机械创新设计大作业——0914051019——机设09
21机械创新设计
大作业
机设0921
詹陈龙
09140510191
一、公交车新型半自动垃圾桶设计
经常在公交车上看到歪倒的垃圾桶，影响整体的美观，起不到设置的效果，而且这样易被踩坏或踢坏。设计一种新型半自动垃圾桶就显得很有必要。
设计要求：
1、垃圾桶不易被踢倒或踢坏且较少的占据空间位置。
2、要求整体美观。
3、设计时要注意倒垃圾的问题：
(1)、要随时知道垃圾量的多少免得垃圾爆满污染车内环境。
（2）、如果垃圾满了，该如何处理的问题。
公交车新型半自动垃圾桶设计方案
1、设计目的：
众周所知，公交车是及其方便的交通工具也是我们出行乘坐最为普遍的交通工具。车上的环境关系到乘客的生命健康，而现在的公交车上的垃圾桶经常出现被踩倒现象，或者出现垃圾爆满现象，使得公交车上的环境极为糟糕，有时还有一股臭味。因此，设计一个不易被踢倒且易于垃圾的处理的垃圾桶及其迫切。
2、工作原理：
如图一所示，在公交车上设计三个垃圾桶入口，其中，一号垃圾桶入口对应一号垃圾桶、二号垃圾桶入口对应二号垃圾桶、三号垃圾桶入口对应三号垃圾桶，而垃圾桶设计在公交车地板下方的空间，其中一号垃圾桶和二号垃圾桶为小垃圾桶，而三号垃圾桶为主垃圾桶（三号最大），一号垃圾桶和二号垃圾桶固定在如图二所示的传送装置上，在三个垃圾桶上分别设计一个垃圾桶容量检测装置（传感器），所检测容量信息经过单片机处理和线路的设计将容量结果显示在驾驶室在显示器上，并在驾驶室设计一个倒垃圾功能按钮，当一号垃圾桶和二号垃圾桶装满时，司机可按下功能按钮，则一号垃圾桶和二号垃圾桶由传送装置送往三号垃圾桶并实行倒垃圾操作，然后回到原来的位置。
图一车内垃圾桶分布图
图二垃圾桶传动装置
3、设计方案：
（1）、垃圾桶三个入口设计方案：
三个垃圾桶入口位置如图一所示，三个垃圾桶入口是固定在公交车地板上的，因此设计入口关键是设计
入口开闭机构。垃圾桶盖是由一块方形板构成，而垃圾桶盖的开闭是通过垃圾桶盖横向移动来实现，这就需要一个电机及其传动装置：
电机选择：步进电机。
步进电机连接驱动电路模块，而驱动电路模块连接单片机。通过单片机即可以控制电动机正转与反转从而达到垃圾桶盖开与闭的目的。
垃圾桶盖开闭机构传动装置的设计：使用齿轮和齿条的撮合可实现往返运动。只要在垃圾桶盖下端焊接一条齿条，步进电机接一齿轮，控制步进电机的左转右转即可达到垃圾桶盖的自动开闭的目的。
（2）、二号三号垃圾桶传动装置设计方案：
如图二所示传动装置，整个传动装置由，步进电机、减速器、两个卷筒、一个皮带及其固定在皮带上的两个垃圾桶、及其轴及其联轴器组成。
（3）、垃圾桶垃圾容量检测设计方案：
采用对射型光电传感器，传感器布局，分别在
1、
2、3号垃圾桶0.6处及其0.8处安装两个对称型光电传感器，即可检测垃圾量T80%这三个容量范围值。
两个传感器分别连接对应的A/D转换电路模块，而电路模块连接单片机输入端，单片机即可收到垃圾桶容量信息，经过处理即可传到驾驶室显示器上，从而为判断倒垃圾提供了依据。
（4）、单片机控制方案设计：
如图三所示，单片机共有七个数字信号输入端，4个信号输出端，可分为乘客控制垃圾桶输入输出部分，垃圾容量检测部分，驾驶室倒垃圾控制部分。对·应分别为3个按键信号输入，三个步进电机控制信号输出；三个垃圾桶容量传感器输入（对称式光电传感器）一个显示信息输出；一个控制倒垃圾按键信号输入一个步进电机控制输出。
4（1）、功能特点：
A、不占据车上的空间而且美观。
B、自动化程度高，有利于垃圾的存放。
C、把垃圾放在车厢底下有利于保持整车的整洁。
D、容量传感器的使用，使得倒垃圾更为直接快速，解决了垃圾满的问题。
（2）、应用前景调查与分析：
经过自己亲身经历及其目前公交车使用状况来看，目前公交车上的垃圾桶大多是篓式或者立体箱式，前者容易被踢倒，而后者占用空间大而且待垃圾多了还会有一股恶臭。因此我认为我这种垃圾桶设计方案将会在很大
4程度上解决了上述几种问题，市场应用前景将会很广泛。
5、使用方法：
本套新式半自动化垃圾桶设计是包括整套系统设计，在应用本套系统时必须在公交车设计之初配套一起系统设计。按键的设计可以设计在垃圾桶旁的扶手杆上，也可以设计在地板上通过脚踩，不过建议设计在扶手杆上。乘客通过按垃圾桶盖开关按键即可使垃圾桶盖开关，即可投放垃圾。在驾驶室里有一个三个垃圾桶容量显示仪和一个倒垃圾按钮，司机可通过容量显示仪判断垃圾的多少，通过按键即可将小垃圾桶垃圾倒入大垃圾桶中。
设计小结
在短短的一周时间里，我觉得学到了很多的东西，从总体的布局到局部的设计，绝不仅仅是考虑尺寸的问题，要考虑的东西很多很多，比如外观上、应用可行性分析、传动方案、控制、检测等等。我们认识到，一个好的设计人员在需要具有优秀的专业基础能力的同时，还需要具有知识的综合能力和创新能力等。而我在这方面显然还差得很远，但是通过这次创新设计，我更加清楚地认识到了这一点，也为我指明了以后的努力方向。
