毕业设计论文--智能窗户

智能窗户的机械系统设计摘要窗户作为室内与外界交流的通道，与人们的健康生活息息相关。而智能窗户的出现，给人们的生活带来更大的方便和安全。它是智能家庭的重要组成部分。随着科技的发展，在未来几年智能窗户会在普通家庭中得到普及。本文着重介绍了一种智能窗户机械部分的结构，它和现有的智能窗户比较，在结构和功能上有一些改动和创新。本次设计对机构尺寸的选择，轴的设计计算，强度刚度的校核计算，都给出了详细的说明，还包括典型零件的加工与机构模型的制作，并通过专业三维软件绘出机构的3D图以及装配方式。关键词:窗户；智能；结构设计。Intelligent window of mechanical system designAbstractWindows as a channel of communication with the outside-world. It is closely related to peoples healthy life. And the emergence of intelligent window, bring to peoples life more convenient and safe. It is an important part of intelligent family. With the development of science and technology, smart Windows in the coming years will get popular in ordinary families. This paper introduces the structure of the mechanical part of a smart Windows, compare it with existing intelligent window, there are some changes on the structure and function and innovation. The design for the selection of body size, check the strength stiffness, the calculation in the design of shaft, all details are given, it also include the establishment of typical parts processing and production of the model. Through 3D software to drew the drawing and assembly methods.Key Words: The window; Smart; The structure design.85目录摘要1Abstract21 绪论11.1 前言12方案设计62.1分析、拟定传动方案62.1.1齿轮齿条传动介绍62.2机构结构与尺寸82. 3减速器电动机的选择152.3.1选择电动机类型152.3.2选择电动机功率152.3.3选择电动机162.3.4减速电动机的介绍173齿轮齿条设计193.1选择材料193.2按齿面接触强度计算设计193.3按齿面接触强度计算设计214 轴的结构设计254.1轴上零件的定位固定和装配254.2轴的计算275 轴的加工365.1加工工艺365.2轴的加工376 整体结构设计406.1整体结构407 预期达到的功能43总结45致谢46参考文献：471 绪论1.1 前言时间进入到21世纪以来，科技水平提高的速度十分迅猛。随着环保、节能日益受到重视，能源的合理利用、节能产品的研制和开发取得很大的进展。人们对生活所在的家居条件要求越来越高，在这种情况下智能窗户也就应运而生。智能家居系统在经历了早期混乱的概念纷争之后，目前已经逐渐进入理性时代。