硬幣分揀機(jī)(共35頁(yè))

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 安徽建筑大學(xué) CDIO產(chǎn)品創(chuàng)新項(xiàng)目 學(xué) 院： 機(jī)械與電氣工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 12 機(jī)械 1 姓 名： 陳 旭 李瑞瑞 趙文龍 施 陽(yáng) 指導(dǎo)教師： 姚燕生、陳雪輝老師 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2015年11月至2016年

2、1月 專(zhuān)心---專(zhuān)注---專(zhuān)業(yè) 目錄 一、硬幣分揀機(jī)的發(fā)展情況 1.1硬幣分揀機(jī)的課題背景 銀行等一些特殊部門(mén)要對(duì)大量的硬幣進(jìn)行高效的處理，如計(jì)數(shù)、分類(lèi)、包裝等以使其再流通，無(wú)人售票車(chē)、投幣電話(huà)等需要對(duì)硬幣進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別，自動(dòng)售貨機(jī)除了識(shí)別之外，還要提供找零功能等。而且在目前在世界范圍內(nèi)，硬幣以其成本低，流通次數(shù)多、耐磨損、易回收等無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)將占領(lǐng)小面額貨幣市場(chǎng)是大勢(shì)所趨。市場(chǎng)需要一種成熟可靠的硬幣自動(dòng)處理機(jī)具。鑒于此需要，我

3、們研制用于處理上述問(wèn)題的機(jī)具。 硬幣清分機(jī)是金融行業(yè)設(shè)備中的用于清點(diǎn)硬幣的技術(shù)產(chǎn)品，它的主要功能是硬幣的計(jì)數(shù)和硬幣幣種的清分。目前主要適用于超市、公交、自動(dòng)售貨行業(yè)，零售業(yè)等行業(yè)。硬幣清分機(jī)外型簡(jiǎn)單大方，設(shè)備原理清晰。操作簡(jiǎn)單易懂，價(jià)格適中，在超市，零售等行業(yè)頗受歡迎。 硬幣清分機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)在于它不僅可以清點(diǎn)硬幣的數(shù)目，更能將各幣種清分開(kāi)來(lái)，并且面對(duì)不同的國(guó)家的硬幣不需要調(diào)整軟件，只需要調(diào)整機(jī)器的硬件設(shè)備就可以滿(mǎn)足不同的國(guó)家的硬幣清點(diǎn)需求。因此不僅占據(jù)了很大的市場(chǎng)份額，而且對(duì)于生產(chǎn)成本也有所降低。 1.2國(guó)內(nèi)外硬幣清分機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1國(guó)外硬幣清分發(fā)展現(xiàn)狀 硬幣清分機(jī)至今已有3

4、0年的歷史，發(fā)展到今天，硬幣清分機(jī)已具有可靠的傳動(dòng)系統(tǒng)和先進(jìn)的計(jì)數(shù)清分功能，其智能化的設(shè)計(jì)為解決硬幣清點(diǎn)的困難提供了完美的選擇。國(guó)外著名廠(chǎng)家有日本的榮光、瑞典的SCANCOIN AB。 由于國(guó)外硬幣清分機(jī)發(fā)展比較早，其技術(shù)也較為成熟。硬幣清分機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)具有低噪聲、傳動(dòng)平穩(wěn)、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)；計(jì)數(shù)功能采用光敏傳感器，有功能齊全，操作更簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)；采用數(shù)字顯示屏，進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)，全面顯示硬幣的數(shù)量等信息。如圖1.1所示為最新硬幣分揀機(jī)。 圖1.1國(guó)外硬幣分揀機(jī)圖 1.2.2國(guó)內(nèi)硬幣清分機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 1、硬幣清分機(jī)在我國(guó)的市場(chǎng)前景：隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持

5、續(xù)穩(wěn)定地增長(zhǎng)，2008年北京申奧成功和WTO的加入。從本世紀(jì)開(kāi)始，我國(guó)進(jìn)入了全面建設(shè)小康社會(huì)的新階段，創(chuàng)造美好生活環(huán)境是金融行業(yè)發(fā)展的巨大推動(dòng)力。我國(guó)第五版人民幣的發(fā)行，輔幣(10元以下)硬幣化已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，硬幣的投放量還將大幅度增加。由于硬幣手工清分成本大，利潤(rùn)小，一般不復(fù)點(diǎn)且誤差多，因此硬幣流通自動(dòng)化成為迫切的社會(huì)需求，所以硬幣清分機(jī)將會(huì)成為國(guó)內(nèi)金融市場(chǎng)的一個(gè)主流機(jī)器。 2、硬幣清分機(jī)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)：在國(guó)內(nèi)，清華大學(xué)、北京科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、杭州電子科技大學(xué)、蘇州大學(xué)、福州大學(xué)等多家單位均對(duì)如何進(jìn)行正確的硬幣識(shí)別做過(guò)深入研究，在機(jī)理上普遍采用電渦流法。這些單位的研究在可能涉及的硬幣范圍

