便攜式自動晾衣架設(shè)計說明書

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便攜式自動晾衣架設(shè)計1便攜式自動晾衣架設(shè)計摘要摘要：傳統(tǒng)的晾衣架就是一固定的晾衣桿，掛取衣物非常麻煩吃力，現(xiàn)今，家用的晾衣架越來越趨于自動化，出現(xiàn)了手搖式晾衣架和電動式晾衣架，其中，電動晾衣架因具有占用空間小、操作省力、使用便捷等優(yōu)點，受到越來越多家庭的青睞。電動晾衣架包括有晾衣桿、晾衣桿兩端的繩索和用以控制繩索繞卷的控制裝置，其中，為防止輸超出移位，兩端一般都放置行程開關(guān)，電機帶動絲杠轉(zhuǎn)動，晾衣桿就自動的前進、后退：智能晾衣架的機械部分是在普通拉桿式晾衣架兩支撐桿的端部各安裝一個滑輪?；瑒訔U與最前外面的晾衣桿固定連接?；瑒訔U的另一端連接到與直流電動機相連的轉(zhuǎn)軸上，通過電動機的正反轉(zhuǎn)達到晾衣架的伸縮效果。其控制部分的電路 CPU 采用 89C2051 單片機。利用溫度、雨水、光敏等傳感器，達到下雨時自動收回，雨后自動伸展；氣溫高于設(shè)定值時自動收回，低于設(shè)定值時自動伸展；夜晚自動收回，白天自動伸展的功能。關(guān)鍵詞 智能衣架；單片機；傳感器江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文（設(shè)計）2引言每當下雨的時候，又恰好無人在家，然而你的衣服卻晾在陽臺上，你就會想我該怎么辦，基于這個問題我們設(shè)想：假如有一臺智能型的晾衣架，他能夠自動識別晴天和雨天，智能的為我們服務(wù)，多好啊！下面就給大家介紹一個作品--便捷式自動晾衣架。便攜式自動晾衣架設(shè)計3第 1 章 智能衣架的發(fā)展1.1 智能衣架的來歷90 年代以后，各種戶內(nèi)手搖或電動式的曬衣架開始誕生并普及，市場上各種品牌的晾衣架如雨后春筍般悄然步入千家萬戶，很大的方便了人們的日常生活?？墒?，人們在晾曬衣物的過程中還有一個最大的不便始終沒有得到解決，那就是天象萬變，而我們又不可能每時每刻都在家， （即使在家也不能時時盯著天空） ，衣服曬在室內(nèi)，得不到足夠的陽光的照射，不容易干透；曬到室外，如果突然降雨，而我們又不能及時趕回家，則又要面臨重新洗滌的艱辛與勞累。相信這個問題每個人都遇到過，十分令人煩惱。所以，當我們因工作、學習、交際、娛樂等等事情出門在外時，對于家中已經(jīng)曬出去的大量衣物，自然是牽腸掛肚的，一看到天氣有變，即不能再安心從事眼前的事務(wù)，緊急趕到家時，衣物往往已經(jīng)被淋成了“落湯雞” ，所以能不能發(fā)明一種東西能自己感知天氣的變化，感光、感濕材料等組成，智能感應部件被安裝在戶外，當感應到陽光時，即發(fā)出指令，電機自動驅(qū)動，將晾曬在金屬支架上的衣物撐出戶外；當濕度感應器（應做成面積較大的凹盤狀，即能有效的儲存到雨水）感應到有雨水時，即發(fā)出另一指令，電機即把金屬支架回縮，衣物即被自動收回室內(nèi)避雨。從此，衣物的晾曬有了一個全天候保架護航的能手，人們不必再為這種小事而憂心了。 （因有時是大雨，衣物即使回收至室內(nèi)，仍然會遭到飄雨的侵襲，故完美的設(shè)計就是再加裝一套防水隔層，比如卷軸式的塑料雨簾，當衣物被收回室內(nèi)，雨簾即自動放下，將衣物完全遮擋，防止 這真的是一個非常普遍的問題，帶給人們太多的煩惱與不便。能不能以一種簡捷有效的方式來解決這個問題呢？答案當然是肯定的。我設(shè)想，能不能設(shè)計一種以電力驅(qū)動，具備可以智能感應天晴與下雨，并及時做出反應的裝置？姑且把它命名為：“自動晴雨伸縮衣架” 。它由金屬可伸縮支架、電動馬達、滑輪組、以及被雨水濺濕；當天晴，卷軸轉(zhuǎn)動，將雨簾自動收起，然后將衣物自動撐出戶外。當然也可以和窗戶聯(lián)動，衣物收回，和該系統(tǒng)掛接的電動窗戶自動閉合。另外應再加入兩個監(jiān)測器：１。風力監(jiān)測器－－當風力過大，從而易使衣物脫鉤墜地時，可協(xié)助把衣物收回；２。溫度感應器－－當室外氣溫降到零度左右，而光照度又嚴重不足時，為防止降雪，溫度感應器協(xié)助把衣物收回；盛夏中午，室外氣溫高過 35 度，烈日當頭，光照度過強時，為保護衣物不被曬壞，而將衣物回收）如果有了它，除了可以免受突然降雨而糟蹋衣物外，還可以實現(xiàn)自動收、曬衣物的功能。