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鄭州輕工業(yè)學院
畢業(yè)設計（論文）任務書
題目 家庭用垃圾處理器的結構設計
專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 機設09-3班 學號 13姓名 賈海舟
一、主要內(nèi)容：
1．建立家庭用垃圾處理器的幾何模型和結構設計模型；
2．從結構設計的角度研究垃圾處理器的工作原理、方法和條件；
3．至少以一個零件來說明和其配合零部件的合理性、工藝性和可行性；
4．編寫設計說明書；
二、基本要求：
1．綜述：國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀；重點闡述研究背景、研究意義和擬解決的關鍵問題，擬采用的關鍵技術。
2．利用Pro/E或者Autocad進行垃圾處理器的結構設計，要求有一定的公式計算量；
3．要求至少以一個零部件為對象，從粉碎垃圾、綠色設計的角度出發(fā)，進行詳細的結構設計（圖紙），并從加工工藝性、設計合理性等方面展開研究；
三、主要參考資料：
1． Pro/E野火基礎設計（林清安）；
2. 垃圾處理器設計方面的碩士、博士論文（需要自己上網(wǎng)查）
四、其它任務
1.國外SCI英文論文一篇，翻譯成中文字數(shù)不低于3000；
2.畢業(yè)論文要求，不少于40頁，參考文獻不少于20篇，其中外文文獻不少于5篇，盡量引用近10年之內(nèi)的期刊論文；
完 成 期 限： 2013年6月10日
指導教師簽章： 張德海
專業(yè)負責人簽章： 王良文
2013年 2月 27 日
開題報告表
課題名稱
家用垃圾處理器的結構設計
課題來源
課題類型
AX
指導教師
張德海
學生姓名
賈海舟
學 號
540902010313
專 業(yè)
機械設計制造及其自動化
調(diào)研資料的準備 ：
查閱家用垃圾處理器設計與制造方面的雜志、期刊、學報等，因特網(wǎng)搜索國內(nèi)外相關信息，借閱專業(yè)相關書籍、設計手冊圖冊等。
設計目的 ：
1． 綜合運用自己在大學里所學的專業(yè)知識，建立家用垃圾處理器總體裝配的幾何模型和結構設計模型；
2． 學會運用機械原理及機械設計中所學到的內(nèi)容，進而熟練掌握大學所學知識在現(xiàn)實生活中的應用；
3． 有效地把結構設計與相關的軟件統(tǒng)一起來，實現(xiàn)有機結合體，使自己更深層的知道機械設計在前沿高新技術中的重要作用；
4． 在現(xiàn)有家用垃圾處理器的研究現(xiàn)狀下，運用自己所學的專業(yè)知識、再根據(jù)其國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀來分析家用垃圾桶領域的發(fā)展前景；
5． 同時，也為即將踏入工作崗位做好準備，以便讓自己能夠盡快地去適應社會，使自己所學得到很好的應用。
要 求:
1. 綜述：國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀；重點闡述研究背景、研究意義和擬解決的關鍵問題，擬采用的關鍵技術；
2. 利用Solidworks或者Autocad進行家用垃圾處理器的結構設計；
3. 要求至少以一個零部件為對象，從節(jié)能的角度出發(fā)，進行詳細的結構設計（要求有圖紙），并從加工工藝性、設計合理性等方面展開研究；
4. 總結完成畢業(yè)論文。
思 路: 了解節(jié)能冰箱家用垃圾處理器總裝結構的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢,聯(lián)系所學的專業(yè)知識完成該設計。
預期成果： 確保設計出結構合理、適應性強、易于操作、經(jīng)濟方便、美化環(huán)境、具有創(chuàng)新性的家用垃圾處理系統(tǒng)。
任務完成的階段內(nèi)容及時間安排:
1 ――― 4周 ：對課題進行調(diào)研，完成文獻綜述、開題報告；
5 ――― 6周 ：分析課題設計目的與要求，擬定總體設計方案；
7 ―――10周 ：根據(jù)設計要求對具體結構細節(jié)進行設計；
11―――13周 ：對設計結構進行工程制圖；
14―――15周 ：撰寫畢業(yè)設計說明書，準備答辯。
完成設計(論文)所具備條件因素:
在設計過程中，需要用到機械設計、機械原理、機構設計、優(yōu)化設計等方面的知識。并要求具備Slidworks和快速查找各種相關資料的能力。
指導教師簽名： 日期：
家用垃圾桶的設計制造 班級： 機制09-3班 姓名： 賈海舟 學號：540902010313
文獻綜述
題 目 ____ 家用垃圾處理器的結構設計
學生姓名 賈海舟
專業(yè)班級 機制自動化09-3班
學 號 540902010313
院 （系） 機電工程學院
指導教師(職稱)張德海（副教授）
完成時間 2013 年 5 月 29 日
8
家庭用垃圾處理器的結構設計
摘要
本項目開發(fā)設計了一種大容量家用新型環(huán)保垃圾存放處理系統(tǒng)，主要針對現(xiàn)代市場生產(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輸成本，后續(xù)處理成本。垃圾在存放、轉運、處理過程中，缺乏對有害垃圾處理等問題。本設計開發(fā)的產(chǎn)品具備對松散的垃圾進行壓縮的功能、對垃圾進行半自動打包功能、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。通過組合創(chuàng)新與技術移植實現(xiàn)以上功能，能夠方便有效地對家庭垃圾進行存儲、清潔，整理。本系統(tǒng)可設計出多樣雅致的外觀，并形成產(chǎn)品系列化，根據(jù)大小不同可應用于廚房、衛(wèi)生間、客廳、書房，學校及社區(qū)等地方。通過實踐測試，產(chǎn)品模型基本能達到其總體設計目標的各項技術參數(shù)和功能要求，設計方案正確、可行，各項功能指標穩(wěn)定、可靠。同時該項目符合國家提倡的節(jié)能、環(huán)保思想，能夠獲得產(chǎn)業(yè)政策的支持。
關鍵詞：產(chǎn)品開發(fā)的背景與意義 現(xiàn)狀分析 創(chuàng)新性 未來的發(fā)展空間
1. 產(chǎn)品開發(fā)社會背景及意義
