《智能晾衣架的机械结构设计》10000字（论文）

PAGEII智能晾衣架的机械结构设计摘要随着科技的发展和发展，人们日常生活中的各种物品也越来越多，这些生活用品都已经开始走向智能化的道路，给我们的生产生活带来了许多便利。而衣架在近几十年间开始发展。从原始的晾衣架到手摇晾衣架、从电动晾衣架再到现在的智能晾衣架。由于智能晾衣架的智能化和便利化，使得其受到了广大年轻人的喜爱，迅速占领了一部分晾衣架市场。但复杂而人性化的功能更对电力等资源的消耗有所增加，而且也只能进行上下升降。本次毕业设计主要是为了优化智能衣架在工作过程中的运动形式，对智能晾衣架的结构形式进行改进和结构设计，使之不仅能够进行上下移动，也能进行左右摆动，同时在晾衣处的支架处也能进行伸缩，节省一定的空间。通过对智能衣架的机械结构设计后，使之能够通过单片机对环境的湿度、温度、光照等进行检测而做出相应的运动和操作。当环境中湿度、光照条件等符合时，单片机将自动控制智能衣架先将支架收缩一段距离，再将衣架主体部分进行整体左右旋转；旋转特定的角度之后，智能衣架能够再次将支架部分伸长，使衣物晾晒到窗户外。通过此设计，用户能够合理的利用太阳能资源，利用太阳能对衣物进行晒干消毒，以此达到节约能源的目的，以免造成多余的能源浪费。关键词：智能晾衣架；滚珠丝杠；结构设计；机械传动装置；步进电机目录9265前言 124651第1章智能晾衣架机械总体设计 25228第1.1节整体参数的设计确定 213678第1.2节智能晾衣架整体运动方案的确定 230245第1.3节晾衣架各结构部分分析 329946第2章智能晾衣架前端设计 628930第2.1节伸缩部分的设计选择 68451第2.2节晾衣杆部份的设计 815268第2.3节晾衣架前端整体部分设计 926371第2.4节总体组合及分析 1116788第3章传动机构的选择设计 1228807第3.1节滚珠丝杠的计算与选择 1227048第3.2节轴承的确定 1626251第3.3节齿轮的计算与设计 182176第3.4节执行元件的选择 199332第4章总结与展望 2010257参考文献 21PAGEPAGEII前言随着科技的不断发展进步，人们的生活用品也在不断地向智能化方向发展。人们也能够利用手机等对产品进行远程控制、语音控制、定时控制等等，使之完成智能化的操作。但相对于其他的智能化产品，智能晾衣架的发展发展可以说相对较晚，而其智能化的水平也相较于其他电子产品较低，这导致了智能晾衣架相对来说可能并没有像其他智能产品那样更加广泛地存在于人们的生活中。而且在现在智能晾衣架中也存在着许多问题，这也引起了社会的广泛关注。本次智能衣架的机械结构设计，旨在能够更加迎合现代年轻人的要求，在年轻人当中得到更多的推广。由于城市化的发展，在城市中的年轻人更加青睐于中小户型房屋，所以阳台的面积也会相对来说较小，所以智能衣架的整体部分会设计成比目前市场上主流智能衣架更加的小巧，主体部分采用直立结构，支撑部分将设计成伸缩的结构，以便在空闲的时候能够收缩成最小的状态，减少空间的占用。同时，由于目前绿色、节能理念的推进和发展，家居产品都在按照这一方向更新升级。本次设计的智能衣架能够通过单片机的控制，自动识别室外天气状况，当时外天气符合在外晾晒要求时，智能衣架将会进行左右旋转，并且将支撑杆上晾晒的衣物伸出至窗户外面，合理利用太阳能来进行烘干消毒，以达到节约能源的目的。如果在外晾晒的过程中如果出现天气变化、光照不足、灰尘浓度过高等情况，智能衣架都将自动作出反应，支撑杆部分将收缩至窗户内并旋转至初始位置，支撑杆再伸长至正常位置。