魚(yú)缸定時(shí)定量投食機(jī)設(shè)計(jì)

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

2、的設(shè)計(jì).194.1傳動(dòng)方案的擬定和確定.194.2傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算.21 5單片機(jī)及程序的設(shè)計(jì).235.1 單片機(jī)的選擇.235.2單片機(jī)的設(shè)計(jì).23 6結(jié)論跟建議.25 參 考 文 獻(xiàn).26 致 謝.27魚(yú)缸定時(shí)定量投食機(jī)的設(shè)計(jì)摘 要家庭自動(dòng)喂魚(yú)機(jī)的性能是讓人們?cè)谟邢薜臅r(shí)間內(nèi)喂養(yǎng)觀賞魚(yú)，并享受生活的樂(lè)趣，同時(shí)間接的緩解了人們的生活壓力。本文在研究國(guó)內(nèi)外自動(dòng)喂魚(yú)器的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了新型的定時(shí)定量自動(dòng)喂魚(yú)機(jī)。該自動(dòng)定時(shí)定量喂魚(yú)機(jī)由小型交流電機(jī)，減速器，定量喂魚(yú)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(dòng)安靜，精確，是該喂魚(yú)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(yú)時(shí)，喂魚(yú)機(jī)可以通過(guò)皮帶傳動(dòng)，將動(dòng)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(guò)單片機(jī)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行時(shí)間的長(zhǎng)短從而控制喂魚(yú)的飼料量。文中主要分析了傳動(dòng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)并計(jì)算設(shè)計(jì)了各部件的結(jié)構(gòu)尺寸，同時(shí)設(shè)計(jì)了單片機(jī)的組成并編寫(xiě)了自動(dòng)定時(shí)定量程序。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī);絞龍傳動(dòng)機(jī)構(gòu);皮帶傳動(dòng) 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(jì)的目的和意義 在當(dāng)今的社會(huì)，生活節(jié)奏快，壓力大，人們想出各種方法來(lái)緩解壓力。養(yǎng)魚(yú)成為越來(lái)越多尤其是年輕家庭的喜好，而金魚(yú)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(guó)的金魚(yú)種類(lèi)繁多，五彩繽紛。因此每當(dāng)下班回來(lái)，站在魚(yú)缸旁邊，投一點(diǎn)飼料，看著魚(yú)兒游來(lái)游去是一種很愜意很放松的事情。但是對(duì)于那些平常沒(méi)有時(shí)間或者經(jīng)常外出旅游的家庭，喂魚(yú)就成了一個(gè)很大的問(wèn)題。但是家庭養(yǎng)魚(yú)，不能及時(shí)投料，就會(huì)造成魚(yú)類(lèi)死亡或者相互追咬1。所以根據(jù)自己所學(xué)

10、，設(shè)計(jì)一臺(tái)自動(dòng)定時(shí)定量的喂魚(yú)機(jī)，以用來(lái)解決他們的沒(méi)有時(shí)間喂養(yǎng)魚(yú)的問(wèn)題。讓他們輕松養(yǎng)魚(yú)，享受快樂(lè)人生。1.2 魚(yú)缸定時(shí)定量投食機(jī)的國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀法國(guó)的一家公司成功研制出一種太陽(yáng)能自動(dòng)喂魚(yú)機(jī)，該機(jī)可以根據(jù)魚(yú)的不同習(xí)性和生長(zhǎng)期，定時(shí)定量的投放魚(yú)餌，在投料時(shí)，機(jī)器發(fā)出一種特殊的聲響，使魚(yú)爭(zhēng)相搶食，不但可以提高飼料的利用率，還節(jié)省人力2。自動(dòng)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(shí)減少對(duì)缸內(nèi)水體的污染，減少水體的更換次數(shù)3。 圖1-1 國(guó)外小型自動(dòng)喂魚(yú)機(jī)1.3 魚(yú)缸定時(shí)定量投食機(jī)的國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀喂魚(yú)機(jī)在國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了不少的成品，但是對(duì)于家用行的

