開題報(bào)告-自動(dòng)垃圾傾倒裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真

PAGEPAGE1本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告機(jī)械與車輛工程學(xué)院2021屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班學(xué)生姓名XXX學(xué)號XXXXXX課題名稱自動(dòng)垃圾傾倒裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真本課題的作用、意義，在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，尚待研究的問題1.1課題背景隨著我國改革開放的不斷深入，國家經(jīng)濟(jì)和人民生活有了顯而易見的提高，與此同時(shí)各種各樣的垃圾也隨之而來。垃圾清理成為了一項(xiàng)不可忽視的重任。盡管我們都明白垃圾清理的重要性，卻還是讓垃圾在我國和世界造成了極大的危害。據(jù)我了解，垃圾的危害主要有以下三種。（1）嚴(yán)重污染水體。垃圾不但含有病原微生物，在堆放腐敗過程中還會產(chǎn)生大量的酸性和堿性有機(jī)污染物，并會將垃圾中的重金屬溶解出來，雨水淋入地下產(chǎn)生的滲濾液必然會造成地表水和地下水的嚴(yán)重污染。（2）生物性污染。垃圾中有許多致病微生物，同時(shí)垃圾往往是蚊子、蒼蠅、蟑螂和老鼠的滋生地，這些必然危害著廣大市民的身體健康。（3）侵占大量土地。據(jù)初步調(diào)查，2003年全國668座城市中已有三分之二被垃圾帶所包圍。全國垃圾占地累計(jì)達(dá)80萬畝[1]。垃圾的危害可見一斑。為此垃圾清理必須具有高效性和徹底性，人工清理的速度并不能滿足垃圾清理的高效性和徹底性；除此以外，人工清理還會危害清理工人的身體健康。而使用自動(dòng)垃圾車則自動(dòng)化程度更高，簡化了操作，減小了人工強(qiáng)度，提高了效率，更有利于節(jié)約資源與保護(hù)環(huán)境，對可持續(xù)發(fā)展具有很大的意義[2]。使用機(jī)械化作業(yè)的垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)車對塑料垃圾桶中的生活垃圾進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)已經(jīng)成為國內(nèi)生活垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)的主要模式[3]。1.2本課題的作用由于以上情況和成本等要求，自動(dòng)垃圾車應(yīng)運(yùn)而生。對于自動(dòng)垃圾車而言，自動(dòng)垃圾傾倒裝置毫無疑問是重中之重。對于自動(dòng)垃圾傾倒裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的作用如下：（1）可以盡可能提高電機(jī)輸出功率的實(shí)際轉(zhuǎn)化效率；（2）減少自動(dòng)垃圾傾倒裝置中零件間的摩擦，以達(dá)到延長使用壽命、降低清理垃圾成本的目的；（3）采用合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以達(dá)到適應(yīng)不同環(huán)境的目的。對于自動(dòng)垃圾傾倒裝置的運(yùn)動(dòng)仿真則可以起到積累使用數(shù)據(jù)、讓人明確的了解其原理和降低生產(chǎn)成本等作用。1.3課題意義（1）有助于了解垃圾清掃車的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀并據(jù)此來判斷垃圾清掃車的發(fā)展趨勢，從而達(dá)到減少不必要的研究經(jīng)費(fèi)的目的；（2）有助于了解國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，明確國內(nèi)產(chǎn)品的缺陷并加以改之；（3）為垃圾清掃車的發(fā)展提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。1.4國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在工業(yè)相對發(fā)達(dá)的美、日、英、德等國，從1894年英國發(fā)明第一臺馬拉清掃車算起，清掃車的發(fā)展歷史已超過百年。上述各個(gè)國家從20世紀(jì)30年代就形成了垃圾清掃車的量產(chǎn)。目前國外的先進(jìn)清掃車已經(jīng)達(dá)到了機(jī)、電、液一體化的智能水平，其中的自動(dòng)垃圾傾倒裝置也已經(jīng)達(dá)到相對完善的水平。我國的垃圾清掃車是從20世紀(jì)60年代開始發(fā)展的，到目前為止也超過了50年。但是我國的垃圾清掃車與國外的發(fā)達(dá)國家相比還是略有不足，特別是在控制系統(tǒng)、清掃效率和專業(yè)化清掃等方面與國外產(chǎn)品有較大差距。