毕业设计论文推拉式窗户自动感应开关机械装置设计.docx

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1、推拉式窗户自动感应开关机械装置学生：XXX学号：XXX专业：XXX班级：XXX指导教师：XXX2023年5月现在市场上的自动关窗装置固然品种功能多样，但主要应用在一些较为高档建筑和各种公共场所，并且主要的都是和窗框一起定制，费用比较高与此同时不管是老的还是新建的住房事先安装的基本都是手动推拉窗，基本没有人愿意把已安装好的窗户拆掉，更换成多功能自动窗。通过查阅文献，了解自动开关窗的研究背景，吸取别人的经验，针对自己任务的要求，设计出合理的机械结构做准备。针对推拉式窗户自动感应开关机械装置，提出三种实现的方案，方案一电机直接驱动式开窗机构、方案二齿轮齿条式开窗机构、方案三丝杠螺母式开窗机，本次开窗

2、机构的设计决定采用方案三。使用滚珠丝杠螺母机构传动轻便灵敏，摩擦力矩小，同时运动噪音小，但是成本会稍为增加。针对主要零部件的详细设计，主要包含：电机的选择、驱动电机的校核、光轴的设计、直线轴承的应用、丝杠的设计。主要针对行星齿轮减速机进行了详细设计，并校核了主要零部件，最终验证结构合理、零件强度合格。对轴承、丝杠上的键、行星减速机输出轴等进行了详细的强度校核。通过使用ANSYS对主要零件丝杠进行了有限元分析，最终确定丝杠总变形图、丝杠等效弹性变形图、丝杠等效应力图均符合设计要求。对驱动器的选型进行了详细的阐述，对自动开关窗的控制模块中电路图进行了设计。关键词：自动关窗；丝杠；电机；行星齿轮减速

3、机；电路ABSTRACTA1thoughtherearevarioustypesofautomaticwindowc1osingdevicesinthemarket,theyaremain1yusedinsomehigh-endbui1dingsandvariouspub1icp1aces,andtheyaremain1ycustomizedwithwindowframes,whichcostsre1ative1yhigh.Atthesametime,whethertheo1dornewhousesareinsta11edwithmanua1s1idingwindowsinadvance,an

4、dbasica11ynooneiswi11ingtoremovetheinsta11edwindowsandrep1acethemwithmu1ti-functiona1automaticwindows.Byconsu1tingthe1iterature,wecanunderstandtheresearchbackgroundofautomaticswitchwindow,1earnfromtheexperienceofothers,anddesignareasonab1emechanica1structuretopreparefortherequirementsofourowntasks.F

5、orthepush-pu11windowautomaticinductionswitchmechanica1device,threeimp1ementationschemesareproposed.Scheme1isthemotor-drivenwindowopeningmechanism,scheme2isthetoothedstripwindowopeningmechanism,andscheme3isthescrewnutwindowopeningmachine.Scheme3isadoptedforthedesignofthewindowopeningmechanismthistime

6、.Theuseofba11screwnutmechanismhastheadvantagesof1ightandsensitivetransmission,sma11frictiontorqueand1owmotionnoise,butthecostwi11bes1ight1yincreased.Thedetai1eddesignofthemainpartsmain1yinc1udes:these1ectionofthemotor,theverificationofthedrivemotor,thedesignoftheoptica1axis,theapp1icationofthe1inear

7、bearing,andthedesignofthe1eadscrew.Thedetai1eddesignofthep1anetarygearreducerismain1ycarriedout,andthemainpartsarechecked.Fina11y,itisverifiedthatthestructureisreasonab1eandthestrengthofthepartsisqua1ified.Thestrengthofthebearing,thekeyonthe1eadscrewandtheoutputshaftofthep1anetaryreducerarecheckedin

8、detai1.Throughthefinitee1ementana1ysisofthemainpartsofthe1eadscrewbyusingANSYS,itisfina11ydeterminedthatthetota1deformationdiagramofthe1eadscrew,theequiva1ente1asticdeformationdiagramofthe1eadscrew,andtheeffectdiagramofthe1eadscrewmeetthedesignrequirements.These1ectionofthedriverisdescribedindetai1,

9、andthecircuitdiagramofthecontro1modu1eoftheautomaticswitchwindowisdesigned.KeywordsiAutomaticwindowc1osing;1eadscrew;Motor;P1anetarygearreducer;circuit第1章绪论11.1课题的背景112课题的意义11.3自动窗发展现状21. 4本章小结4第2章推拉式窗户自动感应开关机械装置总体设计52.1自动感应开关机械装置的方案设计52. 1.1方案一电机直接驱动式开窗机构52. 12方案二齿轮齿条式开窗机构52. 1.3方案三丝杠螺母式开窗机构62.2自动感

