智能分类垃圾桶的结构设计与仿真

北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计智能分类垃圾桶的结构设计与仿真摘要垃圾桶作为必需品，在人们的日常生活中起着不可缺少的作用，随着世界经济的高速发展，国民的生活质量也在日益提升，各个国家在环保问题上消耗了巨资进行垃圾的分类处理，为了节约资源，提高经济效益，我国提出了进行垃圾分类，能够更加有效的处理城市垃圾，降低垃圾对我国经济的影响。从市场供应的角度看，健康意识的不断提高，越来越多的生产厂家正在努力改进垃圾桶的结构设计，试图为消费者提供最方便、安全、廉价的产品。本设计针对智能垃圾分类问题，创新性地设计了智能垃圾桶驱动系统，并进行了仿真建模分析，提出了一种新的分类环保垃圾桶设计方案。达到安全、自动化、方便的目的。本设计的主要内容有：网络调研及分析智能分类垃圾桶的方案选择与确定智能分类垃圾桶的分桶机构的设计智能分类垃圾桶的外桶机构的设计智能分类垃圾桶的卡环机构的设计智能分类垃圾桶的输入电机的选型智能分类垃圾桶的仿真建模【关键词】智能分类、垃圾桶、结构设计、仿真分析AbstractInourdailylife,trashcansplayanirreplaceablerole.Withthecontinuousimprovementofpeople'slivingstandards,manydevelopedcountriesneedtoconsumelargeresourcestodisposeofgarbageintheprocessofeconomicdevelopment.Inordertoprotectthenaturalenvironment,ChinaandsomedevelopedcountriesinEuropeandtheUnitedStateshavecarriedoutresearchontheclassificationandcollectionofurbanwaste,whichcaneffectivelydealwiththefuturedevelopmentofurbanwasteinChinaandreducetheimpactofwasteontheenvironmentintheeconomicdevelopmentofChina.Fromtheperspectiveofmarketsupply,withthecontinuousimprovementofhealthawareness,moreandmoremanufacturersaretryingtoimprovethestructuraldesignoftrashcans,tryingtoprovideconsumerswiththemostconvenient,safeandcheapproducts.Aimingattheproblemofintelligentgarbageclassification,thisdesigninnovativelydesignstheintelligentgarbagecandrivesystem,andcarriesoutsimulationmodelinganalysis,andproposesanewclassificationenvironmentalprotectiongarbagecandesignscheme.Toachievethepurposeofsafety,automationandconvenience.Themaincontentsofthisdesignare:1.Networkresearchandanalysis2.Selectionanddeterminationofschemesforintelligentclassificationofgarbagecans3.Designofthesortingmechanismforintelligentgarbagecans4.Designoftheexternalbucketmechanismofintelligentsortinggarbagecans5.Designofthecardringmechanismforintelligentsortinggarbagecans6.Selectionofinputmotorforintelligentgarbagecanclassification17.Simulationmodelingofintelligentgarbagecans【Keywords】Intelligentclassification,Trashcan,TheStructuredesign,Simulationanalysis

目录TOC\o"1-3"\h\u21021摘要 36160Abstract 472031前言 6139091.1设计的目的、意义 7153421.2国内外研究现状及存在的问题 762161.3研究目标、研究内容及拟解决的主要问题 9160621.3.1研究目标 9204801.3.2研究内容 10104291.3.3拟解决的关键问题 10270502现场调研及分析 10131622.1现场调研及分析 1099212.2设计构思 12144362.2.1功能分析 14266812.2.2工作原理分析与功能分解 14295532.2.3功能分解 15263232.3方案制定及可行性分析 15240633智能分类垃圾桶的结构设计 1749113.1分桶的结构设计 17141963.1.1分桶桶壁材质的选取 178593.1.2分桶结构的设计 17104843.1.3其他零件的选择 18168793.2外桶的结构设计 19103943.2.1外桶桶壁材质的选取 19130483.2.2外桶结构的设计 2079853.2.3其他零件的选择 21115013.3卡环的设计 2168113.3.1卡环材质的选取 2232533.3.2卡环结构的设计 22267913.4输入电机的选型与校核 23212483.4.1旋转机构输入电机参数的选择 2368093.4.2推袋机构输入电机参数的选择 24277303.4.3开盖机构的电机计算选型 2421253.4.4开门机构的电机选型 2584053.5旋转机构传动轴的设计 25291824仿真分析 32198895参考文献 3611971致谢 371前言新中国成立后，我国进入了高速发展的阶段，中国成为了世界经济第二大强国，由于人口众多，也成为世界上第一生活垃圾制造国。虽然我们的经济高速发展，但是垃圾处理是我们未能解决的一大难题，每年大量的生活垃圾，已经在制约着我们的经济发展，且影响着我们的生活环境。由于我们的生活废物是由多样废物的混合物，处理垃圾采用填埋、堆肥、梵烧的处置技术方式，这都需要通过生活垃圾分类改变垃圾的混杂性，这是实现垃圾的分类处理、资源的最大化效益的重要条件。在生活垃圾分类方面，经济发达国家通过五十几年的研究，已经完善了各自的垃圾分类系统，并且有着明显的成效，我国可以在他国处参考并形成自身的分类机制[1]。1.1设计的目的、意义人们随着社会的快速发展对环保问题和产品也越来越重视，所以对于垃圾桶的选择上只会更加地注重垃圾桶的实用性和多功能性。垃圾桶生产厂家也正是为了顺应这种需求导向型的社会发展趋势，其产品也在逐渐的向着智能化和多样化方向发展。