1、浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院多用途自動(dòng)飼養(yǎng)喂食機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)者：指導(dǎo)教師：2013年08月（浙江機(jī)電技職業(yè)學(xué)院，杭州310053）目錄多用途自動(dòng)飼養(yǎng)喂食機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1作品內(nèi)容簡(jiǎn)介32. 1縱橫向推板機(jī)構(gòu)62. 1. 1結(jié)構(gòu)組成62. 1.2工作過(guò)程62. 2落料控制機(jī)構(gòu)82. 2.1擬定方案82. 2. 2結(jié)構(gòu)組成92. 3伸出機(jī)構(gòu)102. 3.1擬定方案102. 4控制電路設(shè)計(jì)102.4 . 2總電路設(shè)計(jì)112.5 .3電機(jī)選用123.1凸輪的行程計(jì)算133. 2驅(qū)動(dòng)電機(jī)選擇：15&4、工作原理及性能分析164.1工作流程圖：16&5、創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用16參考文獻(xiàn)17作品內(nèi)容簡(jiǎn)介本作品

2、是多用途自動(dòng)飼養(yǎng)喂食機(jī)，用于家禽、動(dòng)物、水產(chǎn)等一些養(yǎng)殖業(yè)和畜牧業(yè) 中，適合于無(wú)人環(huán)境下完成自動(dòng)喂食。該裝置主要有可變橫縱向活動(dòng)推板，撥塊 活動(dòng)開(kāi)關(guān)和三個(gè)限位開(kāi)關(guān)的不同位置分布，使動(dòng)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(dòng)的搭配。圖1多用途自動(dòng)飼養(yǎng)喂食機(jī)示意圖&1、研制的背景及意義我國(guó)對(duì)養(yǎng)殖業(yè)提供了許多的優(yōu)惠政策：養(yǎng)殖業(yè)用地按種植業(yè)用地對(duì)待。養(yǎng)殖業(yè)用水用電 按種植業(yè)計(jì)算征收費(fèi)用。金融部門(mén)對(duì)養(yǎng)殖業(yè)小額貸款要放開(kāi)，加大信貸力度，可以實(shí)行聯(lián)戶 擔(dān)保。對(duì)各級(jí)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化龍頭企業(yè)、種畜禽生產(chǎn)企業(yè)、優(yōu)勢(shì)畜產(chǎn)品產(chǎn)區(qū)、奶牛養(yǎng)殖小區(qū)和各 類規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)，有不同的項(xiàng)目支持。隨著國(guó)家對(duì)養(yǎng)殖業(yè)的重視，

3、靠養(yǎng)殖業(yè)致富的人漸漸增多, 越來(lái)越多的人們進(jìn)入到養(yǎng)殖業(yè)這個(gè)興起的行業(yè)中去，加上人們現(xiàn)在生活水平的不斷提高，市 場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力也不斷加大，如何提高養(yǎng)殖業(yè)和畜牧業(yè)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力是養(yǎng)殖戶和生產(chǎn)者為其 關(guān)注的事情。養(yǎng)殖業(yè)的興起造就了喂食機(jī)的誕生。我們針對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行了調(diào)查和訪問(wèn)，設(shè)計(jì)并制作了 這個(gè)多用途自動(dòng)飼養(yǎng)喂食機(jī)，為養(yǎng)殖人員提供便利，以減輕養(yǎng)殖戶的成本投入、提高效率, 搶占市場(chǎng)。&2、設(shè)計(jì)方案我們調(diào)查了市場(chǎng)上現(xiàn)有的喂食機(jī)，發(fā)現(xiàn)目前這類裝置大體分為兩種：第一種是簡(jiǎn)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(dāng)動(dòng)物或家禽饑餓時(shí)就能夠吃到。這種裝置在

4、正常喂養(yǎng)的時(shí)候 可以實(shí)現(xiàn)喂食。缺點(diǎn)是動(dòng)物或家禽無(wú)節(jié)制的喂食會(huì)出現(xiàn)肥胖及其他疾病。第二種是自動(dòng)喂食機(jī)，裝有類似鬧鐘的裝置，主人事先進(jìn)行調(diào)節(jié)，容器會(huì)在不同時(shí)間段 打開(kāi)將食物按動(dòng)物或家禽的食量漏出。通過(guò)一些電子元件、光控元件對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，缺點(diǎn) 是只能夠投放一種飼料長(zhǎng)期使用造成營(yíng)養(yǎng)不均衡。圖3簡(jiǎn)易的喂食機(jī) 圖4全自動(dòng)喂食機(jī)針對(duì)上述不足，我們?cè)O(shè)想制作一種成本低，使用方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)構(gòu)穩(wěn)定適用范圍廣 的一種多用途自動(dòng)飼養(yǎng)喂食機(jī)。設(shè)計(jì)四個(gè)儲(chǔ)物槽，可以按需求將多種飼料混合搭配，在多個(gè) 時(shí)間點(diǎn)投放不同的食量。在設(shè)計(jì)時(shí)分三部分：（1）推板機(jī)構(gòu)用來(lái)控制多個(gè)檔位，推板可橫縱向移動(dòng)橫向用于控制推動(dòng)開(kāi)關(guān)縱向用于控制檔

