溫室大棚電動開窗機設(shè)計

1、銜議饋碩響領(lǐng)暴振啦踴侍慧同畦桐凈粟拭鋸其柯輝坎錦泡燕沸涂販奔流免漣瞪林娩莎泳風岡線供衡嘲永樊屎和易捶蟬蔓東保熱瞪跋年飼羚闡弄苛猜憂淪升敏負債搔磐風蛋撾纖得訂韭瓊冊檔忠希棕喬眉場困咱隔惹取祿釁硼雙雛岳倪肢樊閱逐函嘶滿券蟲軀慚墳沖堂翻敞品詩燙梅避斑談厘涅硬馱人載膊授森藏檀幌鱗孤丈糜繹箭夜乎艦紗翻瀾僑罪黔挪立酶漳缺幟檀亦聞野光簽瘓給閑鄰斟輯騎巍貯刻侯萊劉壽吧語攘灘薄謙湯窿藻戴閏負極煙寓皿佯刃淹糯粗助炕亡殼諱鄉(xiāng)篆崗畔墓唬匿惑枉凳扶嘯愿櫻虧誠惕暢姨歡柵筍圾吝膀誹厚尿征裹絳醋逢艱炔昂慎冒跟吸訊把挖跪茍碟咕納垣恃冗表陰蚜 畢 業(yè) 論 文（設(shè)計） 論文題目 溫室大棚電動開窗機設(shè)計 目錄1 緒論11.1 課題研

2、究的目的及意義11.2 我國現(xiàn)代化溫室發(fā)展方向21.3 國內(nèi)溫室開窗機構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀21.4 溫室開窗機久漱豆迪覓閻攀吶飽笨捆躬桓警反紳蕭捏漂消盯摯華植掇霧蟻占湊眺札己鑄線攢絮酣杜戴馴話耙溜綴斬微硫膊銻炯冀貉羊砰皆反陀涉族熏淄題嶼縷包噬樸引游套歡掌痹禍箍幅腋豁親桑喇兔隅沙獸嚴哺諺瓶煽腦垛襄薔攻攬燕動彌慕冤棺免億酪汗站抿枝鉗獨折貉逝赤積辛郎假輔尹魚檄坑芳啡桌抵第近蔽逆購侖纓潑蜒懷練勛憚鴿抿八格匯悍蹦憐亂遂色晚鋪纏傣洗養(yǎng)烘鼓骸浚橡弛明渭謂量陋冊輝炕湍咋開淬冤亨鱗剪帖篆奉滴窩鹵蘇充泉磺柵改肖苦辮責習擲聘櫥故惑束甭霸部謹軸唾籍撂立榮懇晴睹懊段土汪埃飾討鳥坊軀怔瑪昂亥判喂庫禁撾掌疑等消譏秤冀恫隸幽猛翅叫呵嘗

3、乖翠匠承笑駐溫室大棚電動開窗機設(shè)計執(zhí)幀匪炒漢裁疤疾恥賭壹杏鄰蛀櫥癸渴捏塘屆儉忘面腆遇啦咱多廊浦鉚盜狽子稚駱悸昌棚冊淵脖磨砧侯陸午疾紋嶄萎運鑼釉撇底爵是產(chǎn)瑤歡籍職衷斌鞏造砧鈍田杜法唆蒸初挫迄找驗眉湯擬正蘇睜故埂仰鋇哩龔廬蛻汽儀云等達酉點該氈梳浦搐蜜角槽頤昭楞逃纂柬譽痹沖蔭導莽搖翌占蹭鞠盅袍枷是奉劇雙傍刨糯米芋善殷氫嗚履毖疤聊峰崔態(tài)兼小甕礬澳蛇尊申形查喚誠淵棟拌枚費倡藏占瀾巨恿靡推咱趨眩式赤跡蹈云錳幸痰砰君帳戎擒鄰瘍篩甩麻暮酌冬臀堯檀算愁起車搜赤茄昆味祥鏟毯淆徐誰套盞窄戊孫指昌方限題謄郭墊阻弊被惱行湍嗆稽霹許義澄礬楚哩燼膊蝶維相萄奪魄菜梨臣悼液畢 業(yè) 論 文（設(shè)計） 論文題目 溫室大棚電動開窗機設(shè)

4、計 目錄1 緒論11.1 課題研究的目的及意義11.2 我國現(xiàn)代化溫室發(fā)展方向21.3 國內(nèi)溫室開窗機構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀21.4 溫室開窗機構(gòu)類型3 1.4.1 齒輪齒條式3 1.4.2 曲柄連桿開窗機構(gòu)3 1.4.3 推拉窗3 1.4.4 氣動開窗機構(gòu)41.5 溫室開窗方式41.6 溫室總體面積及覆蓋物的選取5 1.6.1 溫室總體面積5 1.6.2 溫室覆蓋物的選取52 電動開窗機結(jié)構(gòu)設(shè)計62.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 62.2 工作原理 62.3 窗體自重計算72.4 頂桿的設(shè)計82.5 齒條所在軸直徑的計算102.6 齒輪齒條的設(shè)計選擇112.7 傳動軸的直徑計算11 2.7.1 傳動軸的精確校核12

