垃圾桶结构拆分图自动垃圾桶的感应开盖结构设计与改进.docx

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垃圾桶结构拆分图自动垃圾桶的感应开盖结构设计与改进

垃圾桶结构拆分图自动垃圾桶的感应开盖结构设计与改进

　　垃圾桶结构拆分图自动垃圾桶的感应开盖结构设计与改良

一、引言如今市场上已经销售了多种样式的自动化智能垃圾桶，其中包括有：

例如利用红外线进行自动掌握的自动翻盖的智能垃圾桶、在物联网系统基础上设计的智能垃圾桶以及太阳能智能垃圾桶，还有基于无线WiFi网络的智能垃圾桶等，但是这些垃圾桶都往往体积比较大而且结构冗杂，有着不易修理的问题，再加上本钱很高一般家庭用不上。

本文设计的垃圾桶结构简洁，体积小巧适用于一般家庭使用。

人们在城市的各个地方都可以看到垃圾桶，作为服务社会以及方便人们使用的物品，垃圾桶的使用状况以及卫生状况等都会反映出我们国家的社会经济进展水平以及国民素养等等。

若是垃圾桶得到了充分的使用，不仅可以保证四周的环境干净还能使得社会风气更加文明和谐。

二、自动垃圾桶的感应开盖结构分析〔一〕自动垃圾桶的工作原理〔1〕感应式。

通常都被称为电子感应垃圾桶，其组成结构包括了红外线传感器、机械传动装置、正反转开关、电动机等。

这种开盖方式的基本原理就是通过将红外线传感器感应到的信号通过转换的时候，通过电信号的形式传送到正反转的开关上。

然后自动开启电动机的运动，完成机械性的开启和关闭垃圾桶盖的行为。

一般将红外线感应的区域范围设置为15cm，当人完成扔垃圾行为的3秒钟后，桶盖会自动关闭。

如图1，人们在使用垃圾桶时无需接触到其任何位置，全程都是自动化的，这样一来就削减了人们产生因接触垃圾桶而感染细菌的顾虑。

图1感应式程序流程图〔2〕轻触式。

专业名称为轻触式电动垃圾桶，其组成部分包括有：

安装在垃圾桶前部下方的感应触摸开关、电动机、机械传动装置等，用脚轻轻触动一下触摸延时开关来掌握电机的正反转开关，从而使电机实现正转反转来带动传动机构，做到垃圾桶的自动开盖与关盖。

〔二〕自动垃圾桶的感应开盖结构在以上两种不管是电子感应垃圾桶还是轻触式电动垃圾桶结构中，都是由感应开关，正反转开关，电机以及电源组成，其中感应装置与正反转开关在市场上都有许多类型技术都很成熟。

电源更是仅仅需要一般的36v的蓄电池就可以了。

电机同样也只要一般的直流电机就行了。

但是垃圾桶的开盖与闭合都需要有机械传动装置。

从机械传动装置的组成来看，一般是通过各种机械传动机构组成的。

从传动机构的类型来看，一般有四杆机构，液压升降机构、齿轮条升降机构以及皮带升降机构等等，一个合适的机械传动机构可以让自动垃圾桶更安全，便捷以及有更低的本钱。

〔三〕自动垃圾桶的功能分析这个智能垃圾桶主要的功能有：

自动翻盖和闭盖、自动压缩垃圾、语音提示到垃圾、垃圾桶满箱检测以及具有显著地域特色的垃圾桶外形设计。

〔1〕自动翻闭盖功能。

将红外线传感器感应到的信号转换以电信号的形式传送到正反转开关上，然后自动开启电动机的运动，完成机械性的开启和关闭垃圾桶盖的行为。

〔2〕自动压缩功能。

通过在垃圾桶中设置垃圾自动压缩装置，一旦垃圾桶的垃圾占据到肯定的面积之后，在自动关盖的时候通过启动垃圾自动压缩装置来将垃圾急性压缩，从而能够加大的节约垃圾桶的空间。

〔3〕语音提示功能。

对自动垃圾桶的程序进行设置，将语音词条存入到存储器中，当运行工作的时候到达语音播报的效果。

友好的语言提示不仅可以提示人们垃圾入桶的行为，还能产生一些趣味性，因此只要设置好合理的且不同的语音提示就会起到很好的效果。

三、自动垃圾桶的感应开盖结构设计〔一〕自动垃圾桶的感应开盖结构设计方案1.垃圾桶的感应方式确定由于如今垃圾桶的使用不够规范，常常会出现垃圾不能准时倒掉造成周边环境污染和细菌滋生，所以当人们在投递垃圾的时候手部会接触到垃圾桶，很可能造成细菌的传播，在春天以及夏天这样传染病频发的季节里，儿童很简单受到细菌的侵害，所以设计出这种自动式的垃圾桶是十分有必要的。

