1、 嬰幼兒多功能搖擺床 設計說明書學院: 廣西工學院 機械工程系班級： 機自092班組長: 姚木深組員: 姚木深 潘永登 周家俊指導教師: 高中庸日期： 2011年6月20日 目錄 引言（設計背景） 1.整體方案思路設計 2產品尺寸簡介 3多功能介紹 4. 主模塊選擇 5.曲柄滑塊搖桿機構模塊 （運動過程和結果分析） 6.結論 引言 隨著現代社會生活步伐的加快，年輕父母忙于工作而相對的無暇照顧好自己的寶寶。在寶寶的睡眠中，嬰兒搖床是一件很重要的工具。在我們的市場調研中，我們發現在各大超市里所賣的嬰兒床都只局限于手動和電動兩種方式。但是僅這兩種方不能真正的給使用的家長帶來方便，因為這些必須要有人在

2、旁邊或者到一定時間要去切斷電源，這樣并不是現在家長需要的。因為現在的家長大都忙于工作沒有足夠時間來照顧嬰兒，于是大多嬰兒都是交給父母來照顧，而父母由于年齡原因可能會照顧不當，因此我們小組在經過討論后決定設計一套自動的嬰兒搖擺床，來滿足家長們的需求。 隨著科技的發展，智能的嬰兒床開始越來越多地受到人們的青睞。完美的功能和簡單方便的操作，給初為父母的你輕松生活的享受，也給寶寶帶來一個溫馨而舒適的睡眠環境。外接12V直流安全低電壓和智能過流保護，讓你能夠放心使用。搖床采用床體搖桿懸掛，擺動柔和，無震動感，無噪音，使嬰兒的大腦神經調節平穩 ，入睡迅速，可以避免因搖擺的不均勻讓孩子暈床，吐奶等現象。搖床

3、內安裝有立體聲功放和高品質音箱，能達到專業音響媲優的音樂效果，床神帶有USB借口方便家長選擇音樂。嬰兒常半夜啼哭，父母們往往為了照顧嬰兒而疲憊不堪針對上述問題，我們組準備通過設計一個簡單又實用的的搖擺床來減輕父母的負擔，該設計主要由一個可調速的電動機和曲柄滑塊機構來實現下面介紹系統的主要研究思路。1.整體方案思路設計針對上述問題，我們所做的智能嬰兒床能有效地解決問題當小孩半夜醒來吵醒了父母時，父母可以到嬰兒床，打開嬰兒床的動力裝置，設置好動力裝置運動的時間，運動完設定的時間電動機就自動停了下來。嬰兒床平穩均衡搖動，可使用嬰兒的大腦神經調節平穩、入睡迅速。試驗中發現，使用電動搖籃入睡的時間，比傳

4、統的手動搖籃入睡的時間提前24分鐘。經專家證實，傳統的手動搖籃擺幅大小不穩定，擺的速度也不穩定。在搖動過程中出現頭昏，吐奶現象。而自動搖籃可根據嬰兒的需要來調節穩定的擺動，對嬰兒腦神經的保護由良好的作用。因此，小兒入睡快、安穩。且伴隨輕輕的催眠曲哄著嬰兒慢慢入睡。優美動聽的音樂催眠，符合現代早期教育觀念，對嬰兒進行音樂和美的熏陶。結構合理，樣式新穎，功能齊全，節約能源，經專家論證，均衡穩定的搖動有利嬰兒身心健康，對嬰兒的腦神經的保護有良好作用，優美的音樂催眠也符合早期教育的理念。2產品尺寸簡介 產品搖籃體尺寸 ：92*46*30cm （長*寬*高） 產品展開尺寸：101*60*92cm （長*

5、寬*高） 產品凈重8.8KG適合0到18個月的寶寶，最大承受20KG產品材料組成：全棉卡通布，無毒無輻射的烤漆工藝。東麗100#ABS塑膠原料。3多功能介紹1） 超大LCD液晶屏顯示：采用超大LCD4寸液晶顯示平臺操作，操作簡單。2） LCD背光顯示：帶背光顯示方便夜間操作，光線柔和不刺激寶寶。3） 全自動搖擺功能：可依據需要設定搖籃搖擺時間。搖擺動作順暢自由，不會造成顫動的搖擺。4） 音樂播放功能：支持內存卡拓展，優秀的音響效果 ，適合寶寶的催眠。5） 聲控功能：具有延時功能，當設定的搖擺時間使用完停止搖擺后，聽到寶寶哭聲連續30后才會自動搖擺，避免外界干擾而錯誤啟動。6） 尿溫測控報警功能