特別是在冬季，衣物需要連曬數(shù)日的情況下，我們不必再每天傍晚將衣物收回，次日晨又曬出去，入夜，光線暗淡，該裝置的光照度感應器感受不到充足的光線，即自動把衣物收回，次日早晨光線充足時，又自動曬出。當然，也可以加入程控芯片，由人們自由設(shè)定幾點鐘曬出，幾點鐘收回。這種裝置真的可以極大的方便人們的生活，定會得到廣泛的喜愛。所以自動晾衣架得到了飛速的發(fā)展，也取得了很好的經(jīng)濟效益。江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文（設(shè)計）41.2 智能系統(tǒng)的材料選擇衣架的材料采用最常用的 304 不銹鋼，他的優(yōu)點有：作為一種不銹鋼的材料，有得天獨厚的優(yōu)勢，其無毒、質(zhì)輕、耐壓且耐腐蝕。管子之間完全融合到了一起，所以一旦安裝打壓測試通過，可以達到不結(jié)垢、不生銹、不滲漏。是綠色高級的不銹材料。非常適合一般家庭裝修使用。304 不銹鋼典型用途大多數(shù)的使用要求是長期保持建筑物的原有外貌。主要考慮的是所要求的審美標準、所在地大氣的腐蝕性以及要采用的清理制度。然而，其它應用越來越多的只是尋求結(jié)構(gòu)的完整性或不透水性，表面不很干凈也可以。在干燥的室內(nèi)環(huán)境中使用 304 不銹鋼效果相當好。但要獲得戶外環(huán)境中的審美效果，就需采用含鎳 304 不銹鋼板。所以，304 不銹鋼板廣泛用于幕墻、側(cè)墻、屋頂及其它建筑用途?，F(xiàn)在，人們已充分認識到了在結(jié)構(gòu)應用中使用 304 不銹鋼板的優(yōu)越性。304 不銹鋼有著特別高的抗?jié)B碳能力和抗熱震性。由于衣架經(jīng)常置于戶外，而且有風吹雨淋，如果生銹還有可能把銹水滴到衣服上既不衛(wèi)生也不干凈，所以材料選擇了 304 不銹鋼。1.3 自動晾衣架的機械原理 自動晾衣架顧名思義就是能自動的收晾衣服，本發(fā)明是一種自動感應伸縮的晾衣架。在晾衣架機構(gòu)的最上層兩側(cè)裝有兩個軌道，并與電動機相連，電動機帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，拐彎處裝有滑輪；兩側(cè)支撐桿的一端分別與墻體相連，另一端伸出，支撐桿內(nèi)部有供掛衣橫桿滑動的滑槽，支撐桿滑槽之間裝有掛衣橫桿，支撐桿滑槽外端分別裝有電動銷，支撐架分別位于各自支撐桿下面，支撐架的一端與墻體相連，支撐架的另一端分別與各自支撐桿相連，一根支撐桿的前端裝有行程開關(guān)。通過外界濕度及光線變化，能自動收攏衣物并用雨布裹住，這樣使衣物不在因為各種原因被弄濕，給人們生活帶來方便。工作原理如下圖 1-1顧赟：便攜式自動晾衣架設(shè)計5圖 1-1 自動晾衣架的機械原理圖1.4 滾珠絲杠的選擇滾珠絲杠是把旋轉(zhuǎn)的運動轉(zhuǎn)化成高精度的直線運動。滾珠絲杠螺母副是數(shù)控機床中回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動常用的傳動裝置。它以滾珠的滾動代替絲桿螺母副中的滑動，摩擦力小，具有良好的性能。滾珠絲杠的組成及工作原理如下圖 1-2：7 e0 c. g+ J( M, G( g圖 1-2 滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)原理圖滾珠絲杠的組成：主要由絲桿、螺母、滾珠和滾道（回珠器） 、螺母座等組成。 滾珠絲杠的工作原理：在絲桿和螺母上加工有弧行螺旋槽，當它們套裝在一起時便形成電機滑槽4 個行程開關(guān)晾衣架絲杠江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文（設(shè)計）6螺旋滾道，并在滾道內(nèi)裝滿滾珠。而滾珠則沿滾道滾動，并經(jīng)回珠管作周而復始的循環(huán)運動?；刂楣軆啥诉€起擋珠的作用，以防滾珠沿滾道掉出。1.4.1 滾珠絲杠的特點傳動效率高：機械效率可高達 92%~98%。 摩擦力?。褐饕怯脻L珠的滾動代替了普通絲桿螺母副的滑動。