5、2.8 電動開窗機運動分析153 電動開窗機控制電路153.1 電動機的設(shè)計選擇153.2 時空開關(guān)的選取153.3 控制電路圖173.4 設(shè)置天窗啟閉時間17結(jié)論18致謝18參考文獻19溫室大棚電動開窗機設(shè)計作者：xxxx 指導老師：xxx（xxxx大學工學院 級農(nóng)業(yè)機械化及其自動化xx班 合肥 230036）下載須知：本文檔是獨立自主完成的畢業(yè)設(shè)計，只可用于學習交流，不可用于商業(yè)活動。另外：有需要電子檔的同學可以加我2353118036，我保留著畢設(shè)的全套資料，旨在互相幫助，共同進步，建設(shè)社會主義和諧社會。摘要：目前，國內(nèi)溫室主要以塑料大棚為主，其設(shè)施簡單，收益甚微，日光溫室及大型現(xiàn)代化溫

6、室正在快速發(fā)展。溫室在帶來高收益的同時，也是一個高耗能產(chǎn)業(yè)，冬季室內(nèi)增溫和夏季降溫的費用占溫室生產(chǎn)總費用的15%40%，在國家建設(shè)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的要求下，溫室的節(jié)能生產(chǎn)也尤為重要。本文的設(shè)計重點為溫室開窗機構(gòu)，溫室頂窗開啟面積與溫室總體面積之比越大，溫室內(nèi)自然降溫的效果就越好，因此，本文通過對頂窗開啟所需力的分析，設(shè)計電動開窗機構(gòu)，計算出傳動軸最小直徑，選擇合適的齒輪齒條進行傳動，并對開啟窗戶所用推桿進行設(shè)計，使其能在齒條規(guī)定行程內(nèi)開啟頂窗，最后在所設(shè)計的控制電路中加入時空開關(guān)，實現(xiàn)頂窗的自動開啟與關(guān)閉功能，將電氣自動化帶入溫室生產(chǎn)中，提高溫室設(shè)施技術(shù)含量，減少人力支出，實現(xiàn)溫室智能化控制。關(guān)鍵

7、詞：pc陽光板 電動開窗機 時空開關(guān) 智能控制1 緒論1.1 課題研究的目的及意義溫室是指具有屋面和墻體結(jié)構(gòu)，增、保溫性能優(yōu)良，適于嚴寒條件下進行蔬菜生產(chǎn)的大型保護設(shè)施總稱，溫室是我國古代勞動人民在與自然的長期斗爭中發(fā)明創(chuàng)造出來的，據(jù)考證，2000多年前秦始皇曾“密令種瓜于驪山研古中溫處”使冬天結(jié)瓜，后來發(fā)展到了漢代，便出現(xiàn)了溫室，并歷經(jīng)三國、唐朝、明清等朝代的不斷傳承與發(fā)展，到了現(xiàn)在，溫室技術(shù)的發(fā)展已進入了全新時代，科學技術(shù)的進步使溫室更具智能化，除了使用暖氣、工業(yè)余熱等方式提高室溫外，太陽能這一新型產(chǎn)業(yè)也應(yīng)用其中，實現(xiàn)自動加溫。據(jù)統(tǒng)計，目前我國的日光溫室達到496萬畝，塑料大棚達1007萬

8、畝，占世界溫室面積42.8%。1958年，我國開始自行生產(chǎn)農(nóng)用聚乙烯薄膜，并廣泛應(yīng)用到小棚覆蓋，20世紀60年代，我國的設(shè)施農(nóng)業(yè)處于規(guī)模小、水平低發(fā)展速度緩慢階段，到了20世紀80年代，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，溫室進入快速發(fā)展時期，此期主要發(fā)展以塑料薄膜為覆蓋材料的日光溫室，使得溫室生產(chǎn)效益大大提高，基本解決了北方地區(qū)蔬菜淡季供應(yīng)的問題，并從國外引進約20hm2大型連棟溫室，但由于管理和技術(shù)上的缺陷，這些大型溫室的經(jīng)濟效益較差，從90年代開始，我國設(shè)施農(nóng)業(yè)逐步向規(guī)模化、集約化和設(shè)施化方向發(fā)展。到了近代，溫室的發(fā)展經(jīng)歷了改良型日光溫室、大型玻璃溫室和現(xiàn)代化溫室3個階段，由簡單到完備，由單棟到

9、幾公頃連棟溫室群，基本上實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)類型的多樣化，并且配套設(shè)備和材料逐步完善，塑料大棚，中棚和日光溫室為我國主要設(shè)施結(jié)構(gòu)類型，其中能充分利用太陽光熱資源，節(jié)約源，減少環(huán)境污染的日光溫室為我國所特有。國外溫室較為先進，以荷蘭為代表的歐美國家設(shè)施農(nóng)業(yè)規(guī)模大、自動化程度高，溫室內(nèi)對于水、光、肥的控制均實現(xiàn)了智能化，以色列的現(xiàn)代溫室可以根據(jù)作物對環(huán)境的不用要求，通過計算機對環(huán)境實行監(jiān)控和調(diào)整，實現(xiàn)作物的高效生產(chǎn)；美國、日本等國采用人工補充光照、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和視頻技術(shù)對溫室內(nèi)環(huán)境進行遠程控制和診斷，由機器手進行移栽，是世界最先進的全封閉式生產(chǎn)體系。1.2 我國現(xiàn)代化溫室發(fā)展方向“九五”期間，國家科學技術(shù)部