PAGEPAGE10第1章智能晾衣架机械总体设计第1.1节整体参数的设计确定根据所设计的智能衣架，对智能衣架的各项数据进行确定：（1）晾衣支架的最大速度：vmax1=1800mm/min（2）主体部分旋转最大速度：vmax2=600mm/min（3）滚珠丝杠有效行程：L=300mm（4）最大工作负载；F=400N图1.1晾衣架支架部分v-t图第1.2节智能晾衣架整体运动方案的确定本次课题所设计的智能晾衣架的机械结构主要是由壳体、齿轮、电机、晾衣支杆、丝杠等部分组合而成。首先启动设备，通过对电机的控制使传动动力给丝杠的两个电机分别做方向相反的运动，上面的电机作逆时针旋转，下面的电机作顺时针运动，使与上面的丝杠连接的直杆向下运动与上面的丝杠连接的直杆向上运动，使支架部分整体向前展开。用户完成悬挂衣物后，通过对电机的控制，两个电机同时作顺时针运动，支架部分整体上升。如果需要收回衣物，则两电机同时做逆时针运动，支架整体作下降运动；衣物取下来之后，上面的电机作顺时针运动，完成支架部分的收缩动作。如果需要将衣物放置室外晾干，则先将支架部分收缩一定距离，再控制晾衣架顶部的电机进行运转，通过齿轮运动带动下面整体做运转运动，最后将支架伸长，使衣物伸至窗外。图1.2智能晾衣架工作流程第1.3节晾衣架各结构部分分析本次课题设计中对于机械结构设计的内容主要有传动部分系统的设计、晾衣架前端部分的设计、晾衣架外壳的设计以及晾衣架顶端固定的设计。1.3.1晾衣架前端的分析在本次设计的智能晾衣架中，前端主要用于晾晒衣物。因为在空间上，所设计的智能晾衣架需要有收缩和伸长功能，这样能够在不使用晾衣架时让前端部分收缩以节省空间上的占用，而在使用时各部分又能进行伸长，为衣物的晾晒提供空间。所以课题所设计的前端主要分两部分，一个是用于挂衣物的支撑杆，另一个是用于伸缩的直杆。在用于伸缩的直杆上，目前主要有直接使用伸缩杆来进行伸缩或者利用直杆的菱形结构来进行伸缩。（1）伸缩杆是由金属条或塑料片制成的可伸缩的中空圆柱杆，其特点是将金属条或塑料片预先加工成比杆体外直径更小的弹力卷曲层，具有记忆作用，因此，卷曲层总是具有将压力施加到伸缩杆上的弹性势能。如果伸缩机构采用伸缩杆机构，由于本次课题所采用的主要为自动化的控制，所以伸缩杆需要使用电机驱动，将工件安装在丝杆螺母上，相当于套住丝杆，电机驱动右转，螺母向前推送，从而外套也跟随螺母向前推，电机倒转，螺帽向后退去，大衣也跟着向后退。（2）将晾衣支架设计成相互交叉连接的菱形结构。菱形结构体现了四边形的不稳定性，用该结构进行连接的支架使得前端各部分都相互关联，只要有两根直杆扩张或收缩运动，其他部分也会相应的发生改变。使用该结构作为晾衣架前端的结构时，只需要将最末端的直杆与相应的传动机构连接，利用传动机构的运动来带动直杆部分进行伸缩运动即可。1.3.2执行元件的分析在智能晾衣架的执行元件上，由于我们使用的是电力来提供能量，所以我们要使用到电动机。在电动机的选择上，因为我们需要实现功能动作的进行，所以电动机应该满足能够正反转运行。通过查找常用电动机的适用范围，电机有可逆电机，伺服电机，步进电机和扭矩电机。由于在进行运转时需要对相应机构的移动距离、角度等进行控制，所以步进电机和伺服电机都是可以考虑的。伺服电机分为直流和直流两类。直流伺服电动机通过雨刷及换向器产生的整流作用，使磁力与衔铁电流磁力势正交，由此产生力矩。大部分的电枢都是永磁体。交流伺服马达与交流异步马达一样工作。通过对Wc施加交流电压或相位的改变，使电机工作得到控制。