本科優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計智能孵化器畢業(yè)設(shè)計正文

目錄第一章緒論 11.1智能微型孵化出雛器的背景 11.2智能微型孵化出雛器的發(fā)展 1第二章智能微型孵化出雛器的組成與設(shè)計 22.1有關(guān)孵化的基礎(chǔ)知識 22.2孵化器的機械組成與設(shè)計 22.3孵化器的主要電子配件與選擇 5第三章翻蛋機構(gòu)的設(shè)計 113.1翻蛋機構(gòu)簡介 113.2翻蛋機構(gòu)涉及的有關(guān)知識 113.3翻蛋機構(gòu)的設(shè)計方案.. 14第四章翻蛋機構(gòu)的仿真 194.1關(guān)于UG運動仿真 194.2翻蛋機構(gòu)的仿真過程 19第五章電路及程序設(shè)計 285.1智能孵化器內(nèi)部總體框圖 285.2溫度采集與控制電路 285.3濕度采集與控制電路 295.4A/D轉(zhuǎn)換電路與溫濕度控制 305.5程序框圖設(shè)計 30致謝 34參考文獻 35第一章緒論1.1智能微型孵化出雛器的背景孵化器，英文為incubator，本義是指人工孵化禽蛋的專門的設(shè)備。后來被引入經(jīng)濟領(lǐng)域，用于指一個集中的空間，能夠在企業(yè)創(chuàng)辦初期舉步維艱時，提供研究、生產(chǎn)、經(jīng)營的場地，通訊、辦公等方面的共享設(shè)施，系統(tǒng)的培訓和咨詢、融資、法律和市場推廣等方面的支持，旨在對高新技術(shù)成果、科技型和創(chuàng)業(yè)型企業(yè)進行孵化，以推動合作和交流，使創(chuàng)業(yè)者將發(fā)明或成果盡快形成商品然后進入市場，提供綜合服務幫助新興的中小企業(yè)成熟長大形成規(guī)模，降低創(chuàng)業(yè)企業(yè)的風險和成本，提高企業(yè)成活率和成功率，最終使企業(yè)“做大”，為社會培養(yǎng)成功的企業(yè)和企業(yè)家。隨著市場需求的多元化，一些制造智能微型孵化器的廠家逐漸增加，不僅使得企業(yè)規(guī)模變大、產(chǎn)品多樣化，而且也迎合了少年兒童們的需求，增加了孩子們的創(chuàng)新意識和動手實踐的能力。1.2智能微型孵化出雛器的發(fā)展我國企業(yè)孵化器的發(fā)展已形成自己的特色并開始呈現(xiàn)出多種形式。孵化器正朝著形式多樣化、功能專業(yè)化、投資主體多元化的方向發(fā)展。形式多樣化：不僅有綜合性的創(chuàng)業(yè)中心，而且近年來發(fā)展了一批留學人員創(chuàng)業(yè)園、大學科技園和海外創(chuàng)業(yè)園等。如今，已有依托清華大學、上海交通大學、重慶大學、四川大學等高等院校建立了58家大學科技園孵化器；北京、上海、蘇州等地依托創(chuàng)業(yè)中心和高新區(qū)建立了50多家留學人員創(chuàng)業(yè)園，為海內(nèi)外留學人員和海外華人提供創(chuàng)業(yè)的全程服務；在美國、俄羅斯、新加坡、英國等地建立了海外創(chuàng)業(yè)園。功能專業(yè)化：興建了一批以中小型的軟件開發(fā)企業(yè)為主要培育對象的軟件園；上海張江生物醫(yī)藥孵化器、北京醫(yī)科大學醫(yī)藥孵化器、北京863軟件孵化器、北京北內(nèi)制造業(yè)孵化基地、北京新材料孵化器、陜西楊凌農(nóng)業(yè)專業(yè)孵化器、天津塘沽海洋技術(shù)專業(yè)孵化器等一批專業(yè)技術(shù)孵化器已經(jīng)投入運營。投資主體多元化：除了有政策性孵化器外，商業(yè)性孵化器的發(fā)展呈現(xiàn)良好態(tài)勢；管理體制已從事業(yè)型為主，向企業(yè)型、事業(yè)單位企業(yè)化管理并重模式轉(zhuǎn)變。一批國有和民營大中型企業(yè)、風險投資機構(gòu)和跨國公司已經(jīng)在中國創(chuàng)建了企業(yè)孵化器，以孵化器數(shù)量最多的北京為例，在2000年統(tǒng)計的25家孵化器中，大學投資的孵化器占5家，國企投資的孵化器占7家，民營企業(yè)投資的占1家，政府投資占7家，國外公司投資的占2家，其他孵化器占3家。第二章智能微型孵化出雛器的組成與設(shè)計2.1有關(guān)孵化的基礎(chǔ)知識1.種蛋的入孵