11、喂魚(yú)機(jī)還是相對(duì)較少，主要是限于民用的魚(yú)塘養(yǎng)殖的喂魚(yú)機(jī)，而且還并沒(méi)有解決自動(dòng)化的程序，飼料的喂入還是需要人工加入。對(duì)于國(guó)內(nèi)家庭喂魚(yú)機(jī)來(lái)講基本上都是解決了自動(dòng)化的問(wèn)題，但是對(duì)于定時(shí)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(shí)定量的自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)智能化。本實(shí)用新型的有益效果是：該喂魚(yú)器采用單片機(jī)控制可實(shí)現(xiàn)定時(shí)、定量準(zhǔn)確無(wú)誤給魚(yú)喂食，由于設(shè)有飼料浸水倉(cāng)和進(jìn)水管，可用水對(duì)飼料進(jìn)行浸水處理，有利魚(yú)生長(zhǎng)；自動(dòng)喂魚(yú)器適用于家庭養(yǎng)魚(yú)4。本實(shí)用新型提供一種定式投放魚(yú)糧的裝置，其投放魚(yú)糧的時(shí)間周期任意可調(diào)，每次投放魚(yú)糧的量也可調(diào)，投料定時(shí)、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(yú)糧盒在轉(zhuǎn)動(dòng)投料時(shí)有可觀性，能與觀賞魚(yú)的養(yǎng)殖環(huán)境協(xié)調(diào)配合，是一種較好的觀賞魚(yú)養(yǎng)殖箱的配套設(shè)備5。本實(shí)用新型旨在幫助沒(méi)有閑暇時(shí)間的人們給魚(yú)缸中的魚(yú)兒喂食，通過(guò)定時(shí)器可以按需要設(shè)定喂食的時(shí)間間隔和投食量，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，可以在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)保證魚(yú)兒的生存，本是用新型小巧輕便，能耗低，可靠性高，固定于魚(yú)缸壁上，不占空間6。實(shí)用新型自動(dòng)喂魚(yú)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shí)間段，通過(guò)定時(shí)器控制電動(dòng)機(jī)放料傳送帶實(shí)現(xiàn)放料的目的，對(duì)于那些時(shí)間少但有喜歡養(yǎng)魚(yú)的愛(ài)好者節(jié)省了時(shí)間，增加了樂(lè)趣，帶來(lái)了許多便利7。 圖1-2 國(guó)內(nèi)自動(dòng)喂魚(yú)機(jī)1.4魚(yú)缸定時(shí)定量投

13、食機(jī)的主要研究?jī)?nèi)容1.4.1研究?jī)?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(méi)有時(shí)間喂養(yǎng)觀賞魚(yú)類(lèi)的情況以及觀賞魚(yú)類(lèi)的生活習(xí)性，通過(guò)自己所學(xué)知識(shí)，運(yùn)用單片機(jī)使得喂魚(yú)機(jī)以滿(mǎn)足年輕一族的需要。1.4.2 技術(shù)路線(xiàn)(1)根據(jù)對(duì)國(guó)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(dòng)方案與工作原理及整體設(shè)計(jì)方案。對(duì)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(duì)喂料系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)合單片機(jī)實(shí)現(xiàn)飼料喂入量的精確。(2)對(duì)于減速機(jī)構(gòu)，首先確定其結(jié)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定其各級(jí)傳動(dòng)比，計(jì)算各個(gè)零部件的機(jī)構(gòu)尺寸。(3)在對(duì)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(jì)，同時(shí)使得整體結(jié)構(gòu)完整得體。1

14、.4.3 設(shè)計(jì)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(jiǎn)單，體積小。整體質(zhì)量輕，滿(mǎn)足家庭要求。1.4.4 研究方法根據(jù)當(dāng)今家庭養(yǎng)魚(yú)的要求，對(duì)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(guò)對(duì)其分析明確定時(shí)定量喂魚(yú)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)尺寸，及傳動(dòng)原理，重要的是保證其喂入量的準(zhǔn)確性。并通過(guò)繪圖軟件將其繪出結(jié)構(gòu)件圖，結(jié)合所學(xué)的知識(shí)對(duì)其進(jìn)行分析研究找出好的方案。2 魚(yú)缸定時(shí)定量投食機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 總體設(shè)計(jì)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(jì)應(yīng)合理，并要求整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔。2.2總體設(shè)計(jì)目標(biāo)1

