，易燃，顺纹抗拉和抗压强度均较高，但横纹抗拉和抗压强度较低，回收率高，但木材天然缺乏，自然生物对其危害也很严重，使其价值偏高。1.4.4 材质比较 以上是垃圾桶常见材质，从性能上比较高密度聚乙烯（HDPE）和不锈钢比木材好；从回收率上比较木材是最环保的；从价格上比较高密度聚乙烯（HDPE）是最便宜的。根据调查发现，有50%的人选择塑料即高密度聚乙烯（HDPE），选择木质、不锈钢和其他的百分比是21.1%、25%、3.84%。由此可见，无论在性能、价格还是在受欢迎度上，高密度聚乙烯（HDPE）是制成垃圾桶首选的材质。1.5 现有垃圾桶缺点1.5.1 从垃圾桶造型上 现有一些垃圾桶设计的造型是可爱的动物形象，在造型上采用了许多的曲面，造成了表面不易清洁，使用寿命短，还有这类垃圾桶存放垃圾的空间很小，特别容易产生垃圾外溢现象，并且让可爱的小动物嘴里塞面垃圾，从人的心理感受而言缺乏美感；还有一些垃圾桶外形简洁大方，但对实用性的考虑不足，人们在把垃圾投入有盖子的垃圾桶时，需要用手推开盖子才能扔垃圾，这就需要将手弄脏才能将垃圾扔出去的垃圾桶使许多市民望而却步，不愿将垃圾投到应该投的地方。1.5.2 从垃圾桶的颜色上 以往的公共垃圾桶色彩通常采用蓝、灰和绿色，比较单调沉闷；现在垃圾桶色彩非常丰富，淡灰、淡紫、赭红、明黄、海蓝、草绿等，五彩缤纷，能够使用于不同的场所和环境，但对于国家所提倡的分类垃圾桶的色彩却没加以重视，以致现在不论家庭垃圾桶还是公共垃圾桶盛放的垃圾都混在一起，无区分。颜色上的不固定性会给人们带来错误的理解。1.5.3 从垃圾桶标志上 现在垃圾桶上基本是没有标志来提醒人们垃圾桶所盛放垃圾的种类的，这也是垃圾混在一起无区分的又一原因，并且人们对收集垃圾的标记也不清楚。据调查发现，会选择分类垃圾桶的人占57.6%，不会选择分类垃圾桶的人占42.3%，由此可见人们在意愿上是希望垃圾分类处理的。1.5.4 从垃圾桶的大小上 据调查，会用塑料袋装垃圾的家庭占86.5%，不会用塑料袋装垃圾的人占13.4%，所以现在家庭垃圾基本上是装进塑料袋套住的垃圾桶内，这样更便于垃圾和垃圾桶的清理，人们认为这样更简单、方便，但使用塑料袋时，垃圾桶的大小限制了塑料袋的大小，太小的塑料袋套不上，太大的塑料袋又浪费。对于现在设计的垃圾桶多为圆形，人们也更爱买圆形的垃圾桶。1.6本项目开发的意义每天每个家庭排放的垃圾量约为0.5千克-2.5千克，普通家用垃圾桶垃圾装的十分松散，易装满，容积利用率低；多是开口的，容易发出异味，招引飞虫，影响居家环境。普通容量的垃圾桶已经很难满足人们的需求，于是设计、加工、生产一种大容量家用新型环保垃圾存放处理系统越来越成为市场迫切需求。本垃圾处理系统可以有效解决以上问题，它具备压缩功能，能把松散的垃圾压紧实，增加垃圾桶的容量，能够有效地延长垃圾存放时间，减少了扔垃圾的次数，节省了垃圾袋的使用量，给家庭和社会带来了极大的便利。另外本垃圾桶可完成一次上袋多次使用，减少了人为布置垃圾袋的麻烦，使家居环境更卫生。考虑到垃圾存放时间过长可能会发霉变质，招引蚊蝇等有害昆虫，所以本垃圾桶还特增加了紫外线灭菌杀虫灯，对垃圾桶内部的垃圾进行一定程度的灭菌，还能对家中的有害昆虫诱杀，极大地提高了居家生活环境的质量。2 设计方案21 总体目标设计开发一种大容量家用新型垃圾存放处理系统，可以实现压缩松散垃圾，减少扔垃圾次数，美化家居环境，减少垃圾袋的使用量，减少垃圾运输与处理次数。按照总体的设计功能划分，本作品主要包括六大部分：压缩装置、半自动上袋打包装置、诱杀昆虫装置、灭菌装置、空气清新装置、结构支架。为达到在实现功能相同的条件下，机械结构和工艺制作尽可能简单、加工制造成本尽可能低的目标，尽量选择材料轻便、经济，设计机构结构简单、方便加工的装置，或针对现有产品进行改造利用，采用模块化思想，提高制作效率、降低制作成本。