鱼缸定时定量投食机设计

1、青岛农业大学毕业论文（设计）题 目：鱼缸定时定量投食机设计姓 名：学院：机电工程学院专业： 机械设计制造及其自动化班 级：2013年6月16日摘要AbstractI1 绪 论 01.1 设计的目的和意义 11.2 自动喂鱼机的国外发展现状 11.3 自动喂鱼机的国内发展现状 21.4 自动喂鱼机的主要研究内容 32 自动喂鱼机的总体结构设计 42.1 总体设计的原则 42.2 总体设计目标 42.3 总体方案论证 43 传动系统的设计 63.1 减速器的设计 63.2 蜗轮蜗杆的的设计 123.3 带及带轮设计计算 143.4 轴及轴承的校核 154 投食装置设置的设计 194.1 传动方案的

2、拟定和确定 194.2 传动系统的设计计算 215 单片机及程序的设计 235.1 单片机的选择 235.2 单片机的设计 236 结论跟建议 25参 考 文 献 26致 谢 27鱼缸定时定量投食机的设计摘要家庭自动喂鱼机的性能是让人们在有限的时间内喂养观赏鱼， 并享受生活的乐趣， 同时间接的缓解 了人们的生活压力。 本文在研究国内外自动喂鱼器的基础上， 设计了新型的定时定量自动喂鱼机。 该自 动定时定量喂鱼机由小型交流电机，减速器，定量喂鱼装置，单片机组成。投食器选择的是蛟龙机构， 其特点是轻巧，传动安静，精确，是该喂鱼器的重要零件，该机构的结构是由进料口，槽体，螺旋轴， 卸料口组成。喂鱼时

3、，喂鱼机可以通过皮带传动， 将动力传递给变速箱，再由变速箱传递给蜗轮蜗杆机 构，再传递给喂料执行机构； 执行机构的每旋转一圈所排出的量是定的， 所以通过单片机控制执行机构 的执行时间的长短从而控制喂鱼的饲料量。 文中主要分析了传动及执行机构并计算设计了各部件的结构 尺寸，同时设计了单片机的组成并编写了自动定时定量程序。关键词： 单片机 ;绞龙传动机构 ;皮带传动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设计的目的和意义在当今的社会，生活节奏快，压力大

8、，人们想出各种方法来缓解压力。养鱼成为越来 越多尤其是年轻家庭的喜好，而金鱼由于本身以及人工的选择，其体形奇特，性情温顺， 被看做是幸福，吉祥，和平与友谊，富有的象征。并且我国的金鱼种类繁多，五彩缤纷。 因此每当下班回来，站在鱼缸旁边，投一点饲料，看着鱼儿游来游去是一种很惬意很放松 的事情。但是对于那些平常没有时间或者经常外出旅游的家庭，喂鱼就成了一个很大的问 题。但是家庭养鱼，不能及时投料，就会造成鱼类死亡或者相互追咬。所以根据自己所学，设计一台自动定时定量的喂鱼机，以用来解决他们的没有时间喂养鱼的问题。让他们 轻松养鱼，享受快乐人生。1.2鱼缸定时定量投食机的国外发展现状法国的一家公司成功

9、研制出一种太阳能自动喂鱼机，该机可以根据鱼的不同习性和生 长期，定时定量的投放鱼饵，在投料时，机器发出一种特殊的声响，使鱼争相抢食，不但 可以提高饲料的利用率，还节省人力 。自动投料系统是提高饲料利用率，控制饲养成本 的一种手段，饲料的合理投放，既可以减少饲料的浪费，节约饲养的成本，同时减少对缸 内水体的污染，减少水体的更换次数 。图1-1国外小型自动喂鱼机1.3鱼缸定时定量投食机的国内发展现状喂鱼机在国内出现了不少的成品，但是对于家用行的喂鱼机还是相对较少，主要是限 于民用的鱼塘养殖的喂鱼机，而且还并没有解决自动化的程序，饲料的喂入还是需要人工 加入。对于国内家庭喂鱼机来讲基本上都是解决了自

