多用途自动饲养喂食机设计说明书.docx

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多用途自动饲养喂食机设计说明书

多用途自动饲养喂食机设计说明书

设计者：

指导教师：

2013年08月

（浙江机电技职业学院，杭州310053）

作品内容简介

本作品是多用途自动饲养喂食机，用于家禽、动物、水产等一些养殖业和畜牧业中，适合于无人环境下完成自动喂食。

该装置主要有可变横纵向活动推板，拨块活动开关和三个限位开关的不同位置分布，使动物或家禽饮食更加丰富，并且能够多种不同食粮按比例自动的搭配。

图1多用途自动饲养喂食机示意图

&1、研制的背景及意义

我国对养殖业提供了许多的优惠政策：

养殖业用地按种植业用地对待。

养殖业用水用电按种植业计算征收费用。

金融部门对养殖业小额贷款要放开，加大信贷力度，可以实行联户担保。

对各级农业产业化龙头企业、种畜禽生产企业、优势畜产品产区、奶牛养殖小区和各类规模养殖场，有不同的项目支持。

随着国家对养殖业的重视，靠养殖业致富的人渐渐增多，越来越多的人们进入到养殖业这个兴起的行业中去，加上人们现在生活水平的不断提高，市场的竞争力也不断加大，如何提高养殖业和畜牧业在市场中的竞争力是养殖户和生产者为其关注的事情。

