一种新型的自动售货机用取物箱设计

编 号无锡太湖学院毕 业 设 计 （ 论 文 ）题目： 一种新型的自动售货机用取货 箱的设计 信 机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专 业学 号： 0923175 学生姓名： 谷方林 指导教师： 陈伟明（职称：副教授 ）（职称： ）2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚 信 承 诺 书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 一种新型的自动售货机用取货物的设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班 级： 机械 94 学 号： 0923175 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日I无 锡 太 湖 学 院信 机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专 业毕 业 设 计 论 文 任 务 书一、题目及专题：1、题目 一种新型自动售货机用取物箱的设计 2、专题 二、课题来源及选题依据现阶段市场上自动售货机的取物箱主要的防盗方式是使位于取物箱后方的防盗板向上翻转来封闭取物箱上部开口。此种方式优点是实现方式简单可靠，缺点是在同等条件下取物箱实现功能所需的高度比较高，不适宜现在越来越紧凑的设计要求。鉴于此类情况现需设计一新型的自动售货机用取物箱，该取物箱可以有效降低设计高度，适合内部要求比较紧凑的售货机。该取物箱主要由箱体、取物门、防盗板、联动机构、运动辅助部件组成。主要实现的运动过程是当向内推动取物门时，通过联动机构的传动使防盗板由后向前平移，并封闭整个取物箱上部开口。整个取物箱主体尺寸控制在 675mm （长）x 375mm（宽） x 335mm（高）3、本设计（论文或其他）应达到的要求：设备性能符合主要技术数据。II1 设备结构合理，易安装、维护。2 设备运行安全可靠。3 英文资料翻译要正确表达原文的含意，语句通顺。设计说明书论文格式满足学校相应的规范要求，内容完整，结构安排合理，语句通顺。四、接受任务学生：机械 94 班 姓名 谷方林 五、开始及完成日期：自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师 签名签名签名教 研 室 主 任学科组组长研究所所长 签名系主任 签名2012 年 11 月 12 日III摘 要论文主要介绍了一种新型的自动售货机用取物箱的设计过程。在设计过程中还综合各方面因素对设计做了多次改进,简述了自动售货机的原理、分类以及内部结构与电子元件和国内外发展概况。就实际使用中所出现的因防盗板运动方式的不同所引起的取物箱高度过高而导致的取物箱体积增大的问题，提出了解决方法。运用PLC对自动售货机的控制系统做了设计。新型的防盗板联动机构具有结构简单、运动平稳、受力情况好、成本低、加工容易等优点。新型取物箱的结构设计运用了机械设计、机械原理、材料力学、创新思维等多方面的知识，是对所学知识的一次综合考验。此次设计的取物箱大多数零件都是钣金件，因此，为了完成这一设计，我学会了运用Solid Edge三维绘图软件，此软件最大的优点就是具有强大的钣金件建模能力。此外，我还充分利用了AutoCAD软件强大的参数化特征将设计图形显而易懂的呈现在大家面前。关键词:自动售货机;取物箱;防盗板;钣金;Solid Edge;AutoCAD;PLCIVAbstractThis paper mainly introduced a new type of vending machine in the design process of take content box. Also synthesized various aspects factor in the design process to design does improved many times, has summarized the limiting condition and the domestic development survey which the vending machines，classification , the internal structure and electronic components ,the domestic and foreign development situation. According to the practical use of guard against theft occurred because of the different ways of plate movement caused by the content box highly exorbitant and take the lead to take content box the increase in size, solutions are put forward. I did the application of PLC control system of the vending machine to do the design The new security board linkage mechanism possesses simple structure, smooth movement, force of good, Low cost, easy processing. Take the new content box structure design using a mechanical design, mechanical principle, material mechanics, innovative thinking and so on various knowledge, is the knowledge of a comprehensive test.The design of the take content box is most parts metal sheet, Therefore, in order to finish the design, I learned to use Solid Edge 3D drawing software. Besides that I fully design the graph using the AutoCAD software formidable parametrization characteristic to reveal easy to understand present in