畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-帶壓縮機(jī)構(gòu)的廢棄物回收箱設(shè)計(jì)

1、<p>　　編號(hào)：_______________</p><p><b>　　畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</b></p><p>　　題目 帶壓縮機(jī)構(gòu)的廢棄物回收箱設(shè)計(jì)</p><p>　　院 （系） 機(jī)械工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化 </p

2、><p><b>　　摘要</b></p><p>　　生活垃圾的收運(yùn)、處理是一個(gè)巨大的系統(tǒng)工程，涉及到從垃圾產(chǎn)生地的收集一直到垃圾的處理方法和垃圾消納的全過(guò)程。為實(shí)現(xiàn)垃圾的減容運(yùn)輸，提高運(yùn)輸?shù)男?，解決垃圾在中轉(zhuǎn)站到填埋場(chǎng)的運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)環(huán)境的再污染問(wèn)題，更為有效地利用回收箱容量，進(jìn)行垃圾的壓縮是必要的。目前我國(guó)市場(chǎng)上有幾種可壓縮垃圾體積的垃圾桶，在國(guó)外也有一些大型垃圾壓

3、縮處理裝置，壓縮技術(shù)正在發(fā)展起來(lái)，不同的壓縮方案漸漸成型。</p><p>　　為實(shí)現(xiàn)垃圾的減容運(yùn)輸，提高運(yùn)輸?shù)男?，解決垃圾在中轉(zhuǎn)站到填埋場(chǎng)的運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)環(huán)境的再污染問(wèn)題，更為有效地利用目前的填埋容量。延長(zhǎng)填埋場(chǎng)的使用年限，進(jìn)行垃圾的壓縮是必要的。垃圾壓縮的意義主要在于實(shí)現(xiàn)垃圾的減容運(yùn)輸和處置，提高設(shè)備的使用率，減少運(yùn)輸過(guò)程中的消耗。蓬松的垃圾水分含量較高，一般為40%，有時(shí)甚至高達(dá)60%，而且空隙率大，有壓縮

4、的余地。其實(shí)質(zhì)是將填埋場(chǎng)的推土機(jī)壓實(shí)提前到中轉(zhuǎn)站用壓縮設(shè)備完成，從而優(yōu)化整個(gè)的處置工藝。</p><p>　　關(guān)鍵詞：回收箱，垃圾收集桶，壓縮，打包，舵機(jī)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The home scrap receives transports, processing is a huge s

5、ystems engineering, involves to has the entire process which from trash the place collection yizhi dao trash's processing method and trash take. In order to realize trash to reduce allows to transport, raises transpo

6、rtation's efficiency, solution trash to fills in the stopover station buries the field in the transportation process to the environment again contamination concern, uses the recycling tankage effectively, carries on

7、trash the </p><p>　　In order to realize trash to reduce allows to transport, raises transportation's efficiency, solution trash to fills in the stopover station buries the field in the transportation pro

8、cess to the environment again contamination concern, uses effectively present fills in buries the capacity. The extension fills in buries the field the service life, carries on trash the compression is necessary. Trash c

9、ompression's significance mainly lies in realizes trash to reduce allows to transport and handlin</p><p>　　Keywords: recycles box; trash gathering tank; compression; pack; servo</p><p>&

10、lt;b>　　目錄</b></p><p>　　摘要 (中文) ……………………………………………………………………1</p><p>　　摘要 (英文) ……………………………………………………………………2</p><p>　　第1章 前言 ……………………………………………………………………………1</p><

11、p>　　第2章 文獻(xiàn)綜述 ………………………………………………………………………2</p><p>　　2.1 城市垃圾現(xiàn)狀………………………………………………………………………2</p><p>　　2.2垃圾處理技術(shù)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題………………………………………………… 2</p><p>　　2.3 改進(jìn)回收箱的必要性………………………………………

12、…………………………… … 4</p><p>　　2.4 垃圾的壓縮……………………………………………………………………………………5</p><p>　　2.5 壓縮打包 ……………………………………………………………………………………5</p><p>　　2.6 創(chuàng)新與相關(guān)理論………………………………………………………………………6</p>

13、<p>　　2.7 文獻(xiàn)綜述總結(jié)………………………………………………………………………6</p><p>　　第3章 回收箱壓縮部分的總體設(shè)計(jì)………………………………………………8</p><p>　　3.1回收箱的簡(jiǎn)介………………………………………………………………8</p><p>　　3.2 設(shè)計(jì)要求………………………………………………………………

14、………………8</p><p>　　3.3 確定基本布局………………………………………………………………………8</p><p>　　3.4 壓縮裝置基本布局…………………………………………………………………………9</p><p>　　第4章 回收箱壓縮功能設(shè)計(jì)……………………………………………10</p><p>　　4.1 壓縮功能分

15、析…………………………………………………………………………10</p><p>　　4.2 未來(lái)發(fā)展功能………………………………………………………………………11</p><p>　　第5章 運(yùn)動(dòng)方案的確定……………………………………………………………………12</p><p>　　5.1 確定運(yùn)動(dòng)方案的原則及注意事項(xiàng)……………………………………………………12&l

16、t;/p><p>　　5.2 運(yùn)動(dòng)方案………………………………………………………………………………12</p><p>　　5.3運(yùn)動(dòng)方案比較………………………………………………………………………13</p><p>　　5.4 回收箱體設(shè)計(jì)……………………………………………………………………13</p><p>　　5.5 回收箱桶設(shè)計(jì)…………

17、……………………………………………………………14</p><p>　　第6章 壓縮傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)……………………………………………………………15</p><p>　　6.1動(dòng)力選擇………………………………………………………………………………15</p><p>　　6.2 運(yùn)動(dòng)控制………………………………………………………………………………15</p>

18、<p>　　6.3 傳動(dòng)方式選擇………………………………………………………………………………15</p><p>　　第7章 壓縮裝置的計(jì)算… ………………………………………………………………17</p><p>　　7.1 確定電機(jī)功率…………………………………………………………………………17</p><p>　　7.2 舵機(jī)選用……………………

19、…………………………………………………………17</p><p>　　7.3 壓縮機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒輪的強(qiáng)度校核………………………………………………………19</p><p>　　7.4 壓縮機(jī)構(gòu)上危險(xiǎn)軸的校核…………………………………………………………22</p><p>　　7.5壓縮機(jī)構(gòu)的壓板最大壓力計(jì)算………………………………………………25</p>

20、<p>　　第8章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析………………………………………………………………30</p><p>　　第9章 結(jié)束語(yǔ)……………………………………………………………………………31</p><p>　　參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………32</p><p>　　謝辭 …………………………………………………

21、………………………………33</p><p>　　后記 ……………………………………………………………………………………………34</p><p>　　附錄 ……………………………………………………………………………………………35</p><p><b>　　第1章 前言</b></p><p>　　垃圾是人類(lèi)生

22、活的產(chǎn)物，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和物質(zhì)消費(fèi)的日趨現(xiàn)代化，城市生活垃圾逐年增多，成為大量廢棄物的主要組成部分。城市垃圾已成為嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題，迫在眉睫，亟待解決。全國(guó)400多座大城市中，有很多城市存在“垃圾圍城城欲摧”的局面。</p><p>　　目前，垃圾問(wèn)題已成為世界性課題，多年來(lái)，世界各地的環(huán)保工作者經(jīng)過(guò)不斷探索和研究，確定了實(shí)現(xiàn)城市垃圾無(wú)害化、減量化、資源化的三大目標(biāo)，并已形成了填埋、焚燒、堆肥、綜合處理等幾種主要的

23、處理方法。由此可見(jiàn)，只有尋求一種既經(jīng)濟(jì)有效、又無(wú)二次污染的解決方案才是真正可行。下面分析、比較了現(xiàn)階段垃圾處理技術(shù)，探討了以垃圾壓縮解決各種問(wèn)題的可行性。</p><p>　　我研究設(shè)計(jì)的帶壓縮功能的廢棄物回收箱適用于各種場(chǎng)合，現(xiàn)在的回收箱一般都不具有壓宿功能，回收箱空間利用率比較低，如果在回收箱內(nèi)加入一種壓宿裝置，就能大大提高回收箱的效率，并且垃圾在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中不易散發(fā)臭喂，很好的制止了二次污染。垃圾的壓縮打包

