嬰幼兒多功能搖擺床-設(shè)計(jì)說明書

1、 嬰幼兒多功能搖擺床 設(shè)計(jì)說明書 學(xué)院: 廣西工學(xué)院 機(jī)械工程系 班級： 機(jī)自092班 組長: 姚木深 組員: 姚木深 潘永登 周家俊 指導(dǎo)教師: 高中庸 日期： 2011年6月20日 目錄 引言（設(shè)計(jì)背景） 1.整體方案思路設(shè)計(jì) 2產(chǎn)品尺寸簡介 3多功能介紹 4. 主模塊選擇 5.曲柄滑塊搖桿機(jī)構(gòu)模塊 （運(yùn)動(dòng)過程和結(jié)果分析） 6.結(jié)論 引言 隨著現(xiàn)代社會(huì)生活步伐的加快，年輕父母忙于工作而相對的無暇照顧好自己的寶寶。在寶寶的睡眠中，嬰兒搖床是一件很重要的工具。在我們的市場調(diào)研中，我們發(fā)現(xiàn)在各大超市里所賣的嬰兒床都只局限于手動(dòng)和電動(dòng)兩種方式。但是僅這兩種方不能真正的給使用的家長帶來方便，因?yàn)檫@些

2、必須要有人在旁邊或者到一定時(shí)間要去切斷電源，這樣并不是現(xiàn)在家長需要的。因?yàn)楝F(xiàn)在的家長大都忙于工作沒有足夠時(shí)間來照顧嬰兒，于是大多嬰兒都是交給父母來照顧，而父母由于年齡原因可能會(huì)照顧不當(dāng)，因此我們小組在經(jīng)過討論后決定設(shè)計(jì)一套自動(dòng)的嬰兒搖擺床，來滿足家長們的需求。 隨著科技的發(fā)展，智能的嬰兒床開始越來越多地受到人們的青睞。完美的功能和簡單方便的操作，給初為父母的你輕松生活的享受，也給寶寶帶來一個(gè)溫馨而舒適的睡眠環(huán)境。外接12V直流安全低電壓和智能過流保護(hù)，讓你能夠放心使用。搖床采用床體搖桿懸掛，擺動(dòng)柔和，無震動(dòng)感，無噪音，使嬰兒的大腦神經(jīng)調(diào)節(jié)平穩(wěn) ，入睡迅速，可以避免因搖擺的不均勻讓孩子暈床，吐奶

3、等現(xiàn)象。搖床內(nèi)安裝有立體聲功放和高品質(zhì)音箱，能達(dá)到專業(yè)音響媲優(yōu)的音樂效果，床神帶有USB借口方便家長選擇音樂。嬰兒常半夜啼哭，父母們往往為了照顧嬰兒而疲憊不堪針對上述問題，我們組準(zhǔn)備通過設(shè)計(jì)一個(gè)簡單又實(shí)用的的搖擺床來減輕父母的負(fù)擔(dān)，該設(shè)計(jì)主要由一個(gè)可調(diào)速的電動(dòng)機(jī)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)下面介紹系統(tǒng)的主要研究思路。 1.整體方案思路設(shè)計(jì) 針對上述問題，我們所做的智能嬰兒床能有效地解決問題當(dāng)小孩半夜醒來吵醒了父母時(shí)，父母可以到嬰兒床，打開嬰兒床的動(dòng)力裝置，設(shè)置好動(dòng)力裝置運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，運(yùn)動(dòng)完設(shè)定的時(shí)間電動(dòng)機(jī)就自動(dòng)停了下來。嬰兒床平穩(wěn)均衡搖動(dòng)，可使用嬰兒的大腦神經(jīng)調(diào)節(jié)平穩(wěn)、入睡迅速。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，使用電動(dòng)搖籃