养殖业的兴起造就了喂食机的诞生。

我们针对此现象进行了调查和访问，设计并制作了这个多用途自动饲养喂食机，为养殖人员提供便利，以减轻养殖户的成本投入、提高效率，抢占市场。

&2、设计方案

我们调查了市场上现有的喂食机，发现目前这类装置大体分为两种：

第一种是简易容器，人们走之前将食物放在容器中，容器的底部有漏口连接底部固定的碗，食物能够从容器中落下，当动物或家禽饥饿时就能够吃到。

这种装置在正常喂养的时候可以实现喂食。

缺点是动物或家禽无节制的喂食会出现肥胖及其他疾病。

第二种是自动喂食机，装有类似闹钟的装置，主人事先进行调节，容器会在不同时间段打开将食物按动物或家禽的食量漏出。

通过一些电子元件、光控元件对机构进行控制，缺点是只能够投放一种饲料长期使用造成营养不均衡。

图3简易的喂食机图4全自动喂食机

针对上述不足，我们设想制作一种成本低，使用方便，结构简单，机构稳定适用范围广的一种多用途自动饲养喂食机。

设计四个储物槽，可以按需求将多种饲料混合搭配，在多个时间点投放不同的食量。

在设计时分三部分：

（1）推板机构

用来控制多个档位，推板可横纵向移动横向用于控制推动开关纵向用于控制档位的选择。

（2）拨快机构

用来拨动开关，拨块可随自己的选择安装在推板上。

（3）伸出机构

饲料落入料盆中，将料盆伸出进行喂食

2.1纵横向推板机构

2.1.1结构组成

纵横向推板机构主要有1拨块，2推板，3滑轨A，4滑轨B,5齿条，6齿轮，7凸轮等组成。

如图所示，其中滑轨A在凸轮转动下实现横向滑动，另一对滑轨B在齿轮齿条作用下实现纵向移动。

图5纵横向推板机构

由于凸轮转动时，凸轮与推板接触，凸轮旋转角度增大，推板位移量逐渐增大到最大值，到角度到90°时为最大值。

此时料门全开。

图6推板机构三维效果图

2.1.2工作过程

推板机构在零位时与位移最大量时如图7，图8所示

图7

图8

图9推板机构的三维渲染图

当喂食机在等待状态时凸轮与推板相切无作用力，根据预定时间电机转动带动凸轮推动推板实现落料。

2.2落料控制机构

2.2.1拟定方案

落料控制机构应能实现的功能：

当推板受力动作后其上的拨块与开关接触受力推动开关，储物槽中的食物落下。

预设定四个储物槽可有多种选择方式合理搭配，根据数据调查在设计时首先安装早中晚三档最基本的配餐。

在正餐的空余时间可根据用户个人需求安装其他档位

拨块

图10拨块装置三维图

工作原理：

当电路接通后，电机通电，电机带动齿轮旋转与齿条啮合，齿条安装在推板背面，推板上升到达预定档位，电机停止转动，电机通电，带动凸轮转动，凸轮与推板接触，推板向水平方向运动，安放其上边的拨块同时活动将开关水平拨动，凸轮转动圈数控制落料开关开闭次数，从而控制食量。

2.2.2结构组成

落料控制机构如图11所示。

主要由拨块、开关、卡簧、轴承、旋转卡销盖板、主连接板、主套、行程开关连接板、行程开关、斜面导向块、拉簧等组成。

轴承

固定板

图11落料控制机构

2.3伸出机构

2.3.1拟定方案

通过滑轨将固定的料碗伸出喂食机，滑轨一侧有齿条固定，通过齿轮齿条啮合完成力的传输。

考虑到伸出后宠物或家禽的喂食需要时间，在设计时将滑轨两侧安装有限位开关，当到达预定位置时触碰到轻触开关电机断电停止转动，此时供宠物或家禽进食，通过时间控制或红外感应选择电机传动收回料盆。

图12伸出机构示意图

2.4控制电路设计

2.4.1延时电路设计

由于惯性触发器所产生的是瞬间电信号，为了使装置启动稳定，需要长达数秒的电流信号。

为此，我们制作了延时电路。

电路原理如图16所示：

接通电源后，由于三极管BG集电极处于低电位，BG不导通，继电器J断开。

当按一下轻触开关AN时，电容C瞬间充电，同时使BG的集电极变成高电位，AN断开后，C经过电阻R、三极管BG的b极、e极进行放电，BG导通，继电器J吸合。

电容C大约经过5s的放电后，C两端的电压逐渐降低，当三极管BG的b极电位低于BG的触发电压时，BG截止，J断开。

图13延时控制板电路图

设计电路由51系列单片机实现定时控制，分为三个时间段喂食。

由三台小型24V电机和7个限位开关配合实现电机的顺序起动。

2.4．2总电路设计

通过对51系列单片机编程，分别时间设定为8.01、12.01、18.01。

（这一段配合那一个图，要说明）当时间到达喂食时间时，电机1开始启动，上升至当前时间段对应的档位，到达档位后，电机1停止，电机2启动（电机2负责打开漏食通道的阀门），电机2旋转一圈（方便演示程序只设定一圈）碰到轻触开关SA4，电机2停止，电机1反转起动（将电机1复位）到达限位开关SA5，电机1停止复位成功。

电机3开始起动（将碗送出）同时蜂鸣器开始响（提示宠物或家禽进食时间到），到达限位开关SA6，电机3和蜂鸣器停止，等待宠物或家禽进食（该程序只设计进食时间为8秒方便比赛演示），进食时间到，电机3反转（将碗收回），到达限位开关SA7，电机3停止，整个定时控制过程完成。