front of us.Key words:Vending machine ;Take content box ;Security board;Sheet metal parts ;Solid Edge ;AutoCAD;PLCV目 录摘 要 .IIIAbstract.IV1 绪论 .11.1 课题来源 .11.2 本课题的研究内容和意义 .11.2.2 设计意义 .11.3 自动售货机的起源、兴起和普及 .11.3.1 起源 .11.3.2 兴起 .21.3.3 自动售货机产业的普及 .21.4 自动售货机在国内的发展 .21.5 自动售货机在国外的应用 .31.6 自动售货机在国外的市场发展 .41.7 新型自动售货机的新增功能 .42 自动售货机的分类 .63 自动售货机的结构与功能分析 .73.1 结构 .73.2 功能分析 .84 自动售货机的控制技术 .104.1 PLC 的系统结构 .114.2 I/O 分配表 .114.3 PLC 外部接线图 .124.4 梯形图程序 .135 取物箱的结构与作用 .165.1 结构 .166 取物箱不同防盗结构的比较 .186.1 传统取物箱防盗结构 .186.2 改进后取物箱防盗机构 .187 取物箱箱体结构的设计 .208 取物箱材料的选择 .218.1 箱体材料的选择 .218.2 取物门与防盗板材料的选择 .218.3 取物门固定套材料的选择 .219 取物箱中力的计算 .2210 联动轴扭矩计算 .2411 取物门旋转角度的选择 .25VI12 取物箱的三维效果 .2713 结论与展望 .3113.1 结论 .3113.2 存在的不足及对未来的展望 .31致 谢 .32参考文献 .33一种新型的自动售货机用取物箱的设计 11 绪论1.1 课题来源自动售货机是可完成无人自动售货,集光、机、电一体化的商业自动化设备。自动售货机不受任何场地限制,方便快捷,很多城市的公共场所里面都放置有自动售货机。从自动售货机的发展趋势来看，它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道；而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升；再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了。 可编程序控制器(PLC)是综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型的工业控制装置,它具有可靠性高、编程简单、维护方便等优点,已在工业控制领域得到广泛地应用。本课题实现自动售货机的取物箱的防盗装置和联动机构的设计更为紧凑，比较大程度的减少取物箱的体积。 自动售货机行业长期以来在美国、日本等国家得到迅猛发展，目前已在 45 个国家得到广泛普及。据业内人士估计，中国的自动售货机拥有量仅有 2 万台，相对于 13 亿的人口大国和零售业态发展的趋势而言，中国自动售货机行业的发展空间将更加广阔。 可编程序控制器( PLC)是综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型的工业控制装置，它具有可靠性高、程序简单、维护方便等优点，已在工业控制领域得到广泛地应用，因为自动售货机作为社会上完成商品零售和综合服务的独立设施，要求它的结构必须可靠、稳定和执行效率高。一种新型的自动售货机用取物箱的设计保证自动售货机能够长期安全稳定运行。本文就详细地介绍 PLC 实现的自动售货机控制系统的硬件设计和软件设计，新型的取物箱的设计过程。1.2 本课题的研究内容和意义1.2.1 研究内容设计一种新型的自动售货机用取物箱，主要是将传统的向上翻转的防盗板改变为平移式防盗板，该取物箱可以有效的降低设计高度，有效节约设计空间，适用于售货机比较紧凑的内部空间，从而可有效降低取物箱的高度。1.2.2 设计意义降低取物箱的高度可以减少它所占的体积，从而可以为物品展示区和储物箱腾出更多的空间，这样一来，自动售货机可以为消费者提供更多的商品，提高单台售货机的销售量，为企业创造更多的经济利润！1.3 自动售货机的起源、兴起和普及1.3.1 起源自动售货机的历史，可一直追溯到远古时代的埃及。亚历山大的科学家 HERON 在其所著的气体装置(PNEUMATIKA) 中描述，只要将钱币投入该装置，水就会自动流出来。这就是自动售货机的起源，大约在公元前 215 年左右，埃及寺院中就安装了这种装无锡太湖学院学士学位论文 2置，用来销售“神圣之水(圣水)” 。1.3.2 兴起日常生活中最重要的是方便，自动售货机最早出现在二十世纪五六十年代的西欧，当时在美国的地铁中，人们可以用 1 美分在自动售货机上买到一块口香糖。第二次世界大战后，经济开始复兴的 1957 年，以日本作为代表，开发出了饮料自动售货机。只要在饮料自动售货机中投入 10 日元，就会在纸杯内注入一定量的果汁。由于机器的上部安装有引人注目的喷水装置，所以该自动售货机被称为“喷水型果汁自动售货机” ，自此出现了爆发性的自动售货机狂潮。此种喷水型果汁自动售货机为消费者带来了新奇、前卫的购买方式，并对之后日本的自动售货机高度普及起到了很大的作用。之后登场的是可乐自动售货机。随着美国大型可乐公司正式进驻日本市场，到了 1960 年代中期，罐装饮料自动售货机也登场了。自动售货机的活跃表现对可乐销量的惊人增长贡献巨大。同时，优秀的自动售货机市场战略、操作技巧等都对日本的自动售货机产业的发展产生了很大的影响。1962 年，作为流通领域革命的使者，拉开了自动售货机的序幕。一开始是瓶装饮料自动售货机。1967 年，100 日元单位以下的货币全部改为硬币，从而促进了自动售货机产业的发展。自动售货机在日本被亲切地称为“微型小店” 。 “微型小店”出售的商品，从咖啡、香烟、各种酒类已经发展到部分日常生活用品，就连报纸、大米、邮票、明信片、电池、录像带等也可以自动出售。现在，自动售货机除路旁以外，已进入学校、工厂、医院、游戏厅、麻将馆、影剧院等公共场所。作为世界上最大的自动售货市场，日本已有 560 万台，通过自动售货机出售的商品多达 6000 余种，年营业额 7 兆 1122 亿日。每年，仅饮料的销售额相当于 1593 亿元人民币，按人口计算，每 23 人就拥有 1 台自动售货机，平均每人在自动售货机上的消费达 56000 日元。1.3.3 自动售货机产业的普及随着经济的发展、人们对富裕生活的不断追求，自动售货机开始迅速普及。由于经济的高度成长，建立了消费物品的大量生产体制，同时需要与之相适应的大规模物流方式，满足这一需求的就是自动售货机和超级市场。在作为主力商品的饮料领域中，随着罐装咖啡的出现，诞生出了世界首例可销售冷、热饮料的冷热罐装饮料自动售货机，这向普及迈出了一大步。由于冷热罐装饮料自动售货机的推广，流通行业可提高设备设置的空间利用率，并