魚缸定時定量投食機(jī)設(shè)計

1、 青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 畢 業(yè) 論 文（設(shè)計） 題 目： 魚缸定時定量投食機(jī)設(shè)計 姓 名： 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 2013年6 月16日目 錄摘 要.I Abstract.II 1緒 論.11.1設(shè)計的目的和意義.11.2自動喂魚機(jī)的國外發(fā)展現(xiàn)狀.11.3自動喂魚機(jī)的國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀.21.4自動喂魚機(jī)的主要研究內(nèi)容.3 2自動喂魚機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計.42.1總體設(shè)計的原則.42.2總體設(shè)計目標(biāo).42.3總體方案論證.4 3傳動系統(tǒng)的設(shè)計.63.1減速器的設(shè)計.63.2蝸輪蝸桿的的設(shè)計.123.3帶及帶輪設(shè)計計算.143.4 軸及軸承的校核.15 4投食裝置設(shè)置

2、的設(shè)計.194.1傳動方案的擬定和確定.194.2傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算.21 5單片機(jī)及程序的設(shè)計.235.1 單片機(jī)的選擇.235.2單片機(jī)的設(shè)計.23 6結(jié)論跟建議.25 參 考 文 獻(xiàn).26 致 謝.27魚缸定時定量投食機(jī)的設(shè)計摘 要家庭自動喂魚機(jī)的性能是讓人們在有限的時間內(nèi)喂養(yǎng)觀賞魚，并享受生活的樂趣，同時間接的緩解了人們的生活壓力。本文在研究國內(nèi)外自動喂魚器的基礎(chǔ)上，設(shè)計了新型的定時定量自動喂魚機(jī)。該自動定時定量喂魚機(jī)由小型交流電機(jī)，減速器，定量喂魚裝置，單片機(jī)組成。投食器選擇的是蛟龍機(jī)構(gòu)，其特點(diǎn)是輕巧，傳動安靜，精確，是該喂魚器的重要零件，該機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是由進(jìn)料口，槽體，螺旋軸，卸料口

3、組成。喂魚時，喂魚機(jī)可以通過皮帶傳動，將動力傳遞給變速箱，再由變速箱傳遞給蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，再傳遞給喂料執(zhí)行機(jī)構(gòu)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)的每旋轉(zhuǎn)一圈所排出的量是定的，所以通過單片機(jī)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行時間的長短從而控制喂魚的飼料量。文中主要分析了傳動及執(zhí)行機(jī)構(gòu)并計算設(shè)計了各部件的結(jié)構(gòu)尺寸，同時設(shè)計了單片機(jī)的組成并編寫了自動定時定量程序。關(guān)鍵詞：單片機(jī);絞龍傳動機(jī)構(gòu);皮帶傳動 Design of tank timing quantitative feeding machine Abstract Family automatic Fish-feeding machine is made to, on the

4、 one hand, help people feed ornamental fish in a limited amount of time, enjoy the pleasures of life and on the other hand indirectly ease the pressure on people's lives. Based on the study of automatic fish feeder of home and abroad, a new automatic fish feedi

5、ng machine which works in a timely and quantitative manner is designed in this paper. The machine consists of a small AC motor, reducer, quantitative fish feeding device and a single-chip component. Feeding device, which is characterized by lightweight, quiet drive and accuracy,

6、has a special structure which is an important part of the Fish Feeder. The structure is composed of the material inlet tank, propeller shaft and discharge port components. When feeding fish, the fish feeding unit transmits power to the gearbox through a moving belt, and then the power

7、 is transmitted to the worm gear mechanism before being passed to the feed actuator. Because the actuator discharges a fixed amount of fish food per rotation, the amount of fish food can be controlled by setting the length of time for actuator through a single-chip

8、 machine.This paper mainly analyzes the transmission structure and actuator, meanwhile it also calculates the structure and size of each component, makes designs for single-chip device and sets the program for the fish feeding machine which works in a timely and quantity manner.Key words：singlechip