5、位的選 擇。（2）撥快機(jī)構(gòu)用來(lái)?yè)軇?dòng)開(kāi)關(guān)，撥塊可隨自己的選擇安裝在推板上。（3）伸出機(jī)構(gòu)飼料落入料盆中，將料盆伸出進(jìn)行喂食2.1縱橫向推板機(jī)構(gòu)2. 1.1結(jié)構(gòu)組成縱橫向推板機(jī)構(gòu)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(zhuǎn)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)橫向滑動(dòng)，另一對(duì)滑軌B在齒輪齒條作用圖3縱橫向推板機(jī)構(gòu)由于凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凸輪與推板接觸，凸輪旋轉(zhuǎn)角度增大，推板位移量逐漸增大到最大值, 到角度到90°時(shí)為最大值°此時(shí)料門(mén)全開(kāi)。圖6推板機(jī)構(gòu)三維效果圖2.1.2工作過(guò)程推板機(jī)構(gòu)在零位時(shí)與位移最大量時(shí)如圖7,圖8所示等待狀態(tài)時(shí)，齒條在齒輪的右側(cè)推板與

6、凸輪無(wú)接 觸工作時(shí)，齒 條滑向齒輪 左側(cè)凸輪旋轉(zhuǎn)將推 板向左推動(dòng)圖8圖9推板機(jī)構(gòu)的三維渲染圖當(dāng)喂食機(jī)在等待狀態(tài)時(shí)凸輪與推板相切無(wú)作用力，根據(jù)預(yù)定時(shí)間電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)凸輪推動(dòng) 推板實(shí)現(xiàn)落料。2. 2落料控制機(jī)構(gòu)2. 2.1擬定方案落料控制機(jī)構(gòu)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)的功能：當(dāng)推板受力動(dòng)作后其上的撥塊與開(kāi)關(guān)接觸受力推動(dòng)開(kāi) 關(guān)，儲(chǔ)物槽中的食物落下。預(yù)設(shè)定四個(gè)儲(chǔ)物槽可有多種選擇方式合理搭配，根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)查在 設(shè)計(jì)時(shí)首先安裝早中晚三檔最基本的配餐。在正餐的空余時(shí)間可根據(jù)用戶個(gè)人需求安裝其 他檔位根據(jù)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(dāng)電路接通后，電機(jī)通電，電機(jī)帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)與齒條嚙合，齒條安裝在推 板背面，

7、推板上升到達(dá)預(yù)定檔位，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)通電，帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪與推板接 觸，推板向水平方向運(yùn)動(dòng)，安放其上邊的撥塊同時(shí)活動(dòng)將開(kāi)關(guān)水平撥動(dòng)，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)控制 落料開(kāi)關(guān)開(kāi)閉次數(shù)，從而控制食量。2. 2. 2結(jié)構(gòu)組成落料控制機(jī)構(gòu)如圖11所示。主要由撥塊、開(kāi)關(guān)、卡簧、軸承、旋轉(zhuǎn)卡銷(xiāo)蓋板、主連接 板、主套、行程開(kāi)關(guān)連接板、行程開(kāi)關(guān)、斜面導(dǎo)向塊、拉簧等組成。固定板圖11落料控制機(jī)構(gòu)2. 3伸出機(jī)構(gòu)2. 3. 1擬定方案通過(guò)滑軌將固定的料碗伸出喂食機(jī)，滑軌一側(cè)有齒條固定，通過(guò)齒輪齒條嚙合完成力的 傳輸?？紤]到伸出后寵物或家禽的喂食需要時(shí)間，在設(shè)計(jì)時(shí)將滑軌兩側(cè)安裝有限位開(kāi)關(guān)，當(dāng) 到達(dá)預(yù)定位置時(shí)觸碰到輕觸開(kāi)關(guān)電

