1、青島農業大學畢業論文（設計）題 目：魚缸定時定量投食機設計姓 名：學院：機電工程學院專業： 機械設計制造及其自動化班 級：2013年6月16日摘要AbstractI1 緒 論 01.1 設計的目的和意義 11.2 自動喂魚機的國外發展現狀 11.3 自動喂魚機的國內發展現狀 21.4 自動喂魚機的主要研究內容 32 自動喂魚機的總體結構設計 42.1 總體設計的原則 42.2 總體設計目標 42.3 總體方案論證 43 傳動系統的設計 63.1 減速器的設計 63.2 蝸輪蝸桿的的設計 123.3 帶及帶輪設計計算 143.4 軸及軸承的校核 154 投食裝置設置的設計 194.1 傳動方案的

2、擬定和確定 194.2 傳動系統的設計計算 215 單片機及程序的設計 235.1 單片機的選擇 235.2 單片機的設計 236 結論跟建議 25參 考 文 獻 26致 謝 27魚缸定時定量投食機的設計摘要家庭自動喂魚機的性能是讓人們在有限的時間內喂養觀賞魚， 并享受生活的樂趣， 同時間接的緩解 了人們的生活壓力。 本文在研究國內外自動喂魚器的基礎上， 設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， 其特點是輕巧，傳動安靜，精確，是該喂魚器的重要零件，該機構的結構是由進料口，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，再傳遞給喂料執行機構； 執行機構的每旋轉一圈所排出的量是定的， 所以通過單片機控制執行機構 的執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行機構并計算設計了各部件的結構 尺寸，同時設計了單片機的組成并編寫了自動定時定量程序。關鍵詞： 單片機 ;絞龍傳動機構 ;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設計的目的和意義在當今的社會，生活節奏快，壓力大

8、，人們想出各種方法來緩解壓力。養魚成為越來 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。所以根據自己所學，設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魚的問題。讓他們 輕松養魚，享受快樂人生。1.2魚缸定時定量投食機的國外發展現狀法國的一家公司成功

9、研制出一種太陽能自動喂魚機，該機可以根據魚的不同習性和生 長期，定時定量的投放魚餌，在投料時，機器發出一種特殊的聲響，使魚爭相搶食，不但 可以提高飼料的利用率，還節省人力 。自動投料系統是提高飼料利用率，控制飼養成本 的一種手段，飼料的合理投放，既可以減少飼料的浪費，節約飼養的成本，同時減少對缸 內水體的污染，減少水體的更換次數 。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發展現狀喂魚機在國內出現了不少的成品，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，所以我根據自己的所學，運用單片機制定程序實現喂養的定時定量 的自動化，實現智能化。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定時、 定量準確無誤給魚喂食，由于設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，每次投放魚糧的量也可調，投料定時、準確、可靠。本實 用新型整機結構新穎，體積可做的小巧玲瓏，魚糧盒在轉動投料時有可觀性，能與觀賞魚 的養殖環境協調配合，是一種較好的觀賞魚養殖箱的配套設備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定喂食的時間間隔和投 食量，實現無人值守，可以在相當長的一段時間內保證魚兒的生存，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構簡單制造方 便，只需在箱體的料斗內放入充足的飼料，并設定好相應的放料時間段，通過定時器控制 電動機放料傳送帶實現放料的目的，對于那些時間少但有喜歡養魚的愛好者節省了時間， 增加了樂趣，帶來了許多便利。圖1-2國內自動喂魚機1.4魚缸定時定量投食機的主要研究內容研究內容根據當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觀賞魚類的情 況以及觀賞魚類的生活習性，通過自己所

12、學知識，運用單片機使得喂魚機以滿足年輕一族 的需要。1.4.2 技術路線(1) 根據對國內外現有機型的機構和數據分析， 確定自己機型的傳動方案與工作原理及 整體設計方案。對喂料系統機構的受力分析，做出喂料系統的大致結構，在這基礎上對喂 料系統進行設計計算結合單片機實現飼料喂入量的精確。(2) 對于減速機構，首先確定其結構，并對其進行設計計算，確定其各級傳動比，計算 各個零部件的機構尺寸。(3) 在對整體機構的調整上先考慮單片機的機構設計，同時使得整體結構完整得體。1.4.3 設計要求(1) 投食間隔周期： 2 次/天；(2) 投食量均勻，并按需要可調節投食量；(3) 整體機構簡單，體積小。整體