9、; Auger transmission mechanism ; belt transmission1 緒 論1.1設(shè)計的目的和意義 在當(dāng)今的社會，生活節(jié)奏快，壓力大，人們想出各種方法來緩解壓力。養(yǎng)魚成為越來越多尤其是年輕家庭的喜好，而金魚由于本身以及人工的選擇，其體形奇特，性情溫順，被看做是幸福，吉祥，和平與友誼，富有的象征。并且我國的金魚種類繁多，五彩繽紛。因此每當(dāng)下班回來，站在魚缸旁邊，投一點(diǎn)飼料，看著魚兒游來游去是一種很愜意很放松的事情。但是對于那些平常沒有時間或者經(jīng)常外出旅游的家庭，喂魚就成了一個很大的問題。但是家庭養(yǎng)魚，不能及時投料，就會造成魚類死亡或者相互追咬1。所以根據(jù)自己所學(xué)

10、，設(shè)計一臺自動定時定量的喂魚機(jī)，以用來解決他們的沒有時間喂養(yǎng)魚的問題。讓他們輕松養(yǎng)魚，享受快樂人生。1.2 魚缸定時定量投食機(jī)的國外發(fā)展現(xiàn)狀法國的一家公司成功研制出一種太陽能自動喂魚機(jī)，該機(jī)可以根據(jù)魚的不同習(xí)性和生長期，定時定量的投放魚餌，在投料時，機(jī)器發(fā)出一種特殊的聲響，使魚爭相搶食，不但可以提高飼料的利用率，還節(jié)省人力2。自動投料系統(tǒng)是提高飼料利用率，控制飼養(yǎng)成本的一種手段，飼料的合理投放，既可以減少飼料的浪費(fèi)，節(jié)約飼養(yǎng)的成本，同時減少對缸內(nèi)水體的污染，減少水體的更換次數(shù)3。 圖1-1 國外小型自動喂魚機(jī)1.3 魚缸定時定量投食機(jī)的國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀喂魚機(jī)在國內(nèi)出現(xiàn)了不少的成品，但是對于家用行的

11、喂魚機(jī)還是相對較少，主要是限于民用的魚塘養(yǎng)殖的喂魚機(jī)，而且還并沒有解決自動化的程序，飼料的喂入還是需要人工加入。對于國內(nèi)家庭喂魚機(jī)來講基本上都是解決了自動化的問題，但是對于定時定量的方面做的還是不夠完善，所以我根據(jù)自己的所學(xué)，運(yùn)用單片機(jī)制定程序?qū)崿F(xiàn)喂養(yǎng)的定時定量的自動化，實(shí)現(xiàn)智能化。本實(shí)用新型的有益效果是：該喂魚器采用單片機(jī)控制可實(shí)現(xiàn)定時、定量準(zhǔn)確無誤給魚喂食，由于設(shè)有飼料浸水倉和進(jìn)水管，可用水對飼料進(jìn)行浸水處理，有利魚生長；自動喂魚器適用于家庭養(yǎng)魚4。本實(shí)用新型提供一種定式投放魚糧的裝置，其投放魚糧的時間周期任意可調(diào)，每次投放魚糧的量也可調(diào)，投料定時、準(zhǔn)確、可靠。本實(shí)用新型整機(jī)結(jié)構(gòu)新穎，體積

12、可做的小巧玲瓏，魚糧盒在轉(zhuǎn)動投料時有可觀性，能與觀賞魚的養(yǎng)殖環(huán)境協(xié)調(diào)配合，是一種較好的觀賞魚養(yǎng)殖箱的配套設(shè)備5。本實(shí)用新型旨在幫助沒有閑暇時間的人們給魚缸中的魚兒喂食，通過定時器可以按需要設(shè)定喂食的時間間隔和投食量，實(shí)現(xiàn)無人值守，可以在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)保證魚兒的生存，本是用新型小巧輕便，能耗低，可靠性高，固定于魚缸壁上，不占空間6。實(shí)用新型自動喂魚機(jī)結(jié)構(gòu)簡單制造方便，只需在箱體的料斗內(nèi)放入充足的飼料，并設(shè)定好相應(yīng)的放料時間段，通過定時器控制電動機(jī)放料傳送帶實(shí)現(xiàn)放料的目的，對于那些時間少但有喜歡養(yǎng)魚的愛好者節(jié)省了時間，增加了樂趣，帶來了許多便利7。 圖1-2 國內(nèi)自動喂魚機(jī)1.4魚缸定時定量投