我國正在通過借鑒國外先進(jìn)產(chǎn)品和自主研發(fā)等方式相結(jié)合的手段來完善我國的垃圾清掃車，相信在不久的將來我國的垃圾清掃車水平必將處于國際領(lǐng)先水平。1.5發(fā)展趨勢自動(dòng)垃圾車代替人工已是大勢所趨，這一點(diǎn)是毫無疑問的。自動(dòng)垃圾車的發(fā)展趨勢如下：（1）車型使用配備的發(fā)展趨勢：環(huán)衛(wèi)垃圾車的常用車型有壓縮式垃圾車、車廂可卸式垃圾車、自卸式垃圾車、擺臂式垃圾車、對接式垃圾車及渣土自卸車等車型。其中壓縮式垃圾車因自動(dòng)化程度高、裝載量大、密封性較好等優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)了大中城市發(fā)展的使用要求，近年在市場上使用增長速度較快，已成為環(huán)衛(wèi)垃圾清運(yùn)的主力車型；除此之外，大中型自卸式垃圾車因裝載量大的優(yōu)點(diǎn)，近年銷量也實(shí)現(xiàn)了正增長，而傳統(tǒng)的擺臂式垃圾車、掛桶式垃圾車、勾臂式垃圾車因在運(yùn)輸過程中容易出現(xiàn)垃圾、污水泄漏的情況，在大部分大中城市以在逐步減少甚至禁止使用[4]。壓縮式垃圾車中的側(cè)裝式垃圾車是壓縮車的一種前景較好的發(fā)展方向。側(cè)裝式垃圾車是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的環(huán)衛(wèi)車輛[5]。（2）新能源環(huán)衛(wèi)垃圾車的發(fā)展趨勢：在環(huán)境條件不容樂觀的條件下，新能源垃圾車才是自動(dòng)垃圾車的最終目標(biāo)。（3）個(gè)性定制環(huán)衛(wèi)垃圾車的發(fā)展趨勢：在大批量生產(chǎn)條件下出產(chǎn)的環(huán)衛(wèi)垃圾車的缺點(diǎn)就是不能適應(yīng)一些特殊的環(huán)境，在種種情況下，特殊定制垃圾車的發(fā)展前景還是十分可觀的，個(gè)性化需求必然會得到良好的發(fā)展。（4）環(huán)衛(wèi)垃圾車的信息化管理：隨著垃圾分類的進(jìn)行，環(huán)衛(wèi)垃圾車的信息化管理也是必然的，只有這樣才能更好的配合垃圾分類的進(jìn)展，信息化的管理也將有效的提升垃圾清理的效率。（5）環(huán)衛(wèi)垃圾車傾倒裝置的多元化：海灘清掃機(jī)的傾倒裝置的功能是將來自篩分機(jī)構(gòu)的垃圾收集存儲，倒入運(yùn)輸車輛或垃圾箱中，即實(shí)現(xiàn)自放電功能[6]。這一點(diǎn)可以作為環(huán)衛(wèi)車傾倒裝置設(shè)計(jì)的一個(gè)思路，在篩選垃圾的同時(shí)通過篩選動(dòng)作產(chǎn)生電流補(bǔ)充動(dòng)力。電磁傾卸裝置具有功率大、效率高、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)[7]，這也可以作為傾倒裝置的一個(gè)研究方向。從環(huán)衛(wèi)垃圾車的發(fā)展趨勢不難看出自動(dòng)垃圾傾倒裝置的發(fā)展方向也是大批量已經(jīng)完善的經(jīng)濟(jì)化設(shè)計(jì)和小批量多品種的特殊化設(shè)計(jì)相結(jié)合。1.6尚待研究的問題環(huán)衛(wèi)垃圾車的好處自是不言而喻的，然而其中也并非全無問題。其中的問題如下：（1）燃油垃圾車的空氣污染，尤其是大型環(huán)衛(wèi)垃圾車對空氣的污染更是肉眼可見的。（2）不能適應(yīng)環(huán)境的突然巨變，像是極度寒冷天氣情況下，垃圾車還需要花費(fèi)不少時(shí)間去使垃圾車恢復(fù)正常。（3）環(huán)衛(wèi)垃圾車的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于后期的產(chǎn)品維修。本次設(shè)計(jì)的方案較為簡潔，售后維修方便，還可解決在人口密集的場所，垃圾桶的抓取與傾倒對于保潔人員而言難度較大的問題[8]。完成任務(wù)的研究思路和方案2.1總體設(shè)計(jì)圖1自動(dòng)垃圾傾倒裝置設(shè)計(jì)示意圖自動(dòng)垃圾傾倒裝置的設(shè)計(jì)如圖1，本裝置由電機(jī)，垃圾箱固定裝置，立柱，齒輪，齒條，底盤等組成。首先確定自動(dòng)垃圾傾倒裝置由三個(gè)電機(jī)提供動(dòng)力可以根據(jù)垃圾箱的重量上限為100kg，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)化效率和產(chǎn)生的摩擦等條件算出電機(jī)功率P的數(shù)值，在據(jù)此選出三個(gè)電機(jī)的型號。2.2工作原理自動(dòng)垃圾傾倒裝置的工作原理與預(yù)切式甘蔗橫向種植機(jī)傾倒送料裝置的工作原理類似，預(yù)切式甘蔗橫向種植機(jī)傾倒送料裝置的工作原理為蔗種預(yù)先砍好擺放于甘蔗箱中，傾倒前把蔗箱推入傾倒框中，開始時(shí)傾倒框處于水平狀態(tài)，通過旋轉(zhuǎn)傾倒框來調(diào)整傾倒角度[9]。