机械创新综合课程设计

8/8机械创新综合课程设计说明书设计题目：智能开窗机专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：马新伍、柳宁、罗义、匡佳慧指导教师：杜轩2013年6月10日

智能开窗机设计发明目的本设计基于解决部分实验室及未来可能出现的新型教室这种大环境下的窗户自动关闭与开启的问题，该机构省心省力并且效率高。同时，它会根据天气的变化做出智能判断，从而在无人的条件下能够智能启闭。设计背景

现有的窗户开启与关闭都是人力操作，而且对于环境的变化，人的感观可能并不能做到很精确，而在市场上出现的开窗机需要人工按钮操作亦或者功能有限，不能满足不同客户的要求。因此，我们设计的这款智能开窗机，对于生化实验室等空气成分变化多端以及适应不同环境有极好的适应能力。从而解决现在不能解决的问题。三、设计思路执行机构采用齿轮齿条机构，齿条安装在窗户的下端，齿轮连接在电动机的输出端，齿轮与齿条啮合传动。齿轮与电动机输出轴连接整个电动机采用电子控制系统，其电子控制的核心是各种传感器：光敏电阻传感器，温控传感器，湿度传感器，空气流量计传感器以及压敏电阻传感器，各个传感器相当于一个开关，部分传感器设置有反馈电路，对系统进行反馈控制。当室内外条件达到设定要求时，各个传感器就开始各自的工作，通过编写好的PLC或者单片机程序，控制电路以及电动机的行程和转向。其中，很重要的一点就是，我们的控制程序可根据实际要求编写，满足不同的客户不同的市场要求。四、功能简介齿轮齿条执行机构：通过齿轮齿条机构控制窗户的左右行程及启闭状态，以及开度。智能控制系统：电路上安装有很多不同功能的传感器，通过编写的PLC和单片机程序控制电动机的运行状态，达到满足设计要求的效果。实现智能化控制。五、机械传动系统的设计：5.1轴上齿轮齿条的设计正常工作时，齿轮上所受的圆周力=30,速度为=0.3m/s.=N/m.N=1r/s.1.选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数1）按实际的需要，选择直齿圆柱齿轮传动。2）此机构速度不高，故选用7级精度（GB1009588）.3)材料选择。由表10-1选择齿轮40Gr,硬度为280HBS.齿条材料为45钢，硬度为240HBS,二者材料硬度相差40HBS.4）选齿轮的齿数为=20.2.按齿面接触强度设计由设计公式（10-9a）进行计算，即d确定公式内的各计算数值由表10-7选取齿宽系数=0.6。由表10-6查得材料的弹性影响系数=189.8.由图10-8查得动载荷系数=1.12，直齿轮，由表10-2查得使用系数=1；由表10-4用插值法差得7级精度，相对支承非对称布置时，。K==1.592.由图10-21d按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限=600，齿条的接触疲劳强度极限=550由图10-19取接触疲劳寿命系数=0.90；=0.95.计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数=1，由式（10-12）得==0.9x600=540==0.95x550=522.57）计算，代入中较小的值d=10=2.32=8.5分度圆直径d=10，模数m=0.5。3，验算齿根弯曲强度由式（10-5）得弯曲强度的设计公式为确定公式内的各计算数值由10-20c查得齿轮的弯曲疲劳强度极限=500;齿条的弯曲疲劳强度极限=380；由图10-18取弯曲疲劳寿命系数=0.85，=0.88;计算弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得计算载荷系数.1X1.12X1X1.35=1.5125)查取齿形系数。由表10-5差得查取应力校正系数。由表10-5查得计算,并比较大小==0.014296==0.01698998）则齿轮齿条的强度满足要求。5.2轴上键的设计轮毂的长度为70，轴的直径为D=10mm，查表6-1可取型号为：bxh=3x3;圆头平键，键长L=53mm.l=50mm.由=0.4则键的强度满足要求。5.3轴的设计轴的直径为d=10mm，由知，轴的直径满足要求分析轴上的外力和轴自身的重力可知，,则轴的强度满足要求，无需验算。六、电子电路控制系统的设计：七、创新点1．将机械产品与电子技术相结合，机电一体化从而实现机械产品的智能化。2．可根据客户要求编写不同的控制程序，达到不同的控制效果，以满足不同环境的不同要求，增强产品的实用性。八、作品前景分析智能开窗机通过机电一体化技术，实现了启闭窗户的智能化，且可根据客户要求编写不同的控制条件满足不同的要求，真正做到了智能控制。而且产品小巧，成本实惠，产品工作效率高。因此，我们的智能开窗机在未来肯定具有很大的市场前景。九、心得体会这次的作品的完成是整个整理团队共同努力的结果，也是一个漫长的过程。刚开始提出想法，查阅资料，到设计制图，老师指导,虽然其中还有很多的不足和缺点，但最终还是完成了。整理的过程中，我们对各种机械零件的绘制、加工以及最终的装配都有了更深的了解与认识，从对PROE软件一点都不懂到能够画一些简单的零件图，这就是一种成长与锻炼，这也使我们对机械有了更浓厚的兴趣。更重要的是，我们认识到了团队协作的重要性，一个团队工作首先都分工明确，安排合理，让每个人发挥自己的长处，同时也让每个人的不足之处得到一点的锻炼。我国是机械制造的大国，在机械的设计和制造领域还需要很多的人才，我们也有责任和义务为国家的建设出一份力，学好机械，做好设计。此次比赛给了我们宝贵的锻炼机会，是我们在创新方面迈出的坚实一步。十、参考文献1.理论力学(七版).哈尔滨工业大学理论力学教研室.北京：高等教育出版社，20092.机械设计(八版).濮良贵等.北京:高等教育出版社,20063.机械原理(七版).孙恒等.北京:高等教育出版社,2006表1、PLC的I/O端口分配输入点连接器件输入点连接器件输入点连接器件X0 正转启动按钮 x4 温控开关 Y0 电机正转（开窗）X1 反转启动按钮 x5 右限位开关 Y1 电机反转（关窗）X2 停止按钮 x6 左限位开关 Y2 工作指示灯X3 湿度传感器 x7 热继电器表2、系统所需元器件清单序号名称数量型号技术参数1 可编程控制器1 FX2N-16MR 额定电阻：AC100-240V，50-60HZ2湿度电阻器 1 HR202 3温控开关 1 KSD-30 触点容量：250V5A4直