如今的智能家居市场已经不再是海尔、微软等专业家电控制和IT厂家的天下，越来越多的楼房对讲厂商开始涉及并深入到智能家居行业，猛烈的冲击着楼房对讲市场格局，从而使得市场竞争更加激烈。尽管这样，用户的需求仍是第一位的，所以各厂家的产品研发主要以市场需求为导向。随着我国房地产行业的迅速发展，这就带动了我国门窗幕墙行业的迅速发展，消费者生活水平的提高，使智能化的产品如雨后春笋，正逐步发展和壮大。而智能窗户就是在这样的环境下应运而生的，因此具有广阔的市场空间和应用前景。1.2 研究背景及意义窗户是房屋不可缺少的构成部分。早在春秋时期人们就学会了筑屋开窗。诗经幽风鸥鹃写老鸟筑巢养雏就有这样的诗句:“彻彼桑土，绸缪牗户。“牗”就是窗的古称。不过那时的“牗”也只是些墙壁上的小洞罢了。到后来，权贵们用牛角薄片来遮住这样的洞孔，穷苦人家就用破瓮堵塞牗洞借以抵挡寒风冷雨。用木扉为窗扇则是秦代以后的事了，那时的窗扇是从下往上推开的。东汉纸张出现后，人们就用几根木条做成窗权，然后糊上纸，挂在窗孔上方处，依然是往上推开的，必须有根木棍撑住才行，很麻烦。到了明代窗户才改进成从中间开缝向两边推开，这就方便了许多。一直到了14世纪，第一面玻璃窗才由法国的技师克莱发明出来。玻璃窗传入中国也就更晚了。现代的窗式样越来越多了，通常都安装了玻璃。有人为了好看，窗户的边缘镶上金边，还在玻璃上刻画漂亮的图案，配上色泽协调的窗帘就更加美观了。随着高新科技的发展，窗也越发现代化了。有人用上了自动窗。只要一德电钮，窗就会自动开启;再媳开关，它又会自动紧紧关闭，甚至连窗帘都是自动开阖的。有的窗是多功能的，窗面有一层灰色的涂料，可以挡住强烈的光辐射。有的窗户上可以放录像，只要把放映机镜头对准窗户，影像就活泼生动地显现在窗户上。有的窗户设置着消音层，可以挡住室外60分贝以下的噪音，保证室内人安静地生活。窗户的变化真是越来越大，越来越称人心愿。而智能窗户的出现，给人们的生活带来更大的方便和安全。它是智能家庭的重要组成部分。例如在炎热的夏天，学生更多的是依靠自然通风来降温。良好的气流组织形式，不但有助于人体健康，提高学习效率，而且可以降低建筑物能耗。再例如住在机场附近或生活在运输繁忙的公路旁的居民，都有说不尽的烦恼。频繁起落的飞机和疾驰而过的载重行车会产生噪音。长期受噪音干扰,有害于身心健康。对付噪音,人们似乎只有紧闭窗户,把噪音尽量挡在外面。可是,一直关窗,总是一个消极的办法。如果有一种窗户能够自动感应噪音，当外界声音分贝达到噪音时能够自然关闭使人能够安心的休息，这样就使窗户的功能得到优化从而改善人们的生活。还有许多类智能窗户，像可以检测有害气体自动关闭的窗户，检测温度湿度自动开窗调节的窗户，检测刮风下雨自动关闭的窗户等等。随着科技的发展，在未来几年智能窗户会在普通家庭中得到普及。1.3 国内外研究现状及发展趋势随着人们生活水平的提高，智能化、自动化的科技产品被越来越多的应用于人们的日常生活中，而智能门窗就是其中的代表之一。智门窗产品起源于上世纪70年代的美国，随后逐步被欧美等发达国家所广泛采用。自21世纪以来，智能门窗产品在新加坡、韩国、日本、及中国等地也开始逐步被用户所采用。轻轻的一按开关，窗户就变得不透光了，遮阳具有了全新的含义。这就是所谓的第一代智能窗户，多年来一直处于开发之中，现在终于可以随时向用户提供了。市场上第一个可用开关控制明暗程度的窗户是美国明尼苏达州沃罗德的Marvin窗户制造公司制造的。随着环保、节能日益受到重视，能源的合理利用、节能产品的研制和开发取得很大的进展。在这种背景下，80年代前期CMLampert、CGGranqvist等首先提出将电致变色材料应用于建筑物、汽车、飞机等节能采光系统中，形成能动态调节太阳辐射能透过率的“智能窗”(Smart window)。近年来，智能窗的研究及应用一直是研究的热点。一种防雨窗户。不需要改变窗户的结构，不用插电流，一旦沾染水滴，窗户在几秒钟内就会自动关闭。日前在西安落幕的第五届全国大学生机械创新设计大赛决赛中，华中农业大学学生设计的“防雨自动窗”荣获一等奖。