在以上的需求与发展之下智能垃圾桶功能未来的发展将会更为丰富。其实结合现实发展，急需一种能够智能分类、智能化程度高的垃圾桶出现[4]。本次课题中，我们设计了一款可以自动分类的垃圾桶，以解决日常生活中需要大量人力来分类的难题。该智能分类垃圾桶内部装有4个能装不同类型垃圾的垃圾桶，以区分不同的垃圾。垃圾从入口进入垃圾桶时，通过检测装置进行检测，系统来判断垃圾应归为哪一种，然后对应类别的垃圾转到投放垃圾入口下，当垃圾桶内的垃圾放满时，垃圾桶自动打开门，推袋机构将装满的垃圾袋推出来到对应的垃圾分类输送线上进行处理，这个输送线系统通过挡板将垃圾送入指定垃圾仓，垃圾口自动打开，垃圾进入垃圾仓。这种智能分类垃圾桶可以将以往的人工挑拣垃圾，变为自动扫描识别分类垃圾。从垃圾进入到垃圾排出都有完整的机构来运行。这种垃圾分类的方法和以往的相比节省了大量的时间，对于不会进行垃圾分类的人让他们更加方便的投放垃圾。本设计将对未来的垃圾分类产生重要影响，具有良好的市场前景。1.2国内外研究现状及存在的问题在对进行生活垃圾分类的这一方面，众多的西方国家进过了数十年的研究，形成了自己的垃圾分类体系，并且，在这一方面取得了显著的成果，西方国家的做法对我国的当下的生活垃圾分类具有着重要的参考价值。有超过85%的德国市民进行着日常的生活垃圾分类，他们的这种垃圾分类意识始于上个世纪80年代，到了90年代的时候，当地居民的生活垃圾分类的玻璃回收量已达玻璃生产量的50%，纸张回收率已达41%，塑料回收率已达5%，85%的美国人参与了垃圾收集和街道垃圾回收。加拿大也参与了20世纪70年代的对城市生活垃圾进行分类回收，并且，加拿大一套他们自己的关于垃圾的分类回收体系。像瑞士和奥地利等国家的居民对于环境的保护意识很强，不需要相关的法律条例来约束他们的行为，他们能够自觉的进行垃圾分类。世界上做垃圾分类最好的国家之一，就有我们的邻居日本。日本的居民从小就被培养垃圾分类的意识，他们已经有自己的完整的垃圾分类体系。美国在回收垃圾层面也做得比较出色，一些社区放置有一排排的垃圾分类箱，且有严格的时间控制着丢垃圾的时间，很多社区制定规则，在早8点之前就要扔垃圾，有的则放宽到中午，但都是当天就拉走，这将大大减少垃圾的堆放，降低了滋生细菌和招引虫子的风险。其中美国的垃圾分类投放模式如下图1.1所示：图1.1美国分类垃圾桶美国的旧金山强制垃圾分类投放如下图1.2所示：图1.2旧金山强制垃圾分类垃圾桶城市生活垃圾的分类，是在当今世界各个国家在未来的发展中比较棘手的问题。城市里的生活垃圾，如果能对这些垃圾进行合理有效的回收利用，既可以使城市生活垃圾对环境的破坏减少，还可以通过回收利用节省资金资源，还可以带动当地的经济发展。目前，我国城市生活垃圾年产生量可达1.6亿吨，并且，仍以每年8%-10%的速度在飞快增长，这一现象已经严重影响了我国经济的发展。但是，如果不考虑其他因素直接处理城市垃圾，这一过程会损耗大量的人力物力。而且，城市垃圾中还有一部分里面含有废电池等有害垃圾，这种有害垃圾会对环境造成严重污染。目前来说，我国的城市垃圾处理还是会直接采用采用土壤填埋和焚烧等方式进行处理。对于发达国家而言，垃圾分类从20世纪70年代就已经进行了，这些国家的对于垃圾处理的方式相比我们国家更加先进。我国在垃圾分类方面做的一直比其他国家落后，而垃圾桶的不合理设计对垃圾分类的实施也造成了制约。能够进行分类的垃圾桶是垃圾分类的衍生品，也是在当前注重垃圾分类的社会中所不可或缺的。目前，我国的城市里大体上采用两种能够进行分类的垃圾桶。一种三色垃圾桶，另一种是有四色垃圾桶.尽管如此，我国进行垃圾分类还是异常困难。