晴雨自動(dòng)晾衣架

1、任務(wù)分配總體方案設(shè)計(jì)： 衣架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：圖紙：控制電路設(shè)計(jì)：軟件編程：傳感器選擇：附上整體效果圖【圖片】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(lái)越趨于自動(dòng)化，出現(xiàn)了手搖式晾衣架和電動(dòng)式晾衣架，其中，電動(dòng)晾衣架因具有占用空間小、操作省力、使用便捷等優(yōu)點(diǎn)，受到越來(lái)越多家庭的青睞。電動(dòng)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(kāi)關(guān)，電機(jī)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，晾衣桿就自動(dòng)的前進(jìn)、后退：智能晾衣架的機(jī)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(gè)滑輪。滑動(dòng)桿與最前外面的晾衣桿固定連接。滑動(dòng)桿的另一端連接到

2、與直流電動(dòng)機(jī)相連的轉(zhuǎn)軸上，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)達(dá)到晾衣架的伸縮效果。其控制部分的電路CPU采用三菱PLC。利用溫度、雨水、光敏等傳感器，達(dá)到下雨時(shí)自動(dòng)收回，雨后自動(dòng)伸展；氣溫高于設(shè)定值時(shí)自動(dòng)收回，低于設(shè)定值時(shí)自動(dòng)伸展；夜晚自動(dòng)收回，白天自動(dòng)伸展的功能。關(guān)鍵詞 ：智能衣架；PLC目 錄任務(wù)分配1摘要1目 錄2第1章 緒論11.1 智能衣架的發(fā)展11.2 智能系統(tǒng)的材料選擇2第2章 自動(dòng)晾衣架的機(jī)械部分設(shè)計(jì)32.1 自動(dòng)晾衣架的機(jī)械原理32.2 滾珠絲杠的選擇42.2.1滾珠絲杠的特點(diǎn)：42.2.2滾珠絲杠的支撐52.3軸承的選擇52.3.1直線軸承52.3.2深溝球軸承6第3章自動(dòng)晾衣架的機(jī)械部分

3、計(jì)算及校核83.1 設(shè)計(jì)思想83.2 初選電機(jī)減速器系統(tǒng)方案83.3電動(dòng)機(jī)類型選擇83.4 電動(dòng)機(jī)功率的選擇83.5 確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)93.6 V帶的設(shè)計(jì)計(jì)算93.6.1 傳動(dòng)比的分配93.6.2各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩103.7 帶傳動(dòng)方案的確定113.8帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算113.9帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)133.10機(jī)械部分的校核15第4章 電氣部分設(shè)計(jì)184.1自動(dòng)晾衣架的電路圖及簡(jiǎn)介184.2各元件的介紹及編程184.2.1壓力繼電器184.2.2 PLC的原理介紹及編程204.2.4光敏傳感器244.2.5 濕度傳感器27結(jié) 論30附錄31參 考 文 獻(xiàn)33致 謝34第1章 緒論1.1 智能衣架的發(fā)展

4、90年代以后，各種戶內(nèi)手搖或電動(dòng)式的曬衣架開(kāi)始誕生并普及，市場(chǎng)上各種品牌的晾衣架如雨后春筍般悄然步入千家萬(wàn)戶，很大的方便了人們的日常生活?？墒?，人們?cè)诹罆褚挛锏倪^(guò)程中還有一個(gè)最大的不便始終沒(méi)有得到解決，那就是天象萬(wàn)變，而我們又不可能每時(shí)每刻都在家，（即使在家也不能時(shí)時(shí)盯著天空），衣服曬在室內(nèi)，得不到足夠的陽(yáng)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(shí)趕回家，則又要面臨重新洗滌的艱辛與勞累。相信這個(gè)問(wèn)題每個(gè)人都遇到過(guò)，十分令人煩惱。所以，當(dāng)我們因工作、學(xué)習(xí)、交際、娛樂(lè)等等事情出門在外時(shí)，對(duì)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)，