4、入睡的時(shí)間，比傳統(tǒng)的手動(dòng)搖籃入睡的時(shí)間提前24分鐘。經(jīng)專家證實(shí)，傳統(tǒng)的手動(dòng)搖籃擺幅大小不穩(wěn)定，擺的速度也不穩(wěn)定。在搖動(dòng)過程中出現(xiàn)頭昏，吐奶現(xiàn)象。而自動(dòng)搖籃可根據(jù)嬰兒的需要來調(diào)節(jié)穩(wěn)定的擺動(dòng)，對嬰兒腦神經(jīng)的保護(hù)由良好的作用。因此，小兒入睡快、安穩(wěn)。且伴隨輕輕的催眠曲哄著嬰兒慢慢入睡。優(yōu)美動(dòng)聽的音樂催眠，符合現(xiàn)代早期教育觀念，對嬰兒進(jìn)行音樂和美的熏陶。結(jié)構(gòu)合理，樣式新穎，功能齊全，節(jié)約能源，經(jīng)專家論證，均衡穩(wěn)定的搖動(dòng)有利嬰兒身心健康，對嬰兒的腦神經(jīng)的保護(hù)有良好作用，優(yōu)美的音樂催眠也符合早期教育的理念。 2產(chǎn)品尺寸簡介 產(chǎn)品搖籃體尺寸 ：92*46*30cm （長*寬*高） 產(chǎn)品展開尺寸：101*60

5、*92cm （長*寬*高） 產(chǎn)品凈重8.8KG適合0到18個(gè)月的寶寶，最大承受20KG 產(chǎn)品材料組成：全棉卡通布，無毒無輻射的烤漆工藝。東麗100#ABS塑膠原料。 3多功能介紹 1）超大LCD液晶屏顯示：采用超大LCD4寸液晶顯示平臺操作，操作簡單。 2）LCD背光顯示：帶背光顯示方便夜間操作，光線柔和不刺激寶寶。 3）全自動(dòng)搖擺功能：可依據(jù)需要設(shè)定搖籃搖擺時(shí)間。搖擺動(dòng)作順暢自由，不會(huì)造成顫動(dòng)的搖擺。 4）音樂播放功能：支持內(nèi)存卡拓展，優(yōu)秀的音響效果 ，適合寶寶的催眠。 5）聲控功能：具有延時(shí)功能，當(dāng)設(shè)定的搖擺時(shí)間使用完停止搖擺后，聽到寶寶哭聲連續(xù)30后才會(huì)自動(dòng)搖擺，避免外界干擾而錯(cuò)誤啟動(dòng)。

6、 6）尿溫測控報(bào)警功能：寶寶尿床時(shí)報(bào)警系統(tǒng)會(huì)感應(yīng)并通過擴(kuò)音器發(fā)音提醒寶寶尿床，避免長時(shí)間未更換尿布而給寶寶帶來皮膚病。 4. 主模塊選擇 1）MP3音樂播放模塊 此設(shè)計(jì)采用單片機(jī)的P0口的0、l、2、3引腳分別連接CD4066控制引腳4、6、12、13。由于大多數(shù)MP3的按鈕都是低電平觸發(fā)的，所以將CD4066中的2、3、7、8、10腳都接地。在溫度、濕度，聲音三個(gè)槍測模塊中，當(dāng)檢測到其中一個(gè)模塊有信號，馬上有睢片機(jī)根據(jù)程序作出響應(yīng)，給P00送一個(gè)15秒的高電平，這樣給MP3開機(jī)，然后然后給P01一個(gè)短暫的高電平進(jìn)行播放。其它下一曲，七一曲都是類似的控制，還有一些組合控制由自己編程的設(shè)置而定。

7、控制MP3包括：MP3的選歌，下一曲，音量，以及錄音。 2)定時(shí)器模塊 工作原理 采用CD4060的循環(huán)定時(shí)控制器電路由電源電路、定時(shí)器和控制執(zhí)行電路組成，其電路原理圖如圖所示： 220V交流電壓經(jīng)C2降壓、UR整流、VS穩(wěn)壓、R5限流及C3濾波后，為繼電器K和IC提供直流12V電壓，同時(shí)將VL點(diǎn)亮。 IC通電工作后，對時(shí)鐘振蕩器產(chǎn)生的振蕩信號進(jìn)行計(jì)數(shù)和分頻處理，當(dāng)延時(shí)接通時(shí)間（等待時(shí)間）結(jié)束時(shí)，IC的Q14端(3腳）輸出高電平，使VT導(dǎo)通，K吸合，其常開觸點(diǎn)將負(fù)載（受控電器）的工作電源接通。IC又開始對定時(shí)工作時(shí)間江作動(dòng)作時(shí)間）進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)定時(shí)工作時(shí)間結(jié)束時(shí)，IC的Q14端變?yōu)榈碗娖剑筕T