与其他发达国家的垃圾分类政策相比，我国的垃圾分类政策相对落后。表1.1为国内外垃圾分类的对比。表1.1国内外垃圾分类对比情况表国家分类标准收集方式主要处理方式中国4类混合收集高温堆肥、卫生填埋、焚烧日本8类518条款分类收集，定点定时回收，计量收费火力发电、填海铺路循环利用德国6类分类收集，计量收费机械物理稳定化垃圾处理方式美国3大类4小类由专门从事废弃处理的公司定时收集，计量收费填埋、回收、降解从表1可以看出，当前我国对垃圾的处理方式基本为混合收集。垃圾分类的标准比较粗糙，区分不明晰，这给垃圾分类下游链条的人带来很大的干扰，只有细化分类才能解决，但标准的制定需要一定的时间，混合收集最大的缺点是干垃圾和湿垃圾难以区分，这就给下游的垃圾收集处理环节带来了很大的困难。同时，分类不规范，使得垃圾分类和运送的准确性不高，对垃圾分类不规范，容易损坏垃圾处理设备。1.3研究目标、研究内容及拟解决的主要问题1.3.1研究目标本次课题通过查阅书籍、报刊杂志、互联网等形式，在老师的指导下，结合自己的基础知识、能力，收集有关资料，考察现有智能分类垃圾桶的结构，结合垃圾分类原则，通过老师指导及运用所学知识对结构方案进行了确定，并通过查阅相关文献、对智能分类垃圾桶传动系统进行相关计算选型，结合图纸撰写相关论文。本次课题所设计的智能分类垃圾平台，其目的是为了改善人们的生活便利性，降低垃圾带来的资源损耗。主要实现如下功能：1）垃圾桶自动识别垃圾类别；2）将对应类别的垃圾投到指定的垃圾桶内；3）垃圾装满时自动打开垃圾门并自动将垃圾袋推出，关闭垃圾门；1.3.2研究内容通过调研及老师指导及运用所学知识确定方案之后，通过计算选型，应用绘图软件对智能分类垃圾桶的结构进行设计，研究的主要内容如下：1）分桶的尺寸、材料及结构设计；2）外桶的尺寸、材料及结构设计；3）卡环的尺寸、材料及结构设计； 4）输入电机的选型与校核；6）仿真分析1.3.3拟解决的关键问题对于智能分类垃圾桶的传动系统设计，以及建模仿真工作主要存在以下待解决的关键问题及难点：通过原始数据的分析对旋转机构上的电机进行选型计算；对轴承及齿轮等进行选型、校核计算等；对旋转机构、推袋机构以及垃圾门关闭联动起来，对整个机构进行三维建模，进行运动干涉检查。确保各机构的动作顺序，同时需保证各机构动作的运动干涉问题。2现场调研及分析2.1现场调研及分析进行课题方案设计前期，为了解到我国国民们对生活场所周围的垃圾桶的看法，我们采用了网上抽样调查的方法，用调查问卷的形式，调研的结果见表2-1~表2~5。表2-1：对生活环境周围的垃圾桶的设计的看法项目喜欢不喜欢人数1522百分比40.00%60.00%根据表2-1，我们可以了解到很大一部分的居民不喜欢生活场所周围的垃圾桶的外观设计，这让我们有了改进的方向。表2-2：生活环境周围的垃圾桶的容积项目够大不够大人数1819百分比55.00%45.00%根据表2-2，大多数居民觉得垃圾桶的容积足够大。表2-3：生活环境周围的垃圾桶的开口项目够大不够大人数１３２４百分比40.00%60.00%根据表2-3，垃圾桶的开口大小有待改进，可以适当扩大垃圾桶开口的大小。表2-4生活环境周围的垃圾桶的垃圾清理项目及时不及时人数1522百分比35.00%65.00%根据表2-4，垃圾桶的及时清理是很有必要的，可充分发挥垃圾桶的功能，也不易滋生细菌。表2-5会自觉将垃圾分类项目大多数时间会偶尔会极少时间会不会人数131653百分比30.00%45.00%15.00%10.00%根据表2-5，每个个体的习惯是让垃圾桶发挥作用的影响因素之一。