毕业设计（论文）开题报告-食物垃圾粉碎机设计及仿真

毕业设计（论文）开题报告-食物垃圾粉碎机设计及仿真 南 京 理 工 大 学 紫 金 学 院 毕业设计(论文)开题报告 学 生 姓 名: 学 号: 专 业: 机械工程及自动化 设计(论文)题目: 食物垃圾粉碎机设计与仿真 指 导 教 师: 2010年 3月 19日 开题报告填写要求 1(开题报告(含“文献综述”)作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效; 2(开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档格式(可从教务处网页上)打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见; 3(“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写(或打印)在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇(不包括辞典、手册); 4(有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—2005《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告 1(结合毕业设计(论文)课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述: 文 献 综 述 摘要 本文根据图书馆文献资料，系统阐述了我国食物垃圾粉碎机的历史，及国内外现阶段食物垃圾粉碎机发展状况与市场调研情况，然后介绍食物垃圾粉碎机功能与设计，进而引出本研究课题食物垃圾粉碎机的功能与设计，与其需要解决的问题。 关键词 粉碎机 生活垃圾 垃圾分类 1.食物垃圾粉碎机的发展史 1927年 第一台食物垃圾粉碎机年机诞生于美国。 1940年 食物垃圾粉碎机的作用被研究肯定，碎骨机成为环保新星。 1955年 美国密执安那州底特律市的建筑法规中规定:从,,,,年,月,日以后修建的，凡设计、安装使用会导致食物垃圾产生的城市建筑物，都必须配备预先认可的食物垃圾处理设备，任何人如果使用了未配备此种设备的建筑物将构成违法。 1985年 美国加得福尼亚州安纳海姆市市长W.J.Biu.Thom在政府工作报告中说:“食物垃圾粉碎机在我市的广泛使用，使广大市民受益匪浅”。 1999年 纽约市政府组织专家对垃圾处理机项目对环境的影响进行评估，并得出结论:大规模安装食物垃圾粉碎机，不会对环境造成负面影响。 2003年 北京、上海、广州三地的食物垃圾粉碎机的使用率分别达到了4.3,、3.8,、3.5,，分别比上年增长了124,、98,、107,。 2004年 美国格莱达电气进入中国。格莱达中国总部在在上海成立。格莱达在同行业成为首家同时拥有交直流驱动粉碎技术的家庭厨房碎渣机的专业生产厂,1,家。 2.食物垃圾粉碎机介绍 食物垃圾处理机由防腐研磨腔、全不锈钢研磨锤、全不锈钢研磨盘等组成。它利用高速旋转的永磁电机带动研磨腔中的转盘，食物垃圾在离心力的作用下相互撞击在极短的时间内(约 10 秒左右的时间)，将食物垃圾研磨成细小的颗粒顺 ,2,水流排出管道。 3. 垃圾处理行业的前景分析 在城市化进程中，垃圾作为城市代谢的产物曾经是城市发展的负担，世界上许多城市均有过垃圾围城的局面。而如今，垃圾被认为是最具开发潜力的、永不枯竭的“城市矿藏”，是“放错地方的资源”。这既是对垃圾认识的深入和深化， ,3,也是城市发展的必然要求。 中国垃圾处理行业起步晚，但通过近年来的发展，我国垃圾处理产业初具规模，垃圾处理市场容量有了显著增加，市场渗透率迅速提高，进入环卫行业的企业数量也在迅猛增加。现在我国的垃圾处理市场已经从导入期进入到成长期，并正向成熟期迈进。 随着环境问题逐渐被重视，节能、环保成为各国的发展主题，已经开始为垃圾处理提供产业发展的机会。全世界垃圾年均增长速度为8.42%，而中国垃圾增长率达到10%以上。全世界每年产生4.9亿吨垃圾，仅中国每年就产生近1.5亿吨城市垃圾。中国城市生活垃圾累积堆存量已达70亿吨。在如此巨大的垃圾压力下， ,4,有理由相信，垃圾处理产业会成为未来国内的明星产业。 再生资源成为资源循环的新起点，同时成为循环经济的重要组成部分。另外，在废弃资源和废旧材料回收利用加工过程中，不但解决了资源短缺问题，同时降低了垃圾排放，正可谓“一举两得”。我国不断出台政策支持垃圾处理行业的发展，各地政府领导也开始高度重视垃圾填埋场建设，加大了投入，可以预测垃圾 ,5,处理行业的前景十分广阔。 4. 国内外食物垃圾粉碎机发展现状 目前,多数发达国家已经把新建的房子安装食物垃圾粉碎机已经制定了法律，必须安装。国外市场已经趋于成熟，但是，在中国的市场还没有开放，这主要是由于以下几个原因造成的: 第一:垃圾粉碎机在欧美市场的普及程度非常高，在那里，一个偏低端的垃圾粉碎机也就卖约人民币千元左右，按西方人的收入水平这个价格真的不算什么，但对于国人来说，这1000元可是近一个月收入了，其次，西方人的生活习惯是不喜欢存放食物，饭菜一般都会当天处理掉。