硬幣隊列化輸送裝置設計【快速硬幣分揀裝置的結構設計】【含9張CAD圖紙+文檔全套】

喜歡就充值下載吧。資源目錄里展示的文件全都有，請放心下載，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 = 喜歡就充值下載吧。資源目錄里展示的文件全都有，請放心下載，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 = 設計題目：硬幣隊列化輸送裝置設計設計目的：將大小不等、厚薄不一的混雜的硬幣（目前市場所流通的中國硬幣）進行自動分揀（不用計數(shù)與檢偽），并且進行分類收集。設計方案：參照硬幣清分資料的設計方案，自動硬幣分檢機主要是在攪拌作用下，硬幣能夠按序自然落下，再利用硬幣的厚度、直徑間的相互關系，通過具有限制性的篩幣板達到分撿的目的，首先攪拌波輪、內桶組成一個容器，用于盛放需篩選的混雜的硬幣；其次攪拌波輪外周和內桶的內壁形成合適漏幣縫隙，使得該漏幣縫能使不同硬幣均能滑出，而且不卡硬幣攪拌波輪的速度確定需經過計算，資料上的數(shù)據(jù)必須換掉。資料僅供參考。帶傳動（大帶輪、小帶輪）和行星輪箱（減速器組件）可以統(tǒng)一換成一個二級或三級減速器。說明書不少于16000相似度要求：所做的設計相似度不得超過20%，圖紙要求：一張A0總裝配圖以及零件圖 所有圖紙折合不得少于3.5張A0 圖2-6硬幣分檢機裝配簡圖1電源線組件 2小帶輪 3定時器(含旋鈕) 4-減速器組件 5攪拌輪(含莰件)6-內桶(含桶蓋) 7-三角帶 8大帶輪 9篩幣板(含收幣器) 10驅動電機11機架寧大學畢業(yè)設計(論文)硬幣隊列化輸送裝置設計所在學院專 業(yè)班 級姓 名學 號指導老師 年 月 日摘 要大面值貨幣的電子化，小面值貨幣的硬幣化是各國貨幣發(fā)行的趨勢。隨著硬幣在公交車、自動售貨機等場合的使用，對硬幣的高效率自動化處理提出了要求，硬幣計數(shù)機、硬幣計數(shù)包卷機由此而得到發(fā)展。硬幣計數(shù)、包卷的前提必須使硬幣隊列化排列，以方便電子設備對其進行計數(shù)，因此硬幣隊列化輸送裝置是以上兩種設備的關鍵部件。硬幣隊列化裝置的功能首先要實現(xiàn)對硬幣的隊列化排列；隊列化排列后的硬幣在輸送的驅動下沿輸幣道輸出，通過輸幣道上的計數(shù)器實現(xiàn)對硬幣的計數(shù)。為實現(xiàn)多種硬幣的計數(shù)，輸幣道的寬度根據(jù)硬幣的尺寸應有級可調，同時不同厚度的硬幣能在壓幣壓緊產生的摩擦力下可靠輸出。關鍵詞：硬幣隊列化輸送裝置，硬幣隊列化，輸送裝置47目 錄摘 要I目 錄II第1章 緒論41.1設計背景41.2 硬幣隊列化輸送裝置的原理圖4第2章 整體方案設計52.1設計思路52.2方案設計5第3章 傳動方案的選擇6第4章 電動機的選擇計算94.1電動機選擇步驟94.1.1型號的選擇94.1.2功率的選擇104.1.3 轉速的選擇104.2 電動機型號的確定10第5章 軸的設計125.1 軸的分類125.2軸的材料135.3軸的結構設計135.4 軸的設計計算155.4.1 按扭轉強度計算155.4.2 按彎扭合成強度計算165.4.3 軸的剛度計算概念175.4.4 軸的設計步驟175.5各軸的計算175.5.1高速軸計算175.5.2中間軸設計205.5.3低速軸設計235.6軸的設計與校核265.6.1高速軸設計265.6.2中間軸設計275.6.3 低速軸設計275.6.4高速軸的校核27第6章 聯(lián)軸器的選擇286.1聯(lián)軸器的功用286.2聯(lián)軸器的類型特點286.3 聯(lián)軸器的選用296.4 聯(lián)軸器材料29第7章 圓柱齒輪傳動設計317.1 齒輪傳動特點與分類317.2 齒輪傳動的主要參數(shù)與基本要求317.2.1主要參數(shù)327.2.2 精度等級的選擇337.2.3 齒輪傳動的失效形式337.3齒輪參數(shù)計算33第8章 軸承的設計及校核418.1軸承種類的選擇418.2深溝球軸承結構418.3軸承計算43第9章 箱體設計44參考文獻45總 結46致 謝47第1章 緒論1.1設計背景大面值貨幣的電子化，小面值貨幣的硬幣化是各國貨幣發(fā)行的趨勢。隨著硬幣在公交車、自動售貨機等場合的使用，對硬幣的高效率自動化處理提出了要求，硬幣計數(shù)機、硬幣計數(shù)包卷機由此而得到發(fā)展。硬幣計數(shù)、包卷的前提必須使硬幣隊列化排列，以方便電子設備對其進行計數(shù)，因此硬幣隊列化輸送裝置是以上兩種設備的關鍵部件。硬幣隊列化裝置的功能首先要實現(xiàn)對硬幣的隊列化排列；隊列化排列后的硬幣在輸送的驅動下沿輸幣道輸出，通過輸幣道上的計數(shù)器實現(xiàn)對硬幣的計數(shù)。為實現(xiàn)多種硬幣的計數(shù)，輸幣道的寬度根據(jù)硬幣的尺寸應有級可調，同時不同厚度的硬幣能在壓幣壓緊產生的摩擦力下可靠輸出。1.2 硬幣隊列化輸送裝置的原理圖下圖為硬幣隊列化輸送裝置的原理示意圖，其工作過程為：輸送將儲幣斗中的硬幣輸送到幣盤上，幣盤轉動時由于離心力的作用，將硬幣加速并使其連續(xù)排列在幣盤邊緣，與圍擋緊貼，圍擋缺口與幣道入口之間有一段連接過渡部分，由引導弧板和連接底板組成，引導弧板對硬幣的運動起引導作用，幣盤中的硬幣在引導弧處滑出幣盤，進入輸幣道，硬幣在幣道壓幣的動下在幣道中滑行并輸出。第2章 整體方案設計2.1設計思路本文著重對硬幣隊列化輸送裝置的機械部分進行設計，將硬幣隊列化輸送裝置的機械部分設計成三部分，其中送退機構主要實現(xiàn)送與退，以及通過退將物捆緊待加熱，粘貼。夾壓剪切機構主要實現(xiàn)的頂緊固定，并在包裝通過熱熔搭接器加熱融化后實現(xiàn)對的夾壓，以便使迅速粘結。在送退機構電機反轉進行退時，為避免退回的在機箱內纏繞齒輪及其它部件，本文將設計一個儲箱放在機箱內，存放多余的包裝，既增加了安全性，又使下次有足夠的緩沖時間。根據(jù)行業(yè)包裝機械的參數(shù)要求,為保證硬幣隊列化輸送裝置能夠高效正常運轉，特對本機的設計提出如下要求：a.工作臺面平整、光亮，不應有銹點、凹陷等缺陷;b. 表面涂漆或噴塑牢固、光滑、色澤均勻.不應有劃痕、磕碰等有損美觀的缺陷。2.2方案設計整個系統(tǒng)分為：機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。機械系統(tǒng)分為：送、退張緊機構，封接機構?？刂葡到y(tǒng)分為：步進電機控制系統(tǒng)，氣動控制系統(tǒng)。機械系統(tǒng)分為：送、退張緊機構，封接機構。機原理圖如圖2.1所示送、退張緊機構主要完成送入和退出，由電機、摩擦輪、齒輪、同步輪、小軌道等部件組成。送退機構原理示意圖如圖2.2所示，在機器進入工作準備狀態(tài)時，通過摩擦輪正轉，依靠摩擦力使從儲箱中拉出送入軌道；當碰到觸動開關后，壓緊機構的第一壓頭將端壓緊，同時電機動摩擦輪開始反轉，將多余的從軌道中拉出退入儲箱中，已達到使紙箱捆緊的目的。圖2.2 送退機構原理示意圖封接機構封接機構原理示意圖如圖2.3所示。在進行時，其頭和尾都需要用夾壓機構進行夾緊，以便完成熱熔搭接工作。夾壓機構共有三個壓頭，由安裝在同一軸上的三個凸輪分別控制，其中的第一壓頭夾壓頭，第二壓頭夾壓尾，兩層中間先由隔離器隔開，然后再由隔離器引導熨頭進入兩層子中間，以待熱熔搭接。收緊捆繞在包裝件上后，為了使它在流通過程中不松散，就必須將的兩端構成牢固的連接，才能保證的可靠與安全。在封接壓頭，即第三壓頭的作用下，由電熱板對其加熱使表面熔融，然后經過加壓冷卻而得到熔接連接。 第3章 傳動方案的選擇傳動裝置總體設計的目的是確定傳動方案、選定電機型號、合理分配傳動比以及計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)，為計算各級傳動件準備條件。由于我們的實驗的要求較高，電機輸入的最高轉速較大，為了減少成本，降低對電機的要求，同時能夠滿足減震器試驗臺的正常工作，我們對減震器采用這樣的方案:變頻電機通過帶輪的傳遞，到達第一對嚙合齒輪，為了讓減速器具有變速功能，我們使第二對嚙合齒輪為雙聯(lián)齒輪，最后由輸出軸傳遞給偏心輪機構。因為本試驗屬于多功能測試，包括了靜特性試驗、疲勞試示功試驗、耐久試驗。所以對整個傳遞要求較高。所以第一、二根軸;兩端采用角接觸球軸承，第三根軸采用一頭用角接觸球軸承另一頭采用普通調心球軸承。注意點是使用這個傳動方案應保證工作可靠，并且結構簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、 傳動效率高和使用維護便利。減速器設計二級圓柱齒輪減速器傳動比一般為840，用斜齒、直齒或人字齒，結構簡單，應用廣泛。展開式由于齒輪相對于軸承為不對稱布置，因而沿齒向載荷分布不均，要求軸有較大剛度；分流式則齒輪相對于軸承對稱布置，常用于較大功率、變載荷場合。同軸式減速器，長度方向尺寸較小，但軸向尺寸較大，中間軸較長，剛度較差。兩級大齒輪直徑接近有利于浸油潤滑，軸線可以水平、上下或鉛垂布置，如圖：圖中展開式又可以有下面兩種，如下所示：根據(jù)材料力學（工程力學）可以算出在相同載荷作用下，a方案優(yōu)先于b方案， 最終選a由裝配圖查得，。由裝配圖查得，綜上所述：可得y1y2 。 選a方案。第4章 電動機的選擇計算合理的選擇電動機是正確使用的先決條件。選擇恰當，電動機就能安全、經濟、可靠地運行；選擇得不合適，輕者造成浪費，重者燒毀電動機。選擇電動機的內容包括很多，例如電壓、頻率、功率、轉速、啟動轉矩、防護形式、結構形式等，但是結合農村具體情況，需要選擇的通常只是功率、轉速、防護形式等幾項比較重要的內容，因此在這里介紹一下電動機的選擇方法及使用。4.1電動機選擇步驟電動機的選擇一般遵循以下三個步驟：4.1.1型號的選擇電動機的型號很多，通常選用異步電動機。從類型上可分為鼠籠式與繞線式異步電動機兩種。常用鼠籠式的有J、J2、JO、JO2、JO3系列的小型異步電動機和JS、JSQ系列中型異步電動機。繞線式的有JR、JR O2系列小型繞線式異步電動機和JRQ系列中型繞線式異步電動機。 從電動機的防護形式上又可分為以下幾種： 1防護式。這種電動機的外殼有通風孔，能防止水滴、鐵屑等物從上面或垂直方向成45以內掉進電動機內部，但是灰塵潮氣還是能侵入電動機內部，它的通風性能比較好，價格也比較便宜，在干燥、灰塵不多的地方可以采用?！癑”系列電動機就屬于這種防護形式。 2封閉式。這種電動機的轉子，定子繞組等都裝在一個封閉的機殼內，能防止灰塵、鐵屑或其它雜物侵入電動機內部，但它的密封不很嚴密，所以還不能在水中工作，“JO”系列電動機屬于這種防護形式。