入孵又稱上蛋。一切準備好以后，即可上蛋正式開始孵化。入孵的方法一般使得雞蛋的鈍端朝上。

2.孵化條件的控制

由于現(xiàn)代孵化機已經(jīng)機械化、自動化，管理都非常簡單，主要注意溫度和濕度的變化，觀察控制系統(tǒng)的靈敏程度。遇有失靈情況及時采取措施。再者是要保持孵化器內(nèi)部的清潔，應經(jīng)常進行清洗或替換，孵化器的風扇葉片和蛋架等均應保持清潔，否則影響孵化器內(nèi)部的通風，污染正在孵化的胚胎。應該經(jīng)常留意孵化器內(nèi)部部件如電動機，風扇的運轉(zhuǎn)情況，如電動機是否發(fā)熱，機內(nèi)有無異常的噪聲等。3.照蛋

照蛋的主要目的是觀察胚胎的發(fā)育情況，剔除無精蛋、破蛋、死胚蛋。正常的胚蛋血管網(wǎng)鮮紅，擴散較寬，黑眼明顯；無精蛋的蛋內(nèi)透明，轉(zhuǎn)動時之間卵黃的陰影；破蛋的外殼有裂痕；死胚蛋沒有血管網(wǎng)，有血線和溶血。落盤

