硬幣分揀裝置的畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、硬幣分揀裝置是一種自動分揀各類幣種硬幣的裝置，該裝置 利用三種直徑的分揀孔進(jìn) 行分揀，該裝置主要包含動力驅(qū)動單元， 硬幣分離單元，硬幣處理單元，硬幣輸送單元和 硬幣計(jì)數(shù)單元。在 所述硬幣輸送單元端分別對應(yīng)著各種的硬幣儲幣單元。該裝置每分鐘能處理150枚硬幣，是人工處理能力的50倍，能有 效、便捷地解決當(dāng)前銀行、公交汽車公司、商場等部門清點(diǎn)硬幣花費(fèi) 大量人工時(shí)間及成本的難題。適用于大量硬幣需要分揀的場合，該裝 置性能價(jià)格比高，滿足經(jīng)濟(jì)性要求。關(guān)鍵詞：硬幣分揀冃錄摘要i第1章緒論11.1硬幣分揀裝置的發(fā)展11.1.1硬幣的發(fā)展11.1.2硬幣分揀技術(shù)的發(fā)展與分類 11.2中國硬幣概況21.2.1

2、中國硬幣體系21.2.2 中國硬幣材料 31.3國內(nèi)外硬幣清分機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 31.3.1國內(nèi)硬幣清分機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀31.3.2國內(nèi)硬幣清分機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 314硬幣分揀裝置的課題背景 41.5 硬幣分揀裝置的特點(diǎn) 4第2章 硬幣分揀裝置的總體方案 52.1 硬幣分離方案52.2 硬幣計(jì)數(shù)方案8第3章 傳動部分設(shè)計(jì) 103.1電動機(jī)選型 103.2 v帶傳動設(shè)計(jì)11笫4章分揀盤的設(shè)計(jì)16第5章傳動軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 185.1 軸的設(shè)計(jì)185.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18第6章擾臂裝置的設(shè)計(jì)20第7章硬幣導(dǎo)槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21第8章硬幣分揀裝置的機(jī)架設(shè)計(jì)22第9章儲幣筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23結(jié)論26參考文獻(xiàn)27笫1章緒論1.1硬幣及

3、其分揀技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展1.1.1硬幣的發(fā)展中國是最早使用貨幣的國家之一，使用貨幣的歷史長達(dá)五千多年 之久。中國古代在形成和發(fā)展的過程中，先后經(jīng)歷六次重大的演變。 在近代，隨著外國技術(shù)的進(jìn)入和發(fā)展，岀現(xiàn)了使用機(jī)器制造金屬硬幣 的技術(shù)，利用金銀等來制造硬幣也得到了迅速的發(fā)展，尤其是銀幣更 是得到了廣泛的使用和認(rèn)可。后來，由于金銀的價(jià)格日趨昂貴，漸漸 出現(xiàn)了利用純銀和銅鎳合金來制造硬幣的方法，以作為銀了的替代 物。如今，世界各國用于制造硬幣的金屬材料越來越廣泛，除了傳統(tǒng) 的金和金合金、銀和銀合金、鐮和銀合金、銅和銅合金、鋁和鋁合金 之外，也岀現(xiàn)了鎳鐵復(fù)合材料、銅鐵復(fù)合材料、鋼芯鍍鎳材料、鋼芯 鍍銅材

4、料、鋅芯鍍銅材料等，這些材料統(tǒng)稱為包復(fù)材料。1.2中國 的硬幣概況1.2. 1中國硬幣體系中國至今發(fā)行了四套硬幣，第三套流通硬幣是對第二套流通 硬幣的更新、替代和調(diào)整。第三、四套硬幣與繼續(xù)流通的第一套流通 硬幣共同形成了我國比較完整的硬幣系列。目前我國硬幣分為1元5角，1角，2分，1分六種面值。1.2.2中國硬幣材料中國硬幣材料釆用鋁鎂合金，這種材料適合制造低面值硬幣。1980年改用銅鎳合金（即口銅），但由于銅鐮合金資源有限，經(jīng)過專 家論證，于1992年的1元硬幣改用銅芯鍍 鎳，同大量采用低碳 鋼而降低成本。5角硬幣則用銅芯合金板材沖壓而后經(jīng)過滾邊、光飾 單位那個(gè)處理技術(shù)，使表面明亮光澤、典雅