24、一般在垃圾中轉(zhuǎn)站進(jìn)行。我們的設(shè)想是將這一過(guò)程在回收箱內(nèi)完成，可以實(shí)現(xiàn)垃圾的高效、無(wú)污染運(yùn)輸和處理。此外，本回收箱還應(yīng)具有新穎可愛(ài)的外觀形象，能達(dá)到吸引人的目的，同時(shí)能增添整體環(huán)境的藝術(shù)美感，與人們追求多姿多彩的生活心理相適應(yīng)。故外觀的設(shè)計(jì)也是我畢業(yè)設(shè)計(jì)一項(xiàng)內(nèi)容。</p><p><b>　　第2章 文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　2.1 城市垃圾現(xiàn)狀<

25、/p><p>　　隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大和城市化進(jìn)程的加速，中國(guó)城鎮(zhèn)垃圾的產(chǎn)生量和堆積量均在逐年增加。8O年代，全國(guó)工業(yè)固體廢物的產(chǎn)生量增長(zhǎng)幅度較大，但在進(jìn)入90年代后，其增長(zhǎng)速度略有減緩，1991年和1995年，工業(yè)固體廢物年產(chǎn)生量分別為5.88億噸和6.45億噸，但同期城鎮(zhèn)生活垃圾量卻在以10％左右的年增長(zhǎng)率遞增。到1995年，中國(guó)城市總數(shù)已達(dá)640座，垃圾清運(yùn)量達(dá)10750萬(wàn)噸。城鎮(zhèn)垃圾的增長(zhǎng)和構(gòu)成的變化，主要取決

26、于城鎮(zhèn)人口的增長(zhǎng)、居民消費(fèi)水平、消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化以及煤氣普及率的提高、凈菜上市和包裝食品增加等因素。中國(guó)垃圾處理歷史數(shù)據(jù)（資料來(lái)源：《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒，1996》）同時(shí)居民生活水平和消費(fèi)結(jié)構(gòu)的改變不僅影響城市垃圾的產(chǎn)量，也影響著城市垃圾的成分。尤其是近十年來(lái)，隨著改革開(kāi)放的進(jìn)一步深化，居民收人不斷增加，人民的生活水平不斷提高，包裝產(chǎn)品的消費(fèi)，以及廢紙、塑料、玻璃、金屬、織物等可回收物的消費(fèi)不斷增加。</p><p>　

27、　2.2 垃圾處理基本流程</p><p>　　垃圾處理基本流程如下圖：</p><p>　　圖2-1垃圾處理流程圖</p><p>　　治理城鎮(zhèn)垃圾是一個(gè)系統(tǒng)工程，包括垃圾的收集、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)運(yùn)、處理及資源利用等環(huán)節(jié)。目前中國(guó)采用的垃圾處理場(chǎng)與資源化技術(shù)同世界其他國(guó)家一樣，主要采用衛(wèi)生填埋、堆肥、焚燒等方法，其中大部分城市垃圾采用堆放、簡(jiǎn)易填埋處理，衛(wèi)生填埋、機(jī)械化堆

28、肥、焚燒處理也有部分應(yīng)用。表1說(shuō)明中國(guó)城市生活垃圾處理方式（1995年），主要有垃圾制建筑材料（磚）和綜合利用等。</p><p><b>　　表2-1垃圾處理量</b></p><p>　　2.2垃圾處理技術(shù)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題</p><p>　　2.2.1垃圾處理技術(shù)現(xiàn)狀</p><p>　　中國(guó)垃圾處理起步較晚，垃圾

29、無(wú)害化處理能力較低，曾出現(xiàn)垃圾包圍城市的嚴(yán)重局面。近年來(lái)，中國(guó)環(huán)境衛(wèi)生行業(yè)有了較大的發(fā)展，使城鎮(zhèn)垃圾處理水平提高，垃圾包圍城市的現(xiàn)象有所緩解。據(jù)1994年統(tǒng)計(jì)，全國(guó)城市共有環(huán)衛(wèi)職工約38萬(wàn)人，擁有各種環(huán)衛(wèi)機(jī)械約34400輛，垃圾處理率達(dá)35.8％，建成無(wú)害化處理場(chǎng)609座，垃圾的無(wú)害化處理能力和處理率近幾年來(lái)增長(zhǎng)十分顯著。中國(guó)主要城市都建立了環(huán)境衛(wèi)生科研機(jī)構(gòu)，開(kāi)展了城市垃圾處理技術(shù)、設(shè)備的研究工作?！鞍宋濉逼陂g國(guó)家即撥款近千萬(wàn)元、 貸款

30、數(shù)千萬(wàn)元用于開(kāi)展城市垃圾堆肥、填埋、焚燒及資源化利用的科研、開(kāi)發(fā)和示范項(xiàng)目的建設(shè)。</p><p><b>　　1. 垃圾焚燒技術(shù)</b></p><p>　　焚燒處理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)垃圾無(wú)害化、減量化、資源化的較好的途徑。通過(guò)焚燒可以使可燃性垃圾氧化分解，達(dá)到減少容積。去除毒性，回收能量以及副產(chǎn)品的目的。然而，我國(guó)中等以上城市的垃圾低位熱值一般在2512～4605kJ／

31、kg范圍內(nèi)，國(guó)內(nèi)大中城市和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)還不完全具備焚燒處理垃圾的條件。而一些中小城市尚不具備該條件。又因垃圾焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的二惡英等有害氣體，能引發(fā)癌癥、皮膚病和生殖障礙，對(duì)煙氣的處理成本高，同時(shí)造成了黑色金屬等可資源化有價(jià)物的浪費(fèi)，焚燒處理對(duì)垃圾的熱值要求高，而我國(guó)垃圾有機(jī)物含量低，水份含量高，降低了其焚燒價(jià)值。所以現(xiàn)今在全國(guó)范圍內(nèi)很難進(jìn)行大范圍的推廣和應(yīng)用。</p><p><b>　　2. 垃圾堆

32、肥技術(shù)</b></p><p>　　城市垃圾中含有許多的有機(jī)物，有機(jī)垃圾堆肥后可作為肥料和土壤改良劑施用于農(nóng)田。這不僅解決了環(huán)境污染和垃圾無(wú)害化問(wèn)題，也為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了有用物質(zhì)，從而維持了自然界的良性循環(huán)。</p><p><b>　　3. 衛(wèi)生填埋技術(shù)</b></p><p>　　衛(wèi)生填埋是一種垃圾的最終處理方法，其實(shí)質(zhì)是將垃圾鋪

33、成有一定厚度的薄層，加以壓實(shí)，并覆蓋土壤。但是，防滲漏處理必須格外小心，并且需要長(zhǎng)期嚴(yán)格的安全、環(huán)保管理，形成垃圾—土壤—垃圾壓層，最后用0.5ｍ以上的土壤層封閉后綠化。由于其工藝簡(jiǎn)單，投資較少，在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛采用，也是我國(guó)目前主要的垃圾處理方法。</p><p>　　2.2.2 存在的問(wèn)題</p><p>　　以上的垃圾處理技術(shù)，主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題： ①垃圾焚燒技術(shù)的應(yīng)用取

34、決于熱值和燃燒氣的控制。并且燃燒過(guò)程中會(huì)排放大量廢氣，造成二次污染；產(chǎn)出毒性很大并有致癌作用的“二惡英”，這一現(xiàn)象已引起國(guó)際社會(huì)的高度重視，西方發(fā)達(dá)國(guó)家已在有計(jì)劃地關(guān)閉垃圾焚燒爐。如果處理不當(dāng)就會(huì)造成經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和二次空氣污染。② 垃圾堆肥技術(shù)其缺點(diǎn)是工程投資大、生產(chǎn)的肥料肥效低、銷(xiāo)售困難；這項(xiàng)技術(shù)目前仍然是處理成本最為低廉和對(duì)垃圾資源化處理的技術(shù)措施之一， 但堆肥過(guò)程中有機(jī)物的分解很難完全，無(wú)害化難徹底，堆肥時(shí)間長(zhǎng)，占地面積大，有機(jī)肥的肥

