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温室大棚卷帘机的设计刘刚【摘要】A safe, effective and laborsaving shutter machine is designed on the basis of analysis on the advantages and demerits of vari- ous shutter machines and the operation requirements of shutter machines for plastic tunnels. This article presents the working principle of the newly design machine and its overall structure. In particular, the calculation and determination of the parameters is discussed in a bid to provide reference for the promotion and application of shutter machines for plastic tunnels.%根据温室大棚卷帘机的作业工艺，在分析各类型卷帘机优劣势的基础上，设计了一种省工、省力、安全、高效的卷帘机械。
介绍新型卷帘机的总体结构和工作原理，详细探讨电动机及传动系统各参数的计算确定，为大棚卷帘机的推广应用提供参考。
【期刊名称】《农业科技与装备》【年(卷),期】2012(000)011【总页数】3页(P29-30,34)【关键词】卷帘机;大棚;设计;电动机;传动系统;参数【作者】刘刚【作者单位】辽宁省农业机械化研究所,沈阳110161【正文语种】中文【中图分类】S625.3大棚卷帘机（简称卷帘机）是用于驱动日光温室外保温材料展开和收拢的农业机械，在日光温室大棚生产中占有重要地位。
果蔬大棚电动卷帘机摘要果蔬大棚卷帘机是今后大棚种植必需的机械装备和发展方向，它改变了传统人工卷帘操作的方法，比人工操作提高效率十几倍以上，解决了每天卷放草帘的劳动强度，改善了严冬露天操作的环境，重要的是缩短了卷、放草帘所消耗的时间,延长了光照时间.大大提高了劳动效率和经济效益.现今市场上主要供应的是一种是走动式卷帘机这种卷帘机利用卷帘机的动力上下自由卷放草帘子，不必受大棚坡度大小的限制。
但这种卷帘机结构复杂，稳定性差，寿命低，且不适合长度过大的大棚。
本课题所设计的是一种固定式卷帘机，它模拟人工操作,通过缠绕在绳上的绳子的拉紧和放松,实现草帘的卷收和铺放。
其主要机构包括电动机、减速机、卷帘装置等。
本课题着重对卷帘机的减速机及卷帘装置进行设计，使其在压低成本的前提下满足普通斜坡式大棚的要求。
关键词：卷帘机，减速机，传动比，抗弯强度FRUITS AND VEGETABLES BIG AWNING ELECTRICALLY OPERATED VOLUME CURTAIN MACHINEAbstract：The fruits and vegetables big awning volume curtain machine will be the next big awning planter essential machinery equipment and the development direction, it changed the traditional artificial volume curtain operation method, will enhance above efficiency several times compared to the manual control, solved the daily volume to graze animals the curtain the labor intensity, improved the severe winter open-air operation environment, more importantly reduced the volume, has grazed animals the time which the curtain consumed,Lengthened the illumination time.Enhanced the labor efficiency and the economic efficiency greatly.Nowadays in the market the main supply is one kind is takes a walk about the type volume curtain machine this kind of volume curtain machine use volume