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

16、喂魚(yú)機(jī)構(gòu)但是該方案有個(gè)弊端，魚(yú)食會(huì)自動(dòng)的通過(guò)空洞溢出，浪費(fèi)魚(yú)食，同時(shí)會(huì)污染魚(yú)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(yú)食量有限不宜過(guò)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(jiǎn)圖2-2搖桿式的自動(dòng)定時(shí)定量喂魚(yú)機(jī)。其電機(jī)的輸出在通過(guò)齒輪減速器的的帶動(dòng)下傳到凸輪搖桿機(jī)構(gòu)上，使其帶動(dòng)桶裝喂魚(yú)器實(shí)現(xiàn)喂魚(yú)，這樣不僅實(shí)現(xiàn)了喂魚(yú)機(jī)的自動(dòng)化同時(shí)滿(mǎn)足了定量上的問(wèn)題，使得機(jī)器滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)該機(jī)器在單片機(jī)的控制下的定時(shí)問(wèn)題。圖2-2漏斗式自動(dòng)喂魚(yú)機(jī)1：電機(jī) 2：減速器 3：搖桿式喂魚(yú)機(jī)構(gòu) 4：減料口但是該機(jī)型不能滿(mǎn)足自動(dòng)定時(shí)定量喂魚(yú)機(jī)的要求，其在運(yùn)行時(shí)，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(jì)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(dòng)定時(shí)定量喂魚(yú)機(jī) 1：電機(jī) 2：減速器 3：絞龍喂魚(yú)機(jī)構(gòu) 4：魚(yú)料倉(cāng)該機(jī)器使得電機(jī)的輸出通過(guò)減速器到達(dá)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器的同時(shí)其密封性好，不會(huì)漏食，同時(shí)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(wèn)題，同時(shí)通過(guò)單片機(jī)控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)定時(shí)定量的功能。所以綜上所述，選擇三方案。3. 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 減速器的設(shè)計(jì)3.1.1 電機(jī)的選擇及傳動(dòng)比計(jì)算 總的傳動(dòng)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(jiǎn)單的估算輸出的功率低于20w，故選用55SL5A4電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)矩為68，轉(zhuǎn)速為1250。 減速器的輸出功率。同時(shí)要求最終執(zhí)行機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速為10。故傳動(dòng)比安排為又因?yàn)闄C(jī)體小型化選皮帶的傳動(dòng)比，減速器的傳動(dòng)比，蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比。對(duì)于減速器的一二級(jí)傳動(dòng)比的安排由公式，得出各級(jí)傳動(dòng)比為=3.8 3.1.2 計(jì)算各傳動(dòng)裝置的動(dòng)力參數(shù) 公式（3-2） 各軸的輸入功率為 公式（3-3） 各級(jí)軸的輸出功率為 公式（3-4） 各級(jí)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(jì) 1）高速機(jī)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）各參數(shù)選擇及計(jì)算 由于該機(jī)器要求齒輪在傳動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的噪音小，同時(shí)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(jí)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(jì)算 ，即 公式（3-7）確定公式內(nèi)的各個(gè)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(jì)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(jì)算載荷系數(shù)，根據(jù)，7級(jí)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(jì)算模數(shù) 公式(3-16) （3）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式為 公式 (3-17) 確定公式內(nèi)各個(gè)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(jì)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(jì)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(jì)算出m值得 m=0.848由于按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)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(jì)算的分度圓直徑為d=18.059，計(jì)算小齒輪的齒數(shù)，Z=18，大齒輪的為Z=69。幾何尺寸的計(jì)算分度圓直徑 公式 (3-19) 中心距為 公式(3-20) 齒寬 ，2） 低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算由于低速級(jí)的齒輪的速度較慢，且應(yīng)用于家庭自動(dòng)喂魚(yú)的機(jī)器上，對(duì)于噪音的控制要高。同事還要求質(zhì)量輕，故與高速級(jí)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(jì)算公式，即 公式(3-21)各個(gè)參數(shù)選擇為 計(jì)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(jì)算得 計(jì)算的小齒輪的分度圓直徑為 =26.8mm 公式(3-22)計(jì)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(jì)算載荷數(shù) ，根據(jù)v=0.09m/s 7級(jí)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(jì)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(jì)算載荷系數(shù) 取齒形系數(shù) 查應(yīng)力校正系數(shù) 計(jì)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(jì)計(jì)算m=1.2mm 對(duì)比結(jié)果可以看出，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于按彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)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(jì)算分度圓直徑 公式（3-28）計(jì)算中心距 計(jì)算齒輪寬度 公式（3-29） 取 。3.2 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1 蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算初步定軸的最小直徑 ，圓整為5mm。 公式（3-30）對(duì)于蝸輪蝸桿的選材上，對(duì)于渦輪由于收到軸向力的影響，