35、效較化肥低，有機(jī)肥的推廣也較困難。③ 衛(wèi)生填埋技術(shù)其缺點(diǎn)是占地面積大、易污染大氣和地下水、滲漏水處理難度大；但是這項(xiàng)技術(shù)是處理城市垃圾的最終手段。</p><p>　　2.3 改進(jìn)回收箱的必要性</p><p>　　雖然北京總體環(huán)境得到了明顯好轉(zhuǎn)，但是仍有一些小的地方確被人們忽視了，所以我們經(jīng)常會(huì)看到垃圾桶里只有一半垃圾，但桶邊卻堆滿垃圾，在其附近也經(jīng)?？吹揭恍┗夭涣思业睦?，就連迎接世界

36、友人的天安門(mén)廣場(chǎng)，也能看到不少垃圾。通過(guò)各種環(huán)保資料宣傳，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)存垃圾桶的利用率并不高，人們經(jīng)常會(huì)看到一些回不了家的垃圾，而垃圾桶卻都吃不飽，更談不上分類(lèi)投放回收利用了。在一些公共場(chǎng)合，雖然到處都有垃圾桶，但由于陳舊無(wú)新意，由此可知，大家正確投放垃圾的環(huán)保意識(shí)亟待提高，同時(shí)新型垃圾桶的設(shè)計(jì)問(wèn)題擺在了工程設(shè)計(jì)人員面前。</p><p>　　2.4 垃圾的壓縮</p><p>　　根據(jù)我國(guó)

37、城市垃圾的現(xiàn)狀:城市垃圾中無(wú)機(jī)成分多于有機(jī)成分；不可燃成分多于可燃成份；不可堆肥成分多于可堆肥成分。</p><p>　　按垃圾成分大致有如下比例：爐灰、灰土等無(wú)機(jī)成分約占56%，菜皮及其他食物垃圾約占36%，紙類(lèi)、織物類(lèi)、金屬、塑料等不到10%。</p><p>　　所以采用衛(wèi)生填埋技術(shù)處理城市垃圾才是最終手段，其缺點(diǎn)占地面積大、易污染大氣和地下水可以通過(guò)對(duì)垃圾的壓縮打包來(lái)彌補(bǔ)。對(duì)城市垃

38、圾的處理，通過(guò)收集車(chē)直接將垃圾運(yùn)至填埋場(chǎng)，此時(shí)垃圾的壓縮對(duì)垃圾運(yùn)輸有著重要的意義，不僅提高了垃圾運(yùn)輸車(chē)的轉(zhuǎn)載率，就修建垃圾壓縮站和壓縮的運(yùn)行成本與其他垃圾處理技術(shù)相比變的更加經(jīng)濟(jì)。隨著城市的發(fā)展、垃圾量的劇增，人們逐漸重視垃圾的壓縮，逐漸意識(shí)到垃圾壓縮的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。國(guó)外已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多種垃圾壓縮形式，如中密度和高密度壓縮打包，集裝箱壓縮運(yùn)輸?shù)龋⑶乙灿卸嗄甑倪\(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　垃圾壓縮的意義主要在

39、于實(shí)現(xiàn)垃圾的減容運(yùn)輸和處置，提高設(shè)備的使用率，減少運(yùn)輸過(guò)程中的消耗。蓬松的垃圾水分含量較高，一般為40%，有時(shí)甚至高達(dá)60%，而且空隙率大，有壓縮的余地。其實(shí)質(zhì)是將填埋場(chǎng)的推土機(jī)壓實(shí)提前到中轉(zhuǎn)站用壓縮設(shè)備完成，從而優(yōu)化整個(gè)的處置工藝。</p><p>　　2.5 壓縮打包 </p><p>　　垃圾的壓縮打包一般在垃圾中轉(zhuǎn)站進(jìn)行。從收集車(chē)運(yùn)至中轉(zhuǎn)站的垃圾，進(jìn)壓縮打包設(shè)備進(jìn)行壓實(shí)，形成包

40、裹后進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，包裹可以分為自成型包裹和加包裝的捆扎式包裹，前者對(duì)垃圾性質(zhì)的要求較高，如垃圾的成分、粒徑、含水率等，以保證有足夠的粘結(jié)力粘結(jié)成型。目前國(guó)內(nèi)的垃圾未經(jīng)嚴(yán)格的分類(lèi)，各種垃圾混在一起，很難形成自成型的包裹。捆扎式的包裹需要有相應(yīng)的捆扎設(shè)備，較適合目前國(guó)內(nèi)的垃圾狀況。</p><p>　　蓬松的垃圾密度為0.5t/m3左右，經(jīng)壓縮打包，垃圾的密度可以達(dá)到1t/ m3，考慮大包裹在運(yùn)輸過(guò)程膨脹，其密度保持在0

41、.9t/ m3左右。垃圾中水分被擠壓出來(lái)，密實(shí)度增加，體積縮小，不僅給運(yùn)輸而且給填埋操作帶來(lái)極大的方便。其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： ①增加垃圾車(chē)的運(yùn)輸效率.由于垃圾經(jīng)壓縮后體積減少，密度增大，可以更為有效的利用垃圾車(chē)的容量.若采用散裝運(yùn)輸，10t的垃圾車(chē)只能裝運(yùn)5t的垃圾，壓縮打包后可以充分利用10t的運(yùn)輸能力.提高運(yùn)輸效率，其經(jīng)濟(jì)效益是明顯的.目前， 就國(guó)內(nèi)首座垃圾壓縮轉(zhuǎn)運(yùn)站北京市第四清潔車(chē)輛場(chǎng)大屯垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站，單班設(shè)計(jì)處理能力每天

42、平均轉(zhuǎn)運(yùn)垃圾1500噸從中轉(zhuǎn)站運(yùn)送1t垃圾到填埋場(chǎng)的成本是30元左右，若按增加運(yùn)輸效率30%計(jì)，在同樣車(chē)次的情況下，可節(jié)約運(yùn)輸成本30%，1年下來(lái)可節(jié)約近500萬(wàn)元。② 同樣，壓縮打包也提高了填埋場(chǎng)的容積利用率。散裝的垃圾經(jīng)推鋪壓實(shí)后密度可以達(dá)到0.7t/ m3，但散裝的垃圾經(jīng)壓縮處理后的密度高，經(jīng)膨脹后可以達(dá)到0.9t/ m3，因此可填埋更多的垃圾，延長(zhǎng)填埋場(chǎng)的使用年限。③ 垃圾填埋的操作更加簡(jiǎn)便，垃圾只需以適當(dāng)?shù)男问蕉逊诺嚼盥駡?chǎng)

43、</p><p>　　當(dāng)然，垃圾的壓縮打包亦有不足之處。主要表現(xiàn)在增加了壓縮打包設(shè)備的費(fèi)用。但設(shè)備費(fèi)用的增加完全可以從采用壓縮打包后所節(jié)約的費(fèi)用中得到彌補(bǔ)。</p><p>　　2.6 創(chuàng)新與相關(guān)理論</p><p>　　2.6.1 創(chuàng)新定義</p><p>　　創(chuàng)新從最通俗的意義上講就是創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和創(chuàng)造性地解決問(wèn)題的過(guò)程，創(chuàng)新也指新

44、的可行解或概念，該解或概念與已有的解或概念相比應(yīng)具有明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。為此，創(chuàng)新需要打破思維定勢(shì)、跨領(lǐng)域綜合運(yùn)用各學(xué)科知識(shí)解決問(wèn)題，需要為工程師從事產(chǎn)品創(chuàng)新提供可操作性的方法，給出解決問(wèn)題的原理和方向。</p><p>　　2.6.2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)在產(chǎn)品創(chuàng)新中的地位</p><p>　　產(chǎn)品創(chuàng)新是制造業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取勝的關(guān)鍵。如果把產(chǎn)品設(shè)計(jì)分為產(chǎn)品定義、概念設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)及詳細(xì)設(shè)計(jì)幾個(gè)階段，而概