5、緊急趕到家時(shí)，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(yīng)部件被安裝在戶外，當(dāng)感應(yīng)到陽(yáng)光時(shí)，即發(fā)出指令，電機(jī)自動(dòng)驅(qū)動(dòng)，將晾曬在金屬支架上的衣物撐出戶外；當(dāng)濕度感應(yīng)器（應(yīng)做成面積較大的凹盤狀，即能有效的儲(chǔ)存到雨水）感應(yīng)到有雨水時(shí)，即發(fā)出另一指令，電機(jī)即把金屬支架回縮，衣物即被自動(dòng)收回室內(nèi)避雨。從此，衣物的晾曬有了一個(gè)全天候保架護(hù)航的能手，人們不必再為這種小事而憂心了。（因有時(shí)是大雨，衣物即使回收至室內(nèi)，仍然會(huì)遭到飄雨的侵襲，故完美的設(shè)計(jì)就是再加裝一套防水隔層，比如卷軸式的塑料雨簾，當(dāng)衣物被收回室內(nèi)，雨簾即自動(dòng)放下，將衣物完全遮擋，防止

6、這真的是一個(gè)非常普遍的問(wèn)題，帶給人們太多的煩惱與不便。能不能以一種簡(jiǎn)捷有效的方式來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題呢？答案當(dāng)然是肯定的。我設(shè)想，能不能設(shè)計(jì)一種以電力驅(qū)動(dòng)，具備可以智能感應(yīng)天晴與下雨，并及時(shí)做出反應(yīng)的裝置？姑且把它命名為：“自動(dòng)晴雨伸縮衣架”。它由金屬可伸縮支架、電動(dòng)馬達(dá)、滑輪組、以及被雨水濺濕；當(dāng)天晴，卷軸轉(zhuǎn)動(dòng)，將雨簾自動(dòng)收起，然后將衣物自動(dòng)撐出戶外。當(dāng)然也可以和窗戶聯(lián)動(dòng)，衣物收回，和該系統(tǒng)掛接的電動(dòng)窗戶自動(dòng)閉合。另外應(yīng)再加入兩個(gè)監(jiān)測(cè)器：。風(fēng)力監(jiān)測(cè)器當(dāng)風(fēng)力過(guò)大，從而易使衣物脫鉤墜地時(shí)，可協(xié)助把衣物收回；。溫度感應(yīng)器當(dāng)室外氣溫降到零度左右，而光照度又嚴(yán)重不足時(shí)，為防止降雪，溫度感應(yīng)器協(xié)助把衣物收回；

7、盛夏中午，室外氣溫高過(guò)35度，烈日當(dāng)頭，光照度過(guò)強(qiáng)時(shí)，為保護(hù)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(yīng)器感受不到充足的光線，即自動(dòng)把衣物收回，次日早晨光線充足時(shí)，又自動(dòng)曬出。當(dāng)然，也可以加入程控芯片，由人們自由設(shè)定幾點(diǎn)鐘曬出，幾點(diǎn)鐘收回。這種裝置真的可以極大的方便人們的生活，定會(huì)得到廣泛的喜愛(ài)。所以自動(dòng)晾衣架得到了飛速的發(fā)展，也取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。1.2 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，

8、他的優(yōu)點(diǎn)有：作為一種不銹鋼的材料，有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，其無(wú)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(cè)試通過(guò)，可以達(dá)到不結(jié)垢、不生銹、不滲漏。是綠色高級(jí)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(zhǎng)期保持建筑物的原有外貌。主要考慮的是所要求的審美標(biāo)準(zhǔn)、所在地大氣的腐蝕性以及要采用的清理制度。然而，其它應(yīng)用越來(lái)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(dāng)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。現(xiàn)在，人們已充

9、分認(rèn)識(shí)到了在結(jié)構(gòu)應(yīng)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(fēng)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。第2章 自動(dòng)晾衣架的機(jī)械部分設(shè)計(jì)2.1 自動(dòng)晾衣架的機(jī)械原理電機(jī) 自動(dòng)晾衣架顧名思義就是能自動(dòng)的收晾衣服，本發(fā)明是一種自動(dòng)感應(yīng)伸縮的晾衣架。在晾衣架機(jī)構(gòu)的最上層兩側(cè)裝有兩個(gè)軌道，并與電動(dòng)機(jī)相連，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)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(dòng)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(dòng)銷，支撐架分別位于各自支撐