13、食機(jī)的主要研究內(nèi)容1.4.1研究內(nèi)容 根據(jù)當(dāng)前年輕一族的為解決生活壓力而去放松心情卻又沒有時間喂養(yǎng)觀賞魚類的情況以及觀賞魚類的生活習(xí)性，通過自己所學(xué)知識，運(yùn)用單片機(jī)使得喂魚機(jī)以滿足年輕一族的需要。1.4.2 技術(shù)路線(1)根據(jù)對國內(nèi)外現(xiàn)有機(jī)型的機(jī)構(gòu)和數(shù)據(jù)分析，確定自己機(jī)型的傳動方案與工作原理及整體設(shè)計方案。對喂料系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的受力分析，做出喂料系統(tǒng)的大致結(jié)構(gòu)，在這基礎(chǔ)上對喂料系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計計算結(jié)合單片機(jī)實(shí)現(xiàn)飼料喂入量的精確。(2)對于減速機(jī)構(gòu)，首先確定其結(jié)構(gòu)，并對其進(jìn)行設(shè)計計算，確定其各級傳動比，計算各個零部件的機(jī)構(gòu)尺寸。(3)在對整體機(jī)構(gòu)的調(diào)整上先考慮單片機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計，同時使得整體結(jié)構(gòu)完整得體。1

14、.4.3 設(shè)計要求（1）投食間隔周期：2次/天；（2）投食量均勻，并按需要可調(diào)節(jié)投食量；（3）整體機(jī)構(gòu)簡單，體積小。整體質(zhì)量輕，滿足家庭要求。1.4.4 研究方法根據(jù)當(dāng)今家庭養(yǎng)魚的要求，對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，明確各結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸，工作原理，工作條件。通過對其分析明確定時定量喂魚器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)尺寸，及傳動原理，重要的是保證其喂入量的準(zhǔn)確性。并通過繪圖軟件將其繪出結(jié)構(gòu)件圖，結(jié)合所學(xué)的知識對其進(jìn)行分析研究找出好的方案。2 魚缸定時定量投食機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 總體設(shè)計的原則1. 投食量均勻，并按需要可調(diào)節(jié)投食量，并保證投食量的準(zhǔn)確性； 2.整體設(shè)計應(yīng)合理，并要求整體結(jié)構(gòu)簡潔。2.2總體設(shè)計目標(biāo)1

15、.通過對定時定量自動喂魚器各種結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的分析，以尋求更好的設(shè)計方案，來滿足家庭喂養(yǎng)觀賞魚的條件，使得設(shè)計高效，整體結(jié)構(gòu)美觀簡潔；2.通過對喂料的受力分析及其機(jī)構(gòu)分析以及總體傳動裝置的設(shè)計分析來確定其中的對喂料精確度的影響因素及噪聲降低的方案設(shè)計。2.3總體方案論證根據(jù)以往自動喂魚機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計出了下面簡圖2-1的家用自動定時定量喂魚機(jī)，其根據(jù)在電機(jī)轉(zhuǎn)動后將傳動傳遞給減速器，然后在減速器的帶動下使得滾筒實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動，讓魚食通過滾筒上的小孔在重力的作用下落入魚缸實(shí)現(xiàn)喂食，實(shí)現(xiàn)自動喂魚的功能。同時在單片機(jī)的控制下以實(shí)現(xiàn)喂魚機(jī)的的自動化以及定時功能。圖2-1 多孔式自動喂魚機(jī)1：電機(jī)2：減速器3：多孔式

16、喂魚機(jī)構(gòu)但是該方案有個弊端，魚食會自動的通過空洞溢出，浪費(fèi)魚食，同時會污染魚缸內(nèi)的水，另一方面，該機(jī)構(gòu)的多孔式投食機(jī)構(gòu)的承載魚食量有限不宜過大喂食量受到限制。故在其基礎(chǔ)上結(jié)合別人的有點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，得到了如下簡圖2-2搖桿式的自動定時定量喂魚機(jī)。其電機(jī)的輸出在通過齒輪減速器的的帶動下傳到凸輪搖桿機(jī)構(gòu)上，使其帶動桶裝喂魚器實(shí)現(xiàn)喂魚，這樣不僅實(shí)現(xiàn)了喂魚機(jī)的自動化同時滿足了定量上的問題，使得機(jī)器滿足設(shè)計要求，同時還可以實(shí)現(xiàn)該機(jī)器在單片機(jī)的控制下的定時問題。圖2-2漏斗式自動喂魚機(jī)1：電機(jī) 2：減速器 3：搖桿式喂魚機(jī)構(gòu) 4：減料口但是該機(jī)型不能滿足自動定時定量喂魚機(jī)的要求，其在運(yùn)行時，搖桿機(jī)構(gòu)所需要的空

