西華大學(xué)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)課程設(shè)計(jì)

1、 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 課 程 名 稱: 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)課程設(shè)計(jì) 課 程 代 碼: 6004029 題 目: 全自動(dòng)捆鈔機(jī) 學(xué)院(直屬系) : 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院 年級(jí)/專業(yè)/班: 2011級(jí) 機(jī)設(shè) 2班 學(xué) 生 姓 名: 曾印權(quán) 學(xué) 號(hào): 312011081102225 目 錄摘要I引言II1全自動(dòng)捆鈔機(jī)可行性論證1 1.1開(kāi)發(fā)捆鈔機(jī)的目的和意義11.2 國(guó)內(nèi)外捆鈔機(jī)的發(fā)展概況11.3 捆鈔機(jī)的市場(chǎng)需求分析11.4對(duì)產(chǎn)品的原理方案及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析11.5預(yù)期社會(huì)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)分析22.全自動(dòng)捆鈔機(jī)的功能分析621 全自動(dòng)捆鈔機(jī)功能描述以及功能分析622 總功能分解623 功能分析

2、與功能結(jié)構(gòu)圖83.全自動(dòng)捆鈔機(jī)功能原理設(shè)計(jì)931 形態(tài)學(xué)矩陣尋找原理解和原理解組合932 模糊綜合評(píng)價(jià)和抉策94.機(jī)械總體方案設(shè)計(jì)13 4.1捆鈔機(jī)主要組成部分13 4.2機(jī)構(gòu)布局框圖13 4.3總體方案設(shè)計(jì)14 4.4產(chǎn)品總體控制原理155.產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析計(jì)算16 5.1基本參數(shù)16 5.2運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析計(jì)算17 5.3承載能力計(jì)算與校核206.橫帶帶頭、帶尾夾緊、切斷裝置2161 凸輪組件2162 凸輪箱體零件2163 凸輪部件227.結(jié)論238.參考文獻(xiàn)24 摘 要 本課程設(shè)計(jì)以現(xiàn)有的捆鈔機(jī)為參考，從設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的角度出發(fā)，運(yùn)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思想和方法，過(guò)參考樣機(jī)、市

3、場(chǎng)調(diào)研和查閱相關(guān)資料，作出可行性論證，進(jìn)行功能原理分析和功能分解，繪制功能結(jié)構(gòu)圖，作工藝動(dòng)作的分析和分解，分析、構(gòu)思出系統(tǒng)總功能原理圖并進(jìn)行原理方案評(píng)價(jià)。對(duì)整機(jī)的功能原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，通確定產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)和進(jìn)行相關(guān)的運(yùn)動(dòng)分析，設(shè)計(jì)了整機(jī)工作循環(huán)圖和控制原理圖。并完成其分功能部件或系統(tǒng)的實(shí)用化設(shè)計(jì)。最后我們針對(duì)全自動(dòng)捆鈔機(jī)的直帶送帶機(jī)構(gòu)進(jìn)行了具體的結(jié)構(gòu)計(jì)算和設(shè)計(jì)，對(duì)現(xiàn)有捆鈔機(jī)中對(duì)該部分機(jī)構(gòu)的主要零部件都一一進(jìn)行了結(jié)構(gòu)功能的分析，完成橫帶帶頭、帶尾夾緊、切斷裝置的創(chuàng)新和改進(jìn)。應(yīng)用三維設(shè)計(jì)軟件SolidWorks進(jìn)行了模擬制造加工和裝配，完成了橫帶帶頭、帶尾夾緊、切斷裝置虛擬設(shè)計(jì)，并完成了部件的裝配圖以及

4、關(guān)鍵零件的零件圖設(shè)計(jì)。通過(guò)本課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，了解和掌握了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程和方法，培養(yǎng)了科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。關(guān)鍵詞：送帶 夾緊 困扎 檢測(cè)引言伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，自加入世界貿(mào)易組織以來(lái)，金融行業(yè)的發(fā)展也漸漸達(dá)到了高峰。當(dāng)前國(guó)內(nèi)的貨幣交易主體依舊是紙幣，因而就需要對(duì)紙幣進(jìn)行清點(diǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸。首先金融機(jī)構(gòu)就需要對(duì)紙幣進(jìn)行捆扎處理，從而相應(yīng)的紙幣捆扎設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。本課設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)一款基于單片機(jī)控制的全自動(dòng)的捆鈔機(jī)，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的總體原理方案。進(jìn)而對(duì)整機(jī)的功能原理進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，并完成其部分功能部件或系統(tǒng)的實(shí)用化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中參照了現(xiàn)今一些捆鈔機(jī)產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)和金融行業(yè)對(duì)捆鈔機(jī)的要求，機(jī)械設(shè)計(jì)中分析幾