入孵到第21或第22天，把胚蛋移入出雛盤或出雛器，同時調(diào)整溫、濕度使之符合出雛的相應條件。落盤與第3照同時進行。

5.出雛

胚胎發(fā)育正常時，滿21天就開始出雛。此時應關(guān)閉機內(nèi)的照明燈，以免雛雞騷動影響出雛。出雛期間，視出殼情況，揀出空蛋殼和絨毛已干的雛雞，以利繼續(xù)出雛。一般出雛達30%～40%才揀1次.2.2孵化器的機械組成與設(shè)計孵化器的機械部分是完成孵化工作的重要支撐，是提供孵化的重要場所。它主要是由孵化器外殼，換氣窗，加濕裝置，蛋框及蛋框架，翻蛋裝置等。1.孵化器外殼由于本設(shè)計是一個智能微型孵化出雛器，是一種玩具型孵化器，因此該孵化器是一個外型比較小，重量比較輕，且外觀比較可愛或易被兒童們接受的外殼設(shè)計。其外殼材料應為輕質(zhì)的塑料，外型設(shè)計如下圖：圖2-1孵化器外殼2.換氣窗為了保證雞蛋在孵化過程中能夠吸收氧氣和呼出二氧化碳，并保證在代謝增強時能夠吸收更多的氧氣，應有換氣窗裝置。其設(shè)計如下圖：圖2-2換氣窗3.加濕裝置為了保證在孵化過程中能夠保持適當?shù)臐穸?，應設(shè)有盛水的裝置來保持濕度。其設(shè)計如下圖所示：圖2-3加濕裝置4.蛋框與蛋框架蛋框是雞蛋入孵的支撐架，其設(shè)計關(guān)系到雞蛋的受熱均勻，以及對雞蛋周圍溫度的采集等問題，因此蛋框應使得雞蛋與外界接觸的面積大致相等，才能保證其受熱均勻，有利于雞蛋的孵化。蛋框架是蛋框的支撐部件，有利于對雞蛋進行翻蛋控制，也防止雞蛋受到損害。其設(shè)計如下圖所示：圖2-4蛋框及蛋框架5.翻蛋裝置觀察母雞在自然孵化時，經(jīng)常用腳、喙把種蛋上下左右翻動，并把窩邊和窩外的種蛋不斷調(diào)換位置，這種生物本能的反應就是翻蛋。其作用是讓胚胎的各個部位均勻受熱，促進氣體代謝和營養(yǎng)吸收，有利于胚胎發(fā)育，避免胚胎與殼膜粘連，有助于胚胎運動，保證胎位正常，提高孵化率。翻蛋裝置設(shè)計如下圖所示：圖2-5翻蛋裝置2.3孵化器的主要電子配件及選擇孵化器中的主要電子配件有電動機，風扇，溫度傳感器，濕度傳感器等。1.電動機的型號選擇過程如下：凸輪以及雞蛋，蛋框，蛋框架重量總為500g，翻轉(zhuǎn)雞蛋時應在2秒內(nèi)上升30mm。所以在2秒內(nèi)的功率為P===0.075W凸輪轉(zhuǎn)速大致為6~12rpm，轉(zhuǎn)速很低。經(jīng)查閱，功率為0.84W的微型電機的轉(zhuǎn)速一般在15000rpm，轉(zhuǎn)速太高，無法完成運動，因此選用自帶減速器的微型電機經(jīng)過自動減速后，轉(zhuǎn)速為12rpm，滿足工作要求。選用的電機型號如下：表2-1減速電機型號品牌產(chǎn)品類型型號額定功率（w）額定電壓（v）額定電流（A）額定轉(zhuǎn)速(rpm)外形尺寸mm產(chǎn)品認證順昌電機直流電機SC-37GB5201.2120.0451237×22.7ROHS電機如下圖所示：圖2-6減速電機2.風扇的選擇通風換氣在孵化過程中起著很關(guān)鍵的作用，因此風扇的選擇也至關(guān)重要。由于本設(shè)計是智能微型孵化出雛器，空間比較小，功率也很小，因此選用電腦電源散熱的小風扇。這種風扇功率消耗小，噪音小，占用的空間尺寸也小，適用于本設(shè)計。經(jīng)查閱，選擇的風扇型號如下：表2-2散熱風扇型號品牌產(chǎn)品類型型號額定功率（w）額定電壓（v）額定電流mA額定轉(zhuǎn)速rpm外形尺寸mm空氣流通CFM噪音指數(shù)dBA靜壓力inch-H2O建準風扇超靜音風扇HA30101V30.441236700030×30×103.517.60.08風扇如下圖所示：圖2-7散熱扇溫度傳感器的選擇熱電阻傳感器主要用于測量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù),在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛用于測量-200°C～+500°C范圍內(nèi)的溫度.按照熱電阻的熱度不同,熱電阻可以分為金屬熱電阻和半導體熱電阻兩類,前者稱為熱電阻,后者稱為熱敏電阻。