1、浙江機電職業技術學院多用途自動飼養喂食機設計說明書設計者：指導教師：2013年08月（浙江機電技職業學院，杭州310053）目錄多用途自動飼養喂食機設計說明書1作品內容簡介32. 1縱橫向推板機構62. 1. 1結構組成62. 1.2工作過程62. 2落料控制機構82. 2.1擬定方案82. 2. 2結構組成92. 3伸出機構102. 3.1擬定方案102. 4控制電路設計102.4 . 2總電路設計112.5 .3電機選用123.1凸輪的行程計算133. 2驅動電機選擇：15&4、工作原理及性能分析164.1工作流程圖：16&5、創新點及應用16參考文獻17作品內容簡介本作品

2、是多用途自動飼養喂食機，用于家禽、動物、水產等一些養殖業和畜牧業 中，適合于無人環境下完成自動喂食。該裝置主要有可變橫縱向活動推板，撥塊 活動開關和三個限位開關的不同位置分布，使動物或家禽飲食更加豐富，并且能 夠多種不同食糧按比例自動的搭配。圖1多用途自動飼養喂食機示意圖&1、研制的背景及意義我國對養殖業提供了許多的優惠政策：養殖業用地按種植業用地對待。養殖業用水用電 按種植業計算征收費用。金融部門對養殖業小額貸款要放開，加大信貸力度，可以實行聯戶 擔保。對各級農業產業化龍頭企業、種畜禽生產企業、優勢畜產品產區、奶牛養殖小區和各 類規模養殖場，有不同的項目支持。隨著國家對養殖業的重視，

3、靠養殖業致富的人漸漸增多, 越來越多的人們進入到養殖業這個興起的行業中去，加上人們現在生活水平的不斷提高，市 場的競爭力也不斷加大，如何提高養殖業和畜牧業在市場中的競爭力是養殖戶和生產者為其 關注的事情。養殖業的興起造就了喂食機的誕生。我們針對此現象進行了調查和訪問，設計并制作了 這個多用途自動飼養喂食機，為養殖人員提供便利，以減輕養殖戶的成本投入、提高效率, 搶占市場。&2、設計方案我們調查了市場上現有的喂食機，發現目前這類裝置大體分為兩種：第一種是簡易容器，人們走之前將食物放在容器中，容器的底部有漏口連接底部固定的 碗，食物能夠從容器中落下，當動物或家禽饑餓時就能夠吃到。這種裝置在

4、正常喂養的時候 可以實現喂食。缺點是動物或家禽無節制的喂食會出現肥胖及其他疾病。第二種是自動喂食機，裝有類似鬧鐘的裝置，主人事先進行調節，容器會在不同時間段 打開將食物按動物或家禽的食量漏出。通過一些電子元件、光控元件對機構進行控制，缺點 是只能夠投放一種飼料長期使用造成營養不均衡。圖3簡易的喂食機 圖4全自動喂食機針對上述不足，我們設想制作一種成本低，使用方便，結構簡單，機構穩定適用范圍廣 的一種多用途自動飼養喂食機。設計四個儲物槽，可以按需求將多種飼料混合搭配，在多個 時間點投放不同的食量。在設計時分三部分：（1）推板機構用來控制多個檔位，推板可橫縱向移動橫向用于控制推動開關縱向用于控制檔

5、位的選 擇。（2）撥快機構用來撥動開關，撥塊可隨自己的選擇安裝在推板上。（3）伸出機構飼料落入料盆中，將料盆伸出進行喂食2.1縱橫向推板機構2. 1.1結構組成縱橫向推板機構主要有1撥塊，2推板，3滑軌A, 4滑軌B, 5齒條，6齒輪，7凸輪等組成。如圖所示，其中滑軌A在凸輪轉動下實現橫向滑動，另一對滑軌B在齒輪齒條作用圖3縱橫向推板機構由于凸輪轉動時，凸輪與推板接觸，凸輪旋轉角度增大，推板位移量逐漸增大到最大值, 到角度到90°時為最大值°此時料門全開。圖6推板機構三維效果圖2.1.2工作過程推板機構在零位時與位移最大量時如圖7,圖8所示等待狀態時，齒條在齒輪的右側推板與