5、清晰?，F(xiàn)行流通的硬幣 以鋼芯鍍合金為主，具有色澤光亮，不易銹蝕等特性。1.3.2國內(nèi)硬幣分揀裝置現(xiàn)狀 .硬幣分揀機(jī)在我國的市場前景：隨著我國國民經(jīng)濟(jì)持 續(xù)快速增長，從本世紀(jì)開始，我國開始進(jìn)入了全面建設(shè)小康社會的新階段，創(chuàng)造和 諧的生活環(huán)境是金融行業(yè)發(fā)展的巨大推動力。我國第四版人民幣的發(fā)行，輔幣（1 元，5角，1角）的硬幣化已經(jīng)成為一種趨勢，硬幣的投放量還將會大幅度增加。但是由于大量數(shù)量的硬幣的手工分揀工作成本大，耗費(fèi)大量人力，且人為的 誤差多，因此硬幣分揀自動化將會成為迫切的社會需求，所以硬幣分揀機(jī)將會成 為國內(nèi)金融市場的一個(gè)必備的金融機(jī)器。出了大量的工作。開發(fā)的產(chǎn)品大致也分為三個(gè)檔次：低檔、

6、中檔 以及高檔。低檔分揀機(jī)器的分揀速度在400枚/min以下，中檔分揀機(jī)器分揀速 度為4001000枚/min左右，高檔分揀機(jī)器分揀速度則在1000枚/min以上。 所使用的清分方法上主要有兩大類，一類是根據(jù)硬幣的物理特性指標(biāo)進(jìn)行分揀，另 一類是根據(jù)硬幣性能指標(biāo)進(jìn)行分揀1.4硬幣分揀裝置的課題背景眾所周知，硬幣作為一種流通貨幣，在一個(gè)國家金融系統(tǒng)中 是不可缺少的重要組成部分。它相比較紙幣而言，規(guī)格統(tǒng)一，不易磨 損更重要的是可以長時(shí)間的使用流通，因此，硬幣在世界各國得到了 廣泛的運(yùn)用。我國至今為止一共發(fā)行了過4套硬幣，隨著時(shí)代的不 斷發(fā)展，硬幣在自動售貨機(jī)，公交車等場合的廣泛運(yùn)用，數(shù)量龐大的 硬

7、幣的后期整理分類工作成為了一個(gè)不小的麻煩，一方面硬幣種類雜 亂，需耍一一識別；另一方面，分揀工作需要大量的人力，耗時(shí)費(fèi)力。 目前銀行等相關(guān)機(jī)構(gòu)的手工分揀硬幣的方法已經(jīng)不能滿足大量硬幣 處理的要求。鑒于此需要，設(shè)計(jì)了用于解決上述問題的硬幣分揀裝置。2. 1硬幣分離方案：具體的分離步驟如下：首先混幣通過入幣口，進(jìn)入到硬幣分揀系統(tǒng)裝置的分揀系統(tǒng)中， 再通過入幣口后，硬幣主要落在分鍵盤中心附近出（目的在于防止5 角，1角硬幣在初進(jìn)入分離盤便進(jìn)過分鍵盤邊緣的一元硬幣分揀孔流 出）?；鞄胚M(jìn)入到圖中所示的分離盤，在第i層分鍵盤上有若干直徑 為22mm的分揀孔，因此在裝置啟動后，5角，1角的硬幣便會經(jīng)過 分揀