據(jù)統(tǒng)計，當物體消耗100份時，就會產(chǎn)生垃圾42份，近20年全世界垃圾年均增長速度高達8．42％，年產(chǎn)生量約為450X10。t。1993年，每天達8097XlOit，1994年每天達8500X10t，增長速度超過10％。自1979年以來，我國的城市垃圾平均以每年8．98％的速度增長，由1980年的3132X104t猛增至1995年的10748XlOit，增長了243，2％。從1985年到1995年，垃圾清運量平均增長8，6％，預測到2000年我國城市垃圾產(chǎn)生總量將達1．2—1．4X108t[$3。北京市1991年產(chǎn)生垃圾483X104t，是1978年的3倍，上海垃圾總量在500—600X10+t。1995年上海環(huán)衛(wèi)部門調(diào)查結果，上海日產(chǎn)生活垃圾已達1XlOit，其中塑料廢棄物占8％一10％，上海年產(chǎn)塑料垃圾已超過30X104t。我國工業(yè)固體廢物的堆存量以平均每年2000X104t的速度在增長，1992年垃圾達6．2XlOSt，估計堆存量已達59．2X10。t，占地5．5X10Sm2，其中占用農(nóng)田面積達3，927XlOSm2。
以上引入的這些數(shù)據(jù)已經(jīng)讓我們不容樂觀，在中國垃圾產(chǎn)生的速度讓人驚訝，讓我們分析其原因，我們不難發(fā)現(xiàn)在物質(zhì)飛速發(fā)展的今天，各種產(chǎn)品的競爭不僅僅源于產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量，而外觀包裝在提升產(chǎn)品市場競爭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。這從另一方面也導致了我們?nèi)粘５纳罾杆僭黾?，每天每個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，于是設計、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)越來越成為市場迫切需求。
如今一個城市每天都會產(chǎn)生大量垃圾，而這些垃圾的外運需要耗費大量人力、物力。但有些垃圾體積較大，但質(zhì)量卻很輕，例如一些廢紙，塑料瓶等。還有些垃圾含有大量水分，如西瓜皮，爛水果等。對一個家庭來說，每天都會產(chǎn)生一定量的上述垃圾。但是如果經(jīng)過壓縮后其體積會大大減少，甚至可以完全壓縮成水分。這樣不僅可以降低傾倒垃圾的頻率還可以減少城市垃圾的產(chǎn)生量。因此人們迫切需要一種垃圾壓縮裝置，但目前市場上沒有該類裝置。
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，增加垃圾桶的容量，能夠有效地延長垃圾存放時間，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]到垃圾存放時間過長可能會發(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，對垃圾桶內(nèi)部的垃圾進行一定程度的滅菌，還能對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．家用垃圾處理器的現(xiàn)狀分析
隨著社會的發(fā)展，我們?nèi)粘Ｉ钪袝a(chǎn)生越來越多的垃圾。生活垃圾的處理文理早在1927年就被提了出來，并在美國誕生了第一臺食物垃圾處理器。隨著居民生活質(zhì)量的提高，垃圾中的有機物增加，可回收利用比例增加，垃圾熱值增加，灰土量減少。
而如今，在市場上還是以食物垃圾處理器的種類居多。家用食物垃圾處理器介紹 食物垃圾處理機由防腐研磨腔、全不銹鋼研磨錘、全不銹鋼研磨盤等組成。它利用高速旋轉的永磁電機帶動研磨腔中的轉盤，食物垃圾在離心力的作用下相互撞擊在極短的時間內(nèi)（約 10 秒左右的時間），將食物垃圾研磨成細小的顆粒順水流排出管道。
家用食物垃圾處理器功能作用： 它能有效的將廚房中各種食物垃圾，如：小塊豬骨頭、雞骨頭、魚骨頭、蛋殼、瓜皮、果皮果核、茶葉渣、菜根葉、咖啡渣、剩飯、殘羹、面包屑等等，粉碎研磨成糊漿狀液體，通過管道隨水自然排出，從而達到清潔環(huán)境，排除異味等效果。能減少廚房異味，減少害蟲騷擾，促進家人健康。
這種廚房用垃圾處理器主要安放位置在廚房，而客廳臥室等位置的垃圾不能很好的處理。而客廳臥室等位置的垃圾主要用一般的家用垃圾桶垃圾袋來裝垃圾，這種垃圾袋裝載量小，夏天垃圾會露置在空氣中，極容易惡化環(huán)境，使空氣質(zhì)量下降。由于這種垃圾袋的裝載量小，因此，我們需要每隔一兩天就要把垃圾從樓上提下去。而現(xiàn)在的居民樓層都比較的高，每天提著垃圾袋上上下下的很麻煩。
現(xiàn)有一些垃圾桶設計的造型是可愛的動物形象，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潔大方，但對實用性的考慮不足，人們在把垃圾投入有蓋子的垃圾桶時，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，不愿將垃圾投到應該投的地方。
以往的公共垃圾桶色彩通常采用藍、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、草綠等，五彩繽紛，能夠使用于不同的場所和環(huán)境，但對于國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給人們帶來錯誤的理解。
據(jù)調(diào)查，會用塑料袋裝垃圾的家庭占86.5%，不會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，人們認為這樣更簡單、方便，但使用塑料袋時，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。對于現(xiàn)在設計的垃圾桶多為圓形，人們也更愛買圓形的垃圾桶。
面對難清理的問題，在設計時可簡化具體行，使用抽象行或直接設計成簡化的幾何形體。現(xiàn)在富有藝術造型和古色古香的垃圾桶出現(xiàn)，不僅突破了慣有的幾何造型，而且富有中國傳統(tǒng)文化韻味，這樣不僅解決了難清理的問題，在形態(tài)上還不單一。
面對垃圾桶有蓋，人們不愿掀開問題，可設計敞開、腳踏、感應垃圾桶。據(jù)調(diào)查，對于人們會選擇什么款式的垃圾桶的問卷顯示，選擇有蓋腳踏式的人最多，占了40.3%；其次是敞開式，占34.6%；手動翻蓋式和自動感應式分別是17.3%、7.69%。由此可見，有蓋腳踏式和具有壓縮自動打包功能的垃圾桶更受大眾的歡迎。
3．產(chǎn)品的創(chuàng)新性
設計開發(fā)一種大容量家用新型垃圾存放處理系統(tǒng)，可以實現(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，減少垃圾運輸與處理次數(shù)。
按照總體的設計功能劃分，本作品主要包括六大部分：壓縮裝置、半自動上袋打包裝置、誘殺昆蟲裝置、滅菌裝置、空氣清新裝置、結構支架。為達到在實現(xiàn)功能相同的條件下，機械結構和工藝制作盡可能簡單、加工制造成本盡可能低的目標，盡量選擇材料輕便、經(jīng)濟，設計機構結構簡單、方便加工的裝置，或針對現(xiàn)有產(chǎn)品進行改造利用，采用模塊化思想，提高制作效率、降低制作成本。