在農村塵土飛揚、水花四濺的地方（如農副業(yè)加工機械和水泵）廣泛地使用這種電動機。 3密封式。這種電動機的整個機體都嚴密的密封起來，可以浸沒在水里工作，農村的電動潛水泵就需要這種電動機。 實際上，農村用來帶動水泵、機磨、脫粒機、扎花機和粉碎機等農業(yè)機械的小型電動機大多選用JO、JO2系列電動機。 在特殊場合可選用一些特殊用途的電動機。如JBS系列小型三相防爆異步電動機，JQS系列井用潛水泵三相異步電動機以及DM2系列深井泵用三相異步電動機。4.1.2功率的選擇一般機械都注明應配套使用的電動機功率，更換或配套時十分方便，有的農業(yè)機械注明本機的機械功率，可把電動機功率選得比它大10%即可（指直接傳動）。一些自制簡易農機具，我們可以憑經驗粗選一臺電動機進行試驗，用測得的電功率來選擇電動機功率。 電動機的功率不能選擇過小，否則難于啟動或者勉強啟動，使運轉電流超過電動機的額定電流，導致電動機過熱以致燒損。電動機的功率也不能選擇太大，否則不但浪費投資，而且電動機在低負荷下運行，其功率和功率因數(shù)都不高，造成功率浪費。 選擇電動機功率時，還要兼顧變壓器容量的大小，一般來說，直接啟動的最大一臺鼠籠式電動機，功率不宜超過變壓器容量的1/3。 4.1.3 轉速的選擇選擇電動機的轉速，應盡量與工作機械需要的轉速相同，采用直接傳動，這樣既可以避免傳動損失，又可以節(jié)省占地面積。若一時難以買到合適轉速的電動機，可用皮帶傳動進行變速，但其傳動比不宜大于3。 異步電動機旋轉磁場的轉速（同步轉速）有3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min等。異步電動機的轉速一般要低2%5%，在功率相同的情況下，電動機轉速越低體積越大，價格也越高，而且功率因數(shù)與效率較低；高轉速電動機也有它的缺點，它的啟動轉矩較小而啟動電流大，拖動低轉速的農業(yè)機械時傳動不方便，同時轉速高的電動機軸承容易磨損。所以在農業(yè)生產上一般選用1500r/min的電動機，它的轉速也比較高，但它的適應性較強，功率因數(shù)也比較高。4.2 電動機型號的確定本減速器所選擇的參數(shù)如下：取速度：1000r/min6級電動機型號： Y132M1-6額定功率： 4kw滿載功率： 960r/min堵轉轉距/額定轉距：2.0最大轉距/額定轉距：2.0工作轉速n: 33.33r/minI總=nm/n=960/33.33=28.8效率的選擇：彈性套柱銷聯(lián)軸器：1=0.996級精度圓柱齒輪傳動：2=0.977級精度圓柱齒輪傳動：3=0.983級滾子軸承：4=0.938滾子鏈傳動：5=0.96 總=12345=0.8503 pd=p/總=3.14kw取錐齒輪傳動比(低速級)i1=2.5;i2=i/i1=4 圓柱斜齒輪傳動比(高速級)i2=4 鏈輪傳動比i0=2.881、擬定傳動方案選擇電動機（1）傳動方案（一）：運輸帶F=1500N，v =1.2m/s，卷筒D=200mm。（2）電動機的選擇 由公式 P1=Fv=15001.2=1.8 kw n1=191. r/min 求電機功率P5 P= P電 =ab齒2z3 P= Fv 查閱資料可得：選取1=0.99 彈性柱銷聯(lián)軸器 2=0.97 6級精度齒輪的效率3=0.98 7級精度齒輪的效率 4=0.938 滾動滾子軸承的效率5=0.96滾子鏈傳動則總=12345=0.8503 P5=2.127 kw查閱資料可得：取 i=860則 n5=n1i=191(860)=152811460 (r/min)電動機符合這一范圍的同步轉速有1500、3000，綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶傳動比，顯然選擇3000 r/min的同步轉速電動機比較合適。電動機型號額定功率滿載轉速極數(shù)(額定轉矩)堵轉轉矩最大轉矩(額定轉矩)Y100L142.2 kw1420 r/min42.2 kw2.2 kw第5章 軸的設計機器上所安裝的旋轉零件，例如帶輪、齒輪、聯(lián)軸器和離合器等都必須用軸來支承，才能正常工作，因此軸是機械中不可缺少的重要零件。本章將討論軸的類型、軸的材料和輪轂聯(lián)接，重點是軸的設計問題，其包括軸的結構設計和強度計算。結構設計是合理確定軸的形狀和尺寸，它除應考慮軸的強度和剛度外，還要考慮使用、加工和裝配等方面的許多因素。5.1 軸的分類按軸受的載荷和功用可分為：1.心軸：只承受彎矩不承受扭矩的軸，主要用于支承回轉零件。如.車輛軸和滑輪軸。2.傳動軸：只承受扭矩不承受彎矩或承受很小的彎矩的軸,主要用于傳遞轉矩。如汽車的傳動軸。3.轉軸：同時承受彎矩和扭矩的軸，既支承零件又傳遞轉矩。如減速器軸。5.2軸的材料主要承受彎矩和扭矩。軸的失效形式是疲勞斷裂，應具有足夠的強度、韌性和耐磨性。軸的材料從以下中選?。?. 碳素鋼優(yōu)質碳素鋼具有較好的機械性能，對應力集中敏感性較低，價格便宜，應用廣泛。例如：35、45、50等優(yōu)質碳素鋼。一般軸采用45鋼，經過調質或正火處理；有耐磨性要求的軸段，應進行表面淬火及低溫回火處理 。輕載或不重要的軸，使用普通碳素鋼Q235、Q275等。2. 合金鋼合金鋼具有較高的機械性能，對應力集中比較敏感，淬火性較好，熱處理變形小，價格較貴。多使用于要求重量輕和軸頸耐磨性的軸。例如：汽輪發(fā)電機軸要求，在高速、高溫重載下工作，采用27Cr2Mo1V、38CrMoAlA等。滑動軸承的高速軸，采用20Cr、20CrMnTi等。3. 球墨鑄鐵球墨鑄鐵吸振性和耐磨性好，對應力集中敏感低，價格低廉，使用鑄造制成外形復雜的軸。例如：內燃機中的曲軸。5.3軸的結構設計如圖所示為一齒輪減速器中的的高速軸。軸上與軸承配合的部份稱為軸頸，與傳動零件配合的部份稱為軸頭，連接軸頸與軸頭的非配合部份稱為軸身，起定位作用的階梯軸上截面變化的部分稱為軸肩。軸結構設計的基本要求有：（1）、便于軸上零件的裝配軸的結構外形主要取決于軸在箱體上的安裝位置及形式，軸上零件的布置和固定方式，受力情況和加工工藝等。為了便于軸上零件的裝拆，將軸制成階梯軸，中間直徑最大，向兩端逐漸直徑減小。近似為等強度軸。（2）、保證軸上零件的準確定位和可靠固定軸上零件的軸向定位方法主要有：軸肩定位、套筒定位、圓螺母定位、軸端擋圈定位和軸承端蓋定位。1）軸向定位的固定 軸肩或軸環(huán)：如教材圖10-7所示。軸肩定位是最方便可靠的定位方法，但采用軸肩定位會使軸的直徑加大，而且軸肩處由于軸徑的突變而產生應力集中。因此，多用于軸向力較大的場合。定位軸肩的高度h=(0.070.1)d，d為與零件相配處的軸徑尺寸。要求r軸R孔或r軸ca所以軸安全。第6章 聯(lián)軸器的選擇6.1聯(lián)軸器的功用聯(lián)軸器是將兩軸軸向聯(lián)接起來并傳遞扭矩及運動的部件并具有一定的補償兩軸偏移的能力，為了減少機械傳動系統(tǒng)的振動、降低沖擊尖峰載荷，聯(lián)軸器還應具有一定的緩沖減震性能。聯(lián)軸器有時也兼有過載安全保護作用。6.2聯(lián)軸器的類型特點剛性聯(lián)軸器：剛性聯(lián)軸器不具有補償被聯(lián)兩軸軸線相對偏移的能力，也不具有緩沖減震性能；但結構簡單，價格便宜。只有在載荷平穩(wěn)，轉速穩(wěn)定，能保證被聯(lián)兩軸軸線相對偏移極小的情況下，才可選用剛性聯(lián)軸器。撓性聯(lián)軸器：具有一定的補償被聯(lián)兩軸軸線相對偏移的能力，最大量隨型號不同而異。無彈性元件的撓性聯(lián)軸器 承載能力大，但也不具有緩沖減震性能，在高速或轉速不穩(wěn)定或經常正、反轉時，有沖擊噪聲。適用于低速、重載、轉速平穩(wěn)的場合。非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器 在轉速不平穩(wěn)時有很好的緩沖減震性能；但由于非金屬（橡膠、尼龍等）彈性元件強度低、壽命短、承載能力小、不耐高溫和低溫，故適用于高速、輕載和常溫的場合金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器 除了具有較好的緩沖減震性能外，承載能力較大，適用于速度和載荷變化較大及高溫或低溫場合。安全聯(lián)軸器：在結構上的特點是，存在一個保險環(huán)節(jié)（如銷釘可動聯(lián)接等），其只能承受限定載荷。當實際載荷超過事前限定的載荷時，保險環(huán)節(jié)就發(fā)生變化，截斷運動和動力的傳遞，從而保護機器的其余部分不致?lián)p壞，即起安全保護作用。 起動安全聯(lián)軸器：除了具有過載保護作用外，還有將機器電動機的帶載起動轉變?yōu)榻瓶蛰d起動的作用。6.3 聯(lián)軸器的選用聯(lián)軸器選擇原則：轉矩T： T，選剛性聯(lián)軸器、無彈性元件或有金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器； T有沖擊振動，選有彈性元件的撓性聯(lián)軸器；轉速n：n，非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器；對中性：對中性好選剛性聯(lián)軸器，需補償時選撓性聯(lián)軸器；裝拆：考慮裝拆方便，選可直接徑向移動的聯(lián)軸器；環(huán)境：若在高溫下工作，不可選有非金屬元件的聯(lián)軸器；成本：同等條件下，盡量選擇價格低，維護簡單的聯(lián)軸器；6.4 聯(lián)軸器材料半聯(lián)軸器的材料常用45、20Cr鋼，也可用ZG270500鑄鋼。鏈齒硬度最好為40HRC一45HRC。聯(lián)軸器應有罩殼，用鋁合金鑄成。用單排鏈時，滾子和套筒受力，銷軸只起聯(lián)接作用，結構可靠性好；用雙排鏈時，銷軸受剪力，承受沖擊能力較差，銷軸與外鏈板之間的過盈配合容易松動。在高速輕載場合，宜選用較小鏈節(jié)距的鏈條，重量輕，離心力??；在低速重載場合，宜選用較大鏈節(jié)距的鏈條，以便加大承載面積。鏈輪齒數(shù)一般為1222。為避免過渡鏈節(jié)，宜取偶數(shù)。