步进电机是一种开环控制元件，将电脉冲信号转换成角位移或线位移，在无过载条件下，电机的转速、停止位置仅由脉冲信号的频率和数量决定，与负荷无关，当步进电机收到脉冲信号时，步进电机安的运动方向被驱动成“步距角”，并按一定的角度一步一步地旋转。角度位移量可以通过控制脉冲的数量来进行控制，从而达到准确定位的目的，同时，电机的旋转和加速可以由脉冲频率来控制，从而达到高速的目的。1.3.3传动系统设计的分析在智能晾衣架的功能实现中，需要使用到传动系统将执行元件的旋转运动转换成其它形式的运动或者利用传动系统来带动其他机构进行相应的运动。机械驱动组件本质上是一种转矩、转速转换器，其目标是使执行元件和负荷在转矩和转速上达到最优匹配。一般有螺旋传动，齿轮传动，同步带传动，高速皮带传动，各种非线性传动元件。在本次课题中需要了解所涉及的晾衣架的运动形式，从而得出需要选择的合适的传动机构。在晾衣架的支架部分伸缩运动，所以需要选择的传动系统，必须要能将马达的转动转换成线性的动作。通过对传动机构和传动机构的分析，可以看出，能改变运动方式的机构有：螺母、齿轮齿条、链轮链条等。（1）丝杆螺母装置：用于把转动转换成线性或转动。根据丝杆与螺帽的相对移动方式，传动方式可分为四种。螺母传动装置摩擦损失小，传动效率高，高精度；具有高的进料速度和微进料能力；不可自锁，具有传动的可逆特性。（2）齿轮：一种机械传动，它是通过两个齿轮的轮齿互相啮合来实现动力和移动的。传动比准确，传动平稳，传动功率大，传动效率高；具有持久耐用、工作稳定的优点。（3）链轮链条机构：多个车轮之间的传动是通过链作为中间柔性元件进行传动。相对于皮带传动，链条传动无弹性滑动、无打滑现象，能够保证精确的传动比；较低的张紧力和较低的轴向压力，可减少轴承的摩擦损失；结构紧凑；能在温度较高、有油污等恶劣环境条件下工作。与齿轮传动相比，链传动的制造和安装精度要求较低；中心距较大时其传动结构简单。瞬时链速和瞬时传动比不是常数，因此传动平稳性较差，工作中有一定的冲击和振动。第2章智能晾衣架前端设计第2.1节伸缩部分的设计选择晾衣架前端的伸缩部分需要支架能够进行伸长和收缩的功能，在结构上主要有：（1）支架杆自身具有伸缩功能；（2）通过多个直杆之间进行合理的组合连接，使整个机构在进行一定的运动中完成伸缩的功能。通过对目前市场上主流的智能晾衣架的伸缩部分以及晾衣部分采用向下伸长和收缩的结构。两端采用菱形结构，直杆之间相互进行连接。在伸缩杆的中间一般还有钢丝进行连接，保证晾衣杆部分能够承载一定的重量。同时通过对相关智能晾衣架设计的参考文献进行查找，最终确定本次晾衣架部分采用菱形结构进行伸缩。2.1.1伸缩结构直杆确定考虑到直杆的伸缩方向是进行前后伸缩，所以在设计时直杆的长度不应过长，且应该能够承受衣物所带来的重力。通过对直杆尺寸的确定，设计直杆的体积为500×45×15。而在伸缩机构的最前端同样需要两短杆来进行连接，使最前端能够完成闭合，形成一个菱形的结构，所以通过对长短杆进行三维建模，从而确定合适的短杆尺寸为272.5×45×15，这样长杆和短杆之间就能够进行合理的装配。在对长竿的设计中，在长杆的两端和和中间一共贯穿三个圆孔，分别和其他的长杆进行连接，这样有利于使直杆之间形成的菱形较小，且两端和中间都与其他直杆进行连接，有利于增加伸缩部分的结构稳定性。所以通过设计，长短杆的外形结构如下图所示：图2.1短杆结构三维图图2.2长杆结构三维图2.1.2材料的选择在本次课题中的伸缩杆结构，要求应该重量较轻且能够承受较大的力。通过对材料的查找和选择，一般的直杆都是由铝合金制成。铝合金是一种高密度、高强度、机械性能、物理性能和耐腐蚀性的材料。同时铝合金的材质也有很多种。通过对各铝合金型号用途进行选择，本课题智能晾衣架支架可选用6061系列铝合金进行制作。