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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硬币 自动分选清点机械设计 1 附录 外文翻译（中文） 反馈控制电磁振动给料器 （应用双自由度比例加积分加微分控制器的非线性元） ， *， *， *， * 电磁式振动给料机是一种用于自动称重机的传输设备。现有的送料器是由前馈控制，所谓的“发射角控制” ，无法使突然出现的干扰无效。在这项研究中，我们考虑采用一种反馈控制这种馈线系统。首先，我们给出对于振 动部分和电磁力部分模型的两个细节。其次，反馈控制系统是为电磁振动给料器构建的，我们提出一个运用非线性元件两自由度比例加积分加微分（ 制器。下一步，我们还采用反馈控制的馈线与标准槽。最后，我们考虑一种方法兼容多种槽调整的非线性因素。在一些实验结果的基础上，我们证实了双自由度 关键词 ：振动控制，喂料机，非线性控制，电磁作动器，双自由度 制，建模 1、绪论 对于各种食品制造业的包装过程，自动秤是一个非常重要的设备。自动秤发展于 1973年，后来得到改进，从 而成为高度精确和有效的。电磁振动给料器在这篇文章中被认为是一个重要的用于系统地传输材料给称重单位的传输设备。然而，在发射角控制（前馈控制）被用于给料器至今，仍未得到进一步的完善。在这项研究中，我们提出一个运用非线性元件的两自由度的 制器的反馈控制系统构建于电磁振动给料器下。首先，我们给予振动部分和电磁力部分模型的细节。下一步，我们还采用对于给料器标准槽的反馈控制。然后，我们考虑一个方法兼容各种槽调整的非线性因素的两自由度 制器。在一些实验结果的基础上，我们证实了双自由度 制比传统的角发射控 制更加有效。 2、电磁振动给料器 硬币 自动分选清点机械设计 2 图 语“料槽”是指用于运输的钢板形状的管道。料槽可以很容易地改变，以配合运输对象。料槽是靠平行板弹簧和位于料槽底下的电磁线圈支持的。板弹簧和线圈是固定在基座上的。该基座是由三根螺旋弹簧支承着的。所有部件，除了料槽，被称为“直属零件”和所有设定的部分，包括料槽，被称为“送料器”。 料槽连接到基座的钢板弹簧，因此，这一系统基本上相当于一个质量弹簧系统的共振频率。如果在共振频率下被驱动，送料器将做共振运动。共振现象是高效 率的，因为少量的电源作为输入可以造成大位移量的出现。 图 1 电磁振动送料器 图 2 输送过程 图 2 所示为运输物料的过程。阴影箭头表示料槽振动时物料的移动方向。图 2（ i）表明送料器处于平衡位置。最初，当电流流向电磁铁线圈（以下简称“线圈” ），由电磁力的作用料槽向左移动到更低的位置（见灰色箭头），就如图 2（ 示的那样。在此期间，料槽内输送的物料向重力方向移动（见白箭）。 当关闭电源开关，板弹簧和料槽将推进运输对象向右上方移动（见灰色箭 头），如图 2（ 示。在这种方式下，被输送的物料缓慢前行。送料器将在共振频率的驱动下重复图 2（ （ 的步骤。 动机械因素的模型 图 3 所示为送料器振动因素的模型。这一模型中术语的坐标轴，使用的变量和参数被列表 1 中。模型的一个关键要素是料槽的移动方向是被固定了的。然后，下面的线性动态模型，四阶可得出的详细模型的振动。 硬币 自动分选清点机械设计 3 M ， 号 *显示对称元素）如下所示： 因此，本模型（ 1）是有用的设计振动因素。模型（ 1）对应的特征频率符合实验模态 分析的结果。 图 3 振动因素模型 图 4 电磁线圈模型 送料器的主振弹簧是由一些板弹簧组成的。该模型没有考虑非线性特性的弹簧元 （ 1）（ 2） ，这改变了共振频率按照振幅变化的共振。 表 1 模型中用到的参数 表 2 料槽的特性 硬币 自动分选清点机械设计 4 磁驱动要素 我们采用的电磁悬浮 （ 3） 模型技术就如图 4中模型显示的那样。在图 4中 e，i 和 R 分别表示线圈的电压，线圈电流和线圈电阻。线圈和料槽之间 的电感 )(z ）（ 。其结果是，电磁力 )(21 2（ 2） 线圈和电流之间的关系可以表达为 )( （ 3） Q、 Z 和 L 为线圈决定的常数 。使用公式（ 1）、（ 2）、（ 3）可以在计算机上构建一个仿真的送料器。此外，状态空间模型可以由公式（ 1）、（ 2）、（ 3）得出一个线性均衡器。 馈系统的结构 图 5 显示的是一个反馈系统的结构。反馈系统的操作变量（以下简称“振幅能量”为 一个存在发射角控制的变量（以下简称“ 它的详情稍后给出）。