《表1 各零件间相对关系：一款新型翻转式垃圾桶的设计》

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《一款新型翻转式垃圾桶的设计》

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为分析上述零部件在运动过程中的动态应力，验证翻转式垃圾桶的工作性能，在多体动力学分析软件ADAMS中导入所设计的翻转式垃圾桶三维模型，添加相应的运动副与接触力，各零件间相对关系如表1所示．将上述3种零件进行柔性化处理，建立翻转式垃圾桶刚柔耦合模型，网格划分如图3所示．设置此垃圾桶的容积为100 L，最大装载质量为120 kg，关键零件材料为316 L不锈钢，其屈服强度为170 MPa，人施加在手柄上的力为200 N．通过仿真分析发现，当手柄上施加200 N的力时，仅需要0.2 s就可以将垃圾桶翻转到指定位置，说明所设计的翻转式垃圾桶具有较高的效率．提取翻转式垃圾桶工作过程中某一时刻的应力云图，如图4～6所示．可以看出，对于垃圾桶而言其转轴的主动端应力小于从动端应力，说明从动端转轴是垃圾桶的薄弱位置，在设计时可以考虑适当增大从动端转轴的直径，以提高其强度．从图6可以看出，相同尺寸下手柄强度最大，主动支架次之，从动支架最小，所以可以考虑适当减小手柄的尺寸，使之趋于等强度．提取翻转式垃圾桶工作过程中上述3种关键零件应力最大点的动态应力曲线，如图7所示，当垃圾桶处于不同位置时，由于其重心发生变化，各零件的应力也随之发生变化．当t=0.14 s时各零件应力达到最大，是因为此时支架与垃圾桶的限位销刚好相撞，产生较大的冲击力，进而产生较大的应力，但各零件的最大应力分别为147.51、119.37、75.21 kPa，均小于材料的屈服强度170 MPa，说明所设计的结构能够满足强度要求．