8、截止，K釋放，負(fù)載斷電；同時(shí)IC內(nèi)部的計(jì)數(shù)器復(fù)位，進(jìn)人下一個(gè)定時(shí)周期。如此周而復(fù)始，使負(fù)載按設(shè)定的時(shí)間間歇地通電工作。調(diào)整R2和C1的參數(shù)或改變IC的Q4Q14輸出端連線即可設(shè)定延時(shí)接通時(shí)間和定時(shí)工作時(shí)間。按該電路中的參數(shù)值，延時(shí)接通時(shí)間為3h，定時(shí)工作時(shí)間為20min。 3)元器件選擇 IC選用CD4060或CC4060 14位串行二進(jìn)制計(jì)數(shù)分頻振蕩器數(shù)字集成電路。VT選用S8050或C8050、3DG8050型硅NPN晶體管。VD1選用IN4001型硅整流二極管；VD2VD4均選用1N4148型硅開關(guān)二極管；VS選用1N4742（1W、12V）型硅穩(wěn)壓二極管；VL選用5mm發(fā)光二極管；UR

9、選用IA、50V的整流橋堆。 Rl, R2, R4, R6和R7均選用1/4W金屬膜電阻器；R3和R5均選用1/2W 金屬膜電阻器。 Cl選用獨(dú)石電容器；C2選用耐壓值為450V的CBB電容器；C3選用耐壓值為16V的鋁電解電容器。 K選用小型12V直流繼電器，其觸點(diǎn)電流負(fù)荷應(yīng)根據(jù)負(fù)載的實(shí)際功率而定。 4)電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)方面我們經(jīng)過深思熟慮，了解到一般出生的嬰兒有48KG，12個(gè)月后有812KG，24個(gè)月后有1015KG，36個(gè)月后有1218KG，所以選取了YC7114 單相異步電動(dòng)機(jī)。YC系列電動(dòng)機(jī)為全封閉結(jié)構(gòu)，采用先進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)，使用優(yōu)質(zhì)材料制造，符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。該電機(jī)采用電

10、容啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)，集中了起動(dòng)轉(zhuǎn)距大、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、溫升低、噪聲小、過載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。對于只有單相電源的家庭，尤為適用于家用電器。 YC7114的技術(shù)參數(shù)：功率120W、電流4/2A、電壓110/220V、轉(zhuǎn)速1400r/min、額定轉(zhuǎn)矩2.8、外形尺寸252x161x176mm、質(zhì)量6.4KG、極數(shù)4極。 5)變頻器的使用 變頻器是怎樣控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的： 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用把電壓、頻率固定不變的交流電變成電壓、頻率都可調(diào)的交流電源。 現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交直交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流

11、電源以供給電動(dòng)機(jī)。 變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測單元微處理單元等組成的。 1). 電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由地改變？ 電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度單位：r/min 每分鐘旋轉(zhuǎn)次數(shù)，也可表示為rpm. 例如：2極電機(jī) 50Hz 3000 r/min 4極電機(jī) 50Hz 1500 r/min 結(jié)論：電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度同頻率成比例 感應(yīng)式交流電機(jī)（以后簡稱為電機(jī)）的旋轉(zhuǎn)速度近似地確決于電機(jī)的極數(shù)和頻率。由電機(jī)的工作原理決定電機(jī)的極數(shù)是固定不變的。由于該極數(shù)值不是一個(gè)連續(xù)的數(shù)值（為2的倍數(shù)，例如極數(shù)為2，4，6），所以一般不適和通過改變該值來調(diào)整電機(jī)的速度。 另

12、外，頻率能夠在電機(jī)的外面調(diào)節(jié)后再供給電機(jī)，這樣電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度就可以被自由的控制。 因此，以控制頻率為目的的變頻器，是做為電機(jī)調(diào)速設(shè)備的優(yōu)選設(shè)備。 n = 60f/p n: 同步速度 f: 電源頻率 p: 電機(jī)極對數(shù) 結(jié)論：改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機(jī)控制方法 如果僅改變頻率而不改變電壓，頻率降低時(shí)會(huì)使電機(jī)出于過電壓（過勵(lì)磁），導(dǎo)致電機(jī)可能被燒壞。因此變頻器在改變頻率的同時(shí)必須要同時(shí)改變電壓。輸出頻率在額定頻率以上時(shí)，電壓卻不可以繼續(xù)增加，最高只能是等于電機(jī)的額定電壓。 例如：為了使電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度減半，把變頻器的輸出頻率從50Hz改變到25Hz，這時(shí)變頻器的輸出電壓就需要從400V改變到約200V