10、动化的问题，但是对于定时定量的方 面做的还是不够完善，所以我根据自己的所学，运用单片机制定程序实现喂养的定时定量 的自动化，实现智能化。本实用新型的有益效果是：该喂鱼器采用单片机控制可实现定时、 定量准确无误给鱼喂食，由于设有饲料浸水仓和进水管，可用水对饲料进行浸水处理，有 利鱼生长；自动喂鱼器适用于家庭养鱼 。本实用新型提供一种定式投放鱼粮的装置，其 投放鱼粮的时间周期任意可调，每次投放鱼粮的量也可调，投料定时、准确、可靠。本实 用新型整机结构新颖，体积可做的小巧玲珑，鱼粮盒在转动投料时有可观性，能与观赏鱼 的养殖环境协调配合，是一种较好的观赏鱼养殖箱的配套设备5。本实用新型旨在帮助没有闲暇

11、时间的人们给鱼缸中的鱼儿喂食，通过定时器可以按需要设定喂食的时间间隔和投 食量，实现无人值守，可以在相当长的一段时间内保证鱼儿的生存，本是用新型小巧轻便,能耗低，可靠性高，固定于鱼缸壁上，不占空间 。实用新型自动喂鱼机结构简单制造方 便，只需在箱体的料斗内放入充足的饲料，并设定好相应的放料时间段，通过定时器控制 电动机放料传送带实现放料的目的，对于那些时间少但有喜欢养鱼的爱好者节省了时间， 增加了乐趣，带来了许多便利。图1-2国内自动喂鱼机1.4鱼缸定时定量投食机的主要研究内容研究内容根据当前年轻一族的为解决生活压力而去放松心情却又没有时间喂养观赏鱼类的情 况以及观赏鱼类的生活习性，通过自己所

12、学知识，运用单片机使得喂鱼机以满足年轻一族 的需要。1.4.2 技术路线(1) 根据对国内外现有机型的机构和数据分析， 确定自己机型的传动方案与工作原理及 整体设计方案。对喂料系统机构的受力分析，做出喂料系统的大致结构，在这基础上对喂 料系统进行设计计算结合单片机实现饲料喂入量的精确。(2) 对于减速机构，首先确定其结构，并对其进行设计计算，确定其各级传动比，计算 各个零部件的机构尺寸。(3) 在对整体机构的调整上先考虑单片机的机构设计，同时使得整体结构完整得体。1.4.3 设计要求(1) 投食间隔周期： 2 次/天；(2) 投食量均匀，并按需要可调节投食量；(3) 整体机构简单，体积小。整体

13、质量轻，满足家庭要求。1.4.4 研究方法根据当今家庭养鱼的要求， 对整体结构进行分析， 明确各结构的结构尺寸， 工作原理， 工作条件。通过对其分析明确定时定量喂鱼器的结构特点，结构尺寸，及传动原理，重要 的是保证其喂入量的准确性。并通过绘图软件将其绘出结构件图，结合所学的知识对其进 行分析研究找出好的方案。2.1总体设计的原则1. 投食量均匀，并按需要可调节投食量，并保证投食量的准确性；2. 整体设计应合理，并要求整体结构简洁。2.2总体设计目标1. 通过对定时定量自动喂鱼器各种结构设计方案的分析，以寻求更好的设计方案，来满足 家庭喂养观赏鱼的条件，使得设计高效，整体结构美观简洁；2. 通过

14、对喂料的受力分析及其机构分析以及总体传动装置的设计分析来确定其中的对 喂料精确度的影响因素及噪声降低的方案设计。2.3总体方案论证根据以往自动喂鱼机的机构设计出了下面简图2-1的家用自动定时定量喂鱼机，其根据在电机转动后将传动传递给减速器，然后在减速器的带动下使得滚筒实现转动，让鱼食 通过滚筒上的小孔在重力的作用下落入鱼缸实现喂食，实现自动喂鱼的功能。同时在单片 机的控制下以实现喂鱼机的的自动化以及定时功能。图2-1多孔式自动喂鱼机1 :电机2:减速器3:多孔式喂鱼机构但是该方案有个弊端，鱼食会自动的通过空洞溢出，浪费鱼食，同时会污染鱼缸内的水，另一方面，该机构的多孔式投食机构的承载鱼食量有限