本機構查GB4323-84，選用TL4型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其尺寸參數(shù)如表所示，型號公稱轉矩N.m軸孔直徑軸孔長度L、L1DSAD0B質量Y,J,J1,ZKgd1，d2，dzL、L1TlTLLTL1-6.39-1414-3271318-1.16-TL2-1612-1920-4280318-1.64-TL3-31.516-2230-5295435-2.2-TL4-6320-2838-62106435-3.2-TL5TLL112525-3544-82130545200858.368.3TL6TLL225032-4260-11216054525010510.3615.3TL7TLL350040-4884-11219054531513215.730.0TL8TLL471045-6384-14222466531513225.439.6TL9TLL5100050-7184-1422506653151683147.0TL10TLL6200060-95107-17231588040016865.992.6TL11TLL7400080-110132-21240010100500210122.6172.3TL12TLL88000100-130167-25247512130500/630210/265218.4304.3TL13TLL916000120-170167-30260014180710298425.8576.8T=T0=31.236N.M取KA=1.7則TCA=KA*T=1.7*31.236N*M=53.1N*M許用轉距：63N*M許用最大轉速：5700r/min軸徑：20-80mm第7章 圓柱齒輪傳動設計齒輪傳動的適用范圍很廣，傳遞功率可高達數(shù)萬千瓦，圓周速度可達150ms(最高300ms)，直徑能做到10m以上，單級傳動比可達8或更大，因此在機器中應用很廣。7.1 齒輪傳動特點與分類 和其他機械傳動比較，齒輪傳動的主要優(yōu)點是：工作可靠，使用壽命長；瞬時傳動比為常數(shù)；傳動效率高；結構緊湊；功率和速度適用范圍很廣等。缺點是：齒輪制造需專用機床和設備，成本較高；精度低時，振動和噪聲較大；不宜用于軸間距離大的傳動等。按軸的布置方式分： 平行軸傳動，交叉軸傳動，交錯軸傳動按齒線相對于齒輪母線方向分：直齒，斜齒，人宇齒，曲線齒按齒輪傳動工作條件分： 閉式傳動，形式傳動，半形式傳動按齒廓曲線分： 漸開線齒，擺線齒，圓弧齒按齒面硬度分： 軟齒面(350佃)，硬齒面(350佃) 7.2 齒輪傳動的主要參數(shù)與基本要求 齒輪傳動應滿足兩項基本要求:1)傳動平穩(wěn);2)承載能力高。 在齒輪設計、生產和科研中，有關齒廓曲線、齒輪強度、制造精度、加工方法以及熱理工藝等，基本上都是圍繞這兩個基本要求進行的。7.2.1主要參數(shù)基本齒廓。漸開線齒輪輪齒的基本齒廓及其基本參數(shù)見表122或查閱機械設計手冊。模數(shù)。為了減少齒輪刀具種數(shù)，規(guī)定的標準模數(shù)見表123或查閱機械設計手冊。中心距。薦用的中心距系列見表12，4或查閱機械設計手冊。傳動比i、齒數(shù)比u。主動輪轉速nl與從動輪轉速n2之比稱為傳動比i。大齒輪的齒數(shù)z2與小齒輪齒數(shù)z1之比稱為齒數(shù)比u。減速傳動時，u=i；增速傳動u=1/i 。標準模數(shù)m： 斜齒輪及人宇齒輪取法向模數(shù)為標準模數(shù)，錐齒輪取大端模數(shù)為標準模數(shù)。 標準中優(yōu)先采用第一系列，括號內的模數(shù)盡可能不用。變位系數(shù)。刀具從切制標準齒輪的位置移動某一徑向距離(通稱變位量)后切制的齒輪，稱為徑向變位系數(shù)。刀具變位量用xm表示，x稱為變位系數(shù)。刀具向齒輪中心移動，x為負值，反之為正值。隨著x的改變，輪齒形狀也改變，因而可使?jié)u開線上的不同部分作為工作齒廓，以改善嚙合性質。 ， 由變位齒輪所組成的齒輪傳動，若兩輪變位系數(shù)的絕對值相等，但一為正值，另一為負值，即x1=-x2稱為“高度變位”，此時，傳動的嚙合角等于分度圓壓力角，分度圓和節(jié)圓重合，中心距等于標準齒輪傳動中心距，只是齒頂高和齒根高有所變化。若x1=-x2；x1+x20，這種齒輪傳動稱為角度變位齒輪傳動。此時，嚙合角將不等于分度圓壓力角，分度圓和節(jié)圓不再重合。7.2.2 精度等級的選擇 在漸開線圓柱齒輪和錐齒輪精度標準(GBl0095-88和GBll36589)中，規(guī)定了12個精度等級，按精度高低依次為112級，根據(jù)對運動準確性、傳動平穩(wěn)性和載荷分布均勻性的要求不同，每個精度等級的各項公差相應分成三個組：第工公差組、第公差組和第公差組。7.2.3 齒輪傳動的失效形式 齒輪傳動的失效形式主要有輪齒折斷和齒面損傷兩類。齒面損傷又有齒面接觸疲勞磨損(點蝕)、膠合、磨粒磨損和塑性流動等。減速器中齒輪分布如圖所示，齒輪的傳動形式一般有：1） 開式齒輪傳動：按齒根彎曲疲勞強度設計公式作齒輪的設計計算，不按齒面接觸疲勞強度設計公式計算，也無需用齒面接觸疲勞強度校核公式進行校核。開式齒輪傳動，將計算所得模數(shù)加大10%-15%（考慮磨損影響。傳遞動力的齒輪模數(shù)一般不小于1.5-2mm（以防意外斷齒）。2） 閉式齒輪傳動：方法一軟齒面閉式齒輪傳動傳動，接觸疲勞點蝕是主要失效形式，計算時先按齒面接觸疲勞強度設計公式求出小齒輪直徑d1和接觸齒寬b，再用齒根彎曲疲勞強度校核公式進行校核。硬齒面閉式齒輪傳動計算時先按齒根彎曲疲勞強度設計公式求出模數(shù)m和接觸齒寬b，再用齒面接觸疲勞強度校核公式進行校核。方法二 不論軟硬齒面都分別按彎曲疲勞強度設計公式求出模數(shù)m,按接觸疲勞強度設計公式求出小齒輪分度圓直徑d1，再按d1=mZ1調整齒數(shù)Z1。與方法一相比，這樣設計出的齒輪傳動，既剛好滿足接觸疲勞強度，又剛好滿足彎曲疲勞強度，所以結構緊湊，避免浪費。7.3齒輪參數(shù)計算材料選擇：小齒輪40C r（調質）硬度280HBs 大齒輪45#鋼（調質）硬度240HBs；（硬度差40HBs）材料選擇：運輸機為一般工作機器速度不高，故選用6級和7級精度（GB10095-88）選擇初選螺旋角=14度，取Z1=21，Z2=4*21=84高速級斜齒輪、圓柱齒輪傳動的設計計算（1）選擇精度等級、材料及齒數(shù)選擇小齒輪材料為40Cr(調質)，硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼(調質)，硬度為240HBS；減速器一般選用7級精度（GB10095-88）選擇z1=20，由z2= i高z1=53.45，圓整z2=54則 i高= z2/z1=54/20=2.7 i=%=1%2.5%，u=2.7 i高= i高=2.7選取螺旋角，初選螺旋角=14（2）按齒面接觸強度設計（以下公式、表、圖均出自機械設計）d1t 試選載荷系數(shù)kt=1.6 查閱資料可得，選取區(qū)域系數(shù)zH=2.433 查閱資料可得，=0.78, =0.87, 則：=+=0.78+0.87=1.65 查閱資料可得，按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限=560Mpa，大齒輪的接觸疲勞強度極限=531Mpa 查閱資料可得，選取持寬系數(shù)=1 查閱資料可得，材料的彈性影響系數(shù)zE=200Mpa 查閱資料可得，計算應力循環(huán)次數(shù)N1=60nJLh=6014201(1830010)=2.0451010N2=N1/=2.0451010/2.7=7.574109 查閱資料可得，接觸疲勞強度系數(shù)kHN1=1，kHN2=1.11 計算接觸疲勞許用應力取失效概率為1，安全系數(shù)s=1（簡明機械零件設計手冊）=1560560 Mpa=1.11531589.4 Mpa（3）計算小齒輪分度圓直徑dt =(+)/2=(560+589.4)/2=574.7 Mpa d1t=29mm 計算圓周速度v=2.1 m/s 計算齒寬b及模數(shù)mntb=dd1t=129=29mm mnt= h=2.25mnt=2.251.34=3.28mm b/h=29/3.28=8.84 計算縱向重合度 =0.318121=1.665 計算載荷系數(shù)k 查閱資料可得，kA=1根據(jù)v=3 m/s，7級精度，查閱資料可得，kv=1.15查閱資料可得，kH的計算公式kH=1.15+0.18(1+0.6d2)d2+0.31103b=1.15+0.18(1+0.6) +0.3110329=1.447查閱資料可得，kF=1.31查閱資料可得，kH= kF=1.4 載荷系數(shù)k=kAkv kHkH=11.41.4471.4=2.31 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，d1=d1t=29=32.77mm 計算模數(shù)mnmn=（3）按齒根彎曲強度設計 mn確定計算參數(shù) 計算載荷系數(shù) k=kAkv kFkF=11.141.41.31=2.09 根據(jù)縱向重合度1.665，查閱資料可得，螺旋角影響系數(shù)Y=0.90 計算當量齒數(shù) zr1=22.5 zr2=86.59 查取齒形系數(shù)，由資料可得，YFa1=2.724，YFa2=2.284 查取應力校正系數(shù)，Ysa1=1.568，Ysa2=1.727 查閱資料可得，小齒輪的彎曲疲勞強度=560Mpa，大齒輪的彎曲疲勞極限=531Mpa 查閱資料可得，彎曲疲勞壽命系數(shù)，KFN1=0.83，KFN2=0.87 計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù)s1.4，=332 Mpa=330Mpa 計算大、小齒輪的并加以比較 =0.01286 =0.01195 大齒輪的數(shù)值大。 設計計算 mn=1.1mm對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)mn大于齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，mn2，但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d1=29z1=20取z1=20，則z2=uz1=2.927=78.3，圓整取z2=79。（4）幾何尺寸計算 計算中心矩a=102.3mm圓整中心矩 a=120mm 按圓整中心矩修正螺旋角=arccos= arccos=14.36因值改變不多，故參數(shù)、zH等不必修正。 計算大、小齒輪的分度圓直徑d1=45.42mmd2=162.89mm 計算齒輪寬度b=129=29mm圓整后取 B2=36mm，B1=45mm低速級斜齒輪圓柱齒輪傳動的設計計算（1）選精度等級、材料及齒數(shù) 材料及熱處理仍按高速級的選取 精度選7級精度 選小齒輪齒數(shù)z1=18，由i低=3.842，則z2= z1i低3.84218=69.158，圓整為z2=70i低=70/18=3.89，i=100%=2.5%，=3.742i高=3.84 選取螺旋角，初選螺旋角14（2）按齒面接觸強度設計（a） d1t 試選載荷系數(shù)：kt=1.6 查閱資料可得，選取區(qū)域系數(shù)zH=2.433 查閱資料可得： 則 查閱資料可得，按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限：，大齒輪的接觸疲勞強度極限：。 