17、間加大，使得整體結(jié)構(gòu)尺寸加大，不適合要求的家庭運(yùn)用的架構(gòu)小型化。在此基礎(chǔ)上再次進(jìn)行完善，設(shè)計了如下的方案，選用蛟龍機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)投食功能。 圖2-3絞龍式位自動定時定量喂魚機(jī) 1：電機(jī) 2：減速器 3：絞龍喂魚機(jī)構(gòu) 4：魚料倉該機(jī)器使得電機(jī)的輸出通過減速器到達(dá)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器的同時其密封性好，不會漏食，同時其所占用的空間小，實(shí)現(xiàn)了整體的機(jī)構(gòu)尺寸小。蛟龍的每轉(zhuǎn)的輸出是定值，所以做到了定量的問題，同時通過單片機(jī)控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)了自動定時定量的功能。所以綜上所述，選擇三方案。3. 傳動系統(tǒng)的設(shè)計3.1 減速器的設(shè)計3.1.1 電機(jī)的選擇及傳動比計算 總的傳動效率0.96×××0

18、.98=0.83 公式 (3-1)其中為減速器的效率，為V帶的效率，為軸承的效率，為齒輪嚙合的效率，蝸輪蝸桿的效率。經(jīng)簡單的估算輸出的功率低于20w，故選用55SL5A4電動機(jī)，轉(zhuǎn)矩為68，轉(zhuǎn)速為1250。 減速器的輸出功率。同時要求最終執(zhí)行機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速為10。故傳動比安排為又因?yàn)闄C(jī)體小型化選皮帶的傳動比，減速器的傳動比，蝸輪蝸桿的傳動比。對于減速器的一二級傳動比的安排由公式，得出各級傳動比為=3.8 3.1.2 計算各傳動裝置的動力參數(shù) 公式（3-2） 各軸的輸入功率為 公式（3-3） 各級軸的輸出功率為 公式（3-4） 各級軸輸入的轉(zhuǎn)矩 公式（3-5） 各軸的輸出轉(zhuǎn)矩 公式（3-6） 3.1

19、.3齒輪的設(shè)計 1）高速機(jī)齒輪的設(shè)計計算 （1）各參數(shù)選擇及計算 由于該機(jī)器要求齒輪在傳動過程中產(chǎn)生的噪音小，同時要求體積小質(zhì)量輕，故選用夾布塑料100p，其可以承受較高的載荷，且耐疲勞8。故大小齒輪均用100p,硬度為25HBS，7級精度，喧囂齒輪的齒數(shù)，則大齒輪的齒數(shù) 選取69 （2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算 ，即 公式（3-7）確定公式內(nèi)的各個數(shù)值載荷系數(shù) 小齒輪的轉(zhuǎn)矩 公式(3-8) 齒寬系數(shù) 彈性影響系數(shù) 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 許用接觸疲勞應(yīng)力 許用彎曲疲勞應(yīng)力 彎曲疲勞壽命系數(shù) 所以： 計算小齒輪的分度圓直徑及各項(xiàng)系數(shù) =16.9mm 公式 (

20、3-9)圓周速度 公式 (3-10) 齒寬 齒寬與齒高比 模數(shù) 公式(3-11) 齒高 公式(3-12) 故 公式 (3-13)計算載荷系數(shù)，根據(jù)，7級精度查表得，直齒輪, 使用系數(shù)，由 以及 得。故載荷系數(shù) 公式(3-14)按實(shí)際載荷系數(shù)校正得分度圓直徑 公式(3-15)計算模數(shù) 公式(3-16) （3）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算公式為 公式 (3-17) 確定公式內(nèi)各個參數(shù)的數(shù)值 小齒輪的彎曲疲勞極限，大齒輪的彎曲疲勞極限，彎曲疲勞壽命系數(shù)，。計算彎曲疲勞許用應(yīng)力，安全系數(shù)則載荷系數(shù) 齒形系數(shù) 應(yīng)力校正系數(shù) 計算大小齒輪的，得 公式(3-18) 大齒輪的值大于小齒輪的故選用大齒輪的值0.164