本項目在應用了功能組合，功能技術移植等創(chuàng)新設計方法及設計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)一定程度的自動上袋、打包，這是市場上現(xiàn)有垃圾桶所不具備的功能特點。只需一次安裝垃圾袋即可多次自動上袋、撐袋，減少人為重復放置垃圾袋、撐開垃圾袋的重復勞動的次數(shù)。，
2) 本作品設計了壓縮裝置，能夠把松散的垃圾壓緊實。減少了垃圾搬運、周轉次數(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計理念。采用模塊化的裝置，只需要對模塊進行部分的改造，就可以投入使用。這樣既減少了設計加工的過程與時間，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用于家庭垃圾處理。采用UV光源燈，能夠在蚊蠅誘殺點有效地引誘、殺滅蚊蠅，同時UV光波還能夠殺滅垃圾桶內(nèi)細菌、病毒，有效地延長垃圾的存放時間，優(yōu)化居家環(huán)境。
5) 本作品還創(chuàng)新地結合了空氣清新模塊。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。
4．未來的發(fā)展空間
隨著國家邁向現(xiàn)代化的步伐加快，我國城市化進程也在不斷加速，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、周轉成本相對較高。本作品能夠在一定程度上解決以上問題。
本作品構思獨特、設計新穎，在設計方面，創(chuàng)新的結合了壓縮技術、自動上袋及打包技術、殺菌滅蟲技術、清新空氣技術等。這些是市場現(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，只需加工部分簡單的結構部件，其他功能按模塊插入并適當改造即可實現(xiàn)。充分利用了現(xiàn)有產(chǎn)品成熟的技術來保證設計功能的很好實現(xiàn)，因此具有很好的實用性與穩(wěn)定性。由于大大減少了加工制造過程，本作品的成本較低，性價比高，有利于推廣應用。因而具有很好應用前景與廣闊的市場前景。
參考文獻
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鄭州輕工業(yè)學院
本科畢業(yè)設計（論文）
題 目 家用垃圾桶的機構設計
學生姓名 賈海舟
專業(yè)班級 機械設計及其自動化09-3班
學 號 540902010313
院 （系） 機電工程學院
指導教師(職稱) 張德海（副教授）
完成時間 2013年5月29日
目 錄
摘 要 I
Abstract II
1 產(chǎn)品開發(fā)社會背景及意義 1
1.1 國內(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 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 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 從垃圾桶標志上 9
1.5.4 從垃圾桶的大小上 9
1.6本項目開發(fā)的意義 10
2 設計方案 11
2．1 總體目標 11
2．2 實現(xiàn)功能 11
2．3 技術參數(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 結構設計方案 13
2.4.1壓縮裝置 13
2.4.2 半自動上袋、打包裝置的選擇與設計 16
2.4.3 紫外線殺菌燈和滅蚊燈設計 18
2.4.4 清新空氣裝置設計 19
2.4.5 結構支架設計 20
3 理論計算與建模 22
3.1 腳踏式壓縮機構 22
3.2 半自動上袋、打包機構 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 主要部件設計參數(shù)及性能 27
4.1垃圾桶支架設計參數(shù) 27
4.2 抽屜設計參數(shù) 29
5 設計主要創(chuàng)新點及預計應用前景 30
5.1創(chuàng)新點 30
5.2 應用前景 30
結束語 32
致 謝 33
參考文獻 35
（附 錄） 37
家用垃圾處理器的結構設計
摘 要
針對現(xiàn)代市場生產(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輸成本，后續(xù)處理成本。垃圾在存放、轉運、處理過程中，缺乏對有害垃圾處理等問題。開發(fā)設計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)具備對松散的垃圾進行壓縮的功能、對垃圾進行半自動打包功能、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。通過鞋套機原理的組合創(chuàng)新來實現(xiàn)打包功能，通過伸縮式衣架的技術移植實現(xiàn)壓縮功能。這些能夠方便有效地對家庭垃圾進行存儲、清潔，整理。本系統(tǒng)可設計出多樣雅致的外觀，并形成產(chǎn)品系列化，根據(jù)大小不同可應用于廚房、衛(wèi)生間、客廳、書房，學校及社區(qū)等地方。通過實踐測試，產(chǎn)品模型基本能達到其總體設計目標的各項技術參數(shù)和功能要求，設計方案正確、可行，各項功能指標穩(wěn)定、可靠。同時該項目符合國家提倡的節(jié)能、環(huán)保思想，能夠獲得產(chǎn)業(yè)政策的支持。
關鍵詞 大容量；壓縮；半自動上袋；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)社會背景及意義
1.1 國內(nèi)生活垃圾產(chǎn)生現(xiàn)狀
作為現(xiàn)代社會亟待解決的問題，垃圾的處理已經(jīng)得到國家的重視。首先讓我們對國內(nèi)垃圾的產(chǎn)生量有一個大致的了解。
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)品的競爭不僅僅源于產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量，而外觀包裝在提升產(chǎn)品市場競爭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。這從另一方面也導致了我們?nèi)粘５纳罾杆僭黾樱瑩?jù)統(tǒng)計，我國大約有三分之二的城市已經(jīng)處于垃圾的包圍之中。1979年我國生活垃圾清運量約為0.25億噸，2005年我國垃圾年清運量約為1.56億噸，20多年間垃圾清運量約增加了5倍，全國城市垃圾清運量呈現(xiàn)逐年增長的趨勢，1979年到1990年較為平穩(wěn)，2000年到2004年呈現(xiàn)了較高的增長速度。