10、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(kāi)關(guān)。通過(guò)外界濕度及光線變化，能自動(dòng)收攏衣物并用雨布裹住，這樣使衣物不在因?yàn)楦鞣N原因被弄濕，給人們生活帶來(lái)方便。工作原理如下圖2.14個(gè)行程開(kāi)關(guān)滑槽晾衣架絲杠圖2.1工作原理2.2 滾珠絲杠的選擇滾珠絲杠是把旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成高精度的直線運(yùn)動(dòng)。滾珠絲杠螺母副是數(shù)控機(jī)床中回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)常用的傳動(dòng)裝置。它以滾珠的滾動(dòng)代替絲桿螺母副中的滑動(dòng)，摩擦力小，具有良好的性能。滾珠絲杠的組成及工作原理：7 e0 c. g+ J( M, G( g圖2.2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

11、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(dāng)它們套裝在一起時(shí)便形成螺旋滾道，并在滾道內(nèi)裝滿滾珠。而滾珠則沿滾道滾動(dòng)，并經(jīng)回珠管作周而復(fù)始的循環(huán)運(yùn)動(dòng)?；刂楣軆啥诉€起擋珠的作用，以防滾珠沿滾道掉出。2.2.1滾珠絲杠的特點(diǎn)：傳動(dòng)效率高：機(jī)械效率可高達(dá)92%98%。 摩擦力小：主要是用滾珠的滾動(dòng)代替了普通絲桿螺母副的滑動(dòng)。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(yù)緊后可消除間隙。使用壽命長(zhǎng)、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。2.2.2滾珠絲杠的支撐滾珠絲杠的支撐形式有很多種，最常用的如下圖所示圖2.3滾珠絲杠兩

12、端支撐形式2.3軸承的選擇2.3.1直線軸承直線運(yùn)動(dòng)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(gè)鋼球，并作無(wú)限循環(huán)運(yùn)動(dòng)。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(dòng)接觸。用非常低的磨擦系數(shù)相對(duì)移動(dòng)，因此直線運(yùn)動(dòng)球軸承為機(jī)械設(shè)備、自動(dòng)化設(shè)備、節(jié)能設(shè)備等最合適選用的軸承。 直線運(yùn)動(dòng)軸承，目前被越來(lái)越廣泛的運(yùn)用到電子、機(jī)械、儀器、機(jī)器人、工具機(jī)械、食品機(jī)械、包裝機(jī)械、醫(yī)療機(jī)械、印刷機(jī)械、紡織機(jī)械、數(shù)控機(jī)床、汽車等一般或特殊機(jī)械行業(yè)之中。 使用直線運(yùn)動(dòng)球軸承的優(yōu)點(diǎn)： 1由于流動(dòng)接觸可使起動(dòng)磨擦阻力及動(dòng)磨擦阻力為極小，因此可以節(jié)省能源，容易

13、得到較高運(yùn)動(dòng)速度。 2對(duì)負(fù)荷增大，但磨擦系數(shù)無(wú)敏感變化，因此重負(fù)荷下，磨擦系數(shù)極小，并且長(zhǎng)期保持精度不變，可得機(jī)械使用壽命長(zhǎng)期保持。 3 直線運(yùn)動(dòng)軸承互換性好，安裝使用方便省時(shí)，并使機(jī)械結(jié)構(gòu)新穎，小型，量輕之特點(diǎn)。 4節(jié)省給油手續(xù)，達(dá)到簡(jiǎn)化潤(rùn)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(chǎng)所。 直線運(yùn)動(dòng)球軸承的分類： 標(biāo)準(zhǔn)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(guó)家用）； LME系列：公制尺寸系列（美國(guó)用） 。 l微型適應(yīng)輕、薄、短小，時(shí)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

14、 持器采用塑料制造。 S，SLUU l開(kāi)放型 切除一列鋼球，而對(duì)應(yīng)外圈，可獲得高 剛性，并防止軸翹曲的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)，同時(shí)可得 到間隙可調(diào)性，無(wú)松動(dòng)配合狀態(tài)。 LMOP LMEOP l間隙調(diào)整型在外圈上沿長(zhǎng)軸向開(kāi)有一單縫型式，以 調(diào)整固定軸承的外殼達(dá)到配合，無(wú)松動(dòng)狀態(tài)。2.3.2深溝球軸承深溝球軸承（Deep Groove Ball Bearings）是滾動(dòng)軸承中最為普通的一種類型?；拘偷纳顪锨蜉S承由一個(gè)外圈，一個(gè)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(hào)為6。深溝球軸承主要用于承受純徑向載荷，也可同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。當(dāng)其僅承受純徑向載荷時(shí)，接觸角為零。當(dāng)深溝球軸承具有較大的徑向