5、種方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行選擇，對(duì)橫帶帶頭、帶尾夾緊、切斷裝置進(jìn)行優(yōu)化開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。III1、 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的可行性論證報(bào)告1.1捆鈔機(jī)的目的和意義捆鈔機(jī)的目的在于將一些鈔票捆扎在一起，以便于清理、保存、運(yùn)輸?shù)?。隨著社會(huì)的發(fā)展，人民的生活水平有了大大的提高，在滿足日常所需之余，人們還將多余的錢(qián)放進(jìn)了銀行。越來(lái)越多的紙幣累積，各大銀行機(jī)構(gòu)或其他金融機(jī)構(gòu)就涉及到了鈔票的存放和運(yùn)輸問(wèn)題，又得考慮其方便性，以適應(yīng)越來(lái)越快的生活節(jié)奏。捆鈔機(jī)的誕生很好的解決了這個(gè)問(wèn)題，不僅節(jié)約了工作人員的時(shí)間，而且比手工困扎的更為牢靠，穩(wěn)定性也更好。1.2國(guó)內(nèi)外捆鈔機(jī)的發(fā)展概況傳統(tǒng)的捆鈔機(jī)主要是通過(guò)液壓電動(dòng)機(jī)構(gòu)把鈔票壓緊，然后手工用纖維

6、繩捆緊。人工手捆操作勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，由于纖維繩與紙幣接觸面積小很容易把鈔票勒傷，更嚴(yán)重的是手工捆扎的雙十字沒(méi)有互相連接成為一個(gè)整體在現(xiàn)金調(diào)運(yùn)中易產(chǎn)生散捆，丟張等安全問(wèn)題，為此中國(guó)人民銀行發(fā)文要求入庫(kù)紙幣線捆采用寬塑料PP（聚丙脂）捆扎帶捆扎雙十字交叉點(diǎn)粘接起來(lái)使捆扎帶成為一個(gè)整體。傳統(tǒng)的大把捆鈔機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)這些要求，所有的入庫(kù)錢(qián)捆使用自動(dòng)的燙接捆鈔機(jī)捆扎將是不可避免的趨勢(shì)。捆扎機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)有三大特點(diǎn)：全自動(dòng)化；高速度化；多樣化發(fā)展。1.3捆鈔機(jī)的市場(chǎng)需求分析改革開(kāi)放以來(lái)，人們的人均純收入有了大幅度的提升，當(dāng)然也就是說(shuō)除滿足自身必需的生活所需外也了不少的積蓄，而這些積蓄考慮到安全問(wèn)題他們便

7、會(huì)將它投擲銀行機(jī)構(gòu)或其他金融機(jī)構(gòu)，這樣隨著鈔票的積累就涉及到它的存放問(wèn)題，再考慮到大數(shù)量的鈔票的提取問(wèn)題,單由人工直接點(diǎn)數(shù)或小型捆扎既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力,而且效果也很不理想.對(duì)于少量鈔票如萬(wàn)元左右它還可以勉強(qiáng)由人工捆扎,但對(duì)于數(shù)量較大的如十萬(wàn)元單由人工捆扎那就可想而知,一大疊鈔票即使被捆扎但人的力量有限致使捆扎不太緊固,松散的壞處就是一是所占的空間大,二是比捆緊的容易變質(zhì),還有人工捆扎速度慢,社會(huì)在進(jìn)步講究的就是效率,另外就是對(duì)于大數(shù)量的提款,如果沒(méi)有將十萬(wàn)或更多的鈔票捆扎在一起,那樣一張一張或一萬(wàn)一萬(wàn)的數(shù)起,那些要是提取幾百億上千億的再那樣數(shù),那也不知道要數(shù)到何時(shí),有了大數(shù)額鈔票的捆扎,便又可以節(jié)省

8、更多時(shí)間以及勞動(dòng)力啦, 考慮到這些優(yōu)點(diǎn)市場(chǎng)對(duì)它的需求越來(lái)越強(qiáng).捆扎機(jī)有中型和小型機(jī)而大型機(jī)目前還沒(méi)有,原因就在于鈔票有一定的厚度,而它的尺寸又并不是很大,如果捆扎太多反而顯得更易松散或不便攜帶,試想:十萬(wàn)元鈔票厚度就近十厘米,如果捆扎一百萬(wàn)那便是十個(gè)十萬(wàn)那就是一百厘米也即一米高,然而面額最大的一百元鈔票長(zhǎng)十五厘米寬六厘米左右,由此可想那樣顯得極不方便,再說(shuō)一百萬(wàn)也就是十個(gè)十萬(wàn)由人工點(diǎn)數(shù)也不過(guò)是十來(lái)秒時(shí)間的事,對(duì)于小型捆鈔機(jī)只捆扎一萬(wàn)元人民幣,對(duì)于這少量數(shù)額厚度小的則要求并不高,因?yàn)槿绻娣乓话氵€得將一萬(wàn)的十個(gè)累加在一起后還得壓縮,這里就不必壓緊,還有一萬(wàn)元人民幣一般是由銀行供給活期用戶提取小

