多功能环保垃圾桶设计毕业设计说明书模板

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摘要 (2)

1 前言 (3)

2 设计方案 (6)

2.1设计背景及调查研究 (6)

2.1.1 设计背景 (6)

2.1.2可行性建议 (8)

2.1.3 调查研究及分析 (9)

2.2.1 功能分析 (11)

2.2.2 工作原理分析与功能分解 (11)

2.2.3功能求解 (12)

2.2.4 原理方案确定 (12)

3设计计算.......................................... 错误！未定义书签。

3.1外壳总体设计.................................... 错误！未定义书签。

3.1.1 现有垃圾箱宜人性分析：.................... 错误！未定义书签。

3.1.2 垃圾桶主要参数确定........................ 错误！未定义书签。

3.2四杆机构计算 ................................... 错误！未定义书签。

3.2.1 角度的确定................................ 错误！未定义书签。

3.2.2 长度的确定................................ 错误！未定义书签。

3.3齿轮计算........................................ 错误！未定义书签。

3.3.1 大齿轮计算................................ 错误！未定义书签。

3.3.2 小齿轮计算................................ 错误！未定义书签。

3.4电机选择及赤柄轮系计算.......................... 错误！未定义书签。

3.4.1 力矩计算.................................. 错误！未定义书签。

3.4.2 速度计算.................................. 错误！未定义书签。

3.5储物桶结构计算.................................. 错误！未定义书签。

3.5.1 储物桶开口计算............................ 错误！未定义书签。

5 可优化改进处..................................... 错误！未定义书签。总结与体会......................................... 错误！未定义书签。致谢辞............................................. 错误！未定义书签。【参考文献】 (14)

摘要

垃圾桶在人们日常生活中发挥着不可替代的作用。作为日常生活的必须品,随着当前国民生活水平的日益提高，健康意识的不断完善从市场供应的角度来说，越来越多的生产者正努力改进垃圾桶的结构设计，力图将最方便、安全并且廉价的产品提供给消费者。在此，本设计针对放在垃圾筒内的塑料袋很容易脱落造成垃圾筒内壁被污染的问题，对传统垃圾桶进行创新设计，提出一种新型的多功能环保垃圾筒设计方案。以实现安全、自动、便捷的目的。

【关键词】垃圾桶、多功能、设计、环保、自动

Abstract

Dustbin in People's Daily life plays an irreplaceable role. As a daily necessities, with the current national standard of living rise increasingly, health awareness of perfecting the market supply from the point of view, more and more producers are trying to improve the structure design of the dustbin, trying to have the most convenient and safe and cheap products for consumers. In this, the design in the dustbin in on plastic bags is easy to fall off cause by the problem of pollution inner dustbin, to the traditional trash can by creative design, in this paper, a new type of multi-function environmental protection dustbin design scheme. In order to achieve security, automatic, convenient purpose.

【Key words】Dustbin；Multi-function；Design；Environmental；protection；Automatic

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1 前言

中国约有2/3的城市陷入垃圾围城的困境。我国仅“城市垃圾”的年产量就近1.5亿吨，这些城市垃圾绝大部分是露天堆放。它不仅影响城市景观，同时污染了与我们生命至关重要的大气、水和土壤，对城镇居民的健康构成威胁。垃圾已成为城市发展中的棘手问题。垃圾不仅造成公害，更是资源的巨大浪费。每年年产1.5亿吨的城市垃圾中，被丢弃的“可再生资源”价值高达250亿元!北京市现日产垃圾13000吨，全年生产495万吨,而且每年将以8%的速度递增。我国目前处理生活垃圾的方法除露天堆放外，还有卫生填埋，这种方法避免了露天堆放产生的问题，其缺点是建填埋场占地面积大，使用时间短(一般十年左右),造价高，垃圾中可回收利用的资源浪费了;再是焚烧，使垃圾体积缩小50%～95%，但烧掉了可回收的资源，释放出有毒气体，如二恶英、电池中的汞蒸汽等，并产生有毒有害炉渣和灰尘;第四种是堆肥，这种方法需要人们将有机垃圾与其它垃圾分开才行，它具有很好的发展前景。北京市现处理一吨垃圾花103.49元,一年的处理费用就是5亿多元。这还不包括建设垃圾处理场的费用，建一座大型垃圾填埋厂就得花1～2亿元,建一座大型垃圾焚烧厂就得花20多亿元，这又是一笔很大的支出。当前大量未经分类就填埋或焚烧垃圾，既是对资源的巨大浪费，又会产生二次污染。废弃的生活用品、丢掉的果皮纸屑……生活中，人们每天都不可避免地制造着各种各样的生活垃圾。可是，您知道这些你扔一点我丢一袋的垃圾加在一起有多少么？据统计,中国平均每人每天产生大约1.5千克垃圾。昆明市统计,每人每天约产生垃圾0.8～1.1千克, 昆明300万人口日产生活垃圾可达3000吨。