中國城市環(huán)境衛(wèi)生協(xié)會提供的數(shù)據(jù)顯示，目前我國人均生活垃圾年產(chǎn)生量為440kg，全國城市垃圾的年產(chǎn)生量達1.5億噸，且每年以8%~10%的速度增長，全國歷年垃圾存量已超過60億噸。按現(xiàn)在的垃圾增長的速度預測，到2015年，中國城市生活垃圾產(chǎn)生量將達到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
我國農(nóng)村生活垃圾產(chǎn)量、成分因經(jīng)濟發(fā)展水平、人口數(shù)量、生活習慣、能源結構、季節(jié)、環(huán)境因素等有所變化?？傮w特點表現(xiàn)為：垃圾產(chǎn)生量和堆積量逐年增多，垃圾成分日趨復雜。較城市相比，農(nóng)村人均生活垃圾產(chǎn)量偏低，垃圾收運難度大，清理過程簡單。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)象最為嚴重。
農(nóng)村生活垃圾成分大體變化趨勢主要表現(xiàn)為：廚余垃圾相對減少，廢舊家具及工業(yè)消費品，產(chǎn)品包裝與應用材料如紙、金屬、玻璃等可回收垃圾成分增多，電池、油漆等危險品不容忽視，所幸產(chǎn)量較小，垃圾處理的困難和危險度不高。居民生活水平的提高和消費觀念的改變都促使加快這些趨勢的發(fā)展。
目前我國農(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年開展全國農(nóng)村飲用水與環(huán)境衛(wèi)生調(diào)查報告顯示，我國農(nóng)村人均日生活垃圾排放量的變化趨勢是：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垃圾為主，經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，垃圾排放量普遍較高；夏季有機垃圾量比其他季節(jié)多，北方冬季煤渣較多。
1.2 國外生活垃圾產(chǎn)生現(xiàn)狀
2009年，“垃圾焚燒”，像一個導火索，引發(fā)了業(yè)界甚至全社會對垃圾問題的關注和思考。我們怎么走出一條適合中國的垃圾處理之路？他山之石可以攻玉，也許國外一些發(fā)達國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：重視循環(huán)利用、周密高效的垃圾處理體系
德國的垃圾處理體系以其設計的周密性和運作的高效性而領先世界。早在1972年，德國就通過了首部《廢物避免產(chǎn)生和廢物管理法》，開始對垃圾進行環(huán)保有效的處理。自20世紀80年代中期以來，德國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90年代中期，德國實施了《物質(zhì)封閉循環(huán)與廢棄物管理法》。這項法律促進了垃圾的循環(huán)利用。實施10年來，德國在垃圾回收利用方面取得了驕人的成績。到2005年，德國就有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)利用率達到了65%。在一些領域，例如包裝行業(yè)，原材料的再循環(huán)利用甚至高達80%，而建筑業(yè)則達到了87%。
在德國，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，德國每年產(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，德國已有68個垃圾焚燒廠，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。
德國在全國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、含污染性化學成分物品等。在法蘭克福市，每戶家庭戶外都置有3個符合規(guī)格的垃圾桶，分別以綠、藍、黑等色來標志其容納紙類、玻璃、一般垃圾的不同功用，桶底裝有輪子，方便搬運，用心的屋主甚至為垃圾桶建造美觀而實用的外殼。更有甚者，全國除法蘭克福外，各城均設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：嚴格分類基礎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)日本國立環(huán)境研究院2006年發(fā)表的《日本廢棄物焚燒技術發(fā)展報告》，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生活垃圾焚燒廠實施技術改造和結構調(diào)整的結果。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。垃圾在被運到垃圾處理站后，會經(jīng)過嚴格分類后再被運到終端處理廠?？扇祭鴷环峙涞嚼贌S或是燃料焚燒工廠。工作人員會先對可燃物進行分門別類，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)生出的熱能源會被用來發(fā)電和供熱。
美國：回收、處理、再利用的生活垃圾商業(yè)運轉模式
在美國，城市生活垃圾的收集、回收、處理、加工及銷售在是一個系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)，依靠商業(yè)模式來運行。
美國加利福尼亞州的Norcal廢棄物處理中心（Norcal Waste Systems，Inc），成立于1921年，是美國最大的固體廢棄物處理公司之一。它在加州及鄰州設有30多個分公司。公司業(yè)務包括收集、回收、運輸、加工以及垃圾填埋場運作。Norcal擁有多個廢棄物回收中心、垃圾填埋場和有機廢棄物堆肥場。該公司的收益主要有兩個方面，一是居民和商業(yè)機構交納的廢棄物處理費，二是回收產(chǎn)品和副產(chǎn)品的銷售費。
目前，美國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%。
美國的城市生活垃圾都是由專業(yè)公司進行廢棄物的收集和運輸。這些公司有的只是負責收集，分類和運輸，有的也有自己的垃圾填埋場和堆肥廠。每個公司的垃圾收集辦法不盡相同，不同的地區(qū)垃圾處理費用也各不相同?；厥盏睦徊糠质菍㈦姵?、紙類、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食物廢棄物和庭院廢棄物進行堆肥處理。盡管美國對堆肥很重視，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。