curtain machine power the free volume to graze animals the curtain screen, does not need to receive the big awning slope size the limit. But this kind of volume curtain machine structure is complex, the stability is bad, the life is low, also does not suit the length oversized big awning.What this topic designs is one kind of stationary volume curtain machine, it simulates the manual control,Through winding on rope string tautness and relaxation,The realization grass curtain volume receives and sets.Its main organization including electric motor, speed reducer, volume curtain installment and so on. This topic emphatically carries on the design to the volume curtain machine speed reducer and the volume curtain installment, causes it in to reduce the cost under the premise to satisfy the ordinary pitch type big awning the request.Key word V olume curtain machine，Speed reducer，Velocity ratio，Bending strength.目录1 绪论 (1)1.1本课题研究意义 (1)1.2本课题的研究现状 (1)1.3设计任务与要求 (3)1.4拟解决的关键问题 (3)1.5拟采用的研究手段 (4)2 传动装置的总体设计 (5)2.1确定传动方案 (5)2.2电动机的选择 (5)2.3计算总传动比和分配各级传动比 (6)2.4计算传动装置的运动和动力参数 (6)3 传动机构及零件的设计计算 (7)3.1带传动的设计计算 (7)3.2减速器的设计计算 (8)3.2.1 蜗轮蜗杆的设计计算 (8)3.2.2 蜗杆的设计 (11)3.2.3 齿轮的设计计算 (17)3.2.4 传动轴的设计 (22)3.2.5 输出轴的设计 (30)3.2.6 箱体的设计 (36)3.3卷动机构的设计 (38)3.3.1 卷绳管的设计计算 (41)3.3.2 绞盘的设计计算 (41)3.3.3 滑动轴承的设计 (43)3.3.4 法兰连接的设计 (43)4 结论 (456)参考文献 (467)致谢 (489)外文文献原文译文1 绪论1.1 本课题研究意义随着城乡人民生活水平的提高，冬季栽培鲜菜、鲜果的温室大棚蓬勃发展，其规模越来越大。
目录第一章绪论 (2)1.1 背景介绍 (2)1.2 相关技术的情况 (2)1.3 设计的意义 (2)第二章总体设计方案 (3)2.1 结构设计 (3)2.2 本设计主要功能流程图 (3)第三章硬件设计模块 (5)3.1 单片机主控制模块 (5)3.2 GSM短信收发模块 (6)3.3 温度显示模块 (8)3.4 矩阵键盘模块 (10)3.5 步进电机仿卷帘机模块 (11)第四章软件设计 (13)4.1 程序设计总流程图 (13)4.2GSM短信模块程序设计 (14)4.3 DS18B20程序设计 (16)4.4 1602液晶程序设计 (19)4.5矩阵键盘程序设计 (22)4.6步进电机程序设计 (24)第五章调试与总结 (27)5.1 调试 (27)5.2总结 (27)致谢 (29)参考文献 (30)附录 (31)第一章绪论1.1 背景介绍2009年12月8日傍晚，福兴地某村一位中年妇女到自家大棚上放草帘，由于没有及时停住卷帘机，导致绳子在铁杆上反缠，该妇女去拉绳子时，不慎被绳子缠住围巾，最终被勒住颈部，当场死亡。
1.2 相关技术的情况目前使用的温室大棚卷帘机是靠人工送电，以达到控制卷帘机升降的目的，存在着很大的安全隐患。
卷帘机本是帮助人们干活的工具，可有时却成了杀人工具，而且不管温室中是否有劳动任务，管理人员必须亲自到温室按动按键实现卷帘机的升降，浪费了时间。
1.3设计的意义本设计以发送短信的方式来控制卷帘机的升降，通过远程控制，就能实现卷帘机的自动升降，一方面可以有效的避免类似上述情况的发生，另一方面可减轻管理人员的劳动强度，在温室中没有劳动任务的时候不必亲自到温室，仅仅为实现大棚帘子的升降，节省了时间。