軸向間隙可消除：也是由于滾珠的作用，提高了系統(tǒng)的剛性。經(jīng)預緊后可消除間隙。使用壽命長、制造成本高：主要采用優(yōu)質(zhì)合金材料，表面經(jīng)熱處理后獲得高的硬度。1.4.2 滾珠絲杠的支撐滾珠絲杠的支撐形式有很多種，最常用的如下圖 1-3 所示圖 1-3 滾珠絲杠兩端支撐形式1.5 軸承的選擇1.5.1 直線軸承直線運動球軸承其結(jié)構(gòu)是在外圈之內(nèi)裝有保持器，保持器裝有多個鋼球，并作無限循環(huán)運動。保持器的兩端以內(nèi)彈簧擋圈固定，在各鋼球受力工作的直線軌道方設(shè)有缺口窗。此部分是使受載荷的鋼球與軸作滾動接觸。用非常低的磨擦系數(shù)相對移動，因此直線運動球軸承為機械設(shè)備、自動化設(shè)備、節(jié)能設(shè)備等最合適選用的軸承。 直線運動軸承，目前被越來越廣泛的運用到電子、機械、儀器、機器人、工具機械、食品機械、包裝機械、醫(yī)療機械、印刷機械、紡織機械、數(shù)控機床、汽車等一般或特殊機械行業(yè)之中。 使顧赟：便攜式自動晾衣架設(shè)計7用直線運動球軸承的優(yōu)點： 1．由于流動接觸可使起動磨擦阻力及動磨擦阻力為極小，因此可以節(jié)省能源，容易得到較高運動速度。 2．對負荷增大，但磨擦系數(shù)無敏感變化，因此重負荷下，磨擦系數(shù)極小，并且長期保持精度不變，可得機械使用壽命長期保持。 3． 直線運動軸承互換性好，安裝使用方便省時，并使機械結(jié)構(gòu)新穎，小型，量輕之特點。 4．節(jié)省給油手續(xù)，達到簡化潤滑保養(yǎng)的目的。 5. 兩側(cè)附加油封的軸承還適用與灰塵較多或 異物容易侵入的場所。 直線運動球軸承的分類： 標準型使用最廣泛的系列有三種不同尺寸系列： LM 系列：公制尺寸系列（東南亞國家用） ； LME 系列：公制尺寸系列（美國用） 。 l 微型適應輕、薄、短小，時代需求之系列，超小直徑尺寸，內(nèi)徑有：3、4、 5MM。 l 不銹鋼型外圈 、鋼球兩端封蓋均為不銹鋼，保 持器采用塑料制造。 S，SL……UU l 開放型 切除一列鋼球，而對應外圈，可獲得高 剛性，并防止軸翹曲的引導機構(gòu)，同時可得 到間隙可調(diào)性，無松動配合狀態(tài)。 LM……OP LME……OP l 間隙調(diào)整型在外圈上沿長軸向開有一單縫型式，以 調(diào)整固定軸承的外殼達到配合，無松動狀態(tài)。1.5.2 深溝球軸承深溝球軸承（Deep Groove Ball Bearings）是滾動軸承中最為普通的一種類型?；拘偷纳顪锨蜉S承由一個外圈，一個內(nèi)圈、一組鋼球和一組保持架構(gòu)成， 深溝球軸承類型代號為 6。深溝球軸承主要用于承受純徑向載荷，也可同時承受徑向載荷和軸向載荷。當其僅承受純徑向載荷時，接觸角為零。當深溝球軸承具有較大的徑向游隙時，具有角接觸軸承的性能，可承受較大的軸向載荷 。深溝球軸承的摩擦系數(shù)很小，極限轉(zhuǎn)速也很高， 特別是在軸向載荷很大的高速運轉(zhuǎn)工況下，深溝球軸承比推力球軸承更有優(yōu)越性。深溝球軸承結(jié)構(gòu)簡單，與別的類型相比易于達到較高的制造精度，所以便于成系列大批量生產(chǎn)， 制造成本也較低， 使用極為普遍。深溝球軸承除基本型外， 還有各種變型結(jié)構(gòu)，如：帶防塵蓋的深溝球軸承；帶橡膠密封圈的深溝球軸承；有止動槽的深溝球軸承；有裝球缺口的大載荷容量的深溝球軸承；雙列深溝球軸承。深溝球軸承是最具代表性的滾動軸承，用途廣泛。適用于高轉(zhuǎn)速甚至極高轉(zhuǎn)速的運行，而且非常耐用，無需經(jīng)常維護。該類軸承摩擦系數(shù)小，極限轉(zhuǎn)速高， 結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，易達到較高制造精度。 尺寸范圍與形式變化多樣，應用在精密儀表、低噪音電機、汽車、摩托車及一般機械等行業(yè)，是機械工業(yè)中使用最為廣泛的一類軸承。主要承受徑向負荷，也可承受一定量的軸向負荷。選取較大的徑向游隙時軸向承載能力增加，承受純徑向力時接觸角為零。有軸向力作用時，接觸角大于零。