西華大學(xué)產(chǎn)品開發(fā)課程設(shè)計

1、 課 程 設(shè) 計 說 明 書課程設(shè)計說明書 課 程 名 稱: 產(chǎn)品開發(fā)課程設(shè)計 課 程 代 碼: 6004029 題 目: 全自動捆鈔機 學(xué)院(直屬系) : 機械工程與自動化學(xué)院 年級/專業(yè)/班: 2011級 機設(shè) 2班 學(xué) 生 姓 名: 曾印權(quán) 學(xué) 號: 312011081102225 目 錄摘要I引言II1全自動捆鈔機可行性論證1 1.1開發(fā)捆鈔機的目的和意義11.2 國內(nèi)外捆鈔機的發(fā)展概況11.3 捆鈔機的市場需求分析11.4對產(chǎn)品的原理方案及關(guān)鍵技術(shù)進行分析11.5預(yù)期社會經(jīng)濟效應(yīng)分析22.全自動捆鈔機的功能分析621 全自動捆鈔機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.全自動捆鈔機功能原理設(shè)計931 形態(tài)學(xué)矩陣尋找原理解和原理解組合932 模糊綜合評價和抉策94.機械總體方案設(shè)計13 4.1捆鈔機主要組成部分13 4.2機構(gòu)布局框圖13 4.3總體方案設(shè)計14 4.4產(chǎn)品總體控制原理155.產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)和運動學(xué)、動力學(xué)分析計算16 5.1基本參數(shù)16 5.2運動學(xué)、動力學(xué)分析計算17 5.3承載能力計算與校核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24 摘 要 本課程設(shè)計以現(xiàn)有的捆鈔機為參考，從設(shè)計開發(fā)新產(chǎn)品的角度出發(fā)，運用系統(tǒng)設(shè)計的思想和方法，過參考樣機、市

3、場調(diào)研和查閱相關(guān)資料，作出可行性論證，進行功能原理分析和功能分解，繪制功能結(jié)構(gòu)圖，作工藝動作的分析和分解，分析、構(gòu)思出系統(tǒng)總功能原理圖并進行原理方案評價。對整機的功能原理進行設(shè)計，通確定產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)和進行相關(guān)的運動分析，設(shè)計了整機工作循環(huán)圖和控制原理圖。并完成其分功能部件或系統(tǒng)的實用化設(shè)計。最后我們針對全自動捆鈔機的直帶送帶機構(gòu)進行了具體的結(jié)構(gòu)計算和設(shè)計，對現(xiàn)有捆鈔機中對該部分機構(gòu)的主要零部件都一一進行了結(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。應(yīng)用三維設(shè)計軟件SolidWorks進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，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。通過本課程設(shè)計的訓(xùn)練，了解和掌握了產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計的一般過程和方法，培養(yǎng)了科學(xué)嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。關(guān)鍵詞：送帶 夾緊 困扎 檢測引言伴隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，自加入世界貿(mào)易組織以來，金融行業(yè)的發(fā)展也漸漸達到了高峰。當(dāng)前國內(nèi)的貨幣交易主體依舊是紙幣，因而就需要對紙幣進行清點、儲存和運輸。首先金融機構(gòu)就需要對紙幣進行捆扎處理，從而相應(yīng)的紙幣捆扎設(shè)備應(yīng)運而生。本課設(shè)計就是設(shè)計一款基于單片機控制的全自動的捆鈔機，設(shè)計出系統(tǒng)的總體原理方案。進而對整機的功能原理進行開發(fā)設(shè)計，并完成其部分功能部件或系統(tǒng)的實用化設(shè)計。設(shè)計中參照了現(xiàn)今一些捆鈔機產(chǎn)品的優(yōu)點和金融行業(yè)對捆鈔機的要求，機械設(shè)計中分析幾

5、種方案的優(yōu)缺點進行選擇，對橫帶帶頭、帶尾夾緊、切斷裝置進行優(yōu)化開發(fā)設(shè)計。III1、 產(chǎn)品開發(fā)的可行性論證報告1.1捆鈔機的目的和意義捆鈔機的目的在于將一些鈔票捆扎在一起，以便于清理、保存、運輸?shù)?。隨著社會的發(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，人們還將多余的錢放進了銀行。越來越多的紙幣累積，各大銀行機構(gòu)或其他金融機構(gòu)就涉及到了鈔票的存放和運輸問題，又得考慮其方便性，以適應(yīng)越來越快的生活節(jié)奏。捆鈔機的誕生很好的解決了這個問題，不僅節(jié)約了工作人員的時間，而且比手工困扎的更為牢靠，穩(wěn)定性也更好。1.2國內(nèi)外捆鈔機的發(fā)展概況傳統(tǒng)的捆鈔機主要是通過液壓電動機構(gòu)把鈔票壓緊，然后手工用纖維