广州市市容环卫局的数据显示，广州市现在日产生活垃圾4600吨。“九五”期间，广州市城市生活垃圾年增长率为 6.63％。城市生活垃圾有机易腐物含量达55％，要求垃圾必须快收快运快处理。中国机械设备成套工程协会的董学伟、杨宏斌、周健三人提交的《垃圾产业化市场调查研究报告》中说，仅北京市日产垃圾就将近8000吨，年产垃圾近300万吨，堆起来就有两个半景山大。在京城散布于三环路以外、超过５０平方米的垃圾堆就有4500个。相对我国城市生活垃圾总量已经进入世界垃圾高产国行列、增长速率居世界第一位情况来说，对垃圾的无害化处理率很低，历年垃圾累计达60多亿吨，占地5万多公顷，如不能妥善处理，出现垃圾围城现象已不是危言耸听。我国城市垃圾由于处理不当，对环境污染危害很大。首先是因为增长速度很快，这些垃圾侵占大量土地。据调查，全国668个城市中至少有200个以上的城市处在垃圾的包围之中，在城市周围历年堆存的生活垃圾量已达到60亿吨，侵占了约５亿多平方米的地面。此外，未经严格处理的城市生活垃圾直接用于农田，破坏了土壤的团粒结构和理化性质，导致土壤保水、保肥能力降低。这些垃圾同时严重污染了空气和水体。在城市垃圾直接堆放、简易填埋场的场

区，臭气熏天，老鼠成灾，蚊蝇孳生，向大气释放大量的氨、硫化物。仅有机挥发性气体就多达100多种，其中还含有多种致癌、致畸物，危害极大。垃圾在堆放腐败过程中产生大量酸性和碱性有机污染物，并溶解出垃圾中的重金属，形成有机物、重金属和病原微生物三位一体的污染源。任意堆放的垃圾或简易填埋的垃圾，其所含水量和由于雨水产生的渗滤液流入地表水体和渗入土壤，会造成地表水和地下水的严重污染。一些已经建成的大型垃圾填埋场也存在严重污染地表水和地下水的现象，如广州大田山垃圾填埋场，上海老港废弃物处置场等都发生了污染地下水现象。

现在我国把推行垃圾分类回收综合治理，作为30项重要内容之一受到社会各界的重视。生活垃圾已成为当前公害之一。我国仅“城市垃圾”的年产量就近1.5亿t，这些城市垃圾绝大部分是露天堆放。它不仅影响城市景观，同时污染了大气，水和土壤，对城镇居民的健康构成了威胁，成为城市发展中的棘手问题。通过网上的信息可以知道，每年1.5亿t的城市垃圾中，被丢弃的“可再生资源”价值高达250亿元！现在北京市日产垃圾1.3万t，全年495万t，而且每年正以8%的速度递增。