22 实现功能1、能压缩松散的垃圾，减少垃圾的搬运次数 2、能够自动上袋、撑袋 3、对长时间存放的垃圾具有自动灭菌、防腐功能4、可以诱杀昆虫器5、形成密闭的垃圾存放空间，美化家居环境23 技术参数表1 总体设计目标参数型号总体尺寸lbh(mm)容量lbh(mm)压缩比外部压杆行程（mm）内部压板工作行程（mm）总重量（ Kg）半自动上袋轻便版250250400200200300小容量5003504004502502000.50401505大容量6004005005003002500.304018082.3.1 一次性上袋量：20-50本垃圾处理装置可一次性上袋20-50个，垃圾处理装置中装有专门的打包上袋设备。当垃圾袋中的垃圾装满时，可手动按下操作按钮，打包装置就会自动打包，将垃圾袋的口封住，减少人为封口的麻烦。同时，下一个垃圾袋就会铺设在垃圾桶内，如此反复打包上袋，当所放置的垃圾袋全部用完时，再人工装入新的袋子。每一次可装入20-50个打包袋。2.3.2 一体化杀菌灭蚊灯 灭蚊灯是不需要采用任何化学灭蚊物质的灭蚊设备，是吸收国外先进技术再进行多项技术改良的新一代高效环保捕杀蚊虫器械。利用蚊子趋光、随气流而动、对温度敏感、喜群聚，特别是追逐二氧化碳气息和觅性信息素而至的习性研制出的一种环保无污染的高效捕杀工具。是一种相对环保的灭蚊方式。人体有害的飞虫蚊蝇都有趋光习性，电击式蚊蝇诱灭器正针对这种习性，采用国际认可的安全升压技术、特制诱蚊蝇紫外光管，构成一具清洁、环保高效、全自动化的蚊蝇诱灭器。物理性诱灭，无刺激性气味：使用蚊蝇诱灭器，不需放置蚊香或化学物品，无烟、无刺激性气味，用户只需接通电源，灭蚊蝇器即自动工作，用法简便、经济。人类呼出的二氧化碳被科学证明是人体吸引蚊子的一种物质。光触媒灭蚊器，它在工作时能产生蚊子喜欢的光线、热量、二氧化碳、水蒸气、流动的空气，摸拟人体呼吸引诱蚊子，将蚊虫从您的身边吸引开，落入捕蚊气旋中，使其脱水风干而死。光触媒还可以净化空气，杀菌消毒。本装置采用光催化捕蚊器，光催化捕蚊器是唯一使用光、味、风综合技术的蚊子捕杀器具，是目前世界上最先进又环保的产品。经过国际蚊虫专家的多年研究发现：蚊子是靠人体发出的二氧化碳气息找到人的，当它们感觉到二氧化碳气流时立刻向这股气流飞去。而且它们还具有趋光性和弱风性，能吸引它们的是紫外光。光催化捕杀蚊子器采用蚊子最喜爱的紫外光诱蚊灯，360角度发光，加上微温效应，能吸引任何方向上的蚊蝇；通过紫外光诱蚊灯与光触媒产生的光催化反应，释放出二氧化碳和气流，模式人体发出的二氧化碳潮湿气息，诱使蚊子飞来，风机高速搅动周围空气形成涡流，使习惯随气流而飞的蚊子随风而来。当蚊子一旦被吸进捕捉窗，那么绝对难以逃脱风扇形成的强劲涡流，它们会被风扇吸到捕捉器的底部，直至风干而死。光催化捕蚊器是最环保的高效灭蚊器，诱蚊灯波长360-380纳米，对人体无害；微量的二氧化碳和水份来源于光催化作用，相当于人的呼吸，无任何有毒化学成份；光催化反应还能净化空气，有效杀灭空气中的各种细菌，吸收各种有毒有害气体。它对苍蝇、飞蛾具有同样的捕杀作用，整体性能优于其它灭蚊产品。它的最大特性在于：可以在同一空间持续捕杀吸血雌蚊，从而有效打断该空间及其周围较大区域的蚊虫群体繁殖周期，达到成群杀灭蚊蝇的功效。本装置使用灭蚊灯参数：额定电压：220v 额定功率：15w 额定频率：50Hz图2-1 光催化扑蚊器24 结构设计方案2.4.1压缩装置 由于本装置具有压缩垃圾的功能，因此以下是几种可供选择的压缩装置。1） 用曲柄和滑块来实现转动和移动相互转换的平面连杆机构，也称曲柄连杆机构。曲柄滑块机构中与机架构成移动副的构件为滑块，通过转动副A、B联接曲柄和滑块的构件为连杆（图2-2）。机构动动时，如铰链中心 B的轨迹mm不通过曲柄的转动中心OA，称为偏置曲柄滑块机构(图中a)，其中e为偏距。如取不同的构件为机架,又可得到转动导杆机构（图中b）、曲柄摇块机构（图中c）和移动导杆机构（图中d）。