6、內(nèi)取得了較好的效果，但對(duì)硬幣的鑒別都局限于項(xiàng)目本身，存在不系統(tǒng)、不完整，對(duì)偽幣效果識(shí)別不好等問(wèn)題。 3、硬幣清分機(jī)是對(duì)高速通過(guò)的硬幣進(jìn)行識(shí)別、計(jì)數(shù)，同時(shí)對(duì)偽幣、殘幣進(jìn)行剔除的系統(tǒng)。它是分類(lèi)機(jī)、計(jì)數(shù)機(jī)、包裝機(jī)、銷(xiāo)毀機(jī)等眾多硬幣處理器具的基礎(chǔ)。由于國(guó)情和貨幣體系不同，研制各國(guó)統(tǒng)一的硬幣清分系統(tǒng)不現(xiàn)實(shí)，因此，需要針對(duì)不同的貨幣體系研制相應(yīng)的清分系統(tǒng)。 在這個(gè)領(lǐng)域里，國(guó)外較早的開(kāi)展了研究，并且做了大量的工作。開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品大致也分為三個(gè)檔次，低檔、中檔和高檔。低檔清分速度在1000枚/min以下，中檔為1000～1500枚/min左右，高檔則在1500枚/min以上。所使用的清分方法上主要有兩大類(lèi)，

7、一類(lèi)是根據(jù)物理技術(shù)進(jìn)行清分，另一類(lèi)是根據(jù)性能指標(biāo)進(jìn)行清分。高速清分基本上都是采用性能指標(biāo)來(lái)進(jìn)行清分。 綜觀(guān)來(lái)看，當(dāng)今國(guó)內(nèi)外硬幣清分裝置，或者設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單，抗振動(dòng)、抗電磁干擾能力差，識(shí)別偽幣能力差；要么制造復(fù)雜、價(jià)格昂貴、缺少實(shí)用價(jià)值 表1-1 我國(guó)目前流通幣種及其基本信息 幣種 材質(zhì) 直徑（mm） 重量 （g） 厚度（mm） 邊形 形狀 發(fā)行年份 中國(guó)第三套普通流通硬幣 菊花1角 鋁鎂合金 22.5 2.2. 2.4 平邊 外圓內(nèi)九邊形 1991-1999 梅花5角 銅鋅合金 20.5 3.8 1.65 間斷絲齒 圓形

8、1991-2001 牡丹1元 鋼芯鍍鎳 25 6.05 1.85 平邊 圓形 1991-1999 中國(guó)第四套普通流通硬幣 蘭花1角 鋁鎂合金 19 1.15 1.67 平邊 圓形 1999-2003 不銹鋼 19 3.2 1.67 平邊 圓形 2005-2011 荷花5角 鋼芯鍍銅 20.5 3.8 1.65 間斷絲齒 圓形 2002-2011 菊花1元 鋼芯鍍鎳 25 6.05 1.85 平邊 圓形 1999-2011 二、方案確定 硬幣清分機(jī)主要設(shè)計(jì)是從硬幣的送料，分

9、離，計(jì)數(shù)等幾個(gè)方面進(jìn)行考慮。 方案一：首先混幣通過(guò)傳輸裝置，定時(shí)定量的（定時(shí)定量的目的在于防止一次送進(jìn)過(guò)多的硬幣而導(dǎo)致分離盤(pán)負(fù)擔(dān)過(guò)大，引起堵塞和分離不流暢）傳輸一部分混幣到圖中所示的分離盤(pán)，起先我們分離的是幣值為1分的硬 幣，所以第一個(gè)傳感器擋幣塊與導(dǎo)軌的距離設(shè)計(jì)的要比1分的硬幣略大，比其它幣值的硬幣直徑都要小，以此為標(biāo)準(zhǔn)再經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的分離效果，我們確定一個(gè)合適的直徑，這樣一來(lái)，1分的硬幣和其它幣值的硬幣就區(qū)分了出來(lái)。 其工作原理如下：?jiǎn)?dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)分離盤(pán)，使得分離盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，則分離盤(pán)中的硬幣作離心運(yùn)動(dòng)，硬幣被撥到導(dǎo)軌中（導(dǎo)軌上端對(duì)應(yīng)6個(gè)傳感器擋幣塊,擋幣塊與導(dǎo)軌的距離大小循

