魚缸定時定量投食機設(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設(shè)計姓 名：學(xué)院：機電工程學(xué)院專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化班 級：2013年6月16日摘要AbstractI1 緒 論 01.1 設(shè)計的目的和意義 11.2 自動喂魚機的國外發(fā)展現(xiàn)狀 11.3 自動喂魚機的國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 21.4 自動喂魚機的主要研究內(nèi)容 32 自動喂魚機的總體結(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 42.3 總體方案論證 43 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 154 投食裝置設(shè)置的設(shè)計 194.1 傳動方案的

2、擬定和確定 194.2 傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算 215 單片機及程序的設(shè)計 235.1 單片機的選擇 235.2 單片機的設(shè)計 236 結(jié)論跟建議 25參 考 文 獻 26致 謝 27魚缸定時定量投食機的設(shè)計摘要家庭自動喂魚機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。 該自 動定時定量喂魚機由小型交流電機，減速器，定量喂魚裝置，單片機組成。投食器選擇的是蛟龍機構(gòu)， 其特點是輕巧，傳動安靜，精確，是該喂魚器的重要零件，該機構(gòu)的結(jié)構(gòu)是由進料口，槽體，螺旋軸， 卸料口組成。喂魚時

3、，喂魚機可以通過皮帶傳動， 將動力傳遞給變速箱，再由變速箱傳遞給蝸輪蝸桿機 構(gòu)，再傳遞給喂料執(zhí)行機構(gòu)； 執(zhí)行機構(gòu)的每旋轉(zhuǎn)一圈所排出的量是定的， 所以通過單片機控制執(zhí)行機構(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)計了單片機的組成并編寫了自動定時定量程序。關(guān)鍵詞： 單片機 ;絞龍傳動機構(gòu) ;皮帶傳動Design of tank timing quantitative feeding machineAbstractFamily automatic Fish-feeding machine is made to, on the one

4、 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 feeding machine which works in a timely and

5、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, has a special structure which is an important part of the F

6、ish 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 is transmitted to the worm gear mechanism before being passed to the feed

7、 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 machine.Key words ： singlechip ; Auger transmission mechanism ; belt transmission1.1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

8、，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。所以根據(jù)自己所學(xué)，設(shè)計一臺自動定時定量的喂魚機，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的國外發(fā)展現(xiàn)狀法國的一家公司成功

9、研制出一種太陽能自動喂魚機，該機可以根據(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 。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，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) 。圖1-1國外小型自動喂魚機1.3魚缸定時定量投食機的國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀喂魚機在國內(nèi)出現(xiàn)了不少的成品，但是對于家用行的喂魚機還是相對較少，主要是限 于民用的魚塘養(yǎng)殖的喂魚機，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)家庭喂魚機來講基本上都是解決了自

10、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)，運用單片機制定程序?qū)崿F(xiàn)喂養(yǎng)的定時定量 的自動化，實現(xiàn)智能化。本實用新型的有益效果是：該喂魚器采用單片機控制可實現(xiàn)定時、 定量準確無誤給魚喂食，由于設(shè)有飼料浸水倉和進水管，可用水對飼料進行浸水處理，有 利魚生長；自動喂魚器適用于家庭養(yǎng)魚 。本實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、準確、可靠。本實 用新型整機結(jié)構(gòu)新穎，體積可做的小巧玲瓏，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。本實用新型旨在幫助沒有閑暇

11、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 。實用新型自動喂魚機結(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 電動機放料傳送帶實現(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。圖1-2國內(nèi)自動喂魚機1.4魚缸定時定量投食機的主要研究內(nèi)容研究內(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