以熱電阻或熱敏電阻為主要器件制成的傳感器稱為熱電阻傳感器或熱敏電阻傳感器。根據(jù)本設(shè)計中所需要測量的溫度范圍、敏感度、精確度以及考慮其經(jīng)濟性，熱敏電阻傳感器為最合適的測溫元件。熱敏電阻按溫度特性熱敏電阻可分為兩類，隨溫度上升電阻增加的為正溫度系數(shù)熱敏電阻，反之為負溫度系數(shù)熱敏電阻。（1）正溫度系數(shù)熱敏電阻的工作原理此種熱敏電阻以鈦酸鋇為基本材料，再摻入適量的稀土元素，利用陶瓷工藝高溫燒結(jié)爾成。純鈦酸鋇是一種絕緣材料，但摻入適量的稀土元素如鑭（La）和鈮（Nb）等以后，變成了半導體材料，被稱半導體化鈦酸鋇。它是一種多晶體材料，晶粒之間存在著晶粒界面，對于導電電子而言，晶粒間界面相當于一個位壘。當溫度低時，由于半導體化鈦酸鋇內(nèi)電場的作用，導電電子可以很容易越過位壘，所以電阻值較?。划敎囟壬叩骄永稂c溫度（即臨界溫度，此元件的“溫度控制點”一般鈦酸鋇的居里點為120°C）時，內(nèi)電場受到破壞，不能幫助導電電子越過位壘，所以表現(xiàn)為電阻值的急劇增加。因為這種元件具有未達居里點前電阻隨溫度變化非常緩慢，具有恒溫、調(diào)溫和自動控溫的功能，只發(fā)熱，不發(fā)紅，無明火，不易燃燒，電壓交、直流3～440V均可，使用壽命長。（2）負溫度系數(shù)熱敏電阻的工作原理負溫度系數(shù)熱敏電阻是以氧化錳、氧化鈷、氧化鎳、氧化銅和氧化鋁等金屬氧化物為主要原料，采用陶瓷工藝制造而成。這些金屬氧化物材料都具有半導體性質(zhì)，完全類似于鍺、硅晶體材料，體內(nèi)的載流子數(shù)目少，電阻較高；溫度升高，體內(nèi)載流子數(shù)目增加，自然電阻值降低。負溫度系數(shù)熱敏電阻類型很多，使用區(qū)分低溫、中溫、高溫三種，有靈敏度高、穩(wěn)定性好、響應快、壽命長、價格低等優(yōu)點，廣泛應用于需要定點測溫的溫度自動控制電路，如冰箱、空調(diào)、溫室等的溫控系統(tǒng)。本設(shè)計選用負溫度系數(shù)熱敏電阻，因為它隨溫度變化一般比正溫度系數(shù)熱敏電阻器易觀察，選擇的熱敏電阻器型號如下：表2-3熱敏電阻器型號型號標稱阻值范圍at25°CRn（Ω）允許偏差（±%）電阻溫度系數(shù)（%C）時間常數(shù)（s）最大電壓（V）外形尺寸DmaxTmaxMF113300~3300020-2~-6.5≤30167.64.0該熱敏電阻器如下圖所示：圖2-8MF11熱敏電阻器濕敏電阻的選擇由于孵化器內(nèi)部需要的濕度范圍為60%~80%，要求的精度不是很高，而且此設(shè)計為玩具型設(shè)計，空間比較小，為滿足這種要求，要求我們選用濕敏電阻SYH-2/SYH-2s，產(chǎn)品型號及參數(shù)如下圖所示：表2-4濕敏電阻型號產(chǎn)品品牌產(chǎn)品型號供電電壓V濕度范圍(RH)精度(RH)工作溫度范圍響應時間(S)遲滯(RH)25°,60%的阻值(KΩ)SyhitechSYH-2/SYH-2s620%~95%±5%0~60°C60±2%335.A/D轉(zhuǎn)換器的選擇A/D轉(zhuǎn)換器是一種用來將連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)字量的器件。模擬量可以是電壓、電流等電信號，也可以是聲、光、壓力、溫度、濕度等隨時間連續(xù)變化的非電量的模擬量。非電量的模擬量可以通過合適的傳感器（如光電傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器）轉(zhuǎn)換成電信號，模擬量只有轉(zhuǎn)換成數(shù)字量才能被計算機采集、分析、計算。A/D轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標很多，在選擇時必須考慮以下幾個指標。

(1)分辨率

指輸出教字量變化一個相鄰數(shù)碼所需輸入模擬電壓的變化量。對已定的輸入模擬電壓，A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)愈多，分辨率愈高。但分辨率太高，容易受干擾信號的影響。因此，必須根據(jù)實際測試的需要決定A/D轉(zhuǎn)換的位數(shù)和分辨率。

