硬币自动分选清点机械设计【优秀含CAD图纸6张图纸】
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大 连 大 学 本科毕业论文 (设计 )开题报告 论 文 题 目 ： 硬币自动分选清点 机械设计 学 院 ： 机械工程学院 专 业 、班 级 ： 机械设计制造及其自动化 机英 051 学 生 姓 名 ： 常宏坤 指导教师（职称） ： 陈殿华 （教授） 2009 年 3 月 5 日填 1 毕业论文 (设计 )开题报告要求 开题报告既是规范本科生毕业论文 工作的重要环节，又是完成高质量毕业论文 (设计 )的有效保证。为了使这项工作规范化和制度化，特制定本要求。 一、选题依据 1 论文 (设计 )题目及研究领域； 2 论文 (设计 )工作的理论意义和应用价值； 3 目前研究的概况和发展趋势。 二、论文 (设计 )研究的内容 1 重点解决的问题； 2 拟开展研究的几个主要方面 (论文写作大纲或设计思路 )； 3 本论文 (设计 )预期取得的成果。 三、论文 (设计 )工作安排 1 拟采用的主要研究方法 (技术路线或设计参数 )； 2 论文 (设计 )进度计划。 四、文献查阅及文献综述 学生应根据所 在学院及指导教师的要求阅读一定量的文献资料，并在此基础上通过分析、研究、综合，形成文献综述。必要时应在调研、实验或实习的基础上递交相关的报告。综述或报告作为开题报告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通顺，较全面地反映出本课题的研究背景或前期工作基础。 五、其他要求 1 开题报告应在毕业论文 (设计 )工作开始后的前四周内完成； 2 开题报告必须经学院教学指导委员会审查通过； 3 开题报告不合格或没有做开题报告的学生，须重做或补做合格后，方能继续论文 (设计 )工作，否则不允许参加答辩； 4 开题报告通过后，原则上 不允许更换论文题目或指导教师； 5 开题报告的内容，要求打印并装订成册 (部分专业可根据需要手写在统一纸张上，但封面需按统一格式打印 )。 2 一、选题依据 1论文 (设计 )题目 硬币自动分选清点机械设计 2研究领域 机械制造及其自动化 机电一体化 3论文 (设计 )工作的理论意义和应用价值 本课题来源于流通市场实际需要。针对自动售货机、公交 车 收款机等硬币流通的现状，开发设计适合实际、高效可靠的硬币自动 清点 包装机械，以适应市场的需求。 在日常生活中，由人工清点硬币，包装硬币是一项非常烦琐的工作，效率低，速度慢，造成了人力资源的巨大浪费。硬币伴随着人们的衣食住行，在社会中大量的流通，超市、公交公司等地方是硬币大量集中的地点，每天都会有数以万计的硬币， 如果由人工清点，将会造成巨大的人力资源浪费，因此用机械清点并包装硬币将是以后的发展趋势 。 近年来 ， 随着 科学家们 在 各个 领域的突破，计算机、 工业 机器人和 机械设备 等 的结合并应用于日常生活中 ， 为人们的生活提供了极大的便利 。 硬币是人们生活中不可或缺的东西 ， 每天数以亿计的硬币需要分选清点 ，为了解决这一 生活生产中的 难题， 近 年来越来越多的人开始关注这方面的问题，也有研究所开始着手设 计制造硬币自动分选机构，现已有多种硬币自动分选机构，但还不广泛，这些机构也未在社会上广泛使用。 随着工业生产自动化的发展， 这种由振动供料机、机械手和包装机组成的硬币分选清点机构将得到大力推广 ， 其中的振动供料机 是 输入传输装置 ， 主要作用是将不同种类的硬币送 入多路分选装置 ，包装机是用于将清点分选好的硬币包装，便于硬币的存放，机械手则用于传送包装好的硬币。这种机构设备主要用于分选和清点 1 元、 及 的硬币。 同时，这 种 非工业用途的 机械设备 ，其意义远不仅是它们自身所能带来的直接 经济价值 。这类 机械设备 往 往 是各种 领域 最新技术的交叉实验平台，在新型机器 手 、振动供料机和包装机上应用的新技术 有可能很快就出现在其他领域的实际产品中，不但促进了新型机器手 、振动供料机和包装机 的发展，也带动了其他相关领域产品的进步。 