21、計算出m值得 m=0.848由于按接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)大于按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)9，模數(shù)為1.105圓整為m=1.按接觸疲勞強(qiáng)度計算的分度圓直徑為d=18.059，計算小齒輪的齒數(shù)，Z=18，大齒輪的為Z=69。幾何尺寸的計算分度圓直徑 公式 (3-19) 中心距為 公式(3-20) 齒寬 ，2） 低速級齒輪設(shè)計計算由于低速級的齒輪的速度較慢，且應(yīng)用于家庭自動喂魚的機(jī)器上，對于噪音的控制要高。同事還要求質(zhì)量輕，故與高速級的齒輪材料要求一樣。均采用夾布塑料100p，硬度為25HBS，小齒輪的齒數(shù)為20，大齒輪的為52。按照接觸疲勞強(qiáng)度計算公式，即 公式(3-21)各個參數(shù)選擇為 計算的=

22、1323.6N.mm。大齒輪的 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 許用疲勞強(qiáng)度應(yīng)力為 彎曲疲勞許用應(yīng)力 計算得 計算的小齒輪的分度圓直徑為 =26.8mm 公式(3-22)計算圓周速度 齒寬 齒寬與齒高比 模數(shù) h=2.25m=2.7 公式(3-23)計算載荷數(shù) ，根據(jù)v=0.09m/s 7級精度得到 直齒輪 使用系數(shù) ，又由 得到 故其載荷系數(shù) 按實(shí)際載荷系數(shù)校核所得的分度圓直徑為 公式(3-24)模數(shù) 按齒根彎曲強(qiáng)計算 公式（3-25） 小齒輪的彎曲疲勞極限 大齒輪的彎曲疲勞極限 彎曲疲勞壽命系數(shù) 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 ，得 公式（3-26） 計算載荷系數(shù) 取齒形系數(shù) 查應(yīng)力校正系數(shù) 計算大小齒輪的并

23、加以比較 公式（3-27）大齒輪的數(shù)值大設(shè)計計算m=1.2mm 對比結(jié)果可以看出，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)大于按彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小決定于齒輪的承載能力，但是齒輪面的解除疲勞強(qiáng)度決定的承載能力僅與齒輪的直徑有關(guān)系，模數(shù)近似圓整為1.25，得出分度圓直徑d=28.89mm，算出小齒輪的齒數(shù)=23.112圓整為23。大齒輪的齒數(shù)幾何尺寸計算分度圓直徑 公式（3-28）計算中心距 計算齒輪寬度 公式（3-29） 取 。3.2 蝸輪蝸桿的設(shè)計計算3.2.1 蝸桿的設(shè)計計算初步定軸的最小直徑 ，圓整為5mm。 公式（3-30）對于蝸輪蝸桿的選材上，對于渦輪由于收到軸向力的影響，

24、對于蝸桿的選材為鋁合金，其不僅質(zhì)量輕同時還能夠滿足蝸桿的強(qiáng)度要求，對于渦輪只要求不高，只要滿足其足夠的強(qiáng)度要求即可，同時要注意對于質(zhì)量上的要求，選材盡量材料質(zhì)輕，所以對于渦輪我們選擇質(zhì)量輕的夾布塑料delrin 100p，既可以滿足其自身強(qiáng)度要求同時還能夠滿足整體的質(zhì)量要求10，按此材料進(jìn)行設(shè)計計算。蝸桿上的轉(zhuǎn)矩T，按Z=5，效率，由公式 公式（3-31）各個確定載荷系數(shù)的確定，由于在運(yùn)行中，速度較低，響度運(yùn)行平穩(wěn)故，速度很低，產(chǎn)生的沖擊力很小故，由公式 得 。 公式（3-32）先假設(shè)分度圓直徑和傳動中心的距離a的比值為 公式（3-33）并從課本查的 ， 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N= 壽命系數(shù) 則 公式

25、（3-34）中心距a=73mm取中心距a=80，模數(shù)m=2.5 分度圓直徑 則 可用3.2.2蝸輪蝸桿的參數(shù)設(shè)計計算蝸桿的軸向齒距 公式（3-35） 蝸桿直徑系數(shù) q=11.2 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 分度園導(dǎo)程角 r= 蝸桿軸向齒厚 渦輪的齒數(shù) Z=29， 變?yōu)橄禂?shù) 傳動比的檢驗(yàn) 在允許的誤差范圍內(nèi) 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 公式（3-36） 當(dāng)量齒數(shù) 公式（3-37）根據(jù) =38.09 螺旋角 需用彎曲應(yīng)力 公式（3-38）壽命系數(shù) 計算的許用應(yīng)力 滿足要求。效率驗(yàn)證 公式（3-39）由課本表11-18得 公式（3-40） 得出效率驗(yàn)證值為 >0.7不用重算。 3.3帶與帶輪的設(shè)計 由課

