基于人體工程學的反向滑蓋垃圾桶的設計

婁 柱

（大連富地重工機械制造有限公司，遼寧 大連 116200）

0 引言

目前，市場上常見的帶有蓋子的垃圾桶基本分為按壓翻蓋式和推壓翻蓋式。按壓翻蓋式垃圾桶的特點是按壓后蓋子向后翻轉，其翻轉方向是從下至上翻轉，當需要閉合時，需要再次手動將其從上至下蓋上并再次做按壓動作，這種結構的缺陷是蓋子的打開方向與垃圾投放的方向正好相反，導致開蓋時蓋子會與投放垃圾的手會交叉，蓋子容易碰掉手中尚未投放的垃圾，且不能保證每次都會記得蓋上垃圾桶的蓋子。推壓翻蓋式垃圾桶的特點是垃圾桶的蓋子一推即開，不推即關，但是這種結構的缺陷是需要手直接與垃圾桶的蓋子接觸，容易弄臟手或蓋子。因此，基于上述問題，該文介紹了一種基于人體工程學的反向滑蓋垃圾桶，可以解決常規的帶有蓋子的垃圾桶不符合人體投放動作的技術問題。該文在理論結合實際的基礎上對該結構進行分析，并與其他結構在適用場合方面進行對比，以具體實例闡述該反向滑蓋結構的廣泛性和實用性。

1 反向滑蓋在桌面垃圾桶中的應用

1.1 反向滑蓋的設計

為了最大程度地適應當前的市場環境、實現反向滑蓋結構在桌面垃圾桶上的應用并更好地實現按壓開蓋和松手自動扣蓋的連貫動作，筆者認為應該在普通按壓翻蓋桌面垃圾桶的基礎上適當地對反向滑蓋桌面垃圾桶進行改進，設計方案如圖1、圖2所示。

圖1 反向滑蓋結構展示

圖2 詳細結構圖

該創新設計的技術方案展示了一款反向滑蓋設計的桌面垃圾桶，其詳細結構包括下部的垃圾桶桶體、上蓋部、上蓋體、滑道、壁孔、擋塊、翻蓋體、輪軸、孔、壓板體、壓板軸、軸、滑輪、連桿、翻轉桿、轉軸以及折彎。該垃圾桶的桶體與普通垃圾桶類似，但上端設有與上蓋部相互安裝的接口，其上蓋部的下端也設有與桶體相互安裝的接口，桶體和上蓋部相互安裝后形成完整的翻轉蓋垃圾桶。另外，桶體上端所設的接口可以裝入垃圾袋，以方便轉移垃圾。

為了解決現有問題，該垃圾桶的上蓋部還包括上蓋體、翻蓋體和壓板體。翻蓋體為垃圾桶的翻轉蓋，可以實現翻轉開合的功能，壓板體為垃圾桶的壓板裝置，用于操作翻蓋體的翻轉開合動作。當下壓壓板體時，翻蓋體在連桿機構的作用下向下翻轉并向左移動，以打開蓋子。當取消下壓動作時，翻蓋體在重力的作用下自然下滑，并沿著連桿機構的運動軌跡封閉垃圾桶的投入口，以關閉蓋子（翻蓋體和壓板體均安裝在上蓋體上）。

上蓋部還包括滑輪，滑輪中部設有孔洞，可以用于鉸接。翻蓋體還設有輪軸。輪軸與滑輪中部的孔鉸接裝配安裝，安裝后滑輪可在輪軸上自由轉動，形成滑輪機構。安裝在輪軸上的滑輪可以1個單獨安裝，也可以2個成對安裝。

上蓋體還設有滑道，可在滑道內裝入滑輪，并可容納滑輪在其內部自動滾動?；啦幌抻?個，也可以是2個對稱布置。將滑輪裝入滑道后，翻蓋體可在滑輪的滑輪機構作用下左右滑動（以上蓋體為參照物），形成垃圾桶整套連桿機構中的滑動副。

上蓋部還包括連桿和翻轉桿，連桿設有第一端和第二端，翻轉桿也設有第一端和第二端。連桿的第一端與翻轉桿的第一端鉸接配合安裝，形成垃圾桶整套連桿機構中的第二連桿機構。當連桿上下移動時，翻轉桿會在連桿機構的作用下逆時針、順時針轉動。