6、凸輪無接 觸工作時，齒 條滑向齒輪 左側凸輪旋轉將推 板向左推動圖8圖9推板機構的三維渲染圖當喂食機在等待狀態時凸輪與推板相切無作用力，根據預定時間電機轉動帶動凸輪推動 推板實現落料。2. 2落料控制機構2. 2.1擬定方案落料控制機構應能實現的功能：當推板受力動作后其上的撥塊與開關接觸受力推動開 關，儲物槽中的食物落下。預設定四個儲物槽可有多種選擇方式合理搭配，根據數據調查在 設計時首先安裝早中晚三檔最基本的配餐。在正餐的空余時間可根據用戶個人需求安裝其 他檔位根據需要 將撥塊裁出推板撥塊圖10撥塊裝置三維圖工作原理：當電路接通后，電機通電，電機帶動齒輪旋轉與齒條嚙合，齒條安裝在推 板背面，

7、推板上升到達預定檔位，電機停止轉動，電機通電，帶動凸輪轉動，凸輪與推板接 觸，推板向水平方向運動，安放其上邊的撥塊同時活動將開關水平撥動，凸輪轉動圈數控制 落料開關開閉次數，從而控制食量。2. 2. 2結構組成落料控制機構如圖11所示。主要由撥塊、開關、卡簧、軸承、旋轉卡銷蓋板、主連接 板、主套、行程開關連接板、行程開關、斜面導向塊、拉簧等組成。固定板圖11落料控制機構2. 3伸出機構2. 3. 1擬定方案通過滑軌將固定的料碗伸出喂食機，滑軌一側有齒條固定，通過齒輪齒條嚙合完成力的 傳輸。考慮到伸出后寵物或家禽的喂食需要時間，在設計時將滑軌兩側安裝有限位開關，當 到達預定位置時觸碰到輕觸開關電

8、機斷電停止轉動，此時供寵物或家禽進食，通過時間控制 或紅外感應選擇電機傳動收回料盆。圖12伸出機構示意圖2.4控制電路設計2. 4.1延時電路設計由于慣性觸發器所產生的是瞬間電信號，為了使裝置啟動穩定，需要長達數秒的電流信 號。為此，我們制作了延時電路。電路原理如圖16所示：接通電源后，由于三極管BG集電極處于低電位，BG不導通，繼電器J斷開。當按一 下輕觸開關AN時，電容C瞬間充電，同時使BG的集電極變成高電位，AN斷開后，C經 過電阻R、三極管BG的b極、e極進行放電，BG導通，繼電器J吸合。電容C大約經過 5s的放電后，C兩端的電壓逐漸降低，當三極管BG的b極電位低于BG的觸發電壓時，B

9、G截止,J斷開。DC. INT2V圖13延時控制板電路圖設計電路由51系列單片機實現定時控制，分為三個時間段喂食。由三臺小型24V電 機和7個限位開關配合實現電機的順序起動。2.4. 2總電路設計通過對51系列單片機編程,分別時間設定為8.01、12.01、18.01。（這一段配合那一 個圖，要說明）當時間到達喂食時間時，電機1開始啟動，上升至當前時間段對應的檔位, 到達檔位后，電機1停止，電機2啟動（電機2負責打開漏食通道的閥門），電機2旋轉一 圈（方便演示程序只設定一圈）碰到輕觸開關SA4,電機2停止，電機1反轉起動（將電機 1復位）到達限位開關SA5,電機1停止復位成功。電機3開始起動（

10、將碗送出）同時蜂鳴 器開始響（提示寵物或家禽進食時間到），到達限位開關SA6,電機3和蜂鳴器停止，等待 寵物或家禽進食（該程序只設計進食時間為8秒方便比賽演示），進食時間到，電機3反轉 （將碗收回），到達限位開關SA7,電機3停止，整個定時控制過程完成。時間電機1正轉| 推板機構上升十這單當SA1-SA3電機施動，電機;停止推板左移十試位SA4電機1反轉，電機痂|1推板機構復位一"t- 根位SA5 電機3正轉，電機網二1送料機構伸出，蜂鳴器響- 一限位SA6電機.止Z等筋物進食一8s電機3.轉|4 送料機構縮艮位SA7結束2. 4. 3電機選用電機型號ZGX24RP50i額定功率（W

11、）3空載轉速（rpm）50r/min空載電壓（V）24開關電源單 片 機站開火圖15單片機圖紙&3、理論設計計算2.1 凸輪的行程計算凸輪機構的作用：通過凸輪的轉動使推板上的撥塊與開關接觸，實現料門的開合。凸輪機構轉動分析：當凸輪旋轉角度在零位時，推板正好與凸輪相切狀態，隨著電路通 電凸輪隨電機轉動，當轉到90°時，凸輪正好將推板頂至最遠距離，之后行程逐漸減小。凸輪的校核：從動件推板在一定行程中，前半行程做等加速運動，后半行程做等減速運 動，其運動規律為等加速等減速運動規律,從動件推板等加速等減速運動所經歷的時間相等。 所以各運動段所對應的凸輪轉角也相等。又凸輪作等速轉動，各