8、孔落入到i【層分鍵盤。因此，1元的硬幣和其它幣值的硬幣就 區(qū)分了岀來。同理，在ii層分鍵盤上也有若干直徑為19mm的分揀 孔，1角硬幣會經(jīng)過這些分揀孔進(jìn)入iii層分鍵盤，因而，5角和1角 的分揀盤便自動區(qū)分開了。其工作原理如下：啟動電動機(jī)，電動機(jī)帶 動擾動裝置轉(zhuǎn)動，則i層分離盤中的硬幣由于擾動裝置的作用作離心 運(yùn)動，5硬和1角硬幣開始被撥到ii層，iii層分鍵盤中，從而對不 同直徑的硬幣進(jìn)行分離，依次分離1元，5角，3角的三種硬幣。 其裝置簡圖如圖1所示：該方案基本原理主要是利用三種硬幣的不同直徑進(jìn)行分 揀，通過三層分揀盤上不同的結(jié)構(gòu)，將雜亂無章的硬幣一層一層地分 離，直至三類幣種全部分開并由

9、滑道進(jìn)入對應(yīng)的儲幣筒中。該方案需 要擾動臂以降低的轉(zhuǎn)速對硬幣堆進(jìn)行擾動。，裝置需要的驅(qū)動力小， 且傳動機(jī)構(gòu)簡單、緊湊。三種幣種的儲幣筒，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，且成 本要低，易于實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。第3章 傳動部分設(shè)計(jì)3. 1電動機(jī)的選型考慮到設(shè)計(jì)的硬幣分揀裝置的使用對象是零售行業(yè)，公交公司，銀 行業(yè)以及個(gè)體商戶等等。故選用220v電源電壓，再考慮到裝置所承 受的載荷不大，所需動力也不是很大，。而且轉(zhuǎn)速也不需要很高，故 選用直流減速電機(jī)。綜合各方面因素，選用j-55zyt-px系列直流減速電機(jī)。j sz (zyt) -px系列微型直流減速電動機(jī)，分別由sz zyt系列直流電 動機(jī)與px型普通精度行星減速器

10、構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速，同時(shí)， 其調(diào)整范圍寬、體積小、重量輕、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、廣泛使用于各 類機(jī)械產(chǎn)品中。電動機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)無級變速等優(yōu)點(diǎn)。j-55zyt-px系列直流減速電機(jī)電動機(jī)的主要參數(shù)：型號：j-55zyt-px電壓:27v功率:29w外形尺寸：72 x 72 x 199電動機(jī)的安裝方式：3.2 v帶傳動的設(shè)計(jì)帶傳動的主要優(yōu)點(diǎn)：帶傳動的中心距比較大 傳動帶是彈性體結(jié)構(gòu)，具有能緩沖，吸振，傳動平 穩(wěn)，噪聲小的特點(diǎn) 帶傳動的結(jié)構(gòu)簡單，成本低，裝拆比較方便 帶傳動在發(fā)生過載時(shí)，帶會在帶輪上打滑，能夠防止其他零件發(fā)生 損壞綜上，該裝置的動力傳動系統(tǒng)以帶傳動為主。 電動機(jī)v帶輪的設(shè)計(jì) 主軸v帶輪的

11、設(shè)計(jì)3.2. 1 . v帶輪的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)v帶輪時(shí)應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量??；結(jié)構(gòu)工藝性好，無過 大的鑄造內(nèi)應(yīng)力，質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時(shí)要經(jīng)過動平衡，輪槽工作 面要經(jīng)過精細(xì)加工（表面粗糙度一般應(yīng)為3.2 ）以減帶的磨損，各槽的尺寸和角度應(yīng)保持 一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。3.2.2、帶輪的材料此處帶輪的材料，采用鑄鐵，材料牌號為ht200 o3. 2.3、 v帶輪的結(jié)構(gòu)鑄鐵制v帶輪的典型結(jié)構(gòu)有以下幾種形式：實(shí)心式腹板式孔板式橢圓輪輻式.當(dāng)帶輪的基準(zhǔn)直徑dd w 2. 5d時(shí)，可采用實(shí)心式； dd w 300min時(shí)，可采用腹板式； dl-d2 a 100mm時(shí)，可采用孔板式;dd 2 30