13、 2). 當(dāng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度（頻率）改變時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)怎樣？ 變頻器驅(qū)動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩要小于直接用工頻電源驅(qū)動(dòng) 電機(jī)在工頻電源供電時(shí)起動(dòng)和加速?zèng)_擊很大，而當(dāng)使用變頻器供電時(shí)，這些沖擊就要弱一些。工頻直接起動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大的起動(dòng)起動(dòng)電流。而當(dāng)使用變頻器時(shí)，變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機(jī)上的，所以電機(jī)起動(dòng)電流和沖擊要小些。 通常，電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要隨頻率的減小（速度降低）而減小。減小的實(shí)際數(shù)據(jù)在有的變頻器手冊中會(huì)給出說明。 通過使用磁通矢量控制的變頻器，將改善電機(jī)低速時(shí)轉(zhuǎn)矩的不足，甚至在低速區(qū)電機(jī)也可輸出足夠的轉(zhuǎn)矩。 3.) 當(dāng)變頻器調(diào)速到大于50Hz頻率時(shí)，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩將降低 通常的

14、電機(jī)是按50Hz電壓設(shè)計(jì)制造的，其額定轉(zhuǎn)矩也是在這個(gè)電壓范圍內(nèi)給出的。因此在額定頻率之下的調(diào)速稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速. (T=Te, P60Hz時(shí), X會(huì)相應(yīng)減小 對于電機(jī)來說, T=K*I*X, (K:常數(shù), I:電流, X:磁通), 因此轉(zhuǎn)矩T會(huì)跟著磁通X減小而減小. 同時(shí), 小于50Hz時(shí), 由于I*R很小, 所以U/f=E/f不變時(shí), 磁通(X)為常數(shù). 轉(zhuǎn)矩T和電流成正比. 這也就是為什么通常用變頻器的過流能力來描述其過載(轉(zhuǎn)矩)能力. 并稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速(額定電流不變-最大轉(zhuǎn)矩不變) 結(jié)論: 當(dāng)變頻器輸出頻率從50Hz以上增加時(shí), 電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)減小. 5). 其他和輸出轉(zhuǎn)矩有關(guān)的因素 發(fā)

15、熱和散熱能力決定變頻器的輸出電流能力，從而影響變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩能力。 載波頻率: 一般變頻器所標(biāo)的額定電流都是以最高載波頻率, 最高環(huán)境溫度下能保證持續(xù)輸出的數(shù)值. 降低載波頻率, 電機(jī)的電流不會(huì)受到影響。但元器件的發(fā)熱會(huì)減小。 環(huán)境溫度：就象不會(huì)因?yàn)闄z測到周圍溫度比較低時(shí)就增大變頻器保護(hù)電流值. 海拔高度: 海拔高度增加, 對散熱和絕緣性能都有影響.一般1000m以下可以不考慮. 以上每1000米降容5%就可以了. 5.曲柄滑塊搖桿機(jī)構(gòu)模塊 運(yùn)動(dòng)分析 )cos1()cos1(1?bax）（ 式中?為曲柄轉(zhuǎn)角，?為連桿轉(zhuǎn)角。 式（1）對時(shí)間求導(dǎo)得： (2)v1=dx/dt =asin?d?/d

16、t +bsin?d?/dt ; v1為齒條移動(dòng)速度，也為半圈齒輪在分度圓處得線速度，因?yàn)?(3)asin?=bsin? ; 式子（3）對t求導(dǎo)得 (4)d?/dt=acos?d?/(bcos?dt); 將式子（4）和?=d?/dt 代入式（2) 得（5)v1=a?sin(?)/cos? 式子（5）對t求導(dǎo)得直尺條加速度 (6) j1=dv1/dt=a?cos(?)/cos?+a2cos2?/(bcos2?) ; (7) ?=(x-a)/r ; 故 (8) s =Rsin?=Rsin(x-a)/r ; 式子?為搖籃直桿偏離鉛垂位置的擺角，s為搖籃直桿底部水平位移。 （9）v=Rv1/r =Ra?sin(?)/(rcos?) ; (10