我们通过网上的调研可以得出人们对现有的垃圾桶的看法，现有垃圾桶主要存在以下问题，垃圾桶容量较低，外观设计较差，垃圾袋更换不及时等问题，存在这方面问题的主要原因为现有的垃圾桶的智能化程度低，更换垃圾袋程序多，而且不是特别方便，造成了这些问题。因此我们提出了在现有垃圾桶的基础上设计一款新型智能分类垃圾桶来解决这些问题。2.2设计构思根据调查研究与分析，针对现有分类垃圾桶智能化程度不高，垃圾的分类不能实现的状况，我们想设计一种新型的智能分类垃圾平台，用以解决倾倒废物时要求人力来处理的难题。本次课题所设计的垃圾桶含有4个分桶，得以装下不同类别的垃圾，来帮助人们分类。当垃圾进入桶盖处时，桶盖会自动打开，且通过投放得入口进入箱内，此时检测装置会进行检测，且推断出此垃圾应归为哪一种，随后对应类别的分桶旋转到投放入口处，完成垃圾的分类。当垃圾桶内的垃圾放满时，垃圾桶自动打开门，推袋机构将装满的垃圾袋推出来到对应的垃圾分类输送线上进行处理，这个输送线系统通过挡板将垃圾送入指定垃圾仓，垃圾口自动打开，垃圾进入垃圾仓。这样，能使人们减少对垃圾袋的接触，也更加的方便卫生。随着我国经济的猛烈前进，国家对环境保护问题也越来越重视，我们在设计垃圾桶时会更加地关心垃圾桶是否便利与实用。在这种发展环境之下，智能分类垃圾桶的进度将会更为丰富。结合当下的现实进展，急需一种能够智能分类、自动化程度高的分类垃圾桶出现。本次设计的智能分类垃圾桶会把传统的人工垃圾变得更加智能化，更符合社会的需求，从垃圾的排放分类到最后的处置都经过相关的体系负责整理分类垃圾，这将在很大程度上缩减传统垃圾分类所需的大量资源，让人工垃圾分类成为过去时，且更加的简约轻便。

本次课题的设计具有自动回收可回收型垃圾的功能，最大化的进行资源整合。本次课题在老师的指导下，查阅了各方面的资料，结合自身所学的知识，考察现有智能分类垃圾桶的结构，结合垃圾分类原则，通过老师指导及运用所学知识对结构方案进行了确定，具体大体结构如下图2.1，并通过查阅相关文献、对智能分类垃圾桶的外观和结构进行设计。图2.1设计智能分类垃圾桶外形为圆形，内置4个不同种类的垃圾桶，垃圾桶直径约为800mm，高度为1000mm，总容量为430L。具体结构包含、开盖机构、旋转机构、推袋机构以及开门机构。本次设计的智能分类垃圾平台主要由旋转机构、推袋机构、开闭垃圾门机构组成，其中旋转机构主要由旋转电机、主动齿轮、被动齿轮、传动轴、角接触轴承等组成，内垃圾桶安装在旋转机构上面，推袋机构则固定安装在外桶的中心位置处，推袋机构主要由推袋电机、旋转盘、连杆、推杆等组成，由推杆电机带动旋转盘对连杆机构进行驱动，从而完成对垃圾袋的推袋动作。开闭垃圾门机构则主要由推杆电机、浮动接头、感应开关等组成，当垃圾袋装满时，旋转机构将装满的垃圾桶旋转到垃圾门位置处，垃圾门打开，推袋机构将垃圾袋推出。具体方案如下图2.2所示图功能分析本次课题设计的智能分类垃圾平台，是顺应现在高速发展的时代背景，以改善国民的生活质量为目的。主要实现以下几个功能：1.外形美观，高度智能化，实用经济；2.自动开关桶盖；2.垃圾桶自动识别垃圾类别；3.将对应类别的垃圾投到指定的垃圾桶内；4.垃圾装满时自动打开垃圾门并自动将垃圾袋推出，关闭垃圾门；2.2.2工作原理分析与功能分解根据调查研究与分析，针对现有分类垃圾桶智能化程度不高，我们想设计一种新型的智能分类垃圾平台，用以解决倾倒废物时要求人力来处理的难题。本次课题所设计的垃圾桶含有4个分桶，得以装下不同类别的垃圾，来帮助人们分类。当垃圾进入桶盖处时，桶盖会自动打开，且通过投放得入口进入箱内，此时检测装置会进行检测，且推断出此垃圾应归为哪一种，随后对应类别的分桶旋转到投放入口处，完成垃圾的分类。