查閱資料可得選取齒輪系數(shù)： 查閱資料可得材料的彈性影響系數(shù)： 計算應力循環(huán)次數(shù)： 查閱資料可得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN10.93，KHN20.96 計算接觸疲勞許用應力取決效概率為1，安全系數(shù)S=L（簡明機械零件設計手冊） 計算小齒輪分度圓直徑d1t 計算圓周速度 計算齒寬b及模數(shù)mnth2.25 mnt2.252.0484.608mm 計算縱向重合度 計算載荷系數(shù)k查閱資料可得KA1根據(jù)級精度，查閱資料可得動載系數(shù)Kv1.05，查閱資料可得的計算公式：1.15+0.18（1+0.6）+0.3110-3381.43查閱資料可得 =1.32查閱資料可得 載荷系數(shù)： 實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，查閱資料可得 計算模數(shù)mn（2）按齒根彎曲強度設計， 確定計算參數(shù) 計算載荷系數(shù) 根據(jù)縱向重合度1.506，查閱資料可得螺旋角影響系數(shù)0.88。 計算當量齒數(shù) 直取齒形系數(shù)（插值法）查閱資料可得 2.768；2.225 查取校正系數(shù)查閱資料可得 1.558；1.765 查閱資料可得小齒輪的彎曲強度極限，大齒輪的彎曲強度極限 查閱資料可得彎曲疲勞壽命系數(shù)：0.91；0.94 計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù)：S=1.4， 計算大小齒輪的并加以比較大齒輪的數(shù)值大（3）設計計算對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度的法面模數(shù)mn大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，取mn2，但為了同時滿足接觸疲勞強度需要，接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d140mm，則由： 圓整Z323 圓整Z487（4）幾何尺寸計算 計算中心距圓整中心矩a122mm 按圓整后的中心距修正螺旋角因值改變不多，故參數(shù)、等不必修正。 計算大小齒輪的分度圓直徑 計算齒輪寬度圓整后取：B4=45mm；B350mm高速級齒輪傳動； ； ； Xn0； 低速轉齒輪傳動； ； ； ； 第8章 軸承的設計及校核8.1軸承種類的選擇查機械設計畢業(yè)設計手冊第二版 吳宗澤 羅圣國 主編 高等教育出版社出版P62 滾動軸承由于采用兩端固定，采用深溝球軸承。型號為6303和6300。8.2深溝球軸承結構深溝球軸承一般由一對套圈，一組保持架，一組鋼球組成。其結構簡單，使用方便，是生產最普遍，應用最廣泛的一類軸承。該類軸承主要用來承受徑向負荷，但也可承受一定量的任一方向的軸向負荷。當在一定范圍內，加大軸承的徑向游隙，此種軸承具有角接觸軸承的性質，還可以承受較大的軸向負荷。深溝球軸承裝在軸上以后，可使軸或外殼的軸向位移限制在軸承的徑向游隙范圍內。同時，當外殼孔和軸（或外圈對內圈）相對有傾斜時，（不超過816根據(jù)游隙確定）仍然可以正常地工作，然而，既有傾斜存在，就必然要降低軸承的使用壽命。深溝球軸承與其它類型相同尺寸的軸承相比，摩擦損失最小，極限轉速較高。在轉速較高不宜采用推力球軸承的情況下，可用此類軸承承受純軸向負荷。如若提高其制造精度，并采用膠木、青銅、硬鋁等材質的實體保持架，其轉速還可提高。型號內徑d外徑D寬度B倒角r額定負荷kN鋼球極限轉速rpm重 量kgmminchmminchmminchmminch動態(tài)靜態(tài)數(shù)量大小油脂油6355.196919.78406.23620.3.0122.340.88592.38134000400000.008630010.3937351.378011.43310.6.0248.203.5076.35015000210000.053630112.4724371.456712.47241.0.0399.704.2067.93814000200000.060630215.59學號：o 塑塑型! 竺9奪肥工學火警H e f e iU n i v er s i t yo fT e c h n o l o g y碩士學位論文M A S T E RD I S S E R T A T l 0 N論文題目：自動硬幣分檢機的研制學位類別學歷碩士學科專業(yè)：( 工程領域)墊塑型蘭墾墨叟墊些作者姓名導師姓名完成時間劉莉鄭紅梅副教授2 0 0 6 年i 2 月自動硬幣分檢機的研制摘要自動硬幣分檢機早在1 9 8 7 年就有了研究，雖然幾經發(fā)展，但是由于方案或原理不合理、機械結構復雜等原因，沒有得到廣泛的應用。在當今經濟迅速發(fā)展的今天，公交系統(tǒng)實行無人售票后，每天都有大量的硬幣需要分檢，人工分檢不僅效率低，而且容易出錯。故對自動硬幣分檢機作進一步的研究，仍是當前迫切需要的重要課題。本文首先通過對市場進行充分調研，確定自動硬幣分檢機的工作原理，并進行方案設計及主要組成結構的設計。主要設計了帶傳動和齒輪傳動兩極減速機構，確定其傳動比，并根據(jù)工作原理和組成，繪制裝配圖。其次，對自動硬幣分檢機的零部件進行設計。按機械系統(tǒng)的組成可分為：動力部分、傳動部分、執(zhí)行部分和控制部分，按照各部分的要求選擇設計了電動機、傳送帶、小帶輪、大帶輪和行星輪系等，并根據(jù)機構中零部件的用途和性能要求設計其結構和基本參數(shù)尺寸，繪制這些零部件的主要視圖。根據(jù)市場要求和成本核算，在滿足機構強度和剛度要求的條件下選擇合適的材料；設計了一整套執(zhí)行元件，主要包括攪拌波輪，內桶和篩幣板等；為了能夠準確有效地分檢硬幣，采用定時器來實現(xiàn)攪拌波輪正反轉和攪拌時間的控制。最后，對自動硬幣分檢機的相關性能分析，根據(jù)國家相關標準，應用工作結構分解法，對自動硬幣分檢機進行噪音分析，并列出主要控制措施，闡述了自動硬幣分檢機的裝配流程和操作規(guī)程等操作性內容。本文的重要創(chuàng)新點就是從實踐中提煉課題，將理論知識研究與解決工程實際問題緊密結合，完成新型硬幣自動分檢機的設計與研制。關鍵詞：自動硬幣分檢機；工作原理；零部件；性能分析R e s e a r c ha n dD e v e l o p m e n to nA u t o m a t i cC l a s s i f y i n gC o i nM a c h i n eA b s t r a c tR e s e a r c ho nA C C M ( A u t o m a t i cC l a s s i f y i n gC o i nM a c h i n e ) h a db e g a no n19 8 7 ，t h o u g hA C C Mh a sb e e nd e v e l o p i n gf o rm a n yy e a r s 。i th a sn o tb e e na p p l i e db e c a u s eo fi t si l l o g i c a ls c h e m ea n dp r i n t i r I l e W i t he c o n o m yd e v e l o p i n gq u i c k l yt o d a y , t h e r ei sm a n yc o i n sw h i c ha r ec l a s s i f i e db yp e o p l ee v e r y d a ys i n c eb u ss y s t e mh a sc a r r i e do u ts e l f - s e r v i c et i c k e t i n g M a n u a lc l a s s i f y i n gc o i n si sn o to n l yl o w e re f f i c i e n c y , b u ta l s ot a k i n gm i s t a k e s T h e r e f o r e ，i t si m p o r t a n tf o rt o d a yt or e s e a r c ho q A C C M F i r s t l y , t h ep a p e ra n a l y s e sa n de x p a t i a t e sp r i n c i p l e ，s c h e m ea n ds t r u c t u r eo nA C C Ma f t e ri n v e s t i g a t i n gm a r k e tc o m p l e t e l y D e s i g n st h es t r u c t u r eo fs t r i pt r a n s m i s s i o na n dg e a rt r a n s m i s s i o n ，e n s u r et r a n s m i s s i o nr a t i o ，t h e na c c o r d i n gt ot h ep r i n c i p l ea n dp a r t s ，d r a wt h em a k i n ga s s e m b l y S e c o n d l y , d e s i g n sp a r t so nA C C M A c c o r d i n gt om e c h a n i c a ls y s t e m ，t h ep a r t sc o n s i s to fd r i v e ，t r a n s m i s s i o n ，e x e c u t ea n dc o n t r 0 1 A n dc h o o s e se l e c t r o m e t e r ，t r a n s p o r t ，s m a l lw h e e l ，b i gw h e e la n dp l a n e t a r yg e a rt r a i n s ，e t c A c c o r d i n gt op u r p o s ea n dc