9、數(shù)額用的算是”流動(dòng)資金”小型捆鈔機(jī)在包裝上也更簡(jiǎn)潔只有縱向包裝,包裝帶由牛皮紙代替在接口處要么由膠水粘合要么把它笮起即可,對(duì)于中型捆鈔機(jī)則兩次縱向捆扎,一次橫向捆扎壓緊包裝帶由塑料帶在接口處高溫融化粘合再由刀切割即可.1.4對(duì)產(chǎn)品的原理方案及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析現(xiàn)有捆鈔機(jī)包括全自動(dòng)捆鈔機(jī),手動(dòng)齒輪捆鈔機(jī),油壓捆鈔機(jī),臥式手動(dòng)捆鈔機(jī),手動(dòng)快速液壓捆鈔機(jī),電動(dòng)螺旋捆鈔機(jī)等等,在眾多需要運(yùn)用捆鈔機(jī)的行業(yè)都需要衛(wèi)生環(huán)保清潔的環(huán)境所以電動(dòng)全自動(dòng)捆鈔機(jī)是首選之一.這里我們來(lái)研究全自動(dòng)捆鈔機(jī)的工作原理：我們使用的是條帶捆扎機(jī)，它是由人工將一大疊鈔票放入到一定的位子，然后完成送帶、抽緊、結(jié)合、切斷等動(dòng)作。其按鈕有

10、一個(gè)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、一個(gè)捆扎自動(dòng)開(kāi)關(guān)、幾個(gè)按鈕（壓緊按鈕、松開(kāi)按鈕、直進(jìn)按鈕、直退按鈕、橫進(jìn)按鈕、橫退按鈕、直切按鈕、橫切按鈕、加溫按鈕、降溫按鈕）當(dāng)打開(kāi)電源總開(kāi)關(guān)后，機(jī)子先預(yù)熱，各信號(hào)燈閃耀，直到信號(hào)燈處于穩(wěn)定狀態(tài)不再閃亮，即到達(dá)穩(wěn)定后捆鈔就可正常工作了。工作過(guò)程可分為點(diǎn)動(dòng)控制也可以是連續(xù)全自動(dòng)控制。這里以全自動(dòng)控制為列說(shuō)明其工作過(guò)程：將一疊預(yù)先點(diǎn)清的鈔票放入捆鈔機(jī)指定位置后，由其面額調(diào)整其位置（在捆鈔機(jī)放錢(qián)的背面有一個(gè)旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，上面有幾個(gè)不同面額的刻度，這樣要捆扎的是什么面值就調(diào)到相應(yīng)位置，就這樣可以調(diào)節(jié)相應(yīng)的寬度）按下自動(dòng)捆扎按鈕，然后先直進(jìn)，也就是讓包裝帶橫向繞紙幣繞一周后收緊壓縮再加熱切割

11、，這樣就完成一道工序，之后再豎向（豎向由兩根包裝帶包扎）繞一周后收緊壓縮再加熱切割，這樣就完成了整個(gè)包扎過(guò)程。這里涉及到送帶，壓縮，切斷幾個(gè)過(guò)程。即橫向送帶需要一個(gè)電機(jī)，縱向送帶需要一個(gè)電機(jī)（這里雖然縱向有兩根包裝帶，但它只需一個(gè)電機(jī)通過(guò)一個(gè)輔助筒即可完成兩根帶的同時(shí)送達(dá)），壓縮與提升需要一個(gè)電機(jī)，切割需要一個(gè)電機(jī)。即全自動(dòng)捆鈔機(jī)的工作原理是：（1）捆扎帶的 之間，壓頭2上升并利用切刀切斷扁帶，將其壓緊在封接臺(tái)面與熱板，熱板與壓頭2之間加熱。當(dāng)加熱溫度達(dá)到要求，扁帶表層熔化后，壓頭2微降，熱板退出，然后壓頭2再上升，壓緊兩扁帶，使已局部熱熔的兩層扁帶粘合在一起。經(jīng)適當(dāng)冷卻后，壓頭2復(fù)位，封接臺(tái)

12、面亦退出，扁帶由于自身回彈性而緊束在捆扎物上。1.5預(yù)期社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)分析在西部大開(kāi)發(fā)之際，各行各業(yè)正在飛速的發(fā)展，企業(yè)也如雨后春筍般四處林立，特別是金融行業(yè)發(fā)展迅速，對(duì)捆扎鈔票、票據(jù)的自動(dòng)化機(jī)械需求量很大，從外地購(gòu)進(jìn)增大了運(yùn)輸成本及維修成本，本公司占著地理優(yōu)勢(shì)（地處西部的中心城市成都），社會(huì)關(guān)系密切，人際關(guān)系占著優(yōu)勢(shì)（熟悉本地各關(guān)系企業(yè)），對(duì)于同類產(chǎn)品有著絕大優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)西部市場(chǎng)。產(chǎn)品成本估算：產(chǎn)品成本估算首先要合理的分解成本，逐項(xiàng)計(jì)算單位成本，最后計(jì)算總成本，年產(chǎn)量為 375臺(tái) 。表1 單位成本估算表序號(hào)成本項(xiàng)目單位單耗單價(jià)單位成本備注一1、2、3、4、主要原料鋼材鑄鐵塑料軸承、螺釘?shù)葮?biāo)準(zhǔn)件K

13、gKgM3件58600001n62.667200005348160201600二、1、2、3、輔助材料捆扎帶印字板塑料Kg塊個(gè)102n25150x250300680三、生產(chǎn)過(guò)程用電度3000.5150四、生產(chǎn)過(guò)程用焦碳噸0.05100050五、生產(chǎn)過(guò)程用水噸0.5105六、工資人80501500七、提取的職工福利基金人0.6672818.7八、車間經(jīng)費(fèi)月0.032625002000九、車間成本月0.032833302667租用十、企業(yè)管理費(fèi)月0.0321000003200十一工廠成本月0.0321000003200十二銷售成本件125002500十三單位成本件11624116241十四平均單位

