連棟溫室開窗機構(gòu)及遮陽系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計-開題報告

1、江蘇大學本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告學院：農(nóng)業(yè)裝備工程學院專業(yè)：農(nóng)機1301班學號： 3130306003年級：3級學生姓名李建芳指導教師王新忠論文（設(shè)計）題目連棟溫室開窗機構(gòu)及遮陽系統(tǒng)設(shè)計隨著農(nóng)業(yè)機構(gòu)的調(diào)整，全國各地溫室設(shè)施栽培方式大面積普及，溫室建 設(shè)規(guī)模不斷擴大，由小型到中型再到大型，由簡單到完備，由單棟到幾公頃 連棟溫室群，溫室技術(shù)不斷發(fā)展，由低級到初級再到高級，發(fā)展到現(xiàn)代化溫 室更是配備了開窗、遮陽、降溫、升溫、灌溉、自動控制等自動化相關(guān)設(shè)備。 由于各地區(qū)的生產(chǎn)狀況，經(jīng)濟條件和氣候差異以及使用目的不同，因此，選 擇合理的溫室類型，設(shè)計恰當?shù)拈_窗機構(gòu)和遮陽系統(tǒng)等是溫室建設(shè)的頭等大 事

2、！我國現(xiàn)有的連棟溫室開窗機構(gòu)按驅(qū)動方式的不同，溫室開窗機構(gòu)可分 為手動、電動和氣動開窗機構(gòu)。目前,應(yīng)用最廣泛的要數(shù)電動開窗機構(gòu)，其中 常用的電動開窗機構(gòu)有卷膜開窗機構(gòu)（如圖1）、齒輪齒條開窗機構(gòu)（如圖2）、 曲柄連桿開窗機構(gòu)（如圖3）、四連桿開窗機構(gòu)、推拉窗、保利窗等。但是電 動機加齒輪齒條開窗機構(gòu)存在響應(yīng)慢、使用壽命短等缺點。在節(jié)能、節(jié)水、環(huán)境保護、性價比高的要求下，我國“十五”期間重點項 目一一“基于植物生理的溫室智能機械系統(tǒng)的傳動特性和理論研究”首次提出將氣動技術(shù)應(yīng)用到溫室開窗系統(tǒng)中，并對氣動開窗機構(gòu)的設(shè)計和運動特性 進行了研究。研究發(fā)現(xiàn)氣動開窗機構(gòu)響應(yīng)快，能夠在溫室高溫、高濕、污染 比

3、較惡劣的環(huán)境條件下正常使用，將氣動技術(shù)應(yīng)用到溫室開窗系統(tǒng)中，具有潛 在的優(yōu)越性。但是氣動開窗的初步研究仍存在不足，所以在溫室內(nèi)實現(xiàn)氣動開 窗有待于我們的進一步研究o圖1卷膜開窗機構(gòu)圖2.齒輪齒條開窗機構(gòu)圖3.曲柄連桿開窗機構(gòu)就遮陽系統(tǒng)來說，目前所采用的溫室遮陽保溫系統(tǒng)主要包括兩部分:外 遮陽系統(tǒng)。（如圖4）配置在溫室外部，一般采用遮陽率較高的黑色編制網(wǎng)， 配合驅(qū)動系統(tǒng)，通過在光照最強時展開，在光照較弱時收攏。調(diào)節(jié)進入溫室 的光照強度和室內(nèi)溫度，且溫度調(diào)節(jié)效果明顯。內(nèi)保溫系統(tǒng)（如圖5）。配 置在溫室內(nèi)部，一般采用兼具保溫和遮陽效果的淺色編織網(wǎng)片，主要用于溫 室外部環(huán)境溫度較低或光照較弱的陰天或夜

