单自由度平面六杆开窗机构

摘要

本发明涉及一种斯蒂芬森I型六杆系，特指单自由度平面六杆开窗机构，可广泛地应用在高层建筑群。该机构包括ABCE双摇杆支路，其中摇杆(4)与滑块(5)用铰链联接，连杆(3)延长端再经铰链与D处的另一滑块(1)联接，且以滑块为主动副，铰链为转动副。2个滑块单侧之间装有拉簧k1、压簧k2，滑块处装有与窗户平衡的定位销系统，形成固定支撑。2个滑块安装在窗褴上，其形成的移动副可沿窗褴移动。定位销系统采用自动开窗操作装置时可实现智能化开闭门窗。该装置具有结构紧凑，操作省力，既能自动直开通风，又能自动横开遮阳通风，范围从0～90°之间开闭自如。窗的正反面均可擦洗和消毒，工作可靠，使用方便，材料采用铝合金等，造价低廉。

说明书

技术领域

本发明涉及一种斯蒂芬森I型六杆系，特指单自由度平面六杆开窗机构，具有结构紧凑，操作省力，既能自动直开通风，又能自动横开遮阳通风，范围从0～90°之间开闭自如；窗的正反面均可擦洗和消毒。可广泛地应用在蚕种场蚕室、医院、宾馆、厂矿以及教学大楼等高层建筑群。

背景技术

安德伯格(Anderberg)机构，是较早应用的开窗机构，见美国专利3345777，1967年。因其操作时在窗扇上要求有一个力矩去把它转回至开启位置，若想要增大通风面积，则很费力，易脱落；尤其不合适的是仍要求在窗扇上作用一个力矩，去从90°位置关闭窗子，不能自动开窗和关窗。针对上述不足，现有中国专利申请200410033984“温室气动开窗机构”采取压缩空气推动天窗启闭，气动技术的引入又产生压缩空气的气源配置，使得结构繁琐，成本高，另有中国专利200420010031“自动翻页窗”采取蜗轮蜗杆机构、专利90215243“滑移式开窗机构”，通过连杆的伸缩带动滑块在导轨上作水平相对移动开、关窗户等，这些传动机构的引入造成了结构复杂，不紧凑，重量重，本发明是针对这些问题而加以改进。

发明内容

本发明的目的是要提供一种能自动开、闭自如，无弊劲，遮阳通风且方便清洗消毒等多功能环保型窗户的单自由度平面六杆开窗机构。此目的可通过以下措施来实现：

其在曲柄滑块机构上叠加一个二级杆组，形成六杆机构，其特征在于在2个滑块中增加二根弹簧，k1拉簧、k2压簧，形成一种带弹性力的单自由度平面六杆开窗机构。

该机构包括ABCE双摇杆支路，其中摇杆与滑块用铰链联接，连杆延长端再经铰链与D处的另一滑块联接，且以滑块为主动件，铰链为转动副。2个滑块单侧之间装有拉簧k1、压簧k2，弹簧服从虎克定律，主动构件处装有与窗户平衡的定位销系统形成的固定支撑。为确保性能及减小体积，2个滑块安装在窗褴上，其形成的移动副可沿窗褴移动。

单自由度平面六杆开窗机构有5个活动构件，1个机架，其中转动副5个，移动副2个。有0个复合铰链，有0个虚约束，机构自由度数目为F＝3n-2P_L-P_H＝3×5-2×7-0＝1，机构有1个原动件。

同时所述的定位销系统为自动开窗操作装置，其在二个滑块单侧的E处、D处的滑块上分别安装机关按钮，其特征在于：滑块制作成长方形或圆筒型在窗褴上滑动，且滑块处开有一槽口，压簧式按钮紧固于槽口处，形成外载平衡的弹簧系统，其中主负荷方向即上下方向还装有限位用的旋转螺栓。