15、游隙時(shí)，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(yùn)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(jiǎn)單，與別的類型相比易于達(dá)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(dòng)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(dòng)軸承，用途廣泛。適用于高轉(zhuǎn)速甚至極高轉(zhuǎn)速的運(yùn)行，而且非常耐用，無(wú)需經(jīng)常維護(hù)。該類軸承摩擦系數(shù)小，極限轉(zhuǎn)速高， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

16、單，制造成本低，易達(dá)到較高制造精度。 尺寸范圍與形式變化多樣，應(yīng)用在精密儀表、低噪音電機(jī)、汽車、摩托車及一般機(jī)械等行業(yè)，是機(jī)械工業(yè)中使用最為廣泛的一類軸承。主要承受徑向負(fù)荷，也可承受一定量的軸向負(fù)荷。選取較大的徑向游隙時(shí)軸向承載能力增加，承受純徑向力時(shí)接觸角為零。有軸向力作用時(shí)，接觸角大于零。一般采用沖壓浪形保持架，車制實(shí)體保持架，有時(shí)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(gè)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(dāng)相對(duì)于外殼孔傾斜210時(shí)，仍能正常工作，但對(duì)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，

17、大型軸承多采用車制金屬實(shí)體保持架。用途：深溝球軸承可用于變速箱、儀器儀表、電機(jī)、家用電器、內(nèi)燃機(jī)、交通車輛、農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械、工程機(jī)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。 外圈滾道面的曲率中心與軸承中心一致，所以具有與自動(dòng)調(diào)心球軸承同樣的調(diào)心功能。在軸、外殼出現(xiàn)撓曲時(shí)，可以自動(dòng)調(diào)整，不增加軸承負(fù)擔(dān)。調(diào)心滾子軸承可以承受徑向負(fù)荷及二個(gè)方向的軸向負(fù)荷。徑向負(fù)荷能力大，適用于有重負(fù)荷、沖擊負(fù)荷的情況。內(nèi)圈內(nèi)徑是錐孔的軸承，可直接安裝?；蚴褂镁o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。 第3章自動(dòng)晾衣架的機(jī)械部分計(jì)算及校核3

18、.1 設(shè)計(jì)思想本課題是以機(jī)器經(jīng)濟(jì)性好、人性化設(shè)計(jì)、環(huán)境友好性好、可靠性高、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于維修等為設(shè)計(jì)思想。3.2 初選電機(jī)減速器系統(tǒng)方案系統(tǒng)方案圖如下：圖3.1 電機(jī)減速器系統(tǒng)方案3.3電動(dòng)機(jī)類型選擇根據(jù)動(dòng)力源和工作條件，選用交流電機(jī)，Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。3.4 電動(dòng)機(jī)功率的選擇根據(jù)傳輸機(jī)構(gòu)的布置由已知條件帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)承受10公斤力，即100N，帶的運(yùn)動(dòng)速度為3m/min。 由已知條件得電動(dòng)機(jī)有效功率，式中為系統(tǒng)總的傳動(dòng)效率。電動(dòng)機(jī)到帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)效率式中：為V帶的傳動(dòng)效率，為閉式齒輪的傳動(dòng)效率，為圓錐滾子軸承的傳動(dòng)效率，為聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率，為鏈傳動(dòng)效率。查表：，=0.99，=0.9

19、6代入上式：所以電動(dòng)機(jī)的有效功率所選電動(dòng)機(jī)的額定功率須滿足。3.5 確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)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=17選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y2-90S-8，同步轉(zhuǎn)速為750 ,對(duì)應(yīng)額定功率為0.37KW，外伸軸直徑24mm方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率（KW）同步轉(zhuǎn)速（r/min）滿載轉(zhuǎn)速（r/min）總傳動(dòng)比i1Y2-90S-80.37750700503.6 V帶的設(shè)計(jì)計(jì)算3.6.1 傳動(dòng)比的分配1.計(jì)算總的傳動(dòng)比i=50 2.傳動(dòng)比的分配取,=16.66 3.低速級(jí)傳動(dòng)比：3.6.2各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速： 功率：KW 扭矩： 轉(zhuǎn)速： 功率：扭矩：=轉(zhuǎn)速：功率： 扭矩

