硬幣分揀計(jì)數(shù)機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書最終版

1、2015年遼寧省本科大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽作品硬幣分揀計(jì)數(shù)機(jī)遼寧工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)者：馬赫 李正帥 張梁 劉婧柯 韓寧寧指導(dǎo)教師：李曉丹，王曉磊目錄一設(shè)計(jì)目的2二設(shè)計(jì)方案22.1機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)22.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4三設(shè)計(jì)計(jì)算73.1 進(jìn)料機(jī)構(gòu)中帶傳動(dòng)的計(jì)算73.2 檢驗(yàn)計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)中帶傳動(dòng)的計(jì)算83.3 聯(lián)軸器的計(jì)算與選擇93.4 進(jìn)料機(jī)構(gòu)中軸承的計(jì)算10四成本核算10五功能特點(diǎn)11六主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)11七 整體實(shí)物展示11八參考文獻(xiàn)13硬幣分揀計(jì)數(shù)打包機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書一設(shè)計(jì)目的 隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)，技術(shù)的高速發(fā)展，貨幣流通越來(lái)越快速，硬幣的使用也越來(lái)越頻繁。每天都有大量的硬幣在市場(chǎng)中流通，但大量硬幣的清分工作卻是擺

2、在我們面前的難題。特別是公交系統(tǒng)和銀行工作人員需要對(duì)很多硬幣進(jìn)行清點(diǎn)計(jì)數(shù)，處理一大堆硬幣是非常困難的的，因?yàn)橛矌烹s亂無(wú)章需要很多工作人員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間清點(diǎn)才能完成，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率還低，長(zhǎng)時(shí)間接觸對(duì)眼睛不好。當(dāng)今國(guó)內(nèi)外硬幣清分裝置，或者設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單清理分類效果差，要么制造復(fù)雜、價(jià)格昂貴、缺少實(shí)用價(jià)值。傳統(tǒng)的硬幣分揀裝置旋轉(zhuǎn)式單一單次幣種計(jì)數(shù)分類，有卡幣現(xiàn)象，效率低。針對(duì)上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)一臺(tái)高效、準(zhǔn)確的錢幣整理、分類、計(jì)數(shù)于一體的機(jī)器是很有必要的。操作過(guò)程只需工作人員將其倒入漏斗即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)整理出1角、5角、1元的一摞摞硬幣，并計(jì)算顯示出金額，為包裝做準(zhǔn)備。該樣機(jī)的研制為銀行工作人員整理、計(jì)數(shù)帶了巨大方

3、便，降低了工作人員的工作強(qiáng)度，且操作簡(jiǎn)單、成本低。二設(shè)計(jì)方案2.1機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本作品硬幣分揀計(jì)數(shù)機(jī)所采用的技術(shù)方案是：由進(jìn)料機(jī)構(gòu)、分揀機(jī)構(gòu)、檢測(cè)計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)、收集機(jī)構(gòu)組成。進(jìn)料機(jī)構(gòu)包括，固定在外箱體上的進(jìn)幣料斗，固定在箱體上的電機(jī)、電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與傳送帶相連。硬幣通過(guò)進(jìn)幣料斗倒至傳送帶上，通過(guò)調(diào)節(jié)傳送帶的速度和出幣口處的高度來(lái)實(shí)現(xiàn)單層硬幣進(jìn)入下一機(jī)構(gòu)。 1. 電機(jī) 2.聯(lián)軸器 3.傳送帶 4.進(jìn)幣料斗 圖1 進(jìn)料機(jī)構(gòu)分揀機(jī)構(gòu)包括，安裝在內(nèi)箱體的只允許一種硬幣留在上面的篩板，末端有成排的限單個(gè)硬幣孔板軌道，沿硬幣滑走方向上的限寬擋板，篩板鏈接有曲柄連桿桿機(jī)構(gòu)，由電機(jī)帶動(dòng)。硬幣通過(guò)進(jìn)料機(jī)構(gòu)進(jìn)入分揀機(jī)

4、構(gòu)后落到內(nèi)箱體的一元硬幣分離篩中，分離篩隨內(nèi)箱體在滑到上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一元硬幣以外的其他硬幣都通過(guò)分離篩的篩孔掉落到下層導(dǎo)板上，然后滑到下一層分離篩中繼續(xù)篩分。通過(guò)層層篩分實(shí)現(xiàn)硬幣的分揀。 5.電機(jī) 6.曲柄 7.連桿 8.分離篩隔板 9.分離篩圖2 分揀機(jī)構(gòu)檢測(cè)計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)包括，檢測(cè)計(jì)數(shù)光電傳感器安裝在分揀機(jī)構(gòu)沿貨幣單個(gè)劃走的軌道上。硬幣通過(guò)分揀機(jī)構(gòu)后落在傳送硬幣的傳送帶上，當(dāng)硬幣通過(guò)安裝在傳送帶一側(cè)的光電傳感器時(shí)被檢測(cè)到并將信號(hào)送給單片機(jī)，并將數(shù)量顯示在液晶屏上，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。 10.電機(jī) 11.聯(lián)軸器 12.帶輪 13.傳送帶 14.傳感器圖3 檢測(cè)計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)收集機(jī)構(gòu)包括安裝在機(jī)架上的下幣管道