a p a b i l i t yo np a r t s ，d e s i g n ss t r u c t u r ea n db a s i cp a r a m e t e r , d r a w st h ep a r t s T h i r d l y , b ym a r k e tr e q u e s ta n dc o s tc h e c k ，c h o o s e ss u i t a b l em a t e r i a li nc e r t a i ni n t e n s i o na n dh a r d n e s s D e s i g n sac o m p l e t es e to fe x e c u t ec o m p o n e n t si n c l u d i n gm i x i n gr o u n dw a v ew h e e l ，i n n e rb a r r e la n dg r i d d l i n gc o i n sb o a r d ，e t c i no r d e rt oc l a s s i f yc o i n se f f i c i e n t l y , m a k e sw a v ew h e e lp o s i t i v ea n dn e g a t i v eb yt i m e r L a s t l y , a n a l y s e st h er e l a t i v i t yc a p a b i l i t yo fa u t o m a t i cc l a s s i f y i n gc o i nm a c h i n e ，a c c o r d i n gt ot h el i m i t a t i v ev a l u e ，a p p l y i n gt h em e t h o do fw o r kb r e a k d o w ns t r u c t u r et oa n a l y z en o i s eo fa u t o m a t i cc l a s s i l y i n gc o i nm a c h i n ea n dt ol i s tt h em a i nC o n t r o l l i n gm e a s u r e ，t h e nt os l i mu pt h ec o n t e n t so fa s s e m b l yp r o c e s sa n do p e r a t i o nr u l e so fa u t o m a t i cc l a s s i f y i n gc o i nm a c h i n e T h ek e yi n n o v a t i o no ft h i sp a p e ri sg e t t i n gp r o j e c tf r o mp r a c t i c e ，m a k i n gt h e o r yr e s e a r c hc o m b i n ew i t hp r o j e c tp r o b l e m ，a n dc o m p l e t i n gd e s i g na n dr e s e a r c ho nA C C M K e yw o r d s ：A u t o m a t i cC l a s s f y i n gC o i nM a c h i n e ，p r i n c i p l e ，p a r t s ，c a p a b i l i t ya n a l y s i s插圖清單圖l - 1論文組織框架4圖2 1機械產品設計進程5圖2 2方案設計過程6圖2 3周轉輪系原理9圖2 - 4機械系統(tǒng)關系1 0圖2 5硬幣分檢機的工作原理和主要組成l l圖2 - 6硬幣分檢機裝配簡圖1 2圖3 1電機側視圖1 5圖3 2電機主視圖1 6圖3 3普通V 帶剖視圖1 8圖3 4小帶輪的剖視圖2 1圖3 ，5小帶輪俯視圖。2 2圖3 6大帶輪俯視圖2 3圖3 7大帶輪剖視圖2 4圖3 - 8減速器組件的裝配簡圖2 6圖3 - 9油封圖2 7圖3 1 0 攪拌輪軸圖2 7圖3 1 l 上、下殼體尺寸配合圖2 8圖3 1 2 行星輪系組件圖2 8圖3 1 3 齒輪軸圖2 9圖3 1 4 攪拌輪俯視圖3 l圖3 1 5 攪拌輪剖視圖3 2圖3 1 6 篩幣板俯視圖3 3圖3 1 7 篩幣板主視圖3 4圖3 1 8 內桶俯視圖3 5圖3 1 9 內桶主視圖3 6圖3 2 0 定時器俯視圖3 8圖3 2 l 定時器側視圖3 8圖3 2 2 旋鈕視圖3 9圖4 1自動硬幣分檢機降噪的W B S 分級列表一4 2圖4 2自動硬幣分檢機裝配流程圖4 3表格清單表3 一l電器特性表1 6表3 2定時器引線長度表3 9獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標志和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得金膽蘭些太堂或其他教育機構的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。學位論文作者酶旁1 翻簽字魄2 哆年川日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解盒膽王些太堂有關保留、使用學位論文的規(guī)定，有權保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和磁盤，允許論文被查閱或借閱。本人授權盒肥王些太堂可以將學位論文的全部或部分論文內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編學位論文。( 保密的學位論文在解密后適用本授權書)學位論文作者簽名：莎亳簽字日期：塒 5J 學位論文作者畢業(yè)后去向：，工作姚墳數(shù)琺謗噸枝張，礬齜諺翱諱訪出錯毋瞳? 翱j 訪出6 轉彬導師躲卻彳嘭簽字日期：廁年f 月? b電話：郵編：土V f 致謝在碩士論文成稿之際，我首先要感謝我的導師鄭紅梅副教授。鄭老師為我傾注了大量心血。鄭老師嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L、執(zhí)著的學術追求，特別是對學科發(fā)展超前的敏銳洞察能力，令我由衷欽佩。鄭老師不僅在我理論學習和科研中授業(yè)解惑，在日常生活中，給了我極大支持和熱情關懷，謹向導師表示衷心的感謝l鄭紅梅老師對我研究生階段的學習和論文撰寫工作自始至終都傾注了大量的心血，對我論文的選題、修改直至定稿都給予了精心的指導。在學業(yè)和生活上，鄭老師始終以一個長者和朋友的雙重身份來關心幫助我，令我獲益匪淺。感謝金工教研室各位老師，他們在生活上和學業(yè)都給予我很大的幫助。同時也在此對陳科老師表示最誠摯的感謝。感謝張克，朱迎春，解科蜂，胡松濤。余宏濤等研究生，他們都給了我無私的幫助和支持，在此向他們表示衷心的感謝l最后，感謝我的父母和愛人賈文友，感謝他們對我學業(yè)的關懷、支持和無私的幫助，我將用以后的加倍努力來回報他們l作者；劉莉2 0 0 7 年0 1 月1 1 研究現(xiàn)狀第一章緒論查證相關資料，早在1 9 8 7 年1 0 月1 7 日，天津市河西區(qū)珠江道嫩江里地區(qū)的柴庸、張俊英，就為自己發(fā)明設計的“硬幣自動分撿機”申請專利( 中國專利大全網，專利號：8 7 2 1 4 3 2 3 ) ，發(fā)展至今，已近2 0 年，但是自動硬幣分檢機仍沒有成熟的方案、成熟的技術。以往自動硬幣分檢機并沒有得到推廣和廣泛應用，主要是原理和結構具有一定的局限性，分析其原理和特點，可以歸納為以下幾方面：l 、名稱各異，綜合起來主要有三大類，分別“自動硬幣分檢機”、“自動硬幣分揀機”和“自動硬幣分撿機”，由此可見，該研究還沒形成規(guī)范化、標準化，處于“百家爭鳴，各抒己見”階段，本篇對該設備取名為“自動硬幣分檢機”，意指該設備能夠對混雜的硬幣自動檢查分類2 、原理各異，主要有以下幾類：第一類、該種設備是在振動作用下，利用硬幣的厚度、直徑間的相互關系，通過限制性的孔道達到分撿的目的，它是由電機，傳動裝置、曲柄連桿機構、集幣盒、導槽、撥輪、漏幣孔、儲幣筒等所組成，集幣盒與導槽連接，兩者向出幣口方向傾斜，撥輪安裝在集幣盒與導槽的銜接處，撥輪外緣與導槽底面距離大于最大硬幣的厚度，而小于2 倍最小硬幣的厚度；電機通過傳動裝置、曲柄連桿機構是集幣盒、導槽振動，并帶撥輪作逆時針轉動；導槽底面有兩種以上大于相應硬幣直徑、而小于鄰近的大硬幣直徑的漏幣孔，且從小到大依次沿硬幣行駛方向排列；儲幣簡置于相應漏幣孔下。該類設備的缺陷在于其設備結構復雜，撥輪運動復雜，每次分撿的硬幣量小，效率低。第二類、滾筒振動式硬幣分檢器，結構包括機架、動態(tài)固定架、硬幣分檢圓筒、進幣裝置和電機。分檢圓筒由電機驅動，電機的輸出軸上設有偏心裝置，電機工作時產生振動，使得動態(tài)固定架帶動整個分檢系統(tǒng)進行小幅振動，以避免硬幣分檢過程產生的卡死現(xiàn)象，從而提高了整個系統(tǒng)的可靠性。其結構特征在于，動態(tài)固定架通過彈性元件固定在機架上；硬幣分檢圓筒傾斜安裝在動態(tài)固定架上，該硬幣分檢圓筒上端設有開口方向向上的進幣口，下端設有與進幣口方向相反的出幣口，分檢圓筒與固定在動態(tài)固定架上的電機通過傳動機構相連接并逆時針旋轉，電機輸出軸上設有偏心裝置；進幣裝置包括設置在硬幣分檢圓筒進幣口處與分檢圓筒相切的迸幣斜面板和與迸幣斜面板相連接的迸幣斗，在進幣斜面板上方設置擋板。該設置的若干級滾筒使連續(xù)分檢成為現(xiàn)實，振動機構保證了分檢可靠，滾筒的傾斜布置和硬幣的同向排出。該類的缺陷在于其設備結構也較為復雜，若干級滾筒旋轉分檢準確率低，分檢速度慢，效率低。第三類、推出式小型自動硬幣分揀機，其主要利用曲柄機構、凸輪機構等原理，當硬幣倒入漏斗內，曲柄機構不斷震動漏斗，確保漏斗內的硬幣一個一個的滑到輸送帶上，再由輸送帶將硬幣有序的送至階梯孔內，凸輪機構帶動推桿將分檢出的硬幣從階梯孔內推出，達到自動分檢硬幣，從而提高分檢工作效率。其結構特征在于一個漏斗，用于放置混亂的硬幣，要求該漏斗體積適中( 存放1 0 0 0 元以上) ，下端有一個斜形出口，以便硬幣從此口一枚一枚的流出，進入下一環(huán)節(jié)；一個曲柄連桿機構，實現(xiàn)漏斗震動，確保硬幣能流出；一個輸送裝置，將漏斗流出的硬幣，一個一個地輸送到階梯孔內，以便分檢；一個凸輪機構，實現(xiàn)硬幣推出桿快速往復運動，以推出任意臺階孔卡住的硬幣；四個小型手動轉盤，上有硬幣固定容積的儲存器；階梯孔硬幣過濾器；一臺驅動電機，為曲柄連杼機構、輸送裝置和凸輪機構提供驅動。