26、本查的 ，則 選擇V帶以及根據(jù) 及n選擇Z帶初步選取小帶輪的直徑 驗(yàn)算速度 速度為在速度選取范圍內(nèi)， 計算大帶輪的直徑 大帶輪的直徑為=16mm 確定中心距和基準(zhǔn)長度， 確定初始中心距為18mm，則基準(zhǔn)長度為 公式（3-41） 計算實(shí)際的中心距a則 公式（3-42） 計算小帶輪上的包角， > 公式 （3-43） 計算帶輪的帶數(shù)Z， 根據(jù)小帶輪的直徑以及轉(zhuǎn)速得到 并且由轉(zhuǎn)速，傳動比以及帶型得 再由課本表8-5得 得 公式（3-44） 帶數(shù) Z=根。 計算單根V帶的初拉力的最小值 由課本查表的z帶的單位長度質(zhì)量 故初始拉力的最小值 公式（3-45）應(yīng)始帶的實(shí)際初始拉應(yīng)力 計算軸壓力軸壓力的最

27、小值為 公式（3-46）3.4軸及軸承的設(shè)計與校核3.4.1軸的校核 通過分析三個軸上三軸的受力最多，對其進(jìn)行分析計算。 圖3-1 三軸受力其中蝸輪施加軸向力為 N 水平面上的受力為 圖3-2 水平面的受力 在水平面上的所受的彎矩圖以及彎矩值 圖3-3水平面上的彎矩 垂直面上的受力為 圖3-4垂直面上的受力 在垂直面上所受到的彎矩為 圖3-5 垂直面上的彎矩 其值為=總的合成彎矩值為 公式（3-47） 而由公式 公式（3-48） 故其滿足安全要求。3.4.2軸承的設(shè)計校核對于軸承，蝸輪蝸桿上的軸承受力較為復(fù)雜，先對其設(shè)計。軸3收到軸向力以及水平面的與垂直面的支反力。對于齒輪其受力 所以 算出各

28、個平面內(nèi)的支反力，得 所以 由于 ， 根據(jù)課本表格選取 X=0.56 初選Y=1.5 故根據(jù)公式 公式(3-57) 則基本額定動載荷 公式(3-58) 選取軸承型號為 619/5 選取相應(yīng)的e與Y值則 相對軸向載荷為 公式(3-59) 對應(yīng)的e值與Y值為 e=0.22， Y=2.0 當(dāng)量動載荷 公式(3-60)軸承的壽命 >5000 公式(3-61) 合適 4 投食機(jī)構(gòu)的設(shè)計4.1 投食方案的選取4.1.1搖桿式喂食機(jī)構(gòu) 其通過5電機(jī)的轉(zhuǎn)動帶動曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動，并且?guī)舆B桿機(jī)構(gòu)一起運(yùn)動，處于第二機(jī)構(gòu)的連桿隨著一級連桿的擺動運(yùn)動并且?guī)踊瑝K實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動，當(dāng)滑塊機(jī)構(gòu)處于近休止端時正好處于料箱

29、的正下方，喂料口正好對準(zhǔn)進(jìn)料口，可以實(shí)現(xiàn)顆粒狀或者粉末狀的觀賞魚飼料在重力的作用下進(jìn)入投料口，并隨著滑塊機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動被送入魚缸，實(shí)現(xiàn)喂食的功能，同時通過調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)喂食量的調(diào)整。其可以固定于魚缸的魚缸壁上端，采用有支撐筋支撐的主箱體，以保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時還可以提高總體的可靠性，以實(shí)現(xiàn)投食的功能下以保證安全性與穩(wěn)定性。其缺點(diǎn)是機(jī)構(gòu)的喂食傳動采用搖桿機(jī)構(gòu), 圖4-1漏斗式喂食機(jī)構(gòu)其占用的空間比較大，對于家庭自動定時定量喂魚來說不能夠?qū)崿F(xiàn)小型化，同時搖桿機(jī)構(gòu)容易毀壞，傳動易出現(xiàn)卡殼的現(xiàn)象。多孔式喂食機(jī)構(gòu) 其原理是通過步進(jìn)電機(jī)通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)輸出帶動貫穿喂料盒的轉(zhuǎn)軸，使得轉(zhuǎn)軸在喂料盒