6、繩捆緊。人工手捆操作勞動強度大，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，更嚴重的是手工捆扎的雙十字沒有互相連接成為一個整體在現(xiàn)金調(diào)運中易產(chǎn)生散捆，丟張等安全問題，為此中國人民銀行發(fā)文要求入庫紙幣線捆采用寬塑料PP（聚丙脂）捆扎帶捆扎雙十字交叉點粘接起來使捆扎帶成為一個整體。傳統(tǒng)的大把捆鈔機無法實現(xiàn)這些要求，所有的入庫錢捆使用自動的燙接捆鈔機捆扎將是不可避免的趨勢。捆扎機的發(fā)展趨勢有三大特點：全自動化；高速度化；多樣化發(fā)展。1.3捆鈔機的市場需求分析改革開放以來，人們的人均純收入有了大幅度的提升，當(dāng)然也就是說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題他們便

7、會將它投擲銀行機構(gòu)或其他金融機構(gòu)，這樣隨著鈔票的積累就涉及到它的存放問題，再考慮到大數(shù)量的鈔票的提取問題,單由人工直接點數(shù)或小型捆扎既費時又費力,而且效果也很不理想.對于少量鈔票如萬元左右它還可以勉強由人工捆扎,但對于數(shù)量較大的如十萬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,社會在進步講究的就是效率,另外就是對于大數(shù)量的提款,如果沒有將十萬或更多的鈔票捆扎在一起,那樣一張一張或一萬一萬的數(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,有了大數(shù)額鈔票的捆扎,便又可以節(jié)省

8、更多時間以及勞動力啦, 考慮到這些優(yōu)點市場對它的需求越來越強.捆扎機有中型和小型機而大型機目前還沒有,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:十萬元鈔票厚度就近十厘米,如果捆扎一百萬那便是十個十萬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十五厘米寬六厘米左右,由此可想那樣顯得極不方便,再說一百萬也就是十個十萬由人工點數(shù)也不過是十來秒時間的事,對于小型捆鈔機只捆扎一萬元人民幣,對于這少量數(shù)額厚度小的則要求并不高,因為如果要存放一般還得將一萬的十個累加在一起后還得壓縮,這里就不必壓緊,還有一萬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”流動資金”小型捆鈔機在包裝上也更簡潔只有縱向包裝,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,對于中型捆鈔機則兩次縱向捆扎,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對產(chǎn)品的原理方案及關(guān)鍵技術(shù)進行分析現(xiàn)有捆鈔機包括全自動捆鈔機,手動齒輪捆鈔機,油壓捆鈔機,臥式手動捆鈔機,手動快速液壓捆鈔機,電動螺旋捆鈔機等等,在眾多需要運用捆鈔機的行業(yè)都需要衛(wèi)生環(huán)保清潔的環(huán)境所以電動全自動捆鈔機是首選之一.這里我們來研究全自動捆鈔機的工作原理：我們使用的是條帶捆扎機，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、切斷等動作。其按鈕有

10、一個啟動開關(guān)、一個捆扎自動開關(guān)、幾個按鈕（壓緊按鈕、松開按鈕、直進按鈕、直退按鈕、橫進按鈕、橫退按鈕、直切按鈕、橫切按鈕、加溫按鈕、降溫按鈕）當(dāng)打開電源總開關(guān)后，機子先預(yù)熱，各信號燈閃耀，直到信號燈處于穩(wěn)定狀態(tài)不再閃亮，即到達穩(wěn)定后捆鈔就可正常工作了。工作過程可分為點動控制也可以是連續(xù)全自動控制。這里以全自動控制為列說明其工作過程：將一疊預(yù)先點清的鈔票放入捆鈔機指定位置后，由其面額調(diào)整其位置（在捆鈔機放錢的背面有一個旋轉(zhuǎn)開關(guān)，上面有幾個不同面額的刻度，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）按下自動捆扎按鈕，然后先直進，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，這樣就完成了整個包扎過程。這里涉及到送帶，壓縮，切斷幾個過程。即橫向送帶需要一個電機，縱向送帶需要一個電機（這里雖然縱向有兩根包裝帶，但它只需一個電機通過一個輔助筒即可完成兩根帶的同時送達），壓縮與提升需要一個電機，切割需要一個電機。即全自動捆鈔機的工作原理是：（1）捆扎帶的 之間，壓頭2上升并利用切刀切斷扁帶，將其壓緊在封接臺面與熱板，熱板與壓頭2之間加熱。當(dāng)加熱溫度達到要求，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

