火车用压缩垃圾箱参赛说明.doc

绵阳职业技术学院 航海团队 第九届全国信息技术应用水平大赛

设计说明书

参赛院校： 绵阳职业技术学院
设计题目： 火车用压缩垃圾箱
设计团队： 航海团队
设计队员：谭阳、陈启航、刘泽海
指导老师： 周琴

前言

本文介绍了由绵阳职业技术学院航海团队自主设计的一款火车用压缩垃圾箱用于参加第九届全国信息技术应用水平大赛。
火车上用的垃圾箱是1994年发明的产品，10年的时间一直都未发生改变，在这追求创新的时代，显得有点陈旧，在这快捷的社会，我们应该注重生活中的小细节。于是在学院的支持下，结合第九届全国信息技术应用水平大赛主题“创新，更多精彩”，我们航海团队设计了一款火车用压缩垃圾桶。
在设计期间我们通过讨论、查询、验证等一系列的活动，将课堂学习的知识掌握得更加熟练并结合到了生活实践当中，在这其中还学到了许多课堂上学不到的知识且加以利用。利用课余的时间，我们与指导老师周琴积极讨论，在书籍和网络中查找资料，培养了成员的独立创新意识，同时还加强了我们队员之间的默契和感情。
由于设计人员专业知识有限，在本文中一定存在诸多不足及错误之处，还望各位读者见谅，并感谢读者能指出其中的错误。

目录
1、设计思路
2、现有的火车垃圾箱
3、火车用压缩垃圾箱的结构
4、垃圾箱箱体的设计
5、动力与控制系统的设计
6、导轨与压缩系统的设计
7、创新点及推广应用价值
8、后记

1、设计思路
本设计起源于团队成员一次无意的闲聊，原来讨论的是垃圾的分类以及放假后怎样回家，却让某成员想起了曾经在春运期间的回家之旅：春运，一看到这个词语就想到了拥挤的人群，鼓起的背包，以及人们在火车上留下的垃圾。由于那次坐在车厢的一头，靠近垃圾箱，因为人太多，过道上都是人，乘务员收拾完垃圾箱后，直接把垃圾袋放在了洗手池下面，而且被人一不小心划破了垃圾袋，垃圾洒得到处都是，还散发出难闻的气味。对于这次经历，大家决定研发一种垃圾箱，在平常能完成普通垃圾箱的职能，在春运期间这种拥挤的时候也能起到一定的良好作用。

2、现有的火车垃圾箱
火车上用的垃圾箱，主要由垃圾箱盖、垃圾道、垃圾袋及垃圾储藏间构成，其特征是：在火车的两车厢连接处相对应的车厢壁面上开有垃圾口，在车厢内与垃圾口对应的位置安装有封盖垃圾口的垃圾箱盖，在车厢外的垃圾道的上端口与垃圾口连接，下端口固定有垃圾袋，垃圾道与垃圾袋均位于垃圾储藏间内，垃圾储藏间固定在火车的车厢壁面外部的两车厢连接处，垃圾储藏间带有供取出垃圾用的门。

3、火车用压缩垃圾箱的结构组成
本设计的结构组成有控制面板、垃圾箱箱体、压缩板、上下导轨、正反转电动机、皮带以及带轮等基本部件。按照其作用划分，可分为动力与控制系统、导轨与压缩系统两部分。
垃圾箱箱体：垃圾箱的主体，由一个箱盖，两节四面箱体和一节五面箱体组成，其他部件均围绕箱体安装。
其它部件：控制面板、压缩板、上下导轨、正反转电动机、皮带、带轮。
4、垃圾箱箱体的设计
箱体由一个箱盖、两节四面箱体和一节五面箱体（带底部）组成。三节箱体连接组合在一起，形成箱体。工作时箱体升展，当垃圾装满后，压缩板下压，关上箱盖并对箱体进行压缩，直到将三节压成一节。
箱体的材料选择：
马氏体不锈钢：
不锈钢常按组织状态分为：马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢奥氏体-铁素体（双相）不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。另外，可按成分分为：铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。
马氏体不锈钢强度高，但塑性和可焊性较差。常用牌号有1Cr13、3Cr13等，因含碳较高，故具有较高的强度、硬度和耐磨性，但耐蚀性稍差，用于力学性能要求较高、耐蚀性能要求一般的一些零件上。由于火车上的垃圾属于生活垃圾，腐蚀性并不高，所以箱体的制作材料选择马氏体不锈钢。
5、 动力与控制系统的设计
动力系统采用单相双电容电机，通过控制可以实现电机的正反转，用以带动箱体的升展和压缩。
电机与控制线路图：