5、，裝硬幣的圓管，下蓋管，推管氣缸，推蓋氣缸，壓蓋氣缸等組成。硬幣通過(guò)計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)后經(jīng)下幣管道落入裝硬幣的圓管，當(dāng)裝滿圓管后推管氣缸動(dòng)作把當(dāng)前的圓管送至壓蓋氣缸下方并把下一個(gè)圓管送至下幣管道正下方，繼續(xù)收集硬幣，同時(shí)推蓋氣缸把蓋子送至壓蓋氣缸下方，壓蓋氣缸動(dòng)作把蓋子扣在裝滿硬幣的圓管上最終實(shí)現(xiàn)硬幣的打包。15.壓蓋氣缸 16.下蓋管 17.推蓋氣缸 18.下幣管 19.下料管 20.推管氣缸圖4收集箱機(jī)構(gòu)2.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1） 總體控制方案框圖 采用單片機(jī)作為控制器，通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速，將硬幣分類傳送到傳動(dòng)帶，四個(gè)傳感器進(jìn)行計(jì)數(shù)并判斷，液晶屏顯示硬幣種類及個(gè)數(shù)，當(dāng)傳感器檢測(cè)夠50個(gè)硬幣的時(shí)候

6、，氣缸動(dòng)作實(shí)現(xiàn)硬幣的包裝及送出。圖5總體方案控制框圖2） 電路接線路圖圖6電路接線3） 程序流程圖 圖7程序流程圖三設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 進(jìn)料機(jī)構(gòu)中帶傳動(dòng)的計(jì)算1） 確定設(shè)計(jì)功率初選傳遞的額定功率P=8W，依表查得工作情況系數(shù)KA=1，所以設(shè)計(jì)功率 PC=KA*P=8W2）確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1和dd2（1） 選擇小帶輪直徑dd1 結(jié)合實(shí)際要求查表得小帶輪的直徑dd1=20mm（2） 驗(yàn)算帶速 =*dd1*n1/（60*100）帶入公式計(jì)算得=31mm/s,由于該帶用于傳送硬幣，要求速度較慢，所以帶輪的轉(zhuǎn)速較低。（3） 計(jì)算從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd2 帶的傳動(dòng)比i=1，所以從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑 dd2=i*d

7、d1=20mm 3) 確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld （1）初定中心距a0 根據(jù)設(shè)計(jì)要求得帶的中心距a0=300mm。 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Lc= 計(jì)算得Lc=320mm，查表選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=315mm。 （2）確定中心距a 根據(jù)帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和主從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑確定帶的中心距a=295mm。 4）計(jì)算包角1 經(jīng)計(jì)算得。符合要求。5） 確定帶的根數(shù)依據(jù)經(jīng)驗(yàn)選用一根帶完全符合要求。6）確定初拉力F0 式中Pc=8W，=0.031m/s,q=0.06，Z=1 所以F0=251N3.2 檢驗(yàn)計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)中帶傳動(dòng)的計(jì)算1） 確定設(shè)計(jì)功率初選傳遞的額定功率P=36W，依表查得工作情況系數(shù)KA=1，所以設(shè)計(jì)功率

8、PC=KA*P=36W2）確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1和dd2（1） 選擇小帶輪直徑dd1 結(jié)合實(shí)際要求查表得小帶輪的直徑dd1=34mm （2）驗(yàn)算帶速 =*dd1*n1/（60*100）帶入公式計(jì)算得=15.3mm/s。 （3）計(jì)算從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd2 帶的傳動(dòng)比i=1，所以從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑 dd2=i*dd1=34mm 3) 確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld （1）初定中心距a0 根據(jù)設(shè)計(jì)要求得帶的中心距a0=730mm。 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Lc= 計(jì)算得Lc=764mm，查表選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=800mm。 （2）確定中心距a 根據(jù)帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和主從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑確定帶的中心距a=766mm。 4