壓板體還設有壓板軸和軸，壓板軸與上蓋體鉸接配合安裝，形成垃圾桶整套連桿機構中的杠桿機構，軸與連桿的第二端鉸接配合安裝，形成垃圾桶整套連桿機構中的第一連桿機構。當下壓壓板體時，軸會在杠桿機構的作用下向上運動，與此同時，連桿會在第一連桿機構的作用下同步向上運動。

翻蓋體設有用于鉸接安裝的孔?？着c翻轉桿的第二端鉸接安裝，形成垃圾桶整套連桿機構中的第三連桿機構。當翻轉桿逆時針旋轉時，翻蓋體在第三連桿機構的作用下向下翻轉并向左移動，當翻轉桿順時針旋轉時，翻蓋體在第三連桿機構的作用下向上翻轉并向右移動。

上蓋體設有用于鉸接安裝的壁孔，翻轉桿設有轉軸，壁孔與轉軸鉸接配合安裝，形成垃圾桶整套連桿機構中的旋轉機構。

上蓋體還設有擋塊，擋塊在上蓋體的左側上部，用于阻擋翻蓋體翻轉閉合時翻入上蓋體內部，實現對翻蓋體進行閉合限位的功能。當翻蓋體做閉合動作并與擋塊相接觸時，閉合動作結束，垃圾桶蓋子閉合。

翻轉桿還設有折彎，折彎在翻蓋體翻轉打開時避讓上蓋體并對翻蓋體的翻轉進行限位。當翻蓋體做打開動作并與折彎相接觸時，打開動作結束，垃圾桶蓋子完全打開。

使用時，按壓壓板體，壓板體向下移動，軸會在杠桿機構的作用下向上運動，與此同時，連桿會在第一連桿機構的作用下實現同步向上運動。當連桿向上移動時，翻轉桿會在第二連桿機構的作用下實現逆時針旋轉，與此同時，當旋轉機構中的翻轉桿帶動轉軸逆時針旋轉時，翻蓋體在第三連桿機構的作用下向下翻轉并向左移動，同時將滑道中的滑輪向左移動，翻轉桿將翻蓋體的向左拉動與滑輪在滑道中的滑動動作合并成翻蓋體向左的開蓋翻轉動作。當翻蓋體翻轉移動到與折彎相接觸時，翻蓋體完全打開，此時可以投擲垃圾。

使用后，取消對壓板體的按壓，翻蓋體在重力的作用下沿著連桿機構的軌跡向上翻轉并向右移動，翻蓋體帶動第三連桿機構中的翻轉桿順時針旋轉，與此同時，旋轉機構中的轉軸同步順時針旋轉，并帶動第二連桿機構中的連桿向下移動，連桿的向下移動又帶動設在第一連桿機構以及與上蓋體形成的杠桿機構的壓板體向上運動，實現壓板體的自動歸位功能。當翻蓋體向上翻轉并與擋塊接觸時，翻蓋體完全閉合，實現垃圾桶蓋子的自動閉合翻轉動作。

上蓋體的上表面設置為斜面，這樣可以增大垃圾桶投入口的尺寸，以方便投入垃圾?；涝谛泵鎯葌炔⑴c斜面平行，滑輪在與斜面相互平行的平面內移動。斜面更利于翻蓋體本身在翻蓋體閉合翻轉時下滑，從而更好地實現自動閉合翻轉動作。