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随着经济的繁荣，消费的激增，事物的更替速度变快，垃圾的产量越来越大，垃圾的处理方式和垃圾桶的功能关系着城市居民的健康生活和城市的发展．在地铁，公交车站，居民小区和旅游景点等等地方市民经常可以见到垃圾桶，居民的生活离不开垃圾桶，随着时代的发展，目前的垃圾桶并没有发挥自身的作用，存在着很多的问题，在呼吁市民积极响应别乱扔垃圾的同时，作者认为垃圾桶设计的不合理性影响了垃圾处理的效果。这就促进了智能垃圾桶的诞生。对于“智能垃圾桶”这个名词,相信大家已不陌生,现在市场上已出现一种技术成熟的智能垃圾桶产品。它能够在人的手或物体接近投物口约15 cm时，垃圾桶自动开盖，等垃圾投入完毕，垃圾桶桶盖又自动关闭.虽然该产品已不需用手直接接触垃圾桶桶盖，但要真正使垃圾桶实现智能化,这还只能算是第一步。由于这种垃圾桶的功能还比较单一，并且直接开关盖这一功能机械耗损程度较高，所以还有许多需要改进的地方。现在，许多发达国家如美国、英国都致力于研究新型智能型垃圾桶，使垃圾桶具有多项智能型功能。近年来，环保观念深入人心，人们对垃圾桶的设计也进行了反思，从设计的材料，清洁能源的使用，自动分类等等方面进行了创新设计。2007年美国麻省理工学院机械工程系成功研制出一种名为“Recycle—osort”的太阳能环保垃圾箱。在预先设置好程序后，依靠太阳能驱动的新型垃圾箱不仅能够对可回收瓶罐废弃物进行自动分类，而且还可自动倾倒箱内废弃物。 2008年一种新的城市垃圾收集和回收系统(蓝色垃圾筒， Blue Bin)在新西兰的达尼丁市投入使用。蓝色垃圾筒用可循环材料制造，规格为45升(同时也为特殊业主提供70升的加大型号)。蓝

色垃圾筒接收的垃圾包括:清洁后并压扁的铝罐(例如汽水和啤酒罐等)，玻璃和钢或铁材质的瓶子和罐子，清洁后并去除盖子的可回收再造的塑料瓶，清洁后的纸板与塑料板等。一些比较杂乱并且不掺杂食物和蜡的纸类垃圾(如:报纸、杂志、废旧信件、收据、便笺等)，可以放到塑料袋中封紧后再投进垃圾筒，因为这样它们不会随风飘飞，污染环境。 2009年出现了新一代的垃圾桶，它们体积不大，却比传统垃圾箱多装8倍垃圾量的高科技垃圾箱。这种俗称“大胃王”的垃圾箱。一般垃圾箱可以处理约181.6升的废弃物，但“大胃王”可以一次存放1362升的垃圾。这些垃圾桶利用太阳光作为动力能源，经过自动压缩处理后，可以将垃圾的体积缩小到原来的1/8，因而能“吃”下1362升的垃圾。顶部的绿、黄、红灯，分别代表可以装、装满一半、装满，让使用者一目了然。

垃圾是环境污染的罪魁祸首。作为公民，我们应该树立起主人公的意识形态，为国家，为世界的环境保护工作献出自己的一份力，因此我们不能忽略身边的环保细节。但是，您可曾注意到，在我们的身边仍有许多不文明的现象。比如，垃圾桶那一角，总会给我们这个美好的环境抹上不和谐的音符。针对此情况，根据所学我制定了有关垃圾桶改良设计的计划，希望从垃圾桶这个小切口，为环境的保护贡献一己之力。本文提出了一种实用型智能垃圾桶的方案，这种垃圾桶能够实现自动压袋，自动换袋等功能，从功能方面更侧重于在生活细节上为消费者带来便利，卫生、环保、健康。

2 设计方案

2.1 设计背景及调查研究

2.1.1 设计背景

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（1）国内垃圾桶现状

?大理石垃圾箱

大理石垃圾箱总体造价要比之前所用的分类垃圾箱低，较普通塑料垃圾箱固然有既无人偷又摔不碎的优势，但是由于过于结实导致搬运困难，且容量小，无垃圾箱盖。垃圾箱内的塑料口袋泄漏之后垃圾箱底部无法清扫、清理。因此，大理石垃圾箱暴露了其容量太小，清运不及时，没有盖子等缺点。垃圾箱及时清运需要人力，而且其也应起到本身优美环境的作用。