因此，垃圾粉碎机在西方普及程度相当高也就不难理解。 第二:中国人有中国人的食用垃圾消纳渠道，将一切准备扔的垃圾放入塑料袋内， 第二天上班时顺手扔进楼下的大垃圾桶里，有专人负责清运这些垃圾，我交的物管费就 ,6,是用来干这个的。 5.目前国内各家庭食物垃圾处理中存在的问题 (1) 每天吃剩的残渣食物、瓜皮、果屑装在塑料袋内，置于室内一角，待方便时带出户外。如若不及时或忘记带出户外，腐败后散发之气存留室内将造成污染。 (2) 择菜、洗菜、洗碗后将残菜、剩渣从池中用手捞出装进垃圾袋。这其中不免有部分漏入下水道中造成堵塞，清理也相当麻烦;同时，如果垃圾袋破漏，污水还将污染室内地板等物。 (3) 带出户外的垃圾堆放在楼道角落(多数高层住户如此)，垃圾桶，垃圾站，散发出各种异味，炎热的夏天更是如此。物业管理公司必须安排大量的清洁工将其及时清运出小区，在整个处理过程中，污染无处不在。 (4) 小区内的垃圾转运站，是异味气体、蚊蝇滋生之地，在何处建垃圾站，如何减少垃圾站的污染是建设者和物业管理公司都感到麻烦的问题。 通过引进一种新的厨房设备——食物垃圾粉碎机，便有效地解决了这一令很多人烦恼 ,7,的问题。 6.国内食物垃圾粉碎机的技术原理和优点 食物垃圾粉碎机是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转/分钟-1750转/分钟。粉碎后的颗粒直径小于4毫米， ,8,不会堵塞排水管和下水道。 研究成功的意义: 国外成功的应用食物垃圾粉碎机来减少食物垃圾的经验，为我们处理日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粉碎机。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。厨房垃圾粉碎机为食物垃圾的破碎预处理装置，可对厨房垃圾进行初步处理，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 ,9,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 ,10,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，己经超出百姓的支付能力范围。拟研制的食物垃圾粉碎机作为一种面向家庭、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 ,11,运输费)用来研制、开发垃圾处理的新项目。 7. 社会层面对食物垃圾粉碎机反馈 (1)居民 使用处理机需要改变居民排放垃圾的习惯，但这种改变是从难到易，从复杂污脏到简单卫生，因此在使用方面居民的接受程度比预想的要大得多。对已安装粉碎机的使用情况调查表明，居民反映良好: A 厨房里蟑螂、飞虫少了; B 不再有厨余腐烂的气味; C 减少清洗地板、地砖、垃圾桶的麻烦; D 厨房工作时省心、省劲; ,12, E 不用再担心错过每天排放垃圾的时间。 (2)房产开发商: 打造环保无污染住宅区，增加房产卖点，增强房产市场竞争力，并有利有今后物业 ,13,对园区的清洁工作。 8(食物垃圾粉碎的类型 按处理方式分, (1)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。 (2)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,留下固太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2800转/分)，一般来说效率及扭力要大于交流型电机，但负荷工作(有食物垃圾进入时)转数在1000转左右/分，噪音也会随之增大，多用在例如家用吸尘器、搅拌机等小型电器中，使用寿命约1~2年，但成本很低，所以直流型电机的食物垃圾粉碎机价格都很低，一般只有交流型电机产品价格的一半以下，是经济人士的首选。 交流型:空转转速较低,(约1800转/分)，但负荷工作(有食物垃圾进入时)转数和噪音都不会发生任何变化，多用在例如洗衣机、工业用吸尘器等动力强劲型电器中，使用寿命约5~8年，但由于制造成本较高，所以整机价格也较高，是 ,14,时尚、专业人士的选择。 9. 一般粉碎机设计应具有五个设计要素: (1)粉碎机作为产品设计的一种也必然具有产品功能性的特点，其功能性指粉碎机所具备的使用价值他通过针对不同的住宅需求，在考虑完整因素的影响功能，利用粉碎能力、外形、消耗指数、使用寿命来设计。 (2)安全性是消费者在选择粉碎机是考虑比较多的一个因素，使用时是否会造成漏电，有无可能对人造成其他的伤害。 (3)噪音也是消费者考虑的相对较多的因素，在中国，多数具名都居住在套间里，相对应国外的别墅，空间比较小，噪音影响相对较大，还有部分家庭家里有小孩和老人，这也是消费者选择粉碎机的一个重要因素。 (4)安装的可行性，由于现在各个住宅小区使用的下水道水管的型号不一，可能会导致粉碎机的接口与其不匹配，从而导致无法安装。 (5)消耗指数，现在全国上下都提倡节约，主要考虑电和水的消耗。 (6)使用寿命，消费者的消费观念已经从价格的高低到质量的好坏转变，寿命是衡量质量高低的一个重要指标。粉碎机的使用寿命主要体现在刀具上，刀具的好坏直接 ,15,决定了粉碎机的使用寿命。 因此，粉碎机的设计要与市场相符合，由于消费者的消费观念和消费能力不同。 造成需求的多元化。设计师及企业应认真进行市场调查，分析，研究不同的消费需求， 不断调整产品结构，积极满足不同层次消费者买你的消费需求。 参考文献 [1] 程秀林.浅谈食物垃圾处理器[J].家用电器，2001，12(11):11-12. 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[15] 张美麟.机械创新设计[M].北京:化学工业出版社，2005. 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告 ,(本课题要研究或解决的问题和准备采用的研究手段(途径): 设计中首先对在我国使用厨房食物垃级粉碎机的可行性进行了分析，提出能否堵塞下水道的问题。通过有关部门所做的实验显示，被粉碎的颗粒密度小于水的密度，颗粒不会沉淀，由于污水流动的最小速度为0.6m/s,颗粗可以随流水进入污水处理厂，国外的实践经验也应用垃级粉碎机不会堵塞下水管道。但由于具体的国情不同，在我国它能否被人们所接受，大量使用后的状况如何等问题还需要进一步去验证。 设计时，首先对其原理进行阐述，在刀盘高速旋转时，被处理物不会与刀盘同步旋转，从而产生一个速度差，加上离心力对被处理物的作用，使被处理物与刀盘的运动又不同向，这样，依靠内齿环和端齿环及高速旋转的刀共同对被处理物的破碎，撕拉等作用，使食物垃圾迅速变为3mm-5mm颗粒。垃圾粉碎机由投入口、粉碎室、驱动电机和排污口四部分组，驱动电机为粉碎机提供动力来源，粉碎室内装有多重多向粉碎功能的粉碎刀盘，是食物垃圾进行粉碎的场所，驱动电机和粉碎刀盘为垃圾粉碎机的关健部分，直接影响垃级粉碎机的使用效果。 对于粉碎刀盘和刀片，先对工作载荷进行力学分析。利用流体力学的知识计算流体阻力，通过实验获取垃圾破碎时的阻力，进而选择材料及对刀盘、刀片进行强度校核。设计中选用的材料为1Crl3，比国外同类产品所用材料9Crl8在满足使用要求的条件下经济、易加工，符合我国的实际情况。根据我国食物垃圾种类多，硬度、粘性差别大的特点，我们设计的组合刀盘式粉碎刀共由几个部分组成:固定刀、摆动刀、刀片和旋转刀盘，在它们共同作用下，食物垃圾被迅速粉碎。 设计中驱动电机运行特征为时间短，启动频繁，断续工作，其性能直接影响着厨房食物垃圾粉碎机质量的好坏，所以选择一款合适的电机尤为必要。本设计选取电机类型为立式封闭永磁直流电动机，电机型号为:ZYT104/12，技术数据为:转速为3000r/min功率为390W，电压为220V，重量为3Xg。此为国产电机，价格较低，适合我国国情。设计中还首次增加一套控制电路系统。 其目的是为了克服同类产品的不足，提高机器的安全性、方便性。该电路要实现的功能是按动启动按钮，使厨房垃圾粉碎机开始运转，进行垃圾的粉碎工作，工作1-3分钟后能够自动的切断电源使机器停止工作。工作模式中依据控制机器运转时间的不同可分为1, 2, 3这三个档位，用户在使用时根据不同的垃圾量和垃圾成分来选择挡位。该拉制电路的实现主要采用CH7555构成单稳定时电路。其中主要元件型号:继电器J选用JQX-13型中的12V, 50051小型中功率继电器;变压器选用220V, 50Hz,输出交流12V;整流桥选用的型号为PB206M。 此次设计食物垃圾粉碎机，更加适合我国的食物结构和住宅特点。增加的一套控制电路为同类产品的先例，可更好的满足用户的使用。避免了目前同类产品完全采用交流电机、国外进口电机、选用昂贵祠琳的做法，使机器的制造和使用成本降低。 食物垃圾粉碎机为新事物，它进入千家万户还需政府的大力支持，但随着居民环保意识的增强，参与性的提高，其利用前景仍很广阔。 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告 指导教师意见: 1(对“文献综述”的评语: 该同学查阅了大量的资料，综述了有关食品垃圾粉碎机的发展史、功能及其种类、存在问题、研究方向和研究手段，以及设计食品垃圾粉碎机的注意事项，这些资料可供毕业设计时参考。文献资料详实，组织有序。 2(对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计(论文)结果的预测: 本课题要求设计一款新型的食品垃圾粉碎机，计算食品垃圾粉碎机主要零件的尺寸，并且利用计算机辅助设计软件，制作食品垃圾粉碎机的实体模型，进行机构运动仿真，和进行关键零件的强度校核。课题具有一定的深度和广度，工作量饱满。只要学生在课题设计期间抓紧时间，预期能够完成规定的任务。 指导教师: 2010 年 03 月 25 日 所在专业审查意见: 负责人: 年 月 日