自动喂鱼机设计说明书文档格式.docx
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Abstracts
Theautomaticfeedfishmachineisanequipmentforputtingonthefeedoffishautomaticlyandquantitaly.
Feedingandwatchingfishisafunprocess.Therefore,withthedevelopmentofthetimesandtheimprovementofthelifelevel,feedingandwatchingfishathomearebecomingmoreandmorewidelyasakindofinterest.However,isfishhungrywhenpeopleareleavingbecauseofworkingonabusinesstriporvisiting?
Inordertohelppeoplesolvethetroublebackthatfeedingthefishathome,theautomaticfeedfishmachinearisesatthehistoricmoment.
Theautomaticfeedfishmachinerealizedtheautomationandquantitativebytheusingofthegeardivemechanism,thecrankslidermechanism,thecircuitcontrolandsoon.
Keywords:
automation;
quantitative.
一、设计任务·
·
1
1、设计题目及结构简介·
2、原始设计数据·
3、设计内容·
二、原动机的选择·
2
三、机械运动机构设计·
1、推瓶机构的设计·
2、洗瓶机构的设计·
4
四、零部件尺寸机构的设计及计算·
1、摆动导杆机构的尺寸设计及运动分析·
5
2、洗瓶机构的尺寸设计及运动分析·
6
3、工作循环图·
8
五、三维效果图·
9
六、课程设计学习心得·
参考文献·
10
一、设计任务
1、设计题目和结构简介
本次设计自动喂鱼机的基本功能和设计思路,根据给定的规定动作顺序,综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械设计专业知识,完成自动喂食机理论方案的创新设计,并绘制必要的零部件图,其中包括装置的原理方案构思和拟定;
原理方案的实现、传动方案的设计,主要结构的设计简图;
设计计算与说明。
自动喂鱼机设计要求:
应具有定时、定量投放饲料的功能;
可以设定开启关闭时间的长短;
可以适应不同宠物食量的需要;
使用小型电动机驱动;
小型电动机电源应为安全电源;
用来控制电动机开启关闭的电路控制系统;
其应尽量通过应用最简单的机构达到自动喂鱼的目的,并且要求整台工作时机器安全可靠。
为此,可以考虑应用齿轮传动减速机构、曲柄滑块机构和电路控制等简单机构来实现喂鱼的自动化、定量化的目标要求。
2、原始设计数据
原始要求设计数据见下表1。
表1:
参数
饲料漏口(直径)
开启频率
开启时间
饲料流量
电动机转数
单位
mm
次/天
s/次
mm3/天
r/min
方案1
Φ5
20
12
210
方案2
Φ3
50
15
180
方案3
100
14
150
3、设计内容
1.自动喂鱼机应包括齿轮或齿条传动机构、曲柄滑块机构等常用机构或组合机构。
要求提出两种以上的设计方案并经分析比较后选定一种进行设计。
2.用来控制电动机开启关闭电路控制系统。
3.设计传动系统并确定其传动比分配。
4.画出最终方案机械运动简图和运动循环图。
5.设计组合机构实现运动要求,并对从动杆进行运动分析。
也可以设计平面连杆机构以实现运动轨迹,并对平面连杆机构进行运动分析。
绘出运动线图。
6.其他机构的设计计算。