?地埋式垃圾箱

箱盖露在外，箱体埋在地下，这种可以防止塑料袋乱飞、捡拾人员乱扒垃圾的“地埋式垃圾箱”被大众认可。垃圾箱盖子为踩踏式的，扔垃圾时，人们只需要用脚踩一下，箱盖就会自动打开，即可扔进垃圾。垃圾箱的盖为双层，被扔进去的垃圾非专业人员不能掏出。地埋式垃圾箱内的积水排放、如何清扫是严峻的问题。

?“突出”型垃圾箱

设计教育是全民综合素质培养的课程，我们许多市政管理部门为了突出自己的成绩，把垃圾箱漆成红。“红色”是色彩中给人视觉冲击力最为强烈的颜色，这与环境格格不入，既不协调，又不美观。

?“隐蔽”型垃圾箱

同“突出”型垃圾箱相反，“设计巧妙”的某旅游景区观光山上的垃圾箱，隐蔽在石道上。垃圾清理困难、工人作业危险，背面就是的陡峭的悬崖……领导在想如何隐蔽垃圾箱时恰恰忽略了安全性问题。

?忽视科学、过于强调艺术的垃圾箱

狮子造型垃圾箱。狮子造型垃圾箱曾在中国极为常见。狮子原本在门两侧，却被设计者设计成“垃圾箱”后，不但没有“一举两得”反而影响市容。设计者注重垃圾箱的美观，却忽视了垃圾箱的基本功能。水泥制成的垃圾箱，垃圾根本无法搬运。看守大门的北京狮子是城市的镇宅之兽，将他作为垃圾箱有反中国的哲学思想。中国人把狮子吉祥物做成垃圾箱，这种不尊重中国传统的设计不被世界接受，所以狮子类垃圾箱设计是最大的败笔。

“花蕾”造型垃圾箱。“花蕾”造型垃圾箱，忽略了垃圾箱的原本功能是既要

储存垃圾又要易于装卸。中国二十世纪七十年代到八十年代用垃圾箱来美化城市，形成垃圾箱怪异造型的流行事态。请问此“花蕾”型设计垃圾箱能容纳多少垃圾呢？

“信箱”造型垃圾箱。金属信报箱型垃圾箱，造型固然很好看，但实在很难清理，且不易于垃圾存储和搬运。

?新型可移动式垃圾箱

胶封不漏水，加盖不跑味，容量两吨多，小车拉着走——这就是可移动式垃圾箱的特性。其优点有：可移动、容量大、封闭好。封闭性好是这种垃圾箱的最大优点，箱体四周没有任何缝隙，除了残土外，任何垃圾都可以收集，包括液体垃圾。由于它的底部是锰钢材质，所以耐腐蚀性特强。有诸多优点的垃圾箱却失掉了最重要的功能——垃圾分类。我国的垃圾箱设计一直在努力真正实现垃圾分类。

?“分类”垃圾箱

恐怕只有生物工程硕士以上专业毕业生才会了解有机物投放口和无机物投放口的投放垃圾的区别。所以，有机物投放口和无机物投放口分类垃圾箱注重材料，而忽略社会学。我们一直在努力实现垃圾分类，却在在垃圾箱设计改进的路上跋涉。

（2）现有产品不足之处综合分析

?垃圾箱高度不当

很多地方的垃圾箱高度都太低，人们使用垃圾箱时不得不弯腰，十分不方便。另外又有些上盖式垃圾箱过高，扔垃圾时费力，身材不够高者还得抛进去。大部分的垃圾箱，缺点是当人用脚踩下去的时候，盖子一开，就会有一股很重的味道，让人接受不了，所以会很快扔进去，盖子就会重重的盖下来，也就很容易损坏了。

?垃圾箱箱盖过重

现在很多的家属小区都不再使用垃圾通道，大量使用大型的垃圾箱，容积较大，并且是上盖式垃圾箱，如图2-1。为防止大风吹散垃圾箱的垃圾，上盖很重，一般人使用都感到很吃力，有些老年人和儿童甚至推不开，只好将垃圾放在外边，垃圾箱也就形同虚设了。