同时为实现智能化开闭门窗，采用电动推杆作为往复运动的电力驱动装置。其在电动推杆的24VDC线输入端加上二个继电器，通过遥控开关接收器电路中的两只按钮开关AN1和AN2，分别控制两路电器，控制二个继电器的歇合作用，实现电动机正反转，完成推拉动作。工作时，用遥控器上的AV键对准遥控开关接收器的红外接收窗口RL来遥控电器，启动电动推杆推拉滑块往复运动后，使单自由度平面六杆开窗机构完成转动、摇动等复杂动作，自动开、关窗或门，从而全自动实现窗或门的打开或关闭。

本发明的优点：

(1)单自由度平面六杆开窗机构具有结构紧凑，操作省力；借助滑块和铰链的摩擦力，窗户能巧妙的抵抗大风的猛力吹打，既能自动直开通风，又能自动横开遮阳通风，范围从0～90°之间开闭自如，正反两面均可擦洗和消毒。可广泛地应用在蚕种场蚕室、医院、轮船、厂矿、宾馆以及教学大楼等高层建筑群。

(2)在窗槛上、下两边安装了单自由度平面六杆开窗机构，可自动开窗通风；在窗槛左、右两边安装了单自由度平面六杆开窗机构，可利用弹性力的作用窗户自动横开遮阳、竖开通风。在开启位置时，人在室内能擦洗玻璃的正、反两面和消毒，机构能支承起整个窗户的重量，安全环保且可靠。

(3)采用电动推杆作为往复运动的电力驱动装置，可遥控实现单自由度平面六杆开窗机构的转动、摇动，从而全自动实现窗或门的打开或关闭。

(4)该装置设计精巧，整体结构简单，工作可靠，使用方便，材料采用铝合金、塑钢、彩钢，无污染，造价低廉。

附图说明

图1是本发明专利单自由度平面六杆开窗机构实施例之一。

图2是本发明定位销系统的结构示意图。

图3是本发明往复运动的电力驱动装置结构示意图。

图4是本发明往复运动的电力驱动装置的电路原理图。

图中：1为滑块、2为摇杆(窗扇安装于此)、3为连杆、4为摇杆、5为滑块、6为机架、7为电动推杆、8为外接电源、9为遥控开关接收器、10为继电器、k1为拉簧、k2为压簧、

具体实施方式

如图所示，开窗机构是由一种单自由度平面六杆机构组成，该机构由ABCE双摇杆支路通过释放摇杆4的机架，使摇杆4与滑块5用铰链联接，这条支路并最终由连杆3延长与另一滑块1用铰链联接(图1)，且以滑块为主动件，铰链为转动副。为达到自动开窗目的，二个滑块单侧之间装有拉簧k1、和压簧k2，弹簧服从虎克定律，窗户安装在摇杆2上，为防止干涉，A处、E处不能在同一平面安装，滑块上装有与窗户平衡的定位销系统形成的固定支撑，2个滑块形成的移动副应沿窗褴移动。

定位销系统采用自动开窗操作装置时，在E处、D处的滑块上分别安装机关按钮。顺时针转动E处机关按钮，窗子自动打开，逆时针转动E处机关按钮，窗子关闭。或顺时针转动D处机关按钮，窗子自动打开，逆时针转动D处机关按钮，窗子关闭。

采用电动推杆作为往复运动的电力驱动装置时，在E处的滑块上安装微型电动推杆7，作为往复运动的电力驱动装置，在控制线路中加上继电器10、遥控开关接收器9、无线遥控器等，形成开环控制回路，见图3。通过无线遥控器对电机位置进行实时控制，可使电动推杆往复运动，即开启窗或门，以实现远方集中控制或自动控制。

采用本发明技术方案的具体实施例：

机构自由度数目为：F＝3n-2P_L-P_H＝3×5-2×7-0＝1，在试验台进行搭接，各构件几何尺寸如下：lBD＝330mm，l_AB＝l_CE＝210mm，机架A处到窗褴滑块E的垂直距离AE＝85mm，弹簧长度l_ED＝215mm。

操作过程中，窗子关时l_AB为0°，两滑块之间左极限位置ED＝360mm，窗子开时，l_AB为90°，两滑块之间右极限位置ED＝260mm。两滑块的行程可达100mm。机构有五个活动构件，1个机架。有七个低副，其中转动副五个，移动副二个。有0个复合铰接，有0个虚约束，机构有一个原动件。