13、質量輕，滿足家庭要求。1.4.4 研究方法根據當今家庭養魚的要求， 對整體結構進行分析， 明確各結構的結構尺寸， 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構特點，結構尺寸，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構件圖，結合所學的知識對其進 行分析研究找出好的方案。2.1總體設計的原則1. 投食量均勻，并按需要可調節投食量，并保證投食量的準確性；2. 整體設計應合理，并要求整體結構簡潔。2.2總體設計目標1. 通過對定時定量自動喂魚器各種結構設計方案的分析，以尋求更好的設計方案，來滿足 家庭喂養觀賞魚的條件，使得設計高效，整體結構美觀簡潔；2. 通過

14、對喂料的受力分析及其機構分析以及總體傳動裝置的設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計。2.3總體方案論證根據以往自動喂魚機的機構設計出了下面簡圖2-1的家用自動定時定量喂魚機，其根據在電機轉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轉動，讓魚食 通過滾筒上的小孔在重力的作用下落入魚缸實現喂食，實現自動喂魚的功能。同時在單片 機的控制下以實現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，同時會污染魚缸內的水，另一方面，該機構的多孔式投食機構的承載魚食量有限

15、不宜過大喂食量受到限制。故 在其基礎上結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上，使其帶動桶裝喂魚器實 現喂魚，這樣不僅實現了喂魚機的自動化同時滿足了定量上的問題，使得機器滿足設計要 求，同時還可以實現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 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，搖桿機構所需要的空間加大，使得整體結構尺寸加大，不適合要求的家庭運用的架構小型化。在此基礎上再次 進行完善，設計了如下的方案，選用蛟龍機構實現投食功能

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 4:魚料倉該機器使得電機的輸出通過減速器到達執行機構，實現機器的同時其密封性好，不會 漏食，同時其所占用的空間小，實現了整體的機構尺寸小。蛟龍的每轉的輸出是定值，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傳動系統的設計3.1 減速器的設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。經簡單的估算輸出的功率低于20w，故選用55SL5A4電動機，轉矩為68,轉速為1250r/min。減速器的輸出功率Pa巾83 25 = 20.75W。同時要求最終執行機構的轉速為 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齒輪的設計公式（3-5）公式（3-6）1）高速機齒輪的設計計算（1）各參數選擇及計算由于該機器要求齒輪在傳動過程中產生的噪音小，同時要求體積小質量輕，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 乙-18，則大齒輪的齒數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）確定公式內的各個數值載荷系數K =1.395.100.025T1 = 367 N .mm小齒輪的轉矩625* =05齒寬系數d彈性影響系數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應力循環次數弘=3.75 106N2 =0.99 106許用彎曲疲勞應力彎曲疲勞壽命系數所以：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gt 二也=169 =0.93乙 18齒高h=2.25m=2.25 0.93 =2.0875畧衛4h 2.0875計算載荷系數，根據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KA =1，由b -4 以及KH嚴1.423 得K-1.2 h故載荷系數 K =KaKvK：K?=1 1.05 1.1 1.423=1.644按實際載荷系數

22、校正得分度圓直徑3 3J K.1 644d1 =d1t16.918.28Kt. 1.3計算模數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)確定公式內各個參數的數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 KFN1 =0.85, KFn2 =0.88。二f 0.85 50 =30.35Mpa計算彎曲疲勞許用應力，安全系數1.40.88x3823.88M

23、pa1.4載荷系數K =KaKvKf：Kf1:=1.386齒形系數YFa1=2.91YFa2=2.24應力校正系數丫$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大于按齒根彎曲疲勞強度計算的模數9，模數為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，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）低速級齒輪設計計算由于低速級的齒輪的速度較慢，且應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)各個參數選擇為K =1.3 化=0.5=60Mpa計算的T2。大齒輪的匚訕=55Mpa應力循環次數 N3 = 3.75 106N4=0.99 106許用疲勞強度應力為；r=110M