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、經(jīng)濟效應(yīng)分析在西部大開發(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，對捆扎鈔票、票據(jù)的自動化機械需求量很大，從外地購進增大了運輸成本及維修成本，本公司占著地理優(yōu)勢（地處西部的中心城市成都），社會關(guān)系密切，人際關(guān)系占著優(yōu)勢（熟悉本地各關(guān)系企業(yè)），對于同類產(chǎn)品有著絕大優(yōu)勢占領(lǐng)西部市場。產(chǎn)品成本估算：產(chǎn)品成本估算首先要合理的分解成本，逐項計算單位成本，最后計算總成本，年產(chǎn)量為 375臺 。表1 單位成本估算表序號成本項目單位單耗單價單位成本備注一1、2、3、4、主要原料鋼材鑄鐵塑料軸承、螺釘?shù)葮藴始﨣

13、gKgM3件58600001n62.667200005348160201600二、1、2、3、輔助材料捆扎帶印字板塑料Kg塊個102n25150x250300680三、生產(chǎn)過程用電度3000.5150四、生產(chǎn)過程用焦碳噸0.05100050五、生產(chǎn)過程用水噸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)費月0.032625002000九、車間成本月0.032833302667租用十、企業(yè)管理費月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由于物價波動不大，有也是下滑趨勢，故忽略物價波動造成的影響。表2 總成本估算表序號 項 目 金 額 （單位：萬元）100%達到設(shè)計生產(chǎn)能力80%達到設(shè)計生產(chǎn)能力60%達到設(shè)計生產(chǎn)能力一原材料80256424815二輔助材料4612536927675三燃料及動力7687561546125四工資5625453375五提取的職工福利基金0712505704275六車間經(jīng)費757575七車間成本101010八企業(yè)管理費120120120九工廠成本120120120十銷售費用937593759375十一總成本其中（1）折舊費（2）流動資金利息130101301013010十二

15、經(jīng)營成本240240240十三固定成本325325325十四可變成本285228171總計 620 563 506 市場供求趨勢預(yù)測：表3 項目產(chǎn)品市場需求調(diào)查預(yù)測表 （單位：千臺/年）序號內(nèi)容項目評估時情況項目投產(chǎn)時情況項目投產(chǎn)后5年時情況項目投產(chǎn)后10年時情況1國內(nèi)銷售量8915172未滿足需求35413國內(nèi)需求111419184出口00215總需求111421196國內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)能力7814177進口11318總供應(yīng)8917189總需求與總供給差額354110本項目年產(chǎn)量（包含在6中）設(shè)計產(chǎn)量為0.37500.350.70.5 根據(jù)上述調(diào)查預(yù)測，可以得到如下信息：該項目產(chǎn)品目前供不應(yīng)求，缺

16、口遠大于項目設(shè)計能力，近十年內(nèi)國內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)能力發(fā)展迅速，供求缺口呈下降趨勢，項目規(guī)模不宜過大。該項目產(chǎn)品由進口轉(zhuǎn)為進出口混合，國內(nèi)外競爭較強，必須重視產(chǎn)品質(zhì)量，提高競爭力。項目投產(chǎn)后年收入與收益凈現(xiàn)值的估算：表4 項目收益凈現(xiàn)值表（單位：萬元）序號內(nèi)容 年 份合計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：此項目投入正是時機，正遇上經(jīng)濟飛速發(fā)展的今天，對此產(chǎn)品的需求正逐年增加，前5年正是鼎盛時期。并且該項目產(chǎn)品目前供不應(yīng)求，缺口遠大于項目設(shè)計能力，近十年內(nèi)國內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)能力發(fā)展迅速，供求缺口呈下降趨勢，項目規(guī)模不宜過大。該項目產(chǎn)品由進口轉(zhuǎn)為進出口混合，國內(nèi)外競爭較強，必須重視產(chǎn)品質(zhì)量，提高競爭力。另外，應(yīng)盡可能的開拓需求市場，將規(guī)模擴大至可行規(guī)模以滿足市場需求，也能降低成本，目前的設(shè)計生產(chǎn)能力中固定成本所占比例過大，應(yīng)盡可能縮小及增加產(chǎn)量來減小固定成本所占比例。從而獲取更高的經(jīng)