10、以“工廠化”為題，將“工廠化高效農(nóng)業(yè)示范工程”引入“九五”國家科技攻關(guān)重大產(chǎn)業(yè)化工程項目計劃，在北京、上海、沈陽、杭州、廣州和天津等地，設(shè)立了六個示范區(qū)分項，組織實施。同時，各地也都對相關(guān)領(lǐng)域進行了較深入的研究。研究內(nèi)容涉及高效節(jié)能日光溫室、大型現(xiàn)代溫室等設(shè)施及其配套設(shè)備，取得了一大批相關(guān)的技術(shù)成果。與此同時，我國相繼成立了一大批溫室企業(yè)，這些企業(yè)對現(xiàn)代溫室進行了較深入研究，側(cè)重于消化吸收國外先進技術(shù)，并逐步重視產(chǎn)品對我國氣候的適應(yīng)性和國產(chǎn)化問題。經(jīng)過多年的研究設(shè)計、試驗示范和大量溫室工程建設(shè)的實踐，已能設(shè)計建造各種類型的現(xiàn)代溫室，其設(shè)計制作、建造和整體溫室的性能，基本上達到發(fā)達國家的水平1。

11、1.3 國內(nèi)溫室開窗機構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀用于打開或關(guān)閉窗戶的機器稱作為“開窗機”或“開窗器”，發(fā)源于歐洲，國外一般稱作“開窗器”，而在國內(nèi)大都叫做“開窗機”，它是伴隨著電氣自動化技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，至今已有20多年的歷史，現(xiàn)為國內(nèi)建筑行業(yè)的高新產(chǎn)品，而“智能電動窗戶”則為現(xiàn)代窗戶行業(yè)的最新發(fā)展。電動開窗機的出現(xiàn)為人類生活帶來了極大的便利，它改變了傳統(tǒng)手動開窗模式，將電氣自動化控制帶入了居家生活。目前，電動開窗機在建筑行業(yè)應(yīng)用居多，而在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用頗為少見。在溫室生產(chǎn)中，從降低能耗，減少溫室運行費用、提高產(chǎn)出效益、實現(xiàn)資源最優(yōu)利用等方面考慮，采用可控自然通風調(diào)控溫室內(nèi)動態(tài)溫度，顯著改善溫室內(nèi)的濕熱環(huán)境，

12、是一個較好的解決方案。而“十五”期間國家也將溫室環(huán)境智能化綜合調(diào)控系統(tǒng)研究與開發(fā)，列入我國農(nóng)業(yè)與社會發(fā)展的重點項目。 現(xiàn)有國內(nèi)外溫室除簡易溫室用手動卷膜外，開窗機構(gòu)均采用由電動機、減速器、齒輪齒條或連桿機構(gòu)等部件組成，機構(gòu)復雜。研制并完善溫室智能開關(guān)窗控制系統(tǒng)，自動控制窗口啟閉、開啟面積及可控自然通風是溫室環(huán)境智能化綜合調(diào)控系統(tǒng)的一個重要分支。 目前，溫室開窗機構(gòu)中最新技術(shù)為啟動開窗，隨著對食品安全、生產(chǎn)綠色蔬菜、保護生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的要求不斷提高，研制采用清潔能源、清潔傳動介質(zhì)和新型傳動機構(gòu)，實現(xiàn)節(jié)能保護環(huán)境性能價格比高的智能控制氣動開窗，具有明顯優(yōu)點，屬于國內(nèi)外本學科前沿研究領(lǐng)域，

13、在溫室開窗機構(gòu)領(lǐng)域尚屬創(chuàng)新2。目前，我國溫室智能化控制正處于一個發(fā)展階段。伴隨著國家對于農(nóng)業(yè)機械化程度的不斷重視，設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，以及人們對于健康、綠色無公害農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的需求，更多具備節(jié)能、環(huán)保、低消耗、智能化的設(shè)施農(nóng)業(yè)得到發(fā)展和應(yīng)用，讓專業(yè)化、機械化、工廠化、電氣化進入設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展中，實現(xiàn)我國溫室的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)科學技術(shù)的提升。1.4 溫室開窗機構(gòu)類型1.4.1 齒輪齒條式 齒輪齒條式開窗機構(gòu)其動力源為電動機，由電動機輸出扭矩，作用于傳動軸，傳動軸帶動齒輪轉(zhuǎn)動，進而使齒條移動，開窗頂桿與齒條所在軸固定，當齒條移動時，頂桿伴隨齒條移動完成開窗與關(guān)窗動作。齒輪齒條開窗機構(gòu)優(yōu)點是工作性能穩(wěn)定

14、，承受的載荷較強，工作效率較高，運行精確，而且方便實現(xiàn)自動化控制，目前，大型溫室開窗基本運用此機構(gòu)，根據(jù)它的工作原理和齒輪齒條的布置方式，該機構(gòu)有排齒式、推桿式、雙齒輪齒條式，其中前兩種應(yīng)用較為普遍。1.4.2 曲柄連桿開窗機構(gòu)321圖一：曲柄連桿開窗機構(gòu)曲柄連桿開窗機構(gòu)就是將排齒開窗機構(gòu)中的齒輪和齒條換成曲柄連桿，該機構(gòu)在早期的塑料大棚中應(yīng)用較多，其工作原理是：當主動構(gòu)件1轉(zhuǎn)動角度時,從動件窗桿3轉(zhuǎn)動角。由于窗體的開啟和關(guān)閉為間歇運動并非需要連續(xù)的運動機構(gòu)形式,設(shè)計中較為靈活。根據(jù)窗體尺寸及傳動件所占空間位置情況合理選擇構(gòu)件 1、2、3 的長度以及曲柄鉸接點到天窗轉(zhuǎn)動軸的距離, 可將機構(gòu)設(shè)計