10、序從上到下依次變大），然后根據(jù)硬幣的尺寸由小到大的循序?qū)鯉艍K與導(dǎo)軌之間的距離進(jìn)行調(diào)整，從而對(duì)不同直徑的硬幣進(jìn)行分離。其裝置簡(jiǎn)圖如圖2.1所示。 圖2.1方案一硬幣分離簡(jiǎn)圖 方案二：根據(jù)硬幣的形狀特點(diǎn)，用幣盆直接和儲(chǔ)幣斗相通，幣盆的底部有轉(zhuǎn)盤(pán)直接和電機(jī)聯(lián)接，這樣在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，硬幣由于離心力的作用會(huì)被甩到幣盆的邊緣。幣盆邊緣會(huì)有引導(dǎo)弧和硬幣軌道相通，并且入口處有間隙可調(diào)節(jié)的壓片稱(chēng)為選幣口，根據(jù)硬幣厚度不同而設(shè)定它的出口標(biāo)準(zhǔn)，軌道間距按照不同面值硬幣的直徑設(shè)置，保證每次只有規(guī)定面值的硬幣通過(guò)。之后進(jìn)行檢偽，它利用電渦流傳感器進(jìn)行檢測(cè)，可以根據(jù)通過(guò)物體的的材料不同進(jìn)行分辨，并在出現(xiàn)假幣

11、、殘幣時(shí)利用電磁鐵將偽幣彈出。之后對(duì)堆幣套筒堆好的硬幣，由調(diào)整機(jī)械手夾緊移動(dòng)到包卷膠輥1、2處。三個(gè)輥?zhàn)酉蛴矌艌A心移動(dòng)，壓緊硬幣后，機(jī)械手松開(kāi)，隨后包卷輥?zhàn)訋?dòng)硬幣堆和包卷紙高速旋轉(zhuǎn)，將紙裹緊在幣堆上。隨后進(jìn)行勾至此包卷完成，如圖2.2所示。 圖2.2方案二工藝流程示意圖 方案三：當(dāng)機(jī)器做好啟動(dòng)準(zhǔn)備工作后，在投料口投入硬幣，啟動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)傳送帶和硬幣傳動(dòng)，運(yùn)行過(guò)程中過(guò)濾硬幣使其只能單一一個(gè)通過(guò)傳送帶并通過(guò)帶有空洞，根據(jù)尺寸的不同，不同的硬幣掉落不同的孔內(nèi)，孔在斜板上側(cè)邊分布，并且孔洞大小由小到大，達(dá)到篩分硬幣的目的，并在掉落過(guò)程中添加計(jì)數(shù)機(jī)，計(jì)數(shù)機(jī)工作并計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)完成后電機(jī)暫停工作。

12、然后完成硬幣堆的包裝。示意如圖2.3所示。 圖2.3方案三示意圖 最終方案選用：經(jīng)過(guò)比較與分析，方案三適合現(xiàn)如今的設(shè)計(jì)思路與創(chuàng)新，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可用性高，所以選擇方案三的篩分辦法并加以改進(jìn)。由于一個(gè)傳送帶直接傳送并且下落時(shí)易出現(xiàn)分離不開(kāi)的情況，所以增加一個(gè)傳送帶；由于斜板的孔未必實(shí)用，所以改成類(lèi)似長(zhǎng)方形的孔槽，方便分揀。斜板圖如圖2.4所示。 圖2.4分揀板平面示意圖 圖2.5分揀板三維示意圖 三、分步設(shè)計(jì) 3.1送料過(guò)程 硬幣通過(guò)投料口進(jìn)入漏斗中，并由漏斗進(jìn)入傳送帶1，經(jīng)過(guò)傳送帶末端時(shí)設(shè)立一個(gè)單個(gè)硬幣高（不能兩個(gè)硬幣疊起）擋板講硬幣變?yōu)閷?/p>

13、，并通過(guò)梯形鋼板使硬幣變成一列進(jìn)入下一個(gè)傳送帶2，經(jīng)由傳送帶2到達(dá)篩分板。 3.2傳動(dòng)設(shè)計(jì) 3.2.1電動(dòng)機(jī)的選型 考慮到設(shè)計(jì)的硬幣清分機(jī)機(jī)適用對(duì)象為零售業(yè)、銀行和個(gè)體商戶(hù)戶(hù),故電動(dòng)機(jī)電壓應(yīng)選用220V.再考慮到所受的載荷不大,所需動(dòng)力不是很大,選用小功率的電動(dòng)機(jī). 綜合各方面因素,選用YL系列電動(dòng)機(jī). YL系列電動(dòng)機(jī)是新型高效節(jié)能產(chǎn)品,具有體積小、容量大,起動(dòng)及運(yùn)轉(zhuǎn)性能優(yōu)越等特點(diǎn),符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC的有關(guān)規(guī)定,并實(shí)現(xiàn)同一機(jī)座號(hào)單、三相異步電動(dòng)機(jī)等級(jí)相同,提高了單、三相電動(dòng)機(jī)的互換性和通用性,被廣泛應(yīng)用于冷凍機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)、,小型機(jī)床以及農(nóng)副業(yè)和家用電器等方面. 電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)：型