图2-1：箱盖过重的垃圾箱

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?垃圾箱构造不合理

例如翻盖式垃圾箱的翻盖过紧，占地大，有效容积小，垃圾箱的翻盖上有时会

很脏，所以很多人看到以后就会觉得很不舒服，就随便把垃圾放在了垃圾箱的旁边，

而且清洁人员清理不方便等等。

?垃圾分类不合理，标志不明确

一些地方设有垃圾分类的垃圾箱，但是其分类不准确，效果不是很好，现在通

行的是将垃圾分成三类，蓝色箱放置“可回收垃圾”；黄色箱放置“不可回收垃圾”；

而红色箱则放置“有害垃圾”，实际上很少有垃圾投入红色垃圾箱中，另外，不同

地区使用的颜色标志也不尽相同，造成人们认知上的困惑和不便。

?有些设计者想美化环境，将垃圾箱设计成熊猫，企鹅，胖头鱼，蛤蟆等式样，

几乎所有嘴巴大的动物都难逃被设计成垃圾箱（图2-2）。这样的设计使人们不得

不把垃圾塞进动物的嘴里，让小孩子看了会很误解，这对于教育是个很不好的现象。

这难道不是一件让人很难受的事情吗？

图2-2：容易造成误解的垃圾桶

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2.1.2 可行性建议

（1）垃圾箱实现体量大、口很小、密封严的设计。口小不易于有害气体的挥发、扩散。

（2）民众要有良好的分类扔垃圾的习惯，每年法国80%的废弃包装类垃圾都

得到了循环处理。63%的废弃包装类垃圾经再处理后被制成了纸板、金属、玻璃瓶

和塑料等初级材料，17%被转化成了石油、热力等能源。

（3）实施可燃、不可燃、玻璃、宝特瓶、铁罐等垃圾分类，实现彻底而仔细的分类标准。例如，日本分类垃圾箱的第一个箱子里是玻璃瓶和易拉罐；第二个箱子里是塑料瓶；第三个箱子里是塑料袋和餐盒；第四个箱子里是废纸和杂志。图示即可。日本也经历过从垃圾分类配文字时期，最后彻底演变成只用世界人民都可看懂的图像说明。

（4）垃圾箱把世界各种酒瓶由电子分码将瓶子分类，回收垃圾形成产业。回收垃圾会有很高的收入，可以考虑将此收入分给“城市美容师”。

（5）全民环境健康教育。环境卫生靠市民的自觉性，发达国家的环境卫生既是靠自觉性，并非环卫工人的庞大队伍。中国付出的人力和物力是由于中国市民从小学无环境健康教育，导致给国家城市精神文明建设造成负担。全民环境健康教育应从孩子抓起，全民族的意识必须从小学、中学做起，要走进学校，走进社区，走进企业机关。

2.1.3 调查研究及分析

为了了解人们对生活环境周围的垃圾桶的设计的看法，我们采取了抽样调查的方式，以调查问卷的形式为主。并用图表对调查结果进行了处理与分析。

从中，我们可以看出，大部分的人都不太喜欢生活环境周边的垃圾桶的设计，可以进行改进。

表二显示，多数人认为垃圾桶的容积够大。

垃圾桶的开口设计有待改进，可以适当加大开口的直径

从中看出，要让垃圾桶发挥功能，垃圾的及时的清理也是很必须的。

表2-5 会自觉将垃圾分类

个人的习惯也是让垃圾桶发挥功能的重要因素之一。

不同的人群对垃圾桶的颜色也有不同的要求。

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2.2 设计构思

根据调查研究与分析，拟设计一种多功能环保垃圾桶，使之具有能自动换袋，自动打包等功能。这样，能使人减少对垃圾袋的过多接触，环保卫生。除此之外，垃圾袋的自动打包能避免垃圾袋在特殊环境下发生破裂或其他方式造成对垃圾桶的再次污染，便于垃圾桶的清理。

2.2.1 功能分析

打包好的垃圾

垃圾袋

总功能：自动打包

2.2.2 工作原理分析与功能分解

图2-3 多功能垃圾桶功能分解

2.2.3功能求解

下面对自动打包垃圾桶的功能元进行求解，解得如下图所示形态学矩阵综合列表。

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表2-7 自动打包垃圾桶的形态学矩阵综合列表

2.2.4 原理方案确定

（1）机构形式设计

机构形式设计具有多样性和复杂性，满足同一原理方案的要求可采用或创造不同的机构类型。在进行机构形式的设计时，出满足运动形式、运动规律或运动轨迹要求外，还应遵循一些原则。