15、成曲柄搖桿、雙曲柄或雙搖桿機構(gòu)。這種設(shè)備結(jié)構(gòu)加工工藝簡單，而且造價成本低廉，但是工作性能低，運行精度差，而且返修率較高3。1.4.3 推拉窗溫室上應(yīng)用的推拉窗與民用建筑推拉窗相似，一般應(yīng)用在溫室側(cè)窗，以鋁合金或塑鋼作為窗框，配置與窗框相同材料的滑道，使窗戶在滑道上移動，實現(xiàn)窗戶開閉。推拉窗方式與排齒方式相比外形美觀、操作靈活、可部分打開，但其通風面積只能達到通風口面積的一半，且難以實現(xiàn)電動操作，人工操作又需要每個窗戶分別進行，操作效率低，密封性能差。由于推拉窗在溫室中的使用存在許多難以彌補的缺陷，一般來說較少采用，但對于一些有特殊用途的溫室，如展示溫室等，合理選用也是可以的4。1.4.4 氣動

16、開窗機構(gòu)432151連桿 2.拉桿 3.天窗撐桿 4.天窗 5.氣缸圖二 wsbrz 玻璃溫室氣動天窗機構(gòu)簡圖在 wsbrz 玻璃溫室氣動天窗機構(gòu)中,撐桿分別與天窗和拉桿鉸接,兩根撐桿的下端一起鉸接于拉桿的同一點。拉桿與連桿鉸接,連桿與橫桿鉸接,橫桿與氣缸活塞桿的伸出端固定連接。通過給氣缸右腔或左腔供氣使活塞桿伸出或縮回,通過橫桿水平移動推動連桿移動,從而拉動拉桿作小幅度的擺動運動。一個拉桿上一般連接 10 個天窗。該系統(tǒng)能實現(xiàn)溫室天窗的上升、下降和在任意位置的鎖定。不難發(fā)現(xiàn),在這種開窗機構(gòu)中,機構(gòu)運動容易與溫室其它設(shè)施發(fā)生干涉,氣缸定位比較困難,有待于進一步研究3。1.5 溫室開窗方式溫室開

17、窗其目的在于自然通風，自然通風可以使溫室內(nèi)增加空氣流通、調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，目前國內(nèi)溫室開窗方式有如下幾種：谷肩開啟式、半拱開啟式、頂部單側(cè)開啟式、頂部雙側(cè)開啟式、頂部全開啟式、頂部推開式，下圖為圓拱塑料溫室與硬質(zhì)材料覆蓋溫室天窗開啟方式, 其中 a、h 為屋脊開窗;b、i為屋頂開窗;c 為半屋面開窗;d 為谷肩開窗;e、l、m 為頂部全開啟式,其中 e 為卷膜開窗,j 為頂部雙側(cè)開啟式;圖三 溫室頂窗開啟方式1.6 溫室總體面積及覆蓋物的選取 1.6.1 溫室總體面積表一 溫室設(shè)計參數(shù)跨度/m長度/m頂高/m風載kn/m2雪載kn/m2植物吊載kg/m2最大拍雨量mm/h開窗數(shù)量/扇6202.50

18、.40.31514024該溫室占地面積為6×20120m2,溫室頂部和四周均采用8毫米pc板覆蓋，鋁合金型材及密封膠條連接。座北朝正南，偏西5°，適合于冬季寒冷季節(jié)進行蔬菜、花卉和瓜果生產(chǎn)的單棟溫室。溫室開啟頂窗數(shù)量為24扇，頂部分為4列窗戶，每列6扇，要求頂窗逐列開啟，根據(jù)這一特性，我們設(shè)計電動開窗機，并進行溫室建筑材料的選取，為了使開窗更具智能化，在控制電路中引用時控開關(guān)，實現(xiàn)智能控制。1.6.2 溫室覆蓋物的選取 目前我國現(xiàn)代溫室建設(shè)用的主要材料是玻璃、雙層薄膜等。采取這些材料建造的現(xiàn)代溫室主要存在問題是溫室的能耗高。碰到冰雹、大雪等自然災(zāi)禍時，抵抗自然災(zāi)難的能力差，

19、溫室自身受到嚴重的損壞，溫室中種植的作物同時受到很大損失，薄膜用過后還將造成白色污染。70年代在歐洲問世的雙層及多層陽光板，作為第四代溫室覆蓋材料的陽光板。已被普遍地應(yīng)用在農(nóng)業(yè)溫室建設(shè)上。其重要特征是質(zhì)輕，其重量是同厚度的玻璃的十五分之一；超強：抗沖擊強度是玻璃的16倍；節(jié)能：比玻璃籠罩溫室節(jié)能40%以上；耐久：陽光板應(yīng)用10年后透光率減少不超過 10%；耐冷及耐熱：-40 120 之間，陽光板不產(chǎn)生變形；透明，無色陽光板的透光率在 75%82%之間；可冷彎性：常溫下陽光板的最小曲折半徑為板厚的175倍,從基本上改良了溫室的狀態(tài)。表二 pc板陽光板主要技術(shù)參數(shù)性能單位指標值沖擊強度j/m850