(2)轉(zhuǎn)換精確度

在轉(zhuǎn)換過程中，任何數(shù)碼所對應的實際模擬電壓與理想模擬電壓值之最大偏差與滿刻度模擬電壓之比的百分數(shù)，或以二進制分數(shù)來表示相應的數(shù)字量。它包括了所有的誤差。通常以最低有效位或百分數(shù)滿度值來表示，例如，±1LSB、±2LSB或±0.1%FS，±0.Ol%FS等。轉(zhuǎn)換精確度也與A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)有關(guān)，在滿足測試精度要求前提下，避免選擇太高精度的轉(zhuǎn)換器。

(3)轉(zhuǎn)換速率

指在單位時間內(nèi)完成轉(zhuǎn)換的次數(shù)。逐位比較式A/D的轉(zhuǎn)換速率較高，雙積分式AlD的轉(zhuǎn)換速率較低。應根據(jù)被測信號的頻率來選擇A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率。若為直流或緩變信號可選雙積分式A/D，以提高抗干擾能力。

(4)線性度

是指A/D轉(zhuǎn)換器實際的模擬電壓與數(shù)字的轉(zhuǎn)換關(guān)系與理想直線之間之差，或用非線性誤差來表示。通常用多少LSB表示，例如1/2LSB，也可以用相對滿度誤差表示。

(5)偏移誤差

指輸入電壓為零時，輸出數(shù)字量不為零之值。它是由放大器或比較器的偏移電壓或偏移電流引起的。常用多少LSB表示，或用相對滿度誤差表示。由于智能微型孵化器所需的溫度大致為20°C，對應的電壓值大概為3~6V，因此選用一個8位A/D轉(zhuǎn)換器即可。ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器是一個采用CMOS工藝的逐次逼近式8位A/D轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)除A/D轉(zhuǎn)換部分還有8路模擬開關(guān)，可對8路模擬電壓量實現(xiàn)分時轉(zhuǎn)換，典型的轉(zhuǎn)換時間為100us。片內(nèi)有三態(tài)輸出緩沖器，可直接與單片機的數(shù)據(jù)總線連接。圖2-9所示為ADC0809的引腳圖：圖2-9ADC0809引腳圖圖2-10所示為ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖：圖2-10ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖

第三章翻蛋機構(gòu)的設(shè)計3.1翻蛋機構(gòu)簡介翻蛋機構(gòu)屬于翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)在機械工業(yè)中運用的比較廣泛，例如：柴油機機體、構(gòu)架等大型工件在機械加工中需要經(jīng)常要進行翻轉(zhuǎn),如果用天車吊著工件進行翻轉(zhuǎn),由于大型工件慣性大在翻轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生較大的沖擊,因此存在著很大的安全隱患,所以需要設(shè)計翻轉(zhuǎn)設(shè)備以實現(xiàn)大型工件的平穩(wěn)翻轉(zhuǎn)；翻轉(zhuǎn)在車身設(shè)計中也很重要，車身翻轉(zhuǎn)技術(shù)是一種車身在運行過程中，在前進的同時可以進行縱向翻轉(zhuǎn)的新技術(shù)，目前主要用于焊接和涂裝之間的強力沖洗工藝、涂裝車間前處理及電泳過程的輸送；還可用于翻轉(zhuǎn)吊具，翻轉(zhuǎn)吊具是將坯體帶模具、側(cè)板在空中翻轉(zhuǎn)90度，吊放置在切割臺或切割小車，脫去模框，坯體即能切割，被廣泛應用于運輸行業(yè)、港口碼頭、鋼鐵行業(yè)、建筑施工、石油化工等行業(yè)。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人們創(chuàng)新意識的不斷提高，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)在現(xiàn)代生活中的應用也越來越廣泛。例如：夏天常見的自動翻轉(zhuǎn)燒烤爐，能夠讓機構(gòu)實現(xiàn)360°的自動翻轉(zhuǎn)，使得烤出來的食物更加美味，而且對于用戶們來說使用更加的方便；也用于液晶顯示器翻轉(zhuǎn)器，主要出現(xiàn)在高檔會議，交易廳，高級多媒體網(wǎng)絡系統(tǒng)，辦公家私場所，當打開翻轉(zhuǎn)器時，顯示屏會自動翻轉(zhuǎn)成108°角度，當不使用時，顯示屏可通過遙埪（或中控，集控）自動翻轉(zhuǎn)隱藏于桌面內(nèi)部。這種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計精巧，具有防盜，防塵美化桌面等功能。3.2翻蛋機構(gòu)涉及的有關(guān)知識（一）液壓傳動1.液壓傳動的基本原理液壓傳動是利用封閉系統(tǒng)中的壓力液體實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換、傳遞運動和力的一種傳動形式。它是以液體為工作介質(zhì)，在液壓泵中將機械能轉(zhuǎn)換為液壓能，在液壓馬達或液壓缸中將液壓能又轉(zhuǎn)換為機械能，來傳遞動力的傳動方式。液壓系統(tǒng)的組成一個完整的液壓傳動系統(tǒng)應包括以下五個基本組成部分：（1）動力組件即液壓泵，它的作用是將原動機輸入的機械能轉(zhuǎn)換為工作液體的液壓能。（2）執(zhí)行組件即液壓馬達或液壓缸，它的作用是將液壓泵提供的液壓能轉(zhuǎn)換為機械能，并驅(qū)動負載做功。（3）控制組件控制組件包括各種液壓控制閥，用來控制液壓系統(tǒng)的壓力、流量和液流方向。（4）輔助組件包括油箱、管道、濾油器、蓄能器、冷卻器、加熱器以及監(jiān)測儀表等。（5）工作液體即液壓油，是液壓系統(tǒng)中傳遞運動和力的介質(zhì)，以及液壓能的載體。3.液壓傳動的特點（1）液壓傳動的優(yōu)點1.液壓傳動可在運行過程中進行無級調(diào)速，調(diào)速方便且調(diào)速范圍大；2.在相同功率的情況下，液壓傳動裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊；3.液壓傳動工作比較平穩(wěn)、反應快、換向沖擊小，能快速啟動、制動和頻繁換向；4.液壓傳動的控制調(diào)節(jié)簡單，操作方便、省力，易實現(xiàn)自動化。當其與電氣控制結(jié)合，更易實現(xiàn)各種復雜的自動工作循環(huán)；5.液壓傳動易實現(xiàn)過載保護，液壓元件能夠自行潤滑，故使用壽命較長；6.液壓元件已實現(xiàn)了系列化、標準化和通用化，故制造、使用和維修都比較方便。（2）液壓傳動的缺點1.液體的泄漏和可壓縮性使液壓傳動難以保證嚴格的傳動比；2.液壓傳動在工作過程中能量損失較大，不宜作遠距離傳動；3.液壓傳動對油溫變化比較敏感，不宜在很高和很低的溫度下工作；4.液壓傳動出現(xiàn)故障時，不易查找出原因。（二）齒輪傳動齒輪傳動簡介齒輪傳動是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動力和運動的機械傳動。按齒輪軸線的相對位置分平行軸圓柱齒輪傳動、相交軸圓錐齒輪傳動和交錯軸螺旋齒輪傳動。2.齒輪傳動類型按裝置形式分：

