防風(fēng)自動(dòng)窗

　　因?yàn)楦咴瓪夂蚨嘧儯?jīng)常突然刮風(fēng)、下雨，從而造成一定的財(cái)產(chǎn)損失和生活不便。通過利用所學(xué)的物理知識和平時(shí)生活當(dāng)中積累的一些機(jī)械知識設(shè)計(jì)一種在起風(fēng)時(shí)，打開的窗戶能自動(dòng)關(guān)閉的裝置——防風(fēng)自動(dòng)窗(圖1)。
　　防風(fēng)自動(dòng)窗主要由以下幾個(gè)部分組成：
　　(1)推拉式玻璃窗；
　　(2)220V交流電機(jī)；
　　(3)動(dòng)力傳動(dòng)箱；
　　(4)電機(jī)控制箱；
　　(5)可調(diào)節(jié)風(fēng)動(dòng)開關(guān)。
　　
　　一、推拉式玻璃窗
　　
　　椎拉式玻璃窗是目前主要的玻璃窗形式之一。窗框材料主要有鋁合金、塑鋼。窗框有足夠的強(qiáng)度，僅需要加裝齒條和行程開關(guān)即可(圖2)。
　　
　　
　　
　　二、220V交流電動(dòng)機(jī)
　　
　　220V交流電動(dòng)機(jī)是利用家用電源的220V市電。將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，一般市場花40元就可買到。
　　
　　三、動(dòng)力傳動(dòng)箱
　　
　　動(dòng)力傳動(dòng)箱是將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)過能量轉(zhuǎn)換后，將電能轉(zhuǎn)化為推動(dòng)玻璃窗窗扇沿著滑軌運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能(圖3)。
　　動(dòng)力傳動(dòng)箱是能量傳遞的核心。它將交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為能夠推動(dòng)窗扇運(yùn)動(dòng)的直線運(yùn)動(dòng)。交流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器連接一套蝸桿、蝸輪機(jī)構(gòu)，再帶動(dòng)一套齒輪、齒條機(jī)構(gòu)。齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)固定在推拉式窗扇上的齒條，實(shí)現(xiàn)窗扇的開啟和關(guān)閉(圖4)。
　　蝸桿、蝸輪機(jī)構(gòu)起到降速和增力作用，通過1：100蝸桿、蝸輪傳動(dòng)后，傳遞到齒輪上的旋轉(zhuǎn)速度降低了100倍，而力卻增加了100倍。齒輪、齒條機(jī)構(gòu)的作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)。選擇合理的齒輪齒數(shù)，就能保證窗戶窗扇的平穩(wěn)移動(dòng)。
　　
　　四、電機(jī)控制箱
　　
　　電機(jī)控制箱主要是控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)窗戶的開啟和關(guān)閉(圖5)。電動(dòng)機(jī)的直接利用家用電源的220V，控制部分的電壓通過一個(gè)變壓器將家用電源上的200V降為24V的安全電壓。
　　電器部分的設(shè)計(jì)首先有一套風(fēng)動(dòng)開關(guān)，窗戶開啟和關(guān)閉到位后由行程開關(guān)發(fā)出指令系統(tǒng)斷電：有手動(dòng)打開和關(guān)閉窗戶的按鈕；電機(jī)正反轉(zhuǎn)由中間繼電器控制。
　　
　　
　　
　　五、風(fēng)動(dòng)開關(guān)
　　
　　風(fēng)動(dòng)開關(guān)是整個(gè)裝置_的關(guān)鍵。當(dāng)風(fēng)力達(dá)到一定強(qiáng)度后可以接通電源開關(guān)，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)。彈簧具有一定的強(qiáng)度和柔性，通過實(shí)驗(yàn)，在一個(gè)較長彈簧的頂端安放一只乒乓球，彈簧就可在任意方向擺動(dòng)。利用這個(gè)特性，只要將這個(gè)彈簧套人一個(gè)銅環(huán)中。彈簧擺動(dòng)后就可以和銅環(huán)接觸，這樣就可以組成一個(gè)開關(guān)(圖6)。
　　風(fēng)動(dòng)開關(guān)(圖7)主要由彈簧、支座、銅環(huán)和隔離環(huán)等零件組成。圖7中，彈簧和銅環(huán)都固定在裝在支座上部的尼龍隔離環(huán)上，在彈簧頂部裝有輕型球(乒乓球)。起風(fēng)時(shí)球體帶動(dòng)彈簧擺動(dòng)，彈簧外圓和銅環(huán)接觸，形成電流回路，給中間繼電器信號，使中間繼電器吸合，電機(jī)啟動(dòng)帶動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)關(guān)閉窗戶。在窗戶關(guān)閉或打開到位時(shí)，南裝在窗戶兩邊行程開關(guān)發(fā)出信號，指示電機(jī)停止。
　　具體多大風(fēng)時(shí)讓窗戶關(guān)閉，用調(diào)整裝在尼龍隔離環(huán)上銅環(huán)的高低位置來達(dá)到要求。
　　通過實(shí)物樣品的制作和實(shí)驗(yàn)，完全達(dá)到當(dāng)初預(yù)想的效果。在平時(shí)生活中通過操作系統(tǒng)面板上的按鈕，可以控制窗戶的開啟和關(guān)閉。因蝸輪蝸桿傳動(dòng)利用它的自鎖性能可以起到防盜作用。
　　該裝置還有進(jìn)一步提高的可能，例如采用光、聲控開關(guān)，并添加晾衣架，在自動(dòng)關(guān)窗前收回晾衣架等