测量变量，控制变量，命令变量假定振幅为料槽与线圈表面的距离（以下简称“间隙振幅”为z。由 励系统和振动因 素组成的部分被称为控制系统。图 5 显示的结构来实现取消和干扰，以改善其跟踪特性的命令变量的两自由度 制器。这种结构成为一个现有 统的内置结构，它描述了两自由度 5）（ 6） 。因此，如果操纵变量图 5所示，当由于反馈控制器而使系统变得不稳定时将会关闭，这结构将符合当前的常规系统。因此，这种结构已成为故障安全系统。 图 5 反馈系统结构 图 6 实验系统 料器和料槽在实验中的使用 图 6显示了设立的实验系统。这个实验送料器可运输约 10公斤的最高质量，但是送料器通常由约 斤的质量驱动。这个送料器的共振频率 0币 自动分选清点机械设计 5 当送料器运输最大质量是，共振频率的变化约 4%。然而，因为运输 们忽视了由共振的运输物料质量变化引起的共振频率的变化。关于料槽形状和类型，根据运输物料的不同有 100 多个品种的料槽。对于我们的实验，运用到了五种特别类型的料槽。这些料槽的参数列在表 2中，并在图 7中给出了料槽的形状。在下面，料槽 准料槽”。由 于料槽 们改变组合钢板弹簧等要素的共振频率的支线为 40赫兹。 图 7 料槽的形状 图 8 在 料器驱动部分 在现有送料器系统中， 8显示的是 线图 8分别指出了交流源，线圈电压和线圈电流。 跨越时间）的重复控制方法。从 迟时间 处理进入线圈的电流开始进行。 L 是从 T （常量）和 纵量）中获得的，并表达如下： ),( （ 4） 这里 T 是交流电流入的时间。当 迟时间 将变短。 i）由延迟时间 L 和线圈电流作用后，交流源的电压将直接激起线圈的电压。（ 高峰期过后，该线圈电流开始下降。（ 线圈电流变为 0流电源将关闭。在共振期间，像（ i） （ 类非线性处理的方案将被多次重复执行。在 ，线圈电流靠 增加并且变大以致于振幅变大。 振期符合更新期间的操纵变量。因此，在控制实验中的取样时间 T 变为 。取决于到 127（ 7位）。 隙振幅测量部分 硬币 自动分选清点机械设计 6 因为加速度传感器对环境变化的低敏感度和易于维护，所以用来测量测量变量速度传感器和金属配件被安装在实验送料器的 料槽固定部分。如果要取得一个标准的价值差距测量，将光学位移传感器安装在实验送料器中。然而，位移信号的光学传感器不是用于反馈控制对加速度传感器信号测量精度的研究中的。 加速度到间隙振幅的变化 由于送料器驱动是由发射角控制的，加速度传感器的输出信号 a（ t）的加速度传感器，可以假定为是一个正弦波的振幅和共振频率 )/(2 。 从这个假设，间隙 z（ t）是由整合加速的 a（ t）的两倍获得的。因此，间隙 可由料槽位移和送料器的几何关系表达如下： )(s 2 （ 5） 换言之，差距环 z（ t）是不通过整合输出信号 a（ t）的两倍得到的，但乘以输出信号为常数，因为它可以假设为一个输出信号正弦波。从间隙 z（ t）中获得5）计算的间隙 z（ t）的最大和最小值计算得出的，有可能会直接受到噪声 造成的影响。首先，在图 9 中阴影部分的a（ t）算出。其次，果输出信号为一个正弦波，则， p 2因此，可以由通过加速度 a（ t）算出 的 图 9 振幅的测量曲线 图 10 (i) 为了使正弦波将集中在 0V，一个补偿（ 删除。（ 个绝对值波是通过步骤（ i）中的绝对值正弦波产生的。（ 形规则的一体化算法应用于步骤（ 的绝对波和最后的动分选清点机械设计 7 计算。间隔时间为 振周期 1/5毫秒，区域们考虑获得由S转换为光学位移传感器输出值的表达式。图 10所示为光学传感器算出的图 10 中界时开关。这种开关特性被认为是由于一套钢板弹簧引起的非线性 （ 1）（ 2） 。因此，转化率的表达逼近两直线，改变边界的表达式如下： 送物料造成的噪声 当固体物质运输时，运送物体料槽产生一个冲击力。因此，加速度受到冲击力的影响，并且噪声随着加速度传感器输出信号的出现而出现。当料槽和输送物料被替代时，噪声的频率也随之变化。然而，有人证实了实验 的频率为 0.5 使是进行更换。 滤掉，并且运用低通滤波器的预处理可以计算出我们的实验中，下面的过滤器被使用。 3213211 9 7 0 9 3 1 5 1 图 11所示。 图 11 数字低通滤波器的影响 图 12 在测量过程中的信号流出 测量过程中的数据处理 图 12所 示为在测量过程中简要的数据处理。首先，由加速度传感器产生的输出信号是在 4声是被数字滤波器删除的。动分选清点机械设计 8 计算出来的，6）中共振周期 1/f 的关系得到的。