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新型垃圾精准装载系统

申报人：唐宇飞 申报日期：2025-01-08

基本情况

2025年批次
新型垃圾精准装载系统 学生申报
创新训练项目
工学
机械类
学生来源于教师科研项目选题
一年期
本项目设计一多功能垃圾装载系统，其主要功能是把垃圾池或地上的垃圾快速装载到车上。该系统包括运送系统（包括垃圾传送装置和多功能旋转扫把）和垃圾池（包含管道和楼上与之连接的装置）。这个系统的优点是可以解决垃圾桶容量小问题和垃圾桶更换周期短等问题造成的浪费。该装置可以提高工作舒适度、机械化程度、工作效率和居民舒适度。该系统比较适合我们国家人口多且居住密集的特点。
无
无
支持
校级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
唐宇飞 机械与控制工程学院 机械电子工程 2023 实验与整体设计做实物模型
张毅豪 机械与控制工程学院 机械电子工程 2023 考虑经费问题
覃韦璇 机械与控制工程学院 机械电子工程 2023 分析模型可行性
赵崇宏 机械与控制工程学院 机械电子工程 2023 调查居民反映的问题
王一顺 机械与控制工程学院 机械电子工程 2023 查找相关资料

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
代宣军 机械与控制工程学院 否

立项依据

为了克服目前把垃圾装上车速度慢，人力投入多，垃圾桶更换周期短且容量小等问题。设置出一种可以提高垃圾装载速度以及解决目前垃圾桶存在问题的装置以及配套设施。增加一定空间内垃圾堆的容量，同时节约资源保护环境，实现绿色发展，进一步提高清洁行业的机械化程度，减少人力投入，提高居住舒适度。
1、首先研究目前的垃圾车，分析和总结各种垃圾车的优缺点，设计出本项目的工作原理以及整体结构。
2、研究各种生活垃圾的大小和形状以及受力之后垃圾的形变。统计好数据，进而研究各种生活垃圾与各种材料的摩擦系数，以及研究各种材料形状对送垃圾效率的影响。根据这些数据再与材料的各种性能相结合，选出做传送带最好的材料。设计出传送带表面凹凸情况和整体尺寸。设计好传送带之后设计传送带的带动轮以带动轮之间的支撑轮和轴，最后设计出传送带传动部分。
3、设计多功能旋转扫把。设计扫把的工作原理和整体形状，同时根据前面得出来的数据，设计出扫把的大小和位置以及扫把的运动范围，同时根据扫把需要的受力情况选好材料，进而设计好整个扫把。下一步就是设计出可以与扫把一起运动的传力机构，可以设计可以和一起和扫把运动的传动机构和控制系统。
4设计好辅助传送带的滚筒和与之配合的机构。
5根据各部分的传动要求设计好这个装置的传动系统。设计好传送装置与车相连接的部分，确保稳定性和安全性，同时设计控制系统，控制系统要容易操作且精确控制传送系统的工作。
5、设计好与传送系统配合的垃圾池形状，以及设计好管道和楼上连接处的垃圾进口。
国外自动垃圾车图片如下：
图一：国外最先进垃圾车机械手垃圾装载系统图。summernote-img
国内压缩式垃圾车如下：
图二：国内压缩式垃圾车垃圾装载系统summernote-img
国内可更换垃圾箱垃圾车如下：
图三：国内换箱式垃圾车运载系统summernote-img
目前，国内外有很多种垃圾车，但没有通过本项目这种传送系统工作的类型。在我们国家，有不用人工辅助的，但基本都是需要人工辅助才可以把垃圾放上去，垃圾车有压缩式、挂桶试等类型的垃圾车，基本需要人把垃圾桶拉到垃圾车的旁边，然后与车的某机构连接，车把垃圾和桶一起上升最后把垃圾桶翻转倒垃圾。这些基本都需要人工辅助，且垃圾多的时候垃圾掉到地上还得人工放到垃圾桶才可以把垃圾放上去。同时垃圾桶的容量有限，人密集的地方经常会把垃圾堆到了垃圾桶外面，把垃圾桶围起来了影响垃圾池的工作，增加了工作量。还有一种就是把垃圾车专用垃圾箱直接放地板上，到时间了就换一个垃圾箱，这种是提高了把垃圾放车上的速度，但是这种垃圾车每换一次垃圾箱就得运一次，有时候没有满但久了也得运一次，这样会浪费时间、人力，燃料等资源。