6、 导轨与压缩系统的设计
导轨系统包含导轨、带轮以及皮带。导轨分为上导轨和下导轨；带轮分为上带轮、下带轮以及电机带轮，均采用实心V带轮；皮带采用普通帘布芯V带。
V带轮的材料选择：
HT150
其最低抗拉强度150MPa（粗略值），抗拉强度和弹性模量均比钢低得多，通常σb约为120~250MPa，抗压强度与钢接近，一般可达600~800MPa，塑性和韧度近于零，属于脆性材料，不能锻造和冲压；焊接时产生裂纹的倾向大，焊接区常出现白口组织，焊后难以切削加工，焊接性差；灰铸铁的铸造性能优良，铸件产生缺陷的倾向小；由于石墨的存在切削加工性能好，切削加工时呈崩碎切屑，通常不需加切削液；灰铸铁的减振能力为钢的5~10倍，是制造机床床身、机座的主要材料；灰铸铁的耐磨性好，适于制造润滑状态下工作的导轨、衬套和活塞环等。因为压缩垃圾箱使用的电机转速较低（<20m/s），所以用HT150作为V带轮的材料。
7、创新点及推广应用价值
创新点:
1、 利用电机对垃圾压缩，节省了乘务员处理垃圾的时间。
2、 箱体便于叠放，便于运输。
3、 箱体不会破裂造成拉结泄露。
推广应用价值:
1、 应用在新型火车以及动车上加装传感器以及自动换箱装置可以实现完全自动化。
2、 解放乘务员的时间，让乘务员的心思更侧重于其他服务。
3、 利用保持车厢干净的环境，给人们美好心情。
4、 改装一部分其他部件便可以应用到工厂、超市等地区，可改造性高，适用地区广泛。

后记
创新设计是在设计中采用新的技术手段、技术原理和非常规的方法进行设计，以满足市场需求，提高产品的竞争能力。高新技术产品的生产大都具有小批量、多品种、多规格、生产工艺复杂、工作条件或环境特殊等特点，因而对一些高新技术机械产品的设计往往不能沿用传统产品设计的老一套方法，需要有针对性地进行创新性设计。创新性设计强调技术要素、才能要素、方法要素。创新设计体现了人们依据社会需要，运用科学技术原理，创造性地构思产品的完整思维过程。技术创新是企业能够在市场竞争中立于不败的一个重要因素，对企业相当重要。技术关乎成本、未来利润，同时，新的技术有可能带来一个企业成为一个新领域的领跑者，但目前大部分的技术创新和大规模的应用技术创新对中国的大部分企业还有相当的一段距离。
通过这次设计我们也学到了许多，知道创新不但需要将自己所想的用自己所学到的知识和软件表达出来，更要了解这款设计的实用性、市场情况和成本投资，是否可以制造出来？如果成本太高，需要怎样选材才能降低成本，并使性能不降低，还需要为投资商参考这款设计适用于哪种人？市场是不是够好？制造的时候会出哪些状况？使用的时候会产生什么问题？这些都是作为一个设计者需要考虑的，但创新设计并非某人的突发奇想。在创新活动中，只有知识广博、信息灵敏、理论功底深厚、实践经验丰富的人，才易于在多学科、多专业的结合创新中和跳跃性的创造性思维中求较大的突破。