机构运动链要尽量简短。完成同样的运动要求，应优先选用构件数和运动副数较少的机构，这样可以简化记起的构造，从而减小质量、降低成本：同时也可以减少由于零件的制造误差而形成的运动链的累积误差，提高零件加工工艺性，增强机构工作可靠性。运动链简短还有利于提高机构的刚度，减少产生振动的环节。考虑以上因素，在机构选型时，有时宁可采用有较小设计误差的简单金丝机构，也不采用理论上雾误差但结构复杂的机构。

机械的尺寸和质量随所选用的机构类型不同而又很大差别。总所周知，在相同的传动比情况下，周转轮系减速器的尺寸和质量比普通定轴轮系减速器要小得多。在连杆机构和齿轮机构中，可利用齿轮传动是节圆作纯滚动的原理及杠杆放大或缩小的原理等来缩小机构尺寸。并且，机构在机械系统中不仅祈祷传递运动的作用，而且还要祈祷传递和承受力活力矩的作用，因此要选择有较好的动力学特性的机构。

机构选型一般先按执行构建的运动形式要求选择机构，同时还应考虑机构的特点和原动机的形式。实现统一功能活运动形式要求的机构可以有多重类型，选型时应尽可能搜索到现有的各种机构，一边选出最优方案。

（2）造型创新设计

机电产品的造型穿心设计是研究几点产品外观造型设计和人机系统工程的一

门综合性学科，不仅设计工程技术、人机工程学、价值工程和可靠性技术，还设计生理学、心理学、美学和时常营销学等领域，是将现金的科学技术和现代审美观念邮寄的结合起来，是产品达到科学和美学、及技术和艺术、材料和工艺的高度统一。机电产品造型设计是产品的科学性、实用性和艺术性的结合，起设计的三个基本原则是使用、美观、经济。

实用性是产品设计的根本原则，使用是指产品具有先进和完善的物质功能。产品的用途决定产品的无知功能，产品的物质功能又决定产品的形态。

美观是指产品的造型美，是产品整体体现出来的全部没敢的综合。

产品的商品性使它与市场、销售和加个有着不可分割的联系，因此造型创新设计丢与产品价格有着很大的影响。单纯追求外观形式的美而不惜提高生产成本的产品，或者完全放弃造型的形式美只追求成本低廉的产品，都是无市场竞争力的。

?由于垃圾袋的限制，故大部分的垃圾桶的换袋都采用人工的方式，考虑到自动安装垃圾袋所耗费的资源太大，且不合算，所以本设计采用人工放入垃圾袋的方式。

?现有的多功能垃圾桶大多采用人工驱动的方式来作为机构的运动源。例如脚踏式垃圾桶的踏板。而本设计的目的是要实现自动打包，自动换袋的功能，故采用电机作为垃圾桶的机构运动的动力源。

?垃圾袋的封口可以采用很多种方式，如热压式、冷压式、熔焊式、插合式、折叠式等。考虑到所学及使封口的程序尽量简单，所以采用无封口材料的热封式来对垃圾袋进行热封。

?为了实现垃圾桶的自动打包和自动换袋等功能，需对垃圾桶或垃圾桶内桶进行一定的创新与改进。拟设计一圆筒形的垃圾桶内桶，使其通过一定的运动方式，对装在内桶的垃圾袋进行热封、换袋等功能，且使之能不停的往复运动来实现自动化。能实现这样的运动方式的机构有很多，如曲柄滑块机构，移动导杆机构，凸轮机构等。考虑到垃圾桶内部的空间及为了使运动机构更简便，故采用一四杆机构来实现其运动方式。

综上，根据设计计算，成本考虑等决定采取A1（手动）—B1（电机带动）—C2（热封条热封）—D3（热封条热封）—E1（手动）的组合。

1）整体设计

【参考文献】

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