30、內(nèi)轉(zhuǎn)動，使得飼料通過喂料盒上小孔漏出，在重力的作用下掉入魚缸內(nèi)，同時其采用定時器定時，在定時器的控制下決定步進(jìn)電機(jī)的開啟與停轉(zhuǎn)，以帶動喂料盒內(nèi)的柱狀飼料盒轉(zhuǎn)動，是的飼料自由落入魚缸內(nèi)，完成投食的功能。其采用了步進(jìn)電機(jī)，使得機(jī)器整體機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)小型化，同時該執(zhí)行機(jī)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)適用。但是其采用了孔狀漏食，不能夠保證喂食量的精確性，同時還有可能使得魚食堵住喂食孔，另一方面其不能夠喂粉末狀的魚食，會導(dǎo)致魚食四處飄散，浪費(fèi)魚食不是節(jié)約型喂食機(jī)構(gòu)。 圖4-2多孔式喂食機(jī)構(gòu)絞龍式喂食機(jī)構(gòu) 其實(shí)有一個軸跟螺旋葉片和料槽組成的，轉(zhuǎn)軸通過軸承安裝在料槽兩端的軸承座上，轉(zhuǎn)軸的另一邊與驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接，實(shí)現(xiàn)傳動。物料從進(jìn)料口

31、加入，在受到轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)時的螺旋葉片的法向推力的作用時，此推力的徑向分力和葉片對物料所產(chǎn)生的摩擦力，帶著物料繞著軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，但是當(dāng)物料的重力大于其所產(chǎn)生的摩擦力時，物料便不隨著軸的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，但是在葉片所產(chǎn)生的法向推力的軸向分力作用下，會沿著料槽軸前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)物料的前進(jìn)功能。但是在物料的輸送過程中，物料的運(yùn)動由于受到螺旋的影響，物料的運(yùn)動并不是單純的沿著螺旋軸的軸線作直線運(yùn)動，而是疊加的復(fù)合運(yùn)動，并且沿螺旋軸做一個空間運(yùn)動。其特點(diǎn)是在與減速裝置相連的絞龍通過減速機(jī)構(gòu)傳遞的動力，帶動自身轉(zhuǎn)動，而一段的物料入口與物料箱相連，在物料進(jìn)入蛟龍機(jī)構(gòu)時，帶動物料前進(jìn)，并且不論是粉末還是顆粒裝的物料都可以有他實(shí)

32、現(xiàn)傳動。而且，其傳動精密保證了傳動過程中物料量的精確性，同時在傳動的過程中其產(chǎn)生的噪聲比較小，可以忽略，實(shí)現(xiàn)家庭喂魚機(jī)的安靜功能，另一方面其所占的空間小，其可以放置于魚缸的上端，并且由于體積小，可以不用施加加強(qiáng)裝置的魚缸，同時還凸顯出了機(jī)構(gòu)的整體體積的小型化，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了家庭喂魚機(jī)的小型化，同時可以通過調(diào)節(jié)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時間，來調(diào)整喂食量，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動定時定量。 圖4-3 絞龍自動喂食機(jī)構(gòu) 1:殼體 2：葉片 3：入料口 4：葉軸 5:喂料口4.2 絞龍傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計原理及計算絞龍傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計原理 設(shè)計原理：在對絞龍喂料機(jī)構(gòu)的設(shè)計中，當(dāng)蛟龍的螺旋在一定的范圍內(nèi)時物料流對物料的運(yùn)動不會產(chǎn)生太大的

33、影響。但是當(dāng)螺旋超過一定的轉(zhuǎn)數(shù)時，其會對物料產(chǎn)生攪動而不是向前的推動，這樣不僅會降低輸送物料的效率同時還會加快了設(shè)備的損壞壞，所以蛟龍的設(shè)計計算中主要的影響因素有以下幾個方面：蛟龍的輸送量Q，螺旋軸的轉(zhuǎn)速n，螺旋葉片直徑D，螺距S，螺旋軸直徑d，其中蛟龍的輸送量是衡量輸送能力的一個重要指標(biāo)。其計算公式為: Q= 公式（4-1）其中為填充數(shù)，為物料的單位容積質(zhì)量，傾斜輸送系數(shù)，所以可以看出當(dāng)Q確定后，可以調(diào)整螺旋外經(jīng)D，螺距S，螺旋轉(zhuǎn)速n，和填充系數(shù)四個參數(shù)來調(diào)節(jié)。對于螺旋轉(zhuǎn)速n，在一定的范圍內(nèi)是，轉(zhuǎn)速越快輸送生產(chǎn)的能力提高，轉(zhuǎn)速小則輸送能力下降。計算公式為由此可以看出，蛟龍輸送機(jī)構(gòu)的螺旋轉(zhuǎn)速應(yīng)