20、：轉(zhuǎn)速：功率：= 扭矩： 表3.1 各軸的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力參數(shù)軸號(hào)轉(zhuǎn)速（r/min）功 率(KW)扭 矩（Nm）1233.330.08263.8246.660.07815.963140.07450.4784140.0747.753.7 帶傳動(dòng)方案的確定外傳動(dòng)帶選為 普通V帶傳動(dòng) 1. 確定計(jì)算功率：（1）、查文獻(xiàn)10表9-6得工作情況系數(shù) （2）查得 式（4.1）2、選擇V帶型號(hào) 查文獻(xiàn)10圖3-12得：選A型V帶。3.8帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算1、確定帶輪直徑 （1）、查文獻(xiàn)10表3-5得選取小帶輪直徑 =82.5（電機(jī)中心高符合要求）（2）、驗(yàn)算帶速，求得： 式（4.2）（3）、從動(dòng)帶輪直徑 查文獻(xiàn)10表

21、3-6得 取2、確定中心距 （1）、初定中心距a和帶長(zhǎng) 式（4.3） ?。?）、帶的計(jì)算長(zhǎng)度 式（4.4）由文獻(xiàn)10表3-3，取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld =1000mm(3)、確定中心距a 式（4.5）(4)、確定中心距調(diào)整范圍 式（4.6） 3、驗(yàn)算小帶輪包角，根據(jù)文獻(xiàn)10圖3-13 式（4.7） 4、確定V帶根數(shù)Z 計(jì)算V帶根數(shù)Z，由文獻(xiàn)11表8-1-24 式（4.8） 式中：為單根V帶的基本額定功率，為時(shí)單根V帶額定功率增量，為帶長(zhǎng)修正系數(shù)，為小帶輪包角修正系數(shù)。查文獻(xiàn)11表8-1-33， 查表8-1-27， 查表8-1-29，代入上式：取5、確定（單根帶）初拉力 式（4.9） 由文獻(xiàn)11表8-

22、1-28查得0.06kg/m 6、計(jì)算對(duì)軸的壓力，得： 式（4.10）3.9帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、小帶輪設(shè)計(jì) 因?yàn)樾л喕鶞?zhǔn)直徑=50mm<300mm，故可采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)。由文獻(xiàn)9圖8-12中帶輪結(jié)構(gòu)參數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式： 帶輪寬：B=(Z-1)e+2f=（2-1）15+2 10=35mm 式（4.11）式中：e為槽間距，查文獻(xiàn)9表8-10取e=15mm f為第一槽對(duì)稱面至端面的距離，查文獻(xiàn)9表8-10取e=10m z為輪槽數(shù)，由前面設(shè)計(jì)可知道取Z=2輪轂寬：L=（1.52）d=1.8d=1.8 24=43.2mm 式（4.12）輪轂外直徑：=1.9d=1.924=45.6mm帶輪外徑：=+2=50

23、+22.75=55.5mm 式（4.13）式中為基準(zhǔn)線下槽深，查文獻(xiàn)9表8-10得=2.75 輪緣寬：=8mm 基準(zhǔn)線下槽深：=10mm 由以上數(shù)據(jù)，小帶輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：圖3.2 小帶輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2、大帶輪設(shè)計(jì) 因?yàn)榛鶞?zhǔn)直徑=150mm<300mm，故可采用腹板式結(jié)構(gòu)。 查文獻(xiàn)9圖8-12中帶輪結(jié)構(gòu)參數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式： 帶輪寬：B=(Z-1)e+2f=（2-1）15+2 10=35mm 輪轂寬：L=（1.52）d=1.8d=1.8 15=27mm 輪轂外直徑：=1.9d =1.915=28.5mm 帶輪外徑：=+2=224+22.75=155.5mm 輪緣寬：=8mm 基準(zhǔn)線下槽深：=10mm

24、由以上數(shù)據(jù)，大帶輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：圖3.3 大帶輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖333.10機(jī)械部分的校核 本部分主要對(duì)晾衣桿的橫梁進(jìn)行校核，因?yàn)樗钣锌赡軘嗔?，具體的校核如下：1畫(huà)桿的空間受力圖將所受載荷簡(jiǎn)化為集中力，并通過(guò)輪轂中截面作用于軸上。桿的支點(diǎn)反力也簡(jiǎn)化為集中力通過(guò)載荷中心作用于軸上；2作垂直平面受力圖和水平平面受力圖求出作用于桿上的載荷。并確定可能的危險(xiǎn)截面。圖3.4 晾衣桿的彎矩圖將計(jì)算出的危險(xiǎn)截面處的的值列入下表：表3.2 輸出軸各危險(xiǎn)面處的載荷值載荷水平面H 垂直面V支反力F彎矩M總彎矩扭矩3按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度已知材料為304，由文獻(xiàn)12表151查得，由已知條件，對(duì)軸上承受最大彎矩和扭矩的