感应式的装置，自动开启自动关闭，削减了人们接触到垃圾桶的环节，而且还能有效防止因桶内垃圾清理不准时造成的周边环境污染。

从电子感应垃圾桶以及轻触式垃圾桶的优缺点来看，是十分明显的。

感应式垃圾桶的最大的优点，就是投放垃圾时，人体与垃圾桶没有任何的接触。

这样就可以避开接触垃圾桶上滋生的细菌保持安全卫生。

而且是完全可以单手操作相比于传统脚踏式与手动翻盖式垃圾桶很大程度上解放了双手。

但是感应式垃圾桶也有着明显的缺乏之处。

首先，本文设计的垃圾桶是更适用于一般家庭使用，所以垃圾桶的高度就不会太高，所以成人要扔垃圾时往往需要弯腰才能让感应器探测到信号，这样会让人觉得不方便。

其次，作为家用垃圾桶就不能有太多不必要的消耗，但是感应式垃圾桶的红外感应器需要不停的发射红外脉冲信号，这就造成了不必要的浪费。

还有更重要的一点，感应式垃圾桶很简单造成误判，尤其是许多家庭都养宠物的状况下，第一会造成能源浪费，第二，当猫，狗等宠物坐在垃圾桶上时造成误判时会对垃圾桶造成损害。

轻触式垃圾桶的优点与缺点也很明显，优点是你只要用脚轻轻触碰一下感应器就能实现垃圾桶的开盖与闭合，这样也是很卫生也很方便的，而且不简单有误判现象。

感应器平常是处于待机状态没有太多浪费。

但是与感应式垃圾桶相比轻触式垃圾桶有一个缺点，就是轻触式垃圾桶必需要触碰感应器，所以当人坐的时候需要伸腿去开盖，这样会有点不方便，而且不能做到单手操作，这也是缺乏之处。

但相比于传统的脚踩式垃圾桶已经是很大的改善了。

综上所述，本文最终确定的垃圾桶感应开盖方式为轻触式。

2.机械传动方式确定机械传动方式是自动垃圾桶设计中很重要的一部分，合适的传动方式对垃圾桶十分的重要，哪种方式是合适的就需要分析了。

①四杆机构。

这种传动机构的工作原理是通过利用电动机来进行齿轮的降速，然后再通过电机来带动四杆机构转动，最终来促使垃圾桶开盖。

该机构各运动副均为面接触，传动时受到单位面积上的压力较小，在转动的过程中受到的阻力很小，内部零件也不会轻易受到磨损，使用周期变长。

而且接触面通常都采纳的圆柱面或平面的设计，所以制作起来十分简洁，材料也比较优质。

但是很大的缺点构件作往复运动时惯性力难平衡，易产生动载荷。

而且设计冗杂，会导致有很大的体积。

最终因为低副间存在间隙会积累误差，效率较低。

②钢丝绳传动。

从钢丝绳传动的原理来看，主要是通过将紧紧绕在槽轮上的绳索与槽轮之间的摩擦力，随后产生传递力来带动机械传动，然后利用电动机来带动蜗杆涡轮减速器的运动，使得滚筒与涡轮能够连接在一起，最终利用滑轮以及钢丝绳共同组成的执行机构来带动垃圾桶桶盖的移动。