曲柄滑块机构可以实现压缩功能，但考虑到曲柄滑块机构占用空间大，在本装置中机构不易实现。故不予考虑。图2-22） 螺旋传动是利用螺杆和螺母的啮合来传递动力和运动的机械传动（如图2.4.2）。主要用于将旋转运动转换成直线运动，将转矩转换成推力。要求以较小的转矩产生较大的轴向推力，如举重器、千斤顶、加压螺旋等。螺旋输力机构可以能提供较大的减速比和输出力，但其结构及加工工艺较为复杂，操作麻烦，而使用电机又会曾加该系统制造成本。故不予采纳。图2-33）所有运动副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构，它是平面四杆机构的基本形式。选定其中一个构件作为机架之後，直接与机架链接的构件称为连架杆，不直接与机架连接的构件称为连杆，能够做整周回转的连架杆被称作曲柄，只能在某一角度范围内往复摆动的连架杆称为摇杆。如果以转动副连接的两个构件可以做整周相对转动，则称之为整转副，反之称之为摆转副。铰链四杆机构中，按照连架杆是否可以做整周转动，可以将其分为三种基本形式，即曲柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构。最终采用特殊的曲柄滑块机构和四杆机构结合（见图2-4），可伸缩行程大，结构简单，便于加工。同时能够减小本作品总体结构和成本，操作方便，适合在本设计方案中使用。图2-4 压缩装置原理图考虑到实际，而且为了装置的更加简便与完善，根据如图2-5所示的机构改进制作出如下机构：图2-5 改进的压缩装置机构图1、压板T型导向槽，2、可伸缩杆，3、用于安装转动心轴的孔，4、带有滑槽的定位支架，5、双层压杆，6、连动杆2.4.2 半自动上袋、打包装置的选择与设计目前市场上可以加工出带有环形扣的塑料袋，其材料一般为PE、CPE或无纺布。市面上有O型和T型等多种型号，如图2-6所示。半自动上袋、打包功能的实现可以选用弹簧驱动型机构、齿轮齿条型机构、纯机械型机构等。图2-6环形扣塑料袋1)选择弹簧驱动型及齿轮齿条型机构原理根据工作原理我们初步设计的弹簧驱动型机构原理，只与弹簧的输出力有关，而与作为拨动“开关”的人脚踩力的着力点、方向和大小均完全无关，以此举措来大幅度地提高其工作时的稳定性和可靠性，为这类机械产品进入实用阶段创造充分和必要的条件。它最适合于家庭，以及对环境洁净程度要求很高的车间和实验室的需求。如图2-7所示。齿轮齿条型机构原理，齿轮齿条机构具有传动精密，往复运动易于实现;导杆机构尺寸设计相对容易，输出位移的设计范围大、传动角在输入输出端均为90，传动效率高。寿命长，工作平稳，可靠性高，能保证恒定的传动比，能传递任意夹角之间的运动；但其制造安装精度较高，因而成本也较高，如图2.4.7所示。虽然这两个机构能够较好的实现预定功能，但其结构较为复杂，部分零部件不便于加工（比如齿轮、齿条等），时间久了会出现磨损，打包成功率不高，结构不够合理。 图2-7 齿轮齿条型 图2-8 弹簧驱动型 2）选择纯机械型机构原理纯机械型机构原理图，如图2.4.8所示。使用前，在四个立杆6上安装好多个带有环形扣垃圾袋，以后该装置即可实现自动上袋、打包功能。其功能实现原理是：外部施加力通过触发机构1、2作用到低支撑板5向下运动，5带动四个立杆6向下运动，6顶端与固定在箱体上的挡板14之间产生间隙。当间隙值达到垃圾袋上环形扣12的厚度时，环形扣释放，垃圾袋在袋口弹性皮筋16的作用下收紧，从而实现半自动打包功能。图2-9纯机械型机构原理1、脚踩踏板 2、套筒 3、脚踩弹簧 4、导向柱 5、向周边输力的输力结构6、钩挂套环的立柱 7、顶托立柱杆 8、固定的支撑机构 9、顶托弹簧 10、立柱套筒 11、塑料套环垫板 12、塑料套环 13、扣押机构 14、限位机构 15、弹性绳索 16、弹性套口边 17、由塑料薄膜制成的垃圾袋 H、套筒的最小伸缩位移2.4.3 紫外线杀菌灯和灭蚊灯设计光催化捕蚊器是最环保的高效灭蚊器，诱蚊灯波长360-380纳米，对人体无害；微量的二氧化碳和水份来源于光催化作用，相当于人的呼吸，无任何有毒化学成份；光催化反应还能净化空气，有效杀灭空气中的各种细菌，吸收各种有毒有害气体。