45、念設(shè)計(jì)則是與創(chuàng)新緊密相關(guān)的一個(gè)階段，是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中最重要的環(huán)節(jié)之一，是制造業(yè)的靈魂。產(chǎn)品的功能、造型、結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、成本以及可制造性、可維修性、報(bào)廢后的處理以及人-機(jī)(產(chǎn)品)- 環(huán)境關(guān)系等等，原則上都是在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段確定的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)品生命周期成本的80%~90%是由設(shè)計(jì)階段最早的10%~20%環(huán)節(jié)決定的。產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì) 的能力已成為決定企業(yè)乃至國(guó)家在全球化競(jìng)爭(zhēng)中地位的首要因素。</p><p>　　2.6.3

46、創(chuàng)新理論</p><p>　　相對(duì)于傳統(tǒng)的創(chuàng)新方法，比如試錯(cuò)法、頭腦風(fēng)暴法等，TRIZ理論具有鮮明的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。它成功地揭示了創(chuàng)造發(fā)明的內(nèi)在規(guī)律和原理，著力于澄清和強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)中存在的矛盾，而不是逃避矛盾；它的最終目標(biāo)是完全解決矛盾，獲得最終的理想解，而不是采取折衷或者妥協(xié)的做法；它基于技術(shù)的發(fā)展演化規(guī)律研究整個(gè)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)過(guò)程，而不再是隨機(jī)的行為。</p><p>　　2.7 文獻(xiàn)綜述總結(jié)&

47、lt;/p><p>　　通過(guò)文獻(xiàn)的閱讀，我更加清楚地了解到目前我國(guó)垃圾現(xiàn)狀和垃圾處理處理的一般方法，明確垃圾分類(lèi)必須從收集垃圾的源頭開(kāi)始，從而加深對(duì)自己畢設(shè)課題任務(wù)的理解。同時(shí)我也知道創(chuàng)新對(duì)一個(gè)國(guó)家的重要性，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)也十分重要，因?yàn)檠b備制造業(yè)是我國(guó)工業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)，但它還存在著產(chǎn)品老化、技術(shù)創(chuàng)新能力不足等情況，關(guān)鍵是缺乏快速響應(yīng)市場(chǎng)的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及制造技術(shù)創(chuàng)新的能力，迫切需要獲得新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)的支持。</

48、p><p>　　生活垃圾的收運(yùn)、處理是一個(gè)巨大的系統(tǒng)工程，涉及到從垃圾產(chǎn)生地的收集一直到垃圾的處理方法和垃圾消納的全過(guò)程。為實(shí)現(xiàn)垃圾的減容運(yùn)輸，提高運(yùn)輸?shù)男?，解決垃圾在中轉(zhuǎn)站到填埋場(chǎng)的運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)環(huán)境的再污染問(wèn)題，更為有效地利用目前的填埋容量。延長(zhǎng)填埋場(chǎng)的使用年限，進(jìn)行垃圾的壓縮是必要的。</p><p>　　比較垃圾的壓縮打包和垃圾的其他運(yùn)輸方式，垃圾壓縮打包對(duì)目前的垃圾收運(yùn)、處理系統(tǒng)的改

49、變較少。因此，推薦采用垃圾壓縮打包系統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)有的垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站進(jìn)行改進(jìn)，只需添置相關(guān)設(shè)備，就可以實(shí)現(xiàn)垃圾的高效、無(wú)污染運(yùn)輸和處理。</p><p>　　第3章 帶壓縮機(jī)構(gòu)回收箱的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 廢棄物回收箱的簡(jiǎn)介</p><p>　　經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研后，我們?cè)O(shè)計(jì)的這款廢棄物回收箱適用在大型公共場(chǎng)合，如天安門(mén)廣場(chǎng)，大型平地型公園，公共運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所等。這種

50、公共場(chǎng)合不同于居民社區(qū)，其收容的垃圾種類(lèi)相對(duì)較為單一，多為飲料瓶和一些紙類(lèi)，煙頭等固體廢棄物品，這樣垃圾比較容易分類(lèi)和回收。所以根據(jù)這種地域性使用特點(diǎn)，我們要設(shè)計(jì)的這款垃圾桶主要是要能夠滿足移動(dòng)的要求，目的是使垃圾桶的放置不會(huì)破壞公共場(chǎng)所本來(lái)自然的藝術(shù)美感，同時(shí)也要秉承以人為本的設(shè)計(jì)理念，注意與公共環(huán)境的搭配和人文色彩的調(diào)和。力求與多變的公共場(chǎng)所規(guī)劃相統(tǒng)一，并與人們追求生活多姿的心理相適應(yīng)。同時(shí)要考慮分類(lèi)要求，因?yàn)槔欠佩e(cuò)了地方的財(cái)富

51、。根據(jù)使用場(chǎng)合的情況，我們認(rèn)為收集的垃圾比較科學(xué)的應(yīng)該被劃分為三類(lèi)，分別是可回收物、有害垃圾和其他垃圾。其次要注意垃圾桶的外觀設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)要綜合考慮使用環(huán)境的整體藝術(shù)美感和人們的審美觀念。只要這三部分得到有機(jī)的結(jié)合，在滿足功能的同時(shí)，再添加一些人文色彩，這個(gè)垃圾桶一定會(huì)受人們的青睞。所以，這款產(chǎn)品將是科技與人文結(jié)合的產(chǎn)物，是社會(huì)物質(zhì)與文明進(jìn)步的標(biāo)志。</p><p><b>　　3.2 設(shè)計(jì)要求<

52、;/b></p><p>　　設(shè)計(jì)任務(wù)中要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作：下壓和收縮。當(dāng)然也不能一直下壓和收縮，要按照程序執(zhí)行，每次下壓的深度要根據(jù)回收箱桶內(nèi)的垃圾量確定下壓深度。壓縮時(shí)應(yīng)注意下列問(wèn)題：</p><p>　　(1) 壓縮要有力，不會(huì)出現(xiàn)垃圾蓬松而壓不下去的情況；</p><p>　　(2) 要實(shí)現(xiàn)下壓速度適當(dāng)，收縮迅速；</p><p>　

53、?。?）壓縮能夠流暢，壓縮充分，同時(shí)不影響投垃圾；</p><p>　　（4）當(dāng)壓縮到底不能再壓時(shí)，機(jī)構(gòu)能打滑，不致使機(jī)構(gòu)損壞；</p><p>　　(5) 下壓時(shí)外觀要新穎，能吸引想投放垃圾人群的注意力。</p><p>　?。?）壓板與回收箱桶內(nèi)壁間隙適當(dāng)，防止損壞桶內(nèi)環(huán)保袋。</p><p><b>　　3.3確定基本布局&l

54、t;/b></p><p>　　根據(jù)回收箱的壓縮功能和實(shí)際回收箱的應(yīng)用性的要求，整個(gè)回收箱的體積被設(shè)定為長(zhǎng)1150mm，寬650mm，高1000mm的長(zhǎng)方體，上蓋的高度為350mm,即壓縮裝置收緊后高度在350mm左右?；厥障浔粚?duì)稱的放在兩側(cè)，驅(qū)動(dòng)裝置放在回收箱的底部，壓縮裝置放在回收箱的頂部。當(dāng)壓縮裝置收緊的時(shí)候，上蓋和回收箱桶身之間形成投擲垃圾的通道。當(dāng)感應(yīng)裝置得到信號(hào)時(shí)，壓縮裝置啟動(dòng)，伸桿彈出，帶著壓

55、板進(jìn)行壓縮功能，將垃圾進(jìn)行擠壓。見(jiàn)圖3-1：</p><p>　　圖3-1回收箱總體布局示意圖</p><p>　　3.4 壓縮裝置基本布局</p><p>　　壓縮裝置被設(shè)置在回收箱頂部的空余位置，充分利用上蓋的空間。壓縮裝置的導(dǎo)軌被對(duì)稱放在上蓋的兩側(cè)，滑塊和滑桿兒，按照預(yù)算的行程進(jìn)行安裝。傳動(dòng)齒輪被放在整個(gè)上蓋的中心即滑道的中心?；€繞過(guò)中心齒輪與滑塊連接。當(dāng)舵