15、不宜过大喂食量受到限制。故 在其基础上结合别人的有点进行改进，得到了如下简图2-2摇杆式的自动定时定量喂鱼机 其电机的输出在通过齿轮减速器的的带动下传到凸轮摇杆机构上，使其带动桶装喂鱼器实 现喂鱼，这样不仅实现了喂鱼机的自动化同时满足了定量上的问题，使得机器满足设计要 求，同时还可以实现该机器在单片机的控制下的定时问题。图2-2漏斗式自动喂鱼机1电机2:减速器3 :摇杆式喂鱼机构 4:减料口但是该机型不能满足自动定时定量喂鱼机的要求，其在运行时，摇杆机构所需要的空间加大，使得整体结构尺寸加大，不适合要求的家庭运用的架构小型化。在此基础上再次 进行完善，设计了如下的方案，选用蛟龙机构实现投食功能

16、。图2-3绞龙式位自动定时定量喂鱼机1 :电机2:减速器3:绞龙喂鱼机构 4:鱼料仓该机器使得电机的输出通过减速器到达执行机构，实现机器的同时其密封性好，不会 漏食，同时其所占用的空间小，实现了整体的机构尺寸小。蛟龙的每转的输出是定值，所 以做到了定量的问题，同时通过单片机控制电机实现了自动定时定量的功能。所以综上所述，选择三方案。3传动系统的设计3.1 减速器的设计电机的选择及传动比计算总的传动效率 a = 1 2 3 4 =0£6 Q983 x°.972 >0.98=0.83公式（3-1）其中a为减速器的效率，1为V带的效率，2为轴承的效率，3为齿轮啮合的效率，4

17、蜗轮蜗杆的效率。经简单的估算输出的功率低于20w，故选用55SL5A4电动机，转矩为68,转速为1250r/min。减速器的输出功率Pa巾83 25 = 20.75W。同时要求最终执行机构的转速为 10r/min。故传动比安排为i胡250“10 T25又因为机体小型化选皮带的传动比皮二2，减 速器的传动比减二10，蜗轮蜗杆的传动比蜗二6.25。对于减速器的一二级传动比的安排由 公式i高（1.31.5） i低，得出各级传动比为i高 =3.8 i低二263.1.2计算各传动装置的动力参数nI =12502 =625r/minn“ =625" 3.8 =164.5r / min公式（3-2

18、）nin =164.'2.6 =63.3r/min各轴的输入功率为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各级轴的输出功率为pI 二 pI 0.98 = 23.52wPii = Ph 0.98 =22.344w,公式（3-4）Pm 二 Pm 0.98 =21.644w各级轴输入的转矩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各轴的输出转矩Ti =T|0.98 = 359.66N .mmTh =T|0.98 = 1293.6 N .mmTin 二Tin 0.98 =3145.8N .mm齿轮的设计公式（3-5）公式（3-6）1）高速机齿轮的设计计算（1）各参数选择及计算由于该机器要求齿轮在传动过程中产生的噪音小，同时要求体积小质量轻，故选用 夹布塑料100p,其可以承受较高的载荷，且耐疲劳8。故大小齿轮均用100p,硬度为25HBS， 7级精度，喧嚣齿轮的齿数 乙-18，则大齿轮的齿数Z2二乙i高=18 3.8 = 68.4选取69（2）按齿面接触疲劳强度计算，即3小牡一 2.32KT u二1 严)2:d u 二