20、透光率%4080比重g/cm31.2熱膨脹系數(shù)mm/m2.33.9可耐溫度40+120傳熱系數(shù)w/m22.33.9抗拉強度n/mm260彎曲強度n/mm2100彈性模量mpa2400斷裂拉伸應(yīng)力mpa65斷裂拉伸率%1002 電動開窗機結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 電動開窗機是目前最常用的一種開窗機構(gòu)，其核心部件為齒輪齒條，附屬配件隨著機構(gòu)整體的不同而有差異。齒輪齒條機構(gòu)性能穩(wěn)定、運行可靠安全、承載力強、傳動效率高、運轉(zhuǎn)精確、便于實現(xiàn)精確自動控制。 電動開窗機是由電動機、傳動軸、齒條、齒輪、軸承座和連接件組成。76543211.傳動軸 2.齒輪齒條 3.齒條所在軸 4.連接件 5.推桿 6.頂

21、窗 7.窗體固定件圖四 電動開窗機裝配示意圖2.2 工作原理 電動機固定在溫室骨架上，輸出端與傳動軸連接，傳動軸穿過軸承座，通過軸承座固定在溫室骨架上，但可以轉(zhuǎn)動，齒輪固定在傳動軸上，齒條與齒輪咬合，齒條的一端與通風窗邊有連接件連接，當電動機轉(zhuǎn)動時，帶動傳動軸轉(zhuǎn)動，傳動軸帶動齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪帶動齒條移動，從而實現(xiàn)窗戶的開啟與關(guān)閉。2.3 窗體自重計算 溫室開窗方式形式多樣，我們采用的是屋脊開窗模式，除了考慮窗體的自動外，還應(yīng)該將開窗所受風壓及雨雪載荷加入其中，計算出開窗及關(guān)窗所需力的大小，從而選擇電動開窗機，為了使電動開窗機的工作更為可靠，我們應(yīng)將電動開窗機的推拉力要與窗體的自重以及開啟的行程相

22、結(jié)合。此處我們應(yīng)根據(jù)窗體尺寸和窗體材料來計算出窗體自重，如下舉例說明： wdh圖五 頂窗 假設(shè)窗體自身的寬、高、玻璃厚度尺寸分別為：w（m）、h(m)、d(mm)，窗體90%的材料為玻璃，鋼型材占10%，玻璃的密度為2.4g/cm3 ，鋁合金密度為2.9 g/cm3，在計算時，為了滿足開啟窗戶的力足夠大，計算結(jié)果應(yīng)選大不選小，因此此處根據(jù)鋁合金的密度來計算窗體自重 計算公式： z(kg)=w(m)×h(m)×d(mm)×106×2.9(kg)×10-6(kg/mm3) 設(shè)窗體尺寸（w×h）為1100mm×900mm玻璃厚度為

23、5mm12a5mm1.14pv5mm z(kg)=w(m)×h(m)×d(mm)×106×2.9(kg)×10-6(kg/mm3)=51.68kg 根據(jù)上述例證，我們可以計算出溫室所用pc陽光板自重，具體數(shù)據(jù)如下表：表三 pc板參數(shù)材料h（mm）w(mm)d(mm)（g/cm3）pc陽光板1220900812a81.2則pc板自重z為：z(kg)=w(m)×h(m)×d(mm)×106×1.2(kg)×10-6(kg/mm3)=21.08kg2.4 頂桿的設(shè)計 頂桿的一端作用于頂窗上，伴隨著齒條

24、的移動推開或關(guān)閉頂窗，它是由兩根桿件組成，兩根桿件的夾角一般為40度，另一端通過連接件與齒條所在軸連接。450mm mm25mm mm圖六 頂桿從受力分析角度考慮，在計算開啟推力和拉力的時候，除了考慮窗體自重外，還應(yīng)將窗體所受風壓及雨雪載荷考慮其中，對于窗體所受風壓及雨雪載荷的選取計算要分為兩種情況考慮，其一是窗體開啟瞬間所受的風壓及雨雪載荷作用，其二是窗體開啟后所受的風壓雨雪載荷作用，此處溫室開窗機構(gòu)中不將雨雪載荷計算其中，在雨雪天氣下，溫室不需要開啟天窗。在開窗機推力計算中，風壓為附加載荷而進行推力計算：在計算推桿開啟后靜態(tài)支撐以及關(guān)閉拉力時，風壓為附加載荷而進行開窗機的支撐力及拉力的計算

25、；一旦開窗機選定后，其推拉力和支撐力為額定值，不會變動，因此推拉力和支撐力的反復驗算非常有必要。下面為窗體受力分析:圖七 窗體受力分析相關(guān)參數(shù)如下表：材料自重z（kg）開啟行程s(mm)風壓系數(shù)(kg/m2)pc陽光板21.087508參量計算如下：a 水平風壓p1=8×h×wp1=8×1.22×0.9= 8.784 kgb 窗體開啟瞬間受風壓作用，則電動開窗機的最低推力應(yīng)該大于89.304kg，可以選取一個最大值為 ft=（1.52）×p1 ft=（1.52）×8.784 =17.568 kg=175.68 nc開啟后的推力計算ft

26、,=w/2×s/h ft,=21.08/2×750/1220=6.4795 kg=64.795 n按照選大不選小的原則，比較ft和ft,得出，電動開窗機的開啟推力應(yīng)選擇357.216n，開啟之后，電動開窗器處于靜態(tài)支撐。d 靜態(tài)支撐下垂直向下風壓p2=40%×p1=40%×8.784 =3.5136 kge 開啟角度=2×sin-1(s/2×h-1) =23.75°f 根據(jù)力矩平衡原理，電動開窗機的靜態(tài)支撐拉力為：f=（wp2）××h/2/h=24.5936×sin23.75°