14、號(hào):YL801-4；電壓:220V；功率:0.55KW； 同步轉(zhuǎn)速:1500r/min；頻率:50HZ；效率:68%； 功率因數(shù):0.92；外形尺寸:。0 電動(dòng)機(jī)的安裝方式：選擇IBM3型 3.2.2 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 已知電動(dòng)機(jī)的額定功率為0.55KW,轉(zhuǎn)速n1=1500r/min,選取傳動(dòng)比為i=4.9,采用普通V帶傳動(dòng). （1）.確定計(jì)算功率P 由參考資料[1]表8-6查得工作情況系數(shù) KA=1.1,故 P=KAP=1.10.55=0.605KW （2）.選取帶型 根據(jù)P，n 由參考資料[1]圖8-9確定選用Z型

15、 （3）.確定帶輪基準(zhǔn)直徑 由[1]表8-3和表8-7取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 d=71mm 則從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 d=i d=4.971=329mm 根據(jù)參考資料[1]表8-7 取d=280mm 按參考資料[1]式(8-13)驗(yàn)算帶的速度 V==m/s=5.57<35m/s 帶的速度合適 （4）.確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距 根據(jù) 0.7(dd1+dd2)

16、 初步確定中心距a=400mm 根據(jù)參考資料[1]式(8-20)計(jì)算所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Lˊ=2 a+(280+71)+=1378.37mm 根據(jù)參考資料[1]表8-2選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1400mm 由參考資料[1]式(8-21)計(jì)算實(shí)際中心距 a= a+(+ˊ)/2=400+(1400-1378.37)/2=410.815mm （5）.驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角a 由參考資料[1]式(8-6),得 a=180°- =180°-(280-71)57.5°/410.85=150.747°>120° 主輪上的包角合適 （6）.計(jì)算

17、V帶的根數(shù)Z 由參考資料[1]式(8-22)知 由n1=1500r/min, dd1=71mm, i=4.9 查由參考文獻(xiàn)[1]表8-5a和參考文獻(xiàn)[1]表8-5b,得 P=0.31kw, △P=0.03kw 查參考資料[1]表8-8,得K=0.92 查參考資料[1]表8-2,得K=1.14 則=1.697 取z=2 式(8-22)中 K—————包角系數(shù) K——————長(zhǎng)度系數(shù) P——————單根V帶的基本額定功率 △P—————計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí),單根V帶額定功率的

18、增量 （7）.計(jì)算預(yù)緊力F 由參考資料[1]式(8-23)知 F= 查參考資料[1]表8-4, 得q=0.06kg/m,故 F==49.N （8）.計(jì)算作用在軸上的壓軸力F 由參考資料[1]式(8-24), 得 F===192.3N V帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3.1所示。 表 3.1 項(xiàng)目 符號(hào) 參數(shù)值（mm） 基準(zhǔn)寬度 8.5 基準(zhǔn)線(xiàn)上槽深 2.0 基準(zhǔn)線(xiàn)下槽深 7.0 槽間距 e 12 第一槽對(duì)稱(chēng)面至端面的距離 f 8 最小輪緣厚 5.5 帶輪寬 B 28 外徑

19、 輪槽角 3.2.3傳送帶參數(shù) 傳送帶1、2材料:普通橡膠帶； 傳送帶轉(zhuǎn)速：76r/min; 其余參數(shù)如下表3.2所示。 表3.2 傳送帶參數(shù)表 參數(shù)值 傳送帶1 傳送帶2 槽頂寬Wa 12mm 12mm 帶輪基準(zhǔn)寬度Wd 11mm 11mm 帶輪外徑da 55mm 22mm 帶輪基準(zhǔn)直徑dd 50mm 20mm 輪槽基準(zhǔn)寬以上高bmin 2.75mm 2.5mm 輪槽基準(zhǔn)寬以下高h(yuǎn)min 8.7mm 7.35mm 槽角α 中心矩E 445mm 178mm