而且这种情况车与那个专用垃圾箱一定要配合得好，不然垃圾箱拉不上去或者垃圾箱在车上不稳定或者损坏车或垃圾箱。这种情况也是，如果垃圾太多了可能垃圾会堆到地上，这时只能等下次换箱的时候放到下次的箱里才可以运回去，而且需要人工把垃圾放到箱里。这种垃圾箱是和车分离的，不能像其他垃圾车可以把垃圾压缩以一次性运更多的垃圾。我们国内，一般很多人住在同一地方，特别是套房或农村村中心，垃圾容易满载，农村清洁条件有限，很多时候垃圾会堆到了外面，清洁起来需要大量工作量。在国外，最先进的不用人工辅助就可以把垃圾运到车上，这种比我们国家大部分就是多了一些结构，他们的是装了夹具和可以把夹具伸到车上的臂，夹具把垃圾桶夹住然后臂把垃圾桶升上去然后把垃圾桶翻转过来。整体上是一样的原理。这种机器用在用零散的垃圾桶比较合适，但人口多的地方不太合适的，机械化程度和效率会降低。
1、这个传送系统更加便捷，可以改善工作人员的工作环境，这个装置可以实现单人操作，把垃圾送到车上一个人操作就可以，人在车里面就可以控制全部的工作，人不用下车闻那些气体，提高清洁工的舒适度。
2、各部分灵活配合实现灵活性。传装置和前面的旋转扫把可以调节位置，旋转扫把可以灵活配合传送带。这样对于垃圾池和地板的垃圾都试用这个装置，这个装置比其他垃圾车的运送更有灵活性，所以有高适用性的特点。
3、适应我们国家的情况。在我们国家，人口是世界上最多的，每天的生活垃圾可想而知，现在很多人在城市的套房居住容易把生活垃圾聚在一起，这样需要的垃圾桶就会非常多，有时候还会垃圾桶不够把垃圾放外面的情况，垃圾桶太多还是用垃圾桶送垃圾上车，一次一桶且每桶都需要人在下面辅助会要非常多的工作量。如果运用该装置，可以把垃圾桶设置成垃圾池，可以增加垃圾容量，同时可以安装管道，楼上的人不用到楼下丢垃圾，提高居住舒适度和节约大家的时间。在农村，很多村也有垃圾桶，但垃圾桶数量有限，可能由于资金问题，垃圾车运垃圾的频率比不上城市，垃圾桶气味重一般人不给放自己家门口，所以在农村一般会把垃圾桶聚集起来，但垃圾桶容量有限，很多时候会把垃圾堆到了外面，用该装置可以与垃圾池配合增大容量，比垃圾桶更适合农村的情况。
4、高效。同时把扫把设置成多功能扫把，可以把大的和小的垃圾都扫到传送装置上，这样就可以源源不断的往车上。
总而言之，该装置可以解决其他垃圾车与垃圾桶配合的容量少、需要劳动力多等特点。我们国家人口众多，该装置更符合我国人口众多的特点。
技术路线：
该系统可以大体分三部分，传送部分和转动扫把部分还有垃圾池（管道结合）部分
垃圾传送大体过程如下：
楼上垃圾人口→管道或拿到垃圾池旁边→垃圾池→转动扫把或传送带→传送装置→车上
1、传送部分整体结构和收割机传送割好的稻苗机构外形类似，但由于垃圾不规则整个装置比收割机复杂很多，垃圾有多种多样的特点。目前决定该装置传送带7字形安装，该装置设置成前宽后窄。装置装在车的前面，车前面右边是垃圾通道，左边坐人。所以装置要把左边的垃圾送往右边再运到车上，在右边没有转弯的地方可以在上、左、右加传送带以提高效率，垃圾横向传送目前采用的是下面是横向传送带上面加滚筒（横向螺旋转动机构）辅助，横向横向螺旋转动机构需要有一定的弹性，目前设计为弹性通过两边铰链以及与弹簧连接实现控制，以适应不同垃圾的大小。到右边时直接进入右边的传送装置即可送往车上。
2、旋转扫把：旋转扫把有辅助传送装置的作用，它可以把垃圾扫到传送带的起点。旋转扫把外形是圆柱，可以进行以中心轴线为中心的自由转动。扫把为了实现多种垃圾都试用。目前设计扫把包括和一般扫把一样的弹性材料和刚度大的材料，垃圾大且重的时候用金属材料，垃圾小的时候用软材料，通过旋转扫把的旋转实现辅助传送装置。当然，车前进也可以直接把垃圾放到传送装置。旋转扫把通过铰链控制旋转并加伸缩装置。
传送部分+旋转扫把→传送装置
3、垃圾池：垃圾池的结构设计成可以和本装置配合。这个宽度和装置的宽度差不多，两边和终点处用斜面，防止车与墙碰撞。同时多人居住的地方每栋楼可以安装管道到楼上，楼上再设计好与管道连接的垃圾口，这样垃圾可以通过管道流到垃圾池。