20、 E公式（3-7）确定公式内的各个数值载荷系数K =1.395.100.025T1 = 367 N .mm小齿轮的转矩625* =05齿宽系数d弹性影响系数Ze二56.4公式(3-8)小齿轮的接触疲劳强度极限 ' 恤二60Mpa 大齿轮的接触疲劳强度clim =55Mpa应力循环次数弘=3.75 106N2 =0.99 106许用弯曲疲劳应力弯曲疲劳寿命系数所以：二 f =50MpaKhni 二 0.9KHN 2 = 0-95二 hi =0.9 110Mpa =99Mpa二 H2 =0-95 110Mpa =104.5Mpa计算小齿轮的分度圆直径d1t及各项系数dit _2.323 3

21、67 4.8 严纤0.5 3.899=16.9mm圆周速度d1tn二 16.9 625V1t一0.55m/ s60 1000 60 1000齿宽b - Gdd1t =0.75 16.9 =8.45齿宽与齿高比模数gt 二也=169 =0.93乙 18齿高h=2.25m=2.25 0.93 =2.0875畧卫4h 2.0875计算载荷系数，根据v=0.55m/s，7级精度查表得Kv =1.05，直齿轮 KH 二 KF 一： =1.1,使用系数KA =1，由b -4 以及KH严1.423 得K-1.2 h故载荷系数 K =KaKvK：K?=1 1.05 1.1 1.423=1.644按实际载荷系数

22、校正得分度圆直径3 3J K.1 644d1 =d1t16.918.28Kt. 1.3计算模数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)按齿根弯曲疲劳强度计算公式为2KYFaYsakF公式(3-17)确定公式内各个参数的数值小齿轮的弯曲疲劳极限二FEi=50Mpa，大齿轮的弯曲疲劳极限二FE2】=38Mpa，弯曲疲劳寿命系数 KFN1 =0.85, KFn2 =0.88。二f 0.85 50 =30.35Mpa计算弯曲疲劳许用应力，安全系数1.40.88x3823.88M

23、pa1.4载荷系数K =KaKvKf：Kf1:=1.386齿形系数YFa1=2.91YFa2=2.24应力校正系数丫$丸=1.53YSa2 =1.75计算大小齿轮的丫叶，得YFa1 *Ysa1“1= 0.1467公式(3-18)YFa2 *Ysa2 =0.164二 F 2大齿轮的值大于小齿轮的故选用大齿轮的值0.164计算出m值得m=0.848由于按接触疲劳强度计算的模数大于按齿根弯曲疲劳强度计算的模数9，模数为1.105圆整为m=1.按接触疲劳强度计算的分度圆直径为d=18.059,计算小齿轮的齿数，Z=18，大齿轮的为Z=69几何尺寸的计算分度圆直径公式(3-19)d1 = mzi =18

24、 d2 二 mz2 =69中心距为d1 +d2a = 43.5公式(3-20)齿宽B1 =9，B2 =142）低速级齿轮设计计算由于低速级的齿轮的速度较慢，且应用于家庭自动喂鱼的机器上，对于噪音的控制要高。同事还要求质量轻，故与高速级的齿轮材料要求一样。均采用夹布塑料100p,硬度为25HBS,小齿轮的齿数为20,大齿轮的为52。按照接触疲劳强度计算公式，即3dit - 2.32U二1 (Ze)2匚E公式(3-21)各个参数选择为K =1.3 化=0.5=60Mpa计算的T2。大齿轮的匚讪=55Mpa应力循环次数 N3 = 3.75 106N4=0.99 106许用疲劳强度应力为；r=110M

25、pa 弯曲疲劳许用应力二F】 = 50MpaKhn1 =°.9KhN2 = 0.95计算得二h1 =99Mpa匚h 2 =104.5Mpa计算的小齿轮的分度圆直径为d1t - 2.32(N)2 =26.8mm匚E公式(3-22)计算圆周速度v5巴0.23m/s60 汉1000齿宽 b = dd1t =13.4mm齿宽与齿咼比模数mit 二也=1.34zh=2.25m=2.7b.9公式(3-23)计算载荷数，根据v=0.09m/s 7级精度得到 K厂1.05直齿轮 Kh：. =Kf：. = 1.1使用系数 Ka =1=1.423，又由 b =4.9 Kh 1.423 得到 K =1.4

