1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 家用垃圾处理机切块装置设计 所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘 要 随着生活结构的改变，食物垃圾成为了生活垃圾的一个主要组成部分。食物垃圾的发热值低、易腐烂、易滋生细菌，但另一方面它含有丰富的 营养元素，来源固定，可实施资源化，这些特征越来越引起人们的注意。从环保、资源再利用和生活方便等方面考虑，需要设计新型的家用垃圾处理机，垃圾切块装置是其主要组成部分之一。其主要原理利用了曲柄滑块机构的运动原理。通过电机来驱动齿轮机构转动，由齿轮带动轴转动，再通过轴的转动来使曲柄转动，最后驱动滑块及
2、装在滑块上的刀具在滑块导路上来回运动。如此以来，物料不断地被切割并推出去。同时，此曲柄滑块机构为偏置曲柄滑块机构，具有急回特性，保证了切割时的慢进快退。最后被切割下来的物料通过一个滑坡装置，进入到收集器中。 关键词： 家用，垃圾处理机，切块装置，曲柄滑块 II Design of Cut Device for Household Waste Disposal Abstract Now, as the structure change of living, food garbage has taken a important position of waste. On the one hand,
3、 food garbage has high water-holding, low caloric value, easily rotten .On the other hand, it contains rich nutritional element, can become valuable resources Now, human have pay attention to these characters. From an environmental, resource re-use and convenience of life considerations, need to des
4、ign a new type of household waste disposers, Refuse cut device is one of the main components of its. The main principle of this mechanism used a crank slider mechanism the movement principle. By rotating the motor to drive the gear mechanism, shaft rotation driven by the gear, and through the axis o
5、f rotation to the crank rotation, final drive installed in the slider on the slider and the slider guide the way the tool back and forth movement. Since this, materials are continuously being introduced and to cut . At the same time, the crank slider mechanism to offset slider-crank mechanism, with
6、a quick return characteristics, guarantee cutting slow forward and rewind. Finally, the material being cut down by a landslide device into the collector. Keywords: household, waste disposal machine, cut device design, crank slider III 目录 摘 要 . I Abstract . II 1 绪论 . 1 1.1课题的来源 . 1 1.2课题的意义 . 1 1.3家用
