毕业论文自动升降黑板的设计与实现30198.doc
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1、毕业设计(论文)自动升降黑板The blackboard power elevation班级 计算机辅助设计与制造081 学生姓名 朱健龄 学号 830404043指导教师 程琴 职称 助教 导师单位 徐州工业职业技术学院 论文提交日期 摘 要随着社会的发展,教师的职业也来越被社会看重,被誉为灵魂的工程师。同时教师的各方面都得到了有效地保障,但是在教室上课过程中,还有许多的不便,给教师带来困扰,例如粉笔的灰尘,长时间站立等等。还有一个问题就是黑白的高度,导致黑板的利用面积不高,教师在书写教学内容不是很顺手。这也就是要解决的问题,黑板的自动升降。在黑板的自动升降过程中,电动机是重中之重,他是黑白
2、能够实现自动升降的关键。电动机的工作原理电动机是把电能转换成机械能的设备。在机械、冶金、石油、煤炭、化学、航空、交通、农业以及其他各种工业中,电动机被广泛地应用着。人造卫星的自动控制系统中,电机也是不可缺少的。此外在国防、文教、医疗及日常生活中(现代化的家电工业中)电动机也愈来愈广泛地应用起来。自动升降黑白的工作原理是建立在电磁感应定律、全电路欧姆定律、和电磁力定律等基础上的。当磁极沿顺时针方向旋转,磁极的磁力线切割转子导条,导条中就感应出电动势。电动势的方向由右手定则来确定。因为运动是相对的,假如磁极不动,转子导条沿逆时针方向旋转,则导条中同样也能感应出电动势来。在电动势的作用下,闭合的导条
3、中就产生电流。该电流与旋转磁极的磁场相互作用,而使转子导条受到电磁力(安培力),电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩,转子就转动起来。在该设计中电动机是用来带动自动黑白的升与降,完成对自动升降黑板的控制。从控制形式分:1.手动升降。借助卷帘中心轴上的扭簧平衡力量,达到手动上下升降黑白。2.电动升降。用专用电机带动中心轴转动,达到黑板升降开关,当转动到电机设定的上下限位时自动停止。关键词:黑板的自动升降,电动机,电能转换成机械能,电磁感应定律、全电路欧姆定律、和电磁力定律Abstract along with societys development, teachers occ
4、upation also come to jump over is regarded as important by the society, by reputation for soul engineer.Simultaneously teachers various aspects all obtained have safeguarded effectively, but attended class in the process in the classroom, but also some many inconvenient, brought the puzzle to the te
5、acher, for example the chalk dust, the long time stood and so on.Also some question is the black and white altitude, causes the blackboard the use area not to be high, the teacher in the writing course content is not very convenient.This also is the question which must solve, the blackboard power el
6、evation.In the blackboard power elevation process, the electric motor is the the most important, he is black and white can realize the power elevation key.The electric motor principle of work electric motor is transforms the electrical energy the mechanical energy the equipment.In the machinery, the
7、 metallurgy, the petroleum, the coal, chemistry, the aviation, the transportation, the agriculture as well as other each industry, the electric motor widely is being applied.In the satellite automatic control system, the electrical machinery also is essential.In addition in the national defense, the
8、 culture and education, the medical service and the daily life (in modernized electrical appliances industry) the electric motor also increasingly widely applies.The power elevation black and white principle of work is the establishment in the law of electromagnetic induction, the entire electric ci
9、rcuit ohms law, and foundations and so on in electromagnetic force law.When the magnetic pole along clockwise revolves, the magnetic pole magnetic line of force cutting rotor bus-bar, in the bus-bar induces the electromotive force.The electromotive force direction determined by the right-hand rule.B
10、ecause the movement is relative, if the magnetic pole is motionless, rotor bus-bar along counter clockwise revolving, then in the bus-bar similarly also can induce the electromotive force to come.Under the electromotive force function, in the closed bus-bar produces the electric current.This electri
11、c current and the revolving magnetic pole magnetic field affects mutually, but causes the rotor bus-bar to receive the electromagnetic force (an ampere strength), electromagnetic force direction available left-hand rule determination.Then has the electromagnetism torque by the electromagnetic force,
12、 the rotor rotates.The electric motor is uses for in this design to lead automatic black and white rising with to fall, completes to the power elevation blackboard control.From types of control minute: 1. manual fluctuations.With the aid of the volume curtain central shaft on torsional spring balanc
13、e strength, achieved manual about rises and falls black and white.2. electrically operated fluctuations.With the special-purpose electrical machinery impetus central shaft rotation, achieves the blackboard lift valve, when rotates when about spacing which establishes to the electrical machinery auto
14、matic stop.Key word: The blackboard power elevation, the electric motor, the electrical energy transforms the mechanical energy, the law of electromagnetic induction, the entire electric circuit ohms law, and the electromagnetic force law目 录摘 要2Abstract3目录5第一章 绪 论71.1 教学中使用的黑板的弊端71.2 自动升降黑板的目的及意义71.