14、成本件11624116241由于物價(jià)波動(dòng)不大，有也是下滑趨勢(shì)，故忽略物價(jià)波動(dòng)造成的影響。表2 總成本估算表序號(hào) 項(xiàng) 目 金 額 （單位：萬(wàn)元）100%達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力80%達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力60%達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力一原材料80256424815二輔助材料4612536927675三燃料及動(dòng)力7687561546125四工資5625453375五提取的職工福利基金0712505704275六車間經(jīng)費(fèi)757575七車間成本101010八企業(yè)管理費(fèi)120120120九工廠成本120120120十銷售費(fèi)用937593759375十一總成本其中（1）折舊費(fèi)（2）流動(dòng)資金利息130101301013010十二

15、經(jīng)營(yíng)成本240240240十三固定成本325325325十四可變成本285228171總計(jì) 620 563 506 市場(chǎng)供求趨勢(shì)預(yù)測(cè)：表3 項(xiàng)目產(chǎn)品市場(chǎng)需求調(diào)查預(yù)測(cè)表 （單位：千臺(tái)/年）序號(hào)內(nèi)容項(xiàng)目評(píng)估時(shí)情況項(xiàng)目投產(chǎn)時(shí)情況項(xiàng)目投產(chǎn)后5年時(shí)情況項(xiàng)目投產(chǎn)后10年時(shí)情況1國(guó)內(nèi)銷售量8915172未滿足需求35413國(guó)內(nèi)需求111419184出口00215總需求111421196國(guó)內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)能力7814177進(jìn)口11318總供應(yīng)8917189總需求與總供給差額354110本項(xiàng)目年產(chǎn)量（包含在6中）設(shè)計(jì)產(chǎn)量為0.37500.350.70.5 根據(jù)上述調(diào)查預(yù)測(cè)，可以得到如下信息：該項(xiàng)目產(chǎn)品目前供不應(yīng)求，缺

16、口遠(yuǎn)大于項(xiàng)目設(shè)計(jì)能力，近十年內(nèi)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)能力發(fā)展迅速，供求缺口呈下降趨勢(shì)，項(xiàng)目規(guī)模不宜過(guò)大。該項(xiàng)目產(chǎn)品由進(jìn)口轉(zhuǎn)為進(jìn)出口混合，國(guó)內(nèi)外競(jìng)爭(zhēng)較強(qiáng)，必須重視產(chǎn)品質(zhì)量，提高競(jìng)爭(zhēng)力。項(xiàng)目投產(chǎn)后年收入與收益凈現(xiàn)值的估算：表4 項(xiàng)目收益凈現(xiàn)值表（單位：萬(wàn)元）序號(hào)內(nèi)容 年 份合計(jì)0123451銷售收入70090010001200150053002現(xiàn)金支出62069673481092437843支付稅金2667871281905004投資額6206205總支出（2+3+4）620646763821938111449046凈現(xiàn)金流量（1-5）-620531361782613853957現(xiàn)值系數(shù)（折現(xiàn)率4%）109

17、62092508890.8550.8228凈現(xiàn)值（6x7）-6205156126415842234317225696綜上：此項(xiàng)目投入正是時(shí)機(jī)，正遇上經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，對(duì)此產(chǎn)品的需求正逐年增加，前5年正是鼎盛時(shí)期。并且該項(xiàng)目產(chǎn)品目前供不應(yīng)求，缺口遠(yuǎn)大于項(xiàng)目設(shè)計(jì)能力，近十年內(nèi)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)能力發(fā)展迅速，供求缺口呈下降趨勢(shì)，項(xiàng)目規(guī)模不宜過(guò)大。該項(xiàng)目產(chǎn)品由進(jìn)口轉(zhuǎn)為進(jìn)出口混合，國(guó)內(nèi)外競(jìng)爭(zhēng)較強(qiáng)，必須重視產(chǎn)品質(zhì)量，提高競(jìng)爭(zhēng)力。另外，應(yīng)盡可能的開(kāi)拓需求市場(chǎng)，將規(guī)模擴(kuò)大至可行規(guī)模以滿足市場(chǎng)需求，也能降低成本，目前的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力中固定成本所占比例過(guò)大，應(yīng)盡可能縮小及增加產(chǎn)量來(lái)減小固定成本所占比例。從而獲取更高的經(jīng)