一般采用沖壓浪形保持架，車制實體保持架，有時也采用尼龍架。 深溝球軸承裝在軸上后，在軸承的軸向游隙范圍內(nèi)，可限制軸或外殼兩個方向的軸向位移，因此可在雙向作軸向定位。此外，該類軸承還具有一定的調(diào)心能力，當相對于外殼孔傾斜 2′～10′時，仍能正常工作，但對軸承壽命有一定影響。深溝球軸承保持架多為鋼板沖壓浪形保持架，大型軸承多采用車制金屬實體保持架。江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文（設(shè)計）8用途：深溝球軸承可用于變速箱、儀器儀表、電機、家用電器、內(nèi)燃機、交通車輛、農(nóng)業(yè)機械、建筑機械、工程機械等。二條滾道的內(nèi)圈和滾道為球面的外圈之間，裝配有鼓形滾子的軸承。 外圈滾道面的顧赟：便攜式自動晾衣架設(shè)計9曲率中心與軸承中心一致，所以具有與自動調(diào)心球軸承同樣的調(diào)心功能。在軸、外殼出現(xiàn)撓曲時，可以自動調(diào)整，不增加軸承負擔。調(diào)心滾子軸承可以承受徑向負荷及二個方向的軸向負荷。徑向負荷能力大，適用于有重負荷、沖擊負荷的情況。內(nèi)圈內(nèi)徑是錐孔的軸承，可直接安裝。或使用緊定套、拆卸筒安裝在圓柱軸上。保持架使用鋼板沖壓保持架、聚酰胺成形保持架及銅合金車制保持架。 江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文（設(shè)計）10第 2 章 自動晾衣架的機械部分計算及校核2.1 設(shè)計思想本課題是以機器經(jīng)濟性好、人性化設(shè)計、環(huán)境友好性好、可靠性高、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、易于維修等為設(shè)計思想。2.2 初選電機減速器系統(tǒng)方案系統(tǒng)方案圖如下圖 2-1：圖 2-1 電機減速器系統(tǒng)方案2.3 電動機類型選擇根據(jù)動力源和工作條件，選用交流電機，Y 系列三相異步電動機。2.4 電動機功率的選擇根據(jù)傳輸機構(gòu)的布置由已知條件帶傳動機構(gòu)承受 10 公斤力，即 100N，帶的運動速度為3m/min。 由已知條件得電動機有效功率 ，式中 為系統(tǒng)總的傳動效率。/dP??電動機到帶傳動機構(gòu)總傳動效率261345??式中： 為 V 帶的傳動效率， 為閉式齒輪的傳動效率， 為圓錐滾子軸承的傳動1?2 3效率， 為聯(lián)軸器的傳動效率， 為鏈傳動效率。4 5查表： ， ， ， =0.99， =0.961?????97.028.3?45顧赟：便攜式自動晾衣架設(shè)計11代入上式： 0.723??所以電動機的有效功率 /0.87dPKW??所選電動機的額定功率須滿足 。ed?2.5 確定電動機型號根據(jù)已知條件本裝置的輸送速度為：式中 為節(jié)距， 為小帶輪齒數(shù)，取 =17p1z1z選取 電動機 型號為 Y2-90S-8，同步轉(zhuǎn)速為 750 ,對應額定功率為 0.37KW，外升直 24MM2.6 V 帶的設(shè)計計算2.6.1 傳動比的分配1.計算總的傳動比 i===50 2.傳動比的分配取 , =16.66 31?i21i??3.低速級傳動比： .2.6.2 各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速： 170/3./minnr扭矩： 2546?轉(zhuǎn)速： 13.820.978.0PKW???功率：方案 電動機型號 額定功率（KW）同步轉(zhuǎn)速（r/min）滿載轉(zhuǎn)速（r/min）總傳動比i1 Y2-90S-8 0.37 750 700 50/wnrmi?????wnvp??????11950.263.8TNMn??0.7.9.?41?dP950.7815.966NM??2nPT339500.75.84PTNn??/rim?江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文（設(shè)計）12轉(zhuǎn)速： 346./314/minnr?扭矩： 20.78.90.74PKW???