該類的缺陷在于凸輪機構實現(xiàn)的硬幣推出桿快速往復運動復雜，確保漏斗內的硬幣一個一個的滑到輸送帶上的準確性差，容易形成硬幣卡死。綜上所述，以往所設計機型分檢效率低，設備結構也較為復雜本文所設計與研制的新型硬幣自動分檢機，基本克服了上述幾種機器的缺點，設備結構簡單，運動原理明了，每次可篩選的硬幣量大，可以達數(shù)公斤，并且有三個方向同時進行篩選，效率高，篩幣板傾斜角度合適，有多排篩幣孔交錯排列，準確率高。1 2 課題的提出和應用背景1 2 1 課題的提出本課題源自于合肥工業(yè)大學2 0 0 5 年學生創(chuàng)新基金項目一硬幣分檢機。該項目是完全的創(chuàng)新項目，其工作原理完全不同于以往設計者所設計的硬幣分檢機。1 2 2 應用背景隨著城市路面建設的飛速發(fā)展，公交系統(tǒng)也遍及城市的每個角落，現(xiàn)在的公交系統(tǒng)都普遍采用自動售票，每輛公交車都配備無人售票的投幣箱，公交系統(tǒng)每天的硬幣分撿工作量相當大，據(jù)了解公交系統(tǒng)每天都會投入大量的人力、財力進行硬幣的人工分撿工作，既耗人工工時，又會因為人的疲勞而出現(xiàn)差錯，而且分撿效率低，針對此問題，根據(jù)實際需要設計硬幣自動分撿機，既提高分撿的效率，又降低勞動強度，現(xiàn)在設計的自動硬幣分檢機的分檢效率相當于多人的工作量。由此可見，自動硬幣分檢機有著廣泛的應用前景。另外，如前面研究現(xiàn)狀分析，自動硬幣分檢機雖然經歷2 0 年的發(fā)展，但是在有著廣泛的應用前景的優(yōu)勢下沒有得到推廣應用，一方面由于方案不合2理，分檢原理不合理，效率不高；另一方面由于設備結構復雜，造價成本較高。本篇就是在分檢原理和造價成本上深入研究，希望在這些方面有所突破。1 3 論文體系和主要內容1 3 1 論文主要內容本論文是以合肥工業(yè)大學2 0 0 5 年學生創(chuàng)新基金項目硬幣分檢機為研究內容，經歷市場需求調研、提出產品設計要求、明確設計任務、進行功能分析、確定機械方案、確定工作原理、機器總體布局、機械總裝簡圖設計、機械部件設計、機械零件設計、技術文件的編制等流程。其主要內容：第一章：緒論，主要就自動硬幣分檢機的研究現(xiàn)狀、課題提出的來源、應用的前景等進行分析和闡述。第二章：自動硬幣分檢機的工作原理和主要組成。首先對機械產品設計進程進行理論概述，然后在理論的基礎上，應用到實際中去，采用“演繹推理”的方法，導出自動硬幣分檢機的工作原理和其主要機構組成。第三章：自動硬幣分檢機的主要零部件的研究，從機械系統(tǒng)的四個組成部分：動力部分、傳動部分、執(zhí)行部分和控制部分對自動硬幣分檢機進行詳細的設計研究，為了更好的說明所設計研究的零部件，插入相關零部件的主要視圖。第四章：自動硬幣分檢機的相關性能分析，為了進一步研究自動硬幣分檢機，根據(jù)實際需要，對自動硬幣分檢機的噪音分析與控制和實際操作性展開分析、闡述。最后一章：總結和展望，對整個研究課題進行總結，概括說明全文內容和主要工作；提出本文的創(chuàng)新點，并對未來提出展望，確定進一步研究內容1 3 2 論文組織結構依據(jù)上述內容，本文硬幣分檢機的研制可用下面框圖概括其組織構架，如圖1 - 1 所示。3自動硬幣分檢機的研究現(xiàn)狀自動硬幣分檢機的應用前景自動硬幣分檢機的工作原理自動硬幣分檢機的機械系統(tǒng)的研究自動硬幣分檢機的課題來源機械產品設計進程動力部分的研究傳動部分的研究執(zhí)行部分的研究控制部分的研究自動硬幣分檢機的相關分析噪音的分析與控制可操作性分析全文的創(chuàng)新點和展望圖1 - 1 論文組織框架第二章自動硬幣分檢機的工作原理及主要組成2 1 機械產品設計過程的概述人類在不同的階段會提出不同的需求，一種需求滿足后，又會在此基礎上提出更新、更高的要求。設計的目的正是為了滿足人類不斷提高的需求，是人類征服自然、改造自然的基本活動之一。設計的過程指的是從接到設計任務、確定設計要求到完成整個設計工作的全過程。為了更好地完成設計任務，設計人員針對設計工作的具體步驟所制訂的計劃與安排，稱為設計進程。機械產品設計進程通常為四段式，即產品規(guī)劃階段、方案設計階段、技術設計階段和施工設計階段，關系如圖2 1 所示。黍理方案設計I技術設計施工設計0試驗試制投產圖2 - 1機械產品設計進程產品規(guī)劃階段的主要任務是通過市場調研、技術調研、社會環(huán)境調研來制訂可行性研究報告和設計要求表，本篇的產品規(guī)劃內容在第一章緒論作了詳細說明。方案設計階段是設計進程中一個十分重要的階段，設計人員根據(jù)設計要求表的各項要求，運用自己所掌握的知識和經驗以及在產品規(guī)劃中所收集的全部資料，構思出滿足設計要求的原理解答方案，原理解答方案是一種初步考慮結構形狀并能完成所需功能的原理組合，本篇的原理解答方案在本章的第二節(jié)作詳細的研究技術設計階段和施工設計階段的工作成果有：參數(shù)尺寸計算、結構裝5配草圖總體圖和外形圖、全部生產圖紙技術文件，本篇的這兩個階段主要見第三章自動硬幣分檢機的主要零部件設計，并且按機械系統(tǒng)的組成：動力部分、傳動部分、執(zhí)行部分和控制部分進行分析研究。2 2自動硬幣分檢機的工作原理和主要組成自動硬幣分檢機的工作原理和主要組成的分析屬于方案設計階段，為此首先簡要分析方案設計。一般認為，方案設計階段主要有兩個任務：首先是建立技術系統(tǒng)的功能結構。其次通過選擇相應于功能結構中的每個功能的功能載體，并組合這些被選擇的功能載體形成整個技術系統(tǒng)的設計方案。方案設計的一般過程如圖2 - 2 所示。圖2 - 2方案設計過程自動硬幣分檢機的總功能就是將大小不等、厚薄不一的混雜的硬幣( 注：目前所流通的硬幣分為一種l 元硬幣、一種5 角硬幣和兩種I 角硬幣) 進行自動分檢，并且按直徑不同進行分類收集。從自動硬幣分檢機的總功能出發(fā)，利用“演繹推理”的方法推出機器的工作原理、結構和主要零部件，所謂的“演繹推理”的倒推法，就類似數(shù)學證明題中的反證法，先從要證明的結論開始，一步一步向已知條件倒推，要求每推一步都有合適的定理或公理作理論依據(jù)，最后推到已知條件自動硬幣分檢機主要是在攪拌作用下，硬幣能夠按序自然落下，再利用硬幣的厚度、直徑間的相互關系，通過具有限制性的篩幣板達到分撿的6目的，由此可知自動硬幣分檢機的總功能要實現(xiàn)硬幣的自動分檢，首先應有器皿盛放，即需要設計收集器。如何實現(xiàn)硬幣按直徑大小分類? 這可以設計一個篩幣板，一方面該篩幣板上面留有許多圓孔，這些圓孔按一定規(guī)律分段密集分布，并且要求圓孔大小合適，確保開始漏下直徑最小的1 角，接著漏下直徑第二小的5 角，然后漏下直徑較大的1 角，最后直徑最大的1 元直接滑入收集器，另一方面篩幣板按一定的角度傾斜安裝，確保硬幣在篩幣板上滑行流暢而不會被卡死。如何實現(xiàn)硬幣依次落到篩幣板上? 為此設計攪拌波輪、內桶，首先攪拌波輪、內桶組成一個容器，用于盛放需篩選的混雜的硬幣；其次攪拌波輪外周和內桶的內壁形成合適漏幣縫隙，使得該漏幣縫能使不同硬幣均能滑出，而且不卡硬幣；為了確保硬幣快速落下，攪拌波輪以合適的速度、一定頻率的正反旋轉，不停地攪拌硬幣。如何實現(xiàn)攪拌波輪的合適的旋轉速度? 這可以設計減速系統(tǒng)，一方面進行平穩(wěn)減速，另一方面可以實現(xiàn)電機的過載保護，為此設計兩級減速，即行星齒輪箱減速和帶傳動減速。如何實現(xiàn)攪拌波輪的一定的頻率正反旋轉? 這可以通過設計定時器進行控制這旋轉的速度從何而來? 這需選擇合適的驅動電機。由上述分析過程可知，自動硬幣分檢機的工作原理為：混雜的硬幣通過攪拌，有序地落到篩幣板上，不同大小的硬幣從直徑不同的孔漏下，從而實現(xiàn)硬幣分類。具體的原理如下：接通2 2 0 V ，5 0 H z 交流的電源后，電機在定時器的控制下啟動，并有規(guī)律地正反轉，輸出同步轉速，轉速由電流的頻率和電機的極對數(shù)確定，電機極對數(shù)主要由電機內轉子或定子上面的線圈的不同繞線方法決定，能形成多個磁極對數(shù)，通電后隨著電源頻率的不斷改變使磁極對數(shù)中的磁場不斷變化，就產生了力矩帶動電機轉子旋轉。以：6 0 _ _ f f ：6 0 5 0 ：1 5 0 0 ( ，m i n )p2式中：一滿載轉速記為療l。卜一電流的頻率p 驅動電機的極對數(shù)啊= 1 4 4 0 r n f m7經過帶傳動進行第一級降速( 具體的傳動比的分配和傳動元件的設計，在第三章“自動硬幣分檢機的主要零部件研究”中作詳細研究，以下為了說清楚工作原理，假設已知結構的情況下進行傳動比的演算) ，輸出速度記為他他= 粵式中：i l - - 一帶傳動的傳動比帶傳動的傳動比t2 巹嚕式中：嵋、一一主動輪和從動倫的轉速，單位r r a i n吐、攻一一小帶輪和大帶輪的基準直徑，在自動硬幣分檢機中，設計值每；6 1 m m ，設計值以= 1 4 l m m ，所以= 魯= 等* 2 3 ，第一級降速后輸出速度記為耽：轤爭= 罷* 6 2 6 m i n ) m i n ) ?！?2 2 萬4 擴7 。再經行星減速器進行第二級降速，行星減速器的傳動比f 2 e “) = 1 + 子Z I式中：毛為運動太陽輪的齒數(shù)，設計值五= 1 9毛為固定太陽齒的齒數(shù)，設計值z ，= 5 7所以水小妻小罟小s = 4在周轉輪系( 即當輪系運動時，凡至少有一個齒輪的幾何軸線轉動) 中，通常將具有一個自由度的周轉輪系稱為行星輪系，將具有兩個自由度的行星輪系稱為差動輪系，如下圖2 3 所示，( a ) 為行星輪系，( b ) 為差動輪系，此減速箱內部屬于行星輪系，原理同( a ) ，其輸入軸為太陽輪l 的轉軸，輸出軸為行星架H 齒輪2 稱為行星輪，H 稱為行星架或系桿，齒輪1 、3 稱為太陽輪。為了解決周轉輪系的傳動比問題，先把周轉輪系轉化為定軸輪系( 即當輪系運動時，其余各輪軸線的位置固定不動) 轉動，即假設行星架固定不動，運用相對運動原理進行推算：8圖2 - 3 周轉輪系原理定軸輪系的傳動比公式：= 老= 等小礦需瓣器搿黼式中：m 輪系中外嚙合的次數(shù) 一一輸入軸的角速度國B 輸出軸的角速度對于上圖( a ) 行星輪系，通過推導H = 1 一= 1 - 卜1 ) 1 三王= 1 + 蘭z l而經第二級減速后輸出速度記為：壘：竺。1 5 6 5 ( ，r a i n )。