24、對(duì)于蝸桿的選材為鋁合金，其不僅質(zhì)量輕同時(shí)還能夠滿(mǎn)足蝸桿的強(qiáng)度要求，對(duì)于渦輪只要求不高，只要滿(mǎn)足其足夠的強(qiáng)度要求即可，同時(shí)要注意對(duì)于質(zhì)量上的要求，選材盡量材料質(zhì)輕，所以對(duì)于渦輪我們選擇質(zhì)量輕的夾布塑料delrin 100p，既可以滿(mǎn)足其自身強(qiáng)度要求同時(shí)還能夠滿(mǎn)足整體的質(zhì)量要求10，按此材料進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。蝸桿上的轉(zhuǎn)矩T，按Z=5，效率，由公式 公式（3-31）各個(gè)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(dòng)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(jì)計(jì)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(dòng)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(jì)算的許用應(yīng)力 滿(mǎn)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(jì) 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(jì)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(zhǎng)度， 確定初始中心距為18mm，則基準(zhǔn)長(zhǎng)度為 公式（3-41） 計(jì)算實(shí)際的中心距a則 公式（3-42） 計(jì)算小帶輪上的包角， > 公式 （3-43） 計(jì)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(dòng)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(jì)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(zhǎng)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(jì)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(jì)與校核3.4.1軸的校核 通過(guò)分析三個(gè)軸上三軸的受力最多，對(duì)其進(jìn)行分析計(jì)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(mǎn)足安全要求。3.4.2軸承的設(shè)計(jì)校核對(duì)于軸承，蝸輪蝸桿上的軸承受力較為復(fù)雜，先對(duì)其設(shè)計(jì)。軸3收到軸向力以及水平面的與垂直面的支反力。對(duì)于齒輪其受力 所以 算出各

28、個(gè)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(dòng)載荷 公式(3-58) 選取軸承型號(hào)為 619/5 選取相應(yīng)的e與Y值則 相對(duì)軸向載荷為 公式(3-59) 對(duì)應(yīng)的e值與Y值為 e=0.22， Y=2.0 當(dāng)量動(dòng)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(jì)4.1 投食方案的選取4.1.1搖桿式喂食機(jī)構(gòu) 其通過(guò)5電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，并且?guī)?dòng)連桿機(jī)構(gòu)一起運(yùn)動(dòng)，處于第二機(jī)構(gòu)的連桿隨著一級(jí)連桿的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)并且?guī)?dòng)滑塊實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滑塊機(jī)構(gòu)處于近休止端時(shí)正好處于料箱

29、的正下方，喂料口正好對(duì)準(zhǔn)進(jìn)料口，可以實(shí)現(xiàn)顆粒狀或者粉末狀的觀賞魚(yú)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(dòng)被送入魚(yú)缸，實(shí)現(xiàn)喂食的功能，同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)喂食量的調(diào)整。其可以固定于魚(yú)缸的魚(yú)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(shí)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(dòng)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(duì)于家庭自動(dòng)定時(shí)定量喂魚(yú)來(lái)說(shuō)不能夠?qū)崿F(xiàn)小型化，同時(shí)搖桿機(jī)構(gòu)容易毀壞，傳動(dòng)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(guò)步進(jìn)電機(jī)通過(guò)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出帶動(dòng)貫穿喂料盒的轉(zhuǎn)軸，使得轉(zhuǎn)軸在喂料盒

30、內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得飼料通過(guò)喂料盒上小孔漏出，在重力的作用下掉入魚(yú)缸內(nèi)，同時(shí)其采用定時(shí)器定時(shí)，在定時(shí)器的控制下決定步進(jìn)電機(jī)的開(kāi)啟與停轉(zhuǎn)，以帶動(dòng)喂料盒內(nèi)的柱狀飼料盒轉(zhuǎn)動(dòng)，是的飼料自由落入魚(yú)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(shí)該執(zhí)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)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(shí)還有可能使得魚(yú)食堵住喂食孔，另一方面其不能夠喂粉末狀的魚(yú)食，會(huì)導(dǎo)致魚(yú)食四處飄散，浪費(fèi)魚(yú)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(gè)軸跟螺旋葉片和料槽組成的，轉(zhuǎn)軸通過(guò)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(dòng)機(jī)構(gòu)連接，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。物料從進(jìn)料口