6、：寶寶尿床時報警系統會感應并通過擴音器發音提醒寶寶尿床，避免長時間未更換尿布而給寶寶帶來皮膚病。4. 主模塊選擇 1）MP3音樂播放模塊此設計采用單片機的P0口的0、l、2、3引腳分別連接CD4066控制引腳4、6、12、13。由于大多數MP3的按鈕都是低電平觸發的，所以將CD4066中的2、3、7、8、10腳都接地。在溫度、濕度，聲音三個槍測模塊中，當檢測到其中一個模塊有信號，馬上有睢片機根據程序作出響應，給P00送一個15秒的高電平，這樣給MP3開機，然后然后給P01一個短暫的高電平進行播放。其它下一曲，七一曲都是類似的控制，還有一些組合控制由自己編程的設置而定。控制MP3包括：MP3的選

7、歌，下一曲，音量，以及錄音。 2)定時器模塊工作原理 采用CD4060的循環定時控制器電路由電源電路、定時器和控制執行電路組成，其電路原理圖如圖所示： 220V交流電壓經C2降壓、UR整流、VS穩壓、R5限流及C3濾波后，為繼電器K和IC提供直流12V電壓，同時將VL點亮。IC通電工作后，對時鐘振蕩器產生的振蕩信號進行計數和分頻處理，當延時接通時間（等待時間）結束時，IC的Q14端(3腳）輸出高電平，使VT導通，K吸合，其常開觸點將負載（受控電器）的工作電源接通。IC又開始對定時工作時間江作動作時間）進行計數，當定時工作時間結束時，IC的Q14端變為低電平，使VT截止，K釋放，負載斷電；同時I

8、C內部的計數器復位，進人下一個定時周期。如此周而復始，使負載按設定的時間間歇地通電工作。調整R2和C1的參數或改變IC的Q4Q14輸出端連線即可設定延時接通時間和定時工作時間。按該電路中的參數值，延時接通時間為3h，定時工作時間為20min。 3)元器件選擇IC選用CD4060或CC4060 14位串行二進制計數分頻振蕩器數字集成電路。VT選用S8050或C8050、3DG8050型硅NPN晶體管。VD1選用IN4001型硅整流二極管；VD2VD4均選用1N4148型硅開關二極管；VS選用1N4742（1W、12V）型硅穩壓二極管；VL選用5mm發光二極管；UR選用IA、50V的整流橋堆。Rl

9、, R2, R4, R6和R7均選用1/4W金屬膜電阻器；R3和R5均選用1/2W金屬膜電阻器。Cl選用獨石電容器；C2選用耐壓值為450V的CBB電容器；C3選用耐壓值為16V的鋁電解電容器。K選用小型12V直流繼電器，其觸點電流負荷應根據負載的實際功率而定。 4)電動機的選擇 電動機方面我們經過深思熟慮，了解到一般出生的嬰兒有48KG，12個月后有812KG，24個月后有1015KG，36個月后有1218KG，所以選取了YC7114單相異步電動機。YC系列電動機為全封閉結構，采用先進技術設計，使用優質材料制造，符合IEC標準的有關規定。該電機采用電容啟動、運轉，集中了起動轉距大、運轉平穩、

10、溫升低、噪聲小、過載能力強等優點。對于只有單相電源的家庭，尤為適用于家用電器。YC7114的技術參數：功率120W、電流4/2A、電壓110/220V、轉速1400r/min、額定轉矩2.8、外形尺寸252x161x176mm、質量6.4KG、極數4極。5)變頻器的使用變頻器是怎樣控制電機轉速的： 變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用把電壓、頻率固定不變的交流電變成電壓、頻率都可調的交流電源。現在使用的變頻器主要采用交直交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器主要由整流（交流變直流）、