1.2 反向滑蓋結構的優勢

反向滑蓋垃圾桶的上蓋部設有能夠反向滑動開啟的蓋子和一個專門用于手部按壓的壓板，當需要投放垃圾的手放在壓板上時，其蓋子靠近手的一端向遠離手的方向滑動，遠離手的一端向上移動帶動蓋子反向翻轉。這樣的開啟方式可以避免手部與蓋子的接觸，并且蓋子的開啟方向與垃圾的投放方向一致，從而使整個蓋子的開啟動作與人體投放動作完美契合，在提高使用舒適度的同時，還降低了投放失誤的概率。而手部按壓的壓板是設置在靠近垃圾投放口附近的位置，通過手腕或者手掌底部來按壓壓板即可開啟蓋子，同時還不影響手部對垃圾的抓取和釋放，即使單手操作也沒有問題。因為設有蓋子，且整個蓋子內部結構沒有彈性部件來輔助蓋子的開啟或關閉，完全依靠蓋子本身重力完成蓋子的自然關閉，所以可以實現蓋子一壓即開啟、不壓即關閉的效果，能夠隨時防止異味擴散，即便翻倒也不會照成垃圾外泄。其具有蓋子反向開啟、蓋子閉合和上部套蓋與下部桶體分開使用3種狀態，這種結構的反向滑蓋垃圾桶就更適合在衛生間、餐桌、臥室床頭或者辦公室等隨手即用的地方使用。

1.3 外觀結構優化

由于該結構原理是基于純機械結構而設計的，因此不會消耗電能，而翻蓋體的自動扣合則必須在其自身重力的作用下完成，要保證翻蓋體能夠在自身重力的作用下完成滑動翻轉扣合動作，就必須要保證翻蓋體加上翻轉桿的重心在完全打開之后不能超過壁孔在豎直方向上的中心線，那么假設忽略翻轉桿的質量并在結構上設定好翻蓋體打開的角度，那么結構簡圖如圖3所示，需要根據結構簡圖來計算確定翻轉桿的長度。

圖3 幾何原理圖

如圖4所示，將其結構簡化為幾何圖形，那么圖4中翻轉桿的直線長度如公式（1）所示。式中：為上面直角三角形長直角邊的長度，mm；為中間直角三角形短直角邊的長度，mm；為翻蓋體中心到孔的距離，mm。

圖4 尺寸計算圖

、以及分別如公式（2）~公式（4）所示。

式中：為翻蓋體中心到輪軸的距離，mm。如公式（5）所示。

假設翻轉桿與豎直方向的夾角為，那么夾角如公式（6）所示。

由公式（6）可知，夾角的計算公式是基于翻蓋體的重心剛好位于壁孔（112-壁孔）在豎直方向上的中心線上得出的，那么為了提供更好的客戶體驗，使翻蓋體能夠在自身重力的作用下完成扣合，假設優化后的夾角為，如公式（7）所示。

1.4 各形態間切換的具體操作

在這樣的結構下，反向滑蓋桌面垃圾桶具備3種狀態，分別是開蓋狀態、閉合狀態和無蓋狀態，其具體操作方式如下。

當需要向反向滑蓋桌面垃圾桶內投放垃圾時，將手腕部輕輕壓在壓板體上，反向滑蓋桌面垃圾桶的上蓋就會打開，同時釋放手中的垃圾即可完成投放。

當垃圾投放完畢時，釋放壓在壓板體上的手腕，即抬起需要投放垃圾的手臂，上蓋在自身的重力作用下將自然回落扣合。

當需要頻繁投放垃圾時，可以選擇將上蓋部從桶體上拆下，那么桶體即為無蓋狀態下的普通垃圾桶。

2 實用性對比

2.1 優點

該結構具有以下6個優點：1） 設有蓋子，能夠防止異味擴散，即便翻倒也不會導致垃圾外泄。2） 通過投放垃圾的手腕部或者手掌的底部來按壓壓板即可開啟蓋子，可單手操作。3） 設有專門的手觸壓板，不需要與垃圾桶的蓋子直接接觸，干凈衛生。4） 自動扣蓋，不用擔心忘記關上蓋子。5） 不需要電力加持，使用壽命長。6） 外形美觀，結構新穎。

2.2 結構的對比

該結構與其他結構的對比見表1。

表1 各結構在實用性方面的對比

3 結語

經過多方面的論述和對比，筆者認為反向滑蓋類垃圾桶不僅具有較高的經濟性，而且還具有投放耗時短、結構新穎以及外觀更美觀等優點，比按壓垃圾桶的投放方式更簡單，比推壓垃圾桶更衛生，比電動開蓋垃圾桶壽命長。縱觀整個桌面垃圾桶行業，反向滑蓋結構的垃圾桶更符合市場的需求，是未來有蓋垃圾桶開發的發展趨勢。