15、3 自动升降黑板的优点7第二章 黑板自动升降的实现82.1 实现黑板自动升降的方式82.2 自动升降黑板的原理82.3 自动升降黑板的结构图9第三章 电动机113.1 电动机113.1.1 电动机的分类113.1.2 电动机的工作原理113.1.3电动机的广泛使用113.2 自动升降黑板的电动机选择123.2.1 电动机选择的一般原则123.2.2 自动升降黑板所需的电动机123.3 传动部分的结构图143.4 传动部分的组成143.5 实现传动的方式15第四章 黑板在墙体上的固定164.1 传统黑板的固定方式与弊端165.2 自动升降黑板的固定方式164.2.1 自动升降黑板固定所需满足的条
16、件164.2.2固定方式的设计16第五章 限位装置185.1 限位开关的原理185.2滚轮旋转式限位开关的结构185.3限位开关在自动升降黑板中的应用19第六章 遥控装置206.1 无线遥控装置206.1.1 无线遥控装置的原理206.1.2 无线遥控装置的主要组成部分206.1.3 无线遥控装置的常见编码类型与优点206.1.4 影响无线遥控距离的因素217.2 无线遥控装置在自动升降黑板中的应用217.3 无线遥控装置与电机的安装的结构图21参考文献23致谢23第一章 绪 论1.1 教学中使用的黑板的弊端中国是一个人口大国,学生占据了相当的人口,所以教师的人数也是相当多,并且教师在一天当中
17、站立教学的时间比较长,因此普通黑板在使用中有以下的弊端:1. 使教师在上课时更加疲劳在学校当中,一节课的正常时间是45分钟。在上课期间,教师大部分时间是站立教学,所以一节课下来已经很疲劳了。教师书写教学内容的最方便舒适位置就是在黑板的中央位置书写,由于黑板是固定的,所以有时会用到黑板的上端还有下端,此时臂膀容易酸痛。一节课下来,经常是腰酸背痛。2. 黑板的利用面积不高在教学过程中,黑板的的中间是使用最多的地方。上端和下端由于书写的不便或学生的视线问题经常不使用,这样致使原本就比较小的黑板可以利用的面积更加下,当书写内容较多时,经常发现黑板的大小不能够将教学内容完整的写在黑板上。1.2 自动升降
18、黑板的目的及意义现在的社会是一个知识爆炸的社会,许多家长把上学当成孩子的唯一出路,虽然这种想法是不对的,但也反映出我国对教育业的重视。因此教师这个行业得到了更多的重视,而在教学过程中,黑板是重要的教学工具。不过由于现在黑板大多是固定在墙上的,因此给教师在书写教学内容中有许多的不便。自动升降黑班是为了解决教师在教学过程中书写的不便,还有使黑板使用面积的最大化的利用。提高学生的上课效率,减轻教师在上课中的疲劳。1.3 自动升降黑板的优点自动升降黑板的优势就是它的高度可以调节,升降到教师书写的最舒适位置。而且可以充分的使用黑板书写面积,不存在学生视线看不到教师书写不方便等书写死角问题,充分使用每一处
19、的面积。第二章 黑板自动升降的实现2.1 实现黑板自动升降的方式 现在的机械水平比较发达,实现黑板自动升降的方式比较多。例如通过大小齿轮的之间的配合传动使黑板升降、通过滑轮的牵引、磁铁间的引力与斥力、电动机的应用等等方式都可以实现黑板的自动的升降。齿轮之间的配合使黑板自动升降,是在黑板的一边固定齿条,此时在墙上的齿轮传动,随着齿轮传动方向的不同,黑板达到升降的目的:滑轮的牵引是在黑板的正上方安装滑轮,绳索通过滑轮与黑板相连接,拉动绳索,是黑板能够自动升降;而用磁铁控制黑板的升降,是在黑板的下方固定电磁铁还有黑板下方的墙体上固定电磁铁,电流的不同,磁铁间的斥力也不相同,通过调节斥力的大小达到黑板