12、運動段所對應的凸輪轉角也 相等同為15°300450600750900乂a=9o,心或空2 ” 26 =空冰千V*4卬20慶且2h = 30，w = 3rad / s2x30 xu 1C t .s =x 45 x 45 = 1 jmm90x902x30x3 .u c / v =x45 = 2nun / s90x904x30x9 八, a = 0.133 mm / s90 xs = /? 二（90 45尸=15 今一_ 4x30x3V- 90x90 4hw2（90-45） = 2mm / sa =90x90=-0.133 / s2壓力角的校核為確保傳力性能，通常需進行壓力角的校核，檢驗

13、是否滿足“1ax目的要求。凸輪機構的最大壓力角Smax 一般出現在輪廓線陡或從動件最大速度的輪廓附近，我們 選擇萬能角度尺直接量取檢查。3基圓半徑的確定基圓半徑是凸輪設計的一個重要參數，它對凸輪機構的結構尺寸運動性能，受力性能等 都有重要影響。根據凸輪的結構確定4凸輪單獨制造：=(1.52)r + q +25mm,非滾子從動件4可忽略不計a=17.7840.0m/s2rh=（1.52） r+25mm=1725mm故選取=25mm3. 2驅動電機選擇：安裝在推板后的電機控制推板的升降。推板上升時的受力分析已知推板加一對滑軌的重量為2.4kg,齒條重量0.23kg摩擦系數=0.15。邙質量為 G

14、= mg = (2.4 + 0.23)x9.8 = 25.77N工作阻力 Fv=Fn】ax= XF=0.15X25.77=3.866N選擇電動機的轉速為5017min.則推板上升的線速度為= /z?/60x 1000 = 7TX 45x50/60x1000 = 0.1175/7?/s行走所需的功率為P=Fv = 25.77 x0.1174 = 3.03卬底盤的傳動采用了齒輪齒條傳動，效率7=°98-對滾動軸承效率小二099,與推板相連的效率7=。-98因此，總效率= 0.98x0.99x0.98 = 0.951行走所需的功率為P=F' = 25.77 x0.1174 = 3.

15、03卬電動機輸出功率 / = /" = 3.03/0.951 = 2.88 bv驅動電機選為ZGX24R064L轉速為50r/min,功率為3瓦。3. 3銷釘切應力計算凸輪和齒輪輪的轉動通過銷釘將電機的動力輸出，為考慮銷釘的強度，本 計算取承受鈕距最大的銷釘計算，己知許用應力為T=60(MPa),電機轉速 n=50r/min, P=3W由公式：T=9550P/n得：T=0. 573N/mm剪切方向最大可承受力Ft=0. 573/3=0. 191Nt=Ft/A=0. 191x4/n d2=27MPat<t銷釘強度滿足&4、工作原理及性能分析4.1工作流程時間設定開始工作送

16、料機構伸出蜂嗚器響圖18工作流程圖選擇檔位落料4. 2性能特點本“多用途自動飼養喂食機”具有如下特點（1）體積小、結構簡單，適用范圍廣，可小量喂養也可大批大量的喂養；（2）自動化程度高，能夠自動完成裝置的啟動，人只需進行簡單的時間設定操作操作:（3）在滿足普通喂養的基礎上可根據不同體型、種類的動物、家禽設定喂食料的搭配, 實現真正合理健康喂養,。&5、創新點及應用通過對相關專利和產品的比較與分析，本裝置具有如下創新點：1）可變推板機構：使用兩個電機控制，即可橫向縱向位移，推板背面安裝有兩對滑軌, 橫縱向移動不干涉。2）落料控制機構：初預先設定基本檔位外，撥塊可根據自行需要安裝在推板上，

17、每一 塊推板可單獨控制料門開關的閉合，大大減少電機的使用量。3）伸出機構：通過齒輪齒條嚙合傳動，實現料盆的伸縮，限位開關控制電機開關，機 構簡單性能穩定。4）本裝置已申請國家實用新型專利，專利受理號為ZL201220163302.7中華人民共和國國家知識產權局310009杭州分Mew。加（仔iic牧）ntih勘昨供月比IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIII1IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII壽利申篇受理通如書4UX。內比制賽4端吊A *.多的收注.中詁人找出的。利小謫由強軍”次。松嶼<ra. JlllflU；的中謙9、中*11、中MAH發朝om名和酊H

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