11、濾波、再次整流（直流變交流）、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成的。 1). 電機的旋轉速度為什么能夠自由地改變？ 電機旋轉速度單位：r/min 每分鐘旋轉次數，也可表示為rpm. 例如：2極電機 50Hz 3000 r/min 4極電機 50Hz 1500 r/min 結論：電機的旋轉速度同頻率成比例 感應式交流電機（以后簡稱為電機）的旋轉速度近似地確決于電機的極數和頻率。由電機的工作原理決定電機的極數是固定不變的。由于該極數值不是一個連續的數值（為2的倍數，例如極數為2，4，6），所以一般不適和通過改變該值來調整電機的速度。 另外，頻率能夠在電機的外面調節后再供給電機，這樣電機的

12、旋轉速度就可以被自由的控制。 因此，以控制頻率為目的的變頻器，是做為電機調速設備的優選設備。 n = 60f/p n: 同步速度 f: 電源頻率 p: 電機極對數 結論：改變頻率和電壓是最優的電機控制方法 如果僅改變頻率而不改變電壓，頻率降低時會使電機出于過電壓（過勵磁），導致電機可能被燒壞。因此變頻器在改變頻率的同時必須要同時改變電壓。輸出頻率在額定頻率以上時，電壓卻不可以繼續增加，最高只能是等于電機的額定電壓。 例如：為了使電機的旋轉速度減半，把變頻器的輸出頻率從50Hz改變到25Hz，這時變頻器的輸出電壓就需要從400V改變到約200V 2). 當電機的旋轉速度（頻率）改變時，其輸出轉矩

13、會怎樣？ 變頻器驅動時的起動轉矩和最大轉矩要小于直接用工頻電源驅動 電機在工頻電源供電時起動和加速沖擊很大，而當使用變頻器供電時，這些沖擊就要弱一些。工頻直接起動會產生一個大的起動起動電流。而當使用變頻器時，變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機上的，所以電機起動電流和沖擊要小些。 通常，電機產生的轉矩要隨頻率的減小（速度降低）而減小。減小的實際數據在有的變頻器手冊中會給出說明。 通過使用磁通矢量控制的變頻器，將改善電機低速時轉矩的不足，甚至在低速區電機也可輸出足夠的轉矩。 3.) 當變頻器調速到大于50Hz頻率時，電機的輸出轉矩將降低通常的電機是按50Hz電壓設計制造的，其額定轉矩也是在這個電

14、壓范圍內給出的。因此在額定頻率之下的調速稱為恒轉矩調速. (T=Te, P60Hz時, X會相應減小 對于電機來說, T=K*I*X, (K:常數, I:電流, X:磁通), 因此轉矩T會跟著磁通X減小而減小. 同時, 小于50Hz時, 由于I*R很小, 所以U/f=E/f不變時, 磁通(X)為常數. 轉矩T和電流成正比. 這也就是為什么通常用變頻器的過流能力來描述其過載(轉矩)能力. 并稱為恒轉矩調速(額定電流不變-最大轉矩不變) 結論: 當變頻器輸出頻率從50Hz以上增加時, 電機的輸出轉矩會減小. 5). 其他和輸出轉矩有關的因素 發熱和散熱能力決定變頻器的輸出電流能力，從而影響變頻器的

15、輸出轉矩能力。 載波頻率: 一般變頻器所標的額定電流都是以最高載波頻率, 最高環境溫度下能保證持續輸出的數值. 降低載波頻率, 電機的電流不會受到影響。但元器件的發熱會減小。 環境溫度：就象不會因為檢測到周圍溫度比較低時就增大變頻器保護電流值. 海拔高度: 海拔高度增加, 對散熱和絕緣性能都有影響.一般1000m以下可以不考慮. 以上每1000米降容5%就可以了. 5.曲柄滑塊搖桿機構模塊 運動分析 式中為曲柄轉角，為連桿轉角。式（1）對時間求導得： (2)v1=dx/dt =asind/dt +bsind/dt ; v1為齒條移動速度，也為半圈齒輪在分度圓處得線速度，因為 (3)asin=bsin ; 式子（3）對t求導得 (4)d/dt=acosd/(bcosdt);將式子（4）和=d/dt 代入式（2) 得（5)v1=asin()/cos式子（5）對t求導得直尺條加速度(6) j1=dv1/dt=acos()/cos+acos/(bcos) ; (7) =(x-a)/r ; 故 (8) s =Rsin=Rsin(x-a)/r ; 式子為搖籃直桿偏離鉛垂位置的擺角，s為搖籃直桿底部水平位移。（9） v=Rv1/r =Rasin()/(rcos