解决的问题：
1、解决一定空间内垃圾容量小问题，目前我们国家一般用的是垃圾桶存垃圾，我们国家很多地方人口众多，垃圾桶数量和容量有限，每个桶之间间隙不能放垃圾，垃圾容易堆到了垃圾桶外面。如果用该系统，垃圾池代替垃圾桶相同空间可以放更多垃圾。
2、减少人工工作量，提高效率和清洁方面机械化程度。目前一般垃圾车是通过用垃圾桶把垃圾送上去的，垃圾桶与车上机构连接的过程需要人工操作，垃圾要在桶里车才可以把垃圾升上去，有时候垃圾在桶外面得人工铲到桶里，这个是在垃圾桶旁边工作的，工作环境可想而知，这样需要耗费更多的时间和劳动力。运用该系统，车可以直接把垃圾池的垃圾送上去，一个人在车上就可以操作，节省成本和时间，提高清洁工人舒适度和清洁方面机械化程度和效率。
3、节约资源。目前农村用的垃圾桶一般是铁做的，放垃圾有一定的水容易生锈，更换周期短，成本高且浪材料。如果是塑料的那种太阳晒又容易烂。如果建成垃圾池这样可以很好的延长维修周期，减少材料的浪费。同时如果是目前的垃圾车，垃圾堆到外面需要人工铲到桶里时，人在铲的时候车就一直在转动，这样需要耗费更多燃料，把每桶升上去的时候人拉垃圾桶的过程中车发动机一直在工作，如果换成该系统，可以连续不断的把垃圾送上去，节约资源。
4、更方便大家的生活，这个系统可以通过管道连接楼上，楼上的人可以不用到楼下丢垃圾，方便大家的时候，节约大家的时间和提高舒适度，听说也方便清洁工人工作。

预期成果：
（1）收集好本项需要的数据，如果条件允许进行必要的实验。进行个部分的功能分析及结构设计，完成各机构机械原理图的绘制。完成各部分三维建模。
（2）做好实物模型。
（3）根据数据进行样品调试以及改进升级，如果实验太复杂无法进行则根据预估数据进行各部分零件的设计。确定各部分的极限尺寸以及各实用的运动速度范围。
（4）设计好与之搭配的垃圾池结构
（5）撰写论文、申请专利
（6）进行资料汇总、项目总结以及其他结题相关工作。
我们初步谈论我们的项目分四步进行：
第一阶段: 2025年4月-2025年7月底。
组内讨论好设计思路，收集整理资料。了解当前这方面先进机器和普遍运用的机器，同时了解垃圾的种类和特点，收集好数据。对目前各类相似的机器进行学习了解工作原理，结合实际完成我们项目全部功能分析与结构设计; 完成各机构机械原理图、完成各部分三维建模。
第二阶段: 2025年8月-2025年11月底。
建立实物模型进行部分实验，记录好数据，总结数据，对各部分进行调节改进，确保产品适用性，对设计进行改进，完成样品升级。
第三阶段: 2025年12月- -2026年3月底。
设计好垃圾池结构，以及管道和楼上连接结构设计，进行研究论文、专利撰写并为发表做准备。
第四阶段: 2026年4月。
结题，进行资料汇总、项目总结，撰写结题申请书及其他书面材料，完成项目内剩余工作，同时准备项目成果交流会
（1）、整体的传动方案已经设计好，传送带的之间的配合、滚筒和旋转扫把的运动已确定。整体的工作原理和各部分设计已完成
（2）目前已了解国内外垃圾放到车上的过程，确定了项目的可行性和有一定的市场。
（3）对与这种传送有关的机器进行了解，目前收割机可以完成传送，但收割机送的东西是比较规则的，垃圾没有那么规则。我们讨论出了传送方面的改进方案。前面装置垃圾转弯部分已有思路，转弯的部分上面增加轮旋转以辅助垃圾转向右边，和收割机的外形一样，但垃圾大小不一样我，我们决定上面旋转的螺旋轮要设计成可以弹动的以便各种垃圾适用。已确定旋转扫把的样子和工作原理。目前决定传送部分上下都安装传送装置，确保传送效率。
已具备的条件：
（1）进行项目需要的专业知识机械设计组装、加工我们都已经学习且已经可以支持项目的各部分设计。建模软件团队已有队员熟练，可满足项目的建模需要。
（2）已完成对各类垃圾车传送原理的了解学习，确定了该装置更适合人口众多的地方。
（3）通过对目前传送装置的了解，找到与我们的传送装置类似的机器——收割机，并对这个进行学习想出符合我们需求的传送装置的整体思路
（4）对这个项目的系统已经有整体的设计思路
（5）我们已经可以设计出整体的传动和他们之间的配合
缺少的条件:
（1）这个装置比较大，没有足够的动力和材料进行真实装置的实验，如果实验起来需要大动力和非常多的材料，我们目前还没有这些条件。且系统比较大，垃圾池之类的难以完成。
  (2)垃圾种类繁多，系统工作起来力的大小变化大，目前还没有想到确定力大小的方法。现在计划没有办法的情况下采用估计最大值进行个机构的设计计算和选用

经费预算

开支科目 预算经费（元） 主要用途 阶段下达经费计划（元）
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 9100.00 无 6100.00 3000.00
1. 业务费 2900.00 论文出版 800.00 2100.00
（1）计算、分析、测试费 500.00 计算核算，各部分功能核对 300.00 200.00
（2）能源动力费 0.00 无 0.00 0.00
（3）会议、差旅费 700.00 外出调研学习，机械加工外出的差旅 400.00 300.00
（4）文献检索费 200.00 文献检索、引用 100.00 100.00
（5）论文出版费 1500.00 发表论文版面费、审稿费 0.00 1500.00
2. 仪器设备购置费 200.00 测量摩擦系数的工具 200.00 0.00
3. 实验装置试制费 0.00 无 0.00 0.00
4. 材料费 6000.00 购买材料 5100.00 900.00
结束

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