26、 h故其载荷系数K = KaKvK-K i =1.63按实际载荷系数校核所得的分度圆直径为模数按齿根弯曲强计算2KT1(7)；F 公式（3-25）小齿轮的弯曲疲劳极限二 FE1 = 50Mpa大齿轮的弯曲疲劳极限二 fe2 = 38Mpa弯曲疲劳寿命系数KFN 勺=0.85Kfn 2 二 0.88取弯曲疲劳安全系数S=1.4，得二 F1=0.85 50 =30.25Mpa1.4公式（3-26）计算载荷系数K取齿形系数查应力校正系数二F2丿88 38 =23.88Mpa1.4二 KaKvK K =1.167YFai =2.8YFa2 =2.32YSa1 = 1.55YSa2 = 17计算大小齿轮

27、的汁并加以比较YFa1 *艮81“-0.143-0.165公式（3-27）大齿轮的数值大设计计算 m=1.2mm对比结果可以看出，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于按弯曲疲劳强度计算的模 数，由于齿轮模数的大小决定于齿轮的承载能力，但是齿轮面的解除疲劳强度决定的承载 能力仅与齿轮的直径有关系，模数近似圆整为1.25,得出分度圆直径d=28.89mm,算出小齿轮的齿数Z1 =23.112圆整为23。大齿轮的齿数Z2二i *Z60几何尺寸计算分度圆直径dr = mzj = 28.75mmd2 二 Z2m 二 75mm公式（3-28）计算中心距d1 d2a 二2=51.875mm计算齿轮宽度b= &#

28、39;-ddi = 14.375mm取Bi =15B2 =20。3.2蜗轮蜗杆的设计计算蜗杆的设计计算初步定轴的最小直径3 3 八9550x103xp，厂d / 02tn_45mm ，圆整为 5mm。公式（3-30）对于蜗轮蜗杆的选材上，对于涡轮由于收到轴向力的影响，对于蜗杆的选材为铝合金，其不仅质量轻同时还能够满足蜗杆的强度要求，对于涡轮只要求不高，只要满足其足够的强度要求即可，同时要注意对于质量上的要求，选材尽量材料质轻，所以对于涡轮我们选 择质量轻的夹布塑料 delrin 100p，既可以满足其自身强度要求同时还能够满足整体的质 量要求10，按此材料进行设计计算。蜗杆上的转矩T，按Z=5

29、,效率 =0.7，由公式39550 10 pT =n计算得出转矩为各个确定载荷系数的确定，由于在运行中，速度较低，响度运行平稳故K -： =1，Ka =1速度很低，产生的冲击力很小故 KV =1.05，公式（3-31）由公式得K = KaKvK 一： =1.05。先假设分度圆直径d1和传动中心的距离a的比值为公式（3-32）并从课本查的 0.3公式（3-33）Z= 3.1，；H，25Mpa应力循环次数寿命系数N=0.99 10Khv =1.34则 = Khv ；H' = 33.5Mpa中心距a=73mm取中心距a=80,模数m=2.5分度圆直径d 28 则勺=0.35aZ 八：2.9可

30、用公式（3-34）蜗轮蜗杆的参数设计计算Pa 二 m 二=7.9公式（3-35）蜗杆直径系数q=11.2齿顶圆直径da1 = 32齿根圆直径df厂22.5分度园导程角r= 24.06蜗杆轴向齿厚Sa = 3.95涡轮的齿数Z=29,传动比的检验Z2i2 =5.8蜗杆的轴向齿距变为系数20.1乙在允许的误差范围内校核齿根弯曲疲劳强度1.53KT2 恠2 忙十fd1d2m公式（3-36）当量齿数Zv2Z2cos3 诬09公式（3-37）根据螺旋角20.1Zv2 =38.09YFa2=2.54Y = 0.828需用弯曲应力寿命系数Kfn =0.775计算的许用应力效率验证由课本表11-18得二 f