指导老师王树才介绍，在窗户上安装防雨自动关窗装置后，当人们打开窗户时弹性元件为关窗储存能量，下雨时，SAP吸水材料遇水膨胀，触发锁紧机构解除锁紧，弹性元件释放能量驱动窗户运动，实现窗子的自动关闭。“这件作品把现代高分子化学材料与巧妙的机械原理相结合，可以解决雨天不关窗的后顾之忧，再也不用担心无人在家或忘记关窗时遭遇大雨的袭击。” 目前已经有成品制作出来了，安徽电视台给这种智能窗做了一个专访。详情请看http:/www.56.com/u73/v_MjM4NjAxMTg.html 这个窗户的优点足够智能化，能够检测刮风、下雨、有害气体、防盗等诸多功能，我发现这个产品的一个缺点就是在窗户的智能控制和手动控制之间切换的时候，齿轮和齿条不能准确的啮合，这会造成产品使用寿命变短。这个课题我要做的改进地方是在智能和手动切换的时候不用抬起齿轮装置，使用离合器完成智能开启和手动开启的转换，从而减少不必要的磨损，将使用寿命加长。1.4本课题来源及研究内容本课题来源于我校与三菱数控系统公司合作建设三菱电机CNC技术培训中心。2007年6月24日，经北方工业大学和三菱电机双方共同努力正式签署建立“北方工业大学三菱电机CNC技术培训中心” 合作协议。培训中心位于我校第一实验楼104实验室，占地约为90平方米，配计算机、投影仪等实现多媒体教学，可同时容纳30人。数控系统由三菱公司赠予我校，控制对象由07中央专项立项，经招标确定北京一川数控设备有限公司作为控制对象的生产厂家，实验室设备及建设于2008年5月下旬配套安装调试完成，并投入教学使用。并于2008年6月3日举行培训中心落成典礼。我的这个课题可以改变三菱实验室的窗户打开方式，使它由老式的推拉窗户变成现代化的智能窗户，在刮风或者下雨的天气，如果不能及时的关闭窗户，可能会使实验室里的机床等设备有损坏，所以在使窗户智能化之后，会使机床等设备更加安全，希望这个设计可以为实验室的智能化做出一点点努力。这次智能窗户的课题共有三人分别完成控制、仿真、机械结构三部分，我这次的任务是完成机械结构部分，下面我对这次设计的机械结构部分做详细的介绍。2 方案设计2.1分析、拟定传动方案自动开关床任务分析：智能窗户的传动任务是由动力源通过传动机构带动窗扇在滑移槽内来回滑动。齿轮齿条传动较为准确、可靠，并且机械效率高，因此，选定齿轮齿条传动能满足多功能窗传动任务的要求。传动形式见图1。图2.1 齿轮齿条传动2.1.1齿轮齿条传动介绍齿轮齿条是能互相齿合的有齿的机械零件，它在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。现代齿轮技术已达到：齿轮模数0.004100毫米；齿轮直径由1毫米150米；传递功率可达十万千瓦；转速可达十万转/分；最高的圆周速度达300米/秒。齿轮齿条简称齿，是齿轮上每一个用于啮合的凸起部分，这些凸起部分一般呈辐射状排列，配对齿轮上的轮齿互相接触，可使齿轮持续啮合运转；齿槽是齿轮上两相领轮齿之间的空间；端面是圆柱齿轮或圆柱蜗杆上，垂直于齿轮或蜗杆轴线的平面；法面指的是垂直于轮齿齿线的平面；齿顶圆是指齿顶端所在的圆；齿根圆是指槽底所在的圆；基圆是形成渐开线的发生线作纯滚动的圆；分度圆是在端面内计算齿轮几何尺寸的基准圆。齿轮可按齿形、齿轮外形、齿线形状、轮齿所在的表面和制造方法等分类。 齿轮的齿形包括齿廓曲线、压力角、齿高和变位，渐开线齿轮比较容易制造，因此现代使用的齿轮中，渐开线齿轮占绝对多数，而摆线齿轮和圆弧齿轮应用较少。在压力角方面，小压力角齿轮的承载能力较小；而大压力角齿轮，虽然承载能力较高，但在传递转矩相同的情况下轴承的负荷增大，因此仅用于特殊情况。而齿轮的齿高已标准化，一般均采用标准齿高。变位齿轮的优点较多，已遍及各类机械设备中。齿条也分直齿齿条和斜齿齿条，分别与直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮配对使用； 齿条的齿廓为直线而非渐开线（对齿面而言则为平面），相当于分度圆半径为无穷大圆柱齿轮 齿条的主要特点 (1) 由于齿条齿廓为直线，所以齿廓上各点具有相同的压力角且等于齿廓的倾斜角，此角称为齿形角，标准值为20。