焚燒也是美國重要的垃圾處理手段。根據(jù)美國環(huán)保局2007數(shù)據(jù)，美國共有87座“廢物能源回收廠”（WtE），分布在26個州，共有焚燒爐220臺，設計總處理能力9.4萬噸/日。
填埋處理在美國依然是處理量最大的方法。但總的呈下降趨勢，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，同時填埋場的數(shù)量由6326個減少至1858個。
圖1-1 國外垃圾產(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。每個人都是垃圾的制造者，每個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。垃圾桶設計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)展的設計理念和環(huán)境保護的要求。
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
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，有足夠的機械強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；使用密閉性較強的帶蓋兒垃圾桶，對環(huán)境要求低。
按盛放形式分類
（1）獨立垃圾桶：單個使用的，使用率比較高，公共場合及家庭中常見。
（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，涉及到偶然的一個動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：可再生紙很結實，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，熔點約為130℃。具有良好的耐熱性和耐寒性，化學穩(wěn)定性好，還具有較高的剛性和韌性，機械強度好，HDPE是塑料回收市場增長最快的一部分。
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、鹽等化學浸蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼，又稱不銹耐酸鋼。不會產(chǎn)生腐蝕、點蝕、銹蝕或磨損?？估瓘姸?、屈服強度和硬度，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。木材是能夠次級生長的植物，木材吸收水分后體積膨脹，喪失水分則收縮，易燃，順紋抗拉和抗壓強度均較高，但橫紋抗拉和抗壓強度較低，回收率高，但木材天然缺乏，自然生物對其危害也很嚴重，使其價值偏高。
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
1.5.1 從垃圾桶造型上
現(xiàn)有一些垃圾桶設計的造型是可愛的動物形象，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潔大方，但對實用性的考慮不足，人們在把垃圾投入有蓋子的垃圾桶時，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、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、草綠等，五彩繽紛，能夠使用于不同的場所和環(huán)境，但對于國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給人們帶來錯誤的理解。
1.5.3 從垃圾桶標志上
現(xiàn)在垃圾桶上基本是沒有標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，并且人們對收集垃圾的標記也不清楚。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，會選擇分類垃圾桶的人占57.6%，不會選擇分類垃圾桶的人占42.3%，由此可見人們在意愿上是希望垃圾分類處理的。
1.5.4 從垃圾桶的大小上
據(jù)調(diào)查，會用塑料袋裝垃圾的家庭占86.5%，不會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，人們認為這樣更簡單、方便，但使用塑料袋時，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。對于現(xiàn)在設計的垃圾桶多為圓形，人們也更愛買圓形的垃圾桶。
1.6本項目開發(fā)的意義
每天每個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，于是設計、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，增加垃圾桶的容量，能夠有效地延長垃圾存放時間，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。考慮到垃圾存放時間過長可能會發(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，對垃圾桶內(nèi)部的垃圾進行一定程度的滅菌，還能對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 設計方案
2．1 總體目標
設計開發(fā)一種大容量家用新型垃圾存放處理系統(tǒng)，可以實現(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，減少垃圾運輸與處理次數(shù)。
按照總體的設計功能劃分，本作品主要包括六大部分：壓縮裝置、半自動上袋打包裝置、誘殺昆蟲裝置、滅菌裝置、空氣清新裝置、結構支架。為達到在實現(xiàn)功能相同的條件下，機械結構和工藝制作盡可能簡單、加工制造成本盡可能低的目標，盡量選擇材料輕便、經(jīng)濟，設計機構結構簡單、方便加工的裝置，或針對現(xiàn)有產(chǎn)品進行改造利用，采用模塊化思想，提高制作效率、降低制作成本。
2．2 實現(xiàn)功能
1、能壓縮松散的垃圾，減少垃圾的搬運次數(shù)
2、能夠自動上袋、撐袋
3、對長時間存放的垃圾具有自動滅菌、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 技術參數(shù)
表1 總體設計目標參數(shù)
型號