此次设计的 机械设备 就是为 了促进 机械创新的 发展， 按照 这一理念 ，为了 硬币分选工作的速度与效率 而设计的，通过 此次设计 可以检验我们大学四年所学过的理论知识，提高创新能力，很有意义。 3 4目前研究的概况和发展趋势 随着 现今社会的进步，每天市场上流通的 硬币越来越多，随之而来的硬币清点分选工作也是大大的加重了，这样每天不仅 加大 了员工的工作量和一些不必要的花费，所以硬币自动清点分选机构将孕育而生，并得到广泛的应用 ，拥有良好的发展前景 。目前有一种硬币分选机构， 硬币自动分选机的设计原理有四部分 ,即输入传输装置、多路分选装置、分类收集装置、计数统计装置。硬币自动分选机的设计依据是：利用偏心轮电机产生振动，使硬币定向移动进入多路分选装置；再利用丝杠旋转力传送硬币，当不同规格的硬币通过相应的检测分离孔时，被检出进入分类收集装置；利用单片机编程、光电计数控制电路等多种知识和技术，使其分选效率好，计数准确。输入传输装置的主要作用是将不同种类的硬 币自动进入多路分选装置。输入传输装置位于多路分选装置的上部。输入传输装置包括硬币输送盒、输入导轨、控制挡板和振动等部分组成。输送盒固定在具有一定位移的丝杠片上。输送盒的里面的进口端略高于出口端，输送盒出口端装有 3 组输入导轨，引导硬币进入分选装置；输送盒的上部安装控制挡板，防止硬币叠加进入输入导轨；输送盒的底部安装一个装有偏心轮的微型电机，当接通电源时产生振动。 多路分选装置设计为 3 路，主要作用是将规格不同的硬币进行分类筛选，规格相同的硬币从各路中汇集到同一收集装置。多路分选装置包括输送部分和检测分离部分组成 。输送部分为 3 路，由 4 个螺旋丝杠组成。 4 个螺旋丝杠水平并列在一起，两个丝杠为一组，共构成 3 组，一组两个丝杠分别加工为左旋和右旋，传动时相向旋转，使硬币在两个丝杠之间向前移动。每个丝杠固定在传动轴上，其中一端安装传动齿轮，相互啮合，由一微型电机棗减速器机组带动。分离检测部分位于每对丝杠下面，根据硬币直径大小设有检测分离孔。 目前市场上主要流通四种面值的硬币， 1 元、 和两种 ，直径分别为 25022 19种 直径大小不同）。检测分离孔按照硬币移动方向进行分布，先小孔后大 孔，共有 4 种，根据硬币直径设计为矩形口， 4 种检测分离孔线性连接在一起，使硬币在其上面能够连续移动 ,在检测分离孔前有一过渡孔，使硬币落入时起到定位和过渡作用。因此，每路硬币分选顺序是： （小）、 、 （大）、1 元。由于硬币直径差别很小，检测分离孔加工精度要求很高，硬币立面必须垂直位移方向，因此每组丝杠对称性要好。 分类收集装置位于多路分选装置下面。主要作用是将分选出的硬币进行分类收集。分类收集装置由 4 个导轨和收集盒组成。导轨带有一定倾斜角度，能够使落入的硬币快 4 速滑落到收集盒中。 4 个导轨分别接 受不同规格的硬币，导轨位置与分选装置的检测分离孔相对应。 计数显示装置的光电计数器安装在分类收集装置上，主要作用是将每路分选出的不同规格的硬币进行分类统计。计数显示装置由数码显示屏（ 单片机（ 51 系列）、光电计数器、光电计数控制电路组成。数码显示屏安装在硬币分选机面板上，可以显示四种硬币的统计结果，以及总的金额数。面板上还设置 5 个功能键，分别为合计、 1 元、 、复位键。单片机用于控制显示参数以及各种功能设置编程。光电控制电路用于硬币计数。计数显示装置的工作原理是，从多路分选装置分选出同 一规格的硬币，进入分类装置时，由光电计数器将落入的硬币进行计数，计数结果不断输入单片机，进行统计和显示。当硬币分选工作完成时，可以按下面板按键，通过显示屏查阅硬币总钱数，以及不同面值硬币的总数。重新工作时按下复位键，计数器清零，可以继续进行。 硬币自动分选机，配置 3 路直流稳压电源，给显示屏、单片机、传输电机和振动装置等供电，并且电压可调整。 