(2)与齿顶线平行的任一条直线上具有相同的齿距和模数。 (3)与齿顶线平行且齿厚等于齿槽宽的直线称为分度线（中线），它是计算齿条尺寸的基准线。图2.2 运动原理图2.2机构结构与尺寸机构的外壳设计第一次的机构与外壳设计如下图： 图2.3 第一次外壳设计这种外壳的设计初衷是为了安装方便，在找到老师看这种设计的合理性时，老师及时指出了我的错误。这种设计的外壳在生产加工时很不方便，会浪费很大的加工时间和经费。这种设计是不可取的。为了解决这个问题，后来采用板材拼接而成的外壳，板上有定位槽，用来确定位置，侧板和底板用较小的定位槽确定位置然后用螺钉连接。板材示意图如下图：图2.4 侧板图2.5 底板图2.6 顶板图2.7前板外壳就是用这几块板材拼接而成，这种方法拼接可以省去大量的加工时间。机构的尺寸要做到小而且不能影响功能，所以在尺寸设计上要细心考虑到外观的合理性。机构的设计原理前面已经说到了，这里要说的是机构外壳的设计。考虑到加工工艺性，机构的外壳不能整体铣削出来，所以机构外壳使用板材拼接而成。板材使用pvc板料经过切割铣削打孔出来，进行拼接。pvc板材的优点很多，下面介绍其优点：a.pvc板材稳定性、介电性好，耐用、抗老化，易熔接及粘合。b.pvc板材质量轻、隔热、保温、防潮、阻燃、耐酸碱、抗腐蚀。c.通过捏合、混炼、拉片、切粒、挤压或压铸等工艺pvc板材pvc板材极易加工成型，可满足各种型材规格的需要。 d.pvc板材表面光滑、色泽鲜艳、极富装饰性，装饰应用面较广。e.施工工艺简单，安装较为方便。f.pvc板材抗弯强度及冲击韧性强，破裂时延伸度较高。pvc板材被广泛用于化工、环保、电渡、电子、食品、装修、医药等行业，比如化工塑料容器制作安装，设备防腐加工制造，水处理工程等。 pvc板材具有轻质、隔热、保温、防潮、阻燃、施工简便等特点。规格、色彩、图案繁多，极富装饰性，可应用于居室内墙和吊顶的装饰，是塑料类板材中应用最为广泛的装饰材料之一。机构外形尺寸： 图2.8机构尺寸a图2.9机构尺寸b运动流程：图2.10 运动流程图2. 3减速器电动机的选择2.3.1选择电动机类型为了能够控制智能窗户的开关，所以选择电动机为执行元件。对于窗户，就一般而言，每扇窗户的质量m估算在8Kg左右，加上装置后 G=mg=10X10=100N （式2.1）由于电动机带动窗户的运动过程往复滑动为滑动摩擦，所以摩擦系数f=0.3在电动机上施加的力约为： F=f G=0.3X100N （式2.2） 力矩约为 T=F r（r为齿轮半径） （式2.3）=30X0.01=0.3N m 估取最大工作速度V=0.06mS （式2.4）由于装置的体积不能太大，电动机在选择时应尽量选择小尺寸型号的电动机。2.3.2选择电动机功率由电动机输出轴至齿轮的总效率为: a=1 23 3 （式2.5）式中123分别为联轴器、轴承和齿轮的传动效率。取1=0.97 2=0.98 3=0.96则=0.970.9830.96=0.876电动机所需输入功率： Pd=Fv1000w =300.0610000.87 （式2.6）=2.06W2.3.3选择电动机由于考虑电动机尺寸的大小和输出扭矩选取60KTYZ减速机马达。60KTYZ的主要参数如下表：表2.1减速电动机参数电压额定转速输出扭矩外形尺寸重量AC220V60rmin3.5Kg cm60600.55Kg 图2.10 减速电动机2.3.4减速电动机的介绍减速马达是指减速机和马达(电机)的集成体。这种集成体通常也可称为齿轮马达或齿轮电机。通常由专业的减速机生产厂进行集成组装好后成套供货。减速马达广泛应用于钢铁行业、机械行业等。使减速电机的优点是简化设计、节省空间。减速机一般是通过把电动机.内燃机或其它高速运转的动力通过减速机的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的。