当垃圾桶内的垃圾放满时，垃圾桶自动打开门，推袋机构将装满的垃圾袋推出来到对应的垃圾分类输送线上进行处理，这个输送线系统通过挡板将垃圾送入指定垃圾仓，垃圾口自动打开，垃圾进入垃圾仓。图2-3智能分类垃圾桶分解2.2.3功能分解表2-7自动打包垃圾桶的形态学矩阵综合列表功能元解功能元123A开盖、开门手动电机B动力源电动机液动机手动C旋转手动电机气动D机构运动凸轮和曲柄摇杆齿轮齿条曲柄齿轮系E推袋手动电机2.3方案制定及可行性分析根据上述调研和考察确定了以下几个方案（1）市场上的垃圾桶换袋都采用人力的模式，要想实现自动化装配垃圾袋的模式，需要多一个电机驱动，相比于人工成本过高，且便利程度没有提高多少，性价比较低，所以本次设计采用人工放入垃圾袋的方式。（2）人工驱动是现有市场上的垃圾桶机构驱动源的大部分形式，如用脚踏板打开垃圾盖的踏板。而我们需要实现的是垃圾桶的开盖、推袋的全自动化，所以垃圾桶运动的动力源选择电机。（3）垃圾分类放置一般采用多个分桶的结构，现有的分类垃圾桶大多采用人工驱动的方式来推动或者旋转分桶，而我们需是要实现分类、识别的全自动化，所以取电机当分桶分类旋转机构运动的动力源。（4）为了能够完成垃圾桶的自动识别投放和自动推袋等功能，需对垃圾桶和垃圾桶的内桶进行创新改造。拟设计为圆筒形的垃圾桶外桶和内桶，内筒均分成四个分桶，内筒可实现四个不同种类垃圾的存放，使其通过一定的运动方式，实现自动开盖、自动识别分类投放、自动推袋及自动开门等功能，并且使它进行不间歇的往复运动来实现自动化。能够达成这样的运动方式的机构有很多选择，例如曲柄滑块机构、移动导杆机构、凸轮机构等等。由于考虑到垃圾桶内部的空间以及为了使运动机构更简单方便，所以采用凸轮加曲柄摇杆机构以实现垃圾桶推袋动作。结合上诉，根据计算结果，考虑用A2（电动）—B1（电机带动）—C2（电机带动）—D1（凸轮和曲柄摇杆）—E2（推杆电机）的组合。方案一：设计的智能垃圾分类平台通过传动带来把对应的垃圾传送到相应的垃圾存放处，来进行垃圾分类。垃圾丢入到垃圾箱内，内部传动带开始运作，到达每一个垃圾入口都会有扫瞄识别装置来识别路过的垃圾，如果归属于一类，推杆装置会在垃圾传动到入口时推进相应的垃圾入口，每个类别的垃圾存放处的底部是45度斜角，只需打开底部，垃圾会自动倾泄出来。方案二：设计的智能分类垃圾桶有4个桶，在桶口扫描垃圾后，显示屏会显示出该垃圾的类别，人工再扔到对应的入口内，当垃圾装满时，由气压传动装置把垃圾袋推出，考虑到推出过快、垃圾掉落，再加上缓冲装置。方案三：设计一种新型的智能分类垃圾平台，用以解决倾倒废物时要求人力来处理的难题。垃圾桶含有4个分桶，得以装下不同类别的垃圾，来帮助人们分类。当垃圾进入桶盖处时，桶盖会自动打开，且通过投放得入口进入箱内，此时检测装置会进行检测，且推断出此垃圾应归为哪一种，随后对应类别的分桶旋转到投放入口处，完成垃圾的分类。当垃圾桶内的垃圾放满时，垃圾桶自动打开门，推袋机构将装满的垃圾袋推出来到对应的垃圾分类输送线上进行处理，这个输送线系统通过挡板将垃圾送入指定垃圾仓，垃圾口自动打开，垃圾进入垃圾仓。综上所诉，方案三更加符合我们的设想，该机构主要由旋转机构、推袋机构、开闭垃圾门机构组成，其中旋转机构主要由旋转电机、主动齿轮、被动齿轮、传动轴、角接触轴承等组成，内垃圾桶安装在旋转机构上面，推袋机构则固定安装在外桶的中心位置处，推袋机构主要由推袋电机、旋转盘、连杆、推杆等组成，由推杆电机带动旋转盘对连杆机构进行驱动，从而完成对垃圾袋的推袋动作。开闭垃圾门机构则主要由推杆电机、浮动接头、感应开关等组成，当垃圾袋装满时，旋转机构将装满的垃圾桶旋转到垃圾门位置处，垃圾门打开，推袋机构将垃圾袋推出。