此次创新设计，更加增强了我们对创新的兴趣，对设计的热爱，看着自己的设计方案心里总有些激动，我知道那是收获时幸福的喜悦！在对自己的努力进行肯定的同时，我也认识到了自己的诸多缺点与不足：一是电路设计模块知识的缺乏，比如，我要把传感器的信息通过AD转换器输入单片机，线路如何设计呢？；二是专业基础知识的学习不够扎实，比如一些常用机构的应用、材料学、一些新型材料等。
二、TRIZ理论的应用
1.根据TRIZ理论中技术进化法则，设想和规划如下产品的发展趋势或技术路线：（40分）
（1）轴承（2）手机—个人通讯设备（3）牙刷—刷牙工具
例：键盘的发展路线
阿奇舒勒的技术系统进化论主要有八大进化法则，这些法则可以用来解决难题，预测技术系统，产生并加强创造性问题的解决工具。这八大法则是：
1）技术系统的S曲线进化法则；
2）提高理想度法则；
3）子系统的不均衡进化法则；
4）动态性和可控性进化法则；
5）增强集成度再进行简化的法则；
6）子系统协调性计划法则；
7）向微观级和增加场应用的进化法则；
8）减少人工介入的进化法则。
根据这八大法则及其自己的想法，对以下产品的发展路线进行预测。 (1)轴承是在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的部件。
它的发展路线：
（2）手机—个人通讯设备主要用于通讯，有便捷的特点。
它的发展路线：
（
3）牙刷—刷牙工具主要用于清洁口腔与牙齿，并加牙膏有健齿的作用。
三、机械创新设计课程心得体会及其建议
回顾这个学期的机械创新设计课程，觉得收获颇多。首先，应该感谢老师！在上这门课之前，我从来没想过，设计一种产品是一个如此复杂的系统工程，里面或许会涉及到好几个学科的知识。之前也从来没有自行设计过什么东西，通过这次课的学习，使我的头脑有了创新与设计这个概念、了解了创新的方法、并通过前人创新设计的例子了解了创新的这个过程。课程上许多理论让我受到很大的启发，比如：TRIZ理论，创新方法等。
通过这次学习，我对机械创新设计课程有一个自己的定义。我觉得机械创新设计课程是一门学习创新方法及其创新过程，并把自己所学各种知识实现应用的课程。因此，我认为，学习机械创新设计必须学习一下几点内容：
（1）、创新理论，及其方法。由于时间的限制，我觉得最好只学一至两套创新理论并会应用，别的可作为了解内容。
（2）创新过程的学习，我认为，要创新必须先看别人是如何创新，他的整个过程是如何的。这个过程包括产品的研发过程及其创新思维的一个过程。比如说，设计一种产品，它要几个过程，他要创新，这种思维趋势是什么？往哪个方向去？其实绕来绕去还是回到产品需求分析及其性能要求，这只是产品研发过程的一步。
（3）学习系统设计。什么是系统设计呢？说白了就是将所学的各种知识运用到你所设计的产品上，比如一种产品的设计要用到传动机构的设计、传感器的设计、液压的设计、单片机控制的设计、步进电机的控制、电路的设计等等。其中最主要的是，功能的设计的实现即通过什么样的设计思路可以实现这一功能而且达到最优化。但是其他的设计是实现这一功能的前提。因此，学习机械创新设计，其他子系统的设计部分也需要学习。
通过这次课的学习，我了解了创新设计的方法及其设计的整个过程，并会简单的设计产品。但是在最后设计大作业时，发现自己及其周围同学在子系统功能设计上还是有很大的不足，可以设计出实现这一功能的机械机构但是与其配套的控制及其传感器与调制解调这方面的知识还是欠缺的。虽然不需深入了解，但是大致的使用方法及其实现过程应该了解。
那次课堂讨论课给我留下很深刻的印象，那次周围的同学设计的思维都很活跃，很多同学的设计思维都不错，值得学习。不过我觉得有点遗憾的就是，在那次课堂讨论的那些创新点子老师应该选出几个最好的点子并进行讲解，对设计者提问，包括设计过程，及其思维方式（设计时是怎么想的？），我发现好多同学的思维方式是不错的，了解一下他们对问题是如何思考的这对我们很有好处。最后老师应该对这些点子修改与建议，最好拿出一个最好的点子用一次课全班讨论设计，包括子系统设计，然后老师引导设计，最后完成一整套系统设计。这样，不仅可以学习到班里同学思考问题的思维方式，还可以学习其他系统设计的思路及其方法，也亲身体会了一次设计的过程。不过记得老师那天喉咙很不舒服！！老师，辛苦了！！
一篇文章写下来，回首了一个多学期，有欢、有喜、有悲、有愁。时间经不起回忆，一个学期一闪而过，感觉昨天刚来，今天又是期末。很遗憾也很愧疚，老师的英语课其实我只听了一半，后来我都在做自己喜欢的事，但是机械创新设计的课我都听了，而且深深感受到创新的乐趣。这门课是我大学第一门学得很舒服很开心很有成就感的课程，第一次感受到“乐着学”是多么的有趣。最后，祝福老师~~~~！！！！！！
2012年06月14日
詹陈龙6