图 13 所示为安装在运用 68标准料槽的动测试期间， 50量 径 8 15被放到料槽上四次。测量使用光学 传感器和那些从删除噪声后计算出的而，在中间图像的测量结果中，测试片造成了噪声的出现，此，确认获得的位移加速度传感器，并显示了类似的测量性能的光学传感器。从 图 13 检测方法的比较 图 14 和 制部分 控制器的结构类似于双自由度 制器（以下称为“反馈控制器”）负责取消干扰，命令变量过滤器负责在命令变量的跟踪特性中进行改进。命令变量过滤器被在图 5 中所示的“变换参考 块所显示出来。 馈控制器 数字反馈控制器的功能可表达为如下： )1(01（ 7）其中是 e 错误， t 是采样时间，1T 是整合的时间和 分化硬币 自动分选清点机械设计 9 时间。在控制实验中，这些参数的粗值是通过灵敏度估算方法获得的，通过调整假设1T = 令变量过滤器 基于命令变量，命令变量滤波器可计算出稳态振幅 能量生控制器参照图 5 的参考值（命令）工作以改善对于命令变量的跟踪特性。在这项研究中，我们采用一种非线性函数 f（ r）能够命令变量过滤器，但比例控制器通常用作命令变量过滤器。体系的稳定性不是问题，因为这一非线性因素通过命令变量产生一个独特的输出。非线性因素在反馈系统中也是独立的。图 14所示为通过利用标准料槽所做实验获得的命令变量和 间的关系。基于这些结果获得命令变量过滤器的具体情况如下： 23 q n（ 8） 改善其跟踪性能命令变量的衍生控制器，假定是一个近似分化根据一阶传递函数如下： 1)( s F （ 9） 衍生控制器和命令变量过滤器（ 8）在采样时间 t 实现在离散时间中获得，并命令变量过滤器 得到如下： )1()1()( 21 1 和 2 作为相反的一对离散系数是必要的，关系如下： 11 ， )12 t 参数为 = =用于控制实验。 送物料的质量变化 当输送物料的质量变化时，通过料槽的实验验证了干扰取消的表现。 当 200图15 所示的时间行为。短虚线表示的是 线表示的是反馈控制。当输送物料下放时（通过输送和测试片的质量在料槽上减小，测试片从料槽上掉下），利硬币 自动分选清点机械设计 10 用 少后的一方面，用反馈控制，在测试片从料槽上掉下后，秒内恢复。 因此，反馈控制可以取消的干扰从而突然增加了运输物体的质量。 图 15 输送木塞的结果 图 16 于命令变量的跟踪特性 命令变量跟踪特性的改进被确认是通过一个使用标准料槽的阶跃响应实验实现的。图 16显示了实验的结果。虚线表明了利用 线显示了使用反馈控制的结果。当命令变量增加时，振动和稳态偏差的结果是被 一方面，利用反馈控制的结果显示改善了跟踪特性，并消除了稳态偏差。特别是，针对反馈控制示良好的跟踪响应，因为 数 的调整而，送料器变化的特点主要取决于此，当 果会比 组料槽 被提到的料槽种类已经超过了 100 种。因此，调整 数为个别槽增加花费。所以，我们认为这种方法可以控制几种料槽使用相同的 数。在这项研究中，我们考虑的一种方法，这种方法是基于在表 2 中提到的 5 种料槽的实验结果调整命令变量过滤器。 图 17所示为 5种料槽的 表 2）。我们进行了以下自动实验：（ i）送料器通过 增加到 127来驱动，接着再从127到 0每 这个过程中， 币 自动分选清点机械设计 11 实验结果自动绘制在图 17 内。这个实验花费了大约 50 秒，因为这个关系可以很容易的从各种料槽中得到。 图 17 P 的关系 图 18 料槽组 图 17 显示的料槽 C、 D 和标准料槽 B 也有相似的关系。料槽 A 是最轻的，振动和其他料槽相比要好，还有振幅范围也更宽。换句话说，料槽 求更大的 过这些结果，基于 槽的形状和参数可以被组合在一起。 槽组命令变量的跟踪特性 通过 由相似关系的料槽 B、 C 和 D 组合在一起就成了料槽组G。我们用反馈控制器的相同的 的反馈控制 进行试验。图 18显示了实验步骤的反应。如图 18所示的是与料槽 B、 相符合的输出结果，因此，在这组中 以，使用相同的 结果中我们认为，如果 同的 数和相同的命令变量过滤器可用作控制系统。因此，如果我们组合料槽时考虑到 些数量的控制器和时间需要 令变量过滤器的调整 据证实，对于命令变量的跟踪特性可以通过调节命令变量过滤器来改善。 在我们的实验中，基于标准料槽的命令变量过滤器被称为标准过滤器。此外，基于 那样被称为“个别调整过滤器”，可表示如下： 硬币 自动分选清点机械设计 12 3701100906264)( 23 e q n （ 11） 图 19 )( )(步骤结果的比较 图 19所示为运用一个标准过滤器和一个个别调节过滤器实验的步骤结果。