它对苍蝇、飞蛾具有同样的捕杀作用，整体性能优于其它灭蚊产品。它的最大特性在于：可以在同一空间持续捕杀吸血雌蚊，从而有效打断该空间及其周围较大区域的蚊虫群体繁殖周期，达到成群杀灭蚊蝇的功效。紫外线杀菌灯和灭蚊灯可从市场上购买，光催化捕蚊器是最环保的高效灭蚊器，诱蚊灯波长360-380纳米，对人体无害；微量的二氧化碳和水份来源于光催化作用，相当于人的呼吸，无任何有毒化学成份；光催化反应还能净化空气，有效杀灭空气中的各种细菌，吸收各种有毒有害气体。它对苍蝇、飞蛾具有同样的捕杀作用，整体性能优于其它灭蚊产品。它的最大特性在于：可以在同一空间持续捕杀吸血雌蚊，从而有效打断该空间及其周围较大区域的蚊虫群体繁殖周期，达到成群杀灭蚊蝇的功效。对此捕蚊器进行改造安装，调试，即可立即实现这项功能。在蚊虫出没季节开启，可以有效地诱杀家庭中的有害昆虫以及减缓垃圾腐败，防止难闻的气味产生，平时开启还可以有效预防垃圾桶内细菌滋生。其在本系统中安装位置，如图2.4.9所示：图2-10紫外线杀菌灭蚊灯2.4.4 清新空气装置设计垃圾桶内部、附近难免会有难闻气味产生，因此在本作品中添加了清新空气的功能，更换方便且能不断释放香味，优化居家空气。空气清新剂又称“环境香水”，是提高空气质量最常见的方法，由于携带方便，使用简单以及价格便宜，它的工作原理也很简单，就是在发出恶臭的物质中加入少量药剂，通过化学反应达到除臭目的和使用强烈的芳香物质隐蔽臭气，因此很多空气清新剂事实上并没有将室内的异味清除，仅仅是用一种讨人喜欢的香型将异味掩盖而已。其装配位置如图2.4.10所示，采用不固定安装方式，方便了空气清新剂的定期更换。图2-11空气清新剂2.4.5 结构支架设计 铝制材质特点：铝材是以铝为基的合金的总称，主要合金元素有铜、硅、锌、锰，次要的有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性和抗蚀性，广泛应用于工业，但其易变形，不易加工，加工条件苛刻等原因，故结构支架的设计不用铝合金材质。图 2-12 铝材不锈钢材质特点：不锈钢材质，有着接近镜面的光亮度，触感硬朗冰冷，属于比较前卫的装饰材料，符合金属时代的酷感审美。不锈钢材质通常按基体组织分为： 1、铁素体不锈钢。含铬12%30%。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高 ， 耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。 2、奥氏体不锈钢。含铬大于18%，还含有 8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好，可耐多种介质腐蚀。 3、奥氏体 - 铁素体双相不锈钢。兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点，并具有超塑性。 4、马氏体不锈钢。强度高，但塑性和可焊性较差。 由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点，所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获取得广泛的应用。 图 2-13 不锈钢材质选用方案：垃圾桶支架和抽屉均采用20202正方形不锈钢钢管焊接而成，能够满足强度、刚度的要求，且质量轻便、便于加工。抽屉和自动上袋、打包机构做成一体式，并通过可滑动导轨与支架连接，方便了装配与拆卸维修，根据需要可以把抽屉从带有压缩机构的支架中抽出，使用其自动上袋功能模块，避免垃圾桶内装有硬物压缩，使垃圾袋被戳破。