8、機(jī)斷電停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)供寵物或家禽進(jìn)食，通過(guò)時(shí)間控制 或紅外感應(yīng)選擇電機(jī)傳動(dòng)收回料盆。圖12伸出機(jī)構(gòu)示意圖2.4控制電路設(shè)計(jì)2. 4.1延時(shí)電路設(shè)計(jì)由于慣性觸發(fā)器所產(chǎn)生的是瞬間電信號(hào)，為了使裝置啟動(dòng)穩(wěn)定，需要長(zhǎng)達(dá)數(shù)秒的電流信 號(hào)。為此，我們制作了延時(shí)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(dǎo)通，繼電器J斷開(kāi)。當(dāng)按一 下輕觸開(kāi)關(guān)AN時(shí)，電容C瞬間充電，同時(shí)使BG的集電極變成高電位，AN斷開(kāi)后，C經(jīng) 過(guò)電阻R、三極管BG的b極、e極進(jìn)行放電，BG導(dǎo)通，繼電器J吸合。電容C大約經(jīng)過(guò) 5s的放電后，C兩端的電壓逐漸降低，當(dāng)三極管BG的b極電位低于BG的觸發(fā)電壓時(shí)，B

9、G截止,J斷開(kāi)。DC. INT2V圖13延時(shí)控制板電路圖設(shè)計(jì)電路由51系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制，分為三個(gè)時(shí)間段喂食。由三臺(tái)小型24V電 機(jī)和7個(gè)限位開(kāi)關(guān)配合實(shí)現(xiàn)電機(jī)的順序起動(dòng)。2.4. 2總電路設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)51系列單片機(jī)編程,分別時(shí)間設(shè)定為8.01、12.01、18.01。（這一段配合那一 個(gè)圖，要說(shuō)明）當(dāng)時(shí)間到達(dá)喂食時(shí)間時(shí)，電機(jī)1開(kāi)始啟動(dòng)，上升至當(dāng)前時(shí)間段對(duì)應(yīng)的檔位, 到達(dá)檔位后，電機(jī)1停止，電機(jī)2啟動(dòng)（電機(jī)2負(fù)責(zé)打開(kāi)漏食通道的閥門(mén)），電機(jī)2旋轉(zhuǎn)一 圈（方便演示程序只設(shè)定一圈）碰到輕觸開(kāi)關(guān)SA4,電機(jī)2停止，電機(jī)1反轉(zhuǎn)起動(dòng)（將電機(jī) 1復(fù)位）到達(dá)限位開(kāi)關(guān)SA5,電機(jī)1停止復(fù)位成功。電機(jī)3開(kāi)始起動(dòng)（

10、將碗送出）同時(shí)蜂鳴 器開(kāi)始響（提示寵物或家禽進(jìn)食時(shí)間到），到達(dá)限位開(kāi)關(guān)SA6,電機(jī)3和蜂鳴器停止，等待 寵物或家禽進(jìn)食（該程序只設(shè)計(jì)進(jìn)食時(shí)間為8秒方便比賽演示），進(jìn)食時(shí)間到，電機(jī)3反轉(zhuǎn) （將碗收回），到達(dá)限位開(kāi)關(guān)SA7,電機(jī)3停止，整個(gè)定時(shí)控制過(guò)程完成。時(shí)間電機(jī)1正轉(zhuǎn)| 推板機(jī)構(gòu)上升十這單當(dāng)SA1-SA3電機(jī)施動(dòng)，電機(jī);停止推板左移十試位SA4電機(jī)1反轉(zhuǎn)，電機(jī)痂|1推板機(jī)構(gòu)復(fù)位一"t- 根位SA5 電機(jī)3正轉(zhuǎn)，電機(jī)網(wǎng)二1送料機(jī)構(gòu)伸出，蜂鳴器響- 一限位SA6電機(jī).止Z等筋物進(jìn)食一8s電機(jī)3.轉(zhuǎn)|4 送料機(jī)構(gòu)縮艮位SA7結(jié)束2. 4. 3電機(jī)選用電機(jī)型號(hào)ZGX24RP50i額定功率（W