20、 帶長(zhǎng)L 500mm 200mm 帶寬B 80mm 30mm 3.3分揀斜板的設(shè)計(jì) 3.3.1分揀斜板材料的選定， 因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)重力驅(qū)動(dòng)硬幣延斜板運(yùn)動(dòng)，所以因選擇表面光滑的材料以減少摩擦阻力，提高機(jī)構(gòu)的可行性。本設(shè)計(jì)為小批量硬幣分揀機(jī)械，故所選材料因具有價(jià)格低廉，便于加工，密度輕等優(yōu)點(diǎn)。查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取如下兩種材料塑料，鋁合金。兩種材料的優(yōu)缺點(diǎn)如下 （1）塑料 a．大部分塑料的抗腐蝕能力強(qiáng)，不與酸、堿反應(yīng)。 b．塑料制造成本低。 c．耐用、防水、質(zhì)輕。 d．容易被塑制成不同形狀。 e．是良好的絕緣體。 f．塑料可以用于制備燃料油和燃料氣，這樣可以降低原油消耗

21、。 缺點(diǎn) a.回收利用廢棄塑料時(shí)，分類(lèi)十分困難，而且經(jīng)濟(jì)上不合算。 b.塑料容易燃燒，燃燒時(shí)產(chǎn)生有毒氣體。例如聚苯乙烯燃燒時(shí)產(chǎn)生甲苯，這種物質(zhì)少量會(huì)導(dǎo)致失明，吸入有嘔吐等癥狀，PVC燃燒也會(huì)產(chǎn)生氯化氫有毒氣體，除了燃燒，就是高溫環(huán)境，會(huì)導(dǎo)致塑料分解出有毒成分，例如苯等。 c.塑料是由石油煉制的產(chǎn)品制成的，石油資源是有限的。 d.塑料埋在地底下幾百年、幾千年甚至幾萬(wàn)年也不會(huì)腐爛。 e.塑料的耐熱性能等較差，易于老化。 (2)鋁合金 a.密度小 鋁及鋁合金的密度接近2.7g/,約為鐵或銅的1/3。 b.強(qiáng)度高鋁及鋁合金的強(qiáng)度高。經(jīng)過(guò)一定程度的冷加工可強(qiáng)化基體強(qiáng)度,部分牌號(hào)

22、的鋁合金還可以通過(guò)熱處理進(jìn)行強(qiáng)化處理。 c.導(dǎo)電導(dǎo)熱性好 鋁的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能僅次于銀、銅和金。 d.耐蝕性好鋁的表面易自然生產(chǎn)一層致密牢固的AL2O3保護(hù)膜，能很好的保護(hù)基體不受腐蝕。通過(guò)人工陽(yáng)極氧化和著色，可獲得良好鑄造性能的鑄造鋁合金或加工塑性好的變形鋁合金。 e.易加工添加一定的合金元素后，可獲得良好鑄造性能的鑄造鋁合金或加工塑性好的變形鋁合金 由于硬幣的尺寸相差不大，為了使精確的分揀各幣種因使用鋁合金材料較為穩(wěn)妥，塑料易變形，熱脹冷縮對(duì)于尺寸影響較大。 3.3.2斜板縱向傾斜角度的確定 (1)確定摩擦因數(shù) 對(duì)硬幣的受力進(jìn)行分析，首先查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)確定摩擦因

23、數(shù)，分幣斜板材料為鋁合金，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知道摩擦因數(shù)在手冊(cè)中并不全面，因此一些材料間的摩擦因數(shù)按照較大值來(lái)估算。第四版一角硬幣為鋁鎂合金材質(zhì)，而兩種一元都是鋼芯鍍鉻材料，杜宇這兩種材質(zhì)均已較大的鋁對(duì)鋼的摩擦因數(shù)0.3來(lái)估算；其余的一角為不銹鋼材料，以鋼對(duì)鋁的摩擦因數(shù)0.17來(lái)估算，舊版五角為銅鉻合金，一較大的鋁對(duì)黃銅的摩擦因數(shù)0.27來(lái)估算；新版五角為銅芯鍍鉻，因此同樣以鋁對(duì)黃銅的0。27計(jì)算，如表3.2所示。 表3.2各種硬幣摩擦參數(shù) 摩擦因數(shù) 直徑 質(zhì)量 厚度 舊版一角 0.3 22.5 2.2 2.4 新版一角 0.3 19 1.15 1.67 不銹

24、鋼一角 0.17 19 3.2 1.67 五角硬幣 0.27 20.5 3.8 1.65 一元硬幣 0.3 25 6.05 1.85 由于各幣種摩擦因數(shù)不同為了確保硬幣延底邊下滑取其最大值即μ=0.3 (2)受力分析 硬幣貼底邊的前提條件是重力延斜面的分力大于其摩擦力即 G*sinθ>G*cosθ*μ tanθ>μ θ>arctanμ=16.69°(μ=0.3) 故取θ=30° 受力分析如圖3.1所示。 圖3.1 硬幣在斜面上的受力分析圖 3.3.3斜板寬度、壁高。壁厚的確定 為了確保硬幣一個(gè)個(gè)按序進(jìn)