12、學(xué)知識，運用單片機使得喂魚機以滿足年輕一族 的需要。1.4.2 技術(shù)路線(1) 根據(jù)對國內(nèi)外現(xiàn)有機型的機構(gòu)和數(shù)據(jù)分析， 確定自己機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)進行設(shè)計計算結(jié)合單片機實現(xiàn)飼料喂入量的精確。(2) 對于減速機構(gòu)，首先確定其結(jié)構(gòu)，并對其進行設(shè)計計算，確定其各級傳動比，計算 各個零部件的機構(gòu)尺寸。(3) 在對整體機構(gòu)的調(diào)整上先考慮單片機的機構(gòu)設(shè)計，同時使得整體結(jié)構(gòu)完整得體。1.4.3 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) 整體機構(gòu)簡單，體積小。整體

13、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，結(jié)構(gòu)尺寸，及傳動原理，重要 的是保證其喂入量的準確性。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 行分析研究找出好的方案。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1. 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

14、對喂料的受力分析及其機構(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)以往自動喂魚機的機構(gòu)設(shè)計出了下面簡圖2-1的家用自動定時定量喂魚機，其根據(jù)在電機轉(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現(xiàn)喂食，實現(xiàn)自動喂魚的功能。同時在單片 機的控制下以實現(xiàn)喂魚機的的自動化以及定時功能。圖2-1多孔式自動喂魚機1 :電機2:減速器3:多孔式喂魚機構(gòu)但是該方案有個弊端，魚食會自動的通過空洞溢出，浪費魚食，同時會污染魚缸內(nèi)的水，另一方面，該機構(gòu)的多孔式投食機構(gòu)的承載魚食量有限

15、不宜過大喂食量受到限制。故 在其基礎(chǔ)上結(jié)合別人的有點進行改進，得到了如下簡圖2-2搖桿式的自動定時定量喂魚機 其電機的輸出在通過齒輪減速器的的帶動下傳到凸輪搖桿機構(gòu)上，使其帶動桶裝喂魚器實 現(xiàn)喂魚，這樣不僅實現(xiàn)了喂魚機的自動化同時滿足了定量上的問題，使得機器滿足設(shè)計要 求，同時還可以實現(xiàn)該機器在單片機的控制下的定時問題。圖2-2漏斗式自動喂魚機1電機2:減速器3 :搖桿式喂魚機構(gòu) 4:減料口但是該機型不能滿足自動定時定量喂魚機的要求，其在運行時，搖桿機構(gòu)所需要的空間加大，使得整體結(jié)構(gòu)尺寸加大，不適合要求的家庭運用的架構(gòu)小型化。在此基礎(chǔ)上再次 進行完善，設(shè)計了如下的方案，選用蛟龍機構(gòu)實現(xiàn)投食功能

16、。圖2-3絞龍式位自動定時定量喂魚機1 :電機2:減速器3:絞龍喂魚機構(gòu) 4:魚料倉該機器使得電機的輸出通過減速器到達執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)機器的同時其密封性好，不會 漏食，同時其所占用的空間小，實現(xiàn)了整體的機構(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，同時通過單片機控制電機實現(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)計電機的選擇及傳動比計算總的傳動效率 a = 1 2 3 4 =0£6 Q983 x°.972 >0.98=0.83公式（3-1）其中a為減速器的效率，1為V帶的效率，2為軸承的效率，3為齒輪嚙合的效率，4

17、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，轉(zhuǎn)矩為68,轉(zhuǎn)速為1250r/min。減速器的輸出功率Pa巾83 25 = 20.75W。同時要求最終執(zhí)行機構(gòu)的轉(zhuǎn)速為 10r/min。故傳動比安排為i胡250“10 T25又因為機體小型化選皮帶的傳動比皮二2，減 速器的傳動比減二10，蝸輪蝸桿的傳動比蝸二6.25。對于減速器的一二級傳動比的安排由 公式i高（1.31.5） i低，得出各級傳動比為i高 =3.8 i低二263.1.2計算各傳動裝置的動力參數(shù)nI =12502 =625r/minn“ =625" 3.8 =164.5r / min公式（3-2