3 理论计算与建模3.1 脚踏式压缩机构伸缩式衣架简介：伸缩式晾衣架主要由挂柱、挂衣架和螺栓组成，其特点是伸缩式晾衣架两端用轴活动连接两个半圆形固定板，半圆形固定板上、下设有两个 固定耳，挂衣架中间设一转动销轴。 本品可以最大限度地解决空间问题，可以解决人们住集体宿舍晾晒衣服的烦恼。尤其是在大部分住宿学校，晾晒衣服都成问题。其实物图如下所示：图 3-1 伸缩式晾衣架实物图本课题采用的思想就是利用伸缩式晾衣架的原理，能够以较小的运动位移实现较大的伸缩量，从而节省空间，省力方便。通过此原理，运用技术移植思想，把压缩机构设计成如下图所示：图3-2脚踏式压缩机构1、脚踏杆，2、连接半自动上袋、打包装置和支架的导轨，3、连接杆，4、压缩装置导向槽，5、传动轴，6、压板T型导向槽脚踏式压缩机构采用了技术移植的创新设计思想，脚踏杆以较小的运动位移即可实现压缩板较大距离的行进，这样不仅有助于减小总体尺寸，而且操作省力、方便。脚踏杆1下压距离30-40mm可实现压板6伸缩量100-150mm。首先设定推杆长度为70，即如下的棱形图中，每一个的边长为70mm，另其中一个夹角为，则的取值范围为0-180度，棱形的身长长度为0-140mm。首次设定推杆的厚度为5mm，宽度为14mm。如图3.1.3。图3-33.2 半自动上袋、打包机构图3-4半自动上袋、打包机构内部机构图根据技术移植的创新方法我们设计了适用于家庭的半自动上袋、打包机构如图3-2所示，内部容量为lbh=450250200。半自动上袋，打包机构采用金属材料和工程塑料结合制作。这一部分也可单独做一个产品生产，一次性可以上垃圾袋20-30个，免除普通垃圾桶需要重复上袋的麻烦。3.3 垃圾桶支架与抽屉图3-5 垃圾桶支架与抽屉由于生产条件及资源限制，目前采用20x20 x 2不锈钢焊接而成，质量轻便，价格较便宜。垃圾桶支架材料可选择质量轻便，内径更小满足压缩强度要求的方管焊接而成，抽屉材料选用工程塑料制作，最后和半自动上袋、打包机装配到一起，做成一体式，使结构紧凑，方便半自动上袋、打包功能模块的拆卸使用。3.4主要部件装配效果图图3-6 装配体等轴测图1、脚踏杆 2、半自动上袋、打包装置 3、支架 4、传动轴 5、压缩装置导向槽 6、可伸缩压缩装置 7、压板 8、外触发打包杆 9、连接半自动上袋、打包装置和支架的导轨当有垃圾需要丢弃时，图中的2半自动上袋打包装置手动拉出壳体的外面，然后把垃圾丢进垃圾箱中。当垃圾装的比较松散时可以脚动向下触动脚踏杆1，带动传动轴4，从而能触发可压缩装置6，使压板7行下压缩，达到压缩垃圾的效果。当垃圾装满之后，可手动触动外触发打包杆，从而能完成打包的功能。打包完成后，再手动操作抽屉，将垃圾桶拉出壳体外，将打包后的垃圾袋提出抽屉，下一个垃圾袋将会直接可利用。4 主要部件设计参数及性能4.1垃圾桶支架设计参数根据推杆的伸缩长度0-140mm，结合有关数据，把垃圾桶支架的各个尺寸设计如下。支架的整体高度为420mm，长为480mm，宽为310mm。其中由于需要固定压缩杆，因此，在主视图的顶部转一个10的孔，用螺栓链接，固定压缩杆。图4-1 主视图在图4-2中，中间支杆钻了四个5的孔，用来固定压缩的支架。各个支杆的连接用焊接方式连接。图4-2 左视图图4-3中的最底端的8个5的孔，用来固定打包机构和抽屉。图4-3 俯视图4.2 抽屉设计参数根据整体支架的尺寸，设计出如下尺寸的抽屉。此抽屉用来放置垃圾打包机构。图4-4 主视图图4-5左视图图4-6 俯视图5 设计主要创新点及预计应用前景5.1创新点本项目在应用了功能组合，功能技术移植等创新设计方法及设计理念制作了具备以下新颖性的产品：1) 本作品能够实现一定程度的自动上袋、打包，这是市场上现有垃圾桶所不具备的功能特点。