12、0mm時(shí)，可采用輪輻式。3.2.4、相關(guān)計(jì)算已知電動機(jī)的額定功率為29kw,轉(zhuǎn)速n 83r/min,選取傳動比為 i= 2,采用普通v帶傳動.1確定計(jì)算功率p c由參考資料1表8-6查得工作情況系數(shù)ka= 1.1,故pc二 ka x 二 1. 1 x 29二 31. 9w2 選取帶型：根據(jù)pc , nl由參考資料1圖5-9確定選用y型3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑由4表5-10取主動輪基準(zhǔn)直徑ddl二20mm則從動輪基準(zhǔn)直徑 dd2二ixddl二2x20二40mm根據(jù)參考資料1表8-7取dd2= 40mm按參考資料1式8-13驗(yàn)算帶的速度v= nddlnl /60x1000= n x 20 x 83 /

13、60x 1000=0. 087m/s< 35m/s故帶的速度合適4確定v帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距根據(jù) 0.7( ddl+dd2) <a0< 2 (ddl+dd2),即 42 <a0< 120初步確定中心距a0二80mm根據(jù)參考資料4式5-20計(jì)算所需的基準(zhǔn)長度ld? =2a0+ n /2 (20+40) + (40-20) 74 x 250 二 254. 6mm根據(jù)參考資料4表5-2選取帶的基準(zhǔn)長度ld 250mm由參考資料4式5-21計(jì)算實(shí)際中心距a = ao + (ld -ld' ) /2= 80+ (250-254.6) /2= 77. 7mm5驗(yàn)算

14、主動輪上的包角al由參考資料4式5-6，得a=180° - (dd2-ddl)/a x 57.5° =180° - 40-20 x 57.5° /77. 7165.2° > 120°故主輪上的包角合適6.計(jì)算v帶的根數(shù)z由參考資料4式5-22知z二pea/ (p +ap) ki kd由 nl二 83r/min, ddl= 20mm, i =2查由參考文獻(xiàn)4表5-3和參考文獻(xiàn)4表5-4,得p0二0. 03kw, zp 0 二 0. 006lkw 查參考資料4表5-&得kd二0.9查參考資料4表5-6, w kl=0. 84

15、0. 029則 z 二0.029 / (0. 03 + 0. 0061) x 0.9 x 0.84 =1.074取z二1五、帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑選擇結(jié)構(gòu)形式，根 據(jù)帶的截型確定輪槽尺寸，參考文獻(xiàn)4表(5-10 ),帶輪的其它結(jié) 構(gòu)尺寸可參照參考文獻(xiàn)1圖(5-12 )所列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，確定了 帶輪的各部分尺寸后，即可繪制出零件圖，并按工藝要求注出相應(yīng)的 技術(shù)條件等。由以上的計(jì)算可知：電動機(jī)的v帶輪選實(shí)心式；主軸v帶輪選 腹板式。第4章分揀盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本裝置主要利用幣種不同的硬幣在直徑上的區(qū)別，通過直徑不 同的分揀孔進(jìn)行分揀，為使裝置分揀功能能夠更精確，裝置采用三

16、級 分揀，即在每層分揀層分揀出一種硬幣，最終實(shí)現(xiàn)對三種幣種的硬幣 進(jìn)行分揀，裝置依次分揀一元、五角和一角的硬幣。分鍵盤1:分鍵盤1主要是實(shí)現(xiàn)對1元硬幣的分離功能，在分鍵盤1上 有若干直徑為22mm的分揀孔以及一個(gè)直徑為出幣口，在分揀盤上有 一個(gè)斜面，斜面的前半部分有五個(gè)直徑為20mm的分揀孔，主要防止 在雜亂無章的硬幣做離心運(yùn)動的過程中，一角和五角的硬幣會通過1 元硬幣出幣口通過，進(jìn)而出現(xiàn)分揀工作的失敗，因此，改結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可 以使經(jīng)過擾動裝置處理后，平攤在分鍵盤上的硬幣（可能包 含1元, 5角，1角）在向1元出幣口運(yùn)動過程中，1角和5角的硬幣會在 到達(dá)出幣口前，會通過分揀口落入到后續(xù)的分揀盤上，