7.撰写设计说明书。
二、原动机的选择
原动机是机械系统的驱动部分,按能量转换性质的不同分为第一类原动机和第二类原动机。
其中第一类原动机分为:
蒸汽机、柴油机、汽油机、水轮机、燃气轮机;
第二类原动机分为:
电动机、液动机(液压马达)、气动机(气动马达)。
因为在此设备中,对传动的功率要求较低、体积要求较小、维护要求较少等,在这里我们应选择转速较小,价格相对低廉的电动机为原动机。
按题目要求,直流齿轮减速电动机由于其结构简单,性能可靠,故选择直流齿轮减速电动机。
ZGA25R-310式直流齿轮减速电动机产品数据:
ZGA25R-310
使用电压:
DC6V
转速:
180rpm
外径:
25mm
总长:
31mm
伸出轴长:
10mm
扭力:
1-3KG
3、机械运动机构设计
设计要求可知,自动喂鱼机主要由齿轮传动机构、曲柄滑块机构、原动机、电路控制机构和箱体组成。
自动喂鱼机功能分解:
齿轮传动滑块运动饲料下落。
传动功能分解:
减速,往复运动。
喂鱼功能细分:
通过电路控制系统设定喂鱼的时间和频率,当需要喂鱼、投放饲料时,控制系统将电路打开,电动机提供的原动力带动齿轮传动,并进行减速处理,将减速后的转动动力用来带动曲柄转动,进而带动带有特定大小孔的滑块往复运动,当滑块上的孔与盛装饲料的容器上的孔相重合时,鱼饲料便会落下,从而达到喂鱼的目的。
同时,通过设定电路系统开关电路的频率和时间,可以准确的定量的对电动机的工作时间进行控制,继而控制了滑块的移动时间和频率,两孔相重合的时间长度也得到了控制,也就是控制了饲料的流量,因此可以达到投料的定时、定量的要求。
当然,由于此类简单的电路控制系统所用的电路板在市场中很常见,可以直接购买,故在此只做简单说明,不再过多说明。
1、齿合方案的选择
根据前述设计要求,齿轮传动和齿轮齿条传动作为传递动力的一个重要环节,应对其进行设定。
方案1:
齿轮与齿条齿合方案
图1齿轮齿条传动机构
如图1所示,如若选用齿轮齿条传动机构,可以达到是滑块往复运动,但须使齿条与滑块相连接,且须改变电动机的转向,这会使电路的控制系统变得相对麻烦,且会降低电动机的使用期限,故选用齿轮齿条传动机构的设计方案不是最佳的设计方案。
方案2:
直齿圆柱齿轮齿合传动机构
图2直齿圆柱齿轮齿合传动机构
如图2所示,通过应用两个圆柱直齿圆柱齿轮的齿合,可以将小齿轮与电动机的转轴相连,大齿轮与曲柄滑块中的曲柄轴相连,这样不仅可以将动力从电动机传到曲柄轴进而带动滑块实现往返的反复运动,而且可以实现转速的降低或增大(在此次设计中应将其降低),而且不用像方案1那样要求电动机既要正转又要反转,控制系统也会相对简单,故此方案较适合选择。
2、自动喂鱼机整体结构的设计
自动喂鱼机整体包括动力机构(即电动机),齿轮传动机构,曲柄滑块机构,饲料盛装装置和电路控制机构构成。
自动喂鱼机的传动机构主要由直齿圆柱齿轮构成,如图2所示。
由于电动机的转速为180r/min,相对于曲柄滑块机构来说过大,故需通过一对大小齿轮的配合,使转速为180r/min的动力减小为30r/min,这样不仅能够适合曲柄滑块的所需转速,也使饲料每次下落的流量更为合适。
需要指出的是,由于鱼儿的食量是一定的,过意鱼饲料放多了浪费,放少了鱼儿又会吃不饱,故需准确计算滑块上的饲料漏孔的直径大小。
4、零部件机构的尺寸设计及计算
零部件机构的尺寸设计及计算包括齿轮传动机构的尺寸设计及计算和曲柄滑块机构的尺寸设计及计算。
计算公式:
齿轮传动比i=
,
齿轮周期T=
1、齿轮传动机构的尺寸设计
表2:
名称
代号
计算公式
齿形角
α
标准齿轮为20°
模数
m
m=p/π
齿厚
s
s=p/2
齿槽宽
e
e=p/2
齿距
p
p=mπ
基圆齿距
pb
pb=pcosα
齿顶高
ha
ha=ha*m=m
齿根高
hf
hf=(ha*+c*)m=1.25m
齿高
h
h=ha+hf=2.25m
分度圆直径
d
d=mz
齿顶圆直径