4、晚。與外遮陽相比，內(nèi)遮陽的 效果相對較差。其中遮陽網(wǎng)的啟閉常用的有三種方式，即手動控制、時間控制和溫度控制，可單獨使用，也可聯(lián)合使用。就江蘇地區(qū)夏季溫度變化大，我們選用溫度控制方式來控制。溫度控制系統(tǒng)是根據(jù)溫室內(nèi)氣溫的高低，自動控制遮陽幕的開啟或關(guān)閉的。圖4溫室外遮陽系統(tǒng)圖5溫室內(nèi)遮陽保溫系統(tǒng)中高檔溫室遮陽保溫系統(tǒng)多采用齒輪齒條驅(qū)動方式，使遮陽網(wǎng)通過減速 機及齒輪齒條傳動，由計算機自動控制系統(tǒng)控制開啟與閉。但現(xiàn)有驅(qū)動方式 存在網(wǎng)片陰影位置固定、光通量較低等缺陷。降低了溫室增溫保溫效果且系 統(tǒng)可靠性較低，針對現(xiàn)有系統(tǒng)的不足，上海交通大學的余一韓等人開發(fā)研究 了一種全新布置方式的驅(qū)動裝置（如圖6顯

5、示為其立體結(jié)構(gòu)示意圖），實現(xiàn)了 網(wǎng)片投影隨太陽同步移動，最大限度的提高了溫室采光量。其齒條雙向驅(qū)動, 不僅可減少對驅(qū)動軸強度的要求，也可降低制造成本，具有良好的發(fā)展應(yīng)用 _1厶 r3 刖景。（lo驅(qū)動機構(gòu)；2立柱；3傳動軸；4移動桿；5推桿；6傳動齒輪;7傳動齒條;8天溝）1.2國外研究現(xiàn)狀分析國外溫室的發(fā)展較為先進，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，溫家內(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)境的不同要求，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、日本等國家采用人工補充光照、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

6、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。就開窗機構(gòu)和遮陽系統(tǒng)這兩方面來看：韓國的溫室為了進行規(guī)模的擴大及降低生產(chǎn)費用，設(shè)置了自動化裝置來 實現(xiàn)，開窗機構(gòu)裝置同樣利用電動開窗機構(gòu)，室內(nèi)簾開關(guān)裝置：內(nèi)部幕簾一 般設(shè)置兩層，由手動開關(guān)進行控制。一般采用開閉控制信號進行控制。荷蘭位于歐洲西部，全國現(xiàn)有玻璃溫室一萬平方公頃，全部由計算機操縱, 其中荷蘭venlo型溫室是20世紀50年代初荷蘭發(fā)展起來的一種溫室結(jié)構(gòu)型 式，早期venlo型溫室的跨度為6. 40m,每跨有兩個小屋面（單跨3.2 m）構(gòu)成, 開間4. 0m,檐高4. 0m,脊高4. 80m。經(jīng)過40多年的發(fā)展，venlo型

7、溫室已經(jīng)成 為荷蘭最主耍的溫室結(jié)構(gòu)類型，更是以其結(jié)構(gòu)設(shè)計處于世界先進水平，被各國 引進學習，我國現(xiàn)有的大多數(shù)溫室都是依照文洛型溫室的結(jié)構(gòu)結(jié)合當?shù)氐臍夂?特點等進行設(shè)計建造的。其次，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，荷蘭溫室在傳統(tǒng)溫室基 礎(chǔ)上發(fā)展起來一種大跨度玻璃溫室，這種溫室的特征之一是從天溝到屋脊不 像venlo型溫室那樣是由一塊玻璃鑲嵌而成的，而是由多塊玻璃組合疊加而 成;特征之二是沿屋脊萬向上有連續(xù)的頂開窗機構(gòu),可以買現(xiàn)屋頂大面積開窗。 這種溫室的優(yōu)點是面積更大且沒有立柱，能夠更好地買現(xiàn)機械化操作，且通風 效果更佳；缺點是造價較高（與venlo型溫室相比）o荷蘭絕大多數(shù)溫室都是通過開啟頂部的通風窗進行

