一种齿型结构、窗户开关装置及其控制方法与流程

本发明涉及传动结构设计，具体是一种齿型结构、窗户开关装置及其控制方法。

背景技术：

1、齿型结构是指外形上具有一个或者多个齿型，配合使用时能够通过齿与齿之间的连续啮合传递运动和动力的机械结构，采用齿型结构的物件通常有齿轮、齿条、齿环、蜗轮等，多个采用齿型结构的物件之间配合使用能够实现旋转速度和转矩的变化，齿型的大小、形状、数量和排列方式决定了齿型结构在系统中起到的功能和效果。

2、齿型结构按照齿廓曲线一般可分为圆弧齿型、摆线齿型、渐开线齿型等多种不同的齿型种类，其中比较常见常用的渐开线齿型由于具有传动效率高、传动平稳、传动噪音低、传动接触面积均匀等优点被广泛应用在各种机械传动结构中，但是渐开线齿型在传动啮合时其齿面之间存在相对滑动，齿面有效接触面积只集中在齿宽中部的有限区域，齿面相对滑动较大，摩擦磨损严重，长时间会引发摩擦磨损、胶合、塑性变形等现象，导致逐渐出现传动降效以及热变形、振动、噪声等情况，这些情况不仅会影响传动系统的性能，还可能会导致传动系统的传动效率降低和使用寿命减少。

技术实现思路

1、针对上述提到的现有齿型结构的齿面有效接触面积只集中在齿宽中部的有限区域、齿面相对滑动较大、摩擦磨损严重等问题，本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

2、一种齿型结构，包括齿顶线、齿底线、用于设计齿型结构外形的齿廓曲线和用于加强齿型结构强度的齿根过渡曲线，所述齿廓曲线和所述齿根过渡曲线位于所述齿顶线与所述齿底线之间，所述齿廓曲线和所述齿根过渡曲线均以所述齿型结构的中心对称设置，所述齿廓曲线由余弦函数构成，所述齿根过渡曲线由hermite曲线构成，所述齿廓曲线、所述齿根过渡曲线与所述齿底线依次光滑衔接。

3、进一步地，窗户开关装置，包括窗体、安装在所述窗体上可活动的窗身、安装在所述窗体上的固定架以及安装在所述固定架上的传动装置，所述传动装置包括箱体、安装在所述箱体上的驱动器和传动结构，所述传动结构采用如权利要求所述的齿型结构啮合并传递动力，所述驱动器驱动所述传动结构带动所述窗身在所述窗体上活动。

4、进一步地，所述传动结构包括主动轴、从动轴、传动轴、用于传动的主动件和从动件，所述主动件包括安装在所述主动轴上的第一主动件和第二主动件，所述从动件包括安装在所述从动轴上的第一从动件和安装在所述传动轴上的第二从动件，所述第一从动件啮合所述第一主动件，所述第二从动件啮合所述第二主动件。

5、进一步地，所述主动件包括第三主动件，所述从动件包括第三从动件，所述第三主动件安装在所述传动轴远离所述主动轴的一端，所述第三从动件安装在所述窗身朝向所述传动装置的一侧并与所述第三主动件啮合，以使得所述传动装置可驱动所述窗身在所述窗体上活动。

6、进一步地，所述从动轴的中心轴线与所述主动轴的中心轴线平行，所述传动轴的中心轴线与所述主动轴的中心轴线垂直。

7、进一步地，还包括晾衣架机构，所述晾衣架机构包括安装在所述窗体上的摇杆支座、与所述摇杆支座铰接的活动摇杆、滑动连接在所述活动摇杆上的摇杆衬套、铰接在所述摇杆衬套的曲柄件以及用于挂放衣服的挂衣杆，所述曲柄件远离所述摇杆衬套的一端与所述从动轴的输出端配合限位连接，所述挂衣杆安装在所述活动摇杆远离所述摇杆支座的一端。

8、进一步地，还包括用于监测环境状态的监测传感器和用于收集数据的控制器，所述固定架包括用于安装所述传动装置的装置固定架和用于安装所述监测传感器的传感器固定架，所述装置固定架位于所述窗体靠近所述第三从动件的一侧，所述控制器分别电连接所述监测传感器和所述传动装置，所述控制器可以根据所述监测传感器的反馈数据控制所述传动装置的启停。