25、pa 彎曲疲勞許用應力二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mit 二也=1.34zh=2.25m=2.7b.9公式(3-23)計算載荷數，根據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 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K = KaKvK-K i =1.63按實際載荷系數校核所得的分度圓直徑為模數按齒根彎曲強計算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KFN 勺=0.85Kfn 2 二 0.88取彎曲疲勞安全系數S=1.4，得二 F1=0.85 50 =30.25Mpa1.4公式（3-26）計算載荷系數K取齒形系數查應力校正系數二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）大齒輪的數值大設計計算 m=1.2mm對比結果可以看出，由齒面接觸疲勞強度計算的模數大于按彎曲疲勞強度計算的模 數，由于齒輪模數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系，模數近似圓整為1.25,得出分度圓直徑d=28.89mm,算出小齒輪的齒數Z1 =23.112圓整為23。大齒輪的齒數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蝸輪蝸桿的設計計算蝸桿的設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，同時要注意對于質量上的要求，選材盡量材料質輕，所以對于渦輪我們選 擇質量輕的夾布塑料 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 量要求10，按此材料進行設計計算。蝸桿上的轉矩T，按Z=5

29、,效率 =0.7，由公式39550 10 pT =n計算得出轉矩為各個確定載荷系數的確定，由于在運行中，速度較低，響度運行平穩故K -： =1，Ka =1速度很低，產生的沖擊力很小故 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應力循環次數壽命系數N=0.99 10Khv =1.34則 = Khv ；H' = 33.5Mpa中心距a=73mm取中心距a=80,模數m=2.5分度圓直徑d 28 則勺=0.35aZ 八：2.9可

30、用公式（3-34）蝸輪蝸桿的參數設計計算Pa 二 m 二=7.9公式（3-35）蝸桿直徑系數q=11.2齒頂圓直徑da1 = 32齒根圓直徑df廠22.5分度園導程角r= 24.06蝸桿軸向齒厚Sa = 3.95渦輪的齒數Z=29,傳動比的檢驗Z2i2 =5.8蝸桿的軸向齒距變為系數20.1乙在允許的誤差范圍內校核齒根彎曲疲勞強度1.53KT2 恠2 忙十fd1d2m公式（3-36）當量齒數Zv2Z2cos3 誣09公式（3-37）根據螺旋角20.1Zv2 =38.09YFa2=2.54Y = 0.828需用彎曲應力壽命系數Kfn =0.775計算的許用應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帶與帶輪的設計由課本查的 Ka =1，貝U Pea =Ka=25w選擇V帶以及根據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，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計算帶輪的帶數乙根據小帶輪的直徑以及轉速得到Po -0.3kw并且由轉速,.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應始帶的實際初始拉應力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）軸承的設計校核對于軸承，蝸輪蝸桿上的軸承受力較為復雜，先對其設計。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，Fr0.81根據課本表格選取X=0.56 初選 Y=1.5Fr1 = Fr1H ' Fr1V = 2.16N故根據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