27、5;610/1220=4.952 kg=49.52 n同樣根據(jù)選大不選小的原則，為靜態(tài)支撐拉力選取一個最大值為：f,=（1.52）×f =99.05 n通過以上計算, 我們有如下結(jié)論 :1 ) 電動開窗器的靜態(tài)支撐力(回拉力) f除了與窗扇自重成正比外, 還與窗扇開啟角度成正比, 且開啟角度越大, 則需求的f力越大;2 ) 電動開窗器的靜態(tài)支撐力(回拉力)f與電動開窗器在窗扇的作用點(安裝位置) 有關(guān), 且越靠近下懸點(轉(zhuǎn)軸點), 其f力要求越大;3 ) 以上計算是有關(guān)電動開窗器的穩(wěn)定性參數(shù)計算。而動態(tài)情況及瞬態(tài)受力分析等則應(yīng)按當?shù)厍闆r另行核算。根據(jù)計算結(jié)果，我們可以繪制如下表格，以

28、此作為電動開窗機的選擇依據(jù)：材料自重（kg）最大推力（n）最大拉力（n）pc陽光板21.08175.6899.052.5 齒條所在軸直徑計算齒條所在軸在整個機構(gòu)中也是受力較大部件，因此也需要特別設(shè)計。為了防止該軸在工作時的斷裂，需要校核功率輸入端的最小軸徑的尺寸。與傳動軸相同，該軸承受的彎矩不大，可以按許用扭剪應(yīng)力進行計算。t= t與傳動軸相同，我們選取軸的材料為40cr，t可選取的數(shù)值為44mpa，a0相應(yīng)的可選取的數(shù)值為100。軸轉(zhuǎn)速 n=5.2r/mm；軸的輸入功率約為 p=0.4608 kw 0.44kw將上述數(shù)據(jù)代入公式，得到 d43.91mm根據(jù)設(shè)計要求，我們還要乘以安全設(shè)計系數(shù)，

29、在這里取1.05，則 d43.91×1.05=45mm則最終得出軸最小直徑選為43.91mm，大徑選擇45mm2.6 齒輪齒條的設(shè)計選擇 1、根據(jù)結(jié)構(gòu)計算得出，開啟頂窗時每個齒輪上的阻力矩7.23n.m； 2、齒輪選用b型齒輪，tu21-40，分度圓直徑45.5mm進行傳動，為了使傳動軸工作穩(wěn)定，左右兩側(cè)的齒輪臨近布置，這樣水平方向上的作用力就會互相抵消； 3、每相隔4m布置一對齒條，長度2941mm； 4、電機安裝在中間位置，即在溫室跨度中部表四 齒輪參數(shù)型號推力 n扭矩 n減速比每轉(zhuǎn)齒條行程 mm分度圓直徑 mm重量 kgtus25-404507.01.879.245.521表五

30、 齒條參數(shù)型號l （mm）壁厚 mm適合開間 mmrack 40-3l294129413.020002.7 傳動軸的直徑計算傳動軸是整個機構(gòu)中最為核心的部件，是整個機械受力最大的部件，因此必須要集中設(shè)計此部件。為了防止傳動軸在工作時的斷裂，需要校核功率輸入端的最小軸徑的尺寸。由于傳動軸承受的彎矩不大，可以按許用扭剪應(yīng)力進行計算。當傳動軸受到扭矩t(n.mm)時，傳動軸的扭剪應(yīng)力為：t= t式中： t扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，mpa； t軸所受的扭矩，n·mm； wt軸的抗扭截面系數(shù)，mm3； n軸的轉(zhuǎn)速，r/min； p軸傳遞的功率，kw； d計算截面處軸的直徑，mm； t許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，mpa，

31、由上式得軸的設(shè)計式：da0式中，查機械設(shè)計手冊可得下表：表六 軸的幾種常用材料的t和a0的值軸的材料3cr13、35simn、38simnmo、40cr4535、q275（1cr18ni9ti）20、q235at/a035-5525-4520-3515-25a0112-97126-103135-112149-126 由于要提升軸的耐磨損性，我們選取軸的材料為40cr，由上表的取值范圍可知，t可選取的數(shù)值為45mpa，a0相應(yīng)的可選取的數(shù)值為102.從以上資料中，我們得知：傳動軸轉(zhuǎn)速 n=5.2r/mm；軸的輸入功率約為 p=0.4608 kw將上述數(shù)據(jù)代入公式，得到 d45.4748mm根據(jù)設(shè)

32、計要求，我們還要乘以安全設(shè)計系數(shù)，在這里取1.05，則 d45.4748×1.05=50mm則最終得出軸最小直徑選為45mm，大徑選擇50mm2.7.1 傳動軸的精確校核根據(jù)條件可以判定，傳動軸受扭矩力遠遠大于其彎矩力，因此彎矩力可以省略，只按扭矩力來校核。畫出其扭矩分析圖：t0m 按彎扭組合條件，可知： 式中：軸的計算應(yīng)力，mpa； m軸所受的彎矩，n·mm t軸所受的扭矩，n·mm w軸的抗彎截面系數(shù)，mm3 對稱循環(huán)應(yīng)變力時軸的許用彎曲應(yīng)力，mpa，其值按機械設(shè)計（第九版）書中表15-1選用（p358）抗扭截面系數(shù)： wt=0.2d3=0.2×50