6000系列主要由镁、硅组成。具有中等强度、良好的抗腐蚀性、良好的焊接性、良好的工艺性能和良好的氧化着色能力。其6系代表6061是一种冷处理铝锻造产品，一般特点有：良好的接口特征、容易涂层、强度高、可使用性好、耐腐蚀性强。同时6061铝合金的屈服强度在110MPa以上，抗拉强度在205MPa以上。表2.16061铝合金属性属性单位数值弹性模量N/m26.9×1010泊松比0.33抗剪模量N/m22.6×1010质量密度Kg/m32700张力强度N/m2124084000压缩强度N/m2屈服强度N/m255148500热膨胀系数/K2.4×10-5热导率W/(m·K)170比热J/（kg·K）460通过对前端支架材料结构等进行选择，考虑对最顶端的进行连接的直杆进行应力分析，检测该直杆的应力。图2.3直杆应力图从分析中可以看出，在承受最大的力时，所述直杆的最大变形量为1.19毫米，而应力分析表明，所述区域所承受的最大应力为2.428x107N/m2，也就是24.28N/mm2，所以合理。第2.2节晾衣杆部份的设计在晾衣杆的部分，主要功能是对衣物进行晾晒。根据受力情况分析，主要是受到衣物所带来的重力。所以设计中，在晾衣杆的上端和下端分别采用加厚措施，即在晾衣杆部分的上端及下端采用圆柱体设计，以此来增加上下两端的厚度，而中间则较薄，设计成这种外形可以承受较多的衣物的重量而晾衣杆部分不会弯折。而在晾衣杆中，在中间部位贯穿了6个间距相同的圆孔用于进行衣物的晾晒。每相邻两孔之间的间距为400通过此结构的设计，可以限制每一根晾衣架上晾晒衣物的重量，保证晾衣支架的受力在合理的范围，已延长晾衣杆的使用寿命；同时通过六个间距相同的圆孔可以使衣物之间分开有利于衣物进行晾挂。同时防止因为晾衣架的运动导致衣物晾晒在一起，延长衣物晾晒时间。在与伸缩机构部分进行连接中，本设计直接采用贯穿的形式，在伸缩机构的两端都安装有晾衣架，保证机构在伸缩运动以及稳定状态中的平衡性。通过设计，晾衣杆的体积尺寸为78.95×302×30，晾衣杆部分结构如下图所示：图2.4晾衣架外形结构图在设计的晾衣架中，用于与另一端进行连接的部分直径为20mm，长度为50mm，在其前端制有一定长度的螺纹，用于和另一端晾衣架进行连接。通过对晾衣架部分进行分析计算，可得出该设计的晾衣架的相关数据：质量=0.653千克；体积=241907.401立方毫米表面积=48947.748平方毫米重心：(毫米)X=0.000Y=-12.215Z=134.180第2.3节晾衣架前端整体部分设计2.3.1连接零件的选择在完成晾衣架主体结构的设计后，要对其进行合理的衔接，使其整体结构更加完善。因此，在连接各个部件时，我们需要选择合适的零件。由于在进行工作的过程中，需要各部件进行相应的转动，从而实现直杆部分的伸缩运动。通过对相关材料零件进行选择，我们初步选择销柱作为两直杆之间的连接零件。在销柱轴的表面主要呈光滑的圆柱体，有利于两直杆之间进行相对转动。在销柱材料的选择上，我们选用45钢作为销柱的制造材料。表2.245钢力学性能2.3.2销柱的计算在每个连接部位都采用销柱进行连接，我们选用最长的销轴进行分析计算。1.弯曲强度验算将销柱当作简支梁进行分析，销柱的一段进行固定，在另一端施加最大的力大约为F=600N，该销柱的直径为30mm，长度为65mm。则通过公式计算最大弯曲值：弯曲强度计算：式中：M——把销轴作为简支梁分析所求得的最大弯矩值；W——销轴截面的抗弯模量；——销轴的许用弯曲应力，这里采用45号钢2.剪切强度验算将杆作为一根简支梁来进行分析，其最大剪应力为：式中：——销轴的许用剪切应力，这里采用45号钢3.