当命令变量 态反应是不同的方面的差异，命令变量过滤器。如果运用一个标准过滤器，结果是无效的，然而，它是改进个别调整滤波器但所得到的结果不稳定。当命令变量 好的跟踪特性表明无论单独调整滤波器。我们认为，原因是整体增益反馈控制器因为如图 17所示不同的关系中显示了一些偏差范围其中 由于 的关系不同使当分组困难时，一个命令变量过滤器的调节时有效的。因此，如果命令变量过滤器为料槽 A 调整，被认为可使对于命令变量的跟踪特性改进。 在这项研究中，我们做出了关于送料器反馈控制的努力和实验。结论总结如下： （ 1） 包含 （ 2） 反馈控制系统和 （ 3） 通过实验我们证实了 （ 4） 通过实验证 实了当 令变量过滤器的调节是有效的。 硬币 自动分选清点机械设计 13 参考文献 （ 1） S， K., S., T., I. H., 95, (1995), 258（ 2） S., K., S., T., I. H., 97, (1997), 854（ 3） (1993),o., （ 4） T., K., Y., K., K. T., 98, (1998), 849（ 5） N., ( (1992), o., （ 6） M. H., of 42, 1 (1998), 大 连 大 学 科 生 毕 业 设 计（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 班 学 生 姓 名： 常 宏 坤 指 导 教 师： 陈 殿 华 评 阅 教 师： 张 仲 伟 硬币自动分选清点机械设计 总计：毕业论文 59 页 表 格 4 表 插 图 40 幅 指导教师： 陈殿华 评 阅 人： 张仲伟 完成日期： 2009-5 硬币自动分选清点机械设计 I 摘要 硬币自动分选清点机是一种集自动分选、清点和包装于一体的小型机械。本设计式为了使硬币的处理更加便捷，解决 现今社会硬币 逐步增大的 流通量，以及 硬币的处理 不便的问题。 经对市场产品的调查研究发现，现今已有的硬币分选机构基本都不具备包装功能 。 在此次的设计中，针对 这个缺陷，设计出了以一个螺旋料槽扭动式电磁振动给料机、一个直线料槽往复式电磁振动给料机、三个纵封包装机、一个推杆机构和三个机械手，以及电子计数器结合而成的硬币自动分选清点机构。 硬币自动分选清点机 利用电磁振动给料机的振动以对硬币进行定向、排列与分选 。 螺旋料槽 扭动式电磁振动给料机在本设计中承担的主要是硬币的定向与排列，直线料槽往复式电磁振动给料机主要运用于硬币的分选，纵封包装机、机械手与推杆机构组成了一个可纵封与横封的包装机构，电子计数器则用于硬币的清点。根据对电磁振动给料机、纵封包装机以及机械手 电磁铁的选用和 吸力参数 设计 ， 对机械手夹紧力参数的设计和对推杆机构的参数设计及强度校核，符合所设计机械的工作要求，通过这些局部设计计算，证明了硬币自动分选清点机的设计理论是可行的 。 以它的实用性，将比其他的硬币分选机构有更高的效率。 关键词： 硬币清点 ， 自动分选， 机械手， 电 磁振动给料机 硬币自动分选清点机械设计 is a to of in a to we no of In a is a an a to a is to is to a is to of of of it is of is a 目录 摘 要 2. 硬币分选清点机构的方案设计 体方案的确定 种机构方案的比较及最终方案的确定 动系统性能分析与方案设计 制系统的方案设计 3. 各部件技术设计及参数选择 1 磁振动给料机的设计 1 述 1 振机工作原理及物料输送原理 2 动学参数的选择和计算 0 力学参数 选择及计算 3 振机电磁参数计算 7 动料斗参数选择及设计要点 8 向热封器的设计及参数选择 9 述 9 封器的设计 1 料材料及热封温度的选择 2 封切断机械手的设计 3 述 3 械手设计及参数计算 5 杆包装机构 7 轮的选择及计算 7 动机的选择 7 轮的设计准则 8 轮传动的强度计算 8 杠螺母参数的选择 2 3 致谢 4 参考文献 5 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、统一、封口严密，从而提高了产品包装的质量，提高了产品销售的竞争力，可 获得较高的经济效益。 5. 延长产品的保质期，方便产品的流通 采用真空、换气、无菌等包装机，可使食品和饮料等的流通范围更加广泛，延长食品的保质期。 6. 