島4攪拌輪與行星減速器通過方鍵聯(lián)接，在地= 1 5 6 5 r n l i n 的轉速下，由定時器控制電路的正反接，按照3 秒順時針轉，3 秒逆時針轉的規(guī)律往復運轉，不停地攪拌內桶里的硬幣，確保硬幣能夠從攪拌輪和內桶之間的隙縫( 注：3 個方向有縫隙，如內桶視圖所示) 中依次滑向篩幣板，篩幣板放置一定的斜度，確保硬幣滑行順暢，同時篩幣板上分布許多大小不等的漏幣孔。目前市場上流通的硬幣按直徑大小分為4 種，具體尺寸為：小1 角，其直徑最小，記為鯫埔，測量得蛛。角= 1 9 r a m ，其厚度記為6 小埔，測量得6 d 、。角= 1 6 m m ；5 角，其直徑第- - 4 ，記為唬舟，測量得晚角= 2 0 5 m m ，其厚度記為魄角，測量得島培= 1 ，6 m a ；大l 角，其直徑第二大，記為顫埔，測量得咴哺= 2 2 5 r a m ，其厚度記為6 大埔，測量得6 丈I 角= 1 9 r a m ；1 元，其直徑最大，記為破元，測量得蔭元= 2 5 m m ，其厚度記為島；，測量得島元= 1 7 r a m 。為此篩幣板劃分為3 個單元，每個單元收集一種硬幣，1 元硬幣直接滑入收集器，最終完成混雜硬幣的自動篩檢?，F(xiàn)代機械種類繁多，結構也越來越復雜，但從實現(xiàn)系統(tǒng)功能的角度出發(fā)，一般機械系統(tǒng)由動力部分、傳動部分、執(zhí)行部分和控制部分四部分組成，相互關系如圖2 - 4 所示圖2 - 4 機械系統(tǒng)關系自動硬幣分檢機屬機械范疇，從實現(xiàn)功能的角度來分，也是由這四部分組成。自動硬幣分檢機的工作原理和主要機構見圖2 - 5 ：1 0圖2 5硬幣分檢機的工作原理和主要組成根據(jù)研究自動硬幣分檢機的工作原理和主要組成，繪制出其裝配簡圖，如圖2 6 所示。口、圖2 - 6 硬幣分檢機裝配簡圖1 電源線組件2 小帶輪3 定時器( 含旋鈕) 4 - 減速器組件5 攪拌輪( 含莰件)6 - 內桶( 含桶蓋)7 - 三角帶8 大帶輪9 篩幣板( 含收幣器)1 0 驅動電機1 1 機架1 2第三章自動硬幣分檢機的主要零部件的設計自動硬幣分檢機的主要零部件的設計研究，按照圖2 5 所示的機械系統(tǒng)關系圖逐步分析，即從動力部分，傳動部分，執(zhí)行部分到控制部分分別闡述。除了這四個主要部分外，還有緊固件、機架、內桶蓋、壓線頭用的壓合套管、理線用的尼龍口、攪拌輪帽、緩沖膠墊、硬幣收集器、接線盒等在這里就不再一一詳述設計研究過程。3 1動力部分所謂的動力部分，作用是提供動力源，完成由其他能源向機械能的轉化。自動硬幣分檢機的基本功能就是對硬幣攪拌、落幣、篩選、收集，動力部分就是能夠實現(xiàn)攪拌功能的驅動電機。常用交流電機有三相交流感應電動機和單相交流感應電動機三相交流感應電動機在接通三相交流電源后，電機定子繞組通過交變電流后產生旋轉磁場并感應轉子，從而使轉子產生電動勢，并相互作用而形成轉矩，使轉子轉動。單相交流感應電動機。只能產生極性和強度交替變化的磁場，不能產生旋轉磁場，因此單相交流電動機必須另外設計電容使它產生旋轉磁場，轉子才能轉動，常見單相交流電機有分相啟動式、罩極式、電容啟動式等。l 、分相啟動式電動機有一個鼠籠式轉子和主、副兩個定子繞組。兩個繞組相差一個很大的相位角，使副繞組中的電流和磁通達到最大值的時問比主繞組早一些，因而能產生一個環(huán)繞定子旋轉的磁通。這個旋轉磁通切割轉子上的導體，使轉子導體感應一個較大的電流，電流所產生的磁通與定子磁通相互作用，轉子便產生啟動轉矩。當電機一旦啟動，轉速上升至額定轉速7 0 時，離心開關脫開副繞組即斷電，電機即可正常運轉。2 、罩極式單相交流電動機，它的結構簡單，其電氣性能略差于其他單相電機，但由于制作成本低，運行噪聲較小，對電器設備干擾小，只有主繞組，沒有副繞級( 啟動繞組) ，它在電機定子的兩極處各設有一副短路環(huán)，也稱為電極罩極圈。當電動機通電后，主磁極部分的磁場產生的脈動磁場感應短路而產生二次電流，從而使磁極上被罩部分的磁場，比未罩住部分的磁場滯后些，因而磁極構成旋轉磁場，電動機轉子便旋轉啟動工作。罩極式單相電動機還有一個特點，即可以很方便地轉換成二極或四極轉速，以適應不同轉速電器配套使用3 、電容式啟動電動機，這種電機結構簡單，啟動快速，轉速穩(wěn)定，電容分相式電動機在定子繞組上設有主繞組和副繞組( 啟動繞組) ，并在啟動繞組中串聯(lián)大容量啟動電容器，使通電后主、副繞組的電相角成9 0 。，從而能產生較大的啟動轉矩，使轉子啟動運轉。電容式啟動電動機，由于其運行繞組分正、反相繞制設定，所以只要切換運行繞組和啟動繞組的串接方向，即可方便實現(xiàn)電機逆、順方向運轉。自動硬幣分檢機屬于小型電器設備，參照家用小型電器設備，選擇單相交流感應電動機。另外，根據(jù)自動硬幣分檢機的工作原理，驅動電機需要頻繁地逆、順方向運轉，因為電容式啟動電動機可方便實現(xiàn)電機逆、順方向運轉，所以選擇電容式啟動單相交流感應電動機。下面就來設計研究驅動電機和組合電容。一驅動電機，根據(jù)上述可知自動硬幣分檢機的驅動電機屬于單相交流感應電動機，而單相交流感應電動機技術目前系列化、標準化，規(guī)定相關重要尺寸數(shù)值和重要性能參數(shù)，專業(yè)生產廠家就能按要求提供合格的單相交流感應電動機，簡化了設計過程。參照小型家用電器和相關標準選用驅動電機的型號：Y X B l 7 0 4 K 1 專用單相異步電機。驅動電機的重要尺寸數(shù)值有：電機本身的安裝尺寸，規(guī)定安裝孔的中心距1 6 0 0 2 m m ，安裝孔的通孔直徑饑7 拶m m ，緩沖膠墊的位置8 5 o 2 m m和孔直徑7 m m , 外形尺寸，如四方1 3 8 m m 、1 1 2 r a m 、妒8 6 m m 等；與小帶輪之間的安裝尺寸，規(guī)定了小帶輪安裝軸的基準高度1 2 3 I m m 、安裝孔的高度5 2 5 m m 、安裝軸的直徑舛2 ：篇衄、安裝孔的直徑為6 m m 等。其它具體重要尺寸如電機的3 1 電機側視圖和3 2 電機主視圖所示。關于驅動電機的重要性能和參數(shù)規(guī)定如下：l 、穩(wěn)定性：電機在自由狀態(tài)下啟動，不得有自轉、爬行現(xiàn)象；2 、電機的震動性能：在配以額定電容下啟動后，放在8 0 m m 厚的彈簧體上，安裝面部位處振幅和速度分別不得超過O 0 4 r a m 和0 3 0 c m s ，兩安裝部位振幅差不得超過0 0 2 m m ：3 、電機軸必須涂以防銹脂；4 、絕緣等級：B 級；5 、定子線圈和外殼之間的絕緣距離為2 5 r a m 以上；6 、耐壓：外殼和引出線( 三根) 必須承受1 5 0 0 V 電壓，歷時1 分鐘；7 、絕緣電阻：外殼和引出線( 三根) 之間為1 0 0 M I 】以上；8 、啟動電壓：以4 0 的額定電壓( 8 8 v ) ，應能啟動；9 、耐久性：將電機安裝于符合平常使用狀態(tài)的實驗裝置上，使以額定頻率的額定電壓并加上額定負載，運轉1 5 0 0 小時后，應無異常，但每運轉1 5 分鐘，停3 分鐘；l O 、耐濕絕緣性：以4 5 3 的溫度預熱4 小時，然后放入4 0 5 ，相對濕度9 0 9 5 的恒溫箱內2 4 小時，擦去表面水份，用5 0 0 A V 高阻表測定帶電和非帶電的絕緣電阻，其值為5 M 0 以上；“、溫升按國標規(guī)定的測量法測定，要求小于9 0 K ,1 41 2 、軸偏移耐力：固定轉子，在軸的壓入方向，加上壓力3 9 K g ，鐵芯不偏移；1 3 、軸身和殼體部位，目視和手觸，無顯著傷痕、銹蝕和污染；1 4 、引出線規(guī)格芯線O 7 5 r a m 2 ，總長度5 8 0 ：i ：1 0 m m ，護套長度8 0 m m ( 注：從下端蓋引出) ，分別為橙色、黃色、淺藍色，應無傷痕；1 5 、電機不應有電磁噪音和異聲；1 6 、電機的噪音聲功率級控制在5 0 d B 以下C A 計權) ，含油軸承與電機軸的雙邊間隙在0 0 1 5 r a m 以下；圖3 - 1 電機側視圖圖3 2電機主視圖1 7 、電器特性，如表3 1 所示。表3 1 電器特性表制動特性堵轉矩( N m )1 1 8 以上最大轉矩( N m )1 8 7 以上額定轉矩( N m )1 2 7 以上負載特性負載電流( 參考值)1 5 0 A輸入功率( 參考值)3 6 0 W空載電流( 參考值)O 7 5 A空載特性輸入功率( 參考值)1 7 0 W關于驅動電機在機架上的固定，為了緩沖震動，驅動電機通過上下緩沖膠墊裝在機架上，由緊定螺釘和螺母鎖緊，根據(jù)具體裝配情況設計上下緩沖膠墊、緊定螺釘和螺母，本篇從略。二組合電容，目前組合電容已標準化、系列化，規(guī)定相關參數(shù)即可由專1 6業(yè)廠家生產，相關參數(shù)和性能要求如下：l 、外形尺寸的規(guī)定，最外圓周0 4 6 0 2 m m ，總長度6 0 m m ；2 、組成：外殼，為阻燃塑料F R P B T ，黑色；電容芯，為金屬化P P 薄膜；電容芯引線，m O 7 m m 銅芯線；阻燃環(huán)氧灌封料；端子板；引線( 含焊錫點) ；3 、電容量1 2 盯5 ，電壓4 0 0 V ，頻率5 0 H z l4 、引出線顏色：黃色、橙色，引出線長度3 5 0 1 5 m m ；5 、使用環(huán)境的溫度：2 5 + 4 0 ；6 、絕緣電阻：2 0 0 0 M f l 以上：7 、電容內部的阻燃環(huán)氧灌封料應排出氣體，口部樹脂凹下，不得超出引出線端面；8 、引出線的強度：每根導線在載荷2 K g 的拉力下，歷時1 分鐘不得脫落。3 2 傳動部分傳動部分就是動力部分和執(zhí)行部分的過渡，將兩個部分連接起來。在自動硬幣分檢機中，傳動部分的主要零部件有小帶輪、三角帶、大帶輪、減速箱組件，其中小帶輪固定在驅動電機的輸出軸上，大帶輪固定在減速箱的輸入軸上，三角帶連接在大帶輪和小帶輪之問，減速箱組件固定在機架上，其輸出端與執(zhí)行部件( 如攪拌波輪) 通過方形型面聯(lián)接，并用沉頭螺釘和止退墊圈鎖緊。3 2 1 帶傳動的設計在傳動部分，分為兩級調速。第一級減速為帶傳動，利用大、小帶輪的基準直徑比進行降速，同時充分利用帶傳動的失效形式一打滑，確保驅動電機受到過載保護，對于帶傳動，其運動較為平穩(wěn)、噪聲小，結構簡單，緩沖吸振性能好，距離可大可小，成本低，但其傳動比不恒定，壽命短；第二級為齒輪傳動，齒輪傳動的承載能力和速度范圍較大，傳動比恒定，所以工作可靠，效率高，壽命長，但成本高。通過減速箱內的行星齒進行減速即減速器的內部為周轉輪系的行星輪系，為了使機構更加緊湊和傳遞較大的功率，周轉輪系可以采用四個完全相同的行星輪均勻分布在中心輪的四周，但這些行星輪的運動完全相同，行星輪系兩中心輪的齒數(shù)之和應為行星輪數(shù)的整數(shù)倍，這里的齒輪傳動僅僅是用來傳遞運動的，在一般情況下可以不計算效率( 注：關于傳動部分具體傳動比在兩極降速中的具體減速計算的進一步分析研究見第二章“自動硬幣分檢機的工作原理和主要組成”) 由于第二章。