18、濟(jì)利潤(rùn)。2、 全自動(dòng)捆鈔機(jī)功能分析2.1全自動(dòng)捆鈔機(jī)功能描述以及功能分析用黑箱法尋找總功能和轉(zhuǎn)換關(guān)系，見(jiàn)圖2-1。圖2-1 黑箱示意圖2.2總功能分解總功能分解依據(jù)：機(jī)器一般由四個(gè)部分組成，即原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)部分、執(zhí)行部分、控制部分組成。其技術(shù)過(guò)程通常是:原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)控制工作機(jī)構(gòu)。而這四個(gè)部分一般安裝在支撐部件上工作機(jī)構(gòu)就是每臺(tái)機(jī)器的執(zhí)行部分，為了表示這種技術(shù)過(guò)程和周圍的環(huán)境，用技術(shù)過(guò)程流程圖表示，見(jiàn)圖2-2。圖2-2中的幾點(diǎn)說(shuō)明：1） 環(huán)境系統(tǒng)：依據(jù)使用條件，要求室內(nèi)使用。2） “人”：指操作人員對(duì)機(jī)器的要求，即要符合人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)。3） 相鄰技術(shù)系統(tǒng)：能量種類：電力 控制：機(jī)電一體化控制4） 虛

19、線框以內(nèi)表示機(jī)械的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而機(jī)械與外界聯(lián)系用實(shí)線大方框表示。圖2-2 技術(shù)過(guò)程流程圖將總功能分解為一級(jí)、二級(jí)分功能：圖2-3 功能分解圖2.3功能分析與功能結(jié)構(gòu)圖建立功能結(jié)構(gòu)圖，見(jiàn)圖2-4。第一步 首先建立總功能與一級(jí)分功能的功能結(jié)構(gòu)圖，如圖2-4（a）（b）第二不 建立二級(jí)功能的結(jié)構(gòu)圖（c）接著往下建立還可以建立更詳細(xì)完善的功能結(jié)構(gòu)圖。圖2-4 功能結(jié)構(gòu)圖3、功能原理設(shè)計(jì) 3.1形態(tài)學(xué)矩陣尋找原理解法和原理解組合按功能結(jié)構(gòu)圖，即可尋找各功能的原理解，然后用形態(tài)學(xué)矩陣進(jìn)行原理解組合，即可得到設(shè)計(jì)方案的多種解，見(jiàn)表3-1。序號(hào)分功能12345A送帶預(yù)置軌道摩擦牽引B拉緊凸輪機(jī)構(gòu)彈簧裝置電磁裝置

20、電機(jī)C結(jié)合膠粘合熱融合打結(jié)金屬薄片壓緊D切斷熱熔斷刀切斷鋸斷凸輪機(jī)構(gòu)剪短E能量轉(zhuǎn)換汽油機(jī)柴油機(jī)電動(dòng)機(jī)F能量分配齒輪箱油泵鏈傳動(dòng)帶傳動(dòng)蝸桿渦輪 G控制機(jī)電（單片機(jī)）機(jī)械裝置電磁PCH檢測(cè)光電裝置機(jī)械裝置表3-1 分功能形態(tài)學(xué)矩陣綜上所述：可建立全自動(dòng)捆鈔機(jī)的系統(tǒng)解形態(tài)學(xué)矩陣如上表。從表中可得到，組合方案數(shù)為：34443542=23040（種）在上表的23040種組合方案中，根據(jù)確定原理方案的3條原則，結(jié)合工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)有信息資料及來(lái)自其它方面的建議，篩選出如下3種方案供評(píng)價(jià)決策使用，用工程設(shè)計(jì)方案的模糊綜合評(píng)判法最后決策出最后方案。方案：A1B4C2D4E3F1G1H1.方案：A2B2C4D2

21、E3F1G4H1.方案：A2B3C2D3E3F2G1H2. 3.2模糊綜合評(píng)價(jià)和決策分析和確定評(píng)價(jià)目標(biāo)和權(quán)重系數(shù)，建立目標(biāo)樹(shù)，見(jiàn)圖3-1圖3-1 評(píng)價(jià)目標(biāo)樹(shù)各方案評(píng)價(jià)目標(biāo)的初步評(píng)語(yǔ)，見(jiàn)表3-2。評(píng)價(jià)目標(biāo)方案1234567捆扎速度適用性噪聲振動(dòng)操作方便安全性方案好一般一般好好一般一般方案差好好一般一般好差方案一般差差差差差好表3-2 評(píng)價(jià)目標(biāo)評(píng)語(yǔ)模糊評(píng)價(jià)：評(píng)價(jià)目標(biāo)集 X=x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7.權(quán)重系數(shù) G=0.25，0.2，0.05，0.1，0.10.15，0.15 評(píng)價(jià)集 u=u1,u2,u3,u4=優(yōu)，良，中，差隸屬度矩陣：按M(，)模型，求各方案模糊綜合評(píng)價(jià)：B=GR=

22、(0.25,0.2,0.05,0.1,0.1,0.15,0.15)Ri=(b1，b2，b3，b4) 其中：M-模型 “”，“”-為合成運(yùn)算符號(hào)，若ab，取小者；若ab，取大者。B=GR1=(b1，b2，b3，b4)b1=（0.250.5）（0.20）(0.050) (0.10.5) (0.10.5) (0.150) (0.150)=0.25000.10.100 =0.25同理；b2=0.25；b3=0.25；b4=0.2BII=GRII=(b1，b2，b3，b4)b1=0.2；b2=0.25；b3=0.25；b4=0.25BIII=GRIII=(b1，b2，b3，b4)b1=15；b2=0.2