36、的e與丫值則相對軸向載荷為匕=:0.856 0.00079 ： 0.025Co1080對應的e值與丫值為 e=0.22,Y=2.0當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投食機構的設計4.1投食方案的選取搖桿式喂食機構其通過5電機的轉動帶動曲柄滑塊機構運動，并且帶動連桿機構一起運動，處于第二機構的連桿隨著一級連桿的擺動運動并且帶動滑塊實現往復運動，當滑塊機構處于近休 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，并隨著滑塊機構的往復運動被送入魚缸，實現喂食 的功能，同時通過調節電機的轉速來實現喂食量的調整。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，以保證整體結構的穩定性，同時還可以提高總體的可靠性， 以實現投食的功能下以保證安全性與穩定性。其缺點是機構的喂食傳動采用搖桿機構，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實現小型化，同時搖桿機構 容易毀壞，傳動易出現卡殼的現象。多孔式喂食機構其原理是通過步進電機通過齒輪傳動機構輸出帶動貫穿喂料盒的轉軸，使得轉軸在喂料盒 內轉動，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，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，以帶動喂料盒內的柱狀飼料盒轉 動，是的飼料自由落入魚缸內，完成投食的功能。其采用了步進電機，使得機器整體機構 實現小型化，同時該執行機構簡單，經濟適用。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 導致魚食四處飄散，浪費魚食不是節約型喂食機構。 © ri 圖4-2多孔式喂食機構絞龍式喂食機構其實有一個軸跟螺旋葉片和料槽組成的，轉軸通過軸承安裝在料槽兩端的軸承座上，轉 軸的另一邊與驅動機構連接，實現傳動。物料從進料口加入，在受到轉軸的旋轉時的螺旋 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生的摩擦力，帶著物料繞 著軸進行旋轉，但是當物料的重力大于其所產生的摩擦力時，物料便不隨著軸的旋轉而旋 轉，但是在葉片所產生的法向推力的軸向分力作用下，會沿著料槽軸前進，實現物料的前 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傳遞的動力，帶動自身轉動，而一段 的物料入口與物料箱相連，在物料進入蛟龍機構時，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生的噪聲比較小，可以忽略，實現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的整體體積的小型化， 進一步實現了家庭喂魚機的小型化, 同時可以通過調節電機的運轉時間，來調整喂食量，進一步實現自動定時定量。圖4-3絞龍自動喂食機構1:殼體2 :葉片3 :入料口 4 :葉軸5:喂料口4.2絞龍傳動機構的設計原理及計算 絞龍傳動機構的設計原理設計原理：在對絞龍喂料機構的設計中，當蛟龍的螺旋在一定的范圍內時物料流對物 料的運動不會產生太大的影響。但是當螺旋超過一

41、定的轉數時，其會對物料產生攪動而不 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備的損壞壞，所以蛟龍 的設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，為物料的單位容積質量，；傾斜輸送系數，所以可以看出當Q確定后，可以調整螺旋外經D，螺距S，螺旋轉速n，和填充系數 四個參數來調節。對于螺旋轉速 n,在一定的范圍內是，轉速越快輸送生產的能力提高，轉速小則輸送能力下降。計算公式為nmax由此可以看出，蛟龍輸送機構的

42、螺旋轉速應根據物料輸送量，螺旋直徑和物料的特性結構來決定的，在滿足輸送量的前提下，轉速 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的 能力的一個重要參數，直接關系到蛟龍喂料機構的生產量跟尺寸結構。其一般根據輸送的 類型，結構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。同時螺距應滿足以下兩個條件，一個是螺旋面與物料的的摩擦關系，另一個是速度各 分量間的適當分布關系，其計算公式為：S 二 KiD公式（4-2）其中Ki的取值為當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，對于自己所學的控制系統有單片機和 PLC,兩者的區別不大。PLC 是建

44、立在單片機之上的產品， 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。單片機可以構成各種各樣的應用系統，從微型、小型到中型、大 型都可， PLC 是單片機應用系統的一個特例。對于本設計來說，設計所需要的程序短，是 一個微程序。并且相對的要求設計開發時間短。綜合各方面的考慮，本設計所要求的程序 短，開發周期小，成本低的編程系統，所以選擇單片機 13。故此滿足本設計的要求：機器 的小型化，自動化，同時還要節約成本。5.2單片機的設計本結構采用了六個按鍵，分別為 A B C D和E，F，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、自動投食機構的運行時間，以此來間接地實現 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行機構實現運行的時間段，來 實現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按鈕，以實現機器的人性化。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置一個旁路，并設置 一個開關按鈕E,以實現在家內有人時，可以關閉單片機的通路，實現認為的控制自動喂 魚機的運行。或者關閉總的控制電路按鈕 F,可以實現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自動定時定量投食機功能要求6 結論跟建議本設計是在國內外現有機器的基礎上進行了進一步的研究與設計，重點是進行了自動 喂魚機構的設計與單片機系統的編程設計，優化了程序，以保證家庭喂魚的特殊要求，以 及適應家庭喂魚的環境。經