一种多功能环保垃圾桶

　　摘 要：随着人们生活水平的改善，人们对生活质量的要求也随之提高，越来越多环保便捷的新产品在市场涌现。本文介绍的便是一种创新设计的新型多功能环保垃圾桶，力求为人们的生活带来便捷和舒适。

　　关键词：创新设计 环保 垃圾桶

　　中图分类号：TU998.9 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（c）-0233-01

　　日常生活中每天都会产生大量的垃圾，形式各异的垃圾桶在不同的地方发挥着它的作用。据调查了解，很多家用的垃圾桶采用的即是套袋的塑料桶，由于换袋的繁琐，很多家庭很长时间才更换塑料袋甚至不换袋，将垃圾倒走后继续使用，既不美观又不卫生，给人们的健康带来了很大的威胁。为此，我们设计构想了一种新型垃圾桶，实现了摘袋、系袋、取袋、套袋这一流程的自动化，提高了时间的利用效率。

　　1 工作原理

　　本设计通过距离传感器、单片机、电机等元器件的组合实现垃圾桶盖的自动打开功能，采用电热和电热丝来实现垃圾袋的封口和切断功能。各元器件的具体信息介绍如下。

　　1.1 距离传感器

　　距离传感器是利用“飞行时间法”的原理来检测两物体间距离的一种传感器。“飞行时间法”是通过发射很短的光脉冲，通过测量由发射源发射的光脉冲到目标物体来回的时间，进而计算两物体之间的距离的方法。

　　1.2 单片机

　　单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。

　　1.3 电机

　　依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，在电路中用字母M表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。

　　1.4 电热封口原理

　　单边封口电热利用电热丝产生的热对原料加热，使其软化，利用机械机构产生的机械力对其进行挤压封口。该电热封口技术不仅能够将垃圾袋进行打包，便于下一步进行切割；还能借助其快捷高效的生产垃圾袋。

　　2 设计计算

　　2.1 垃圾桶整体结构

　　整体结构我们的设计是采用脚踩式，主要体现在外形设计、自动感应开口以及自动套袋的结构。在垃圾箱口处设置圆筒形的套袋结构，内圆外方，既能实现连续套袋又能保持外观美感。

　　2.1.1 垃圾袋外形设计

　　为了有效实现自动打包换袋，最大限度地减少换袋所带来的麻烦，我们在传统垃圾袋的基础上进行改进，设计了一种可折叠超长圆筒形的垃圾袋，一次套入可以长时间实现自动换袋，而且这种垃圾袋还可以多次回收利用，减少了资源的浪费，符合两型社会发展的特点。

　　2.1.2 套袋机构

　　垃圾桶套袋结构中间设有环形槽，开始时垃圾袋被压到环形槽内，然后盖上环形压盖，保证在垃圾重力的作用下垃圾袋能够逐开实现自动套袋。

　　2.2 传动机构

　　本机构要求将脚踩踏板的运动传递为封口时所需的动力，现采用曲柄滑块机构来实现此功能。即将曲柄的连续转动转化为滑块的往复直线运动。设计时，以地面为机架，踏板为主动件，传动杆为连杆，滑块为从动件。滑块做直线运动，一方面可以压缩垃圾，减少垃圾的所占空间，便于装载；另一方面，还可以作为电热封口的挤压力。考虑到连杆和滑块的行程以及垃圾桶的尺寸等综合问题，曲柄滑块机构的尺寸设计如下：

　　脚踩踏板的过程中，设计了一个杠杆机构，由杠杆的平衡原理可得：

　　F1*L1=F2*L2

　　若L1=200mm，L2=100mm，则F1=0.5F2，

　　不仅达到了省力的效果，杠杆机构的支点通过支撑架与地面连接，整体结构稳定性好，不会使垃圾桶因脚踩的力量而发生滑移或翻转。由机械原理相关知识可知连杆机构行程速比系数：

　　K=（180°+θ）/（180°-θ）

　　θ为极位夹角，由曲柄滑块机构的运动过程及性质知，θ=60°，则机构存在急回特性，当松开脚时，垃圾袋打包完成后，滑块会迅速回到初始位置，方便快捷。当垃圾装满后，只需要用脚轻轻一踩，就可以实现自动打包换袋，不需要用手将垃圾袋系紧，干净卫生。

　　3 创新点及前景

　　该产品利用光机电一体化，可实现自动封口，自动切袋，自动套袋等功能；还可以节约浪费在套袋、打包上的时间，符合当今高效快捷的理念。该垃圾桶的设计体积还具有相当大的可调性，故而其应用范围广，既可以用在一般的家庭里，也可以适当的调整尺寸，应用于更多的场所。该产品与其他产品最大的区别在于利用太阳能发电，可以节约电能，清洁卫生，符合当今的节能环保的主题。

　　在不断追求高质量的生活中，环境卫生是人类不可忽视的问题，为了不给细菌滋生的机会，我们设计了这款多功能环保垃圾桶。相信它高效快捷便利的自动化工作过程一定能赢得人们的青睐，随着产品在未来不断地完善和改进，一定能在市场上获得成功。

　　参考文献

　　[1] 黄少军.近距离激光测距传感器的研究与设计[D].武汉理工大学，2008，1.

　　[2] 丁保华，张有忠，陈军，等.单片机原理与接口技术实验教学改革与实践[J].中国矿业大学机电工程学院，2010.

　　[3] 孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2006.

　　[4] 濮良贵，纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2006.