2.4.3电机选用

电机型号

ZGX24RP50i

额定功率（W）

3

空载转速（rpm）

50r/min

空载电压（V）

24

图14总电路图

图15单片机图纸

&3、理论设计计算

3.1凸轮的行程计算

凸轮机构的作用：

通过凸轮的转动使推板上的拨块与开关接触，实现料门的开合。

凸轮机构转动分析：

当凸轮旋转角度在零位时，推板正好与凸轮相切状态，随着电路通电凸轮随电机转动，当转到90°时，凸轮正好将推板顶至最远距离，之后行程逐渐减小。

凸轮的校核：

从动件推板在一定行程中，前半行程做等加速运动，后半行程做等减速运动，其运动规律为等加速等减速运动规律，从动件推板等加速等减速运动所经历的时间相等。

所以各运动段所对应的凸轮转角也相等。

又凸轮作等速转动，各运动段所对应的凸轮转角也相等同为

2压力角的校核

为确保传力性能，通常需进行压力角的校核，检验是否满足

的要求。

凸轮机构的最大压力角

一般出现在轮廓线陡或从动件最大速度的轮廓附近，我们选择万能角度尺直接量取检查。

3基圆半径的确定

基圆半径是凸轮设计的一个重要参数，它对凸轮机构的结构尺寸运动性能，受力性能等都有重要影响。

根据凸轮的结构确定

凸轮单独制造：

=（1.5~2）r+

+2~5mm，非滚子从动件

可忽略不计a=17.78~40.0m/s2

=（1.5~2）r+2~5mm=17～25mm

故选取

=25mm

3.2驱动电机选择：

安装在推板后的电机控制推板的升降。

。

推板上升时的受力分析

已知推板加一对滑轨的重量为2.4kg，齿条重量0.23kg摩擦系数

=0.15。

总质量为

工作阻力Fv=Fmax=

×F=0.15×25.77=3.866N

选择电动机的转速为50r/min,则推板上升的线速度为

行走所需的功率为

底盘的传动采用了齿轮齿条传动，效率

一对滚动轴承效率

与推板相连的效率

.

因此，总效率

行走所需的功率为

电动机输出功率

驱动电机选为ZGX24R064i，转速为50r/min，功率为3瓦。

3.3销钉切应力计算

凸轮和齿轮轮的转动通过销钉将电机的动力输出，为考虑销钉的强度，本计算取承受钮距最大的销钉计算，已知许用应力为[τ]=60（MPa），电机转速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=0.191N

τ=Ft/A=0.191x4/πd²=27MPa

τ＜[τ]

销钉强度满足

&4、工作原理及性能分析

4.1工作流程图：

图18工作流程图

4.2性能特点

本“多用途自动饲养喂食机”具有如下特点

（1）体积小、结构简单，适用范围广，可小量喂养也可大批大量的喂养；

（2）自动化程度高，能够自动完成装置的启动，人只需进行简单的时间设定操作操作；

（3）在满足普通喂养的基础上可根据不同体型、种类的动物、家禽设定喂食料的搭配，实现真正合理健康喂养，。

&5、创新点及应用

通过对相关专利和产品的比较与分析，本装置具有如下创新点：

1）可变推板机构：

使用两个电机控制，即可横向纵向位移，推板背面安装有两对滑轨，横纵向移动不干涉。

2）落料控制机构：

初预先设定基本档位外，拨块可根据自行需要安装在推板上，每一块推板可单独控制料门开关的闭合，大大减少电机的使用量。

3）伸出机构：

通过齿轮齿条啮合传动，实现料盆的伸缩，限位开关控制电机开关，机构简单性能稳定。

4）本装置已申请国家实用新型专利，专利受理号为ZL201220163302.7

专利受理书

本喂食机特别适用于家禽、动物、水产等畜牧业和养殖业中，也可用于普通家庭的宠物喂养节省时间，提高效率。

参考文献

[1]国家统计局，中华人民共和国2008年国民经济和社会发展统计公报，2009.02

[2]陈松、张娜 ，基于AT89S52单片机的控制器的设计， 西昌学院学报（自然科学版） ，

[3]胡家秀，机械设计基础，机械工业出版社，2008.6

[4]中国机械工程学会，机械设计大典，机械工业出版社，2002.2

杨永才主编机械设计新标准应用手册北京科学技术出版社；

[5]孙学强机械加工工艺.北京：

中国工业出版社1999.10

[6]中国机械工程学会，机械设计大典，机械工业出版社，2002.2

[7]机械工程手册电工工程手册编辑委员会机械工程手册第一版机械工业出版社；

[8]《机械设计手册》联合编写组编机械设计手册第一版化学工业出版社；

[9]《机械设计手册》联合编写组编机械设计手册第四版化学工业出版社