23、5；b3=0.25；b4=0.25各方案綜合評(píng)價(jià)數(shù)B的比較：BI=(0.25,0.25,0.25,0.2)BII=(0.2,0.25,0.25,0.25)BII=(0.15,0.25,0.25,0.25)為了便于各方案的比較，將評(píng)價(jià)指標(biāo)歸一化，即：B=(b1/bj，b2/bj，b3/bj，b4/bj，)得到三個(gè)方案的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)：BI=(0.26,0.26,0.26,0.21)BII=(0.21,0.26,0.26,0.26)BII=(0.16,0.27,0.27,0.27)3個(gè)方案按優(yōu)劣排隊(duì)順序?yàn)椋篒,II,III。故選擇方案I。4、 機(jī)械總體方案設(shè)計(jì)4.1捆鈔機(jī)主要組成部分首先捆鈔機(jī)的工作

24、為對(duì)各類版本及面額的紙幣進(jìn)行捆扎，也達(dá)到便于儲(chǔ)存、運(yùn)輸和管理的設(shè)備。捆鈔機(jī)主要包括部分如4-1圖所示。 圖4-1 捆鈔機(jī)主要組成部分1.捆鈔機(jī)壓緊機(jī)構(gòu)：捆鈔機(jī)的壓緊機(jī)構(gòu)是捆鈔機(jī)機(jī)械設(shè)備中比較重要的一個(gè)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)主要完成對(duì)送入的大捆紙幣進(jìn)行壓幣以方便后續(xù)的捆扎工作。2.捆鈔機(jī)工作區(qū)：該部分為捆鈔機(jī)工作時(shí)的紙幣存放地，紙幣放在密閉的設(shè)備中，被設(shè)備進(jìn)行壓緊，送帶收帶捆扎等一系列工作。3.捆鈔機(jī)送收帶、凸輪機(jī)構(gòu)： 這兩個(gè)機(jī)構(gòu)是該設(shè)備最主要的機(jī)構(gòu)，捆鈔機(jī)的主要?jiǎng)幼鞫家窟@兩個(gè)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。送、收帶機(jī)構(gòu)為一個(gè)機(jī)構(gòu)完成，分縱向和橫向送收帶機(jī)構(gòu)：凸輪機(jī)構(gòu)主要完成捆扎帶收緊后對(duì)捆扎帶的熱合剪斷處理，當(dāng)然收帶前對(duì)

25、捆扎帶的帶頭壓緊工作也由凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)完成。4.2機(jī)構(gòu)布局框圖 對(duì)捆鈔機(jī)的組成部分了解了后總體大致分析出其機(jī)構(gòu)布局的簡(jiǎn)單框圖，進(jìn)而便于也后的各部分機(jī)械原理的設(shè)計(jì)。機(jī)構(gòu)布局框圖如圖4-2所示。 圖4-2 機(jī)構(gòu)布局簡(jiǎn)圖壓緊機(jī)構(gòu)設(shè)定為采取上壓式布局，方便對(duì)紙幣的壓幣和松幣。送、收帶機(jī)構(gòu)由于分縱向和橫向，機(jī)構(gòu)布局為紙幣側(cè)向設(shè)置。對(duì)于凸輪機(jī)構(gòu)的布局，分析到壓緊機(jī)構(gòu)也為上壓式，避免機(jī)構(gòu)的復(fù)雜位置設(shè)計(jì)和考慮到整體設(shè)備的尺寸大小盡量小型化，故而安排到整體機(jī)構(gòu)下方，采取頂桿上升動(dòng)作式。4.3總體方案選擇依據(jù)初步的機(jī)構(gòu)劃分和布局設(shè)定開(kāi)始擬定捆鈔機(jī)的總體方案，經(jīng)設(shè)計(jì)分析出兩種機(jī)械原理方案。方案一如圖4-3所示，方案二如

26、圖4-4所示對(duì)分析出的兩種方案進(jìn)行比較，兩種方案中主要區(qū)別在于壓緊機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)上。經(jīng)查找資料和同學(xué)討論，方案一中壓緊機(jī)構(gòu)的布局有利于設(shè)備整體體積的減小，但是對(duì)于反向同軸絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可能發(fā)生使兩移動(dòng)快的水平移動(dòng)不一致，從而導(dǎo)致連桿的上升不一致，致使壓板不能良好的壓幣，并且在檢測(cè)壓幣壓緊采用特殊材料的壓縮通過(guò)限位信號(hào)來(lái)檢測(cè)，此方案中材料不易選取并且材料受溫度影響后壓縮量會(huì)變化而影響壓緊，致使紙幣的捆扎效果變差或失敗。檢測(cè)凸輪機(jī)構(gòu)方案一中采用帶輪作為一級(jí)傳動(dòng)，在凸輪動(dòng)作中如果出現(xiàn)打滑現(xiàn)象會(huì)造成紙幣捆扎時(shí)出現(xiàn)一些故障，導(dǎo)致捆幣失敗。在方案二中由于其壓緊傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)增加了整體結(jié)構(gòu)的體積，在壓緊檢

