自能防盗锁设计说明书

目录1立项背景...............................................................12现状分析与改进........................................................22.1目前防盗门的现状....................................................22.2作品改进创新........................................................23作品设计内容及创新点...................................................33.1机构的设计.........................................................33.1.1机构部分零件图..................................................33.1.2材料的选择......................................................53.1.3智能遥控防盗门锁的概述..........................................53.1.4机构齿轮传动对应位移量的计算....................................53.1.5齿轮齿数模数的计算..............................................53.1.6校核齿轮弯曲强度...............................................63.1.7直齿圆柱齿轮几何尺寸计算........................................73.2电气控制部分.......................................................73.2.1无线传输摄像装置................................................73.2.2语音识别系统....................................................83.2.3马达驱动系统....................................................93.2.4无线收发模块....................................................93.2.5最小系统设计...................................................133.3辅助装置..........................................................144市场推广价值.........................................................155结论.................................................................16参考文献................................................................17附录....................................................................181立项背景防盗门被撬与防盗门锁扣被堵塞等问题时常发生，给人们的财产和生活带来了极大地损害。我们设计了这款机械和电子于一体的防盗系统—“door-god”智能遥控防盗系统。该防盗系统由遥控自动锁装置、手机信号遥控及防盗装置、辅助装置等组成。可通过遥控与齿轮齿条机构实现三方位门锁的自动开关，通过独立供电系统、传动系统和齿轮齿条机构，实现门锁的遥控开关。门被非法开启，安装在门猫眼上的摄像头会自动锁定并拍摄储存，在第一时间传输报警。同时利用触点开关原理，通过独立控制电源供电系统，在开关门瞬间触动接触点，带动齿轮齿条装置锁闭防盗门，开启屋内防盗系统，门自动锁死进入防盗模式，红外线探测器启动引发自动响铃。在辅助功能上加装CO、烟尘传感器等部件，对火灾等家庭异常情况进行报警，进一步提高家居安全系数。所以，此系统是全自动化，操作更简单、快捷，安全系数更高的防盗系统。