10、应开关机械装置的详细设计方案82.3本章小结9第3章主要零部件的详细设计103. 1电机的选择103. 2驱动电机的校核113.2. 1转动惯量的详细计算113. 2.2计算转矩特性123. 2.3校核电机的启动矩频特性133. 2.4运行矩频特性校核143. 3光轴的设计153. 4直线轴承的应用163.5 丝杠的设计173.6 本章小结20第4章驱动机构行星齿轮减速器214.1 行星齿轮传动比的计算214.2 行星齿轮传动的效率计算214.3 传动比条件224.4 齿轮的详细设计234.5 行星齿轮弯曲强度计算及校核264.6 齿轮齿面强度的计算及校核27第5章强度校核I十算.2951轴承

11、的eV十算与校核30J2305. 3行星减速机输出轴的设计与校核315432第6章丝木1的有限兀分析.346. 1ANSYS静力学分析简介3462丝的静力,子*分析34第7章控制系统设eV+367. 1伺服电机驱动器选型378. 2v1.377.3J、38参、ZHj硬寸41第1章绪论1.1 课题的背景我国的改革开放，经济的飞速发展，使得人们物质生活水平不断提高，人们对生活中各种用品的要求也越来越高，例如不仅希望拥有舒适、温馨的住所和汽车，而且对其安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。现在的自动控制系统已经为我们的生活提供许多便利，在生活的各方面，人们迫切的需要一种智能的家庭自动开关窗系统，能

12、够根据不同的天气进行开关工作，例如在下雨或起雾时，能够自动识别，实现自动关窗行为，以便人们能更好的工作学习，与此同时也保证了生活的舒适性和财产的安全性。于是在社会各阶层中，各种场所中智能窗系统的开发和制作日益被科研单位和生产厂家所重视。现在市场上也出现了各种各样的自动开关窗，但多由于其可靠性差、造价高或使用复杂而难以推广。随着电子通讯技术的快速发展，单片机以其具有价格低、体积小、集成度高、性价比高等优点已在工业控制、智能仪表、数据采集以及各种家用电器等方面得到了广泛应用。1.2 课题的意义随着我国经济的飞速发展和人民生活水平的逐渐提高，人们更加重视生活环境是否较好室内的空气是否清新，时常的开窗

13、通风换气也成为人们共同的生活习惯.可是在当今较快的生活节奏中，人们经常会忘记关窗，一旦逢刮风下雨，便开始担心，这严重影响正常的工作和学习。现在市场上的自动关窗装置固然品种功能多样，但主要应用在一些较为高档建筑和各种公共场所，并且主要的都是和窗框一起定制，费用比较高与此同时不管是老的还是新建的住房事先安装的基本都是手动推拉窗，基本没有人愿意把已安装好的窗户拆掉，更换成多功能自动窗。综上所述，本课题希望开发一种在普通窗户的基础上改进的自动关窗装置，该装置装有湿度传感器，烟雾传感器，每当下雨或出现较浓的雾时，窗户便自动关闭，解除用户的后顾之忧，让生活变得更加美好。1.3 自动窗发展现状一种能使室内冬

14、暖夏凉，又不影响光照亮度的“智能窗户”，最近由美国伯克利劳伦斯国家实验所研发成功。住进这种房屋，即使你没有安装空调，也不会在炎夏热得汗流淡背，在严冬冻得瑟瑟发抖了。智能窗户的关键，是使用了一种合成的氧化锢锡纳米晶体新材料。这种材料既能作为涂层涂于窗户玻璃表面，也可作为液体溶剂注入窗户双层玻璃的夹层之中。这种纳米晶体对光和热的传播，可以通过电压来调节：在严寒天气，可见光和近红外光都可以通过，从而使热量进入房间；而在酷暑季节，施加微弱电流可使窗户依然能够传播可见光,却会阻挡近红外光，从而避免太阳的热量进入房间。此外，锡还另外带有电荷，当施加电压时，纳米晶体里电子的密度会发生改变，从而使得所吸收的红外光的量也随之改变,于是房间始终保持适宜的温度。与此有异曲同工之妙的，是英国工程师弗雷德里克麦基发明的一种全部由双层玻璃构成的智能窗户。玻璃夹层中充满水而不是空气。溶于水中的一种化学物质，能将阳光中的红外线能量和热量吸收掉，但不影响可见光的通过。玻璃夹层中的水是通过一台热交换器循环的。热交换器可以使水中的热量存储起来，也可以使之冷却，以便根据室外气温的变化，合理地加以利用