自動硬幣分檢機的工作原理和主要組成”已對傳動比的分配進行詳細計算，下面重點在確定傳動比的情況下，對小帶輪、三角帶、大帶輪、減速箱組件的結構設計進行研究。1 73 2 1 1 普通v 帶的的設計和選擇帶傳動通過環(huán)形撓性元件，利用帶和帶輪摩擦或通過嚙合傳遞運動和動力，機械上常用的傳動帶有平帶、v 帶、多楔帶、圓帶等這里選擇的為最為常用的普通V 帶。4 0 圖3 3 普通V 帶剖視圖普通V 帶傳動的傳動比一般取值范圍2 4 ，根據(jù)分配傳動比的一般原則：各級傳動比不應超過其最大值，應在推薦范圍內取值，并且一般情況下，應使帶傳動的傳動比小于齒輪減速箱的傳動比，在此取- 2 3 ，則減速箱的傳動比：厶：三：絲；4b 2 i 2 萬_ 4V 帶的橫截面呈等腰梯形，帶輪上也做出相應的輪槽，傳動時，v 帶只和輪槽的兩個側面接觸，即兩側為工作面，在同樣的張緊力下，v 帶傳動較平帶傳動能產生更大的摩擦力，這是v 帶傳動的最主要優(yōu)點，同時，當主動輪回轉時，靠帶和帶輪接觸面的摩擦力帶動從動輪回轉，從而實現(xiàn)運動和動力的傳遞。由于帶傳動的主要失效形式為打滑和疲勞破壞，因此，帶傳動的設計準則：在保證帶傳動不打滑的條件下，具有一定的疲勞強度和壽命。三角帶( V 帶) 的設計，根據(jù)設計經驗，在自動硬幣分檢機中選擇A 型V帶，標準普通v 帶制成無接頭的環(huán)形，由頂膠、抗拉體、底膠和包布等部分組成，抗拉體的結構分為簾布芯V 帶和繩芯v 帶兩種，其中簾布芯v 帶，制造方便；繩芯v 帶柔韌性好，抗拉強度高，適用于轉載速度高，載荷不大和帶輪直徑較小的場合，在自動硬幣分檢機中。選擇繩芯V 帶，繩芯為7 根聚酯線，并且在規(guī)定位置排列均勻平行查閱濮良貴主編的機械設計，可得A 型v帶的截面的尺寸：節(jié)寬k = 1 1 O m m ，頂寬b = 1 3 m m ，高度h = S m m ，截面積A = 8 1 m m 2 ，楔角由= 4 0 0 ，如圖3 3 所示另外，V 帶相關技術要求：厚度、寬度應均勻，表面上應無凹凸；不能附著油類、灰塵，防止打滑；靜電要求：在長度1 0 0 m m 之間，絕緣電阻為0 0 1 3 0 0 M 0 。外圓周長的計算過程如下：根據(jù)下面設計可知，小帶輪其基準l S直徑記為哦，設計值吐= 6 1 m m ，大帶輪其基準直徑記為以，設計值d ：= 1 4 1 m m ，根據(jù)設計公式；O 7 ( d I + 畋) a o 1 2 0 主動輪上的包角合適。最后，確定三角帶的根數(shù)z ，按下面設計公式計算：；生( P o + 昂) 乜兢式中；名計算功率，己= o 3 6 k W昂單根V 帶的基本額定功率，查表得P o = o 3 8k W蝎一一計傳動比影響的單根V 帶的額定功率的增量，查表得蠅= 0 1 7k W疋一一包角系數(shù)，查表得疋；O 9 3吒長度系數(shù)，查表得吒= O 8 2 ，則：1 9取z = 1 。3 2 1 2 小帶輪的設計z ；Q ：塹：o 8 6( o 3 8 + 0 1 7 ) x O 9 3 0 8 2設計小帶輪時應滿足的要求有：質量小、結構工藝性好、無過大的鑄造內應力、質量分布均勻、輪槽工作面要精細加工，以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻。帶輪的材料主要采用鑄鐵；但在轉速較高時宜采用鑄鋼；小功率時可用鑄鋁或塑料。自動硬幣分檢機功率較小，因此小帶輪的材料可選擇為鑄鋁( Z L 1 0 2 ) ，大帶輪的材料選擇為增強聚丙烯塑料( F R P P ) 。小帶輪的關鍵尺寸和技術要求的確定：1 、小帶輪基準直徑設為a l ，取值反= 6 1 唧。查閱成大先主編的機械設計手冊，基準直徑d 1 1 8 r a m 時，輪槽角p = 3 4 。，槽口寬度為1 3 1 + 0 1 m m ；基準寬度：虬= 1 1 O m m ：基準線上槽深：丸岫= 2 7 5 m m ，取吃= 3 5 t a r a ；基準線下槽深： r 血= 8 7 m m ，取 r = 9 r a m 。在實際控制中，很難測得基準直徑，需轉化為槽頂直徑旃，則破= 面+ 2 吃= 6 1 + 2 x 3 5 = 6 81 1 1 1 1 1 ；以及槽根直徑晚，則唬= 4 2 h ；= 6 1 2 x 9 = 4 3 m m 。2 、為確保小帶輪既與大帶輪高度相對應，又要使小帶輪下方扇葉對驅動電機進行扇風降溫，同時不與驅動電機上端殼體干涉，設計關鍵尺寸：槽中心與M 6 緊定孔中心的距離為1 7 0 5 m m ；槽中心與扇葉下沿的距離為2 4 m m ；扇葉內沿直徑為1 3 1 m m 。3 ，為了使小帶輪與驅動電機輸出軸良好配合，涉及小帶輪的內孔直徑為1 2 船m m 。4 、鑄件應無蜂窩狀氣孔、裂縫和缺口。5 、未注圓角為R O 5 m m 。未注尺寸公差I T l 2 。6 、V 型槽內，不得有造成運轉異常聲音的傷痕和毛邊。7 、“宰”尺寸為在樣件試出后，根據(jù)動平衡實驗再做調整。8 、V 型槽的1 3 1 + 0 1 m m 和3 4 4 O 5 。為重要尺寸；槽型不允許傾斜，加工時需用樣板校正。毒0 2A1。人讒M G銣艫馴盡郁障j、餳“1 7 甲陵嚦)l歷1 釤僦，i羽黝fl 皿蚯字nc D、r峨o霎f拶I ，1n I ! 害I i BBah離ntq1J J J 爿y趙l - ral l 一羈1J群趴1 ；踢v , A1f 5 樞)It粥喈辦1L II _ J1 現(xiàn)Il rI _ - I 2j 1 + 0 1 I陂1一I lJ 聵12 4 1 2一辭L11一仃一l一2 4一一3 5圖3 - 4 小帶輪的剖視圖2 I圖3 - 5 小帶輪俯視圖9 、帶輪寬度B 的確定，設計公式：B = ( z - 1 ) e + 2 f式中：r 帶輪槽數(shù)r 帶輪槽間距，第一槽對稱面至端面的距離在自動硬幣分檢機中，z = 1 ，查閱成大先主編的機械設計手冊，A 型V 帶的P = 1 5 0 3 ( m m ) ，f = l o = 2 t o n i ，在此取f = 1 0 m m ，則：B = ( 1 一n 1 5 + 2 l O = 2 0 m m具體尺寸如圖3 - 4 和圖3 5 所示。3 2 1 3 大帶輪的設計大帶輪的關鍵尺寸和技術要求的確定：l 、大帶輪基準直徑設為以，取值畋= 1 4 1 m m 。查閱成大先主編的機械設計手冊，當基準直徑d 1 1 8 m m 時，輪槽角I p = 3 8 ，槽口寬度為1 3 4 0 0 2 u I m ；Ar pI圖3 - 6大帶輪俯視圖基準寬度：6 ，= 1 1 O m m ：基準線上槽深：九。= 2 7 5 m m ，取吃= 3 5 m m ；基準線下槽深：劬= 8 7 m m ，取= 9 r a ma 在實際控制中，由于基準直徑難以測得，因此轉化為槽頂直徑唬，則琺= 畋+ 2 九= 1 4 1 + 2 x 3 5 = 1 4 8 m m ；以及槽根直徑九，則蔭= 噍一2 h , = 1 4 1 2 9 = 1 2 3 m m 。2 、大帶輪槽中心與d 6 6 緊定孔中心的距離為5 6 5 1 0 3 m m 。圖3 7 大帶輪剖視圖3 、為了使大帶輪與減速箱輸入軸良好配合，大帶輪的內孔直徑為1 2 + 。0 3 。m m 。4 、V 型槽內的注塑飛邊毛刺小于O 2 m m 。5 、未注圓角為R 0 5 m m 。6 、V 型槽內，三角帶接觸滑動部位，為確保三角帶傳動時不打滑失效，注塑時應無脫模劑。7 、帶輪寬度B 的確定，根據(jù)設計公式：B = ( z 1 1 P + 2 f式中：r 帶輪槽數(shù)r 帶輪槽間距廠第一槽對稱面至端面的距離在自動硬幣分檢機中，z = 1 ，查閱成大先主編的機械設計手冊 型V帶的e = 1 5 + 0 3 m m ，f - - - 1 0 + 2r a m ，在此取，= 9 5 m m ，則：B = ( 1 一n 1 5 + 2 9 5 = 1 9 m m具體尺寸如圖3 - 6 和圖3 7 。3 2 。1 4 減速箱的設計下面來研究減速箱的結構的設計，在減速箱的組件中，其裝配圖如圖3 8所示其中，圖3 - 9 所示的油封是水封體、彈簧和內骨架的組件，具體尺寸如圖，另外要求在裝配時，為了確保減速器組件潤滑充分，要在儲油溝內填充黃油，裝配時不能弄傷密封口。如圖3 1 0 所示的攪拌輪軸，材質：1 C r l 3 ，其一端通過花鍵與上行星輪架聯(lián)接，傳遞上行星輪架的旋轉速度，另一端通過方形型面與攪拌輪聯(lián)接，將上行星輪架的旋轉速度再傳遞給攪拌輪，為減速箱組件的轉速輸出軸端。軸承墊片，材質為青銅，厚度0 3 5 m m ，內直徑廬1 2 1 m m ，外直徑妒1 9 m m 。上殼體和下殼體，形成一個型腔，里面包容行星輪系，此外，通過含油軸承支撐著攪拌輪軸和齒輪軸，材質均為增強聚丙烯( F R P P ) ，上、下殼體之間通過4 個自攻螺釘3 5 1 3 相互鎖緊。在自動硬幣分檢機中。減速箱組件與機架之間的安裝面在上殼體凸起的四個緊定孔面上，其剖面形狀見減速箱組件的裝配圖所示，上、下殼體之間相配合面的主要尺寸和造型如圖3 1 1 所示。含油軸承，材質：鐵基粉末冶金，含銅量2 0 ，關鍵尺寸有：內孔直徑1 2 嬲m m ，外圓直徑妒1 7 老篙m m ，肩部寬度2 5 + 0 0 2 4 m m ，肩部外圓直徑妒1 9 5 ，總長度1 5 m m ，另外，要求含油量8 ，硬度6 0 1 2 0 H B S ，密度5 - 5 8 9 c m 3 , 潤滑劑，3 0 #機油，即要求在裝配之前應用汽油清洗，并放3 0 # 機油中浸泡2 4 小時以上。擋圈，材質：6 5 M n ，按G B 8 9 4 1 - 8 6 1 5 和G B 8 9 4 1 - 8 6 1 5 選擇。上行星輪架和下行星輪架，材質鑄鋁Z L l 0 4 ( 不同于Z L l 0 2 ，相對比，Z L l 0 2延伸率大于Z L l 0 4 ，但Z L l 0 4 布氏硬度大于Z L l 0 2 ) ，相互之間鉚接，形成型腔，包容大太陽輪和行星輪。圖3 8減速器組件的裝配簡圖l 一油封2 一攪拌輪軸3 一軸承墊片4 一上殼體5 一含油軸承6 一擋圈7 一上行星輪架8 - - 內齒輪9 一行星輪l 卜自攻螺釘1 l - - 銷軸1 2 一托架1 3 - - 下行星輪架1 4 一下殼體1 5 - - 齒輪軸1 6 一擋圈圖3 - 9 油封圖幔l 圖3 1 0 攪拌輪軸圖內齒輪和行星輪，材質：聚甲醛( P O M )，齒數(shù)分別為5 7 和1 9 ，模數(shù)m = l 。銷軸，材質4 5 號鋼，熱處理后硬度為4 0 H R C ，長度為2 4 5 - 。m