31、=9.35Mpa= (0.95 0.96)tantan( )Vs满足要求公式（3-39）fv= 0.09V =5.09© n60 1000 cos=0.1m/s公式（3-40）得出效率验证值为=0.760.77 >0.7不用重算3.3带与带轮的设计由课本查的 Ka =1，贝U Pea =Ka=25w选择V带以及根据PCa及n选择Z带初步选取小带轮的直径=8mm验算速度速度为v 如0.523m/s在速度选取范围内，60汉1000计算大带轮的直径大带轮的直径为dd2二dd1 *i =16mm确定中心距和基准长度Ld ,确定初始中心距为18mm,则基准长度为2公式（3-41）Ld2a

32、-（dd1 dd2）（dd2 d1）8024a0计算实际的中心距a则公式（3-42）计算小带轮上的包角，传动比以及带型得公式（3-44）公式（3-45）公式（3-46）57 3 :=180 -（dd2-ddl）143 >9a计算带轮的带数乙根据小带轮的直径以及转速得到Po -0.3kw并且由转速,.p0 =0.03kw再由课本表8-5得K：. =0.95 Ki "得Pr = （Po 二 p°）K：K03135kw带数Z=止=0.08=1根。Pr计算单根V带的初拉力的最小值（F°）min由课本查表的z带的单位长度质量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应始带的实际初始拉应力F0 - （F0）min计算轴压力Fp轴压力的最小值为（F p）min = 2Z （ F0）min Sin10.84N23.4轴及轴承的设计与校核轴的校核通过分析三个轴上三轴的受力最多，对其进行分析计算图3-1三轴受力其中蜗轮施加轴向力为R 二 一 =0.872N dF二Ftta=0.3174N 水平面上的受力为FNHHFt图3-2水平面的受力FNH2遊亘=0.7993.5Fnhi二Ft-Fnh2 =0.08在水平面上的所受的弯矩图以及弯矩fnha6. 7 15NmmMH图3-3水平面上的弯矩M,

34、 =0.79 8.5 =6.175N *mm垂直面上的受力为F2 二 0.03图3-4垂直面上的受力在垂直面上所受到的弯矩为Mv图3-5垂直面上的弯矩其值为 M 2 = 0.2885 8.5 =2.452N总的合成弯矩值为M = . M； M f = 7.149N *mm而由公式M2(： T3)2匚二 =1.67Mpa=60Mpa故其满足安全要求。公式（3-47）公式（3-48）轴承的设计校核对于轴承，蜗轮蜗杆上的轴承受力较为复杂，先对其设计。轴3收到轴向力Fa以及水平面的Fnh与垂直面的支反力Fnv对于齿轮其受力Fa2T 2 32.10.856Nd 75所以2T 232.1Ft 二 Fi2.

35、23Nd 28.75二 Ft tan20 = 0.81N算出各个平面内的支反力，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根据课本表格选取X=0.56 初选 Y=1.5Fr1 = Fr1H ' Fr1V = 2.16N故根据公式则基本额定动载荷60nLh' 106= 5.56N选取轴承型号为619/5选取相应

36、的e与丫值则相对轴向载荷为匕=:0.856 0.00079 ： 0.025Co1080对应的e值与丫值为 e=0.22,Y=2.0当量动载荷轴承的寿命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)合适4投食机构的设计4.1投食方案的选取摇杆式喂食机构其通过5电机的转动带动曲柄滑块机构运动，并且带动连杆机构一起运动，处于第二机构的连杆随着一级连杆的摆动运动并且带动滑块实现往复运动，当滑块机构处于近休 止端时正好处于料箱的正下方，喂料口正好对准进料口，可以实现颗粒状或者粉末状的观