1）開式、半開式傳動在農(nóng)業(yè)機械、建筑機械以及簡易的機械設(shè)備中，有一些齒輪傳動沒有防塵罩或機殼，齒輪完全暴露在外邊，這叫開式齒輪傳動。這種傳動不僅外界雜物極易侵入，而且潤滑不良，因此工作條件不好，輪齒也容易磨損，故只宜用于低速傳動。齒輪傳動裝有簡單的防護罩，有時還把大齒輪部分地浸入油池中，則稱為半開式齒輪傳動。它工作條件雖有改善，但仍不能做到嚴密防止外界雜物侵入，潤滑條件也不算最好。2）閉式傳動而汽車、機床、航空發(fā)動機等所用的齒輪傳動，都是裝在經(jīng)過精確加工而且封閉嚴密的箱體(機匣)的，這稱為閉式齒輪傳動(齒輪箱)。它與開式或半開式的相比，潤滑及防護等條件最好，多用于重要的場合。按齒面硬度分：1）軟齒面齒輪輪齒工作面的硬度小于或等于350HBS或38HRC；2）硬齒面齒輪輪齒工作面的硬度大于350HBS或38HRC3.齒輪傳動特點1)效率高在常用的機械傳動中,以齒輪傳動效率為最高,閉式傳動效率為96%~99%，這對大功率傳動有很大的經(jīng)濟意義。2）結(jié)構(gòu)緊湊比帶、鏈傳動所需的空間尺寸小。4)傳動比穩(wěn)定傳動比穩(wěn)定往往是對傳動性能的基本要求。齒輪傳動獲得廣泛應用，正是由于其具有這一特點。3)工作可靠、壽命長設(shè)計制造正確合理、使用維護良好的齒輪傳動，工作十分可靠，壽命可長達一二十年，這也是其它機械傳動所不能比擬的。這對車輛及在礦井內(nèi)工作的機器尤為重要。但是齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格較貴，且不宜用于傳動距離過大的場合。（三）凸輪傳動凸輪傳動簡介凸輪機構(gòu)是由凸輪，從動件和機架三個基本構(gòu)件組成的高副機構(gòu)。凸輪是一個具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，一般為主動件，作等速回轉(zhuǎn)運動或往復直線運動。與凸輪輪廓接觸，并傳遞動力和實現(xiàn)預定的運動規(guī)律的構(gòu)件，一般做往復直線運動或擺動，稱為從動件。凸輪機構(gòu)在應用中的基本特點在于能使從動件獲得較復雜的運動規(guī)律。因為從動件的運動規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線，所以在應用時，只要根據(jù)從動件的運動規(guī)律來設(shè)計凸輪的輪廓曲線就可以了。凸輪機構(gòu)廣泛應用于各種自動機械、儀器和操縱控制裝置。凸輪機構(gòu)的類型按兩活動構(gòu)件之間相對運動特性分為平面凸輪機構(gòu)和空間凸輪機構(gòu)，平面凸輪機構(gòu)又可分為盤型凸輪和移動凸輪。按從動件形狀分為：尖頂從動件，滾子從動件，平底從動件按從動件運動形式分為：直動從動件凸輪機構(gòu)，擺動從動件凸輪機構(gòu)按凸輪鎖和的方式分為：力鎖和，形鎖和凸輪機構(gòu)的特點凸輪機構(gòu)的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計方便，可實現(xiàn)從動件任意預期運動，因此在機床、紡織機械、輕工機械、印刷機械、機電一體化裝配中大量應用。凸輪機構(gòu)的缺點：點、線接觸易磨損；凸輪輪廓加工困難；行程不大。（四）平面連桿傳動