可减少包装场地面积，节约基建投资 当产品采用手工包装时， 由于包装工人多，工序不紧凑，所以包装作业占地面积大，基建投资多，而采用机械包装，产品和包装材料的供给是比较集中的，各包装工序安排比较紧凑，因而减少了包装的占地面积，可以节约基建投资。 随着我国工业生产的飞跃发展，自动化程度的迅速提高，实现的装卸、转向、输送或操持焊枪、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等作业的自动 化，已越来越引起人们的重视。 机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的应用。 通过对本次设计题目 的深刻理解，对设计机构各个部分的深入分析，对现市面上已出现的硬币分选机的认识，本次设计将采用一个电磁振动供料机，一个三道的直线振动滑道，一个热封包装机和一个上下料机械手组合而成。 11 12 审 核 意 见 指导教师评阅意见 （对选题情况、研究内容、工作安排、文献综述等方面进行评阅） 签字： 年 月 日 教研室主任意见 签字： 年 月 日 学院教学指导委员会意见 签字： 年 月 日 公章： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 币自动分选清点机械设计 1 目录 摘 要 2. 硬币分选清点机构的方案设计 3. 各部件技术设计及参数选择 1 磁振动给料机的设计 1 1 2 0 择及计算 3 7 8 向热封器的设计及参数选择 9 9 1 2 封切断机械手的设计 3 3 5 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 币自动分选清点机械设计 2 杆包装机构 7 7 7 8 8 杠螺母参数的选择 2 3 致谢 4 参考文献 5 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 币自动分选清点机械设计 3 摘要 硬币自动分选清点机是一种集自动分选、清点和包装于一体的小型机械。本设计式为了使硬币的处理更加便捷，解决现今社会硬币逐步增大的流通量，以及硬币的处理不便的问题。经对市场产品的调查研究发现，现今已有的硬币分选机构基本都不具备包装功能。在此次的设计中，针对这个缺陷，设计出了以一个螺旋料槽扭动式电磁振动给料机、一个直线料槽往复式电磁振动给料机、三个纵封包装机、一个推杆机构和三个机械手，以及电子计数器结合而成 的硬币自动分选清点机构。硬币自动分选清点机利用电磁振动给料机的振动以对硬币进行定向、排列与分选。螺旋料槽扭动式电磁振动给料机在本设计中承担的主要是硬币的定向与排列，直线料槽往复式电磁振动给料机主要运用于硬币的分选，纵封包装机、机械手与推杆机构组成了一个可纵封与横封的包装机构，电子计数器则用于硬币的清点。根据对电磁振动给料机、纵封包装机以及机械手电磁铁的选用和吸力参数设计，对机械手夹紧力参数的设计和对推杆机构的参数设计及强度校核，符合所设计机械的工作要求，通过这些局部设计计算，证明了硬币自动分选清点机的设计理 论是可行的。以它的实用性，将比其他的硬币分选机构有更高的效率。 关键词： 硬币清点，自动分选，机械手，电磁振动给料机 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 币自动分选清点机械设计 4 is a to of in a to we no of In a is a an a to a is to is to a is to of of of it is of is a 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 币自动分选清点机械设计 5 1、绪论 本设计源自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 1。 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和良好的实用性。 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购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 币自动分选清点机械设计 6 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。 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 4。 