平均剪应力复核：用双剪对销轴进行剪应力的平均计算：经计算，选定的销柱符合使用的需要。第2.4节总体组合及分析对晾衣架前端各部分分别进行设计后，将各部分进行组合形成完整的两衣架支架前端，如下图所示：图2.5衣架支架装配三维图在晾衣架前端的设计中，对各部分也进行了安全性和美观性设计。在支架两端都安装有晾衣杆部分，有利于保证左右两端的平衡。在各伸缩杆部分都在平面上进行了一定长方形体积的切除，通过该设计，如果有必要，可以节约一部分材料，同时具有一定的美观性；而在个直杆的边缘也做了倒圆角的设计，保证用户使用的安全性；在支架部分的末端同时进行了加固的措施，在对整体的支撑上，运用了两根直杆同时进行通过传动机构对晾衣架支架部分进行伸缩运动的力的传递。在进行本次课题中智能晾衣架的功能设计时，在进行运动后需要将衣物伸展至窗外进行晾晒，本次设计的晾衣架前端晾衣部分宽度较窄，使机构能偶甚至窗外。同时晾晒杆主要分布于伸缩机构的前端，有利于保证在室外晾衣功能的需要。同时在晾衣杆部分设置有48个孔，可同时满足晾晒48件衣物，满足大部分用户的需求。通过对晾衣架前端的总体部分进行质量计算，可得相关数据：质量=20kg体积=6267111.258立方毫米表面积=1474012.378平方毫米重心：(毫米)X=-83.987Y=-113.070Z=428.274PAGEPAGE40第3章传动机构的选择设计第3.1节滚珠丝杠的计算与选择对于智能晾衣架的滚珠丝杠，要求有较高的精度和平稳性，所以我们选用的滚珠丝杠精度较高（6级以上），而且丝杠的运行长度较短。所以对于要求耐磨的小规格丝杠可以选用渗碳低合金钢（20CrMnTi钢）制造，经渗碳+淬火+低温回火后使用。导程选择为：l0=4mm。由于晾衣架支架上需要晾晒衣物，所以滚珠丝杠除了能要满足承受晾衣支架的力外还需要承受晾晒衣物的重力，所以假设滚珠丝杠承受的工作载荷为F=555+N。对于丝杠的精度的选择，由于丝杠在进行运行时需要一定的精度来控制智能晾衣架的运动，因此，我们选用了C5的精密丝杆。对于丝杠螺杆的确定由马达的最高转速可得：所以导程应选择5mm以上。3.1.1丝杠容许轴向负载计算假设支架部分向上运动为正，（1）当支架部分进行等加速度下降时：支架部分的最大速度为：则（2）当支架部分进行等速下降时：（3）当支架部分进行等减速下降时：（4）当支架部分进行等加速度上升时：（5）当支架部分进行等速上升时：（6）当支架部分进行等减速上升时：最大轴向负载发生于等加速上升的区段：1.考虑挫屈负荷的影响：在静止状态下，滚珠丝杆的两个轴受到的轴向压力增大到一定程度后，就会产生较大的径向变形，从而导致轴的损伤。由于工作台、工件等，给螺旋带来了压力，因此，必须验算其对螺杆轴挫屈的安全性。dr——螺杆底径，mm；L——螺杆长度，mm；α——安全系数，（取0.5）；E——弹性系数，（E=2.1×104kgf/mm2）；m、N——依滚珠螺杆的安装方法而定（固定-支撑：m=10.2、N=2）所以通过计算，螺杆根径必须大于6mm才安全则第一次螺杆外径选择：6-20(mm)考虑挫曲载荷的计算时需要知道丝杆的安装方式，假设安装方式为一端固定，另一端支承，所以通过查表可得：η1=2，η2=10使用检验公式：2.螺杆长度的选定L=最大行程+螺帽长度+轴端预留量=400（mm）细长比通常必须为60以下，所以：所以通过计算，第二次螺杆外径选择：8-20(mm)。3.1.2容许转速的计算本项目智能晾衣架采用的滚珠螺杆是竖向安装，因此选用了一头固定、一头支撑的滚珠螺杆。