18、濟利潤。2、 全自動捆鈔機功能分析2.1全自動捆鈔機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)：機器一般由四個部分組成，即原動機、傳動部分、執(zhí)行部分、控制部分組成。其技術(shù)過程通常是:原動機傳動控制工作機構(gòu)。而這四個部分一般安裝在支撐部件上工作機構(gòu)就是每臺機器的執(zhí)行部分，為了表示這種技術(shù)過程和周圍的環(huán)境，用技術(shù)過程流程圖表示，見圖2-2。圖2-2中的幾點說明：1） 環(huán)境系統(tǒng)：依據(jù)使用條件，要求室內(nèi)使用。2） “人”：指操作人員對機器的要求，即要符合人機工程學(xué)設(shè)計。3） 相鄰技術(shù)系統(tǒng)：能量種類：電力 控制：機電一體化控制4） 虛

19、線框以內(nèi)表示機械的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而機械與外界聯(lián)系用實線大方框表示。圖2-2 技術(shù)過程流程圖將總功能分解為一級、二級分功能：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，見圖2-4。第一步 首先建立總功能與一級分功能的功能結(jié)構(gòu)圖，如圖2-4（a）（b）第二不 建立二級功能的結(jié)構(gòu)圖（c）接著往下建立還可以建立更詳細完善的功能結(jié)構(gòu)圖。圖2-4 功能結(jié)構(gòu)圖3、功能原理設(shè)計 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)矩陣進行原理解組合，即可得到設(shè)計方案的多種解，見表3-1。序號分功能12345A送帶預(yù)置軌道摩擦牽引B拉緊凸輪機構(gòu)彈簧裝置電磁裝置

20、電機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構(gòu)剪短E能量轉(zhuǎn)換汽油機柴油機電動機F能量分配齒輪箱油泵鏈傳動帶傳動蝸桿渦輪 G控制機電（單片機）機械裝置電磁PCH檢測光電裝置機械裝置表3-1 分功能形態(tài)學(xué)矩陣綜上所述：可建立全自動捆鈔機的系統(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)計經(jīng)驗，現(xiàn)有信息資料及來自其它方面的建議，篩選出如下3種方案供評價決策使用，用工程設(shè)計方案的模糊綜合評判法最后決策出最后方案。方案：A1B4C2D4E3F1G1H1.方案：A2B2C4D2

21、E3F1G4H1.方案：A2B3C2D3E3F2G1H2. 3.2模糊綜合評價和決策分析和確定評價目標和權(quán)重系數(shù)，建立目標樹，見圖3-1圖3-1 評價目標樹各方案評價目標的初步評語，見表3-2。評價目標方案1234567捆扎速度適用性噪聲振動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 評價目標評語模糊評價：評價目標集 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 評價集 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價：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 “”，“”-為合成運算符號，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各方案綜合評價數(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，將評價指標歸一化，即：B=(b1/bj，b2/bj，b3/bj，b4/bj，)得到三個方案的綜合評價指標：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個方案按優(yōu)劣排隊順序為：I,II,III。故選擇方案I。4、 機械總體方案設(shè)計4.1捆鈔機主要組成部分首先捆鈔機的工作

24、為對各類版本及面額的紙幣進行捆扎，也達到便于儲存、運輸和管理的設(shè)備。捆鈔機主要包括部分如4-1圖所示。 圖4-1 捆鈔機主要組成部分1.捆鈔機壓緊機構(gòu)：捆鈔機的壓緊機構(gòu)是捆鈔機機械設(shè)備中比較重要的一個機構(gòu)，該機構(gòu)主要完成對送入的大捆紙幣進行壓幣以方便后續(xù)的捆扎工作。2.捆鈔機工作區(qū)：該部分為捆鈔機工作時的紙幣存放地，紙幣放在密閉的設(shè)備中，被設(shè)備進行壓緊，送帶收帶捆扎等一系列工作。3.捆鈔機送收帶、凸輪機構(gòu)： 這兩個機構(gòu)是該設(shè)備最主要的機構(gòu)，捆鈔機的主要動作都要靠這兩個機構(gòu)來實現(xiàn)。送、收帶機構(gòu)為一個機構(gòu)完成，分縱向和橫向送收帶機構(gòu)：凸輪機構(gòu)主要完成捆扎帶收緊后對捆扎帶的熱合剪斷處理，當(dāng)然收帶前對