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，包装机械购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 币自动分选清点机械设计 7 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、统一、封口严密，从而提高了产品包装的质量，提高了产品销售的竞争力，可获得较高的经济效益。 5. 延长产品的保质期，方便产品的流通 采用真空、换气、无菌等包装机，可使食品和饮料等的流通范围更加广泛，延长食品的保质期。 6. 可减少包装场地面积，节约基建投资 当产品采用手工包装时，由于包装工人多，工序不紧凑，所以包装作业占地面积大，基建投资多，而采用机械包装，产品和包装材料的供给是比较集中的，各包装工序安排比购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 币自动分选清点机械设计 8 较紧凑，因而减少了包装的占地面积，可以节约基建投资。 随着我国工业生产的飞跃 发展，自动化程度的迅速提高，实现的装卸、转向、输送或操持焊枪、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等作业的自动化，已越来越引起人们的重视。 机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、 锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的应用 5。 通过对本次设计题目的深刻理解，对设计机构各个部分的深入分析，对现市面上已出现的硬币分选机的认识，本次设计将采用一个电磁振动供料机，一个三道的直线振动滑道，一个热封包装机和一个上下料机械手组合而成。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 币自动分选清点机械设计 9 2、硬币分选清点机构的方案设计 体方案的确定 通过对各种资料的综合总结，以及对现在市场上或正在研发的硬币分选清点机构的研究，依据现有成熟设备以及为了独具匠心而选定以振动原理进行硬币 分选，并通过机械手和包装机进行包装。本设计通过两个电磁振动送料器、三个纵封包装机、一个包装推杆机构、三个带有热电阻的包装机械手和三个电子计数器组合而成，再通过程序控制，以达到分选清点及包装的目的。 种机构方案的比较及最终方案的确定 由于机械传动、机构的多样性，以及各自的优缺点，下面提出两种硬币分选清点机构的整体方案，加以比较，并确定最终的总体方案。 方案一： 1硬币分检机的工作原理 本设计利用各种硬币的小同直径设计一种硬币分检机。 目前我国新版人民币有三种圆形硬币，其直径依次为：一元硬币 255角硬币 22 50 5先设计一长方体形的机体 l，该机体 ，机体 实施例有三个抽屉 (图 1)。除最下面抽屉 6 的底板上没有圆孔外，上部各抽屉的底板上都有多个圆孔，各抽屉底板上圆孔的直径从上到下依次减少 (图 2)，最上面抽屉 4的底板上圆孔的直径最大，最下面抽屉 6 底板上没有圆孔，中间抽屉 5 的底板上圆孔的直径小，能使最小的硬币通过该圆孑 L 落到抽屉 6 中。分检时把混合在一起的三种硬币从进币口 2 投入机体 l 中，这时混合的各种硬币将堆积到最上面的抽屉 4 的底板上，让硬币 不断的通过这块底板， 由于底板上的孔径取为两种硬币之间，因此当混合的硬币通过平板后，两种硬币由于直径不同而被分开。例如，最上面抽屉 4底板上圆孔的直径为 24混合硬币中只有直径最大的一元硬币不能通过直径为 24能留在最上面的抽屉 4中，而其它的两种硬币直径较小，则会通过上述直径为 24圆孔，落到下边的抽屉 5 中，抽屉 5 底板上的圆孔直径为 22把 5角硬币截留在抽屉 5中，最小的 中，这样各种硬币即可依次按其直径大小分别被截留在各层抽屉中而被分开。 由于要分检硬币 ， 必须使硬币和抽屉的底板之间产生相对运动，使小于规购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 币自动分选清点机械设计 10 定孔径的硬币有透过圆孔下落的机会。要实现这一相对运动，可以采用不同结构形式的机器带动【 5 6】或人工操作多种形式。 这种分检机有上述特殊设计的槽体，内装带规定孔径的抽屉，把这个槽体，用带有一定角度的弹簧板支撑，再装上一个转动的曲柄连于机构，带着槽体作往复摆动 (图 3)。 