18、）nin =164.'2.6 =63.3r/min各軸的輸入功率為pI =25 0.96 =24w公式（3-3）pIpI23=24 0.98 0.97 = 22.8wp川=pII 23 =22.8 0.98 0.97 =21.7w各級軸的輸出功率為pI 二 pI 0.98 = 23.52wPii = Ph 0.98 =22.344w,公式（3-4）Pm 二 Pm 0.98 =21.644w各級軸輸入的轉(zhuǎn)矩2Ti =9550 24-： 625 10 =367N.mm2Tn =9550 22.-164.5 10 =1320N.mm2T川=9550 21.7“63.3 10 -3270N.m

19、m各軸的輸出轉(zhuǎn)矩Ti =T|0.98 = 359.66N .mmTh =T|0.98 = 1293.6 N .mmTin 二Tin 0.98 =3145.8N .mm齒輪的設(shè)計公式（3-5）公式（3-6）1）高速機齒輪的設(shè)計計算（1）各參數(shù)選擇及計算由于該機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) 乙-18，則大齒輪的齒數(shù)Z2二乙i高=18 3.8 = 68.4選取69（2）按齒面接觸疲勞強度計算，即3小牡一 2.32KT u二1 嚴)2:d u 二

20、 E公式（3-7）確定公式內(nèi)的各個數(shù)值載荷系數(shù)K =1.395.100.025T1 = 367 N .mm小齒輪的轉(zhuǎn)矩625* =05齒寬系數(shù)d彈性影響系數(shù)Ze二56.4公式(3-8)小齒輪的接觸疲勞強度極限 ' 恤二60Mpa 大齒輪的接觸疲勞強度clim =55Mpa應(yīng)力循環(huán)次數(shù)弘=3.75 106N2 =0.99 106許用彎曲疲勞應(yīng)力彎曲疲勞壽命系數(shù)所以：二 f =50MpaKhni 二 0.9KHN 2 = 0-95二 hi =0.9 110Mpa =99Mpa二 H2 =0-95 110Mpa =104.5Mpa計算小齒輪的分度圓直徑d1t及各項系數(shù)dit _2.323 3

21、67 4.8 嚴纖0.5 3.899=16.9mm圓周速度d1tn二 16.9 625V1t一0.55m/ s60 1000 60 1000齒寬b - Gdd1t =0.75 16.9 =8.45齒寬與齒高比模數(shù)gt 二也=169 =0.93乙 18齒高h=2.25m=2.25 0.93 =2.0875畧衛(wèi)4h 2.0875計算載荷系數(shù)，根據(jù)v=0.55m/s，7級精度查表得Kv =1.05，直齒輪 KH 二 KF 一： =1.1,使用系數(shù)KA =1，由b -4 以及KH嚴1.423 得K-1.2 h故載荷系數(shù) K =KaKvK：K?=1 1.05 1.1 1.423=1.644按實際載荷系數(shù)

22、校正得分度圓直徑3 3J K.1 644d1 =d1t16.918.28Kt. 1.3計算模數(shù)m二18空9 =1.105Z 18公式(3-9)公式(3-10)公式(3-11)公式(3-12)公式(3-13)公式(3-14)公式(3-15)公式(3-16)(3)按齒根彎曲疲勞強度計算公式為2KYFaYsakF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二FEi=50Mpa，大齒輪的彎曲疲勞極限二FE2】=38Mpa，彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1 =0.85, KFn2 =0.88。二f 0.85 50 =30.35Mpa計算彎曲疲勞許用應(yīng)力，安全系數(shù)1.40.88x3823.88M

23、pa1.4載荷系數(shù)K =KaKvKf：Kf1:=1.386齒形系數(shù)YFa1=2.91YFa2=2.24應(yīng)力校正系數(shù)丫$丸=1.53YSa2 =1.75計算大小齒輪的丫葉，得YFa1 *Ysa1“1= 0.1467公式(3-18)YFa2 *Ysa2 =0.164二 F 2大齒輪的值大于小齒輪的故選用大齒輪的值0.164計算出m值得m=0.848由于按接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于按齒根彎曲疲勞強度計算的模數(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)d1 = mzi =18