27、測(cè)時(shí)可能通過(guò)限位開(kāi)關(guān)，延時(shí)壓緊、測(cè)被動(dòng)輪測(cè)速方案，方案有待確定。凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用齒輪作為一級(jí)傳動(dòng)，避免了方案一中帶輪打滑的現(xiàn)象，但是由于齒輪的齒隙的存在可能會(huì)產(chǎn)生定位誤差導(dǎo)致凸輪動(dòng)作不到位而影響捆鈔。所以方案二中可能需要較好的定位方案從而減小這樣誤差。 圖4-3 機(jī)械方案一 圖4-4 機(jī)械方案二 最終分析比較確定方案二作為捆鈔機(jī)整體的初步設(shè)計(jì)方案，在后續(xù)各部分的機(jī)械部分詳細(xì)設(shè)計(jì)中解決方案二中所出現(xiàn)的一系列問(wèn)題。4.4產(chǎn)品總體控制原理考慮該產(chǎn)品屬于全自動(dòng)機(jī)器，由光機(jī)電一體化控制，其總體控制原理如下，見(jiàn)圖4-5圖4-6全自動(dòng)捆鈔機(jī)總控制圖分析捆鈔機(jī)的工作流程：紙幣到位-壓幣-送縱帶-壓帶-收縱帶-

28、熱合剪斷-送橫帶-壓帶-收橫帶-熱合剪斷-松幣-取幣。捆鈔機(jī)工作中要求對(duì)相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)控制：壓緊限位，壓緊檢測(cè)；送帶到位收緊檢測(cè)；縱向橫向帶完檢測(cè)；凸輪到位檢測(cè)等。在結(jié)合控制面板的設(shè)計(jì)、及控制電路分析出其控制流程如圖4-1所示 圖4-6 主程序控制流程圖5、產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析計(jì)算5.1基本參數(shù)工作電源：?jiǎn)蜗?20V/50HZ 功率：500W最小捆扎范圍（長(zhǎng)寬高）：1105780mm最大捆扎范圍（長(zhǎng)寬高）：18080130mm捆扎帶規(guī)格（寬厚）：120.3mm捆扎速度：每捆18秒壓緊力：5000N 捆緊力：200N外形尺寸（長(zhǎng)寬高）：5305451230mm設(shè)備凈重：118

29、kg操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高：只要按鈕一按，即可完成關(guān)門(mén)、壓緊、捆扎、開(kāi)門(mén)全部動(dòng)作。捆扎速度快，每次僅需18秒，捆扎速度目前國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先。捆扎結(jié)實(shí)可靠 壓得緊、捆扎力大，上交叉點(diǎn)自動(dòng)燙合，保證線捆安全，符合入庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)，又利于紙幣清分。造型美觀實(shí)用造型美觀大方，采用宜人化設(shè)計(jì)，操作舒適。安全環(huán)保，關(guān)門(mén)于先，壓緊在后，封閉捆扎，操作絕對(duì)安全，并有消煙除臭裝置，無(wú)味無(wú)害。質(zhì)量穩(wěn)定、故障率低。5.2運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析計(jì)算 要完成捆扎工作，需要5個(gè)步驟，分別由5個(gè)凸輪來(lái)完成這些動(dòng)作：帶頭的壓緊，舌頭的移位，燙頭的移位，帶末的壓緊，帶的粘合。由于要讓它們互相配合協(xié)調(diào)，所以安裝在同一凸輪軸上。由于燙頭的加熱需要一

30、定的時(shí)間t，所取角度為6nt(n為凸輪軸每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)).高溫加熱取t=0.3s,則=60.3n=64.8.(n=144040r/min),圓整取=65,帶的粘合取t=0.5,則=108取整=110。凸輪運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如下： 3=3/41=”=”=1/31 （11/3）1+23+=360,1=35.8,1=35,3=30.R0=h(1tg),h=15mm,1=35=0.61,3=0.52,=30,R0=15(0.61tg30)=42.6,R0=45.y=(l/1)=15,y=l/1=24.6y”=0.y=l(1-/3)=0y=-1/3= -1.92,y”=0.=(R0+y)2+y23/(R0+y)2

31、紙幣定位調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算：由于紙幣都是規(guī)格品，無(wú)論面額大小但厚度始終是一樣的，其寬度也是有一定的規(guī)定，也就規(guī)定100元和50元的紙幣寬度一樣，20元和10元寬度一樣，1元和5元寬度一樣 ，而且它們之間的寬度差也是一定的，也就是我們由這寬度差就確定其調(diào)節(jié)凸輪的高度差：經(jīng)測(cè)量其寬度差為14mm也就是紙幣調(diào)節(jié)需要調(diào)整的位置是7mm，即此裝置后的調(diào)整凸輪的高度差為7mm。我們這里研究的是只有兩種調(diào)節(jié)高度也就是對(duì)三類紙幣才有效。即調(diào)整范圍從1元到100元。蝸桿蝸輪傳動(dòng)計(jì)算:蝸桿傳動(dòng)是在空間交錯(cuò)的兩軸間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種機(jī)構(gòu)，兩軸線交錯(cuò)的夾角可為任意值，常用90。這種傳動(dòng)由于具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大、傳