25、入分揀口，需確保斜板的寬度要大于各硬幣的最大寬度（一元硬幣的寬度為25毫米）小于各硬幣的最小寬度（一角硬幣的寬度為19毫米）的兩倍。故斜板的寬度介于25到38毫米之間。為考慮空間、材料等因素取寬度為30毫米 因硬幣的質(zhì)量輕，鋁合金材料的剛度足夠高，故在考慮斜板的壁厚和高度時(shí)可以忽略硬幣對(duì)斜板底面以及側(cè)面的壓力。從節(jié)約材料以及美觀(guān)的角度考慮初步選定壁厚為2毫米高度為5毫米。至此可作出斜板的縱剖面圖3.2 圖3.2分揀斜板的縱剖面 3.3.4分揀口大小的確定 初選分揀口與斜面下底邊的距離為2毫米，根據(jù)各幣種的直徑選取分揀口的寬度，各直徑如下表3.3所示。

26、表3.3 舊版一角 新版一角 不銹鋼一角 五角硬幣 一元硬幣 直徑 22.5 19 19 20.5 25 （1）第一個(gè)分揀口 斜面下底邊與分揀口上邊距離取新版和不銹鋼一角硬幣直徑與五角硬幣直徑平均值，即19.7毫米故分揀口寬度為17.7毫米；長(zhǎng)度取40毫米（大約兩倍直徑長(zhǎng)度）。從此分揀口分揀出新版一角硬幣和不銹鋼一角硬幣。 （2）第二個(gè)分揀口 依次類(lèi)推取分揀口寬度為19.5毫米；長(zhǎng)度為40毫米。從此分揀口分揀出五角硬幣。 （3）第三個(gè)分揀口 依次類(lèi)推取分揀口寬度為21.75毫米；長(zhǎng)度為40毫米。從此分揀口分揀出舊版一角硬幣 （4）第四個(gè)分揀口

27、 由于分揀斜板寬度為30毫米，一元硬幣為25毫米，分揀口與斜面下底邊的距離為2毫米，故取分揀口寬度為25毫米；長(zhǎng)度為50毫米，從此分揀口分揀出一元硬幣。 3.3.5分揀口之間的間距 為了保證整體尺寸以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性初步選取分揀口之間的距離為20mm。 分揀斜板示意圖如圖3.3所示，三維圖如圖3.4所示。 圖3.3分揀板平面圖 圖3.4分揀板三維圖 3.4計(jì)數(shù)步驟設(shè)計(jì) 3.4.1計(jì)數(shù)設(shè)計(jì) 光電計(jì)數(shù)器是通過(guò)紅外線(xiàn)發(fā)射和接收進(jìn)行計(jì)數(shù)，采用直射式的發(fā)射、接收分體，發(fā)生器和接收器分別置于分揀口兩邊，中間沒(méi)有阻擋時(shí)發(fā)射器的紅外線(xiàn)射到接收器，接收器收到發(fā)射來(lái)的紅外

28、線(xiàn)，經(jīng)相反處理使之沒(méi)有信號(hào)輸出，有硬幣經(jīng)過(guò)時(shí)擋住光路，接收機(jī)失去紅外線(xiàn)信號(hào)的便輸出一個(gè)脈沖信號(hào)到運(yùn)算累加器進(jìn)行計(jì)數(shù) 1電源部分采用獨(dú)立的穩(wěn)壓電源。此方案的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定可靠，且有各種成熟電路可供選用 2、發(fā)射部分 發(fā)射部分由LM555CJ時(shí)基集成電路及外圍元件構(gòu)成。555及R3,R4,C3構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率約為5KHz。這個(gè)振蕩信號(hào)由555的3腳輸出，經(jīng)R1加到Q1放大。隨著Q1的導(dǎo)通與截止，紅外發(fā)射管發(fā)出頻率為5KHz的斷續(xù)紅外信號(hào)。R2為限流電阻。 實(shí)用新型是一種紅外線(xiàn)接收器，適用于報(bào)警、計(jì)數(shù)和遙控。該紅外線(xiàn)收發(fā)器有一個(gè)發(fā)射機(jī)和一個(gè)接收機(jī)。發(fā)射機(jī)是由發(fā)射組件及其相應(yīng)的電路組成，接