56、機(jī)得到信號(hào)時(shí)，帶動(dòng)齒輪進(jìn)行壓縮傳動(dòng)。見(jiàn)圖3-2</p><p>　　圖3-2回收箱壓縮裝置布局示意圖</p><p>　　第4章 回收箱壓縮功能設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 壓縮功能分析</p><p>　　4.1.1 壓縮功能</p><p>　　現(xiàn)在的回收箱一般都不具有壓宿功能，回收箱空間利用率比較低，如果在回

57、收箱內(nèi)加入一種壓宿裝置，就能大大提高回收箱的效率，并且垃圾在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中不易散發(fā)臭味，很好的制止了二次污染。</p><p>　　為實(shí)現(xiàn)垃圾的減容運(yùn)輸，提高運(yùn)輸?shù)男剩鉀Q垃圾在中轉(zhuǎn)站到填埋場(chǎng)的運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)環(huán)境的再污染問(wèn)題，更為有效地利用目前的填埋容量。延長(zhǎng)填埋場(chǎng)的使用年限，進(jìn)行垃圾的壓縮是必要的。垃圾壓縮的意義主要在于實(shí)現(xiàn)垃圾的減容運(yùn)輸和處置，提高設(shè)備的使用率，減少運(yùn)輸過(guò)程中的消耗。蓬松的垃圾水分含量較高，一般

58、為40%，有時(shí)甚至高達(dá)60%，而且空隙率大，有壓縮的余地。其實(shí)質(zhì)是將填埋場(chǎng)的推土機(jī)壓實(shí)提前到中轉(zhuǎn)站用壓縮設(shè)備完成，從而優(yōu)化整個(gè)的處置工藝。垃圾的壓縮打包一般在垃圾中轉(zhuǎn)站進(jìn)行。我們的設(shè)想是將這一過(guò)程在回收箱內(nèi)完成，可以實(shí)現(xiàn)垃圾的高效、無(wú)污染運(yùn)輸和處理。</p><p><b>　　4.1.2分類(lèi)功能</b></p><p>　　垃圾分類(lèi)就是將垃圾分類(lèi)投放，并通過(guò)分類(lèi)的清

59、運(yùn)和回收使之重新變成資源。根據(jù)我國(guó)城市垃圾的現(xiàn)狀:城市垃圾中無(wú)機(jī)成分多于有機(jī)成分;不可燃成分多于可燃成份;不可堆肥成分多于可堆肥成分。按垃圾成分大致有如下比例：爐灰、灰土等無(wú)機(jī)成分約占56%，菜皮及其他食物垃圾約占36%，紙類(lèi)、織物類(lèi)、金屬、塑料等不到10%。垃圾篩選的意義主要在于實(shí)現(xiàn)垃圾分類(lèi)堆放，對(duì)下一步進(jìn)行垃圾處理有著非常重要的意義。</p><p>　　4.1.3回收箱桶外觀</p><

60、p>　　回收箱桶的設(shè)計(jì)要和壓縮裝置相匹配，壓板要能夠壓入回收箱桶內(nèi)，而不發(fā)生碰壁現(xiàn)象，回收箱桶要便于取卸，便于清洗。因此，智能移動(dòng)回收箱還具有新穎可愛(ài)的外觀形象，能達(dá)到吸引人的目的。回收箱桶采用可拆卸式，箱體內(nèi)套有環(huán)保塑料袋，便于清洗，取放垃圾也比較方便?；厥障湎潴w外表面可貼一些愛(ài)護(hù)環(huán)境的宣傳畫(huà)。既能能增添整體環(huán)境的藝術(shù)美感，同時(shí)與人們追求多姿多彩的生活心理相適應(yīng)。</p><p>　　4.2 未來(lái)發(fā)展功能

61、</p><p>　　隨著技術(shù)的發(fā)展和科技的成熟，廢棄物回收箱可以變得更加的智能。那個(gè)時(shí)候，它可以智能移動(dòng)，自行收集街上的垃圾；還可以增添問(wèn)訊的功能，回答路人的問(wèn)題；在需要的時(shí)候還可以配置顯示屏，顯示地圖等視覺(jué)信息；在回收箱的頂部還可以安裝攝像頭等監(jiān)控信息使它成為一個(gè)義務(wù)的文明監(jiān)督員；在通身上還可以安裝一個(gè)快捷報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)需要的時(shí)候以最快的速度和警察聯(lián)系。時(shí)代的進(jìn)步一定可以使本產(chǎn)品功能更加完善。</p>

62、;<p>　　第5章 運(yùn)動(dòng)方案的確定</p><p>　　5.1確定運(yùn)動(dòng)方案的原則及注意事項(xiàng)</p><p>　　機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案取決于機(jī)械的工作原理。完成同一生產(chǎn)任務(wù)的機(jī)器，可以有多種工作原理和運(yùn)動(dòng)方案，而同一種方案，又可以有不同的參數(shù)組合，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)具體要求發(fā)揮自己創(chuàng)造能力，設(shè)計(jì)出效率高，工作可靠，成本低的運(yùn)動(dòng)方案。</p><p><b>

63、;　　5.2 運(yùn)動(dòng)方案</b></p><p>　　根據(jù)現(xiàn)階段城市垃圾處理的幾種方法，從技術(shù)上和可操作性上探討城市垃圾壓縮處理的必要性，比較了垃圾的壓縮打包與其它中轉(zhuǎn)方式，我采用垃圾的壓縮打包。初步設(shè)想兩套方案。運(yùn)行時(shí),壓縮系統(tǒng)通過(guò)操作控制系統(tǒng)運(yùn)行,垃圾就變成了“壓縮餅干”。以下詳細(xì)詳悉介紹三套方案：</p><p>　　方案一：采用自動(dòng)壓縮門(mén)原理，電動(dòng)機(jī)控制齒輪，齒輪帶動(dòng)在軌

64、道上的齒條，在通過(guò)四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)底版下壓。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。 </p><p>　　方案二：采用螺旋機(jī)構(gòu)。爪型下壓，不工作時(shí)呈一字懸掛，節(jié)省空間；工作時(shí)，呈爪型張開(kāi)下壓。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2。 </p><p>　　方案三：對(duì)方案一進(jìn)行了改進(jìn)， 在回收箱箱蓋的下側(cè)設(shè)置擠壓裝置，箱中內(nèi)壁設(shè)置連動(dòng)裝置，擠壓裝置具有基座，連動(dòng)桿及壓盤(pán)，基座中設(shè)置可橫向移動(dòng)的滑塊。連動(dòng)桿一端設(shè)于滑塊，另一端設(shè)于壓板

65、上。連動(dòng)裝置接于動(dòng)力源，實(shí)現(xiàn)壓縮和收縮。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4-3。</p><p><b>　　5.3運(yùn)動(dòng)方案比較</b></p><p>　　機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案取決于機(jī)械的工作原理。完成同一生產(chǎn)任務(wù)的機(jī)器，可以有多種工作原理和運(yùn)動(dòng)方案，而同一種方案，又可以有不同的參數(shù)組合，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)具體要求發(fā)揮自己創(chuàng)造能力，設(shè)計(jì)出效率高，工作可靠，成本低的運(yùn)動(dòng)方案。</p>&

66、lt;p>　　三種方案比較：方案一傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)靈敏。缺點(diǎn)是在垃圾桶中占空間較大，工作易出停頓情況并且其零部件數(shù)量較多，總體重量大。方案二結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，丟垃圾時(shí)會(huì)出現(xiàn)垃圾丟在壓桿上的情況，不便采用。方案三結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)靈敏，造價(jià)低，總體重量輕，應(yīng)用方便。既能靈活實(shí)現(xiàn)壓縮功能，并且壓縮效率得到了很大提高。</p><p>　　確定最終方案：從以上三種傳動(dòng)方案的優(yōu)缺點(diǎn)的比較之后，綜合考慮得出結(jié)果，最后