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，垃圾處理裝置中裝有專門的打包上袋設備。當垃圾袋中的垃圾裝滿時，可手動按下操作按鈕，打包裝置就會自動打包，將垃圾袋的口封住，減少人為封口的麻煩。同時，下一個垃圾袋就會鋪設在垃圾桶內(nèi)，如此反復打包上袋，當所放置的垃圾袋全部用完時，再人工裝入新的袋子。每一次可裝入20-50個打包袋。
2.3.2 一體化殺菌滅蚊燈
滅蚊燈是不需要采用任何化學滅蚊物質(zhì)的滅蚊設備，是吸收國外先進技術再進行多項技術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、對溫度敏感、喜群聚，特別是追逐二氧化碳氣息和覓性信息素而至的習性研制出的一種環(huán)保無污染的高效捕殺工具。是一種相對環(huán)保的滅蚊方式。
人體有害的飛蟲蚊蠅都有趨光習性，電擊式蚊蠅誘滅器正針對這種習性，采用國際認可的安全升壓技術、特制誘蚊蠅紫外光管，構成一具清潔、環(huán)保高效、全自動化的蚊蠅誘滅器。
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，滅蚊蠅器即自動工作，用法簡便、經(jīng)濟。
人類呼出的二氧化碳被科學證明是人體吸引蚊子的一種物質(zhì)。光觸媒滅蚊器，它在工作時能產(chǎn)生蚊子喜歡的光線、熱量、二氧化碳、水蒸氣、流動的空氣，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、風綜合技術的蚊子捕殺器具，是目前世界上最先進又環(huán)保的產(chǎn)品。經(jīng)過國際蚊蟲專家的多年研究發(fā)現(xiàn)：蚊子是靠人體發(fā)出的二氧化碳氣息找到人的，當它們感覺到二氧化碳氣流時立刻向這股氣流飛去。而且它們還具有趨光性和弱風性，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，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，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，風機高速攪動周圍空氣形成渦流，使習慣隨氣流而飛的蚊子隨風而來。當蚊子一旦被吸進捕捉窗，那么絕對難以逃脫風扇形成的強勁渦流，它們會被風扇吸到捕捉器的底部，直至風干而死。
光催化捕蚊器是最環(huán)保的高效滅蚊器，誘蚊燈波長360-380納米，對人體無害；微量的二氧化碳和水份來源于光催化作用，相當于人的呼吸，無任何有毒化學成份；光催化反應還能凈化空氣，有效殺滅空氣中的各種細菌，吸收各種有毒有害氣體。它對蒼蠅、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 結構設計方案
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） 用曲柄和滑塊來實現(xiàn)轉動和移動相互轉換的平面連桿機構，也稱曲柄連桿機構。曲柄滑塊機構中與機架構成移動副的構件為滑塊，通過轉動副A、B聯(lián)接曲柄和滑塊的構件為連桿（圖2-2）。機構動動時，如鉸鏈中心 B的軌跡mm不通過曲柄的轉動中心OA，稱為偏置曲柄滑塊機構(圖中a)，其中e為偏距。如取不同的構件為機架,又可得到轉動導桿機構（圖中b）、曲柄搖塊機構（圖中c）和移動導桿機構（圖中d）。曲柄滑塊機構可以實現(xiàn)壓縮功能，但考慮到曲柄滑塊機構占用空間大，在本裝置中機構不易實現(xiàn)。故不予考慮。
圖2-2
2） 螺旋傳動是利用螺桿和螺母的嚙合來傳遞動力和運動的機械傳動（如圖2.4.2）。主要用于將旋轉運動轉換成直線運動，將轉矩轉換成推力。要求以較小的轉矩產(chǎn)生較大的軸向推力，如舉重器、千斤頂、加壓螺旋等。螺旋輸力機構可以能提供較大的減速比和輸出力，但其結構及加工工藝較為復雜，操作麻煩，而使用電機又會曾加該系統(tǒng)制造成本。故不予采納。
圖2-3
3）所有運動副均為轉動副的四桿機構稱為鉸鏈四桿機構，它是平面四桿機構的基本形式。選定其中一個構件作為機架之後，直接與機架鏈接的構件稱為連架桿，不直接與機架連接的構件稱為連桿，能夠做整周回轉的連架桿被稱作曲柄，只能在某一角度范圍內(nèi)往復擺動的連架桿稱為搖桿。如果以轉動副連接的兩個構件可以做整周相對轉動，則稱之為整轉副，反之稱之為擺轉副。鉸鏈四桿機構中，按照連架桿是否可以做整周轉動，可以將其分為三種基本形式，即曲柄搖桿機構，雙曲柄機構和雙搖桿機構。最終采用特殊的曲柄滑塊機構和四桿機構結合（見圖2-4），可伸縮行程大，結構簡單，便于加工。同時能夠減小本作品總體結構和成本，操作方便，適合在本設計方案中使用。
圖2-4 壓縮裝置原理圖
考慮到實際，而且為了裝置的更加簡便與完善，根據(jù)如圖2-5所示的機構改進制作出如下機構：
圖2-5 改進的壓縮裝置機構圖
1、壓板T型導向槽，2、可伸縮桿，3、用于安裝轉動心軸的孔，4、帶有滑槽的定位支架，5、雙層壓桿，6、連動桿
2.4.2 半自動上袋、打包裝置的選擇與設計
目前市場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，如圖2-6所示。半自動上袋、打包功能的實現(xiàn)可以選用彈簧驅(qū)動型機構、齒輪齒條型機構、純機械型機構等。
圖2-6環(huán)形扣塑料袋
1)選擇彈簧驅(qū)動型及齒輪齒條型機構原理
根據(jù)工作原理我們初步設計的彈簧驅(qū)動型機構原理，只與彈簧的輸出力有關，而與作為撥動“開關”的人腳踩力的著力點、方向和大小均完全無關，以此舉措來大幅度地提高其工作時的穩(wěn)定性和可靠性，為這類機械產(chǎn)品進入實用階段創(chuàng)造充分和必要的條件。它最適合于家庭，以及對環(huán)境潔凈程度要求很高的車間和實驗室的需求。如圖2-7所示。
齒輪齒條型機構原理，齒輪齒條機構具有傳動精密，往復運動易于實現(xiàn);導桿機構尺寸設計相對容易，輸出位移的設計范圍大、傳動角在輸入輸出端均為90°，傳動效率高。壽命長，工作平穩(wěn)，可靠性高，能保證恒定的傳動比，能傳遞任意夾角之間的運動；但其制造安裝精度較高，因而成本也較高，如圖2.4.7所示。
雖然這兩個機構能夠較好的實現(xiàn)預定功能，但其結構較為復雜，部分零部件不便于加工（比如齒輪、齒條等），時間久了會出現(xiàn)磨損，打包成功率不高，結構不夠合理。
圖2-7 齒輪齒條型
圖2-8 彈簧驅(qū)動型
2）選擇純機械型機構原理
純機械型機構原理圖，如圖2.4.8所示。使用前，在四個立桿6上安裝好多個帶有環(huán)形扣垃圾袋，以后該裝置即可實現(xiàn)自動上袋、打包功能。其功能實現(xiàn)原理是：外部施加力通過觸發(fā)機構1、2作用到低支撐板5向下運動，5帶動四個立桿6向下運動，6頂端與固定在箱體上的擋板14之間產(chǎn)生間隙。當間隙值達到垃圾袋上環(huán)形扣12的厚度時，環(huán)形扣釋放，垃圾袋在袋口彈性皮筋16的作用下收緊，從而實現(xiàn)半自動打包功能。