8、自然通風的。通風窗口的數(shù)量、尺寸、傳動萬式以及開啟的角度等對溫室氣候控制產(chǎn)生重要影響。venlo型溫室一般采用單玻璃面窗（針對玻璃窗尺寸為0. 73m x 165m ）、兩 或三塊半玻璃面窗（寬度延伸至兩或三塊玻璃板）等通風窗結(jié)構(gòu)，高度通常為玻 璃板的一半，如0. 825m, 1.0m, 1.04m等。根據(jù)不同的跨度組合，可以形成不 同的開窗面積（見表1）。表1 venlo型溫室標準通風窗面積與溫室面積的比例漏室類型（跨度x開間）（m）玻璃寬度（ni）窗口尺寸（m）窗口與溫室面積的比例（%）3. 2/6. 4x30. 731 . 50 x 0. 82512. 753. 2/6. 4x30. 7

9、32 . 25 x 0. 82519. 103. 2/6. 4x30. 9972 . 00 x 0. 82512. 903. 2/6. 4x40. 9973 .00 x 0. 82519. 303. 2/6. 4x40. 9972 . 00 x 1. 0015. 603. 2/6. 4x40. 9973 00x1. 0023. 403. 2/6. 4 x 4. 51. 122 . 25 x 0. 82512. 703. 2/6. 4 x 4. 51. 122 .25 x 1. 00015. 404. 0/8. 0x40. 7971 60 x 1.0410. 304. 0/8. 0x40. 79

10、72 .40 x 1.0415. 50“溫室類型”欄中第一個尺寸指的是單屋面跨度，第二個表示跨度，第三個表示桁架的中心距離venlo型溫室的開窗主要有機械擺動推拉式和齒輪齒條傳動式兩種方式（見圖7）叫圖7 venlo型溫室開窗機構(gòu)（左為機械擺動式推拉通風窗，右為齒輪齒條傳動推拉通風窗）大跨度玻璃溫室的通風窗設(shè)計通常是沿整個屋脊長度方向上的連續(xù)開窗 （圖8）。為了減少溫室中殺蟲劑的用量，現(xiàn)在的通風窗都安裝有與窗口相連的 防蟲網(wǎng)，窗口開啟時防蟲網(wǎng)與窗戶一起移動，以阻止昆蟲進入溫室。圖8大跨度玻璃溫室連續(xù)開窗機構(gòu)2. 本課題研究的主要內(nèi)容及方法：主要內(nèi)容：設(shè)計適合江蘇地區(qū)氣候條件的連棟溫室一一玻璃溫

11、室，就其 開窗機構(gòu)和遮陽系統(tǒng)進行創(chuàng)新型設(shè)計（其中開窗機構(gòu)包括側(cè)窗和天窗的設(shè)計; 遮陽系統(tǒng)包括外遮陽和內(nèi)保溫系統(tǒng)的設(shè)計），使其在保證溫家結(jié)構(gòu)可靠、耐久、 節(jié)能以及內(nèi)部空間要求的基礎(chǔ)上，進一步提高溫室自然通風降溫的效果。 方法：根據(jù)相關(guān)資料合理選取連棟溫室的基本參數(shù)：跨度、開間、肩高、 屋面坡度等； 選擇開窗機構(gòu)中側(cè)窗的控制方式、位置、窗子大小及開合角度等； 選擇天窗的開啟方式、開窗機構(gòu)、位置設(shè)置以及電機選擇等； 外遮陽的結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制方式、遮陽網(wǎng)的選用等； 內(nèi)遮陽系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計與天窗的相對位置以及遮陽網(wǎng)的選用等； 繪制連棟溫室開窗機構(gòu)裝配圖；連棟溫室遮陽系統(tǒng)部件裝配圖；以 及相關(guān)零件的零件圖。3

