捆钞机调币机构说明书.doc

目录摘要 2Abstract.31.自动捆钞机开发可行性论证.4 1.1捆钞机的目的和意义.4 1.2国内外捆钞机的发展概况.4 1.3捆钞机的市场需求分析.4 1.4对产品的原理方案及关键技术进行分析.5 1.5捆钞机工作过程.6 1.6项目建设根据.62. 自动捆钞机功能分析.11 2.1产品总功能的确定.11 2.2黑箱图.12 2.3功能分解图.12 2. 4自动捆钞机工作流程图133.自动捆钞机功能原理设计14 3.1功能实现分析及分功能解.14 3.2总体原理方案形态学矩阵及原理方案分析.14 3.3控制系统原理.15 本章小结 .154捆钞机的机械原理方案设计.16 4.1机械总体方案设计.164.2压币机构方案设计.184.3送、收带机构方案设计.194.4对调币机构的原理方案改进.22本章小结.235.自动捆钞机运动学及力学分析245.1自动捆钞机产品性能参数分析及计算.245.2产品理方案评价.245.3产品运动学.动力学计算.25本章小结.296.调币机构总体设计30 6.1总体布局及方案设计.30 6.2零部件结构分析初步计算.30 6.3结构设计及分析.31 6.4部分零部件加工工艺分析.31 本章小结.317设备的维护检查与故障分析.327.1设备的维护检查.327.2设备的故障检测与分析.328.设计总结339.致谢3410.参考文献.35摘要现有捆钞机包括全自动捆钞机,手动齿轮捆钞机,油压捆钞机,卧式手动捆钞机,手动快速液压捆钞机,电动螺旋捆钞机等等,在众多需要运用捆钞机的行业都需要卫生环保清洁的环境所以电动全自动捆钞机是首选之一全自动捆钞机的工作原理是：（1）捆扎带的进给和拉紧：自动进给和拉紧机构由带盘，储带箱，扁带进给辊各金融机构每天有大量的钞票，证券票据等要进行整理、处理，其中就牵涉到对钞票、证券、票据等的捆扎，由人工来完成捆扎工作，不仅时间花得太长，而且捆扎得松紧不同，位置不同，效果既不好，又不美观，为了节约时间与人力，不至于影响重要的交易活动而造成不必要的经济损失。因此，研制开发出更快更便捷，价格更便宜的捆钞机的任务就摆在我们的面前此项目投入正是时机，正遇上经济飞速发展的今天，对此产品的需求正逐年增加，前五年真是鼎盛时期。并且该项目产品目前供不应求，缺口远大于项目设计能力，近十年内国内现有生产能力发展迅速，供求缺口呈下降趋势，项目规模不易过大。以前的产品有些地方有缺陷，而很少有公司机构投资改进以前的机械方案。关键词：全自动捆钞机、市场需求、功能原理、设计ABSTRACTExisting bundle of money machine including automatic bundle of printing machine, manual gear bundle of printing machine, hydraulic bundle of printing machine, horizontal manual bundle of printing machine, manual hydraulic quickly bundle of printing machine, electric screw bundle of printing machine, etc., in numerous need use bundle of printing machine industry health environmental clean environment so electric automatic bundle of money machine is one of the preferred bundle of automatic printing machine working principle is: (1) the binding tape feed and taut: automatic feeding and taut institutions by the reel, storage box, sling feed roller. All financial institutions have a lot of money every day, such as paper for sorting, processing, which involves strapping for money, securities, notes, etc, are done by artificial banding work, not only take too long time, and in elastic banding, position is different, the effect is not good, and not beautiful, in order to save time and manpower, not affect important trading activity and cause unnecessary economic losses. Therefore, developed faster and more convenient, cheaper bundle of money machine in front of us is the task of the project is put into it is time to have met a rapid economic development today, the demand is increasing year by year, five years before its heyday. And the project product is in short supply, the gap is greater than the project design ability, nearly 10 years of domestic existing production capacity has been developing rapidly, the gap of supply and demand is on the decline, project size is too large. Before the products are defective in some places, and few companies investment to improve the former mechanical solution. Keywords: automatic bundle of money machine, the market demand, function, design principle1.