同时本设计外加其他功能，一方面能检测室内温度，将温度以短信的形式发给管理人员，使管理人员能够及时准确的了解温室内的温度情况，及时实现对温室大棚的通风，使作物获得适宜的生长温度，有利于作物的生长；另一功能就是当室内温度过低时，卷帘机能够自动放帘，以保证室内基本恒温，缩短蔬菜生长周期，使蔬菜提前上市，提高经济效益。
蔬菜大棚卷帘门和换气扇步进电机智能控制器的设计摘要：为实现蔬菜大棚温湿度的智能控制，以AT89S52单片机为控制核心，35BYJ46步进电机为控制对象，采用ULN2003A驱动芯片实现对步进电机的转速及定位控制，根据实时采集的温湿度数据，通过控制卷帘门的开度及换气扇的转速，从而调节蔬菜大棚的温湿度。
同时，通过M35模块（GPRS）和红外模块可以实现控制系统的远程控制和近程控制。
关键词：蔬菜大棚；步进电机；AT89S52；温湿度控制；智能控制器近年来随着种植业结构的调整与优化，蔬菜产业发展迅猛，特别是利用温室大棚种植蔬菜已成为广大农民致富的主导产业之一，如何对大棚蔬菜进行智能控制以提高经济效益成为当前亟须解决的问题。
影响大棚蔬菜经济效益的主要因素是温度和湿度，而这些都是通过卷帘门的打开程度进行控制的。
为了达到最合适的温度和湿度，就要对光照强度和空气流通进行合理控制，要想达到最佳的控制状态，关键是对步进电机的控制。
因此设计了以单片机为核心的智能步进电机控制器。
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
在正常运行的情况下，电机的转速、反转、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的[1]。
当前用于步进电机的芯片有MCS-51系列、TMC428系列、DSP系列以及一些驱动芯片，这些芯片在控制原理上基本相同[2-4]。
这里应用AT89S52单片机对大棚蔬菜卷帘门和换气扇步进电机进行智能控制。
1 系统硬件设计1.1 系统硬件结构图系统主要由单片机最小系统、M35模块（GPRS）、DS1302定时模块、SHT11温湿度模块、ULN2003A驱动模块、TC9012红外模块以及步进电机等几部分组成，其系统原理框图如图1。
系统采用AT89S52单片机作为控制芯片，应用ULN2003A实现对步进电机的控制。
日光温室无阴影卷帘机设计摘要：卷帘机作为小型农用机械已广泛应用于设施农业中，针对前置卷轴上推式卷帘机在减速机下方区域总有两米左右的区域不能自动卷帘的问题，设计了一套日光温室无阴影卷帘机。
该卷帘机采用两级链传动，具有折叠功能，运行时装置打开，避免与大棚表面的碰撞，放到地面后折起，减小占地空间。
该卷帘机可以实现手动、自动和远程遥控控制三种方式，同时采用位置开关和时间保护方式，实现双重限位保护，该卷帘机操作安全方便，收放自如，实现了自动无缝卷放帘。
关键字：日光温室；卷帘机；远程遥控；无阴影1.研制背景及意义截至 2017 年，我国设施农业总面积已居世界首位，仍呈现平稳增长趋势，预计到 2021年底可达 410 万公顷。
其中大型化是大棚设施的必然发展趋势，外保温塑料大棚是一种具有发展潜力的新型设施形式。
它具有土地利用率高，建造成本低，内部空间大、有利于农机作业等优势。
但这种设施的外保温被，仍然采用日光温室保温被的卷放机构，被子在卷起来时停放在大棚顶部的屋脊处，因此会在大棚内部形成一个阴影带，从而减弱作物的正常光照，在本已弱光的冬季对作物的生长产生不利的影响。
卷帘机的出现极大地推动了日光温室机械化发展，同时降低了农户的劳动强度。
由于温室大棚长度一般较大，大多数卷帘机安装于大棚中间位置，通过两端伸出的卷帘轴实现两侧棉被的卷起和铺放，但是在减速机下方有两米宽的棉被不能被卷起。
一般情况下中间的棉被需通过人工来卷起或始终盖在棚面上，如果始终盖在棚面上就会影响中间棉被下方农作物的采光和生长，降低了蔬菜的产量，同时降低了温室土地的利用率，如果人工卷起不仅费时费力，同时操作时具有一定的危险性。
针对上述问题，急需设计一款温室大棚保温被无阴影卷帘机，实现中间棉被随卷帘机自动卷起和铺放，同时能够实现现场手动、近程遥控和远程手机短信控制。
这种技术不仅可以保证达到对种植物的正常光照，同时也对我国精准农业与智慧农业的快速发展具有重要意义。
扬州职业大学专科生毕业论文（设计）题目日光节能温室大棚卷帘机的设计学院机械工程学院专业班级09机械（5）班学生姓名陈敏华指导教师居安详撰写日期：2011年05月10日摘要随着城乡人民生活水平的提高，冬季栽培鲜菜、鲜果的温室大棚蓬勃发展，规模越来越大。
但是，草帘每天都要卷起和铺放，耗用菜农很多的精力和体力，为了节约每次升降帘子的时间，设计套管式温室大棚卷帘机，每次一个或者两个人在十分钟左右的时间就能完成卷帘、放帘作业，这样可以大大延长室内的光照时间。
针对温室大棚用户的实际情况，设计一种套管式卷帘机，并对关键结构进行运动分析与受力分析，对其主要结构的技术参数进行分析与计算，以完善机器结构和工作原理。