图如下 5 二、论文 (设计 )研究的内容 1 重点解决的问题 振动供料机、包装机和机械手 的结构设计和驱动 ； 振动供料机、包装机和机械手 运动的探讨； 保持一定 的速度和硬币种类（ 1 元、 、 ） 2 拟开展研究的几个主要方面 (论文写作大纲或设计思路 ) (1) 确定 合理的 振动供料机、包装机和 机械 手 运动方案； (2) 进行 振动供料机、包装机和机械手 运动参数设计； (3) 绘制 振动供料机、包装机和机械手 运动机构的 装配图及其零件图 ； (5) 编写设计说明书 。 3 本论文 (设计 )预期取得的成果 通过采用文献资料收集、调查问卷等方式，了解现在 硬币清点分选机 的发展趋势 、相关技术的对比及市场前景， 完成 振动供料机、包装机和 机械 手 的整体设计，实现 振动供料机的传输作用 ， 包 装机包装和机械手的传递作用， 理论上可以进行 硬币自动 分选清点。 6 三、论文 (设计 )工作安排 1拟采用的主要研究方法 (技术路线或设计参数 ) 本课题是融机械设计、气动技术、控制技术为一体的综合技术项目。虽然有一定的难度，但是目前各项技术都已比较成熟，有关的硬件条件已基本具备，因此，方案是可行的。 设计参数：硬币种类（ 1 元、 、 ） （ 1） 机构设计： 执行构件的运动设计： 1 执行构件的数目 2 执行构件的运动形式和运动参 数 原动机的类型及其运动参数的选择 各个执行构件间运动的协调配合和机械的工作循环图 （ 2） 机构传动构件设计： 1 振动供料机 装配 图纸 1 2 包装机 装配 图纸 1 3 机械手装配 图纸 1 4 硬币自动 分选清点 机 械装配 图纸 1 2论文 (设计 )进度计划 第一周至第二周 :查阅相关资料，并进行市场调查了解 硬币自动 分选清点 机 械 机构的发展趋势。 第三周至第四周 :根据指导老师的要求完成开题报告。 第五周至第六周 :确定 硬币自动 分选清点 机 械 机构的方案，并进行初期设计。 第七周至第八周 :在老师的指导下确定最后方案。 第九周至第十二周 :绘制所有的装配图和零件图。 第十三周至第十四周 :完善工作、技术总结、撰写说明书。 第十五周 :准备答辩。 7 四、需要阅读的参考文献 1. 尚久浩 张淳 李思益 自动机械设计（第二版）中国轻工业出版社 M 2002 2. 孙桓 陈作模 .机械原理 (第六版 )西北工业大学机械原理及机械零件教研室 高等教育出版社 M. 汝元功，唐照民主编 机械设计手册 M 北京 :高等教育出版社 . 高德 包装机械设计 化学工业 出版社 （工业装备与信息工程出版中心）M 2005 5. 吴旭朝 许婉英 . 工业机械手设计基础 天津科学技术出版社 M. 1980 6. 杨福馨 . 物件自动定向原理与方法 J包装工程 , 1991,(01) :1567. 韩良 ,徐卫良 . 振动料斗的研究状况与前景展望 J 1999,(01) :205 8. 项新建 ,郑春水 . 多功能枕式包装机自动定位控制系统的研究 J 2001,(08) :91 9. 孙智慧 ,张荣 . 包装机中常热式薄膜热封过程的仿真研究 J 2002,(05) :187 10. 段萍 D. 中国博士学位论文全文数据库 ,2007,(11):26211. J1981,69, 69 (5) :572 12. I J2002,(12) :215 13. et JJ. 1999,123, 12(3) :238250 . 14. . A 990s J, 51992,(3) :31 . 15. , , . 1999,102(10),:900 8 附 :文 献综述 近年来，随着科学家们在 各个 领域的突破，计算机、 工业 机器人和 机械设备 等 的结合并应用于日常生活中 ， 为人们的生活提供了极大的便利 。 硬币是人们生活中不可或缺的东西 ， 每天数以亿计的硬币需要分选清点 ，为了解决这一 生活生产中的 难题， 近 年来越来越多的人开始关注这方面的问题，也有研 究所开始着手设计制造硬币自动分选机构，现已有多种硬币自动分选机构，但还不广泛，这些机构也未在社会上广泛使用。 随着工业生产自动化的发展， 这种由振动供料机、机械手和包装机组成的硬币分选清点机构将得到大力推广 ， 其中的振动供料机是 输入传输装置 ， 主要作用是将不同种类的硬币送 入多路分选装置 ，包装机是用于将清点分选好的硬币包装，便于硬币的存放，机械手则用于传送包装好的硬币。