12现状分析与改进2.1目前防盗门的现状1、目前的防盗门主要有不锈钢防盗门、铜质防盗门、铁、钢制防盗门和铝合金防盗门等等。而这些防盗门都有一定的局限性。锁孔堵塞或者被撬就会给户主造成一定的损失。2、目前大多数的防盗门都是使用的单系统开门，一旦门锁被破坏，用户就只能等待专业人员上门修理或者承受一切损失。3、目前大多数的防盗门都只能实现手动操作，操作起来很麻烦，费时。4、目前市场上的防盗锁内部只是单一的铜芯结构，只能具备一般的防盗功能。2.2作品改进创新1、利用齿轮传动带动防盗门锁芯轴转动，实现门锁的三方位开关状态。2、利用遥控控制和机械机构的双控制系统，避免单系统故障不能开门的情况。3、利用触点开关原理，开启屋内防盗系统。4、系统带有防火、CO、煤气预警装置，门上锁时系统就会自动启动。2“door-god”智能遥控防盗系统改善了传统防盗门的单一模式，主要是由机械机构和智图3-1三方位门锁其中一方锁343.1.2材料的选择我们根据防盗门的基本特性，再联系所需要的运动强度和使用寿命，体现机械运动特征，门体采用了木板和有机玻璃合成材料，锁芯则使用合金钢，已达到安全防盗，耐用及美观的目的。3.1.3智能遥控防盗门锁的概述此门锁是新型防盗智能遥控锁，由电动机、遥控器、单片机、凸轮机构、齿轮、锥齿轮、锁体及其防盗系统组成。加强了防盗锁的安全性能。安装在门内部减少了锁体的繁琐，使门与门框能更好重合，减少了门扇与门框间的缝隙，且外形简单，美观。门框立柱的侧边制有固定锁钉,在内外门扇的相应位置制有锁钉孔,增加了门的坚固性，当门扇关闭后,门框上的固定锁钉刚好插入门扇上的锁钉孔内,大大加强了防撬、防盗、功能。3.1.4机构齿轮传动对应位移量的计算3.1.5齿轮齿数模数的计算该系统需要的转动时普通的减速转动，采用的是普通的软齿面齿轮转动装置，所选用的齿轮材料为：45Cr调质钢250HBS。齿轮的转动精度等级为8级。软齿面闭合传动方式应按齿面的接触强度计算求中心距a利用公式：KTa48.3u13a214aMh；查表得ξa=1;许可接触应为[δ]接触疲劳极限应为δhlim:ξhlim=690MPaδ1hhlim=660MPa;许可接触应为[δ]：2h1[δ]=0.9ξhlim=0.9×690MPa=621MPah11[δ]=0.9hlim=0.9×660MPa=594MPa。h2齿轮的转矩T1pT4340021n2齿宽系数取a载荷系数k取k=1.7；计算齿轮转动中心距a513a48.3ua14aM2h取标准模数m=0.6；则=20，i=i=1;主要传动尺寸：12dmz121dmz122mz2az计算齿轮圆周速率：nd3.14303.412v10.19m/s6010006010003.1.6校核齿轮弯曲强度齿根弯曲强度校核公式：21FY2z1F12弯曲疲劳极限应为ξFlim;ξFlim=292MPa；ξFlim=280MPa。许用弯曲应力：limF111FlimF2F校核复合齿数系数：FsY=4.13Fs1Y=3.98Fs2校核齿根弯曲应力：221.743400176.54MPaY2z1492.526F12F1所以该齿轮适用。2KT3.98176.5473.76MPaY2bmzFs14.13F22F所以该齿轮同样适用。63.1.7直齿圆柱齿轮几何尺寸计算标准渐开线直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算。如图1所示：表1直齿圆柱齿轮几何参数分度圆压力角齿顶高2atc0.25m0.15mmdmz0.62012mmd2aaddd21122124m3.140.61.884ffpms22分度圆齿精度m223.2电气控制部分3.2.1无线传输装置无线摄像头是该系统的辅助装置，其主要目的是对屋内环境进行探测和发现，并将所采集到的信号实时传输，该摄像头采用先进的无线无区摄像芯片方案，具备videoclass无区功能，可以在一定距离内实现无线接收图像。如图3-6所示7图3-6该防盗系统还添加了语音对话系统，语音对话系统可实现在门被非法开启后主人对非法闯入者的一种提醒和恐吓，达到吓退非法闯入者的目的。如图3-7所示：8根据设计的门锁的整体的重量和齿轮转动时的受力分析，计算出驱动电机的功率和扭矩力的大小，考略门框的厚度与电机的体积等条件，因此选择直流步进电机。防盗门锁采用额定电压为12V的直流步进电机，通过电机的正反转控制齿轮的转速和转动角度，从而带动门锁的伸缩。无线数据传输被广泛应用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线数据通信、机器人控制、数字音频、数字图像的传输等领域中。