7、垃圾处理机国内外发展现状 . 2 1.3.1 家用垃圾处理机国内外应用现状 . 2 1.3.2 家用垃圾处理机的现有分类 . 2 1.3.3 家用垃圾处理机目前的工作原理 . 3 1.4课题研究的主要内容 . 3 2设备方案设计与总体设计 . 4 2.1切块装置的方案设计 . 4 2.2方案评价 . 4 2.3切块装置的总体设计 . 4 3设计计算和校核 . 7 3.1曲柄滑块机构的动力学与运动学特性 . 7 3.1.1 最优传力性能的曲柄滑块机构的设计 . 7 3.1.2 曲柄滑块的动力学特性 . 9 3.1.3 曲柄滑块的运动学特性的计算与校核 . 11 3.2切块装置主轴的设计与校核 .
8、 12 3.2.1 轴的设计 . 12 3.2.2 轴的强度校核计算 . 13 3.2.3 轴上零件的周向固定 . 16 3.2.4 轴端挡圈的选择设计 . 16 3.3下箱体的设计计算 . 17 3.4物料下滑装置的设计计算 . 18 3.5总装图及工作原理 . 19 4 设计说明 . 20 4.1使用说明 . 20 4.2安装说明 . 20 4.3制造说明 . 20 5 总结与展望 . 21 参考文献 . 22 致谢 . 错误 !未定义书签。 IV 附录 . 23 家用垃圾处理机切块装置设计 1 1 绪论 1.1 课题的来源 家庭厨房每天会产生一定量的食物垃圾，目前的处理方式是装入垃圾袋，
9、放到小区垃圾桶，混装运到垃圾填埋地或者垃圾处理厂，对生活垃圾没有进行有效的分类和再利用。从环保、资源再利用和生活方便等方面考虑，需要设计新型的家用垃圾处理机 1，垃圾切块装置是其主要组成部分之一。 1.2 课题的意义 国外成功的应用食物垃圾处理器来减少食物垃圾的经验 ，为我们处理目益增加的食物垃圾开辟了一条新途径，从而呼唤适合我国的食物垃圾处理器。另外，从源头解决处理厨房食物垃圾污染的研究还是有很多优点： （ 1）大量减少易腐垃圾数量，提高环境质量 目前，国家对生活垃圾的处理原则是垃圾的减量化、无害化和资源化。而减量化位居第一位，可见其重要性。厨房垃圾处理器为食物垃圾的破碎预处理装置，可对厨房
10、垃圾进行初步处理，不但减少垃圾的堆放量，同时确保人们有一个健康、整洁的生活环境，进而减少疾病的传染。 （ 2）易于垃圾的再处理 由于厨房垃圾含有大量的水分，给垃圾的焚烧带来很大的困难， 上海浦东垃圾焚烧厂现在就是依靠添加辅助燃料如油进行垃圾焚烧，这样一方面增加垃圾成本，另 一 方面在能源紧缺的中国还造成能源的大量浪费。但是若把厨房垃圾在源头切断，则可大大的提高生活垃圾的焚烧热值，同时对垃圾填埋产生的渗漏问题也可大大改观。 （ 3）具有经济、社会效益 由于我国经济与科技水平还不十分发达，高额投入垃圾处理有较大困难，许多固体垃圾处理厂在引进国外先进技术后，由于缺乏科学的管理和资金的支持，处于半停产
11、状态；一些小区虽然引进厨房垃圾的生化处理机，但其使用成本太高，已经超出百姓的支付能力范围。拟研制的食物垃 圾处理器作为一种面向家庭、宾馆及饭店的小型机器，突有体积小，成本底，经济耐用的特点，可以被人们所接受。加上政府在政策和舆论大力宣传引导，实行鼓励政策，一方面提高了百姓的环境参与意识，充分调动社会力量保护环境。另一方面，政府还可把节省下来的大量开支 (例：二次污染治理费、城市生活垃圾运输费 )用来研制、开发垃圾处理的新项目。 家用垃圾处理机切块装置设计 2 1.3 家用垃圾处理机国内外发展现状 1.3.1 家用垃圾处理机国内外应用现状 国外。世界上有 50个国家没有限制使用食物垃圾处理机，包
12、括美国、加拿大、墨西哥、澳洲、新西兰和许多欧洲国家。其中美国 、丹麦、芬兰和挪威等国家要求新建住宅必需安装；而比利时、法国、德国、荷兰、卢森堡和葡萄牙，既不允许也不鼓励家庭安装使用 2。美国作为食物垃圾处理机的发明国，是应用最普遍的国家，至 1997 年已有上百万家庭安装使用，其中多数是住宅开发商和市民的自发行为。纽约市经过 21个月的调查和评估后，推荐并立法要求安装食物垃圾处理机。欧盟经过充分的论证，也于 2003 年要求 15 个成员国根据污水处理普及情况推广处理机。 在日本，餐厨垃圾处理也达到了 35%以上，松下电子工业公司于 1993 年研制 MS-N40 和 MS-N31 两种厨房垃
13、 圾处理机， 34h 可以处理 0.7Kg 垃圾，机器内置臭氧除臭器，用以除去垃圾的多种气味。而日本精工公司 2000 年 5 月成功地开发出使用磁控管的食物垃圾处理装置。这种装置最大的特点是能将食物垃圾的水分蒸发掉，经干燥后磨碎。这种装置由于采用微波处理，可同时杀灭垃圾中的细菌并防止产生有害气体，体积如同复印机大小，可放置在室内，底面有轮子可随意移动，因此对市区饮食店和小型超市尤为适用，具有广阔的市场 国内。食物垃圾处理机在国内的推广是从九十年代开始的，有十余个品牌的产品，外观和结构大同小异。由于一直没有政府的行政力量介 入，加上市民接受新事物有一个过程，推广进程缓慢。九十年代末上海和北京市