25、截面的強(qiáng)度進(jìn)行校核。根據(jù)式15-5以上表中的數(shù)據(jù)，并取，軸的計(jì)算應(yīng)力：結(jié)論：按彎矩合成應(yīng)力校核桿的強(qiáng)度，桿的強(qiáng)度足夠。第4章 電氣部分設(shè)計(jì)4.1自動(dòng)晾衣架的電路圖及簡(jiǎn)介本課題主要是設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，控制自動(dòng)晾衣架，具體電路圖如下圖4.1 控制自動(dòng)晾衣架電路圖原理介紹：光敏傳感器，濕度傳感器采集到相應(yīng)的信號(hào)傳給PLC，PLC控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)衣服的收晾。當(dāng)行走到尾部時(shí)活動(dòng)桿觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)把信號(hào)發(fā)給PLC，實(shí)現(xiàn)電機(jī)停止。電機(jī)用的是強(qiáng)電，PLC用的是弱電，不能實(shí)現(xiàn)控制，所以用PLC控制繼電器的開(kāi)斷，來(lái)實(shí)現(xiàn)控制電機(jī)。4.2各元件的介紹及編程4.2.1壓力繼電器由于電機(jī)用的

26、是強(qiáng)電不能用PLC控制，所以要加個(gè)繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)自控控制，電路原理圖如下圖4.2電路原理圖1主觸頭2自由脫扣器3過(guò)電流脫扣機(jī)器4分勵(lì)磁脫扣器5熱脫扣器6失壓脫扣器7按鈕繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。一、電磁繼電器的工作原理和特性電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從

27、而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開(kāi)觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。1、熱敏干簧繼電器的工作原理和特性熱敏干簧繼電器是一種利用熱敏磁性材料檢測(cè)和控制溫度的新型熱敏開(kāi)關(guān)。它由感溫磁環(huán)、恒磁環(huán)、干簧管、導(dǎo)熱安裝片、塑料襯底及其他一些附件組成。熱敏干簧繼電器不用線圈勵(lì)磁，而由恒磁環(huán)產(chǎn)生的磁力驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作。恒磁環(huán)能否

28、向干簧管提供磁力是由感溫磁環(huán)的溫控特性決定的。2、固態(tài)繼電器（SSR）的工作原理和特性 固態(tài)繼電器是一種兩個(gè)接線端為輸入端，另兩個(gè)接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實(shí)現(xiàn)輸入輸出的電隔離， 固態(tài)繼電器按負(fù)載電源類型可分為交流型和直流型。按開(kāi)關(guān)型式可分為常開(kāi)型和常閉型。按隔離型式可分為混合型、變壓器隔離型和光電隔離型，以光電隔離型為最多。. 二、繼電器主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)1、額定工作電壓是指繼電器正常工作時(shí)線圈所需要的電壓。根據(jù)繼電器的型號(hào)不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。2、直流電阻是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過(guò)萬(wàn)能表測(cè)量。3、吸合電流是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電流。在正常

29、使用時(shí)，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對(duì)于線圈所加的工作電壓，一般不要超過(guò)額定工作電壓的1.5倍，否則會(huì)產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。4、釋放電流是指繼電器產(chǎn)生釋放動(dòng)作的最大電流。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時(shí)，繼電器就會(huì)恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。這時(shí)的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。5、觸點(diǎn)切換電壓和電流是指繼電器允許加載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小，使用時(shí)不能超過(guò)此值，否則很容易損壞繼電器的觸點(diǎn)。4.2.2 PLC的原理介紹及編程PLC起到中央控制的作用，類似CPU，是整個(gè)電路中的集中控制部分，PLC的實(shí)物圖如下圖4.3 PLC的外觀結(jié)構(gòu)圖4.4

30、 PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可編程序控制器，英文稱Programmable Controller，簡(jiǎn)稱PC。但由于PC容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程序控制器的縮寫(xiě)。它是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺

31、點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購(gòu)到所需的PLC后，只需按說(shuō)明書(shū)的提示，做少量的接線和簡(jiǎn)易的用戶程序編制工作，就可地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)靈活方便?，F(xiàn)在以LGPLC為例子對(duì)本課題進(jìn)行程序設(shè)計(jì)（一） I/O端口賦值1. 輸入分配： 序號(hào) PLC輸入編號(hào)說(shuō)明 1 P0000 行程開(kāi)關(guān) 2 P0001 光敏傳感器 3 P0002 濕敏傳感器 4 P0003 電機(jī)繼電器5 P0004 溫度度傳感器

32、2. 輸出分配：序號(hào) PLC輸入編號(hào)說(shuō)明1 P0040 行程開(kāi)關(guān)2 P0041 電機(jī)繼電器3 P0042 喇叭報(bào)警4.2.3 行程開(kāi)關(guān) 何為行程開(kāi)關(guān)呢？就是一種由物體的位移來(lái)決定電路通斷的開(kāi)關(guān)，在日常生活中我們最易碰到的例子就是冰箱了。不知你注意到?jīng)]有，當(dāng)你打開(kāi)冰箱時(shí)，冰箱里面的燈就會(huì)亮了起來(lái)，而關(guān)上門就又熄滅了，這是因?yàn)殚T框上有個(gè)開(kāi)關(guān)，被門壓緊時(shí)燈的電路斷開(kāi)，門一開(kāi)就放松了，于是就自動(dòng)把電路閉合使燈點(diǎn)亮。這個(gè)開(kāi)關(guān)就是行程開(kāi)關(guān)。行程開(kāi)關(guān)的實(shí)物如下圖：圖4.5 行程開(kāi)關(guān)原理圖圖4.6行程開(kāi)關(guān)實(shí)物圖行程開(kāi)關(guān)的應(yīng)用方面很多，很多電器里面都有它的身影。那這么簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)能起什么作用呢？它主要是起連鎖保護(hù)

33、的作用。行程開(kāi)關(guān)按其結(jié)構(gòu)可分為直動(dòng)式、滾輪式、微動(dòng)式和組合式。    （1）直動(dòng)式行程開(kāi)關(guān)  其結(jié)構(gòu)原理,其動(dòng)作原理與按鈕開(kāi)關(guān)相同,但其觸點(diǎn)的分合速度取決于生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)行速度,不宜用于速度低于04mmin的場(chǎng)所。   直動(dòng)式行程開(kāi)關(guān)組成：    1-推桿  2-彈簧  3-動(dòng)斷觸點(diǎn)  4-動(dòng)合觸點(diǎn)   （2）滾輪式行程開(kāi)關(guān)  其結(jié)構(gòu)原理,當(dāng)被控機(jī)械上的撞塊撞擊帶有滾輪的撞桿時(shí),撞桿轉(zhuǎn)向右邊,帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng),頂下推桿,使微動(dòng)開(kāi)關(guān)中的觸點(diǎn)迅速動(dòng)作。當(dāng)運(yùn)動(dòng)機(jī)械返回時(shí),在復(fù)位

34、彈簧的作用下,各部分動(dòng)作部件復(fù)位。    滾輪式行程開(kāi)關(guān)組成    1-滾輪  2-上轉(zhuǎn)臂  3、5、11-彈簧  4-套架  6-滑輪  7-壓板  8、9-觸點(diǎn)  10-橫板    滾輪式行程開(kāi)關(guān)又分為單滾輪自動(dòng)復(fù)位和雙滾輪(羊角式)非自動(dòng)復(fù)位式,雙滾輪行移開(kāi)關(guān)具有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)位置,有“記憶”作用,在某些情況下可以簡(jiǎn)化線路。  （3）微動(dòng)開(kāi)關(guān)式行程開(kāi)關(guān)的組成：  常用的有LXW-11系列產(chǎn)品    1.推桿  2.彈