17、保證分揀工 作的精度。分鍵盤1的結(jié)構(gòu)圖如下：分揀盤2：分揀盤2主要實(shí)現(xiàn)對5角硬幣的分揀，在經(jīng)過了分揀盤 1的分揀后，1角和5角的硬幣會落入到分揀盤2上，分鍵盤2上有若干直徑為20mm的分揀孔以及一個(gè)直徑為21mm的5角硬幣出幣口。分揀盤2具體結(jié)構(gòu)如下：分揀盤3：進(jìn)過分揀盤1,2的分揀后，落入分揀盤3上的只有1角 硬幣，因此，分鍵盤3上僅有一個(gè)直徑為20mm的1角硬幣出幣口。分揀盤3結(jié)構(gòu)如下:第5章傳動軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5. 1初步確定軸的直徑和材料：先初步估算軸的最小立徑。選取軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。 取 ao 10o5.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：1擬定軸上零件的裝配方案為使裝置的結(jié)構(gòu)更加簡單，考慮到具

18、體的軸上各零件的安裝細(xì) 節(jié)，先將軸的固定采取“一端固定，一端支撐”，現(xiàn)選用如圖所示的 裝配方案：2根據(jù)軸向定位的耍求確定軸的各段直徑和長度(1) 為了滿足擾臂裝置的周向和軸向定位要求，上半軸需加工岀三個(gè)定位孔，從 而使用三個(gè)開口銷對擾幣裝置進(jìn)行固定。左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑d = 8mmo(2) 初步選擇滾動軸承。選用深溝球軸承。參照工作要求，下端 滾動軸承采用軸肩進(jìn)行定位。中部滾動軸承采用過渡配合。兩個(gè)軸 承分別裝夾在軸承座中。帶輪與軸之間采用彈性擋圈定位。軸上零件的周向定位大、小帶輪與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。 按由手冊查得平鍵截面bxh 4x4 gb1095-2003

19、,鍵槽用鍵槽銃刀 加工，長為10mm標(biāo)準(zhǔn)鍵長見gb1096-2003，同時(shí)為了保證帶輪輪轂 與軸的配合為h7/n6o滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證 的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6o4)確定軸上圓角和倒角尺寸。取軸端倒角為2x45° o第6章 擾動臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于進(jìn)入到分揀裝置中的雜亂硬幣是堆疊在一起，同時(shí)讓硬幣穿 過分揀孔也需要外給予硬幣驅(qū)動力，主要才能保證硬幣充分?jǐn)噭雍螅?各種幣種徹底分開。擾動臂裝置作為木裝置結(jié)構(gòu)的一部分，主要是通 過與軸聯(lián)接，在軸的轉(zhuǎn)動過程中，擾動裝置隨著軸一起旋轉(zhuǎn)，帶動硬 幣堆做圓周運(yùn)動，使得雜亂的硬幣堆充分?jǐn)嚢杈鶆?，使對?yīng)的硬幣依 次落到向?qū)?yīng)的