67、選定的傳動(dòng)方案為第三種傳動(dòng)方案。</p><p>　　5.4 回收箱體設(shè)計(jì)</p><p>　　回收箱桶被對(duì)稱的放在兩側(cè)，壓縮裝置放在回收箱的頂部。當(dāng)壓縮裝置收緊的時(shí)候，上蓋和回收箱桶身之間形成投擲垃圾的通道。外箱包括上箱蓋，上箱蓋成T型，壓縮系統(tǒng)位于箱蓋上，箱蓋中間放舵機(jī)作為動(dòng)力，連接傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)兩邊壓板同時(shí)下壓。</p><p>　　5.5 回收箱桶設(shè)計(jì)<

68、;/p><p>　　我設(shè)計(jì)了一種新型回收箱桶，回收箱桶可套垃圾袋，便于清理，易可防止二次污染。外箱采用半開(kāi)式，便于回收箱桶的取放。設(shè)計(jì)的回收箱桶可掛在回收箱箱體兩側(cè)，便于取卸?；厥障渫氨旧硪彩强刹鹦兜?，桶底很容易就可以取下，便于清洗死角，散發(fā)異味。桶內(nèi)上內(nèi)壁前有八片夾片，可以將環(huán)保袋固定在回收箱桶內(nèi)，便于垃圾回收。垃圾裝滿后只要將環(huán)保袋取下來(lái)后套入新的環(huán)保袋可繼續(xù)使用，不會(huì)使垃圾粘在回收箱桶內(nèi)壁，更不會(huì)散發(fā)異味，起到

69、很好的環(huán)保作用。</p><p>　　第6章 壓縮傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　6.1動(dòng)力選擇</b></p><p>　　由于該產(chǎn)品用于廣場(chǎng)、博物館、城市規(guī)劃展示館、城市的步行街、公園、大型集會(huì)等場(chǎng)合，且無(wú)固定電源，故可使用蓄電池或太陽(yáng)能電池提供電能。原動(dòng)機(jī)使用轉(zhuǎn)矩較大的舵機(jī)。由于工作機(jī)一般都要靠原動(dòng)機(jī)供給一定形式的能量才能工作。

70、但是把原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高，不能滿足執(zhí)行件的工作要求，所以需要在二者之間加入傳遞運(yùn)動(dòng)力或改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的傳動(dòng)裝置。傳動(dòng)裝置是大多數(shù)機(jī)器或機(jī)組的主要組成部分。傳動(dòng)方案的擬定主要是選擇傳動(dòng)類(lèi)型，選擇傳動(dòng)類(lèi)型時(shí)應(yīng)根據(jù)的主要指標(biāo)是：效率高，外廓尺寸小，質(zhì)量小，運(yùn)動(dòng)性能良好及符合生產(chǎn)條件（生產(chǎn)的可能性、預(yù)期的生產(chǎn)率及生產(chǎn)成本）等。實(shí)踐證明，傳動(dòng)裝置在整臺(tái)機(jī)械的質(zhì)量和成本中都占有很大的比例。機(jī)械的工作性能和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用很大的程度上決定于傳動(dòng)裝置的優(yōu)劣。綜合以上

71、理論，并根據(jù)垃圾桶的工作性能要求，即必須有適當(dāng)?shù)膲嚎s速度的要求，所以在設(shè)計(jì)時(shí)必須重視并設(shè)計(jì)好傳動(dòng)這部分，以達(dá)到執(zhí)行件壓縮的工作要求。</p><p>　　6.2 傳動(dòng)方式選擇</p><p>　　一般來(lái)說(shuō)，嚙合傳動(dòng)傳遞功率的能力高于摩擦傳動(dòng);蝸桿傳動(dòng)工作時(shí)的發(fā)熱情況較為嚴(yán)重，因而傳遞的功率不宜過(guò)大；摩擦輪傳動(dòng)由于必須具有足夠的壓緊力，故在傳遞同一圓周力時(shí)，其壓軸力要比齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的大幾倍，因

72、而一般不宜用于大功率的傳動(dòng)；鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)為了增大傳遞功率的能力，必須增大鏈和帶的截面面積或列數(shù)（根數(shù)），這就要受到載荷分布不均的限制；齒輪傳動(dòng)在較多的方面優(yōu)于上述各種傳動(dòng)，因而應(yīng)用也就最廣。就傳遞效率而言，齒輪傳動(dòng)的傳遞效率較高，軸上的壓力較小，質(zhì)量和成本也不是很高，因此選擇齒輪傳動(dòng)作為減速裝置是一種較好的設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　下圖為壓縮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖：</p><p>　　圖

73、 6-1 壓縮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖</p><p>　　回收箱的上箱蓋下側(cè)設(shè)置壓縮裝置，桶身內(nèi)壁設(shè)置連動(dòng)裝置，壓縮裝置具有基座，連動(dòng)桿及壓板，基座上設(shè)置可橫向移動(dòng)的滑塊，連動(dòng)桿一端樞設(shè)與滑塊，另一端樞設(shè)與壓板上，連動(dòng)裝置的起始部位連接舵機(jī)，終端部位連接擠壓裝置，當(dāng)舵機(jī)給動(dòng)力后，連動(dòng)裝置則帶動(dòng)擠壓裝置向下壓縮垃圾。</p><p>　　基座中設(shè)置兩道平行的滑槽，滑槽末端設(shè)置滑輪，兩滑槽中分別設(shè)置

74、可橫向位移的滑塊，兩滑塊上設(shè)置框接板，且于壓板上設(shè)置二組相對(duì)的樞接板，兩根連動(dòng)桿頂多分別樞設(shè)于兩滑塊之樞接板中。</p><p>　　第7章 壓縮裝置的計(jì)算</p><p>　　7.1 確定電機(jī)功率</p><p>　　1.初步定義各參數(shù)大概值</p><p>　　滾動(dòng)摩擦阻力系數(shù) f=1.5,壓板下壓速度v=0.02m/s,壓板上升速度v=

75、0.06m/s。導(dǎo)輪直徑D=24mm,壓板的質(zhì)量m=0.5kg,g=9.8m/s2 ,圓柱齒輪傳動(dòng)效率η1=0.97，軸與轉(zhuǎn)槽間效率η2=0.90</p><p>　　滑塊行程是S=119.7mm,壓板上下行程H=112mm,連桿長(zhǎng)度L=120mm.</p><p><b>　　2.初步選擇電動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)是機(jī)械系統(tǒng)中

76、最常用的動(dòng)力機(jī)，與其他動(dòng)力機(jī)相比，它具有較高的驅(qū)動(dòng)效率，且其種類(lèi)和型號(hào)較多，與工作機(jī)械連接方便，具有良好的調(diào)速，起動(dòng)，制動(dòng)和反向控制性能，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離，自動(dòng)化控制，工作時(shí)不污染環(huán)境，可滿足大多數(shù)機(jī)械的工作要求。所以選擇電動(dòng)機(jī)作為該產(chǎn)品的原動(dòng)機(jī)。壓板上下速度不一樣，所以不能使用一般的直流電機(jī),可以選用可有程序控制的舵機(jī)，相應(yīng)電源可選用蓄電池。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)壓縮裝置舵機(jī)最大輸出功率為:P出=fmgv=1

77、.5×0.5×9.8×0.06=0.441W，所以可以選用功率較小的舵機(jī)。</p><p><b>　　7.2 舵機(jī)選用</b></p><p><b>　　7.2.1舵機(jī)結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　舵機(jī)主要是由外殼、電路板、無(wú)核心馬達(dá)、齒輪與位置檢測(cè)器所構(gòu)成。其工作原理是由接收機(jī)發(fā)出訊