平面連桿傳動簡介平面連桿機構(gòu)是許多構(gòu)建用低副連接組成的平面機構(gòu)。低副是面接觸，耐磨損；加上轉(zhuǎn)動副和移動副的接觸表面是圓柱面和平面，制造簡便，易于獲得較高的制造精度。因此，平面連桿機構(gòu)在各種機械和儀器中獲得廣泛應用。連桿機構(gòu)的缺點是：低副中存在間隙，數(shù)目較多的低副會引起運動累積誤差；而且它的設(shè)計比較復雜，不易精確地實現(xiàn)復雜地運動規(guī)律。最簡單地平面連桿機構(gòu)是由四個構(gòu)件組成的機構(gòu)，稱為平面四桿機構(gòu)。它的應用非常廣泛，而且是組成多桿機構(gòu)的基礎(chǔ)。平面連桿機構(gòu)中最常用的是四桿機構(gòu)，它的構(gòu)件數(shù)目最少，且能轉(zhuǎn)換運動。多于四桿的平面連桿機構(gòu)稱多桿機構(gòu)，它能實現(xiàn)一些復雜的運動，但桿多且穩(wěn)定性差。鉸鏈四桿機構(gòu)的基本類型鉸鏈四桿機構(gòu)：所有運動副均為轉(zhuǎn)動副的四桿機構(gòu)成為鉸鏈四桿機構(gòu)。它是平面四桿機構(gòu)的基本型式。圖3-1鉸鏈四桿機構(gòu)4-機架--構(gòu)件1,3-連架桿--直接與機架相連的構(gòu)件2-連桿--不直接與機架相連的構(gòu)件其中：連架桿1為曲柄（能做整周回轉(zhuǎn)的連架桿）；連架桿3為搖桿（僅能在某一角度范圍內(nèi)往復擺動的連架桿）。轉(zhuǎn)動副A，B為整轉(zhuǎn)副，轉(zhuǎn)動副C，D為擺動副。在鉸鏈四桿機構(gòu)中，按連架桿能否作整周轉(zhuǎn)動，將四桿機構(gòu)分為3種基本型式。1）曲柄搖桿機構(gòu)鉸鏈四桿機構(gòu)的兩個連架桿中，若其一為曲柄，另一為搖桿則稱其為曲柄搖桿機構(gòu)。

2）雙曲柄機構(gòu)若鉸鏈四桿機構(gòu)中的兩個連架桿均為曲柄則稱其為雙曲柄機構(gòu)。在雙曲柄機構(gòu)中，若相對兩桿平行且長度相等則稱其為平行四邊形機構(gòu)。若雙曲柄機構(gòu)中兩相對桿的長度分別相等，但不平行則稱其為逆平行四邊形機構(gòu)。

3）雙搖桿機構(gòu)若鉸鏈四桿機構(gòu)中的兩個連架桿均為搖桿則稱其為雙搖桿機構(gòu)。3.3翻蛋機構(gòu)的設(shè)計方案翻蛋機構(gòu)的設(shè)計要求應使得蛋框架上下翻轉(zhuǎn)30°~35°，既可防止胚胎與內(nèi)殼膜粘連，又可促進通風換氣，防止霉蛋。有條件的單位，可以建造條件比較好的簡易蛋序，蛋庫內(nèi)設(shè)置自動翻蛋架，蛋盤與孵化機內(nèi)的蛋盤配套，可以大大提高工效。根據(jù)以上總結(jié)的學過機械相關(guān)的的知識，可設(shè)計出以下的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，并將這幾種翻蛋機構(gòu)方案進行分析，然后再篩選出最佳的設(shè)計方案。方案一：氣壓或液壓傳動的形式：圖3-2液壓傳動方式1-蛋框架2-液壓缸方案二：齒輪齒條形式：圖3-3齒輪齒條式1-蛋框架2-齒輪3-齒條方案三：鉸鏈四桿機構(gòu)形式：圖3-4鉸鏈四桿機構(gòu)式1-蛋框架2-鉸鏈四桿機構(gòu)方案四：電磁鐵形式：圖3-5電磁鐵式1-蛋框架2-電磁鐵方案五：凸輪傳動形式：圖3-6凸輪式1-蛋框架2-凸輪方案分析：方案一：液壓傳動的控制調(diào)節(jié)簡單，操作方便、省力，易實現(xiàn)自動化。但是液壓裝置對蛋框架的翻轉(zhuǎn)角度不容易精確地控制，油的泄漏也比較嚴重，并且不能實現(xiàn)蛋框架向下翻轉(zhuǎn)的運動。方案二：齒輪齒條傳動對蛋框架相對方案一容易控制，傳動穩(wěn)定，但是齒輪的制造和加工精度高，成本高。方案三：鉸鏈四桿傳動制作方便，耐磨損，也易于獲得很高的精度。但是設(shè)計比較較復雜，很難獲得要求的運動規(guī)律。方案四：電磁鐵方法很容易實現(xiàn)自動化，但是磁力的計算復雜，而且線圈設(shè)計比較復雜，控制不精確。方案五：凸輪傳動結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計方便，可實現(xiàn)從動件任意預期運動，但是點、線接觸易磨損；行程不大。綜上對五套方案的分析，就成本，加工難易程度、精度，控制精度考慮，凸輪傳動最為合適，蛋框架翻轉(zhuǎn)角度不大，因此凸輪的行程不是很大，適合凸輪傳動，而且凸輪傳動結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計方便。