圖2-9純機械型機構原理
1、腳踩踏板 2、套筒 3、腳踩彈簧 4、導向柱 5、向周邊輸力的輸力結構6、鉤掛套環(huán)的立柱 7、頂托立柱桿 8、固定的支撐機構 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、扣押機構 14、限位機構 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計
光催化捕蚊器是最環(huán)保的高效滅蚊器，誘蚊燈波長360-380納米，對人體無害；微量的二氧化碳和水份來源于光催化作用，相當于人的呼吸，無任何有毒化學成份；光催化反應還能凈化空氣，有效殺滅空氣中的各種細菌，吸收各種有毒有害氣體。它對蒼蠅、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，達到成群殺滅蚊蠅的功效。紫外線殺菌燈和滅蚊燈可從市場上購買，光催化捕蚊器是最環(huán)保的高效滅蚊器，誘蚊燈波長360-380納米，對人體無害；微量的二氧化碳和水份來源于光催化作用，相當于人的呼吸，無任何有毒化學成份；光催化反應還能凈化空氣，有效殺滅空氣中的各種細菌，吸收各種有毒有害氣體。它對蒼蠅、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，達到成群殺滅蚊蠅的功效。對此捕蚊器進行改造安裝，調(diào)試，即可立即實現(xiàn)這項功能。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，平時開啟還可以有效預防垃圾桶內(nèi)細菌滋生。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 清新空氣裝置設計
垃圾桶內(nèi)部、附近難免會有難聞氣味產(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，使用簡單以及價格便宜，它的工作原理也很簡單，就是在發(fā)出惡臭的物質(zhì)中加入少量藥劑，通過化學反應達到除臭目的和使用強烈的芳香物質(zhì)隱蔽臭氣，因此很多空氣清新劑事實上并沒有將室內(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 結構支架設計
鋁制材質(zhì)特點：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)良的導電性和抗蝕性，廣泛應用于工業(yè)，但其易變形，不易加工，加工條件苛刻等原因，故結構支架的設計不用鋁合金材質(zhì)。
圖 2-12 鋁材
不銹鋼材質(zhì)特點：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，并具有超塑性。 4、馬氏體不銹鋼。強度高，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)的強韌性等系列特點，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，能夠滿足強度、剛度的要求，且質(zhì)量輕便、便于加工。抽屜和自動上袋、打包機構做成一體式，并通過可滑動導軌與支架連接，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構的支架中抽出，使用其自動上袋功能模塊，避免垃圾桶內(nèi)裝有硬物壓縮，使垃圾袋被戳破。
3 理論計算與建模
3.1 腳踏式壓縮機構
伸縮式衣架簡介：伸縮式晾衣架主要由掛柱、掛衣架和螺栓組成，其特點是伸縮式晾衣架兩端用軸活動連接兩個半圓形固定板，半圓形固定板上、下設有兩個 固定耳，掛衣架中間設一轉動銷軸。 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校，晾曬衣服都成問題。其實物圖如下所示：
圖 3-1 伸縮式晾衣架實物圖
本課題采用的思想就是利用伸縮式晾衣架的原理，能夠以較小的運動位移實現(xiàn)較大的伸縮量，從而節(jié)省空間，省力方便。通過此原理，運用技術移植思想，把壓縮機構設計成如下圖所示：
圖3-2腳踏式壓縮機構
1、腳踏桿，2、連接半自動上袋、打包裝置和支架的導軌，3、連接桿，4、壓縮裝置導向槽，5、傳動軸，6、壓板T型導向槽
腳踏式壓縮機構采用了技術移植的創(chuàng)新設計思想，腳踏桿以較小的運動位移即可實現(xiàn)壓縮板較大距離的行進，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可實現(xiàn)壓板6伸縮量100-150mm。
首先設定推桿長度為70，即如下的棱形圖中，每一個的邊長為70mm，另其中一個夾角為α，則α的取值范圍為0-180度，棱形的身長長度為0-140mm。首次設定推桿的厚度為5mm，寬度為14mm。如圖3.1.3。
圖3-3
3.2 半自動上袋、打包機構
圖3-4半自動上袋、打包機構內(nèi)部機構圖
根據(jù)技術移植的創(chuàng)新方法我們設計了適用于家庭的半自動上袋、打包機構如圖3-2所示，內(nèi)部容量為l×b×h=450×250×200。半自動上袋，打包機構采用金屬材料和工程塑料結合制作。
這一部分也可單獨做一個產(chǎn)品生產(chǎn)，一次性可以上垃圾袋20-30個，免除普通垃圾桶需要重復上袋的麻煩。
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，最后和半自動上袋、打包機裝配到一起，做成一體式，使結構緊湊，方便半自動上袋、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 裝配體等軸測圖
1、腳踏桿 2、半自動上袋、打包裝置 3、支架 4、傳動軸 5、壓縮裝置導向槽 6、可伸縮壓縮裝置 7、壓板 8、外觸發(fā)打包桿 9、連接半自動上袋、打包裝置和支架的導軌
當有垃圾需要丟棄時，圖中的2半自動上袋打包裝置手動拉出殼體的外面，然后把垃圾丟進垃圾箱中。當垃圾裝的比較松散時可以腳動向下觸動腳踏桿1，帶動傳動軸4，從而能觸發(fā)可壓縮裝置6，使壓板7行下壓縮，達到壓縮垃圾的效果。當垃圾裝滿之后，可手動觸動外觸發(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，下一個垃圾袋將會直接可利用。
4 主要部件設計參數(shù)及性能
4.1垃圾桶支架設計參數(shù)
根據(jù)推桿的伸縮長度0-140mm，結合有關數(shù)據(jù)，把垃圾桶支架的各個尺寸設計如下。支架的整體高度為420mm，長為480mm，寬為310mm。