34、根據(jù)物料輸送量，螺旋直徑和物料的特性結(jié)構(gòu)來決定的，在滿足輸送量的前提下，轉(zhuǎn)速最好不要過高，不能夠超過其最大臨界值。螺旋葉片的直徑同時也是決定絞龍喂魚機(jī)構(gòu)的能力的一個重要參數(shù)，直接關(guān)系到蛟龍喂料機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)量跟尺寸結(jié)構(gòu)。其一般根據(jù)輸送的類型，結(jié)構(gòu)和布置形式確定螺旋葉片的直徑11。螺距不僅決定螺旋的升角，還在一定的程度生決定著物料在一定的填充數(shù)下的運(yùn)行滑行面，故其值的大小直接影響到物料的運(yùn)送過程。同時螺距應(yīng)滿足以下兩個條件，一個是螺旋面與物料的的摩擦關(guān)系，另一個是速度各分量間的適當(dāng)分布關(guān)系，其計算公式為: 公式（4-2） 其中的取值為當(dāng)其為傾斜布置或者輸送物料較差時其取值為當(dāng)其為水平布置時為。螺旋軸

35、的直徑的大小直接影響到物料的輸送能力，另一方面其與螺距共同決定螺葉片的螺旋升角。4.2.2蛟龍的計算蛟龍的計算：由于已確定了d的值以及轉(zhuǎn)速值，由二者共同確定D的值，即 公式（4-3）以及 公式（4-4）計算出D值范圍是 取值為20，再由公式 公式（4-5）計算出 S=16mm， 再有 計算出絞龍的輸送量 Q=0.4g5單片機(jī)設(shè)計及程序 5.1單片機(jī)的選擇 單片機(jī)的選擇原理，對于自己所學(xué)的控制系統(tǒng)有單片機(jī)和PLC，兩者的區(qū)別不大。PLC是建立在單片機(jī)之上的產(chǎn)品，單片機(jī)是一種可編程的集成芯片，也就是說，plc是由單片機(jī)加上外圍電路做成的12。單片機(jī)可以構(gòu)成各種各樣的應(yīng)用系統(tǒng)，從微型、小型到中型、大

36、型都可，PLC是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一個特例。對于本設(shè)計來說，設(shè)計所需要的程序短，是一個微程序。并且相對的要求設(shè)計開發(fā)時間短。綜合各方面的考慮，本設(shè)計所要求的程序短，開發(fā)周期小，成本低的編程系統(tǒng)，所以選擇單片機(jī)13。故此滿足本設(shè)計的要求：機(jī)器的小型化，自動化，同時還要節(jié)約成本。5.2單片機(jī)的設(shè)計 本結(jié)構(gòu)采用了六個按鍵，分別為A B C D 和E，F(xiàn)，前四個來控制程序的運(yùn)行時間的長短，通過控制時間的的長短，來間接地控制自動投食機(jī)構(gòu)的運(yùn)行時間，以此來間接地實(shí)現(xiàn)投食的定量工作，同時四個按鍵的另一個功能是通過控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的時間段，來實(shí)現(xiàn)自動定時定量喂魚機(jī)的自動功能。同時也完成了自動的功能。E鍵是用來在家庭里有人時，用來人工控制機(jī)器運(yùn)行的開關(guān)按鈕，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器的人性化。 對于線路的安排，首先線路通過單片機(jī)時，在單片機(jī)的通路在設(shè)置一個旁路，并設(shè)置一個開關(guān)按鈕E，以實(shí)現(xiàn)在家內(nèi)有人時，可以關(guān)閉單片機(jī)的通路，實(shí)現(xiàn)認(rèn)為的控制自動喂魚機(jī)的運(yùn)行?；蛘哧P(guān)閉總的控制電路按鈕F，可以實(shí)現(xiàn)在人們勞累