9、进一步地，窗户开关装置的控制方法，应用于如上所述的窗户开关装置，控制方法包括：

10、通过所述监测传感器实时采集外部环境的空气湿度；

11、当所述监测传感器检测到外部环境的空气湿度大于80％时，所述监测传感器发送数据和信号至所述控制器分析并处理；

12、所述控制器控制所述传动装置带动所述晾衣架机构作出收回动作；

13、所述控制器控制所述传动装置带动所述窗身作出关窗动作。

14、进一步地，所述所述控制器控制所述传动装置带动所述窗身作出关窗动作的步骤之后，还包括：

15、当所述监测传感器检测到外部环境的空气湿度小于60％时，所述监测传感器发送数据和信号至所述控制器分析并处理；

16、所述控制器控制所述传动装置带动所述晾衣架机构作出放出动作；

17、所述控制器控制所述传动装置带动所述窗身作出开窗动作。

18、进一步地，所述收回动作为所述驱动器正转并驱动所述主动轴带动所述从动轴转动，使得所述活动摇杆带动所述挂衣杆朝向室内方向圆周转动；

19、所述放出动作为所述驱动器反转并驱动所述主动轴带动所述从动轴转动，使得所述活动摇杆带动所述挂衣杆朝向室外方向圆周转动；

20、所述关窗动作为所述驱动器正转并驱动所述主动轴带动所述传动轴转动，使得所述窗身沿窗导轨朝向所述窗体中心的方向移动；

21、所述开窗动作为所述驱动器反转并驱动所述主动轴带动所述传动轴转动，使得所述窗身沿窗导轨朝向远离所述窗体中心的方向移动。

22、本发明的有益效果如下：

23、1、本发明在齿型结构两侧用于啮合接触的齿廓曲线设计采用余弦函数设计，使得相互啮合的齿型结构在运动时齿廓之间可以实现纯滚动的啮合接触状态，减少齿廓之间的摩擦磨损，降低齿廓之间的相对滑动带来的结构磨损，在齿型结构与齿底线连接的齿根过渡曲线采用hermite曲线设计，增强齿型结构抵抗形变的性能，提高齿型结构的抗弯强度，使齿型结构不易发生齿根折断，提高齿型结构的使用寿命。

24、2、本发明在传动结构中采用通过余弦函数和hermite曲线设计的齿型结构，使得主动件和从动件在啮合过程中可以通过纯滚动的啮合接触状态传递动力，将这种传动结构应用到传动装置中，还可以具有传动效率更高、传动平稳、传动噪音更低、传动接触面积更加均匀等优点，增强传动装置的性能，还可以通过限定主动轴、从动轴和传动轴的摆放方向使得传动装置可以向不同位置的机构传递动力，使得传动装置能够驱动多个机构同步运动，提高传动装置的适应性和实用性。

25、3、本发明将传动装置应用到窗户的开合运动以及晾衣架的收放运动中，通过控制器使得开关窗户和收放晾衣架实现机械化自动运作，无需人工参与其中即可完成窗户开关和晾衣架收放，在此基础上，采用监测传感器监测周围环境的变化，当监测到环境出现湿度较高、雾气湿润或者雨天等变化时，监测传感器可以将数据反馈至控制器，通过控制器处理分析变化程度以及时控制传动装置关闭窗户和收回晾衣架，等到环境恢复干爽、雾气散去或者回到晴天后，控制器可以控制传动装置打开窗户和放出晾衣架，利用控制器结合监测传感器实现窗户和晾衣架的自动化运作。

技术特征：

1.一种齿型结构，其特征在于：包括齿顶线(101)、齿底线(102)、用于设计齿型结构外形的齿廓曲线(103)和用于加强齿型结构强度的齿根过渡曲线(104)，所述齿廓曲线(103)和所述齿根过渡曲线(104)位于所述齿顶线(101)与所述齿底线(102)之间，所述齿廓曲线(103)和所述齿根过渡曲线(104)均以所述齿型结构的中心对称设置，所述齿廓曲线(103)由余弦函数构成，所述齿根过渡曲线(104)由hermite曲线构成，所述齿廓曲线(103)、所述齿根过渡曲线(104)与所述齿底线(102)依次光滑衔接。