减速马达的特点1、减速马达结合国际技术要求制造,具有很高的科技含量。 2、节省空间,可靠耐用,承受过载能力高,功率可达95KW以上。 3、能耗低,性能优越,减速机效率高达95%以上。 4、振动小,噪音低,节能高,选用优质段钢材料,钢性铸铁箱体,齿轮表面经过高频热处理。5、经过精密加工,确保定位精度,这一切构成了齿轮传动总成的齿轮减速电机配置了各类电机,形成了机电一体化,完全保证了产品使用质量特征。 6、使用了系列化、模块化的设计思想,有广泛的适应性,本系列产品有极其多的电机组合、安装位置和结构方案,可按实际需要选择任意转速和各种结构形式。3齿轮齿条设计3.1选择材料这里将齿条选择用40Cr（调质）,它的材料硬度是280HBS，齿轮的材料选择为45钢（调质），硬度为240HBS，它们的精度等级选6级精度，选择齿轮齿数Z=20。3.2按齿面接触强度计算设计 即d1t2.323KTdu1u（ZEH）2 （式3.1）（1）确定各计算值1） 试选K=1.3 ，齿宽系数d=0.82） 由表差得此材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa123） 查图10-21d：齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1=550MPa 齿条的接触疲劳强度极限Hlim2=600MPa4） 计算应力循环次数 设每天窗户打开次数为10次N=60njLn=606011036510 （式3.2）=1.3141085） 由图10-19取接触疲劳寿命系数KHN1=0.956） 计算接触疲劳许用应力取失效率为1%，安全系数S=1，由式10-12得： H1=KnN1 lim1S=0.95550 （式3.3） =522.5MPa H2=KnN2 lim2S （式3.4） =0.95600=570MPa7）计算齿轮传递的分度圆直径d1t，带入H中较小的值 d1t2.3232KTdu1uZH ZEH2=20.47 （式3.5）8) 计算圆周速度V V=nd1t 601000=3.1420.475260000=5.57cms （式3.6） V=nd1t601000=3.1420.476060000=6.42cms （式3.7）9） 计算齿宽b b=d d1t=0.820.47=16.376 （式3.8）10) 计算齿宽与齿高之比bh 模数mt=d1tZ=20.4720=1.02mm （式3.9）齿高h=2.25mt=2.251.02=2.29mm bh=1.632.29=7.15 （式3.10）11) 计算载荷系数根据V=0.06ms 6级精度，由图查得动载系数Kv=1.09直齿轮KH=KF=1由表查得使用系数KA=1由表用插值法查得KH=1.423由bh=7.15 ， KH=1.423 查图得KF=1.35 故载荷系数 K=KAKvKHKH （式3.11） =11.0911.423=1.5512）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径所以 d1=d1t3KKt=20.4731.551.3=21.67 （式3.12）13）计算模数m m=d1Z=21.6720=1.08mm （式3.13）3.3按齿面接触强度计算设计(1)按齿根弯曲强度设计弯曲强度设计公式为： m32KT dZ2YFYSF （式3.14）确定公式内的各计算值1)由图查得：齿条的弯曲疲劳强度的极限是： FE1=500MPa齿轮的弯曲疲劳强度的极限是： FE2=380MPa2)由图取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.95 KFN2=0.983）计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳完全系数S=1.4得： F1=KFN1FE1S=0.955001.4MPa=339.3MPa （式3.15） F2=KFN2FE2S=0.983801.4MPa=266MPa （式3.16）4）计算载荷系数K K=KAKVKFKF （式3.17） =11.0911.35=1.475）查取齿形系数查得YF1=2.06YF2=2.976）查取应力校正系数查得YS1=1.97YS2=1.527）计算齿轮齿条的YFYSF并加以比较 YF1YS1F1=2.061.97339.3=0.012 (式3.18) YF2YS2F2=2.971.52266=0.017 （式3.19）比较得出齿轮的数值大 设计计算 m32KnZ2YF2YS2F2=1.17mm （式3.20）对比结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载力，仅与齿轮直径有关，可取弯曲强度计算所得的模数1.17 。并就近圆整为标准值m=1mm，按接触强度算得的分度圆直径d1=21.67mm,算出齿轮齿数Z=d1m=21.67120。（3）几何尺寸计算1）计算分度圆直径 d=Z m=201=20mm （式3.21）2)计算齿轮宽度 b=dd=0.820=16mm （式3.22）齿轮传动特点：1）瞬时传动比恒定。非圆齿轮传动的瞬时传动比能按需要的变化规律来设计。2）传动比范围大，可用于减速或增速。3）速度（指节圆圆周速度）和传递功率的范围大，可用于高速（v40ms）、中速和低速（v0.07d，取h=2，则取d-=12mm，L-=20mm -段取d-=10mm，此处安装和-段一样的深沟球轴承61900，轴承dDB=10226 。所以L-=25mm。至此，已经初步确定了轴的各段直径和长度。b.轴上零件的周向定位联轴器卡子与轴的连接方式分别采用紧定螺钉和抱紧的方式。联轴器与轴的配合公差为H7K6，深沟球轴承与轴的轴向定位是由过渡配合来保证的。c.确定轴上倒角尺寸参考教材表15-2，取轴端倒角为0.545 。（2）计算从动轴1)计算从动轴上的功率P2转速n2和转矩T2 P2=P1=1.990.97=1.93W （式4.7）n2=60rmin T2=9550000P2n2=95500001.9360307191Nmm （式4.8） 2）初步确定轴的最小直径先按教材上式（15-2）初步估算轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调制处理根据表15-3选取A0=103，于是 dmin=A03P2n2=9.61mm （式4.9）从动轴的最小直径是安装卡子处和齿轮处的直径，为了使所选的轴直径与卡子孔径为10mm 卡子的计算转矩TCa2=KAT2 （式4.10）查表14-1，考虑到转矩变化很小，所以取KA=1.3则TCa2=KAT2=1.3307191=399348.3 Nmm 3）轴的设计如前面所述a.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。为了满足卡子的安装需求，现取1段长度为35mm，直径为d1=10mm2段处为轴肩，在3段上需要加装轴承，轴承型号和主动轴上所用的轴承相同，同是深沟球轴承型号为61900 尺寸dDB=10226轴肩高度h0.07d 取h=2 2段长度不用很长，只需要用来定位和固定轴承的一个轴向定位，现取2段轴肩处的长度为5mm，d2=12mm3段需安装齿轮、轴承和轴承卡簧，轴承卡簧用来固定轴和轴承，使轴承不能在轴上轴向滑动，这个设计是使整套机构具有离合的功能，考虑到轴承的厚度和安装齿轮的需要，选择3段长度为92mm。b.轴上零件的周向定位卡子与轴的连接方式为抱紧方式，齿轮和轴的连接方式为抱紧，齿轮和轴的连接方式由紧定螺钉固定，齿轮和卡子与轴的配合公差为H7K6，深沟球轴承与轴的轴向定位是由过度配合固定，轴承卡簧卡住轴承使轴承在轴向不能滑动。c.确定轴上倒角尺寸参考教材表15-2，取轴端倒角为0.545d.从图上看可以看出从动轴比主动轴更容易受到损害，所以在校核的时候，这里的校核轴只校核从动轴，首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。 