24、 d2 二 mz2 =69中心距為d1 +d2a = 43.5公式(3-20)齒寬B1 =9，B2 =142）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。按照接觸疲勞強度計算公式，即3dit - 2.32U二1 (Ze)2匚E公式(3-21)各個參數(shù)選擇為K =1.3 化=0.5=60Mpa計算的T2。大齒輪的匚訕=55Mpa應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N3 = 3.75 106N4=0.99 106許用疲勞強度應(yīng)力為；r=110M

25、pa 彎曲疲勞許用應(yīng)力二F】 = 50MpaKhn1 =°.9KhN2 = 0.95計算得二h1 =99Mpa匚h 2 =104.5Mpa計算的小齒輪的分度圓直徑為d1t - 2.32(N)2 =26.8mm匚E公式(3-22)計算圓周速度v5巴0.23m/s60 漢1000齒寬 b = dd1t =13.4mm齒寬與齒咼比模數(shù)mit 二也=1.34zh=2.25m=2.7b.9公式(3-23)計算載荷數(shù)，根據(jù)v=0.09m/s 7級精度得到 K廠1.05直齒輪 Kh：. =Kf：. = 1.1使用系數(shù) Ka =1=1.423，又由 b =4.9 Kh 1.423 得到 K =1.4

26、 h故其載荷系數(shù)K = KaKvK-K i =1.63按實際載荷系數(shù)校核所得的分度圓直徑為模數(shù)按齒根彎曲強計算2KT1(7)；F 公式（3-25）小齒輪的彎曲疲勞極限二 FE1 = 50Mpa大齒輪的彎曲疲勞極限二 fe2 = 38Mpa彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN 勺=0.85Kfn 2 二 0.88取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得二 F1=0.85 50 =30.25Mpa1.4公式（3-26）計算載荷系數(shù)K取齒形系數(shù)查應(yīng)力校正系數(shù)二F2丿88 38 =23.88Mpa1.4二 KaKvK K =1.167YFai =2.8YFa2 =2.32YSa1 = 1.55YSa2 = 17計算大小齒輪

27、的汁并加以比較YFa1 *艮81“-0.143-0.165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，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于按彎曲疲勞強度計算的模 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)Z1 =23.112圓整為23。大齒輪的齒數(shù)Z2二i *Z60幾何尺寸計算分度圓直徑dr = mzj = 28.75mmd2 二 Z2m 二 75mm公式（3-28）計算中心距d1 d2a 二2=51.875mm計算齒輪寬度b= &#

28、39;-ddi = 14.375mm取Bi =15B2 =20。3.2蝸輪蝸桿的設(shè)計計算蝸桿的設(shè)計計算初步定軸的最小直徑3 3 八9550x103xp，廠d / 02tn_45mm ，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，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度要求，對于渦輪只要求不高，只要滿足其足夠的強度要求即可，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度要求同時還能夠滿足整體的質(zhì) 量要求10，按此材料進行設(shè)計計算。蝸桿上的轉(zhuǎn)矩T，按Z=5

29、,效率 =0.7，由公式39550 10 pT =n計算得出轉(zhuǎn)矩為各個確定載荷系數(shù)的確定，由于在運行中，速度較低，響度運行平穩(wěn)故K -： =1，Ka =1速度很低，產(chǎn)生的沖擊力很小故 KV =1.05，公式（3-31）由公式得K = KaKvK 一： =1.05。先假設(shè)分度圓直徑d1和傳動中心的距離a的比值為公式（3-32）并從課本查的 0.3公式（3-33）Z= 3.1，；H，25Mpa應(yīng)力循環(huán)次數(shù)壽命系數(shù)N=0.99 10Khv =1.34則 = Khv ；H' = 33.5Mpa中心距a=73mm取中心距a=80,模數(shù)m=2.5分度圓直徑d 28 則勺=0.35aZ 八：2.9可