这种安装形式是由固定端承担轴向和径向的作用力；支撑端仅能承受径向力，并能实现微小的轴向浮动，从而减小或消除螺杆自重引起的弯曲，并使其在热变形中能够自由延伸。采用此方法可以获得更高的静、动稳定；该产品具有高的轴向刚度，适合于高刚度、高位移精度的球螺杆。所要求的螺杆外直径以危险的速度计算：α——安全系数，（取0.8）；I——螺杆轴断面的最小二次力矩，；A——螺杆轴断面积，；γ——材料比重（）f，λ——依螺杆安装方法而定（固定-支撑：f=15.1，λ=3.927）所以要是最大转速达到450r/min，根径必须要大于1（mm）。3.1.3基本额定负荷的计算此时滚珠丝杠的各阶段运行情况：1.加速时运行的距离：2.减速运行时的距离：3.等速运行的距离：表3.1滚珠丝杠垂直运输阶段负载和距离可以求得轴向平均负荷：平均转速：在设计智能衣架时，尽可能长的使用寿命才能使更多的用户选择。我们设定疲劳寿命要求为20000小时。因为丝杠运行的速度较慢，振动、冲击较轻，根据相应的表格可以确定负荷系数：L——疲劳寿命，用总回转数表示；Lt——疲劳寿命，用总运转时间表示；Ca——基本动额定负荷，N；N——马达最大转速；所以动载荷必须要选择大于5571.9（N），寿命才能符合设计条件。而基本静额定负荷的的计算：。所以静负荷必须选择1132（N）以上才能符合要求。第3.2节轴承的确定本次课题中，智能衣架所使用到的滚珠丝杠是进行直立放置，所以对于轴承的选择需要轴承能够适应于能够承受一定径向载荷和轴向载荷的轴承，这样才能保证滚珠丝杠的正常运转。通过查找《机械设计手册》（成大先第五版）第二卷轴承的相关资料，其中调心球轴承的特性较为符合选择的要求。调心球轴承的外环滚道表面的曲率中心和轴承中心是一致的，因此它的调心作用和自调心球轴承一样。当轴、壳发生挠曲时，能自行调节，而不会加重轴承的负荷。调心滚子轴承能承受两个方向的轴向载荷和径向载荷。具有较大的径向承载能力，适合有较重的冲击负荷。内圈直径为圆锥的轴承，可以直接安装。或者采用紧固套，拆卸的圆筒安装在圆筒上。保持架采用钢板冲压保持架，聚酰胺成形保持架和铜合金汽车保持架。3.2.1基本额定动载荷计算在正常工况下，轴承的可靠性达到百分之九十时，以500小时为标准，考虑温度、振动、冲击等因素，可以简化轴承的额定动态负荷。C——基本额定动载荷计算值，N；P——当量动载荷，N；fh——寿命因数；fn——速度因数；fm——力矩载荷因数，力矩载荷较小时fm=1.5；fd——冲击载荷因数；fT——温度因数；Cr——轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定动载荷，N；Ca——轴承尺寸及性能表中所列轴向基本额定动载荷，N；其中，通过《机械设计手册》第二卷表7-2-23，对比相应的数值可得，球轴承寿命因数fh=0.928；速度因数fn=0.420；冲击载荷因数fd=1.2；温度因数fT=1；同时，本文还对影响我国企业财务制度完善的因素进行了分析，并就目前存在的问题提出了几点建议，并给出了具体的实施方案。径向当量静载荷：S0——安全因数，对于旋转轴承查表7-2-31，对于球轴承S0选择1.5；通过对当量静载荷计算的比较选择较大值，P0=1081.6N3.2.2滚动轴承的摩擦计算轴承的摩擦力矩一般可按式计算：M——轴承摩擦力矩，N·mm；μ——轴承摩擦因数，通过查表7-2-32可以选择摩擦因数为0.0018；F——轴承载荷，N，；由于滚珠螺杆是垂直的，轴承受到的轴向负荷是滚珠螺杆，因此轴向负荷是6.2N，而径向负荷是566N。