2）可行性分析通过对现有智能分类垃圾桶的调查，主要存在智能化程度不高、技术不成熟等问题，本次设计完善了这一缺点，从投放、分类到取出都实现了智能化，同时采用的机构和材料都是常见的，从项目实施的技术层面来看，可行性较为乐观，综合上述所示，对于智能分类垃圾桶，其通过自动识别分类和新型结构以及功能的设计，使得城市生活垃圾的处理效率得到了显著的提升，降低垃圾处理中的人力物力耗费，对我国的城市环境发展状况有着非常重要的意义。3智能分类垃圾桶的结构设计通过调研分析，本次设计主要分为四个部分，分别为分桶的结构设计、外桶的结构设计、卡环的结构设计、输入电机的选型及校核。拟设计的垃圾桶总容量为430L,分桶容量为430/4=107.5L，分桶采用扇形桶结构，中间有一个圆形则放置电机等传动机构，半径r为125mm，高度则参考人体工程学，适合人放置垃圾的高度，高度选定为H=1000mm，则每个分桶的容量为，得出R=390mm.3.1分桶的结构设计3.1.1分桶桶壁材质的选取通过调研本设计分桶材料拟选取玻璃钢，其缩写为FRP，且拥有以下的几种功能：(1)轻质高强，FRP的相对密度介于1.5~2.0，只有碳钢的20%~25%，但拉伸强度却很接近，完美适配垃圾桶的情况，质轻，又便于工作人员的回收垃圾。(2)耐腐蚀性良好，FRP是良好的耐腐蚀材料，可以有效抗住生活污水中的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂的侵蚀。(3)拥有完美的可设计性，我们能够运用玻璃钢完美的设计出满足使用要求的产品结构，且能有整体感。3.1.2分桶结构的设计玻璃钢作为智能分类垃圾桶的外壁材料，具有耐酸碱腐蚀特性，完美适配垃圾桶的用途。玻璃钢作为塑性材料，可取屈服极限作为极限应力。许用应力为其中玻璃钢屈服极限=785Mpa。工作应力为<故该材料满足使用要求。分桶整体采用圆环形结构，中间有一个圆形孔放置电机等传动机构，外面圆环用四个隔板隔开成扇形，每个扇形为一个分类的垃圾分桶，底板用来与下面旋转机构连接，顶部有圆形及扇形板，用来配合垃圾袋卡环将垃圾袋卡住，底部设置矩形孔用来推杆从矩形孔推出，高度则参考人体工程学，适合人放置垃圾的高度。具体图形如下图3-1至3-3所示。图3-1分桶（主视图）图3-2分桶（俯视图）图3-3智能分类垃圾桶三维模型截图3.1.3其他零件的选择垃圾桶支撑柱是固定分桶结构的一个筒状零件，是分桶的一个组成部分。根据调研以及大量查阅文献选，垃圾桶支撑柱选择45钢为零件的材料。根据零件材料为45钢，生产类型为中批生产，零件直径大小的差别较大，零件刚度低、壁比较薄、可能变形，对于加工的精度要求高，零件要淬火处理等。作出如下图3-4至图3-6所示。图3-4垃圾桶支撑柱主视图图3-5垃圾桶支撑柱俯视图图3-6垃圾桶支撑柱三维模型截图3.2外桶的结构设计外桶将分桶放置之内，同时外桶底部装有旋转机构，侧面装有垃圾门，顶部装有开盖机构，外桶整体采用圆形，外形为四分之三圆，外径为400mm，总高为1200mm。3.2.1外桶桶壁材质的选取塑料类型垃圾桶存在很大的使用空间。本产品选用高密度聚乙烯或聚丙烯两种新全新的塑胶作为垃圾桶外壁材料，具有以下特性：耐酸性、耐碱性、耐腐蚀性强；其表面干净光亮，垃圾不易残留，比较容易清理；可以折叠，这能使运输方便快速，节省成本；使用温度区间跨度大，容易保存；可适配颜色，外观方面较为突出；适用场景广，能够满足各行各业的使用；3.2.2外桶结构的设计外桶大体设计为圆形，外形为四分之三圆.外桶将分桶放置之内，同时外桶底部装有旋转机构，侧面装有垃圾门，顶部装有开盖机构，具体建模图形如下图3-7至3-9所示。