14、政府开始重视，加上各商品楼盘注重打造“绿色小区”、“环保小区”的卖点，目前已有数十个小区统一安装了食物垃圾处理机，数量近万台。因居民使用后反映效果好，近年有日益增加的趋势 3。 1.3.2 家用垃圾处理机的现有分类 按处理方式分。粉碎型：将食物垃圾经过研磨 ,粉碎后与水混合成液态状直接冲入下水道。甩干型：将食物垃圾水分与固态物质分离后从水盆下水排走水分 ,留下固态物质压缩成块状方便保存及处理。 按电机类型分。直流型：空转转速较高 (约 4000 转 /分 )，研磨效率及扭力大于交流型电机，负荷工作时（有食物垃圾进入）转数在 2800 转左右 /分，使用寿命约 10年左右。成本较交流型电机相比略
15、低。直流型电机转速和扭力较高，研磨食物垃圾时速度大于交流型电机，但噪音略微大于交流型电机。交流型：空转转速较低 (约 1800 转 /分 )，负荷工作时（有食物垃圾进入）转数和扭矩变化不大，与直流型电机相比，交流型电机处理食物垃圾时效率较低。制家用垃圾处理机切块装置设计 3 造成本较高，所以整机价格也较高。使用寿命约 5-8年。 1.3.3 家用垃圾处理机目前的工作原理 目前大多数的 食物垃圾处理器的核心部件 都由不锈钢做成是碾磨器，通过小型直流或交流电机驱动刀盘，利用离心力将 粉碎腔内的食物垃圾粉碎后排入下水道。粉碎腔具有过滤作用，自动拦截食物 固体颗粒；刀盘设有两个或者四个可 360 度回
16、转的冲击头，没有利刃，安全、耐用、免 维护。刀盘转速（满负载，工作状态）交流电机约 1450-1750转 /分钟。粉碎后的颗粒直径小于 4毫米，不会堵塞排水管和下水道。因此它一般可安装 在厨房洗涤槽的下部，圆筒形的食物垃圾处理器高 300 400MM，直径 130 200MM，重量在 4KG左右，可藏在橱柜内部，连接下水管道 4。 1.4 课题研究 的主要内容 目前的家用垃圾处理器虽然已经对居民的生活 质量及环境状况带来了很大的改善，但依旧存在着一些不足。其核心结构 是碾磨器，食物垃圾被其研磨完后就直接排入水体，这不但没有充分合理的利 用好资源，还将对水体造成一定的污染。此次设计的家用垃圾处理
17、器包括研磨 、挤压及切块部分，这不但合理的利用了垃圾这一资源，还减少了对水体的污 染。 切块部分研究的主要内容有：在市场调研的基础上，查阅国内外食物垃圾处理机器的最新动态和相关成果，进行文献综述，明确具体的研究方法，提出设计思路，并进行课题的可行性分析。切块装置总体方案设计 和参数计算、切块装置结构设计及相关的强度校核、切块装置的运动分析。 家用垃圾处理机切块装置设计 4 2 设备方案设计与总体设计 2.1 切块装置的方案设计 （ 1） 方案一：该装置将电机通过联轴器连接到了减 速器的高速轴上，再在减速器的低速轴上装上三把等间距的刀具，以 实现对物料的切割。如图 2-1 所示。 1-电机 2-
18、减速器 3-刀具 图 2-1 设备方案方案一 （ 2）方案二：该装置主要运用了曲柄滑块机构的运动原理，将曲柄的回转运动变换为滑块的往复直线运动 5。在滑块上装上刀具，以实现对物料的不断切割及推出。如图 2-2所示。 2.2 方案评价 方案 一结构简单，且同时固定三把刀具，可以对物料进行更快速的切割但。但方案一没有实现对送来物料的固定，也没有实现对切割完物料的送出，存在诸多弊端。 方案二不但结构简单，且同时能实现对物料的固定、切割及推出。 2.3 切块装置的总体设计 （ 1） 总体设计的内容 家用垃圾处理机切块装置设计 5 1-曲柄 2-连杆 3-滑块 4-刀具 5-物料 图 2-2 设备方案二
19、 总体设计是机械系统内部设计的主要任务之一，也是进行系统技术设计的依据。总体设计对机械的性能、尺寸、外形、质量及生产成本具有重大的影响。 总体设计的主要内容有： 1) 总体布置设计； 2) 确定总体主 要参数； 3) 绘制总体设计图样； 4) 编写总体设计报告书及技术说明书等。 （ 2） 总体布置设计 总体布置的基本要求主要有： 1) 保证切块过程的连续和平稳； 2) 保证刀具的耐腐蚀性； 3) 保证精度、刚体，提高抗振性及热稳定性； 4) 充分考虑产品系列化的发展； 5) 结构紧凑，层次分明； 6) 操作、维修、调整方便； 7) 体积不超过总体积的三分之一。 （ 3） 总体主要参数的确定 1) 滑块行程；