只需一次安装垃圾袋即可多次自动上袋、撑袋，减少人为重复放置垃圾袋、撑开垃圾袋的重复劳动的次数。，2) 本作品设计了压缩装置，能够把松散的垃圾压紧实。减少了垃圾搬运、周转次数，节省了垃圾袋的使用量，在一定程度上减少了白色污染和垃圾的后续处理。3) 本作品采用功能模块化的设计理念。采用模块化的装置，只需要对模块进行部分的改造，就可以投入使用。这样既减少了设计加工的过程与时间，又能形成产品的系列化，大众化。4) 本作品创新地把一体化杀虫灭菌灯应用于家庭垃圾处理。采用UV光源灯，能够在蚊蝇诱杀点有效地引诱、杀灭蚊蝇，同时UV光波还能够杀灭垃圾桶内细菌、病毒，有效地延长垃圾的存放时间，优化居家环境。5) 本作品还创新地结合了空气清新模块。能够保持垃圾桶周围空气清新，消除空气中的有害物质，优化家庭环境，提高居家环境质量。5.2 应用前景随着国家迈向现代化的步伐加快，我国城市化进程也在不断加速，越来越多的城市居民居住在高层的楼房中，每个家庭每天产生垃圾量在0.5-2kg左右，频繁的处理日常生活垃圾将是人们面对的困扰。大量松散的垃圾收集后集中压缩处理，这期间垃圾的搬运、周转成本相对较高。本作品能够在一定程度上解决以上问题。本作品构思独特、设计新颖，在设计方面，创新的结合了压缩技术、自动上袋及打包技术、杀菌灭虫技术、清新空气技术等。这些是市场现有垃圾桶产品所不具备的功能。在加工制造方面，创新的采用模块化思想，只需加工部分简单的结构部件，其他功能按模块插入并适当改造即可实现。充分利用了现有产品成熟的技术来保证设计功能的很好实现，因此具有很好的实用性与稳定性。由于大大减少了加工制造过程，本作品的成本较低，性价比高，有利于推广应用。因而具有很好应用前景与广阔的市场前景。大容量新型家用垃圾存放处理系统成本预算： 表2 预期收益表费用型号材料费（元）加工费（元）其他费用（元）合计（元）预期售价（元）预计年产量 （万件/年）预计年收益（万元/年）轻型家庭版8010050230400101700家庭版140120603206001280公共场所版200120904109001490结束语本作品针对现代市场的需求现有垃圾桶存在的不足而设计的，构思独特、设计新颖。在设计方面，运用组合、技术移植等创新方法融合了压缩技术、自动上袋及打包技术、杀菌灭虫技术、清新空气技术等。通过实践测试，本作品达到其设计功能要求，设计方案正确、可行，各项指标稳定、可靠。如果本作品进行批量化生产，将进一步降低生产成本，提高性价比，能够满足市场的迫切需求。虽然本作品拥有诸多优点，但仍有不足之处，诸如：整体质量不够轻便、体积大，模型外观设计不精致，有些机构有待进一步优化等。一个新产品要想推向市场，必然经历萌芽期，成长期，成熟期这样一个生命周期，而我们的产品还处于萌芽期，这期间仍需进行不断地优化改进。在本作品的设计加工过程中，小组成员的交流沟通能力和实践动手能力的到了很大的提高，同时又对以往所学知识进行了回顾，深化了对所学知识的认知。致 谢弹指一挥间，大学四年已经接近了尾声。当自己怀着忐忑不安的心情完成这篇毕业论文的时候，自己也从当年一个从农村走出的懵懂孩子变成了一个成熟青年，回想自己的十几年的求学生涯，虽然只是一个本科毕业，但也实属不容易。首先，从小学到大学的学费和生活费就不是一个小数目，这当然要感谢我的爸爸妈妈，他们都是农民，没有他们的勤勤恳恳和细心安排，我是无论如何也完成不了我的大学生活。没有他们的支持和鼓励，我也不可能完成我经济学第二专业的学习。当然，一个农民家庭要同时供两个大学生上学，没有别人的帮助和接济是相当困难的。因此我要感谢那些在我求学时对我经济和精神上帮助的亲戚、朋友、老师和同学们，我的生活因你们而精彩和充实。 郑州轻工业学院，这里严谨的学风、优美的校园环境使我大学四年过的很充实和愉快。我大学在机械工程学院度过的。
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