图4.4 轴的载荷分析图从图中可以看出截面2是危险截面。现将计算出的截面2处的各数值列出。支持力与反支持力 FNH1=33.2N FNH2=16.7NFNV1=18.6 FNV2=-9N弯矩 MH=2362.1NmmMV1=1326.9Nmm MV2=-41Nmm 总弯矩 M1=2362.12+1326.92=4815.2 NmmM1=2362.12+412=2362.4 Nmm扭矩T=960000 Nmme.按弯曲合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（危险截面）根据上述数据，取=0.6，轴的计算应力 Ca=M12+（T3）2W=4815.22+（0.6960000）20.1603=15.3MPa （式4.11）前面已经说到选择的材料是45钢，调制处理，由教材表15-1查得-1=60MPa。因此Ca0.05 GOTOB ABCN80 G158N90 (子程序)N100 GOO X5N110 Z20N120 M05 M02子程序N10 G00 X5 Z5N20 G42 G01 Z0 F100N30 X7 Z-1N40 Z-15N50 X10N60 Z-27N70 X12N80 Z-47N90 X10N100 Z-71N110 Z-71N120 G40 G00 X40N130 G00 Z-5N140 M176 整体结构设计6.1整体结构 窗户也许是建筑物外围护结构中最复杂、最有趣的基本要素。从居住者的角度来看，窗户提供的基本功能除采光、景观、通风之外，还要使使用者感到舒适。玻璃占整个窗户面积最高可达80%以上，在满足窗户的基本功能之外，还直接影响建筑整体的节能效果。家是的栖息之所，是自己营造的一个相对独立的小环境，挡风避雨，遮阳隔音，保护自己不受到任何来自外界的因素侵扰。说是相对的独立，是因为不可能完全脱离外界的环境而独自生活，需要室内室外能有一个合理的交流与互换。在这个小环境中，需要有合适的温度、湿度、空气和光线，还要有适合自己的声音环境。所以机构在窗户上的安装方式和机构的体积大小也很重要。机构的大小决定了用户窗户的采光好坏。机构在窗户上的安装位置如下图：图6.1机构在窗户中位置示意关于窗户打开方式及优缺点的介绍：1)推拉窗 窗户沿轨道上下或者左右推拉优点：不占用室内外空间，操作轻便，特别适用于阳台。 缺点：最大开启度只能达到整个窗户面积的1/2；在风雨天，窗户只能关闭，无法换气；要清洁朝外的玻璃面较困难；密封性差，湿气、灰尘容易进入；窗框下滑轨来回滑动，上有较大的空间，下有滑轮间的空隙，造成较大的热损失。2)平开窗 ：是一种传统的窗型，应用范围最广，分内开、外开两种。优点：窗扇和窗框间均有橡胶密封压条，封闭性能好； 外平开窗防水性能好，且开启时不占用室内空间；内平开窗便于经常擦洗，保持窗户洁净。 缺点：外开式窗会占用室外空间；内开式窗容易撞到小孩的头而且容易造成雨水、沙尘侵袭室内。3)平开上悬窗：这是德国应用得最广泛的窗型，其技术含量相对较高。它通过转动执手选择门窗的关闭，向内平开及顶部向内上悬，从而达到密封、通风、适量通风及防盗的目的。其五金件多为国外进口，价格相对较高。优点：具有良好的保温隔音性能；通风时，新风回旋进入室内；刮风下雨时，也可以开启窗户，保持室内空气清新；便于清洁朝外的玻璃面。缺点：其技术含量较高，五金件多为国外进口，价格相对较高。4)射窗：射窗的结构与平开窗相似，只是铰链（合页）安装的位置不同，安装在顶部。射窗较适合厨房、卫生间等小窗户或有中央空调的宾馆、写字楼，有时是与平开窗、推拉窗配套使用的。 每种打开方式都有有点和缺点，目前我国使用最广泛的窗户是推拉窗，所以这次设计的基础是以推拉窗为载体，安装在推拉窗上实现机构的功能。 7 预期达到的功能这个课题所设计的机构需要达到的功能主要有以下几点：1)晴天转换成降雨天气：当天气处在晴空的时候，窗户将保持自己的状态，当天气由晴空变成降雨的时候，若窗户处在开启的状态，那么窗户会根据温度传感器等一系列传动装置的作用下关闭，如果处在关闭状态，则不发生变化。