78、號(hào)給舵機(jī)，經(jīng)由電路板上的 IC判斷轉(zhuǎn)動(dòng)方向，再驅(qū)動(dòng)無(wú)核心馬達(dá)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，透過(guò)減速齒輪將動(dòng)力傳至擺臂，同時(shí)由位置檢測(cè)器送回訊號(hào)，判斷是否已經(jīng)到達(dá)定位。位置檢測(cè)器其實(shí)就是可變電阻，當(dāng)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電阻值也會(huì)隨之改變，藉由檢測(cè)電阻值便可知轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。一般的伺服馬達(dá)是將細(xì)銅線纏繞在三極轉(zhuǎn)子上，當(dāng)電流流經(jīng)線圈時(shí)便會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，與轉(zhuǎn)子外圍的磁鐵產(chǎn)生排斥作用，進(jìn)而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的作用力。依據(jù)物理學(xué)原理，物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與質(zhì)量成正比，因此要轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量愈大的物體，所需的作

79、用力也愈大。舵機(jī)為求轉(zhuǎn)速快、耗電小，于是將細(xì)銅線纏繞成極薄的中空?qǐng)A柱體，形成一個(gè)重量極輕的五極中空轉(zhuǎn)子，并將磁鐵置於圓柱體內(nèi)，這就是無(wú)核心馬達(dá)。 </p><p>　　由此可見(jiàn)，舵機(jī)具有以下一些特點(diǎn)：體積緊湊，便于安裝；輸出力矩大，穩(wěn)定性好；控制簡(jiǎn)單，便于和數(shù)字系統(tǒng)接口； 正是因?yàn)槎鏅C(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)，所以，現(xiàn)在不僅僅應(yīng)用在航模運(yùn)動(dòng)中，已經(jīng)擴(kuò)展到各種機(jī)電產(chǎn)品中來(lái)，在機(jī)器人控制中應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。</p>

80、<p><b>　　7.2.2工作原理</b></p><p>　　控制電路板接受來(lái)自信號(hào)線的控制信號(hào)（具體信號(hào)待會(huì)再講），控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)帶動(dòng)一系列齒輪組，減速后傳動(dòng)至輸出舵盤(pán)。舵機(jī)的輸出軸和位置反饋電位計(jì)是相連的，舵盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，帶動(dòng)位置反饋電位計(jì)，電位計(jì)將輸出一個(gè)電壓信號(hào)到控制電路板，進(jìn)行反饋，然后控制電路板根據(jù)所在位置決定電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和速度，從而達(dá)到目標(biāo)停止。 <

81、/p><p>　　舵機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是這樣，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)有很多種。例如電機(jī)就有有刷和無(wú)刷之分，齒輪有塑料和金屬之分，輸出軸有滑動(dòng)和滾動(dòng)之分，殼體有塑料和鋁合金之分，速度有快速和慢速之分，體積有大中小三種之分等等，組合不同，價(jià)格也千差萬(wàn)別。例如，其中小舵機(jī)一般稱作微舵，同種材料的條件下是中型的一倍多，金屬齒輪是塑料齒輪的一倍多。需要根據(jù)需要選用不同類(lèi)型。 </p><p>　　7.2.3 選用舵機(jī)規(guī)

82、格</p><p>　　舵機(jī)的輸入線共有三條，紅色中間，是電源線，一邊黑色的是地線，這輛根線給舵機(jī)提供最基本的能源保證，主要是電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)消耗。電源有兩種規(guī)格，一是4.8V，一是6.0V，分別對(duì)應(yīng)不同的轉(zhuǎn)矩標(biāo)準(zhǔn)，即輸出力矩不同，6.0V對(duì)應(yīng)的要大一些，具體看應(yīng)用條件；另外一根線是控制信號(hào)線，F(xiàn)utaba的一般為白色，JR的一般為桔黃色。另外要注意一點(diǎn)，SANWA的某些型號(hào)的舵機(jī)引線電源線在邊上而不是中間，需要辨認(rèn)。

83、但記住紅色為電源，黑色為地線，一般不會(huì)搞錯(cuò)。 </p><p>　　廠商所提供的舵機(jī)規(guī)格資料，都會(huì)包含外形尺寸(mm)、扭力(kg-cm)、速度(秒/60°)、測(cè)試電壓(V)及重量(g)等基本資料。扭力的單位是 kg-cm，意思是在擺臂長(zhǎng)度 1 公分處，能吊起幾公斤重的物體。這就是力臂的觀念，因此擺臂長(zhǎng)度愈長(zhǎng)，則扭力愈小。速度的單位是 sec/60°，意思是舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 60°所需要的時(shí)

84、間。 </p><p>　　電壓會(huì)直接影響舵機(jī)的性能，例如 Futaba S-9001 在 4.8V 時(shí)扭力為 3.9kg、速度為 0.22 秒，在 6.0V 時(shí)扭力為 5.2kg、速度為 0.18 秒。若無(wú)特別注明，JR 的舵機(jī)都是以 4.8V 為測(cè)試電壓，F(xiàn)utaba則是以 6.0V 作為測(cè)試電壓。所謂天下沒(méi)有白吃的午餐，速度快、扭力大的舵機(jī)，除了價(jià)格貴，還會(huì)伴隨著高耗電的特點(diǎn)。因此使用高級(jí)的舵機(jī)時(shí)，務(wù)必搭配

85、高品質(zhì)、高容量的鎳鎘電池，能提供穩(wěn)定且充裕的電流，才可發(fā)揮舵機(jī)應(yīng)有的性能。</p><p>　　舵機(jī)的控制信號(hào)為周期是20ms的脈寬調(diào)制（PWM）信號(hào)，其中脈沖寬度從0.5ms-2.5ms，相對(duì)應(yīng)舵盤(pán)的位置為0－180度，呈線性變化。也就是說(shuō)，給它提供一定的脈寬，它的輸出軸就會(huì)保持在一個(gè)相對(duì)應(yīng)的角度上，無(wú)論外界轉(zhuǎn)矩怎樣改變，直到給它提供一個(gè)另外寬度的脈沖信號(hào)，它才會(huì)改變輸出角度到新的對(duì)應(yīng)的位置上。舵機(jī)內(nèi)部有一個(gè)基

86、準(zhǔn)電路，產(chǎn)生周期20ms，寬度1.5ms的基準(zhǔn)信號(hào)，有一個(gè)比較器，將外加信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)相比較，判斷出方向和大小，從而產(chǎn)生電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)。由此可見(jiàn)，舵機(jī)是一種位置伺服的驅(qū)動(dòng)器，轉(zhuǎn)動(dòng)范圍不能超過(guò)180度，適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的驅(qū)動(dòng)當(dāng)中。比方說(shuō)機(jī)器人的關(guān)節(jié)、飛機(jī)的舵面等。 常見(jiàn)的舵機(jī)廠家有：日本的Futaba、JR、SANWA等，國(guó)產(chǎn)的有北京的新幻想、吉林的振華等。所以最終選用舵機(jī)型號(hào)MG995,能夠滿足使用要求。</p

87、><p>　　7.2.4 舵機(jī)控制</p><p>　　舵機(jī)用單片機(jī)來(lái)控制，正是舵機(jī)的控制信號(hào)是一個(gè)脈寬調(diào)制信號(hào)，所以很方便和數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行接口。只要能產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的控制信號(hào)的數(shù)字設(shè)備都可以用來(lái)控制舵機(jī)，比方PLC、單片機(jī)等。</p><p>　　這里介紹利用51系列單片機(jī)產(chǎn)生舵機(jī)的控制信號(hào)來(lái)進(jìn)行控制的方法，編程語(yǔ)言為C51。2051有兩個(gè)16位的內(nèi)部計(jì)數(shù)器，我們就用它來(lái)產(chǎn)

88、生周期20 ms的脈沖信號(hào)，根據(jù)需要，改變輸出脈寬?；舅悸啡缦拢壕д耦l率為12M，2051一個(gè)時(shí)鐘周期為12個(gè)晶振周期，正好是1/1000 ms，計(jì)數(shù)器每隔1/1000 ms計(jì)一次數(shù)。以計(jì)數(shù)器1為例，先設(shè)定脈寬的初始值，程序中初始為1.5ms，在for循環(huán)中可以隨時(shí)通過(guò)改變a值來(lái)改變，然后設(shè)定計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)初始值為a，并置輸出p12為高位。當(dāng)計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)，觸發(fā)計(jì)數(shù)器溢出中斷函數(shù)，就是void timer0(void) interrupt 1