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

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

27、測時可能通過限位開關(guān)，延時壓緊、測被動輪測速方案，方案有待確定。凸輪傳動機構(gòu)采用齒輪作為一級傳動，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產(chǎn)生定位誤差導(dǎo)致凸輪動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 機械方案一 圖4-4 機械方案二 最終分析比較確定方案二作為捆鈔機整體的初步設(shè)計方案，在后續(xù)各部分的機械部分詳細設(shè)計中解決方案二中所出現(xiàn)的一系列問題。4.4產(chǎn)品總體控制原理考慮該產(chǎn)品屬于全自動機器，由光機電一體化控制，其總體控制原理如下，見圖4-5圖4-6全自動捆鈔機總控制圖分析捆鈔機的工作流程：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。捆鈔機工作中要求對相關(guān)機構(gòu)進行實時檢測控制：壓緊限位，壓緊檢測；送帶到位收緊檢測；縱向橫向帶完檢測；凸輪到位檢測等。在結(jié)合控制面板的設(shè)計、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)和運動學(xué)、動力學(xué)分析計算5.1基本參數(shù)工作電源：單相220V/50HZ 功率：500W最小捆扎范圍（長寬高）：1105780mm最大捆扎范圍（長寬高）：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（長寬高）：5305451230mm設(shè)備凈重：118

29、kg操作簡單、自動化程度高：只要按鈕一按，即可完成關(guān)門、壓緊、捆扎、開門全部動作。捆扎速度快，每次僅需18秒，捆扎速度目前國內(nèi)外領(lǐng)先。捆扎結(jié)實可靠 壓得緊、捆扎力大，上交叉點自動燙合，保證線捆安全，符合入庫標準，又利于紙幣清分。造型美觀實用造型美觀大方，采用宜人化設(shè)計，操作舒適。安全環(huán)保，關(guān)門于先，壓緊在后，封閉捆扎，操作絕對安全，并有消煙除臭裝置，無味無害。質(zhì)量穩(wěn)定、故障率低。5.2運動學(xué)、動力學(xué)分析計算 要完成捆扎工作，需要5個步驟，分別由5個凸輪來完成這些動作：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。凸輪運動循環(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)計計算：由于紙幣都是規(guī)格品，無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。蝸桿蝸輪傳動計算:蝸桿傳動是在空間交錯的兩軸間傳遞運動和動力的一種機構(gòu)，兩軸線交錯的夾角可為任意值，常用90。這種傳動由于具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大、傳

32、動平穩(wěn)以及在一定條件下具有可靠的自鎖性等優(yōu)點，應(yīng)用頗為廣泛；其不足之處是傳動效率低、常需耗用由色金屬等。蝸桿傳動通常用于減速裝置。采用普通圓柱蝸桿傳動，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）或雙刀（當(dāng)3時）車削加工。安裝刀具時，切削刀的頂面必須通過蝸桿的軸線，這種蝸桿磨削困難，當(dāng)導(dǎo)程角較大時加工不便。蝸桿傳動的主要參數(shù)及其選擇 普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(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一樣，蝸桿傳動的幾何尺寸也以模數(shù)為主要計算參數(shù)。蝸桿和蝸輪嚙合時，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準值（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在蝸桿傳動中，為了保證蝸桿與配對蝸輪的正確嚙合，常用與蝸桿具有同樣尺寸的蝸輪滾刀來加工與其配對的蝸輪。這樣，只要有一種尺寸的蝸桿，就得有一種對應(yīng)的蝸輪滾刀。對于同一模數(shù)，可以有很多不同直徑的蝸桿，因而對每一模數(shù)就要配備很多蝸輪滾刀20。顯然。這樣很不經(jīng)濟。所以分度圓已標準化，按規(guī)定選取34。3.蝸桿頭數(shù)z1 由于本設(shè)計由電機經(jīng)蝸桿蝸輪減速直接驅(qū)動螺母，

34、所以要求傳動比較大，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)傳動比來確定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蝸桿傳動的標)準中心距=(q+ z2) *m/2所以A=76.5蝸桿蝸輪傳動主要齒形參數(shù)及幾何參數(shù)名稱代號結(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8級加工后中心距偏差0.02螺母牙型角10螺母螺旋升角64825齒根高hf3.6齒頂高ha3齒全高h6.6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稱線的距離L16.00圓弧圓柱蝸桿傳動基本幾何尺寸名稱代號結(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承載能力計算與效核本設(shè)計傳動動力為中載低速，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，并對蝸輪進行時效處理。效核蝸輪齒面接觸疲勞強度的安全系數(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，所以選用精度等級為8級，由這些參數(shù)查表機械設(shè)計表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，每次工作時間較