32、動(dòng)平穩(wěn)以及在一定條件下具有可靠的自鎖性等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用頗為廣泛；其不足之處是傳動(dòng)效率低、常需耗用由色金屬等。蝸桿傳動(dòng)通常用于減速裝置。采用普通圓柱蝸桿傳動(dòng)，其齒廓曲線為阿基米德線。選用此曲線原則：在垂直于蝸桿軸線的平面（即端面）上，齒廓為阿基米德螺旋線，在包含周旋的平面上的齒廓（即軸向齒廓）為直線，其齒形角0=20。它可在車床上用直線刀刃的單刀（當(dāng)導(dǎo)程角3時(shí)）或雙刀（當(dāng)3時(shí)）車削加工。安裝刀具時(shí)，切削刀的頂面必須通過(guò)蝸桿的軸線，這種蝸桿磨削困難，當(dāng)導(dǎo)程角較大時(shí)加工不便。蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及其選擇 普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)有模數(shù)m、壓力角、蝸桿頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)z2及蝸桿的直徑d1等。1. 模數(shù)m

33、和壓力角和齒輪傳動(dòng)一樣，蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸也以模數(shù)為主要計(jì)算參數(shù)。蝸桿和蝸輪嚙合時(shí)，在中間平面上，蝸桿的軸向魔術(shù)、壓力角應(yīng)與蝸輪的端面模數(shù)、壓力角相等。ZA蝸桿的軸向壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值（20），蝸桿軸向壓力角與法向壓力角的關(guān)系為0=2.分度圓直徑d1在蝸桿傳動(dòng)中，為了保證蝸桿與配對(duì)蝸輪的正確嚙合，常用與蝸桿具有同樣尺寸的蝸輪滾刀來(lái)加工與其配對(duì)的蝸輪。這樣，只要有一種尺寸的蝸桿，就得有一種對(duì)應(yīng)的蝸輪滾刀。對(duì)于同一模數(shù)，可以有很多不同直徑的蝸桿，因而對(duì)每一模數(shù)就要配備很多蝸輪滾刀20。顯然。這樣很不經(jīng)濟(jì)。所以分度圓已標(biāo)準(zhǔn)化，按規(guī)定選取34。3.蝸桿頭數(shù)z1 由于本設(shè)計(jì)由電機(jī)經(jīng)蝸桿蝸輪減速直接驅(qū)動(dòng)螺母，

34、所以要求傳動(dòng)比較大，效率也較高。選用蝸桿頭數(shù)為2。4.蝸輪齒數(shù)z2 蝸輪齒數(shù)根據(jù)傳動(dòng)比來(lái)確定z2=345導(dǎo)程角蝸桿頭數(shù)和蝸桿直徑系數(shù)選定后，導(dǎo)程角也就定了。 tg = z1/q7蝸桿傳動(dòng)的標(biāo))準(zhǔn)中心距=(q+ z2) *m/2所以A=76.5蝸桿蝸輪傳動(dòng)主要齒形參數(shù)及幾何參數(shù)名稱代號(hào)結(jié)果模數(shù)m3蝸輪齒數(shù)Z234蝸桿頭數(shù)Z12螺旋方向右旋壓力角n20精度等級(jí)8級(jí)加工后中心距偏差0.02螺母牙型角10螺母螺旋升角64825齒根高h(yuǎn)f3.6齒頂高h(yuǎn)a3齒全高h(yuǎn)6.6齒形角020頂隙c0.6蝸桿齒頂厚度sa蝸桿齒根厚度sf蝸桿分度圓柱螺旋升角64235法面模數(shù)mn蝸桿法面齒厚sn齒廓圓弧半徑最小界限值

35、min蝸桿齒厚s3.77蝸桿齒間寬e5.65蝸桿軸間齒距pa9.42齒廓圓弧半徑15齒廓圓弧中心到蝸桿軸心的距離l30.65齒廓圓弧中心到蝸桿齒對(duì)稱線的距離L16.00圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)基本幾何尺寸名稱代號(hào)結(jié)果蝸桿分度圓直徑d151蝸輪分度圓直徑d2102蝸桿節(jié)圓直徑d151中心距a765傳動(dòng)比i17蝸輪節(jié)圓直徑d2102蝸桿齒頂圓直徑d a157蝸輪齒頂圓直徑d a2108蝸桿齒根圓直徑d f143.8蝸輪齒根圓直徑d f294.8蝸輪頂圓直徑d e2110蝸輪寬度B265.3承載能力計(jì)算與效核本設(shè)計(jì)傳動(dòng)動(dòng)力為中載低速，所以蝸桿材料采用45鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其硬度為220-300HBS；蝸輪材料采用灰鑄鐵HT200，并對(duì)蝸輪進(jìn)行時(shí)效處理。效核蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù) SH=Hlim/HSHminH為蝸輪齒面接觸應(yīng)力，Mpa；Hlim為蝸輪齒面接觸疲勞極限；SHmin為最小安全系數(shù)。蝸輪的圓周速度為4.5m/s，所以選用精度等級(jí)為8級(jí)，由這些參數(shù)查表機(jī)械設(shè)計(jì)表11-22得SHmin=2.0。蝸輪齒面接觸應(yīng)力 H=Ft2/(ZmYzbm2(d2+2x2.m)=1.61Ft2為蝸輪分度圓上的圓周力滿足強(qiáng)度要求。要求以較小的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生較大的軸向推力，用以克服工件阻力，間歇性工作，每次工作時(shí)間較