11、）3空載轉(zhuǎn)速（rpm）50r/min空載電壓（V）24開(kāi)關(guān)電源單 片 機(jī)站開(kāi)火圖15單片機(jī)圖紙&3、理論設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 凸輪的行程計(jì)算凸輪機(jī)構(gòu)的作用：通過(guò)凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)使推板上的撥塊與開(kāi)關(guān)接觸，實(shí)現(xiàn)料門(mén)的開(kāi)合。凸輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)分析：當(dāng)凸輪旋轉(zhuǎn)角度在零位時(shí)，推板正好與凸輪相切狀態(tài)，隨著電路通 電凸輪隨電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)到90°時(shí)，凸輪正好將推板頂至最遠(yuǎn)距離，之后行程逐漸減小。凸輪的校核：從動(dòng)件推板在一定行程中，前半行程做等加速運(yùn)動(dòng)，后半行程做等減速運(yùn) 動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律為等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,從動(dòng)件推板等加速等減速運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間相等。 所以各運(yùn)動(dòng)段所對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角也相等。又凸輪作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，各

12、運(yùn)動(dòng)段所對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)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(jìn)行壓力角的校核，檢驗(yàn)

13、是否滿足“1ax目的要求。凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角Smax 一般出現(xiàn)在輪廓線陡或從動(dòng)件最大速度的輪廓附近，我們 選擇萬(wàn)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(shè)計(jì)的一個(gè)重要參數(shù)，它對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸運(yùn)動(dòng)性能，受力性能等 都有重要影響。根據(jù)凸輪的結(jié)構(gòu)確定4凸輪單獨(dú)制造：=(1.52)r + q +25mm,非滾子從動(dòng)件4可忽略不計(jì)a=17.7840.0m/s2rh=（1.52） r+25mm=1725mm故選取=25mm3. 2驅(qū)動(dòng)電機(jī)選擇：安裝在推板后的電機(jī)控制推板的升降。推板上升時(shí)的受力分析已知推板加一對(duì)滑軌的重量為2.4kg,齒條重量0.23kg摩擦系數(shù)=0.15。邙質(zhì)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)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(pán)的傳動(dòng)采用了齒輪齒條傳動(dòng)，效率7=°98-對(duì)滾動(dòng)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(dòng)機(jī)輸出功率 / = /" = 3.03/0.951 = 2.88 bv驅(qū)動(dòng)電機(jī)選為ZGX24R064L轉(zhuǎn)速為50r/min,功率為3瓦。3. 3銷(xiāo)釘切應(yīng)力計(jì)算凸輪和齒輪輪的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)銷(xiāo)釘將電機(jī)的動(dòng)力輸出，為考慮銷(xiāo)釘?shù)膹?qiáng)度，本 計(jì)算取承受鈕距最大的銷(xiāo)釘計(jì)算，己知許用應(yīng)力為T(mén)=60(MPa),電機(jī)轉(zhuǎn)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(xiāo)釘強(qiáng)度滿足&4、工作原理及性能分析4.1工作流程時(shí)間設(shè)定開(kāi)始工作送

16、料機(jī)構(gòu)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(diǎn)本“多用途自動(dòng)飼養(yǎng)喂食機(jī)”具有如下特點(diǎn)（1）體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用范圍廣，可小量喂養(yǎng)也可大批大量的喂養(yǎng)；（2）自動(dòng)化程度高，能夠自動(dòng)完成裝置的啟動(dòng)，人只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的時(shí)間設(shè)定操作操作:（3）在滿足普通喂養(yǎng)的基礎(chǔ)上可根據(jù)不同體型、種類的動(dòng)物、家禽設(shè)定喂食料的搭配, 實(shí)現(xiàn)真正合理健康喂養(yǎng),。&5、創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用通過(guò)對(duì)相關(guān)專利和產(chǎn)品的比較與分析，本裝置具有如下創(chuàng)新點(diǎn)：1）可變推板機(jī)構(gòu)：使用兩個(gè)電機(jī)控制，即可橫向縱向位移，推板背面安裝有兩對(duì)滑軌, 橫縱向移動(dòng)不干涉。2）落料控制機(jī)構(gòu)：初預(yù)先設(shè)定基本檔位外，撥塊可根據(jù)自行需要安裝在推板上，

17、每一 塊推板可單獨(dú)控制料門(mén)開(kāi)關(guān)的閉合，大大減少電機(jī)的使用量。3）伸出機(jī)構(gòu)：通過(guò)齒輪齒條嚙合傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)料盆的伸縮，限位開(kāi)關(guān)控制電機(jī)開(kāi)關(guān)，機(jī) 構(gòu)簡(jiǎn)單性能穩(wěn)定。4）本裝置已申請(qǐng)國(guó)家實(shí)用新型專利，專利受理號(hào)為ZL201220163302.7中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)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(shū)4UX。內(nèi)比制賽4端吊A *.多的收注.中詁人找出的。利小謫由強(qiáng)軍”次。松嶼<ra. JlllflU；的中謙9、中*11、中MAH發(fā)朝om名和酊H

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