12、. 本課題所需要解決的問題開窗機構(gòu)的設(shè)計分為兩部分：側(cè)窗的設(shè)計；天窗的設(shè)計。側(cè)窗的設(shè) 計我們可直接采用當下應(yīng)用最多的齒輪齒條開窗機構(gòu)，在一個開間布置一扇 側(cè)窗，朝東西方向使用一臺電機控制即可；天窗的設(shè)計相對側(cè)窗就比較復雜 了，玻璃溫室的天窗開啟方式有谷肩開啟式、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、頂部推開式等，一般玻璃溫室的開窗多采 用屋脊窗，開窗機構(gòu)多采用直齒條或四連桿系統(tǒng)，溫室每跨屋脊兩側(cè)設(shè)兩排 通長的天窗，每排天窗用一臺電機帶動，獨立控制，但是，這種開窗機構(gòu)的 電機用量較多，能量損耗多，造價昂貴；其次，天窗的開啟及電機控制應(yīng)合 理，應(yīng)為遮陽系統(tǒng)的布置留下必耍的空間

13、，同時也不可妨礙遮陽系統(tǒng)的開啟 和收攏?，F(xiàn)有的遮陽系統(tǒng)多采用齒輪齒條驅(qū)動方式，其驅(qū)動方式存在網(wǎng)片陰影位 置固定、光通量較低等缺陷，這樣就降低了溫室增溫保溫效果且系統(tǒng)可靠性 較低。因此，我們的創(chuàng)新型設(shè)計應(yīng)能夠解決這個問題，進一步提高溫室采光 量。綜上，我們的設(shè)計首先要在現(xiàn)有的溫室技術(shù)中進一步提高溫室自然通風 的能力，其次進一步優(yōu)化溫室頂部天窗和遮陽系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，最后還要盡可能 的降低玻璃溫室的制造成木！4. 預期結(jié)果及其意義通過木次畢業(yè)設(shè)計，我們最終要完成一個跨度為8m,天溝高為6米的三 跨玻璃溫室的開窗機構(gòu)及遮陽系統(tǒng)的設(shè)計，其中包括一張連棟溫室開窗機構(gòu) 裝配圖；一張連棟溫室遮陽系統(tǒng)部件裝配圖；以

14、及相關(guān)零件圖的計算機繪圖 以及8000多字的畢業(yè)設(shè)計說明書。通過這些工作的完成，我們冀希此連棟玻 璃溫室可直接在江蘇地區(qū)使用，使其在夏天高溫天里可通過開窗自然通風和 遮陽系統(tǒng)實現(xiàn)自然通風降溫，無需再利用風機消耗能量來降溫。換言之，就 是使該溫室實現(xiàn)完全的自然通風降溫！進行本次畢業(yè)設(shè)計的目的在于，讓我們綜合應(yīng)用所掌握的基礎(chǔ)理論、專 業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)基礎(chǔ)知識、工程實踐知識設(shè)計出更加適合江蘇地區(qū)氣候特點的 溫室，使其為植物栽培提供更好的生長環(huán)境，降低溫室的生產(chǎn)制造成本。使 其在滿足植物生長要求的前提下，充分利用自然資源，盡量減少能源的損耗。 有利于進一步提高農(nóng)村農(nóng)民的生活質(zhì)量，實現(xiàn)高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學化并

15、提高 農(nóng)業(yè)研究的準確性，推動我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的長期可持續(xù)發(fā)展。同 時也使得我們能夠進一步熟練使用三維cad軟件完成具體產(chǎn)品的繪制、建模 及裝配。不僅讓我們掌握了結(jié)合課題進行文獻檢索、查找、歸類、總結(jié)的方 法，還培養(yǎng)了我們的使用現(xiàn)代化設(shè)計工具解決實際工程問題的能力。同時也 為我們3個月后的步入企業(yè)打下了堅實的基礎(chǔ)。5. 參考文獻1 張躍峰，張書謙現(xiàn)代溫室開窗機構(gòu)選擇j溫室園藝,2003, (1): 18-20.2 尹鳳福，汪遵元,馬明建溫室大棚的開窗機構(gòu)j農(nóng)機與食品機械，1999,(4) :22-253 蔡龍俊，魯雅萍,蔡志紅.農(nóng)業(yè)溫室通風系統(tǒng)的設(shè)計與研究j.節(jié)能技術(shù)， 2000, 18

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