当硬币放入机箱槽体的带孔抽屉底板上后，由于传动机构的作用，分检机工作时槽体作定向摆动，硬币在底板上不断向前滑抛，小于孔径的硬币，通过板孔落人平板 下的槽体中向前滑动；而大于板孔的硬币，则留在平板上，不断向前滑动；最后两种硬币通过不同的槽口滑出。 这种分检机，也由一个槽体，内带具有规定孔径的多个抽屉，和一个旋转的振动装置组成，槽体和振动装置，用弹簧加以支撑，当振动装置旋转时，会产生振动力，这是一种定向往复的振动力，这种力使槽体作定向振动 (图 4)，当混合的硬币给人槽体平板上时，硬币即沿平板向前移动，并带一定的抛射动作，小于孔径的硬币，透过孔落人底板之下，大于孔径的硬币，则留在平底板上。 以上两种分检机的工作原理很类似，只是使带孔平 板获得运动轨迹的传动方式略有不同，运动轨迹接近直线，并和水平面有一个夹角，可以在 30 到45度之间，这样使硬币有一个向前上方抛射的作用，使硬币相互分开，落下，并向前移动，同时小于孔的硬币透孔下落，完成分检工作。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 币自动分选清点机械设计 11 将机体 l 的底部固定在两根轴 8 上，每根轴 8 的两端均装有一个能绕轴 8转动的轮子 7；机体 。机体 检好的硬币可以通过抽屉拿出。 为使硬币和抽屉的底板之间产生相对运动，使小于规定孔径的硬币有透过圆孔下落的机会，通过把手 3 使机体 l 的左侧抬起，并靠右边的两个 轮子 7 作倾斜移动，倾斜的程度可以改变，使较小的硬币不断的依次通过各抽屉底版上相应的圆孔，各种硬币由于直径不同 而被分开 9。 方案二： 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、 径分别为 252022 19种 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 ,在检测分购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 币自动分选清点机械设计 12 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、 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 经过以上对两种方案比较分析，仔细对比两种方案，都有各自的优缺点。两种方案都只局限于硬币的分选清点，而没有硬币的包装，这对于银行或超市等企业将是十分头疼的问题，并且方案一存在自动化的缺陷，方案二的分选数购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 币自动分选清点机械设计 13 量较小，故在此提出一种新的方案，以 电磁振动送料机、包装机和工业机械手组合成一个带有包装功能的硬币分选清点机构。 动系统性能分析与方案设计 一般机械系统的驱动系统，按动力源分为液压、气动和电动三大类。根据需要也可由这三种基本类型组合成复合式的驱动系统。 液压驱动系统：由于液压技术是一种比较成熟的技术。它具有动力大、力（或力矩）与惯量比大、快速响应高、易于实现直接驱动等特点。适于在承载能力大，惯量大以及在防爆环境中工作的这些机器中应用。但液压系统需进行能量转换（电能转换成液压能），速度控制多数情况下采用节流调速，效率比电动驱动系统低， 液压系统的液体泄漏会对环境产生污染，工作噪声也较高 6。 气动驱动系统：具有速度快、系统结构简单、维修方便、价格低等特点。适于在中、小负荷的机器中采用。但因难于实现伺服控制，多用于程序控制的机器中 10。 电动驱动系统：由于低惯量、大转矩交、直流伺服电机及其配套的伺服驱动器（交流变频器、直流脉冲宽度调制器）的广泛采用，这类驱动系统在一般医疗或其它领域的机械系统中被大量的应用。这类系统不需要能量转换，使用方便，噪声较低，控制灵活。大多数电机后面需装精密的传动机构。直流有刷电机不能直接用于要求防爆的环境中 ，成本也较上两种驱动系统的高。但因这类驱动系统优点比较突出，因此在各种机器中被广泛的选用 10。 因此，综合以上各种驱动系统的优缺点，选用 电动驱动方式 。 制系统的方案设计 制顺序 首先，由推杆带动塑料薄膜到机械手位置，然后由热封机械手将薄膜底部进行热封，纵封包装机进行纵封。