29、收機(jī)是由接收組件及相應(yīng)的電路組成。發(fā)射組件是一個(gè)其焦點(diǎn)上放置一個(gè)紅外線(xiàn)發(fā)射管的拋物面的反罩。接收組件是一個(gè)在焦點(diǎn)上放置一個(gè)發(fā)光二極管拋物面的反罩并用一個(gè)橡膠圈將所說(shuō)的發(fā)射罩固定在線(xiàn)路板上 3、接收部分 接收電路中紅外接收管Q2接收紅外信號(hào)，再經(jīng)C4耦合后加到U3B的5腳，由運(yùn)放U3B放大后從7腳輸出。R6,R7決定U3B的5腳直流電平，R8,R9為這一級(jí)的負(fù)反饋電阻，同時(shí)又和C5構(gòu)成高通濾波器，以有效濾除雜散光干擾。這一級(jí)主要起電流放大作用。U3B的7腳輸出5KHz間歇信號(hào)經(jīng)過(guò)由C6,D5,D6構(gòu)成的二倍壓整流電路倍壓整流，在C7兩端得到雙倍于信號(hào)峰值的電壓。這個(gè)電壓使U3A同相端3腳電壓

30、超過(guò)2腳，U3A的1腳輸出高電平，加在四位BCD計(jì)數(shù)器SN74160N的時(shí)鐘端，同時(shí)，經(jīng)R11使發(fā)光二極管DS1發(fā)光。 4、顯示部分 采用 LED與點(diǎn)陣LCD相結(jié)合的方法因?yàn)樵O(shè)計(jì)既要求倒計(jì)時(shí)數(shù)字輸出，又要求有漢字信息提示及圖形輸出等，為方便觀(guān)看并考慮到現(xiàn)實(shí)情況，用LED與LCD分別顯示時(shí)間與提示信息。這種方案既滿(mǎn)足系統(tǒng)功能要求，又減少了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。 5計(jì)數(shù)方案 采用74KS160實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，用與門(mén)和或門(mén)實(shí)現(xiàn)反饋或控制功能，最后采用74LS47共陽(yáng)數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)值。如下圖3.5所示。 圖3.5 74KS160計(jì)數(shù)器電路圖 3.2 單元電路工作原理 3.2.1 信號(hào)采集

31、電路部分 該電路主要由，光電轉(zhuǎn)換電路，信號(hào)濾波比較電路組成。 光電轉(zhuǎn)換電路采用紅外發(fā)光二極管和光敏三極管作為光電轉(zhuǎn)換傳感器，采用典型電路，如圖3.6所示。 圖3.6 信號(hào)采集電路 3.2.2 計(jì)數(shù)電路 計(jì)數(shù)電路主要采用計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)信號(hào)采集電路輸出的脈沖個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物件計(jì)數(shù)的功能。為了使電路簡(jiǎn)單化，減少其它器件的使用，通過(guò)查看各種計(jì)數(shù)器芯片的技術(shù)手冊(cè)，選取74LS160為該電路計(jì)數(shù)元件。下圖3.7所示為計(jì)數(shù)電路： 圖3.7計(jì)數(shù)電路圖 圖3.8 74160管腳圖 3.2.3 數(shù)碼顯示電路 該電路是實(shí)現(xiàn)將

32、計(jì)數(shù)電路的計(jì)數(shù)值以直觀(guān)的數(shù)字方式顯現(xiàn)出來(lái)，只需實(shí)現(xiàn)基本要求即可，無(wú)特殊要求。 圖3.9 數(shù)碼管組成的顯示電路 計(jì)數(shù)電路輸出兩組BCD碼，為了使電路簡(jiǎn)單，應(yīng)選用BCD碼—七段數(shù)碼管譯碼驅(qū)動(dòng)器，而七段數(shù)碼管的選擇與之配套。譯碼器無(wú)特殊功能要求。這里選用了常用的74LS47共陽(yáng)數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)器，配套選取共陽(yáng)八段數(shù)碼管，但小數(shù)點(diǎn)位不用。74LS47為內(nèi)部有上拉電阻的BCD—七段數(shù)碼管譯碼器/驅(qū)動(dòng)器，輸出端為低電平有效，可用于驅(qū)動(dòng)緩沖器或共陽(yáng)數(shù)碼管。其功能表如圖3.10所示： 圖3.10 3.5包裝 如圖3.11采用透明

33、的塑料包裝管 圖3.11 硬幣包裝管示意圖 3.5.1封口裝置的設(shè)計(jì) （1） 整體構(gòu)思路 整體分為薄膜供給部分和封口部分。 （2）薄膜供給部分作用是將未使用的薄膜材料源源不斷地輸送到壓力棒下方，塑料包裝管上方等待封口； （3）封口部分與奶茶封口機(jī)原理類(lèi)似，壓力棒在落下的時(shí)候，通過(guò)能量轉(zhuǎn)換，壓緊塑料薄膜，使其與塑料包裝管緊密接觸，使兩者粘連，如圖3.12所示。 圖3.12 壓力棒地面的加熱環(huán)示意圖 （4） 整體結(jié)構(gòu)構(gòu)思圖如圖3.13所示。 圖3.13包裝古城整體結(jié)構(gòu)思路 3.6整體三維圖 圖3