89、 using1 ，在子函數(shù)中，改變輸出p12為反相（此時(shí)跳為低位），在用20000（代表20ms周期）減去高位用的時(shí)間a，就是本周期中低位的時(shí)間，c=20000-a，并設(shè)定此時(shí)的計(jì)數(shù)器初值為c，直到定時(shí)器再次產(chǎn)生溢出中斷，重復(fù)上一過(guò)程。舵機(jī)控制程序見(jiàn)附錄。 </p><p>　　因?yàn)樵诿}沖信號(hào)的輸出是靠定時(shí)器的溢出中斷函數(shù)來(lái)處理，時(shí)間很短，因此在精度要求不高的場(chǎng)合可以忽略。因此如果忽略中斷時(shí)間，從另一個(gè)角度來(lái)講就

90、是主程序和脈沖輸出是并行的，因此，只需要在主程序中按你的要求改變a值，例如讓a從500變化到2500，就可以讓舵機(jī)從0度變化到180度。另外要記住一點(diǎn)，舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)需要時(shí)間的，因此，程序中a值的變化不能太快，不然舵機(jī)跟不上程序。根據(jù)需要，選擇合適的延時(shí)，用一個(gè)a遞增循環(huán)，可以讓舵機(jī)很流暢的轉(zhuǎn)動(dòng)，而不會(huì)產(chǎn)生像步進(jìn)電機(jī)一樣的脈動(dòng)。</p><p>　　7.3 壓縮機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒輪的強(qiáng)度校核</p><p

91、>　　1.選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)</p><p>　?。?)選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。</p><p>　　（2)壓縮機(jī)構(gòu)為一般間歇性工作機(jī)器，速度不高，齒輪用7級(jí)精度即可。</p><p>　　（3)所設(shè)計(jì)的齒輪可選用便于制造且價(jià)格便宜的材料。</p><p>　　由機(jī)械設(shè)計(jì)表10—1選?。盒↓X輪材料為40Cr，HB1=280

92、；</p><p>　　大齒輪材料為45號(hào)鋼，HB2＝240。</p><p>　　HB1—HB2＝40，合適。</p><p>　　（4)選取小齒輪齒數(shù)：z1＝11；大齒輪齒數(shù)：Z2=35。</p><p>　　齒面硬度HB＜350的閉式齒輪傳動(dòng)應(yīng)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)，然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，最后作齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。</p>

93、;<p>　　2．按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　由強(qiáng)度計(jì)算公式總表查得設(shè)計(jì)公式為</p><p>　?。?)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值</p><p><b>　　試選Kt＝1．3</b></p><p>　　Tt=95.5×105P1/n1=110 N·mm</p>

94、;<p>　　由[1]P201表10—7選取 d=0.5</p><p>　　由[1]P198表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)為ZE=189.8MPa</p><p>　　由[1]P206表10-21按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為lim1=600MPa , lim2=550 MPa.</p><p>　　由10-13公式知 N=60njLh，

95、由此計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=1.752×107 N2=N1/u=0.626×107</p><p>　　由圖10-19查得接觸疲勞強(qiáng)度KHN1=0.90 KHN2=0.95</p><p><b>　　計(jì)算接觸疲勞應(yīng)力</b></p><p>　　取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1</p><p>

96、　　[]1= KHN1·lim1/S=0.9×600/1=540 MPa. []2= KHN2lim2/S =0.95×550=522.5 MPa</p><p>　?。?)計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1t代入[ó]中較小的值</p><p><b>　　=8.02mm</b></p><p><b&g

97、t;　　計(jì)算圓周速度</b></p><p>　　=0.039 m／s</p><p><b>　?。?）計(jì)算齒寬b</b></p><p>　　0.5×8.02mm=4.01mm</p><p>　　計(jì)算齒寬與齒高之比b/h</p><p>　　模數(shù)mt=d1t/z1=0.

98、729mm</p><p>　　齒高h(yuǎn)=2.25mt=1.64mm</p><p><b>　　b/h=2.44</b></p><p><b>　　計(jì)算載荷系數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)v=0.039m/s,7級(jí)精度，由[1]P192圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.0 </p>

99、;<p>　　直齒輪，假設(shè)KaFt/b<100N·mm,由[1]P193表10-3查得KHa1=KFa2=1.2 </p><p>　　由[1]P190表10-2查得使用系數(shù)KA=1</p><p>　　由[1]P194表10-4查得7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)</p><p>　　KHB=1.12+0.18(1+0

100、.6d2) d2+0.23×10-3b</p><p>　　將數(shù)據(jù)代入得KHB=1.12+0.18×（1+0.6×0.52）×0.52+0.23×10-3×3.3075=1.173</p><p>　　由b/h=2.22, KHB =1.173 ,查圖10-13得KFB=1.1 </p><p><

101、b>　　故載荷系數(shù)</b></p><p>　　K=KAKvKHaKHB=1×1×1.2×1.173=1.4076</p><p>　　按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑</p><p>　　d1=d1t(K/Kt)1/3=8.106mm</p><p><b>　　計(jì)算模數(shù)<

102、;/b></p><p>　　m= d1/z=8.106/11=0.736mm</p><p>　　3.按齒根彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)</p><p>　　由[1]P198式10-5得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為</p><p>　　m≥(2KT1YFaYsa/z12d[])1/3</p><p>　　由[1]P204圖10-20

103、查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500Mpa </p><p>　　大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE2=380MPa</p><p>　　由[1]P202圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.85，KFN2=0.88。</p><p>　　計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由式10-12得</p&

104、gt;<p>　　[F]1= KFN1FE1/S=303.57MPa</p><p>　　[F]2= KFN2FE2/S=238.86 MPa</p><p><b>　　計(jì)算載荷系數(shù)K</b></p><p>　　K= KAKvKFaKFB=1.32</p><p><b>　　查取齒形系數(shù)&l

105、t;/b></p><p>　　由[1]P197表10-5可查得YFa1=2.1,YFa2=2.55</p><p><b>　　查取應(yīng)力校正系數(shù)。</b></p><p>　　由[1]P197表10-5 YSa1=1.1,YSa2=1.61 </p><p>　　計(jì)算大小齒輪的YFaYSa/[F],并加以比較

106、。</p><p>　　YFa1YSa1/[F]=0.00761</p><p>　　YFa2YSa2/[F]=0.0172</p><p><b>　　大齒輪的數(shù)值較大</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　m≥(2KT1YFaYsa/z

107、12d[ó])1/3=0.73mm</p><p>　　對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而由齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取彎曲疲勞強(qiáng)度模數(shù)0.73，并近似圓整為標(biāo)準(zhǔn)m=0.75。 </p><p>　　按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=8.25mm，

108、z1=d1/m=11，z2=uz1=35。</p><p><b>　　4. 幾何尺寸計(jì)算</b></p><p><b>　　計(jì)算分度圓直徑</b></p><p>　　d1=mz1=8.25mm </p><p>　　d2=mz2=26.25mm </p><p>　

109、　計(jì)算中心距a=(d1+d2)/2=17.25mm</p><p>　　計(jì)算齒輪寬度 0.5×8.25=4.12mm </p><p>　　取B1=5mm B2=4mm</p><p><b>　　5. 驗(yàn)算</b></p><p>　　Ft=2T1/d1=26.667N</p><p

110、>　　KAFt/b=6.47<100N·mm</p><p>　　所設(shè)計(jì)的齒輪滿足要求</p><p>　　7.4 壓縮機(jī)構(gòu)上危險(xiǎn)軸的校核</p><p>　　齒輪軸為危險(xiǎn)軸，故校核齒輪軸。齒輪輸出軸上的功率為P，轉(zhuǎn)速為n，轉(zhuǎn)矩為T(mén)。</p><p>　　功率P=6W，轉(zhuǎn)速n=80r/min，轉(zhuǎn)矩T=34.2 N