机械设计系统课程设计

机械系统设计。

课程设计说明书。

题目多功能遥控器设计说明书。

院系专业班级。

学生姓名。指导教师。

二〇一二年六月十二日。

先进设计系统》课程设计任务书。

一．课程设计的目的和要求。

机械系统设计结课作业是《机械系统设计》课程的重要教学环节，是一次重要的专业设计训练。要达到的基本目的是：

使学生学会《先进设计系统》(戴庆辉编著，电子工业出版社，2009)提供的产品设计基本理论，加深对新产品规律和特点的认识，树立正确的设计思想，培养学生独立从事整机设计和创新设计的初步能力。

通过上机、计算、绘图、运用设计资料、手册，熟悉国家标准、规范，培养学生具有初步的机构选型、组合和确定运动方案、进行产品系统设计的基本技能，以及运用计算机、现代设计方法和技术资料诸方面的能力。

强化本课程的理论知识，培养学生综合运用所学知识，独立分析、解决工程实际问题的能力，使学生得到一次较完整的设计过程的基本训练，为今后从事设计工作打下良好的基础。

在规定的时间内，要求每个学生完成以下工作：

反映产品总体结构的装配图一张。

关键零件的零件工作图一张。

设计说明书一份，其中必须有设计对象的工作原理图和计算说明。

至少有一项上机成果 (一张图或一个软件) 。

本结课作业的一般过程是：首先明确设计任务，编写设计任务书，项目包括产品功能；允许的最高费用；制造方面的要求；使用方面的要求。然后进行功能分析，确定功能结构，完成原理方案设计。

接着进行结构设计和必要的计算。最后以图样和计算说明书表达设计结果。

本结课作业的工作计划是：

第一阶段，完成概念设计，画出工作原理图 (或机械系统运动方案设计简图) 。

第二阶段，完成结构设计，绘制总体装配图。

第三阶段，绘制零件工作图，整理说明书，准备答辩。

结课作业答辩的目的是让学生对设计工作作全面的回顾和总结，分析此次设计中存在的问题，以提高今后的设计能力。通过答辩也可检查学生实际掌握的设计知识情况，作为评定成绩的主要依据之一。

在答辩前，应做好两方面的工作：

⑴按要求完成规定的作业。把图样叠好，说明书订好。

⑵作好回顾和总结。从功能设计到结构设计中各方面的具体问题，做一个全面的回顾和总结，进一步把不懂的、不清楚的或尚未考虑到的问题弄懂、弄透。

答辩不以选题所涉及的内容为限，主要有：功能实现、方案制定、理论计算、结构设计、材料选择、加工工艺、尺寸、公差和制图等方面的问题。

结课作业的成绩，根据所完成设计的图样和说明书的质量，特别是对教材的实际学习情况，平时设计过程中的学习态度、工作能力、方案制订，诸方面综合评定，重在全程参与，有所创新。成绩先分为优、良、中、及格、不及格5个等级，后排序计。

二、课程设计正文。

选题名称：多频段控制遥控器。

选题背景：当今随着人们的生活水平的提高人们的家用电器也越来越多其中大部分都有遥控功能，家庭中的遥控器也越来越多，越来越多的家用电器遥控器使得人们在调节电器功能时很容易混淆，应用工业工程原理为了区分这些遥控器使其能更好的为人们服务人们更能方便快捷的调节相应的家用电器的功能，我认为有必要设计一种遥控器，它可以调节多种家用电器把以前种类繁多的遥控器的功能集中于一体，并且它还克服了以前遥控器在控制家用电器时必须对准家用电器的接收器的缺点，在控制家用电器时可以不必对准信号接收器，甚至可以在比较远的地方对电器进行遥控。从而更方便人们的生活使其更好的为人们服务。

项目简介：多频段控制遥控器，该产品可以在比较远的地方也可以对家用电器等设备进行控制，从而使其更方便人们的生活，该产品可替代家庭中所有的遥控器，节省了繁琐的寻找遥控器的时间和传统遥控器自身不可克服的缺点，即必须用遥控器对准电气设备的接收器，这样使用起来便有了很大的局限性，该设备运用短波的衍射原理，使其可以绕过障碍物进行控制，大大方便了人们的生活。该设备有两部分组成：

发射控制部分和接受信号部分。外观小巧，使用方便，节能环保。

可行性研究：现行家用电器遥控器一般使用的是红外线遥控其原理是：红外线遥控就是利用波长为0.76～1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。

常用的红外线遥控系统一般分发射和接收两个部分。

发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管，由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。