这种机构设备主要用于分选和清点 1 元、 及 的硬币。 其中运用到了振动供料机，包装机和上下料机械手。电磁振动给料机是由电磁激振器驱动的一种振 动机械。它的用途很广，例如，用来向皮带运输机、斗式提升机给料以及为工业窑炉定量配料等。在轻工业机械中电振机也有广泛的应用，例如在糖果包装、钟表元件加工、铅笔橡皮头装配等生产环节中均有应用。 目前，轻工业生产中应用的电振机主要有直线料槽往复式和螺旋料槽扭动式两种形式。前者料槽作往复直线运动，适合于不需定向排队的轻小物料的供送；后者简称振动料斗，带有螺旋槽的圆形料斗作扭转振动，适合于不需定向排队的单件物品的供送。 这两种类型的电振机都由三个主要部分组成： 1) 槽体部分：包括料槽或料斗、衔铁、主振弹簧。 2) 电磁激振器部 分：包括激振器壳体、铁心及线圈、配重等。 3) 减振器部分：包括心座支撑弹簧或悬挂弹簧。 电振机是利用电磁力驱动和机械共振原理进行工作的，它与其他供料机相比有以一些优点： 1) 无动力机及变速传动机构，没有摩擦运动部体，结构简单，不需润滑，而且重量轻，便于维护。 9 2) 供料速度可调，可适应多种物料，调整方便。 3) 靠微小振动使物料单方向运动，无强烈搅拌、撞击、摩擦等现象，故机体不易损坏，使用寿命长。 4) 电振机是在近共振状况下工作的，所需激振力较小，节能。 5) 电振机可与电子称联动实现定量给料的自动控制。 随着市场经济的发展，包装工业在 国民经济中所占比重和作用也越来越大。我国成功加入 ，全球经济贸易一体化进程的发展促使商品流通领域的竞争更加激烈，人们在追求商品内在质量的同时，对商品包装要求也越来越高。 包装机械在包装工业中的地位十分重要，对包装工业现代化具有举足轻重的作用。它可以提高劳动生产率，改善生产环境，降低生产成本，提高商品档次，增加附加值，从而增强商品的市场竞争力、带来更大的社会效益和经济效益。 进入到 20 世纪 80 年代后，我国的包装机械的生产和设计取得了巨大的发展，大量填补国内空白的包装机械问世，品种规格不断增加，同时出现了 很多包装机械生产企业，许多研究机构着手研究包装机械，高等院校也纷纷设立包装工程专业，从而形成了一个独立的包装机械行业。进入 21 世纪，包装机械除继续增加新品种外，在产品的技术水平、内在质量和性能等方面都有很大的进步，这一切都与包装机械的设计有着密切的联系。 现代工业生产，如食品、医药、日用品、化工产品、电子产品等生产中，主要包括三大基本环节，即原料处理、中间加工和产品包装。包装是工业生产中相当重要的环节。包装机械是使产品包装实现机械化、自动化的根本保证，因此包装机械在现代工业生产中起着相当重要的作用。 1. 大幅度 地提高生产效率 如啤酒灌装机的生产率可高达 36000 瓶 /h，这是手工灌装机无法比拟的。有如蛋形巧克力的包装，用手工包装每人每班可包装20用机械包装，每人每班可包装 250上。 2. 降低劳动强度，改善劳动条件 如手工包装糖果，一个工人 8h 要重复动作80000 多次；再如人工袋装化肥，粉尘飞扬污染环境等。如果广泛地采用包装机械代替手工包装，不但能将包装工人从繁重的体力劳动中解放出来， 而且还大大地改善了工人的劳动条件。 3. 保护环境，节约原材料，降低成本 手工包装液体产品时，易造成产品外溅；包装粉状产品时 ，往往造成粉尘飞扬，既污染环境，又浪费了原材料。 采用机 10 械包装能防止产品的散失，既保护了环境，又节约了原材料。 4. 有利于被包装产品的卫生，提高产品包装质量，增强市场销售的竞争力 有些产品的卫生要求很严格，如药品、食品等，采用机械包装，避免了人手和药品、食品的直接接触，减少了对产品的污染。同时由于机械包装速度快，食品、药品在空气中停留时间短，从而减少了污染机会，有利于食品和药品的卫生。 另外，由于 包装机械的计量精度高，产品包装的外形美观、整齐、统
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