35、簧  3.壓縮彈簧4.動(dòng)斷觸點(diǎn)  5.動(dòng)合觸點(diǎn)4.2.4光敏傳感器光傳感器是利用光敏元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器，它的敏感波長(zhǎng)在可見(jiàn)光波長(zhǎng)附近，包括紅外線波長(zhǎng)和紫外線波長(zhǎng)。光傳感器不只局限于對(duì)光的探測(cè)，它還可以作為探測(cè)元件組成其他傳感器，對(duì)許多非電量進(jìn)行檢測(cè)，只要將這些非電量轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的變化即可。光傳感器是目前產(chǎn)量最多、應(yīng)用最廣的傳感器之一，它在自動(dòng)控制和非電量電測(cè)技術(shù)中占有非常重要的地位。光敏傳感器的種類很多，但是原理大體相同，主要的原理如下圖圖4.6光敏傳感器原理圖光敏傳感器的種類繁多，主要有：光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏三極管、光電耦合器、太陽(yáng)能電池、紅外

36、線傳感器、紫外線傳感器、光纖式光電傳感器、色彩傳感器、CCD和CMOS圖像傳感器等。第一種 光電管 圖4.7光電管結(jié)構(gòu)示意圖    光電管主要有以下幾點(diǎn)特性：(1).光電管的光譜特性    光電管的光譜特性是指光電管在工作電壓不便的條件下，入射光的波長(zhǎng)與其絕對(duì)靈敏度（即量子效率）的關(guān)系。光電管的光譜特性主要取決于陰極材料，常用的陰極材料有銀氧銫光電陰極、銻銫光電陰極、鉍銀氧銫光電陰極及多鹼光電陰極等，前兩種陰極使用比較廣泛，圖3和圖4分別給出了它們的光譜特性曲線。  由光電管的光譜特性曲線可以看出，不同陰極材料制成

37、的光電管有著不同的靈敏度較高的區(qū)域，應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)所測(cè)光譜的波長(zhǎng)選用相應(yīng)的光電管。例如被測(cè)光的成分是紅光，選用銀氧銫陰極光電管就可以得到較高的靈敏度。(2).光電管的伏安特性    光電管的伏安特性是指在一定光通量照射下，光電管陽(yáng)極與陰極之間的電壓UA與光電流I之間的關(guān)系。光電管在一定光通量照射下，光電管陰極在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射一定量的光電子，這些光電子分散在陽(yáng)極與陰極之間的空間，若在光電管陽(yáng)極上施加電壓UA，則光電子被陽(yáng)極吸引收集，形成回路中的光電流I。當(dāng)陽(yáng)極電壓升高，陽(yáng)極發(fā)射的光電子指引一部分被陽(yáng)極收集，其余部分仍返回陰極。隨著陽(yáng)極電壓的升高，陽(yáng)極在單位時(shí)間內(nèi)收集到

38、的光電子數(shù)增多，光電流I也增加。如果陽(yáng)極電壓升高到一定數(shù)值時(shí)，陰極在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子全部被陽(yáng)極收集，稱為飽和狀態(tài)，以后陽(yáng)極電壓升高，光電流I也不會(huì)增加 。 圖4.8光電管不同光通量下的伏安特性曲線(3).光電管的光電特性    光電管的光電特性是指光電管陽(yáng)極電壓和入射光頻譜不便的條件下，入射光的光通量與光電流I之間的關(guān)系，在光電管陽(yáng)極電壓足夠大，使光電管工作在飽和狀態(tài)條件下，入射光通量和光電流線性關(guān)系，參見(jiàn)圖4.7所示。  圖4.9入射光通量和光電流線性關(guān)系(4).暗電流    如果將光電管置于無(wú)光

39、的黑暗條件下，當(dāng)光電管施加正常的使用電壓時(shí)，光電管產(chǎn)生微弱的電流，此時(shí)電流稱為暗電流。暗電流的產(chǎn)生主要是由漏電流引起的。光電管常用在自動(dòng)控制、無(wú)線電傳真、有聲電影及其它光電轉(zhuǎn)換設(shè)備上。     表4.2列出了一些國(guó)產(chǎn)光電管的技術(shù)特性。部分國(guó)產(chǎn)光電管的技術(shù)特性型號(hào)光譜響應(yīng)范圍Ao最佳靈敏度波長(zhǎng)Ao最小陰極靈敏度(uA/lm)陽(yáng)極工作電壓(V)暗電流(A)環(huán)境溫度()GD-52000-6000>3800-420030303×10-115-35GD-66000-11000>8000±100010308×10-115-35GD-73000-8500>4500451008×10-114.2.5 濕度傳感器濕敏元件是最簡(jiǎn)單的濕度傳感器。濕敏元件主