摘 要：隨著人們生活水平的改善，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求也隨之提高，越來(lái)越多環(huán)保便捷的新產(chǎn)品在市場(chǎng)涌現(xiàn)。本文介紹的便是一種創(chuàng)新設(shè)計(jì)的新型多功能環(huán)保垃圾桶，力求為人們的生活帶來(lái)便捷和舒適。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新設(shè)計(jì) 環(huán)保 垃圾桶

中圖分類號(hào)：TU998.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）05（c）-0233-01

日常生活中每天都會(huì)產(chǎn)生大量的垃圾，形式各異的垃圾桶在不同的地方發(fā)揮著它的作用。據(jù)調(diào)查了解，很多家用的垃圾桶采用的即是套袋的塑料桶，由于換袋的繁瑣，很多家庭很長(zhǎng)時(shí)間才更換塑料袋甚至不換袋，將垃圾倒走后繼續(xù)使用，既不美觀又不衛(wèi)生，給人們的健康帶來(lái)了很大的威脅。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)構(gòu)想了一種新型垃圾桶，實(shí)現(xiàn)了摘袋、系袋、取袋、套袋這一流程的自動(dòng)化，提高了時(shí)間的利用效率。

1 工作原理

本設(shè)計(jì)通過(guò)距離傳感器、單片機(jī)、電機(jī)等元器件的組合實(shí)現(xiàn)垃圾桶蓋的自動(dòng)打開(kāi)功能，采用電熱和電熱絲來(lái)實(shí)現(xiàn)垃圾袋的封口和切斷功能。各元器件的具體信息介紹如下。

1.1 距離傳感器

距離傳感器是利用“飛行時(shí)間法”的原理來(lái)檢測(cè)兩物體間距離的一種傳感器?！帮w行時(shí)間法”是通過(guò)發(fā)射很短的光脈沖，通過(guò)測(cè)量由發(fā)射源發(fā)射的光脈沖到目標(biāo)物體來(lái)回的時(shí)間，進(jìn)而計(jì)算兩物體之間的距離的方法。

1.2 單片機(jī)

單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

1.3 電機(jī)

依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置，在電路中用字母M表示。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機(jī)械的動(dòng)力源。

1.4 電熱封口原理

單邊封口電熱利用電熱絲產(chǎn)生的熱對(duì)原料加熱，使其軟化，利用機(jī)械機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的機(jī)械力對(duì)其進(jìn)行擠壓封口。該電熱封口技術(shù)不僅能夠?qū)⒗M(jìn)行打包，便于下一步進(jìn)行切割；還能借助其快捷高效的生產(chǎn)垃圾袋。

2 設(shè)計(jì)計(jì)算

2.1 垃圾桶整體結(jié)構(gòu)

整體結(jié)構(gòu)我們的設(shè)計(jì)是采用腳踩式，主要體現(xiàn)在外形設(shè)計(jì)、自動(dòng)感應(yīng)開(kāi)口以及自動(dòng)套袋的結(jié)構(gòu)。在垃圾箱口處設(shè)置圓筒形的套袋結(jié)構(gòu)，內(nèi)圓外方，既能實(shí)現(xiàn)連續(xù)套袋又能保持外觀美感。

2.1.1 垃圾袋外形設(shè)計(jì)

為了有效實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打包換袋，最大限度地減少換袋所帶來(lái)的麻煩，我們?cè)趥鹘y(tǒng)垃圾袋的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一種可折疊超長(zhǎng)圓筒形的垃圾袋，一次套入可以長(zhǎng)時(shí)間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換袋，而且這種垃圾袋還可以多次回收利用，減少了資源的浪費(fèi)，符合兩型社會(huì)發(fā)展的特點(diǎn)。

2.1.2 套袋機(jī)構(gòu)

垃圾桶套袋結(jié)構(gòu)中間設(shè)有環(huán)形槽，開(kāi)始時(shí)垃圾袋被壓到環(huán)形槽內(nèi)，然后蓋上環(huán)形壓蓋，保證在垃圾重力的作用下垃圾袋能夠逐開(kāi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)套袋。

2.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

本機(jī)構(gòu)要求將腳踩踏板的運(yùn)動(dòng)傳遞為封口時(shí)所需的動(dòng)力，現(xiàn)采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能。即將曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滑塊的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)時(shí)，以地面為機(jī)架，踏板為主動(dòng)件，傳動(dòng)桿為連桿，滑塊為從動(dòng)件?；瑝K做直線運(yùn)動(dòng)，一方面可以壓縮垃圾，減少垃圾的所占空間，便于裝載；另一方面，還可以作為電熱封口的擠壓力?？紤]到連桿和滑塊的行程以及垃圾桶的尺寸等綜合問(wèn)題，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)如下：

腳踩踏板的過(guò)程中，設(shè)計(jì)了一個(gè)杠桿機(jī)構(gòu)，由杠桿的平衡原理可得：

F1*L1=F2*L2

若L1=200mm，L2=100mm，則F1=0.5F2，

不僅達(dá)到了省力的效果，杠桿機(jī)構(gòu)的支點(diǎn)通過(guò)支撐架與地面連接，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，不會(huì)使垃圾桶因腳踩的力量而發(fā)生滑移或翻轉(zhuǎn)。由機(jī)械原理相關(guān)知識(shí)可知連桿機(jī)構(gòu)行程速比系數(shù)：

K=（180°+θ）/（180°-θ）

θ為極位夾角，由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程及性質(zhì)知，θ=60°，則機(jī)構(gòu)存在急回特性，當(dāng)松開(kāi)腳時(shí)，垃圾袋打包完成后，滑塊會(huì)迅速回到初始位置，方便快捷。當(dāng)垃圾裝滿后，只需要用腳輕輕一踩，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打包換袋，不需要用手將垃圾袋系緊，干凈衛(wèi)生。

3 創(chuàng)新點(diǎn)及前景

該產(chǎn)品利用光機(jī)電一體化，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)封口，自動(dòng)切袋，自動(dòng)套袋等功能；還可以節(jié)約浪費(fèi)在套袋、打包上的時(shí)間，符合當(dāng)今高效快捷的理念。該垃圾桶的設(shè)計(jì)體積還具有相當(dāng)大的可調(diào)性，故而其應(yīng)用范圍廣，既可以用在一般的家庭里，也可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整尺寸，應(yīng)用于更多的場(chǎng)所。該產(chǎn)品與其他產(chǎn)品最大的區(qū)別在于利用太陽(yáng)能發(fā)電，可以節(jié)約電能，清潔衛(wèi)生，符合當(dāng)今的節(jié)能環(huán)保的主題。

在不斷追求高質(zhì)量的生活中，環(huán)境衛(wèi)生是人類不可忽視的問(wèn)題，為了不給細(xì)菌滋生的機(jī)會(huì)，我們?cè)O(shè)計(jì)了這款多功能環(huán)保垃圾桶。相信它高效快捷便利的自動(dòng)化工作過(guò)程一定能贏得人們的青睞，隨著產(chǎn)品在未來(lái)不斷地完善和改進(jìn)，一定能在市場(chǎng)上獲得成功。

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