其中由于需要固定壓縮桿，因此，在主視圖的頂部轉一個?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?5的孔，用來固定壓縮的支架。各個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?5的孔，用來固定打包機構和抽屜。
圖4-3 俯視圖
4.2 抽屜設計參數(shù)
根據(jù)整體支架的尺寸，設計出如下尺寸的抽屜。此抽屜用來放置垃圾打包機構。
圖4-4 主視圖
圖4-5左視圖
圖4-6 俯視圖
5 設計主要創(chuàng)新點及預計應用前景
5.1創(chuàng)新點
本項目在應用了功能組合，功能技術移植等創(chuàng)新設計方法及設計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)一定程度的自動上袋、打包，這是市場上現(xiàn)有垃圾桶所不具備的功能特點。只需一次安裝垃圾袋即可多次自動上袋、撐袋，減少人為重復放置垃圾袋、撐開垃圾袋的重復勞動的次數(shù)。，
2) 本作品設計了壓縮裝置，能夠把松散的垃圾壓緊實。減少了垃圾搬運、周轉次數(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計理念。采用模塊化的裝置，只需要對模塊進行部分的改造，就可以投入使用。這樣既減少了設計加工的過程與時間，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用于家庭垃圾處理。采用UV光源燈，能夠在蚊蠅誘殺點有效地引誘、殺滅蚊蠅，同時UV光波還能夠殺滅垃圾桶內(nèi)細菌、病毒，有效地延長垃圾的存放時間，優(yōu)化居家環(huán)境。
5) 本作品還創(chuàng)新地結合了空氣清新模塊。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 應用前景
隨著國家邁向現(xiàn)代化的步伐加快，我國城市化進程也在不斷加速，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、周轉成本相對較高。本作品能夠在一定程度上解決以上問題。
本作品構思獨特、設計新穎，在設計方面，創(chuàng)新的結合了壓縮技術、自動上袋及打包技術、殺菌滅蟲技術、清新空氣技術等。這些是市場現(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，只需加工部分簡單的結構部件，其他功能按模塊插入并適當改造即可實現(xiàn)。充分利用了現(xiàn)有產(chǎn)品成熟的技術來保證設計功能的很好實現(xiàn)，因此具有很好的實用性與穩(wěn)定性。由于大大減少了加工制造過程，本作品的成本較低，性價比高，有利于推廣應用。因而具有很好應用前景與廣闊的市場前景。
大容量新型家用垃圾存放處理系統(tǒng)成本預算：
表2 預期收益表
費用
型號
材料費（元）
加工費（元）
其他費用（元）
合計（元）
預期售價（元）
預計年產(chǎn)量 （萬件/年）
預計年收益（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
公共場所版
200
120
90
410
900
1
490
結束語
本作品針對現(xiàn)代市場的需求現(xiàn)有垃圾桶存在的不足而設計的，構思獨特、設計新穎。在設計方面，運用組合、技術移植等創(chuàng)新方法融合了壓縮技術、自動上袋及打包技術、殺菌滅蟲技術、清新空氣技術等。通過實踐測試，本作品達到其設計功能要求，設計方案正確、可行，各項指標穩(wěn)定、可靠。如果本作品進行批量化生產(chǎn)，將進一步降低生產(chǎn)成本，提高性價比，能夠滿足市場的迫切需求。
雖然本作品擁有諸多優(yōu)點，但仍有不足之處，諸如：整體質(zhì)量不夠輕便、體積大，模型外觀設計不精致，有些機構有待進一步優(yōu)化等。一個新產(chǎn)品要想推向市場，必然經(jīng)歷萌芽期，成長期，成熟期這樣一個生命周期，而我們的產(chǎn)品還處于萌芽期，這期間仍需進行不斷地優(yōu)化改進。
在本作品的設計加工過程中，小組成員的交流溝通能力和實踐動手能力的到了很大的提高，同時又對以往所學知識進行了回顧，深化了對所學知識的認知。
致 謝
彈指一揮間，大學四年已經(jīng)接近了尾聲。當自己懷著忐忑不安的心情完成這篇畢業(yè)論文的時候，自己也從當年一個從農(nóng)村走出的懵懂孩子變成了一個成熟青年，回想自己的十幾年的求學生涯，雖然只是一個本科畢業(yè)，但也實屬不容易。首先，從小學到大學的學費和生活費就不是一個小數(shù)目，這當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心安排，我是無論如何也完成不了我的大學生活。沒有他們的支持和鼓勵，我也不可能完成我經(jīng)濟學第二專業(yè)的學習。當然，一個農(nóng)民家庭要同時供兩個大學生上學，沒有別人的幫助和接濟是相當困難的。因此我要感謝那些在我求學時對我經(jīng)濟和精神上幫助的親戚、朋友、老師和同學們，我的生活因你們而精彩和充實。??
鄭州輕工業(yè)學院，這里嚴謹?shù)膶W風、優(yōu)美的校園環(huán)境使我大學四年過的很充實和愉快。我大學在機械工程學院度過的。在這短短的四年時間里，我有幸和許多優(yōu)秀的同學一起學習，聽睿智的哲學老師講授知識。這些有用的東西一直對我大學的學習和生活有很重要的指導作用，我相信，這些東西將伴隨我走完整個人生的道路?，F(xiàn)在回想起在哲學班的日子，還是那么的溫馨和愜意，我不能不感謝當時哲學班的每一位同學和老師，跟你們在一起學習、生活，那真是其樂融融，妙不可言！?
這次畢業(yè)論文設計我得到了張老師和同學的幫助，其中我的論文指導老師張德海老師對我的關心和支持尤為重要。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)設計的每個階段，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)整等各個環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導。這幾個月以來，張老師不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想給我以無微不至的關懷，在此謹向張老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。?
書到用時方恨少，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，學習不止，人生就是一個不斷學習和完善的過程，敢問路在何方？路在腳下！
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