该种形式的卷帘机适合棚长较小的温室大棚的设计工作，其传动方式为电动机通过二级皮带传动和一级蜗杆减速器实现减速，并通过凸缘联轴器与卷帘轴相连。
该卷帘机采用一级蜗杆减速器能够很大程度上减小减速器的设计尺寸；蜗杆头数采用单头不但加工容易，而且具有自锁性能，能够在一定程度上减少安全事故。
套管式卷帘机通过电动机的正反转实现卷帘和放帘作业。
关键词：温室大棚；卷帘机；传动Designing of Automatic Met Roller for Solar GreenhouseAbstractWith the improvement of living standards of urban and rural people.Growing of fresh vegetables and fruit, the winter of greenhouse trellis vigorous development, scale is getting bigger and bigger. But every day, careless, heigher up and lay out a lot of energy and energy vegetable, in order to save the time, every time lifting curtain design casing type greenhouse trellis shutter machine, every time one or two in ten minutes of time will finish the shutter, put shade homework, so can greatly extend indoor illumination time. According to the actual situation of greenhouse trellis users, design a kind of casing type shutter machine, and the key structure with stress analysis, motion analysis of the main structure of the technical parameters is analyzed and calculated, consummates machine structure and work principle. The form of shutter machine suitable for tents long lesser greenhouse trellis design work, the transmission way through the secondary for motor belt transmission and level, and achieve slowdown worm reducer by lugs coupling and shutter shaft connected. This shutter machine adopts level 1 worm reducer can largely reduce the design of the speed reducer size; Using single head not only worm broken down easy processing, but also the lock performance, can, to some extent, reduce safety accidents. Casing type shutter machine through motor positive &negative realize shutter and put shade homework.Key Words：Solar Greenhouse；Met Roller；Transmission目录1引言 (1)2套管式卷帘机方案的确定 (2)2.1整机结构 (2)2.2温室大棚尺寸及要求 (3)2.3卷帘转角及自由度的确定............................. 错误！未定义书签。
果蔬大棚电动卷帘机摘要果蔬大棚卷帘机是今后大棚种植必需的机械装备和发展方向，它改变了传统人工卷帘操作的方法，比人工操作提高效率十几倍以上，解决了每天卷放草帘的劳动强度，改善了严冬露天操作的环境，重要的是缩短了卷、放草帘所消耗的时间,延长了光照时间.大大提高了劳动效率和经济效益.现今市场上主要供应的是一种是走动式卷帘机这种卷帘机利用卷帘机的动力上下自由卷放草帘子，不必受大棚坡度大小的限制。
但这种卷帘机结构复杂，稳定性差，寿命低，且不适合长度过大的大棚。