该传动机构最大的优点就是噪音较低，本钱较低。

但缺点也很明显虽然生产制作很方便，但是易拉伸，为了保证精确就需要常常的调整，而且安全系统设计较烦，这样不仅不能保证安全可靠性，还提高了本钱，不适合家庭使用。

③丝杆传动。

在这种传动方式中，主要是通过圆锥齿轮传动的方式来带动丝杆进行旋转运动，从而使得螺母能移动，最终提升垃圾桶桶盖。

这种丝杆传动机构的结构相对来说比较简洁，并且占用的空间十分小，同时从工作性能表现来看也比较优秀。

与其他传动方式相比，造价相对较较低，同时产生的噪音也很低。

④液压传动机构。

采纳液压驱动实现垃圾桶盖的移动，液压传动机构优缺点十分明显，该机构运作平整，噪音低。

但是液压系统故障后排除较麻烦，而且液压密封需要肯定的技能，假如没有处理好会出现故障，同时液压系统较为浩大不能适用家庭型垃圾桶。

⑤齿轮齿条传动机构。

这种传统机构主要是通过将电动机轴与齿轮进行连接，然后驱动齿轮条实现移动，最终促进垃圾桶桶盖的移动。

该机构最大的优点是传动精确，但是保养维护较困难，而且齿轮造价高不适合家庭用。

⑥链条传动升降机构。

通过电动机、链条传动机构实现垃圾桶盖的开启，有良好的导向性和驱动能力，且维护方便。

但是制作本钱较高，系统要做到安全可靠的运行，需要增加较多的安全措施，更是进一步的增加了本钱。

还有一点该系统的尺寸较大占用的空间较大。

⑦皮带传动升降机构。

这种传动机构在传统的过程中，主要是通过电动机以及皮带传动机构来实现垃圾桶桶盖的开启。

皮带传动升降机构在工作的过程中运行十分平稳，并且没有噪声，并且能够实现缓冲。

在传动机构工作的过程中，假如出现过载的状况，皮带就会在带轮上大华，从而能够防止薄弱零件出现损坏的状况，能够实现安全爱护。

但是这种传动机构的精确度不高，同时机构比较浩大，维护保养的冗杂程度较高。

从以上几种传统机构的优缺点对比状况来看，丝杆传动机构的噪音较低，使用寿命比较长，所能够承受的荷载比较大，同时这种传动机构的掌握相对来说比较简洁。

同时所使用的本钱较低，十分省时以及省力。

一般状况下，四杆机构在升降设备中的应用比较广泛，这样比较适合用于垃圾桶盖的传动机构中。

3.丝杆螺母副确实定滚珠丝杆螺母副的主要作用是将回转运动转化成为直线运动。

这样一种新型的传动装置是一种十分特别的丝杆副，在其组成结构中，主要包括以滚珠作为中间元件，将螺母与丝杆连接成为一个整体。

从螺旋滚道的构成来看，主要是由螺母以及四赶上的螺旋状凹槽装在一起的。

一般状况下，螺母上有许多滚珠回路凹槽，这些凹槽可以连接螺旋轨道的首尾，最终星湖曾封闭的循环滚道，然后在滚道内装满滚珠。

这种机构的工作原理是当丝杆处于旋转运动时，滚珠在滚道内可以进行自转，同时还能够沿着滚道进行循环转动，从而使得螺母或者丝杆呈轴线移动。

一般状况下，丝杆螺母有内循环以及外循环这样两种循环方式。

在循环的过程中，滚珠与丝杆不直接接触的是外循环，而滚珠与丝杆始终接触的是内循环。

从外循环滚珠丝杆的原理来看，主要是通过螺旋凹槽或者插管在螺母外面，然后需要滚珠脱离丝杆，最终返回螺母中进行重新循环。

与内循环相比，外循环的制造以及加工工艺更加冗杂，同时很难实现滚道接缝外的平滑性，这样会影响滚珠滚道的平稳性。

从内循环滚珠丝杆的原理来看，主要是通过安装在螺母内部的反向器来实现滚珠循环的，在循环的过程中，滚珠与丝杆是不会脱离的。

在国内内循环是主流的循环方式，它的制作和设计工艺成熟，质量十分稳定，而且修理很方便。

综上本文选用内循环滚珠螺母副作为本文丝杆机构的动能转换装置。

〔二〕垃圾桶的设计图1-丝杠；

2-回珠管；

3-滚珠；

4-螺母图2内循环滚珠螺母副图3圆锥齿轮1-外壳；

2-顶盖；

3-连接杆；

4-丝杠；

5-圆锥齿轮；

6-电机；

7-电源；

8-正反转开关；

9-触摸感应开关图4整体简图当电动机经过减速器的作用实现减速时，减速器的输出轴会与转盘进行交接，然后转盘会在边缘的地方与连杆的一端进行铰接，而连杆的另一端年会于制动杆的下端进行铰接，制动杆的上端会与拉杆的下端进行铰接，然后拉杆的上端会与盖子进行铰接。

在这种状况下，智能垃圾桶的机械传动机制被置于桶身的背侧，同时桶身会与盖子进行铰接，在内部还有推拉式的内箱。

当垃圾桶感应到有人靠近时，会触发电路，随后电动机会随之进行运作，并且带动转盘的运动，转盘会带动连杆转动到最低点，然后直动杆在向下运动之后会通过拉杆将盖子拉开，最终盖子在打开的过程中会将通过顶杆将压板拉起来。

在这时候通过延时电力来进行掌握，然后垃圾桶会保持开盖的状态，然后方面丢入垃圾。

当人离开之后，会再一次的触发电路，然后转盘会带动连杆转动到最高点。

盖子闭合，压板可对垃圾进行压缩，电路运行终止，若此时若垃圾对压板作用力超过传感器预设值，则触发语言电路进行语音提示。

当垃圾桶装垃圾已到达规定容量，可手动将内箱拉出，倒完垃圾后放回即可。

四、自动垃圾桶的感应开盖硬件电路设计〔一〕硬件电路总体设计硬件电路部份包括：

电源电路模块Mod_1；

HT46F49E芯片掌握中心模块Mod_2；

信号检测电路模块Mod_3；

掌握电路模块与语音电路模块Mod_4。

分别说明如下：

Mod_1模块：

这个电源电路模块会通过单片机HT46F49E实现供电的功能。

Mod_2模块：

通过使用单片机芯片HT46F