图3-7外桶主视图图3-8外桶左视图图3-9外桶三维模型截图3.2.3其他零件的选择浮动接头可以用来消除误差且能有效保护别的零件，使得机构的运转能够平稳，延续加长机构的使用年限。图3-10浮动接头杆二维图图3-11浮动接头杆三维图3.3卡环的设计卡环将垃圾袋卡在分桶上面的卡板上，卡环需匹配卡板的尺寸，卡环整体为圆环形，同时有四条卡环连接内外环，外径为786mm，卡槽宽度为6mm，卡槽深为7mm，壁厚为4mm。3.3.1卡环材质的选取卡环需有由于壁厚比较薄，且结构强度要求较高，通过比较各种材料，卡环材质选取ABS塑料。ABS是一种的热塑型高分子结构材料，它的韧性强度都高、方便用于加工成型，又叫做ABS\t"/item/ABS%E6%9D%90%E6%96%99/_blank"树脂。其具有以下优点：（1）流动性好，不易折损（2）抗冲击性优异（3）制作流程简单方便（4）其外表易上色（5）无有害气味（6）具有耐腐蚀性3.3.2卡环结构的设计卡环整体为圆环形，同时有四条卡环连接内外环.卡环将垃圾袋卡在分桶上面的卡板上，具体建模图形如下图3-12至3-13所示。图3-12卡环俯视图图3-13卡环三维模型截图3.4输入电机的选型与校核本设计中，智能分类垃圾桶具有旋转机构、推袋机构、开盖机构及开门机构四个机构需要选择，分别选取相匹配的电机并校核。3.4.1旋转机构输入电机参数的选择按工作要求和条件，选择台力GV-22-400-90-S380V立式电机，封闭式结构，电压380V。（1）计算电机容量:垃圾桶和垃圾满载重量和为链传动所需输入功率为电动机所需的工作功率为（1）式中为动力输入系统总功率。（2）式中，，，分别为链传动、减速器和滚动轴承的传动效率。查表知滚子链传动的的传动效率为0.96，圆柱齿轮蜗杆减速器的传动效率为0.97，弹性联轴器的传动效率为0.99，滚子轴承的效率为0.98。根据公式（2）总效率为根据公式（1）所需电动机工作功率为（2）计算电动机转速分桶工作转速为齿轮传动传动比,减速器传动比。则总传动比合理范围为，故电动机转速为：符合这一范围的同步转速为1440。根据容量和转速，查《机械零件手册》，选取参数：功率0.2kw，满载转速1440的电机3.4.2推袋机构输入电机参数的选择凸轮伺服电机最高转速为3000rpm，速度通过驱动可调，以实现不同速度的推袋，减速机减速比为1：40，电机与偏心轮直连，偏心距离为46mm，滚轮半径为10mm，垃圾袋质量大约为40KG，摩擦系数u=0.2，所需驱动力为Mgu=80N，所需扭矩T=FR=80*0.046=3.6N.m,根据T=9550P/n，得出功率P=3.6*3000/40/9550=0.028KW,考虑安全系数，我们选用100w的电机。3.4.3开盖机构的电机计算选型采用直流电机，盖子与电机轴直连，盖子采用轻便材料制作，所需扭矩很小，功率不进行校核计算，我们选用功率为40w额定转速为30rpm的直流电机。3.4.4开门机构的电机选型垃圾门的重量为5KG，采用合页作为导向，摩擦系数为0.15，所需驱动力为Mgu=5*10*0.15=7.5N，推杆机构的推杆电机我们根据行程和推力选取行程为200mm，推力为50N的推杆电机。3.5旋转机构传动轴的设计图3-14传动轴碳素结构钢因具有较好的综合力学性能，应用较多，尤其是45钢应用最广。选用45号钢。(1)计算齿轮对传动轴的压轴力有效圆周力压轴力（2）计算扭矩（3）计算支反力水平面：画其受力图图3-15受力图由以上两式解得：垂直面：画其受力图：图3-16受力图由以上两式解得：（4）做弯矩图和扭矩图图3-17弯矩、扭矩图水平弯矩垂直弯矩合成弯矩扭矩（5）校核强度根据第三强度理论公式,校核危险截面式中为轴的计算应力，