本课题所设计的是一种固定式卷帘机，它模拟人工操作,通过缠绕在绳上的绳子的拉紧和放松,实现草帘的卷收和铺放。
其主要机构包括电动机、减速机、卷帘装置等。
本课题着重对卷帘机的减速机及卷帘装置进行设计，使其在压低成本的前提下满足普通斜坡式大棚的要求。
关键词：卷帘机，减速机，传动比，抗弯强度FRUITS AND VEGETABLES BIG AWNING ELECTRICALLY OPERATED VOLUME CURTAIN MACHINEAbstract：The fruits and vegetables big awning volume curtain machine will be the next big awning planter essential machinery equipment and the development direction, it changed the traditional artificial volume curtain operation method, will enhance above efficiency several times compared to the manual control, solved the daily volume to graze animals the curtain the labor intensity, improved the severe winter open-air operation environment, more importantly reduced the volume, has grazed animals the time which the curtain consumed,Lengthened the illumination time.Enhanced the labor efficiency and the economic efficiency greatly.Nowadays in the market the main supply is one kind is takes a walk about the type volume curtain machine this kind of volume curtain machine use volume curtain machine power the free volume to graze animals the curtain screen, does not need to receive the big awning slope size the limit. But this kind of volume curtain machine structure is complex, the stability is bad, the life is low, also does not suit the length oversized big awning.What this topic designs is one kind of stationary volume curtain machine, it simulates the manual control,Through winding on rope string tautness and relaxation,The realization grass curtain volume receives and sets.Its main organization including electric motor, speed reducer, volume curtain installment and so on. This topic emphatically carries on the design to the volume curtain machine speed reducer and the volume curtain installment, causes it in to reduce the cost under the premise to satisfy the ordinary pitch type big awning the request.Key word V olume curtain machine，Speed reducer，Velocity ratio，Bending strength.目录1 绪论 (1)1.1本课题研究意义 (1)1.2本课题的研究现状 (1)1.3设计任务与要求 (3)1.4拟解决的关键问题 (3)1.5拟采用的研究手段 (4)2 传动装置的总体设计 (5)2.1确定传动方案 (5)2.2电动机的选择 (5)2.3计算总传动比和分配各级传动比 (6)2.4计算传动装置的运动和动力参数 (6)3 传动机构及零件的设计计算 (7)3.1带传动的设计计算 (7)3.2减速器的设计计算 (8)3.2.1 蜗轮蜗杆的设计计算 (8)3.2.2 蜗杆的设计 (11)3.2.3 齿轮的设计计算 (17)3.2.4 传动轴的设计 (22)3.2.5 输出轴的设计 (30)3.2.6 箱体的设计 (36)3.3卷动机构的设计 (38)3.3.1 卷绳管的设计计算 (41)3.3.2 绞盘的设计计算 (41)3.3.3 滑动轴承的设计 (43)3.3.4 法兰连接的设计 (43)4 结论 (456)参考文献 (467)致谢 (489)外文文献原文译文1 绪论1.1 本课题研究意义随着城乡人民生活水平的提高，冬季栽培鲜菜、鲜果的温室大棚蓬勃发展，其规模越来越大。