20、分揀盤，保證分揀的準(zhǔn)確性。擾動裝置在旋轉(zhuǎn)過程中 會受到徑向力和軸向力，因此，擾動裝置需要進(jìn)行軸向和周向定位。本裝置選用開口銷gb/t 91-2000對擾動臂裝置進(jìn)行固定。裝置的具體結(jié)構(gòu)如下：第7章 硬幣導(dǎo)槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)硬幣導(dǎo)槽的設(shè)計(jì)要求：1、導(dǎo)向作用。經(jīng)過分揀之后的硬幣需要準(zhǔn)確地滑入到對應(yīng)硬幣 儲幣筒中。2、耐磨。導(dǎo)槽的主要作用是引導(dǎo)硬幣滑動方向，其所受摩擦力 主要是來自于硬幣，硬幣與導(dǎo)軌之間會不斷的重復(fù)摩擦，所以導(dǎo)槽需 要耐磨性很好，而且導(dǎo)槽受到一定的的沖擊力導(dǎo)槽表面的粗糙度及硬 度、潤滑狀況和導(dǎo)槽表面壓強(qiáng)的大小。3、剛度足夠。在載荷的作用下，導(dǎo)槽的變形不應(yīng)超過允許值。當(dāng)剛 度不足不僅會降低導(dǎo)

21、向精度，還會加快導(dǎo)軌面的磨損。因此導(dǎo)軌材料 為45#鋼，保證在硬幣流通的載荷下保證足夠的剛度。4、結(jié)構(gòu)工藝性好。導(dǎo)槽的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、便于制造、檢 驗(yàn)和調(diào)整，從而降低成本。且導(dǎo)軌的外形盡可能簡單，便于加工制造。本次設(shè)計(jì)的硬幣分揀機(jī)，對于導(dǎo)槽的材質(zhì)要求為45#鋼。此外 導(dǎo)槽的表面要足夠光滑，所以導(dǎo)槽的裝配面及兩工作面鍍好需要再次 拋光處理，去除表面的銳邊及毛刺。因?yàn)閷?dǎo)槽引導(dǎo)硬幣的滑動。所以 固定的方式要一定的要求。導(dǎo)槽表面加工若干沉頭定位孔，以保證導(dǎo) 槽的穩(wěn)定性。第8章機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)架的設(shè)計(jì)要求：1、對于機(jī)架的工況要求：保證機(jī)架上安裝的零部件能順利運(yùn)轉(zhuǎn),機(jī)架的外形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)不致有阻礙運(yùn)動件通過

22、的突起；設(shè)置執(zhí)行某一 工況所必需的平臺；保證人工操作的方便及安全等。為此應(yīng)保證機(jī)架 飯金材料表面的平整度。2、材料的選用：因?yàn)樗O(shè)計(jì)的硬幣清分機(jī)對于機(jī)架工作時(shí)承受的的重力、夾緊力、摩擦力、慣性力和工作載荷等不是很高，因?yàn)檠b卸搬 運(yùn)方便，所以機(jī)架的重量要輕，成木要低。因此該機(jī)器的機(jī)架選材為 不銹鋼板。3、聯(lián)接固定方式：該機(jī)架的聯(lián)接固定方式選用普通的螺栓聯(lián)接方式。上下罩殼均選用鞭金件，拆裝、調(diào)整方便。4、考慮到機(jī)器內(nèi)部的驅(qū)動電機(jī)，產(chǎn)生的熱量比較大。故在底板開數(shù)個(gè)小孔，便于機(jī)器熱量的及時(shí)散發(fā)。機(jī)架的具體結(jié)構(gòu)如下:機(jī)架機(jī)身機(jī)架上蓋機(jī)架下蓋第9章儲幣筒的設(shè)計(jì)儲幣筒的設(shè)計(jì)要求：由于經(jīng)過分揀盤的篩揀之后，硬幣經(jīng)過滑道道儲幣柜后，裝置需要一 個(gè)儲存三種幣種的容器，同時(shí)為了方便硬幣的取出以及后期包裝，儲 幣筒需要能夠分拆成兩部分。同時(shí)，硬幣需要能夠順利落入到儲幣 筒中，儲幣筒內(nèi)壁表面必須光滑。因此，儲幣筒選用鑄塑材料，且有 兩個(gè)半圓筒通過卡槽拼接組成。儲幣筒具體結(jié)構(gòu)如下：這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)階段非常難得一次的理論與實(shí)際 相結(jié)合的機(jī)會，通過這次比較完整的硬幣分揀裝置的