30、用公式（3-34）蝸輪蝸桿的參數(shù)設(shè)計計算Pa 二 m 二=7.9公式（3-35）蝸桿直徑系數(shù)q=11.2齒頂圓直徑da1 = 32齒根圓直徑df廠22.5分度園導(dǎo)程角r= 24.06蝸桿軸向齒厚Sa = 3.95渦輪的齒數(shù)Z=29,傳動比的檢驗Z2i2 =5.8蝸桿的軸向齒距變?yōu)橄禂?shù)20.1乙在允許的誤差范圍內(nèi)校核齒根彎曲疲勞強度1.53KT2 恠2 忙十fd1d2m公式（3-36）當(dāng)量齒數(shù)Zv2Z2cos3 誣09公式（3-37）根據(jù)螺旋角20.1Zv2 =38.09YFa2=2.54Y = 0.828需用彎曲應(yīng)力壽命系數(shù)Kfn =0.775計算的許用應(yīng)力效率驗證由課本表11-18得二 f

31、=9.35Mpa= (0.95 0.96)tantan( )Vs滿足要求公式（3-39）fv= 0.09V =5.09© n60 1000 cos=0.1m/s公式（3-40）得出效率驗證值為=0.760.77 >0.7不用重算3.3帶與帶輪的設(shè)計由課本查的 Ka =1，貝U Pea =Ka=25w選擇V帶以及根據(jù)PCa及n選擇Z帶初步選取小帶輪的直徑=8mm驗算速度速度為v 如0.523m/s在速度選取范圍內(nèi)，60漢1000計算大帶輪的直徑大帶輪的直徑為dd2二dd1 *i =16mm確定中心距和基準長度Ld ,確定初始中心距為18mm,則基準長度為2公式（3-41）Ld2a

32、-（dd1 dd2）（dd2 d1）8024a0計算實際的中心距a則公式（3-42）計算小帶輪上的包角，傳動比以及帶型得公式（3-44）公式（3-45）公式（3-46）57 3 :=180 -（dd2-ddl）143 >9a計算帶輪的帶數(shù)乙根據(jù)小帶輪的直徑以及轉(zhuǎn)速得到Po -0.3kw并且由轉(zhuǎn)速,.p0 =0.03kw再由課本表8-5得K：. =0.95 Ki "得Pr = （Po 二 p°）K：K03135kw帶數(shù)Z=止=0.08=1根。Pr計算單根V帶的初拉力的最小值（F°）min由課本查表的z帶的單位長度質(zhì)量q= 0.06kg/m故初始拉力的最小值（2

33、.5心）巳 2F°（min）=500竺 qv =5.54NKqZv應(yīng)始帶的實際初始拉應(yīng)力F0 - （F0）min計算軸壓力Fp軸壓力的最小值為（F p）min = 2Z （ F0）min Sin10.84N23.4軸及軸承的設(shè)計與校核軸的校核通過分析三個軸上三軸的受力最多，對其進行分析計算圖3-1三軸受力其中蝸輪施加軸向力為R 二 一 =0.872N dF二Ftta=0.3174N 水平面上的受力為FNHHFt圖3-2水平面的受力FNH2遊亙=0.7993.5Fnhi二Ft-Fnh2 =0.08在水平面上的所受的彎矩圖以及彎矩fnha6. 7 15NmmMH圖3-3水平面上的彎矩M,

34、 =0.79 8.5 =6.175N *mm垂直面上的受力為F2 二 0.03圖3-4垂直面上的受力在垂直面上所受到的彎矩為Mv圖3-5垂直面上的彎矩其值為 M 2 = 0.2885 8.5 =2.452N總的合成彎矩值為M = . M； M f = 7.149N *mm而由公式M2(： T3)2匚二 =1.67Mpa=60Mpa故其滿足安全要求。公式（3-47）公式（3-48）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Fa以及水平面的Fnh與垂直面的支反力Fnv對于齒輪其受力Fa2T 2 32.10.856Nd 75所以2T 232.1Ft 二 Fi2.