但是，在温室大棚作业中，卷铺草帘是最费时费工的主要作业环节之一，尤其在严寒冬季的凌晨和傍晚，在寒风刺骨的恶劣条件下，农民站在大棚顶上从事着艰苦笨重的草帘卷铺劳动，情况可想而知。
对于一个长80米大棚来说，每天都要在早上拉启、傍晚放下，各要用大约40分钟左右。
严格的来说，冬天里的阳光和温度是“果蔬大棚”中作物正常生长所依赖的珍贵资源。
农民要争分夺秒，辛苦是可想而知的[1]。
但这仍然解决不了问题，由于“果蔬大棚”保温帘开启和关闭时间相对集中，引起的劳力不足和耗用时间过长，已经严重制约了“果蔬大棚”的产量效益和发展空间。
电动卷帘机的出现则彻底解决了人工卷铺帘子带来的一系列不便。
使用电动卷帘机，可随时启动，延长了光照时间，增加了光合作用，更重要的是节省劳动时间，减轻了劳动强度。
日光温室在深冬生产过程中，每一千平方米温室人工控帘约需1.5小时，而卷帘机只需5分钟左右，太阳落山前，人工放帘需用约1小时左右，由此看来，每天若用卷帘机起放帘子，比人工节约近2小时的时间。
同时延长了室内宝贵的光照时间，增加了光合作用时间。
另外，使用电动卷帘机对草帘、棉帘保护性好，延长了草帘、棉帘的使用寿命，既降低生产成本，同时因其整体起放，其抗风能力也大大增强。
总体上可使农民能比较轻松地用更多的精力提高对蔬菜进行管理，提高品质、扩大规模[2]。
因此，开发经济、实用的电动卷帘机是一项很好的研究课题。
1.2 本课题的研究现状目前国内生产的卷帘机主要有两种工作方式[3]：一种是固定式，卷帘机固定在大棚后墙的砖垛上，它模拟人工操作，通过缠绕在轴上的绳子的拉紧和放松。
利用机械动力把草帘子卷上去，利用大棚的坡度和草帘子的重量往下滚放草帘子。
该种型号的卷帘机造价较高，大棚要有一定的坡度，如果棚面坡度太平，草帘子滚不下来，当风大时容易乱绳并影响工作，且安装复杂。
另一种是走动式，这种卷帘机由悬臂杆、支撑杆、电机、减速机构和卷帘轴等组成。
其工作方式是采用机械手的原理，利用卷帘机的动力上下自由卷放草帘子，不必受大棚坡度大小的限制。
但存在以下不足，悬臂杆和支撑杆稳定性差，对草帘整体弯度要求较高，不易满足长度较大的大棚，且其卷帘轴被焊接成整体构件，拆装不方便。
对于较常见的80米长的果蔬大棚，通过文献检索，有一些满足要求的卷帘机械，现将代表性的结构特点分析如下。
图1[4]是一种卷帘机的使用状态示意图，该卷帘机采用固定式结构，主要由工作电机及固定机构，减速机，卷绳管，卷帘绳，螺栓，轴承等组成。
其工作原理为电机通过减速箱减速，使输出轴与卷绳管连接，带动卷绳管转动，卷绳管与卷帘绳一端固定，电机工作，卷绳管带动卷帘绳卷起，卷帘绳带动草帘卷起，完成卷的过程。
电动反转，卷帘在自身重力作用下沿绳放下，完成放的过程。
其中卷帘机的电机和减速机分别固定在一电机支杆上，电机支杆的下端固定在温室的墙上。
大棚卷帘机包括多个卷绳管支承机构，卷绳管直接与减速箱的输出轴相连。
卷绳管通过支架固定。
支架通过螺栓固定在大棚的顶墙上。
卷帘绳一端套在卷绳轴上，另一端绕过卷轴大棚顶端。
其中电机通过减速机予以减速，带动整体。
优点：结构简单，以电机驱动，卷帘卷起速度快，省工省力，适合大面积作业。
图1.1 一种卷帘机的使用状态示意图大棚顶端三角支架的结构图如图2所示，卷绳轴顶端支承机构的竖支杆的下端固定在横支板上，斜支杆的两端分别与竖支杆和横支杆连接，横支杆可固定在温室大棚的墙体上，如此三个支板形成三角形支承，大大加强了支板的支承能力和安全性。
图1.2 卷绳轴顶端三角支架的结构图经过上述分析，为了适应农业上的需要，本课题要设计一种操作简单，经济实用的卷帘机。
此款卷帘机结构要合理，维修要方便，能在北方恶劣的环境下长期工作。
此款卷帘机依靠电力采用电机驱动。
经过减速机降速，将扭矩传输给卷动机构。
卷动通则带动草帘完成卷帘，放帘作业。
卷帘机通过控制电机正反转，完成卷帘，放帘作业。
其操作方式为固定式，可降低对大棚结构的要求，适应绝大多数农民的需要,具有广阔的市场。
1.3 设计任务与要求1)利用电机作动力，经减速机降速，通过控制电机正反转，完成卷帘、放帘作业。
2)用于长度在80米以内的常用形状的温室大棚。
3)需在5分钟内完成卷、放帘作业。
结构合理、成本较低。
4)电动机功率为1.1KW，经减速机减速后降为1.6e/min。
