連棟溫室開窗機(jī)構(gòu)及遮陽系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計

江蘇大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告學(xué)生姓名指導(dǎo)教師論文（設(shè)計）題目連棟溫室開窗機(jī)構(gòu)及遮陽系統(tǒng)設(shè)計1.1國內(nèi)研究狀分析隨著農(nóng)業(yè)機(jī)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(kuò)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(jì)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(dāng)?shù)拈_窗機(jī)構(gòu)和遮陽系統(tǒng)等是溫室建設(shè)的頭等大事！我國現(xiàn)有的連棟溫室開窗機(jī)構(gòu)按驅(qū)動方式的不同,溫室開窗機(jī)構(gòu)可分為手動、電動和氣動開窗機(jī)構(gòu)。目前,應(yīng)用最廣泛的要數(shù)電動開窗機(jī)構(gòu)，其中常用的電動開窗機(jī)構(gòu)有卷膜開窗機(jī)構(gòu)（如圖1）、齒輪齒條開窗機(jī)構(gòu)（如圖2）、曲柄連桿開窗機(jī)構(gòu)（如圖3）、四連桿開窗機(jī)構(gòu)、推拉窗、保利窗等。但是電動機(jī)加齒輪齒條開窗機(jī)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(hù)、性價比高的要求下,我國“十五”期間重點項目——“基于植物生理的溫室智能機(jī)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(jī)構(gòu)的設(shè)計和運(yùn)動特性進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)氣動開窗機(jī)構(gòu)響應(yīng)快,能夠在溫室高溫、高濕、污染比較惡劣的環(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(jìn)一步研究。圖1.卷膜開窗機(jī)構(gòu)圖2.齒輪齒條開窗機(jī)構(gòu)圖3.曲柄連桿開窗機(jī)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:①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(qiáng)時展開，在光照較弱時收攏。調(diào)節(jié)進(jìn)入溫室的光照強(qiáng)度和室內(nèi)溫度，且溫度調(diào)節(jié)效果明顯。②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(jī)及齒輪齒條傳動，由計算機(jī)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(xué)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(qiáng)度的要求，也可降低制造成本，具有良好的發(fā)展應(yīng)用前景。圖6：溫室保溫遮陽系統(tǒng)立體結(jié)構(gòu)示意圖（1。驅(qū)動機(jī)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(jìn)，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)境的不同要求，通過計算機(jī)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(bǔ)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(jìn)行遠(yuǎn)程控制和診斷，由機(jī)器手進(jìn)行移栽，是世界最先進(jìn)的全封閉式生產(chǎn)體系。就開窗機(jī)構(gòu)和遮陽系統(tǒng)這兩方面來看：韓國的溫室為了進(jìn)行規(guī)模的擴(kuò)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(jī)構(gòu)裝置同樣利用電動開窗機(jī)構(gòu)，Venlo型溫室的開窗主要有機(jī)械擺動推拉式和齒輪齒條傳動式兩種方式(見圖7)。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——玻璃溫室，就其開窗機(jī)構(gòu)和遮陽系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新型設(shè)計（其中開窗機(jī)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），使其在保證溫室結(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(jìn)一步提高溫室自然通風(fēng)降溫的效果。方法：①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；②選擇開窗機(jī)構(gòu)中側(cè)窗的控制方式、位置、窗子大小及開合角度等；③選擇天窗的開啟方式、開窗機(jī)構(gòu)、位置設(shè)置以及電機(jī)選擇等；④外遮陽的結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制方式、遮陽網(wǎng)的選用等；⑤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；⑥繪制連棟溫室開窗機(jī)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.本課題所需要解決的問題開窗機(jī)構(gòu)的設(shè)計分為兩部分：①側(cè)窗的設(shè)計；②天窗的設(shè)計。側(cè)窗的設(shè)計我們可直接采用當(dāng)下應(yīng)用最多的齒輪齒條開窗機(jī)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(jī)控制即可；天窗的設(shè)計相對側(cè)窗就比較復(fù)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(jī)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(jī)帶動，獨立控制，但是，這種開窗機(jī)構(gòu)的電機(jī)用量較多，能量損耗多，造價昂貴；其次，天窗的開啟及電機(jī)控制應(yīng)合理，應(yīng)為遮陽系統(tǒng)的布置留下必要的空間，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(jìn)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(jìn)一步提高溫室自然通風(fēng)的能力，其次進(jìn)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本！4.預(yù)期結(jié)果及其意義通過本次畢業(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(jī)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(jī)構(gòu)裝配圖；一張連棟溫室遮陽系統(tǒng)部件裝配圖；以及相關(guān)零件圖的計算機(jī)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(fēng)和遮陽系統(tǒng)實現(xiàn)自然通風(fēng)降溫，無需再利用風(fēng)機(jī)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(fēng)降溫！進(jìn)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(jìn)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(xué)化并提高農(nóng)業(yè)研究的準(zhǔn)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(jìn)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(jìn)行文獻(xiàn)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)。參考文獻(xiàn)[1]張躍峰,張書謙.現(xiàn)代溫室開窗機(jī)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(jī)構(gòu)[J].農(nóng)機(jī)與食品機(jī)械，1999，(4):22-25.[3]蔡龍俊,魯雅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