da
da=m(z+2)
齿根圆直径
df
df=d-2hf=m(z-2.5)
基圆直径
db
db=dcosα
标准中心距
a
a=m(z1+z2)/2
此机构中包含一对两个齿轮,根据设计要求,知道电动机的输出转速为180r/min,而曲柄滑块的需要为30r/min,故所选的齿轮的传动比应为:
i=n2/n1=z1/z2=1:
6。
表3:
根据实际要求,可以选择主动轮与从动轮的设计数据如表3所示。
齿轮
z
m(mm)
a(0)
17
0.5
102
有表2中的计算公式和表3中的齿轮数据可以计算,
齿轮3和齿轮4的分度圆直径分别为:
d1=z1*m1=17x0.5=8.5mm,
d2=z2*m2=102x0.5=51mm,
其中心距为:
a=d1+d2=8.5mm+51mm=59.5mm,
其传动比为:
i=z1/z2=17/102=1:
6,
可以验证,此传动比是满足设计要求的。
曲柄的转速为:
w曲柄=w1*i=180(r/min)*(1/6)=30r/min。
2、曲柄滑块机构的尺寸设计
根据工作要求,由于饲料容器的底孔直径大小为ø
14(鱼饲料颗粒的大小约为0.2mm-0.3mm),滑块漏孔的直径大小为ø
3,由于滑块的行程大小不得小于两直径之和,故计算有:
曲柄的长度大小要求为:
L≥(d3+d4)/2=(14mm+3mm)/2=8.5mm,
故可以取曲柄长度L=9mm。
根据饲料容器的底孔中心与曲柄轴的水平距离为57mm,结合装置的整体结构配置,可以确定连杆的长度为34mm。
如图3所示。
图3曲柄滑块机构
计算其自由度有:
n=3 Pl=4 Ph=0
F=3n-(2Pl+Ph)=3×
3-(2×
4+0)=1
曲柄滑块所需的构件材料的选择及设计数据的整理可见表4。
表4:
机构名称
构件尺寸
所选材料
选用理由
曲柄滑块
曲柄
9mm
2mm铝板
价格便宜、材质轻便、成型后具有时效强化性
连杆
34mm
五、三维效果图
图4三维效果图
6、课程设计学习心得
对我来说,这次的机械创新课程设计,是继省机械创新大赛、机械原理课程设计以来,对我所需要的知识的又一次实践性的应用,为我更加熟练地掌握课本上所学的知识,并在实际中进行恰当的应用提供了一次很好的机会。
这次的课程设计老师给的要求是自选设计对象,可以组队,我经过再三思考,考虑到设计的完整性、合理性和独立性等方面,以一双眼睛、一个大脑的心态开始了我的选题、查资料、计算数据、画图、写说明书、做PPT等一系列的工作。
在设计不断的进行中,我们发现很多原理我们还没熟悉到了了如指掌的地步,比如计算杆件机构运动分析时会感觉到比较吃力,通过此次的机械创新课程设计,我们不仅明确了自己在理论课本上哪些是不足需要提高的地方,而且还把这些原理理论应用到了实际的设计之中去了,让我们有了种在社会中,似乎以社会中工作的一员的身份,来为自己所在的公司企业设计产品时的实际感受和体会。
相信这也会是我大学之中应该永久牢记的一种经历和感觉,这回会成为一种经验,在我未来真正迈入社会的时候,这种经历、感觉和经验会给我带来和别人不一样的起跑线。
在这段时间中,与上学期刚过去的机械创新大赛、机械原理课程设计一样,让我感觉到了我现在所学的知识是如此的匮乏,自己应用理论知识的能力也有待提高,除此之外,我还深深的感受到了设计长时,布局的合理性以及产品的经济效益是我在今后的学习实践中需要特别考虑的,在思维上也要要求自己戒骄戒躁,认真细致,这样才可以在设计甚至做其他事时,得到更大程度上的提高和进步。
参考文献:
[1]孙桓、陈作摸主编.机械原理(第七版),北京:
高等教育出版社,2005)
[2]刘毅主编.机械原理课程设计,华中科技大学出版社,2006)
[3]濮良贵主编.机械设计(第八版),北京:
高等教育出版社,2006)
参考网站:
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- 自动 喂鱼机 设计 说明书