2.窗户开关装置，其特征在于：包括窗体(41)、安装在所述窗体(41)上可活动的窗身(42)、安装在所述窗体(41)上的固定架(43)以及安装在所述固定架(43)上的传动装置(3)，所述传动装置(3)包括箱体(31)、安装在所述箱体(31)上的驱动器(32)和传动结构，所述传动结构采用如权利要求1所述的齿型结构啮合并传递动力，所述驱动器(32)驱动所述传动结构带动所述窗身(42)在所述窗体(41)上活动。

3.根据权利要求2所述的窗户开关装置，其特征在于：所述传动结构包括主动轴(33)、从动轴(34)、传动轴(35)、用于传动的主动件和从动件，所述主动件包括安装在所述主动轴(33)上的第一主动件(21)和第二主动件(22)，所述从动件包括安装在所述从动轴(34)上的第一从动件(24)和安装在所述传动轴(35)上的第二从动件(25)，所述第一从动件(24)啮合所述第一主动件(21)，所述第二从动件(25)啮合所述第二主动件(22)。

4.根据权利要求3所述的窗户开关装置，其特征在于：所述主动件包括第三主动件(23)，所述从动件包括第三从动件(26)，所述第三主动件(23)安装在所述传动轴(35)远离所述主动轴(33)的一端，所述第三从动件(26)安装在所述窗身(42)朝向所述传动装置(3)的一侧并与所述第三主动件(23)啮合，以使得所述传动装置(3)可驱动所述窗身(42)在所述窗体(41)上活动。

5.根据权利要求3所述的窗户开关装置，其特征在于：所述从动轴(34)的中心轴线与所述主动轴(33)的中心轴线平行，所述传动轴(35)的中心轴线与所述主动轴(33)的中心轴线垂直。

6.根据权利要求5所述的窗户开关装置，其特征在于：还包括晾衣架机构(45)，所述晾衣架机构(45)包括安装在所述窗体(41)上的摇杆支座(451)、与所述摇杆支座(451)铰接的活动摇杆(452)、滑动连接在所述活动摇杆(452)上的摇杆衬套(453)、铰接在所述摇杆衬套(453)的曲柄件(454)以及用于挂放衣服的挂衣杆(455)，所述曲柄件(454)远离所述摇杆衬套(453)的一端与所述从动轴(34)的输出端配合限位连接，所述挂衣杆(455)安装在所述活动摇杆(452)远离所述摇杆支座(451)的一端。

7.根据权利要求6所述的窗户开关装置，其特征在于：还包括用于监测环境状态的监测传感器和用于收集数据的控制器，所述固定架(43)包括用于安装所述传动装置(3)的装置固定架(431)和用于安装所述监测传感器的传感器固定架(432)，所述装置固定架(431)位于所述窗体(41)靠近所述第三从动件(26)的一侧，所述控制器分别电连接所述监测传感器和所述传动装置(3)，所述控制器可以根据所述监测传感器的反馈数据控制所述传动装置(3)的启停。

8.窗户开关装置的控制方法，应用于如权利要求2-7任意一项所述的窗户开关装置，其特征在于，控制方法包括：

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述所述控制器控制所述传动装置(3)带动所述窗身(42)作出关窗动作的步骤之后，还包括：

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：

技术总结本发明涉及传动结构设计技术领域，具体是一种齿型结构、窗户开关装置及其控制方法，包括齿顶线、齿底线、齿廓曲线和齿根过渡曲线，齿廓曲线由余弦函数构成，齿根过渡曲线由Hermite曲线构成，齿廓曲线、齿根过渡曲线与齿底线依次光滑衔接。本发明在齿型结构两侧用于啮合接触的齿廓曲线设计采用余弦函数设计，使得相互啮合的齿型结构在运动时齿廓之间可以实现纯滚动的啮合接触状态，减少齿廓之间的摩擦磨损，降低齿廓之间的相对滑动带来的结构磨损，在齿型结构与齿底线连接的齿根过渡曲线采用Hermite曲线设计，增强齿型结构抵抗形变的性能，提高齿型结构的抗弯强度，使齿型结构不易发生齿根折断，提高齿型结构的使用寿命。技术研发人员：陈祯,林守金,林鑫,李颖淇,杨辉,王君毅,程文发,邹晓阳受保护的技术使用者：中山迈雷特数控技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25