34、.14 硬幣分揀機(jī)整體三維示意圖 總結(jié) 本機(jī)采用根據(jù)硬幣直徑的大小對(duì)幣值進(jìn)行清分的方法，雖然不具備辯偽功能，但可以對(duì)中國(guó)現(xiàn)行硬幣快速準(zhǔn)確按幣值進(jìn)行清分。主要特色是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便、清分準(zhǔn)確、使用可靠、維護(hù)簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉等。 而且系統(tǒng)具備擴(kuò)展的潛能，可以滿(mǎn)足將來(lái)硬幣清分機(jī)發(fā)展的需求。筆者與蘇州日寶科技有限公司共同開(kāi)發(fā)，應(yīng)用此技術(shù)生產(chǎn)的硬幣清分計(jì)數(shù)機(jī)。已成功地在銀行、公交公司等部門(mén)先行試用，大大提高了他們的工作效率，降低了成本費(fèi)用。因此此產(chǎn)品具備較高的推廣應(yīng)用價(jià)值，其發(fā)展前景相當(dāng)廣闊！通過(guò)這次設(shè)計(jì)

35、相信將會(huì)對(duì)以后的進(jìn)入工作都會(huì)起到重要的作用！ 通過(guò)以上的設(shè)計(jì)，讓我更加熟練的掌握了一般機(jī)械設(shè)計(jì)的步驟，通過(guò)查閱各種文獻(xiàn)資料也增長(zhǎng)了各方面的知識(shí)。如刀具的設(shè)計(jì)和機(jī)架的設(shè)計(jì)，同時(shí)通過(guò)對(duì)切割機(jī)的設(shè)計(jì)。也讓自己深深體會(huì)到理論設(shè)計(jì)和實(shí)際需求之間曾在這一定的差距。在設(shè)計(jì)中不僅要從繪圖方面出發(fā)，還要考慮實(shí)際加工工藝。讓自己的設(shè)計(jì)在現(xiàn)實(shí)中是可行的。 總之，本次設(shè)計(jì)是收獲頗豐的。不僅第一次比較全面地運(yùn)用了所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還學(xué)會(huì)了在設(shè)計(jì)中如何分析問(wèn)題,解決問(wèn)題。 參考文獻(xiàn) [1] 張展，姚振普 .實(shí)用機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].科學(xué)出版社.1994.6 [2

36、] 孫桓，陳作模 葛文杰.機(jī)械原理[M].高等教育出版社.2006.5 [3] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．2005 [4] 儲(chǔ)茂祥 鞏榮芬 吳慶洪．一種紙幣識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[R]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．2009 [5] 芮曉明，翟江蘭．基于虛擬裝配的硬幣自動(dòng)包裝機(jī)設(shè)計(jì)方法，2006 [6] 郭星，商云男．ST800A型硬幣清分機(jī)造型設(shè)計(jì)研究[J]．包轉(zhuǎn)工程，2007 [7] 肖麗英．YB50全自動(dòng)硬幣計(jì)數(shù)、包卷機(jī)的研制[J]．包裝工程，2003 [8] 張東霞，肖麗英等．YB50型硬幣包卷機(jī)的單片機(jī)控制系統(tǒng)[J]．微型機(jī)與 應(yīng)用，2003 [9

37、] 郎家峰．硬幣檢測(cè)清分系統(tǒng)研究[D]．江蘇：南京航空航天大學(xué)，2005 [10] 劉莉．自動(dòng)硬幣分撿機(jī)的研SO[D]。安徽：合肥工業(yè)大學(xué)，2006 [11] 張晟．硬幣分揀機(jī)機(jī)械裝置的設(shè)計(jì)[D]．上海：東華大學(xué)，2008 [12] 林洪貴．基于分離盤(pán)的硬幣清今機(jī)實(shí)例介紹明．現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2007 [13] 朱龍根．機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007 [14] 黃少昌等．計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)[M]．北京：清華大學(xué)出版社， 1988 [15] 鄭建榮．ADAMS虛擬樣機(jī)技術(shù)入門(mén)與提高[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2002 [16] 楊建國(guó)．可裝配性設(shè)計(jì)[M]．上海：中國(guó)紡織大學(xué)出版社，2001． [17] 葉修梓，陳超祥等．SolidWorks高級(jí)教程：高級(jí)裝配[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007 [18] 成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京o．化學(xué)工業(yè)出版社，2002 [19] 廖念釗，古瑩巷等．互換性與技術(shù)測(cè)量[M]．北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2000 [20] 卜炎．中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典[M]．南昌：江西科學(xué)出版社，2002