9、）計(jì)算包角1 經(jīng)計(jì)算得。符合要求。 5） 確定帶的根數(shù)依據(jù)經(jīng)驗(yàn)選用一根帶完全符合要求。3.3 聯(lián)軸器的計(jì)算與選擇 聯(lián)軸器是根據(jù)載荷情況、計(jì)算轉(zhuǎn)矩、軸直徑和工作轉(zhuǎn)速來(lái)選擇的。由公式： P=FV 算得P=250.057=1.4W聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩T的計(jì)算，由公式： 算得： 計(jì)算轉(zhuǎn)矩的計(jì)算，由公式： = 算得： =Ka工況系數(shù)。3.4 進(jìn)料機(jī)構(gòu)中軸承的計(jì)算1）確定軸承的承載能力 在該機(jī)構(gòu)中選用的軸承型號(hào)是6800zz，其承載能力參數(shù)是2） 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 軸承只承受徑向載荷，R=251N， 所以當(dāng)量動(dòng)載荷 3）校核軸承壽命 式中 ，代入公式得 ，所以6800zz軸承適用。四成本核算 該作品在制作過(guò)程中的花費(fèi)

10、項(xiàng)目主要有基本原料購(gòu)置費(fèi)，其中包括角鋁，絕緣板等材料的購(gòu)置；零件加工費(fèi)，包括某些必要零件的外包加工；裝置外購(gòu)件費(fèi)用，包括電機(jī)、軸承、導(dǎo)軌、等零部件的購(gòu)買；電器元件購(gòu)置費(fèi)，包括單片機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)，傳感器等電器元件的購(gòu)買；專利申請(qǐng)費(fèi)，包括在申請(qǐng)專利時(shí)所花費(fèi)的所有項(xiàng)目；工具購(gòu)置費(fèi)，包括鉆頭，焊錫，砂輪片，熱縮管，螺絲螺母等消耗品的購(gòu)置。具體的明細(xì)如表1所示。表1 設(shè)計(jì)成本核算序號(hào)名稱價(jià)格（元）1機(jī)架3002傳送帶2003加工件10004軸承1305機(jī)械工具3406電氣元器件4607單片機(jī)908電機(jī)+驅(qū)動(dòng)640總計(jì) 3160五功能特點(diǎn) 該機(jī)器一次性精準(zhǔn)篩選多種幣種，提供一種能夠高效率快速清分各種面值硬幣

11、的硬幣分揀計(jì)數(shù)機(jī)。在分離硬幣的過(guò)程中不需要停機(jī)便進(jìn)行對(duì)已經(jīng)篩分好的硬幣的清理和包裝，保證了機(jī)械連續(xù)運(yùn)行，提高了篩分的效率。操作過(guò)程只需工作人員將其倒入漏斗即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)整理出1角、5角、1元的一摞摞硬幣，并計(jì)算顯示出金額。采用光電傳感器技術(shù)更加準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理不易出現(xiàn)卡幣的現(xiàn)象，保證篩分機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)順暢、高效。本產(chǎn)品所需空間小，搬運(yùn)方便，且操作簡(jiǎn)單、成本低，適用于銀行、公交公司等需要處理大量硬幣的場(chǎng)所！該樣機(jī)的研制為銀行，公交公司工作人員整理、計(jì)數(shù)帶來(lái)了巨大方便，大大降低了工作人員的工作強(qiáng)度。  本作品保證分離快速、精準(zhǔn)、省時(shí)省力、分離過(guò)程中不用停機(jī)，減少了工作人員工作，同時(shí)實(shí)現(xiàn)好的計(jì)數(shù)和

12、經(jīng)濟(jì)方面的可行性。六主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)硬幣分揀計(jì)數(shù)機(jī)的實(shí)現(xiàn)依賴于機(jī)械結(jié)構(gòu)和傳感器的應(yīng)用屬于機(jī)電一體化范疇。本項(xiàng)目應(yīng)用了單片機(jī)計(jì)數(shù)、傳感器技術(shù)和機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等知識(shí)，是對(duì)機(jī)械和電子控制知識(shí)綜合靈活運(yùn)用的體現(xiàn)。創(chuàng)新點(diǎn)：（1）巧妙地采用所學(xué)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)不同面值、同一面額不同大小硬幣的高效分離；（2）采用單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)錢幣的整理、計(jì)數(shù)和顯示功能；（3）減少了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了硬幣分離、整理、計(jì)數(shù)的自動(dòng)化過(guò)程。7 整體實(shí)物展示 圖8整體實(shí)物展示 本作品已申請(qǐng)專利，專利圖如下； 圖9專利圖八參考文獻(xiàn) 1 鞏云鵬，田萬(wàn)祿，張偉華，黃秋波.2008.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì). 北京：科學(xué)出版社 2 孫志禮，馬星國(guó)，黃秋波，閆玉濤.2008.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：科學(xué)出版社 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 王伯平.2008.互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社 5 劉鴻文.20