31、加入，在受到轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)時(shí)的螺旋葉片的法向推力的作用時(shí)，此推力的徑向分力和葉片對(duì)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(shí)，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(huì)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(guò)程中，物料的運(yùn)動(dòng)由于受到螺旋的影響，物料的運(yùn)動(dòng)并不是單純的沿著螺旋軸的軸線(xiàn)作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，而是疊加的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，并且沿螺旋軸做一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)。其特點(diǎn)是在與減速裝置相連的絞龍通過(guò)減速機(jī)構(gòu)傳遞的動(dòng)力，帶動(dòng)自身轉(zhuǎn)動(dòng)，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(shí)，帶動(dòng)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(dòng)。而且，其傳動(dòng)精密保證了傳動(dòng)過(guò)程中物料量的精確性，同時(shí)在傳動(dòng)的過(guò)程中其產(chǎn)生的噪聲比較小，可以忽略，實(shí)現(xiàn)家庭喂魚(yú)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(yú)缸的上端，并且由于體積小，可以不用施加加強(qiáng)裝置的魚(yú)缸，同時(shí)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(yú)機(jī)的小型化，同時(shí)可以通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，來(lái)調(diào)整喂食量，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定時(shí)定量。 圖4-3 絞龍自動(dòng)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(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理及計(jì)算絞龍傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理 設(shè)計(jì)原理：在對(duì)絞龍喂料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，當(dāng)蛟龍的螺旋在一定的范圍內(nèi)時(shí)物料流對(duì)物料的運(yùn)動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生太大的

33、影響。但是當(dāng)螺旋超過(guò)一定的轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，其會(huì)對(duì)物料產(chǎn)生攪動(dòng)而不是向前的推動(dòng)，這樣不僅會(huì)降低輸送物料的效率同時(shí)還會(huì)加快了設(shè)備的損壞壞，所以蛟龍的設(shè)計(jì)計(jì)算中主要的影響因素有以下幾個(gè)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(gè)重要指標(biāo)。其計(jì)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(gè)參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)。對(duì)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(jì)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(lái)決定的，在滿(mǎn)足輸送量的前提下，轉(zhuǎn)速最好不要過(guò)高，不能夠超過(guò)其最大臨界值。螺旋葉片的直徑同時(shí)也是決定絞龍喂魚(yú)機(jī)構(gòu)的能力的一個(gè)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(lèi)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(guò)程。同時(shí)螺距應(yīng)滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件，一個(gè)是螺旋面與物料的的摩擦關(guān)系，另一個(gè)是速度各分量間的適當(dāng)分布關(guān)系，其計(jì)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(shí)其取值為當(dāng)其為水平布置時(shí)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(jì)算蛟龍的計(jì)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(jì)算出D值范圍是 取值為20，再由公式 公式（4-5）計(jì)算出 S=16mm， 再有 計(jì)算出絞龍的輸送量 Q=0.4g5單片機(jī)設(shè)計(jì)及程序 5.1單片機(jī)的選擇 單片機(jī)的選擇原理，對(duì)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(shuō)，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(gè)特例。對(duì)于本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)所需要的程序短，是一個(gè)微程序。并且相對(duì)的要求設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)時(shí)間短。綜合各方面的考慮，本設(shè)計(jì)所要求的程序短，開(kāi)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(mǎn)足本設(shè)計(jì)的要求：機(jī)器的小型化，自動(dòng)化，同時(shí)還要節(jié)約成本。5.2單片機(jī)的設(shè)計(jì) 本結(jié)構(gòu)采用了六個(gè)按鍵，分別為A B C D 和E，F(xiàn)，前四個(gè)來(lái)控制程序的運(yùn)行時(shí)間的長(zhǎng)短，通過(guò)控制時(shí)間的的長(zhǎng)短，來(lái)間接地控制自動(dòng)投食機(jī)構(gòu)的運(yùn)行時(shí)間，以此來(lái)間接地實(shí)現(xiàn)投食的定量工作，同時(shí)四個(gè)按鍵的另一個(gè)功能是通過(guò)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的時(shí)間段，來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定時(shí)定量喂魚(yú)機(jī)的自動(dòng)功能。同時(shí)也完成了自動(dòng)的功能。E鍵是用來(lái)在家庭里有人時(shí)，用來(lái)人工控制機(jī)器運(yùn)行的開(kāi)關(guān)按鈕，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器的人性化。 對(duì)于線(xiàn)路的安排，首先線(xiàn)路通過(guò)單片機(jī)時(shí)，在單片機(jī)的通路在設(shè)置一個(gè)旁路，并設(shè)置一個(gè)開(kāi)關(guān)按鈕E，以實(shí)現(xiàn)在家內(nèi)有人時(shí)，可以關(guān)閉單片機(jī)的通路，實(shí)現(xiàn)認(rèn)為的控制自動(dòng)喂魚(yú)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