第四章翻蛋機構(gòu)的仿真4.1關(guān)于UG運動仿真隨著中國汽車行業(yè)的快速發(fā)展，各汽車廠為了盡可能早的搶占市場，對汽車模具的生產(chǎn)周期要求越來越短，精度要求越來越高,這就對模具設(shè)計以及制造等各個環(huán)節(jié)提出了更高的要求.隨著CAD/CAM技術(shù)的深入應用，二維設(shè)計逐漸顯現(xiàn)出越來越多的劣勢，三維設(shè)計也就自然而然的成為國內(nèi)汽車模具設(shè)計人員必須掌握的設(shè)計手段。對模型進行運動仿真也就有了依據(jù)。UGNX自帶的機構(gòu)運動分析模塊MOTION提供機構(gòu)仿真分析和文檔生成功能，可在UG環(huán)境定義機構(gòu)，包括鉸鏈、連桿、彈簧、阻尼、初始運動條件、添加阻力等，然后直接在UG中進行分析，仿真機構(gòu)運動。采用UGNX自帶的機構(gòu)運動分析模塊MOTION提供機構(gòu)的仿真分析功能可以極其方便的對設(shè)計方案進行模擬、驗證、修改、優(yōu)化，徹底改變傳統(tǒng)機械設(shè)計方案需要組織研究團隊進行復雜設(shè)計計算，制造物理機驗證結(jié)果的冗長過程，縮短生產(chǎn)周期，節(jié)約設(shè)計成本。一旦熟練的掌握了此方法，就可以在極短的時間內(nèi)給出完整且極具說服力的設(shè)計方案。運動仿真是UG模塊中的主要部分，它能對任何二維或三維機構(gòu)進行復雜的運動學分析、動力分析和設(shè)計仿真。通過UG/Modeling的功能建立一個三維實體模型，利用UG/Motion的功能給三維實體模型的各個部件賦予一定的運動學特性，再在各個部件之間設(shè)立一定的連接關(guān)系既可建立一個運動仿真模型。UG/Motion的功能可以對運動機構(gòu)進行大量的裝配分析工作、運動合理性分析工作，諸如干涉檢查、軌跡包絡等，得到大量運動機構(gòu)的運動參數(shù)。通過對這個運動仿真模型進行運動學或動力學運動分析就可以驗證該運動機構(gòu)設(shè)計的合理性，并且可以利用圖形輸出各個部件的位移、坐標、加速度、速度和力的變化情況，對運動機構(gòu)進行優(yōu)化。4.2翻蛋機構(gòu)的仿真過程第一步：進入仿真界面數(shù)據(jù)準備完成以后首先要進入運動仿真模塊才能進行相關(guān)操作，按照下圖依次選擇開始→運動仿真即進入了仿真界面，如下圖所示：圖4-1進入運動仿真第二步：新建仿真進入了仿真界面，右擊運動導航器上選擇新建仿真，出現(xiàn)一個環(huán)境對話框，選擇動態(tài)，點擊確定進入該裝配圖的仿真界面。如下圖所示：圖4-2新建仿真圖4-3選擇環(huán)境第三步：新建連桿在運動導航器里右擊motion1，選擇新連桿，在接下來彈出的對話框中填寫L001，并選擇三維模型中的蛋框架作為L001；選擇連桿為L002；選擇凸輪為L003。其過程如下圖所示：圖4-4創(chuàng)建新連桿圖4-5創(chuàng)建連桿L001圖4-6創(chuàng)建連桿L002圖4-7創(chuàng)建連桿L003第四步：新建運動副：選擇蛋框架L001為連桿，與其咬合的連桿為連桿L002，這兩個連桿組成旋轉(zhuǎn)副J001；選擇連桿L002為連桿，與其咬合的連桿為凸輪L003，這兩個連桿也組成旋轉(zhuǎn)副J002；選擇凸輪L003為連桿，凸輪為主動輪，因此沒有與其咬合的連桿，因此凸輪自身的旋轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)副，并且附于凸輪駕駛員一個初速度為驅(qū)動力。選擇蛋框架L001為連桿，它繞支架做左右擺動，與支架形成旋轉(zhuǎn)副J004。其過程如下圖所示：圖4-8創(chuàng)建運動副J001圖4-9創(chuàng)建運動副J002圖4-10創(chuàng)建運動副J003圖4-11設(shè)置驅(qū)動第五步：新建解算方案在運動導航器里，右擊motion1，點擊新建解算方案，再右擊solution，點擊解算方案屬性，對步數(shù)和時間進行設(shè)置。其過程如下圖所示：圖4-12創(chuàng)建解算方案圖4-13解算方案屬性圖4-14解算方案設(shè)置第六步：求解生成動畫右擊solution，點擊求解，然后在工具欄點擊動畫圖標，便生成動畫仿真。過程如下圖所示：圖4-15求解圖4-16制成動畫第七步：仿真結(jié)束第五章電路及程序設(shè)計5.1孵化器內(nèi)部電路的總體框圖本設(shè)計是智能微型孵化出雛器，本設(shè)計是以MCS-51為核心的一套控制系統(tǒng)，其中包括A/D轉(zhuǎn)換、單片機、復位電路、溫度檢測、濕度檢測、鍵盤顯示、系統(tǒng)軟件等部分的設(shè)計，總體框圖如圖4-1所示。圖5-1孵化器內(nèi)部總體框圖孵化器中的溫濕度控制系統(tǒng)是由80C51單片機作為中央控制裝置，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809，溫度傳感器MF11和濕度傳感器HS1100，風扇，加熱設(shè)備，加濕設(shè)備，鍵盤顯示芯片等共同組成的，其功能和原理如下：·80C51：作為中央控制裝置，負責中心運算和控制，協(xié)調(diào)系統(tǒng)各個模塊的工作?！囟葌鞲衅鱉F11：作為溫度測量裝置，負責系統(tǒng)溫度的測量。它的測溫范圍在-55℃～+150℃之間，而且精度高。M檔在測溫范圍內(nèi)非線形誤差為±0.3℃。作為電流輸出型傳感器的一個特點是，和電壓輸出型相比，它有很強的抗外界干擾能力?！穸葌鞲衅鱏YH-2SYH-2S：作為濕度測量裝置，負責系統(tǒng)對孵化器內(nèi)部濕度的測量?！つ?shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809：即由模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。它共有8個模數(shù)轉(zhuǎn)換通道。選擇哪一個通道由轉(zhuǎn)換器內(nèi)部A、B、C的狀態(tài)決定?！わL扇：負責孵化器內(nèi)部的通風和加濕工作?！ぜ訜嵩O(shè)備：負責孵化器內(nèi)部的加熱工作。5.2溫度采集與控制電路溫度采集電路是用熱敏電阻和一個分壓電阻形成電壓采樣點，電壓經(jīng)換算可得到當前溫度。用一個大功率電阻形成溫度控制電路，控制點接地，大功率電阻上有電流流過則發(fā)熱，控制點接+12V，大功率電阻上無電流流過則停止發(fā)熱。電路圖如下圖所示：圖5-2溫度采集與控制電路框圖5.3濕度采集與控制電路濕度采集電路如下圖所示：圖5-3濕度采集與控制電路框圖5.4A/D轉(zhuǎn)換電路與溫濕度控制數(shù)據(jù)采集選用A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809，程序中循環(huán)采集A/D轉(zhuǎn)換值，采集完成由單片機接收采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)計算分析，確定是否加溫，加溫由8255A的PC0控制。具體電路如下圖所示：+5V+12V+5V+12V分壓電阻510Ω控制點A熱敏電阻Rt采樣點V大功率電阻100Ω≥≥P0WRP2.7RDMCS-51ADC0809 ALESTOECBA8255A’AUNL2803PC7PC0INT0EOC圖5-4A/D轉(zhuǎn)換電路與溫濕度控制從連接電路中可知，ADC0809芯片的地址是7FFFH，0809的控制端CBA與地相連，因此采集IN0的信號。采樣結(jié)束信號EOC與8255的PC7相連，可通過查詢測試A/D轉(zhuǎn)換狀態(tài)。UNL2803是反向驅(qū)動電路，A端為0時，A’為12V，停止加溫；A端為1時，A’為0V，開始加溫。濕度控制與溫度控制相同，在A/D轉(zhuǎn)換器里多加一個通道即可。5.5程序框圖設(shè)計1.系統(tǒng)初始化模塊系統(tǒng)初始化模塊的主要功能是完成系統(tǒng)的初始化以及設(shè)定系統(tǒng)的工作狀態(tài)，即在系統(tǒng)中輸入系統(tǒng)需要的溫度值和濕度值，能夠使系統(tǒng)能夠進入正常的工作狀態(tài)。系統(tǒng)的整體框圖如下圖所示：鍵識別鍵識別LED顯示溫濕度采樣更新LCD實時溫濕度顯示控制A/D轉(zhuǎn)換開始圖5-5系統(tǒng)初始化框圖2.溫濕度控制模塊實時值與鍵入值比較實時值與鍵入值比較升溫降溫處理調(diào)用控制聲光報警是否在設(shè)定區(qū)間內(nèi)返回開始溫濕度控制模塊也是系統(tǒng)的核心模塊，所謂控制模塊，就是對用戶輸入的溫度和濕度與當前溫室內(nèi)的實際溫濕度進行比較，先進行判斷，然后再進行控制，控制模塊是決定系統(tǒng)將要進行什么工作，如溫度高于上限時需要降溫，低于下限時需要升溫。溫度控制部分的程序整體思路如右圖所示：圖5-6溫度控制框圖