对于调心滚珠，等效的动态负荷是：表7调心球轴承数据数据符号数值基本尺寸/mmd12D37B12基本额定载荷/kNCr9.42C0r2.12极限转速/r•min-1脂18000油22000质量/kg≈0.07轴承代号圆柱孔10000型1301圆锥孔10000K型1301K其他尺寸/mmd220.0D230.8rmin1安装尺寸/mmdamax18Damax31ramax1计算系数e0.35Y11.8Y22.8Y01.9第3.3节齿轮的计算与设计在智能晾衣架进行工作的过程中，需要将电机旋转的动力转换至滚珠丝杠上，这样才能使支架部分正常的进行伸缩和上下移动。在进行动力传动的装置上，我们选用齿轮来进行传动。齿轮传动是一种机械传动，它通过两个齿轮的轮齿互相啮合来实现动力和运动。该产品具有传动稳定、传动比高、工作可靠、结构紧凑、效率高、使用寿命长、功率大、速度快、尺寸大等优点。本公司采用57型二相步进电动机，其步距角为1.8度。在电动机全步工作时，接受200次脉冲（200x1.8°=360°）的旋转。因为螺杆的螺距是5毫米，即电动机转动一周后，其线性位移为5毫米，因此，可以得出该脉冲当量为，相当于定位精度为0.025mm。经计算，利用公式：在齿轮齿数为≥17时，两齿轮之间不会发生。所以我们取齿轮z1=60，则另一个齿轮z2=60两个齿轮的材料均为45钢由于软齿面齿轮工艺简单，生产率高，所以我们选择软尺面齿轮。因为传递的扭矩较小，所以取模数m=1，则计算可得分度圆直径：dl=mzl=1×60=60mmd2=mz2=1×60=60mm齿顶圆直径：dal=(z1+2)m=(60+2)×1=62mmda2=(z2+2)m=(60+2)×1=62mm中心距：a=0.5(dl+d2)=0.5×(60+60)=60mm齿根圆直径：dfl=(z1-2.5)m=(60-2.5)×1=57.5mmdf2=(z2-2.5)m=(60-2.5)×1=57.5mm分度圆压力角：a=20°齿宽：两齿轮的模数、齿数一样，所以两齿轮可以选择一样的厚度，所以bl=b2=20mm；大小齿轮均采用渐开线标准圆柱齿轮。第3.4节执行元件的选择对于电动执行器，本课题可选用伺服电机和步进电机。该系统具有自动调节的功能，具有很高的定位精度，能够将电压信号转换成扭矩和转速，从而驱动被控目标。该电机的转子转速由输入信号进行控制，响应迅速，是一种自动控制系统的执行器，它的机电时间常数小，线性度高，能将接收到的电信号转化为马达轴线上的角位移或角速度输出。步进电机是将电脉冲信号转化为对应的角度和直线位移的一种电机。每个脉冲信号的输入都会使转子旋转一次或向前一次，它所产生的角位移或线性位移与所输入的脉冲数量和速度直接相关。通过对步进电机和伺服电机进行对比，伺服电机在各项性能上都较优于步进电机。在本次课题所设计的智能晾衣架中，在控制上选择开环控制，能够在瞬间对指令作出反应，有利于智能晾衣架及时做出相应的动作。同时通过对成本，精度等各方面的考虑，在运行上，该智能晾衣架并不用像其他精密仪器那样经过精密的控制和运行，所以在执行元件的选择上，我们选择步进电机更为合适，由于步进电机的转速、停止位置仅由脉冲信号的频率及脉冲数目决定，与负荷无关，且仅存在周期误差，且不存在累计误差。第4章总结与展望在本次设计中通过对智能晾衣架相关资料、期刊的查找阅读，了解并分析了当前智能晾衣架的发展状况和发展前景，了解目前市场上主要智能晾衣架的特点、功能，以及分析其所存在的的不足。再通过对比国内外智能晾衣架设计的相关文献，了解国内外所设计的较为创新的智能晾衣架，获得一些晾衣架的资料，最后，完成了自己设计的智能晾衣架的整体机械构造。其设计思想和步骤