37、 赏鱼饲料在重力的作用下进入投料口，并随着滑块机构的往复运动被送入鱼缸，实现喂食 的功能，同时通过调节电机的转速来实现喂食量的调整。其可以固定于鱼缸的鱼缸壁上端, 采用有支撑筋支撑的主箱体，以保证整体结构的稳定性，同时还可以提高总体的可靠性， 以实现投食的功能下以保证安全性与稳定性。其缺点是机构的喂食传动采用摇杆机构，其占用的空间比较大，对于家庭自动定时定量喂鱼来说不能够实现小型化，同时摇杆机构 容易毁坏，传动易出现卡壳的现象。多孔式喂食机构其原理是通过步进电机通过齿轮传动机构输出带动贯穿喂料盒的转轴，使得转轴在喂料盒 内转动，使得饲料通过喂料盒上小孔漏出，在重力的作用下掉入鱼缸内，同时其采用

38、定时 器定时，在定时器的控制下决定步进电机的开启与停转，以带动喂料盒内的柱状饲料盒转 动，是的饲料自由落入鱼缸内，完成投食的功能。其采用了步进电机，使得机器整体机构 实现小型化，同时该执行机构简单，经济适用。但是其采用了孔状漏食，不能够保证喂食 量的精确性，同时还有可能使得鱼食堵住喂食孔，另一方面其不能够喂粉末状的鱼食，会 导致鱼食四处飘散，浪费鱼食不是节约型喂食机构。 © ri 图4-2多孔式喂食机构绞龙式喂食机构其实有一个轴跟螺旋叶片和料槽组成的，转轴通过轴承安装在料槽两端的轴承座上，转 轴的另一边与驱动机构连接，实现传动。物料从进料口加入，在受到转轴的旋转时的螺旋 叶片的法向推

39、力的作用时，此推力的径向分力和叶片对物料所产生的摩擦力，带着物料绕 着轴进行旋转，但是当物料的重力大于其所产生的摩擦力时，物料便不随着轴的旋转而旋 转，但是在叶片所产生的法向推力的轴向分力作用下，会沿着料槽轴前进，实现物料的前 进功能。但是在物料的输送过程中，物料的运动由于受到螺旋的影响，物料的运动并不是 单纯的沿着螺旋轴的轴线作直线运动，而是叠加的复合运动，并且沿螺旋轴做一个空间运 动。其特点是在与减速装置相连的绞龙通过减速机构传递的动力，带动自身转动，而一段 的物料入口与物料箱相连，在物料进入蛟龙机构时，带动物料前进，并且不论是粉末还是 颗粒装的物料都可以有他实现传动。 而且，其传动精密保

40、证了传动过程中物料量的精确性， 同时在传动的过程中其产生的噪声比较小，可以忽略，实现家庭喂鱼机的安静功能，另一 方面其所占的空间小，其可以放置于鱼缸的上端，并且由于体积小，可以不用施加加强装 置的鱼缸，同时还凸显出了机构的整体体积的小型化， 进一步实现了家庭喂鱼机的小型化, 同时可以通过调节电机的运转时间，来调整喂食量，进一步实现自动定时定量。图4-3绞龙自动喂食机构1:壳体2 :叶片3 :入料口 4 :叶轴5:喂料口4.2绞龙传动机构的设计原理及计算 绞龙传动机构的设计原理设计原理：在对绞龙喂料机构的设计中，当蛟龙的螺旋在一定的范围内时物料流对物 料的运动不会产生太大的影响。但是当螺旋超过一

41、定的转数时，其会对物料产生搅动而不 是向前的推动，这样不仅会降低输送物料的效率同时还会加快了设备的损坏坏，所以蛟龙 的设计计算中主要的影响因素有以下几个方面：蛟龙的输送量Q，螺旋轴的转速n，螺旋叶片直径D，螺距S,螺旋轴直径d,其中蛟龙的输送量是衡量输送能力的一个重要指标。 其计算公式为：Q=47D2Sn ；公式（4-1）其中为填充数，为物料的单位容积质量，；倾斜输送系数，所以可以看出当Q确定后，可以调整螺旋外经D，螺距S，螺旋转速n，和填充系数 四个参数来调节。对于螺旋转速 n,在一定的范围内是，转速越快输送生产的能力提高，转速小则输送能力下降。计算公式为nmax由此可以看出，蛟龙输送机构的