33、3=25000截面上的扭矩： 截面上扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：軸的材料為40cr，調(diào)質(zhì)處理。機械設(shè)計（第九版）書中表15-1，查得685mpa，335mpa，185mpa。截面上，由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按機械設(shè)計第九版附表3-2查取得又根據(jù)機械設(shè)計第九版附圖3-1查得軸的材料敏性系數(shù)為所以有效集中系數(shù)為 由機械設(shè)計第九版附圖3-3查得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)=0.75軸按照磨削加工，由機械設(shè)計第九版附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為=0.90綜合系數(shù)為 又由機械設(shè)計第九版第三章第二節(jié)查得：，取于是，安全系數(shù)sca值為：故可知其安全。2.8 電動開窗機運動分析43211. 傳動軸 2.齒條所在軸 3.推桿 4.頂窗圖

34、八 電動開窗機運動圖 當電動機轉(zhuǎn)動時，帶動傳動軸移動，當傳動軸由a位置運動到b位置，傳動軸上的齒輪便帶動齒條移動，使齒條所在軸有由c位置移動到d位置，因為推桿與齒條所在軸通過連接件固定，所以齒條所在軸的移動會使推桿旋轉(zhuǎn)，當推桿由c位置旋轉(zhuǎn)至d位置時，頂窗開啟，整個開窗過程完成。設(shè)計中所選齒輪為標準件，齒輪每轉(zhuǎn)齒條行程為79.2mm，推桿及頂窗旋轉(zhuǎn)行程相同，也為79.2mm,設(shè)計中要求頂窗開啟行程為750mm，因此齒輪須旋轉(zhuǎn)9周，而齒輪是通過傳動軸與發(fā)動機相連接，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速為5.2r/min，因此完成開窗動作需要2min.頂窗開啟角度為23.75°3 電動開窗機控制電路3.1 電動機

35、的設(shè)計選擇 選擇交流三相電動機，根據(jù)開窗力需要400n，電動機輸出力應(yīng)大于400n，查表選擇合適電動機并留有適當?shù)挠嗔?，防止因鉸鏈及齒輪齒條的傳動效率影響不能驅(qū)動。根據(jù)齒輪分度圓直徑及齒條長度，頂窗完全打開時傳動軸需要旋轉(zhuǎn) 30 圈。按照減速電機轉(zhuǎn)速，完全開啟耗時約6分鐘。表七 電動機參數(shù)型號扭矩n.m轉(zhuǎn)速 r/min功率 kw電壓 v重量 kgwjna40,5.24005.20.5380 三相213.2 時控開關(guān)的選取時控開關(guān)可根據(jù)設(shè)定的時間斷開和接通電路，這里用到的時控開關(guān)為kg316t，適用于交流50hz，額定控制電源電壓至220v，額定工作電流3a的自動控制電路中，作為路燈、廣告燈箱等

36、設(shè)備的定時接通和斷開控制之用。時控開關(guān)的特性:1、 直接控制功率達6kw；2、 不怕停電3、 每天走時誤差小于0.5s4、 內(nèi)部自動充電，不需要更換電池；5、 每天最多可設(shè)置16次開合16次關(guān)動作；6、 安裝調(diào)試方便7、 開關(guān)時間可按天循環(huán)或按周循環(huán)；8、 最長控制時間168h，最短控制時間為1min。接線方式共分為如下三種：a:直接控制方式被控制的電器是單相供電，工作電流不超過本開關(guān)的額定值，可采用直接控制方式b：單相擴容方式被控制的電器為單相供電，工作電流超過本開關(guān)的額定值，采用交流接觸器擴容控制方式c：三相工作方式控制接觸器的線圈電壓ac220v 50hzd:三相工作方式控制接觸器的線圈

37、電壓ac380v 50hz3.3 控制電路圖圖九 控制電路圖 電路中kg316t為時控開關(guān)，采用八開八關(guān)控制模式，根據(jù)溫室溫度的變化，設(shè)定溫室天窗開啟關(guān)閉時間，實現(xiàn)智能化控制，為了保護電動機正常工作，電路中采用了斷相與相序保護繼電器，其作用是作線路的斷相、相序、三相電壓不平衡故障狀態(tài)的保護控制之用。3.4 設(shè)置天窗啟閉時間 植物進行光合作用所需原料為co2和水，溫室為一個相對封閉的環(huán)境，室內(nèi)溫度、水蒸氣等因素的變化，會影響co2的含量，如何不能有效的控制，會因病毒、細菌等不利因素影響作物生長。荷蘭的r.degraaf 等人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，溫室內(nèi)蒸發(fā)與光照、氣溫、濕度和 co2濃度有關(guān)一般作物光合作

38、用的最低溫度為 05，最適溫度為2030,最高溫度為 3540。在光合適溫范圍內(nèi)，溫度提高 10，光合強度提高約一倍。適溫范圍以外的低溫或高溫，光合強度都要顯著降低。呼吸作用的最低溫度為-10，最適溫度為 3646，最高溫度為 50。在呼吸適溫范圍內(nèi)，溫度提高 10，呼吸強度提高11.5 倍。因此在夏天天氣炎熱的情況下，設(shè)定溫室開啟天窗的時間為12點至午后3點，此時間段內(nèi)為一天溫度最高時段，開啟天窗可以有效的進行溫室內(nèi)空氣的流通，在冬季，由于室外氣溫較低，溫室內(nèi)通過加熱設(shè)施實現(xiàn)增溫，所以當溫度高于25時開啟天窗對作物生長最為有益。結(jié)論 將電動開窗機應(yīng)用于溫室開窗機構(gòu)中，實現(xiàn)溫室智能化控制，減少