自動(dòng)垃圾傾倒裝置的工作原理則為3號電機(jī)啟動(dòng)使與3號電機(jī)相連的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)底盤旋轉(zhuǎn)，使垃圾箱繞著立柱旋轉(zhuǎn)；2號電機(jī)啟動(dòng)使齒輪相對于立柱中的直齒條上下運(yùn)動(dòng)來完成垃圾箱的上下位置調(diào)整；1號電機(jī)啟動(dòng)使齒輪帶動(dòng)與垃圾箱固定裝置相連的弧形齒條轉(zhuǎn)動(dòng)來完成垃圾箱的傾倒與恢復(fù)。通過3個(gè)電機(jī)的相互配合完成垃圾的自動(dòng)傾倒。2.3材料設(shè)計(jì)我們需要根據(jù)各部件之間所受力的大小、方向，各部件的工作環(huán)境，部件間的摩擦以及經(jīng)濟(jì)性等條件為各部件選擇合適的材料并對各種材料進(jìn)行相應(yīng)的熱處理或其他處理。對于材料的選擇在滿足使用性能的條件下盡可能保證經(jīng)濟(jì)性。2.4詳細(xì)設(shè)計(jì)在大致確定電機(jī)型號和各部件材料后，在此基礎(chǔ)上，查表和資料等來確定齒輪的齒頂高、齒寬、模數(shù)、齒數(shù)等數(shù)據(jù)；要根據(jù)實(shí)際情況明確三個(gè)齒輪的速度范圍v，以保證自動(dòng)垃圾傾倒裝置的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性；在根據(jù)這些內(nèi)容選擇恰當(dāng)型號的螺釘作為固定裝置，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能減輕產(chǎn)品重量。在此次設(shè)計(jì)過程中有許多地方需要參考資料，我們可以根據(jù)這些參考資料和以往的設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法較為全面的完成此次設(shè)計(jì)工作。2.5檢驗(yàn)在完成以上工作后要對各工作進(jìn)行檢驗(yàn)，如對轉(zhuǎn)化效率、力的校核，以免出現(xiàn)最后的設(shè)計(jì)與要求不符的情況，其中對各部件間力的校核是整個(gè)檢驗(yàn)工作的重點(diǎn)。2.6進(jìn)度安排（1）2021年1月21日-2月22日：進(jìn)行文獻(xiàn)資料查閱并完成開題報(bào)告；（2）2021年2月22日-3月11日：完成開題報(bào)告答辯；（3）2021年3月1日-3月9日：完成研究背景、意義、目的等前言：（4）2021年3月9日-3月20日：完成電機(jī)選擇，力的校核等內(nèi)容；（5）2021年3月21日-4月10日：做受力分析與運(yùn)動(dòng)仿真;（6）2021年4月11日-4月25日：畫零件圖等畢業(yè)設(shè)計(jì)需要的圖：（7）2021年4月26日-5月5日：作總結(jié)并整理畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容；（8）2021年5月6日-5月15日：反復(fù)修改并完成畢業(yè)設(shè)計(jì)定稿。參考文獻(xiàn)[1]林唯.垃圾的危害[EB/OL].（2020-10）./.[2]王子珩.新型自動(dòng)垃圾分類車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能[J].河北農(nóng)機(jī),2019(04):78-79.[3]謝勇,王亞蓮.垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)車機(jī)械臂上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析[J].專用汽車,2020(01):79-84.[4]江南專汽.環(huán)衛(wèi)垃圾車的發(fā)展趨勢[EB/OL].（2019-03）./.[5]孫洪山.一種小型側(cè)裝壓縮式垃圾車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].專用汽車,2014(05):102-104.[6]RuiRuiZou,ZengWeiFan,XiaoHongGe,etal.TopologyOptimizationonBracketSidePanelofBeachCleaner’sDumpingDevice[J].AdvancedMaterialsResearch,2012,1493:100-121.[7]Xiao-ningChen,BinZhang,YongGeng,etal.Simulationanalysisanddesignonthestructureofelectromagneticdumpingdevice[J].OtherConferences,2013,256:156-178.[8]王青鋒,郭廣順,馬德彬,等.用于抓取傾倒垃圾桶的多自由度機(jī)械臂[J].機(jī)械制造,2020,58(05):33-34.