35、23Nd 28.75二 Ft tan20 = 0.81N算出各個平面內(nèi)的支反力，得Fr1H2.23 8593.5= 2.03NF2H 二 FNh -斤伯=0.2NF r1V0.81 8593.5= 0.74NF r2V= Fnv - Fr1V -0.07N212Fr2 = " Fr2H ' Fr2V ' 0.21 N所以由于Fa0.856a1.056 e，F(xiàn)r0.81根據(jù)課本表格選取X=0.56 初選 Y=1.5Fr1 = Fr1H ' Fr1V = 2.16N故根據(jù)公式則基本額定動載荷60nLh' 106= 5.56N選取軸承型號為619/5選取相應(yīng)

36、的e與丫值則相對軸向載荷為匕=:0.856 0.00079 ： 0.025Co1080對應(yīng)的e值與丫值為 e=0.22,Y=2.0當(dāng)量動載荷軸承的壽命p=1.2 (0.56 0.81 2 0.856)=2.5987Lh冷勺“0 1010>5000公式(3-58)公式(3-59)公式(3-60)公式(3-61)合適4投食機構(gòu)的設(shè)計4.1投食方案的選取搖桿式喂食機構(gòu)其通過5電機的轉(zhuǎn)動帶動曲柄滑塊機構(gòu)運動，并且?guī)舆B桿機構(gòu)一起運動，處于第二機構(gòu)的連桿隨著一級連桿的擺動運動并且?guī)踊瑝K實現(xiàn)往復(fù)運動，當(dāng)滑塊機構(gòu)處于近休 止端時正好處于料箱的正下方，喂料口正好對準進料口，可以實現(xiàn)顆粒狀或者粉末狀的觀

37、 賞魚飼料在重力的作用下進入投料口，并隨著滑塊機構(gòu)的往復(fù)運動被送入魚缸，實現(xiàn)喂食 的功能，同時通過調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速來實現(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， 以實現(xiàn)投食的功能下以保證安全性與穩(wěn)定性。其缺點是機構(gòu)的喂食傳動采用搖桿機構(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，同時搖桿機構(gòu) 容易毀壞，傳動易出現(xiàn)卡殼的現(xiàn)象。多孔式喂食機構(gòu)其原理是通過步進電機通過齒輪傳動機構(gòu)輸出帶動貫穿喂料盒的轉(zhuǎn)軸，使得轉(zhuǎn)軸在喂料盒 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

38、定時 器定時，在定時器的控制下決定步進電機的開啟與停轉(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。其采用了步進電機，使得機器整體機構(gòu) 實現(xiàn)小型化，同時該執(zhí)行機構(gòu)簡單，經(jīng)濟適用。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，浪費魚食不是節(jié)約型喂食機構(gòu)。 © ri 圖4-2多孔式喂食機構(gòu)絞龍式喂食機構(gòu)其實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)動機構(gòu)連接，實現(xiàn)傳動。物料從進料口加入，在受到轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)時的螺旋 葉片的法向推

39、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，實現(xiàn)物料的前 進功能。但是在物料的輸送過程中，物料的運動由于受到螺旋的影響，物料的運動并不是 單純的沿著螺旋軸的軸線作直線運動，而是疊加的復(fù)合運動，并且沿螺旋軸做一個空間運 動。其特點是在與減速裝置相連的絞龍通過減速機構(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，在物料進入蛟龍機構(gòu)時，帶動物料前進，并且不論是粉末還是 顆粒裝的物料都可以有他實現(xiàn)傳動。 而且，其傳動精密保

40、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，實現(xiàn)家庭喂魚機的安靜功能，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，可以不用施加加強裝 置的魚缸，同時還凸顯出了機構(gòu)的整體體積的小型化， 進一步實現(xiàn)了家庭喂魚機的小型化, 同時可以通過調(diào)節(jié)電機的運轉(zhuǎn)時間，來調(diào)整喂食量，進一步實現(xiàn)自動定時定量。圖4-3絞龍自動喂食機構(gòu)1:殼體2 :葉片3 :入料口 4 :葉軸5:喂料口4.2絞龍傳動機構(gòu)的設(shè)計原理及計算 絞龍傳動機構(gòu)的設(shè)計原理設(shè)計原理：在對絞龍喂料機構(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 料的運動不會產(chǎn)生太大的影響。但是當(dāng)螺旋超過一