目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通发光二极管相同，只是颜色不同。

接收部分的红外接收管是一种光敏二极管。遥控器由红外接收及发射电路、信号调理电路、**控制器8031、程序及数据存储器、键盘及状态指示电路组成。

遥控器有两种状态：学习状态和控制状态。当遥控器处于学习状态时，使用者每按一个控制键，红外线接收电路就开始接收外来红外信号，同时将其转换成电信号，然后经过检波、整形、放大，再由cpu定时对其采样，将每个采样点的二进制数据以8位为一个单位，分别存放到指定的存储单元中去，供以后对该设备控制使用。

当遥控器处于控制状态时，使用者每按下一个控制键，cpu从指定的存储单元中读取一系列的二进制数据，串行输出（位和位之间的时间间隔等于采样时的时间间隔）给信号保持电路，同时由调制电路进行信号调制，将调制信号经放大后，由红外线发射二极管进行发射，从而实现对该键对应设备功能的控制。

该产品采用的原理：运用于工业遥控器相类似的原理现在市场上已经有许多比如汽车。电动装置等地方使用的遥控器，与红外遥控器比较：

工业遥控器制作简单，遥控距离远，由于采用采用ask 调制方式发送，无方向性，穿透能力强！误码率低，安全可靠。采用电波传输信号克服了信号直线传输的缺点，同时增加了内存和单片机处理器，可以存储多种波段信号从而实现遥控多种设备的功能，每种设备都对应一种独有的编码，从而避免了遥控混乱的情况。

增加了功能转换键，可以根据自己的需求改变调控波段。

遥控距离的影响因素：影响遥控器遥控距离的因素主要有如下几点：

1、发射功率。发射功率大则距离远，但耗电大，容易产生干扰；

2、接收灵敏度。

接收器的接收灵敏度提高，遥控距离增大，但容易受干扰造成误动或失控；

3、天线。采用直线型天线，并且相互平行，遥控距离远，但占据空间大，在使用中把天线拉长、拉直可增加遥控距离；

4、高度。天线越高，遥控距离越远，但受客观条件限制；

5、阻挡。目前使用的无线遥控器使用国家规定的uhf频段，其传播特性和光近似，直线传播，绕射较小，发射器和接收器之间如有墙壁阻挡将大大打折遥控距离，如果是钢筋混泥土的墙壁，由于导体对电波的吸收作用，影响更甚。

多频段控制遥控器产品任务书：

多频段控制遥控器的功能树：

多频段控制遥控器的功能结构图：

多频段控制遥控器的形态学矩阵：

考虑到方案的经济性和可行性最优方案：a1（a4）,b2,c2,d4,f1,g2.

方案评价：

经济性：结合形态学矩阵我们综合考虑经济型和适用性等多种因素最终选择了a1（a4）,b2,c2,d1,f1,g1.方案，即采用普通电池和光伏电池共同供电、采用塑胶按键，高端产品可采用触摸式按键、信号类别选用无线电波式传输、采用光电转换、传感器接受信号、集成电路、发光二极管。

使其兼顾了经济性和实用性，因此该方案有良好的可实现性。同时该方案有着良好的市场空间，产品造价也比较低，适合大部分的家庭使用。

可行性：从技术上通过查找资料了解到了该产品所用到的一些信号传输技术，这些技术现在已经非常成熟，它使用数百兆赫兹的无线电波取代红外光作为遥控信息的载体，由于它具有无方向性。

射频技术的遥控距离也远大于一般的红外遥控距离(数米到十米)。在同样的操控条件下，射频遥控的距离可以轻松达到数十米。根据不同应用需求，可以通过加大射频输出功率来进一步延长遥控距离。

与红外遥控相比，射频遥控还有一个十分明显的低功耗优势。红外遥控器一般使用两节五号或七号电池，通常每年要更换一次电池。而射频遥控器则可以做到四年更换一次电池。

由于功耗低，射频遥控器甚至可以用纽扣电池供电，有利于产品小型化，外观更时尚。

使用射频，也可以轻易地实现单向或双向遥控功能。更重要的是，半导体厂商提供成熟的射频收发器集成电路，并提供详尽的参考设计，用户无需涉及射频方面的专业知识，就可以设计自己的射频遥控器。同时现在市场上的一些工业用遥控器例如车用遥控器等所应用的信号传输技术与该产品有着很大的相似性，可以从中借鉴到一些实例，从这一方面是完全可行的。

从系统控制方面：现在的计算机技术应经比较成熟，应用单片机内存设备等实现该产品的控制功能完全可行。

适用性：该产品造价较低功能适用于所有家庭，外观小巧轻便，节能环保，有着很强的适用性。射频遥控的市场状况：

随着低能耗射频芯片逐步进入市场，根据市场调研公司abi research最近的研究报告，从现在到2023年，预计射频遥程控器市场的年增长率将达到55%，射频遥控最终可能在五年内淘汰有几十年历史的红外遥控。

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