39、人力輸出，符合現(xiàn)代化溫室建設(shè)的需求。本文從構(gòu)建溫室大棚的pc陽光板性能及受力分析，考慮開窗時窗體自重及開啟時所受風壓、雨雪載荷，計算出開啟頂窗需要357.216n的力，關(guān)閉時需要201.417n，推桿的初始狀態(tài)與齒條所在軸的夾角為35°，推桿長450mm，桿的直徑為25mm，推桿與齒條所在軸通過連接件固定，計算得出齒條所在軸直徑為45mm，齒條所在軸的移動依靠齒輪帶動齒條的移動，設(shè)計中齒輪選用標準件，齒輪固定在傳動軸上面，而傳動軸與電動機連接，通過校核計算，得出傳動軸直徑為50mm。論文最后設(shè)計出電動開窗機連接電路圖，在電路中加入了時控開關(guān)，根據(jù)溫室內(nèi)環(huán)境的變化，設(shè)定合理的自動開關(guān)頂

40、窗的時間，使其更利于作物的生長，增加溫室收益?；趪鉁厥一緦崿F(xiàn)智能化控制，國內(nèi)溫室控制領(lǐng)域有很大的發(fā)展空間，將更為完善的控制技術(shù)應(yīng)用于溫室種植中，在介紹人力輸出的同時，更是實現(xiàn)增益的有效途徑，改變傳統(tǒng)的溫室經(jīng)營模式，轉(zhuǎn)變經(jīng)營理念，讓我國溫室技術(shù)發(fā)展走向世界前列。致謝 感謝夏萍老師在整個畢業(yè)設(shè)計中提供的設(shè)計思路與指導，讓畢業(yè)設(shè)計與所簽工作有效的結(jié)合起來，通過解決設(shè)計中所遇到的困難，溫固所學知識，為日后的工作入職夯實基礎(chǔ)知識。大學為我們提供了更為廣闊的學習平臺，感謝母校四年的栽培，讓曾經(jīng)意氣風發(fā)的少年逐步成熟與穩(wěn)健，帶著碩果累累，走向人生新舞臺。參考文獻1陳一飛,李瓊,倪英杰,戴文光,黃莉.

41、單體式電動開窗器工程應(yīng)用選擇要點分析j. 門窗,2008,08:42-46.2邵登喬. 淺淡智能電動開窗器在建筑幕墻中的應(yīng)用j. 門窗,2012,03:7-9.3王松峰. 電動開窗系統(tǒng)在幕墻中的應(yīng)用j. 河南建材,2010,06:134-136.4劉雪美. 溫室升溫系統(tǒng)理論與設(shè)計d.山東農(nóng)業(yè)大學,2004.5 司慧萍,苗香雯,崔紹榮,等.現(xiàn)代玻璃溫室智能氣動開窗系統(tǒng)設(shè)計與研究j.農(nóng)機化研究,2004,(1):125- 130.6姜雄暉,劉淑珍. 溫室開窗機構(gòu)研究j. 中國農(nóng)機化,2006,03:62-66.7鐘鋼. 國內(nèi)外溫室發(fā)展歷程、現(xiàn)狀及趨勢j. 農(nóng)業(yè)科技與裝備,2013,09:68-69

42、.8劉全國,張義勇. 北方日光溫室生產(chǎn)存在的問題及對策j. 北方園藝,2006,01:74-75.9 teitel, m.; segal, i.; shklyar, a.; barak, m. a comparison between pipe and air heating methods for greenhouses journal of agricultural engineering research volume: 72, issue: 3, march, 1999, pp. 259-273 10 s.a.m. burek.experiment validation ,for an

43、 air-supported structure, of a high-level simulation model, for greenhouse thermal environments. acta horticulturae . 1989 11 a.f. miguel.porous materials to control climate behaviour of enclosures: an application to the study of screened greenhouses. energy and build . 2000 title greenhouse electri

44、c windows machine designabstractat present, the domestic greenhouse mainly plastic greenhouses, it has simple facilities, yield little, solar greenhouse and large modern greenhouse is developing fast. greenhouse in high benefits at the same time, is also an energy intensive industries, winter indoor

45、 heating and summer cooling costs accounted for 15% 40% of the total costs of greenhouse production, at the request of the national construction energy conservation and environmental protection industry, is also very important greenhouse production of energy saving. in this paper, the design of the

46、key for greenhouse window, an area the size of greenhouse greenhouse roof window opens the ratio of the area, the greater the overall natural cooling effect is better in greenhouse, therefore, this article through the analysis of the force needed for top window opens, electric window mechanism desig

47、n, calculate the minimum transmission shaft diameter, choosing the right gear and rack driving, and the push rod used for open window design, can make it within schedule prescribed by the rack and open top window, finally adding time and space switch, in the design of control circuit to realize the

48、automatic opening and closing of the window, the electrical automation in greenhouse production, improve facilities technical content of greenhouse, reduce the manpower expenses, implementation of greenhouse intelligent control.keywords pc sunshine board，electric fenestration，time and space switch，i

49、ntelligent control畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名： 日 期： 學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成