轉(zhuǎn)速： 4315功率： 6.扭矩： 表 2-1 各軸的運動與動力參數(shù)軸號 轉(zhuǎn)速（r/min）功 率(KW)扭 矩（N．m）1 233.33 0.0826 3.82 46.66 0.078 15.963 14 0.074 50.4784 14 0.07 47.752.7 帶傳動方案的確定外傳動帶選為 普通 V 帶傳動 2.7,1 確定計算功率： caP（1） 、查文獻[10]表 9-6 得工作情況系數(shù) 1.AK?（2） 、查得 1.087.95caAwkK???2.7.2 選擇 V 帶型號查文獻[10]圖 3-12 得：選 A 型 V 帶。2.8 帶傳動設(shè)計計算1 確定帶輪直徑 1d2查文獻[10]表 3-5 得選取小帶輪直徑 =82.5（電機中心高符合要求）驗算帶速，求得：從動帶輪直徑查文獻[10]表 3-6 得 取 2150amd?431/minnr?449500.74.51PTNMn???1 1705.8325/61dn sVs????????2ad21ai???顧赟：便攜式自動晾衣架設(shè)計132 確定中心距 （1） 、初定中心距 a 和帶長21120 0()2()45(3)39ddcaLamm????????????120120.7dd???取4?（2） 、帶的計算長度 cL式（4.4）由文獻[10]表 3-3，取帶的基準長度 Ld =1000mm(3)、確定中心距 a(4)、確定中心距調(diào)整范圍max0.3(2610.3)291dmL?????in5546??3 驗算小帶輪包角 ，根據(jù)文獻[10]圖 3-131?4 確定 V 帶根數(shù) Z計算 V 帶根數(shù) Z，由文獻[11]表 8-1-24 0()caLPK????式中： 為單根 V 帶的基本額定功率， 為 時單根 V 帶額定功率增量， 為0p0P?1i?LK查文獻[11]表 8-1-33， ， 查表 8-1-27， 查表 8-1-0.4kwp?0.9?0.94??29，代入上式：取 2Z5 確定（單根帶）初拉力 0F由文獻[11]表 8-1-28 查得 0.06kg/mq6 計算對軸的壓力 ，得：p12dH?a dL090(3)2612da m????2187.80d?????.93LK?江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文（設(shè)計）142.9 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.9.1 小帶輪設(shè)計因為小帶輪基準直徑 =50mm 3800-4200 30 303×10-115-35GD-6 6000-11000 8000±1000 10 308×10-115-35GD-7 3000-8500 4500 45 1008×10-11江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文（設(shè)計）28圖 3-9 濕敏元件頻率轉(zhuǎn)換電路圖 3-9 濕敏元件阻頻轉(zhuǎn)換波形圖 3-9 濕敏傳感器原理圖把信號輸送到顯示器顧赟：便攜式自動晾衣架設(shè)計29圖 3-9 濕度傳感器實物圖江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文（設(shè)計）30致謝本論文是在邵老師的悉心指導下完成的，在我即將完成學習之際，衷心感謝張老師給我的關(guān)心和幫助。張老師淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、平易近人的作風和認真負責的工作態(tài)度讓我們受益非淺。從張老師處我們學到了許多的專業(yè)知識和相關(guān)的設(shè)計方法。在此，謹向恩師表示最真誠的感謝。此外，還要感謝所有給過我?guī)椭耐瑢W，他們也為我的畢業(yè)設(shè)計提供了不少的意見和建議，在此僅表示誠摯的謝意。感謝答辯委員會的各位專家和老師，感謝你們在百忙之中抽出寶貴時間了批閱論文、出席答辯并不吝提出寶貴的指導性建議。更要感謝我最敬愛的父母、親人和摯友，我的每一步成長都凝聚著你們的辛苦、汗水和希望。在我最困難的時候，你們陪我一起度過！