41、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。 其計算公式為：Q=47D2Sn ；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nmax由此可以看出，蛟龍輸送機構(gòu)的

42、螺旋轉(zhuǎn)速應(yīng)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構(gòu)的 能力的一個重要參數(shù)，直接關(guān)系到蛟龍喂料機構(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)下的運行滑行面，故其值的大小直接影響到物料的運送過程。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：S 二 KiD公式（4-2）其中Ki的取值為當(dāng)其為傾斜布置或者輸送物料較差時

43、其取值為Ki乞0.8當(dāng)其為水平布置時為K1 =0.81。螺旋軸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。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d = (0.2 0.35)D =5mm公式(4-3)以及An10r/minD公式(4-4)計算出D值范圍是16乞D乞25取值為20，再由公式S = QD公式(4-5)計算出S=16mm，再有：=°.38；=0.82' = 0.45 單片機設(shè)計及程序5.1單片機的選擇單片機的選擇原理，對于自己所學(xué)的控制系統(tǒng)有單片機和 PLC,兩者的區(qū)別不大。PLC 是建

44、立在單片機之上的產(chǎn)品， 單片機是一種可編程的集成芯片， 也就是說， plc 是由單片機 加上外圍電路做成的 12。單片機可以構(gòu)成各種各樣的應(yīng)用系統(tǒng)，從微型、小型到中型、大 型都可， PLC 是單片機應(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 13。故此滿足本設(shè)計的要求：機器 的小型化，自動化，同時還要節(jié)約成本。5.2單片機的設(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行時間的長 短，通過控制時間的的長短，來間接地控制

45、自動投食機構(gòu)的運行時間，以此來間接地實現(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)行機構(gòu)實現(xiàn)運行的時間段，來 實現(xiàn)自動定時定量喂魚機的自動功能。同時也完成了自動的功能。 E 鍵是用來在家庭里有 人時，用來人工控制機器運行的開關(guān)按鈕，以實現(xiàn)機器的人性化。對于線路的安排，首先線路通過單片機時，在單片機的通路在設(shè)置一個旁路，并設(shè)置 一個開關(guān)按鈕E,以實現(xiàn)在家內(nèi)有人時，可以關(guān)閉單片機的通路，實現(xiàn)認為的控制自動喂 魚機的運行。或者關(guān)閉總的控制電路按鈕 F,可以實現(xiàn)在人們勞累了一天后，回家自己親 自投食喂魚，以享受那種放松緊張的神經(jīng)后的所帶來的愜意，感受精神上的放松，給人帶 來生活上的享受。其

46、包括倆個主要程序分別是主程序跟定時程序。其主程序是/* 主程序 */void main()initSFR();while(1)scankey();if(flag=1)flag=0;kongzhi=1;delayms(yanshi);定時程序是/* 定時程序 */void t0() interrupt 1 /50ms 中斷一次TH0=(65536-45872)/256;TL0=(65536-45872)%256;jishi1+;if(jishi1>868) / 50 fenjishi1=0;jishi2+;if(jishi2>1000) / 50 fenflag=1;jishi2=0;通過兩個程序的控制以實現(xiàn)自動定時定量投食機功能要求6 結(jié)論跟建議本設(shè)計是在國內(nèi)外現(xiàn)有機器的基礎(chǔ)上進行了進一步的研究與設(shè)計，重點是進行了自動 喂魚機構(gòu)的設(shè)計與單片機系統(tǒng)的編程設(shè)計，優(yōu)化了程序，以保證家庭喂魚的特殊要求，以 及適應(yīng)家庭喂魚的環(huán)境。經(jīng)