2）晴天转换成降雪天气：当天气处在晴空的时候，窗户将保持自己的状态，当天气由晴空变成降雪的时候，若窗户处在开启的状态，那么窗户会根据温度传感器等一系列传动装置的作用下关闭，如果处在关闭状态，则不发生变化。3）晴天转换成刮风天气：当天气处在晴空的时候，窗户将保持自己的状态，当天气由晴空变成降雨的时候，若窗户处在开启的状态，那么窗户会根据温度传感器等一系列传动装置的作用下关闭，如果处在关闭状态，则不发生变化。4）晴天转换成刮风天气：当天气处在晴空的时候，窗户将保持自己的状态，当天气由晴空变成降雨的时候，若窗户处在开启的状态，那么窗户会根据温度传感器等一系列传动装置的作用下关闭，如果处在关闭状态，则不发生变化。5）噪音感应系统：若窗户处在开启状态，若外界噪音过大，将对室内主人产生影响，则窗户自动关闭，当噪音程度达标，则窗户自动关闭，此时窗户可以随意控制。这个控制系统可以自己开启或关闭。模型图：图7.1 机构模型总结时间一点点过去，毕业离我们一点点近了。经过几个月的努力，我们的毕业设计也进入了收尾阶段，现在回想这几个月的劳动过程，有困难，有汗水，有痛苦也有快乐。当遇到问题的时候，我会静下来平心静气的想问题出在哪里，是不是我有的地方做错了，越是不懂得东西越要去学习，在这个过程中，我收获很多。在设计过程中，加工零件对我来说是一个挑战，特别是细长轴的加工，需要很大的耐心和很高的加工水平。在加工过程中，一个小小的疏忽，切削进给量大了哪怕是零点五毫米，也可能把轴做费。还有就是其他零件和轴的配合安装，一定要考虑到实际尺寸和设计尺寸的差别，有些标准件的精度不是很高，这就要改变轴的尺寸。这锻炼了我对大局掌握的方法，考虑事情要面面俱到。在整个毕业论文设计的过程中我学到了不少东西，做任何事情都要有正确的态度和良好的心态。有些轻微的差错都有可能会造成严重的后果。当问题苦思未果时，要适当的请求帮助，不要为了所谓的面子羞于向他人请教，充实自己才是最重要的。同学之间要互相帮助，帮助别人的同时自己也在加深记忆。在完成任务的过程中耐心和毅力是很重要的，同时也要善于听取他人的意见，取长补短，这样做起事情来才会事半功倍。致谢参考文献：1 孙桓, 陈作模, 葛文杰. 机械原理(第七版) M . 北京: 高等教育出版社, 2006.2 陈一飞, 李琼, 倪英杰等. 单体式电动开窗器工程应用选择要点分析J.门窗,2008(8).3 陈一飞. 电动开窗器的特点及其在建筑自然通风中开窗控制的应用设计J.门窗,2007(8).4 G. M. Stavrakakis,P. L. Zervas,H. Sarimveis et al.Optimization of window-openings design for thermal comfort in naturally ventilated buildingsJ.Applied mathematical modelling,2012,36(1):193-2115 http:/www.takungpao.com/gongshang/content/2012-08/01/content_859698.htm6 宋培抗主编，窗，北京：中国建筑工业出版社，2004，147 谢作敏.骆青苗.朱晨亮.呼格吉乐 智能窗的设计与研究期刊论文-科技资讯2010(29)8 姚健.陶卫东.Yao Jian.Tao Weidong 智能窗及其研究进展期刊论文-门窗2009(6)9 罗学科，张超英.数控机床编成与操作实训M.北京：化学工业出版社，200410 何刚.冯启明 一种智能平移式窗户启闭器的设计期刊论文-机电技术2011,34(6)11 Alaria, M. K.,Choyal, Y.,Sinha, A. K. et al.Design of Single-Disk RF Window for High-Power GyrotronJ.IEE