20、的升降;电动机是提供动力,经过传动将动力传递到黑板的铁链上,铁链这时就可以牵引黑板进行自动升降。 现在的机械设计一切以人为主。齿轮的传动还有滑轮这些虽成本比较低,但是需通过人力来完成,电磁铁之间的斥力不容易调节。因此选着节省人力并且能够很好的实现黑板的自动升降是此次设计的首要条件,电动机通过传动使黑板能够升降符合这一条件。2.2 自动升降黑板的原理 电动机带动黑板自动升降,是电动机的转动通过链传动带动齿轮的转动。齿轮与传动管相连接,传动管因此与齿轮同步转动。而在传动管上有两根对称的铁链,传动管的不同转向使铁链在它上面的缠绕程度也不相同,因此铁链下方的黑板随着铁链伸出的长度不同,高度而改变,因此
21、实现黑板的自动升降。原理如图2.1所示:电动机链轮传动传动管转动铁链的伸出长度黑板的升降图2.12.3 自动升降黑板的结构图自动升降黑板的结构比较简单,主要是由电动机提供动力,通过层层的传动,将动力传递使铁链伸出的部分长短发生变化,因此带动黑板的升降。如下图2.2所示:图2.2第三章 电动机3.1 电动机3.1.1 电动机的分类1按工作电源分类 根据电动机工作电源的不同,可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。2按结构及工作原理分类 电动机按结构及工作原理可分为异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同电动机。3按起动与运
22、行方式分类 电动机按起动与运行方式可分为电容起动式电动机、电容盍式电动机、电容起动运转式电动机和分相式电动机。4按用途分类 电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。5按转子的结构分类 电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机(旧标准称为鼠笼型异步电动机)和绕线转子感应电动机(旧标准称为绕线型异步电动机)。6按运转速度分类 电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。3.1.2 电动机的工作原理电动机(Motors)是把电能转换成机械能的设备,它是利用通电线圈在磁场中受力转动的现象制成,分布于各个用户处,电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机,电力系统中的电
23、动机大部分是交流电机,可以是同步电机或者是异步电机(电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速)。电动机主要由定子与转子组成。通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线(磁场方向)方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用,使电动机转动。3.1.3电动机的广泛使用各种电动机中应用最广的是交流异步电动机(又称感应电动机 )。它使用方便、运行可靠、价格低廉、结构牢固,但功率因数较低,调速也较困难。大容量低转速的动力机常用同步电动机。同步电动机不但功率因数高,而且其转速与负载大小无关,只决定于电网频率。工作较稳定。在要求宽范围调速的场合多用直流电动机。但它有换向器,结构复杂,价格昂贵,维护
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