我们所设计的无线收发模块接收灵敏度高，用示波器观察输出波形干净，抗干扰能力强。系统中为保证稳定，采用芯片SC2262，PT2272进行数据编解码。SC2262是PT2272与配对使用的一块遥控解码专用集成电路。采用CMOS工艺制造，它最大拥有12位的三态地址管脚，可支持多达531441个地址的编码。因此极大的减少了码的冲突和非法对编码进行扫描以使之匹配的可能性。AT89S52单片机：主要完成待发数据的组织和处理，向SC2262，PT2272模块发送数据和接收数据信号。1、SC2262发射器电路设计如图3-9所示。92）、工作电压：DC5V4）、工作原理：超再生5）、调制方式：ASK8）、输出信号：互锁（）或非锁（M）或自锁（T），卖家在订货前要说明选择哪款9）、遥控距离：20～100米以上（此距离为配套不同发射器的开阔地实测距离）模块的引脚功能，接收模块的七根引脚分别为D3、D2、D1、D0、、、VCC，其中VCC为DC5V的供电端，GND为接地端，VT端为解码有效输出端，只要发射器的数据码有输出，VT都能同步输出高电平；D3、D2、D1、D0是2262解码芯片的四位数据输出端，有信号时能输出5V左右的高电平，驱动电流约2mA，与发射器的四位数据码输出一一对应。接收模块不焊天线也能接收信号，为提高接收灵敏度，可以用一根长度约为23厘米的软导线直接焊接到天线孔处，图中箭头指着的是振荡电阻，接收模块和发射器的震荡电阻需要匹配才能工作，我店接收模块用的是820K电阻，和振荡电阻4.7M的发射器配套使用。发射器可以用我店315M固定码四键遥控器或者315M带编码四路发射模块。如图3-11，3-12所示：模块测试电路图，下图为测试原理图，实际测试时候的接线应以管脚实际位置为准，其中10、11、12、13分别对应的是D3~D0四位数据输出端，17对应的是VT端，如接线正确，图中的LED会根据发射器的工作情况而相应点亮。图3-13模块测试原理图7、外形尺寸:约85*37*16mm8、振荡电阻：4.7M9、外壳颜色:珍珠白AT89S52单片机为控制核心，加以直流电机、舵机、光电传感器、火焰传感器和电源电路以及其他电路构成，来控制实现全自动，具有成本低，控制可靠等优点。该步进电机有6根引线，排列次序如下：1:红色、2:红色、3:橙色、4:棕色、5:黄色、6:黑色。采用51驱动ULN2003的方法进行驱动。、ULN2003的驱动直接用单片机系统的5V电压，可能力矩不是很大，大家可自行加大驱动电压到12V。3.4辅助装置通过加装CO、烟尘传感器等部件，对火灾等家庭异常情况进行报警，进一步提高家居安全系数。4市场推广价值本次所设计的智能遥控防盗系统，是运用齿轮齿条机构实现三方位门锁的自动开关，通过独立供电系统、传动系统和齿轮齿条机构，实现门锁的遥控开关。所需成本也较便宜，而市场上也很少有此类智能遥控防盗系统，且它的出现极大地保障了人民的人身和财产安全，所以我们的这项设计也具有很大的推广价值。1、随着生活水平的提高，智能遥控防盗系统的多功能化及自动化程度逐步提升，人们对自己的人生和财产安全更为重视。2、本作品是运用齿轮齿条机构和遥控来实现其功能，制造成本较同类产品便宜，功能也较完善，能满足防盗需要。3、本作品利用触电开锁能力，自动开启屋内防盗系统4、本作品在现有的防盗基础上设置有视频监控，火灾预警，co，煤气预警，并带有自动上锁、解锁装置，更大的提高了安全性、实用性。通过上述分析：该产品较同类产品更具有竞争力和广阔的市场前景。5结论本次全国大学生机械创新设计大赛为我们提供了一次绝佳的锻炼机会，同时也给了我们一个展示自我的舞台，在我们所学的专业的基础上，让我们队所学的知识有了一个综合性的应用，让我们学到了更多的知识，这也是大学学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会。通过本次大赛，对我们的机械创新设计能力、综合设计能力与团队协作精神都有很大提高；加强了我们动手能力的培养和工作实践的训练，提高我们针对实际要求进行创新思维、机械设计和工业制作等实际工作能力。通过这次比较完整的对防盗门、智能门的设计、制作和安装，我们摆脱了单纯的理论知识学习状态。实际设计与理论的结合锻炼了我们的综合运用所学的专业知识，提高了我们解决实际问题的能力，同时也提高了我们查阅文献资料、设计手册、设计规范以及实际操作安装等其他方面的能力。顺利的完成本次设计给了我们很大的信心，让我们在了解专业知识的同时也对我们自身的发展前景充满了信心。