接着螺旋料槽扭动式送料机开始工作，将倒入料斗中的硬币进行排列，并通过滑道输送到直线料槽式送料机中进行硬币的分选，再由直线料槽式送料机将硬币送入钢筒中，这时连接钢筒和直线料槽式送料机的滑道上的光电计数器开始计数，当硬 币满 100 个以后，电磁振动送料机停止工作，这时推杆包装机开始将装在钢筒中的 100个 向下推，同时纵封包装机进行纵封包装，当推到机械手位置，推杆包装返回，这时由热封机械手进行封口，然后电磁振动送料机再次开始运转重复以前的动作，进行下一次的硬购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 币自动分选清点机械设计 14 币分选清点包装。 制方案 第一次热封第一次热封推杆到机械手位置热封机械手计 数 1 0 0个纵封包装机直线料槽式送料机推杆包装机送料机螺旋料槽扭动式购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 币自动分选清点机械设计 15 3、 各部件技术设计及参数选择 磁振动给料机的设计 述 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 1。 目前，轻工业生产中应用的电振机主要有直线料槽往复式 图 3a） 和螺旋料槽扭动式 图 3b） 两种形式。 图 3两种类型的电振机都由三个部分组成： 1) 槽体部分：包括料槽或料斗 1、衔铁 2、主振弹簧 3。 2) 电磁激振部分：包括激振器壳体 4、铁心及线圈 5、配重等。 3) 减振器部分：包括心座支撑弹簧或悬挂弹簧 6。 电振机是利用电 磁力驱动和机械共振原理进行工作的，它与其它供料机相比有以下一些优点： 1) 无电动机及变速传动机构，没有摩擦运动部件，结构简单，不需润滑，购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 币自动分选清点机械设计 16 而且重量轻，便于维护。 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态下工作的，所需激振力较小，节能。 5) 电振机可与电子秤联动实现定量给料的自动控制。 电振机具有下述缺点： 1) 不适于处理黏性较大或带有油污、水渍的轻薄片状物料。 2) 设计或调整不合适时会产生较大振动和噪声。 振机工作原理及物料输送原理 作原理 图 3 图 3 3a）中物料 1放在由主振弹簧 3支撑的供料槽体 2上，衔铁 4与槽体主振弹簧联成一体，绕于铁心上的线圈 5中流过的是经过半波整流后的单向脉冲电流，电磁铁就产生了相应的脉冲电磁力。图 3b）表示在正半周内线圈中有电流流过，铁心便产生一次脉冲电磁力吸引衔铁，使槽体向后运动，主振弹簧因此而变形，贮存了一定的势能；在负半周内线圈中无电流通过，电磁力消失，弹簧就恢复变形， 带着槽体向前运动，在达到振幅位置之后又返回向后运动。由于电磁力是一个周期变化的强迫作用力，因此电振机是一个以电磁购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 币自动分选清点机械设计 17 力为周期干扰力的强迫振动系统 1。 当电振机采用不同的运动参数时，物料就在槽体工作面上出现不同形式的运动。物料的基本运动形式有以下 4种： 1) 相对静止 物料随工作面一起运动。 2) 正向滑动 物料与工作面保持接触，同时沿输送方向对工作面有相对运 动。 3) 反向滑动 物料与工作面保持接触，同时逆输送方向对工作面有相对运动。 4) 抛掷运动 物料在工作面上被轻微抛起，腾空沿工作面向前作抛物线运动。 上述 4种形式 中，相对静止不能供送物料，反向滑动对供物料没有直接意义。从理论上来说，只有正向滑行和抛掷运动才有使用意义。但由于运动参数的某些限制，在实际工作中上述几种运动形式可能有各种不同的组合形式。轻工业机械中的电振机一般都是采用抛掷运动形式来工作的。 料输送原理 物料在槽体中的输送如图 3 图 3中为料槽倾角，为振动方向角，槽体在电磁力作用下沿 槽体沿 s （ 3 式中 1A 槽体沿 S 方向的但振幅； 振动圆频率。 将槽体振动位移 1S 分解到 y 方向，便得到槽体在 x和 纸和说明书 ,咨询 币自动分选清点机械设计 18 位移： x c o sc o （ 3 y co ss （ 3 依次求上式对时间的一阶导数和二阶导数，便得到沿 x c o sc o （ 3 y co ss （ 3 x s （ 3 y s （ 3 因此可以做出槽体运动曲线如图 3 图 3买后包含有 纸和说明书 ,咨询
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