42、螺旋转速应根据物料输送量，螺旋直径和物料的特性结构来决定的，在满足输送量的前提下，转速 最好不要过高，不能够超过其最大临界值。螺旋叶片的直径同时也是决定绞龙喂鱼机构的 能力的一个重要参数，直接关系到蛟龙喂料机构的生产量跟尺寸结构。其一般根据输送的 类型，结构和布置形式确定螺旋叶片的直径11。螺距不仅决定螺旋的升角，还在一定的程 度生决定着物料在一定的填充数下的运行滑行面，故其值的大小直接影响到物料的运送过程。同时螺距应满足以下两个条件，一个是螺旋面与物料的的摩擦关系，另一个是速度各 分量间的适当分布关系，其计算公式为：S 二 KiD公式（4-2）其中Ki的取值为当其为倾斜布置或者输送物料较差时

43、其取值为Ki乞0.8当其为水平布置时为K1 =0.81。螺旋轴的直径的大小直接影响到物料的输送能力，另一方面其与螺距共同决定螺叶片 的螺旋升角。蛟龙的计算蛟龙的计算：由于已确定了 d的值以及转速值，由二者共同确定 D的值, 即d = (0.2 0.35)D =5mm公式(4-3)以及An10r/minD公式(4-4)计算出D值范围是16乞D乞25取值为20，再由公式S = QD公式(4-5)计算出S=16mm，再有：=°.38；=0.82' = 0.45 单片机设计及程序5.1单片机的选择单片机的选择原理，对于自己所学的控制系统有单片机和 PLC,两者的区别不大。PLC 是建

44、立在单片机之上的产品， 单片机是一种可编程的集成芯片， 也就是说， plc 是由单片机 加上外围电路做成的 12。单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大 型都可， PLC 是单片机应用系统的一个特例。对于本设计来说，设计所需要的程序短，是 一个微程序。并且相对的要求设计开发时间短。综合各方面的考虑，本设计所要求的程序 短，开发周期小，成本低的编程系统，所以选择单片机 13。故此满足本设计的要求：机器 的小型化，自动化，同时还要节约成本。5.2单片机的设计本结构采用了六个按键，分别为 A B C D和E，F，前四个来控制程序的运行时间的长 短，通过控制时间的的长短，来间接地控制

45、自动投食机构的运行时间，以此来间接地实现 投食的定量工作，同时四个按键的另一个功能是通过控制执行机构实现运行的时间段，来 实现自动定时定量喂鱼机的自动功能。同时也完成了自动的功能。 E 键是用来在家庭里有 人时，用来人工控制机器运行的开关按钮，以实现机器的人性化。对于线路的安排，首先线路通过单片机时，在单片机的通路在设置一个旁路，并设置 一个开关按钮E,以实现在家内有人时，可以关闭单片机的通路，实现认为的控制自动喂 鱼机的运行。或者关闭总的控制电路按钮 F,可以实现在人们劳累了一天后，回家自己亲 自投食喂鱼，以享受那种放松紧张的神经后的所带来的惬意，感受精神上的放松，给人带 来生活上的享受。其

46、包括俩个主要程序分别是主程序跟定时程序。其主程序是/* 主程序 */void main()initSFR();while(1)scankey();if(flag=1)flag=0;kongzhi=1;delayms(yanshi);定时程序是/* 定时程序 */void t0() interrupt 1 /50ms 中断一次TH0=(65536-45872)/256;TL0=(65536-45872)%256;jishi1+;if(jishi1>868) / 50 fenjishi1=0;jishi2+;if(jishi2>1000) / 50 fenflag=1;jishi2=0;通过两个程序的控制以实现自动定时定量投食机功能要求6 结论跟建议本设计是在国内外现有机器的基础上进行了进一步的研究与设计，重点是进行了自动 喂鱼机构的设计与单片机系统的编程设计，优化了程序，以保证家庭喂鱼的特殊要求，以 及适应家庭喂鱼的环境。经