关于捆钞机的研制开发的可行性报告1.1捆钞机的目的和意义所谓捆钞机就是把一把一把的钞票通过机器来捆扎的机器。由此便可知道捆钞机的目的就在于将一些钞票捆扎在一起，以便于清理、保存、运输等。 改革开放以来，人们的人均纯收入有了大幅度的提升，当然也就是说除满足自身必需的生活所需外也了不少的积蓄，而这些积蓄考虑到安全问题他们便会将它投掷银行机构或其他金融机构，这样随着钞票的积累就涉及到它的存放问题，再考虑到大数量的钞票的提取的方便性，于是发明了捆钞机。即捆钞机具有的意义就在于有利于工作人员节省时间、节省劳动力；也有利于各机构的钱财交易。1.2国内外捆钞机的发展概况传统的捆钞机主要是通过液压电动机构把钞票压紧，然后手工用纤维绳捆紧。人工手捆操作劳动强度大，工作效率低，由于纤维绳与纸币接触面积小很容易把钞票勒伤，更严重的是手工捆扎的双十字没有互相连接成为一个整体在现金调运中易产生散捆，丢张等安全问题，为此中国人民银行发文要求入库纸币线捆采用宽塑料PP（聚丙脂）捆扎带捆扎双十字交叉点粘接起来使捆扎带成为一个整体。传统的大把捆钞机无法实现这些要求，所有的入库钱捆使用自动的烫接捆钞机捆扎将是不可避免的趋势。捆扎机的发展趋势有三大特点：全自动化；高速度化；多样化发展。1.3捆钞机的市场需求分析改革开放以来，人们的人均纯收入有了大幅度的提升，当然也就是说除满足自身必需的生活所需外也有了不少的积蓄，而这些积蓄考虑到安全问题他们便会将它投掷银行机构或其他金融机构，这样随着钞票的积累就涉及到它的存放问题，再考虑到大数量的钞票的提取问题,单由人工直接点数或小型捆扎既费时又费力,而且效果也很不理想.对于少量钞票如万元左右它还可以勉强由人工捆扎,但对于数量较大的如十万元单由人工捆扎那就可想而知,一大叠钞票即使被捆扎但人的力量有限致使捆扎不太紧固,松散的坏处就是一是所占的空间大,二是比捆紧的容易变质,还有人工捆扎速度慢,社会在进步讲究的就是效率,另外就是对于大数量的提款,如果没有将十万或更多的钞票捆扎在一起,那样一张一张或一万一万的数起,那些要是提取几百亿上千亿的再那样数,那也不知道要数到何时,有了大数额钞票的捆扎,便又可以节省更多时间以及劳动力啦, 考虑到这些优点市场对它的需求越来越强.捆扎机有中型和小型机而大型机目前还没有,原因就在于钞票有一定的厚度,而它的尺寸又并不是很大,如果捆扎太多反而显得更易松散或不便携带,试想:十万元钞票厚度就近十厘米,如果捆扎一百万那便是十个十万那就是一百厘米也即一米高,然而面额最大的一百元钞票长十五厘米宽六厘米左右,由此可想那样显得极不方便,再说一百万也就是十个十万由人工点数也不过是十来秒时间的事,对于小型捆钞机只捆扎一万元人民币,对于这少量数额厚度小的则要求并不高,因为如果要存放一般还得将一万的十个累加在一起后还得压缩,这里就不必压紧,还有一万元人民币一般是由银行供给活期用户提取小数额用的算是”流动资金”小型捆钞机在包装上也更简洁只有纵向包装,包装带由牛皮纸代替在接口处要么由胶水粘合要么把它笮起即可,对于中型捆钞机则两次纵向捆扎,一次横向捆扎压紧包装带由塑料带在接口处高温融化粘合再由刀切割即可.1.4对产品的原理方案及关键技术进行分析现有捆钞机包括全自动捆钞机,手动齿轮捆钞机,油压捆钞机,卧式手动捆钞机,手动快速液压捆钞机,电动螺旋捆钞机等等,在众多需要运用捆钞机的行业都需要卫生环保清洁的环境所以电动全自动捆钞机是首选之一.这里我们来研究全自动捆钞机的工作原理：我们使用的是条带捆扎机，它是由人工将一大叠钞票放入到一定的位子，然后完成送带、抽紧、结合、切断等动作。其按钮有一个启动开关、一个捆扎自动开关、几个按钮（压紧按钮、松开按钮、直进按钮、直退按钮、横进按钮、横退按钮、直切按钮、横切按钮、加温按钮、降温按钮）当打开电源总开关后，机子先预热，各信号灯闪耀，直到信号灯处于稳定状态不再闪亮，即到达稳定后捆钞就可正常工作了。工作过程可分为点动控制也可以是连续全自动控制。这里以全自动控制为列说明其工作过程：将一叠预先点清的钞票放入捆钞机指定位置后，由其面额调整其位置（在捆钞机放钱的背面有一个旋转开关，上面有几个不同面额的刻度，这样要捆扎的是什么面值就调到相应位置，就这样可以调节相应的宽度）按下自动捆扎按钮，然后先直进，也就是让包装带横向绕纸币绕一周后收紧压缩再加热切割，这样就完成一道工序，之后再竖向（竖向由两根包装带包扎）绕一周后收紧压缩再加热切割，这样就完成了整个包扎过程。这里涉及到送带，压缩，切断几个过程。即横向送带需要一个电机，纵向送带需要一个电机（这里虽然纵向有两根包装带，但它只需一个电机通过一个辅助筒即可完成两根带的同时送达），压缩与提升需要一个电机，切割需要一个电机。即全自动捆钞机的工作原理是：（1）捆扎带的进给和拉紧：自动进给和拉紧机构由带盘，储带箱，扁带进给辊，轨道，进给支架，齿爪，限位开关等组成。前一次捆扎结束时，扁带进给辊正转，将扁带送入拱型轨道，直到带头挡住光电管光源时停止，送带即已到位。按下启动开关，封接器中的凸轮轴开始回转，压头将扁带前端固定。扁带进给辊倒转，将扁带拉回并利用扁带被拉回的力推开轨道上的弹簧挡盖，使扁带穿出轨道而将捆扎物捆紧。物品被捆紧后，由于扁带辊继续回转，扁带的反作用力就将进给支架拉向左边，当支架碰到限位开关时，进给辊停止转动。在弹簧作用下，支架回摆，这时已被拉紧的扁带被支架上的齿爪压在支架的契块上，不再相对滑动，因而扁带被二次拉紧。调节齿爪契紧扁带时刻的早晚或改变弹簧张力的大小可以调节捆扎松紧度。储带箱的作用是储存扁带进料辊送来的预送带，使其成为自由状态，随用随储，保证上部送带的需要，以实现高速送带。预送带时，进料辊带动带盘转动，为了防止扁带放出过多而造成混乱，要求进料辊一旦停止工作时，卷筒也立即停止转动。因此带盘采用了制动装置。扁带从带盘上拉出后通过导向辊和扁带进料辊进入储带箱。预送带时，扁带被拉紧，迫使活动摆杆向上抬起，使制动带放松，带盘可以自由转动。当预送带停止时，带盘因惯性而继续转动放出扁带，在弹簧拉力作用下，制动带压紧与带盘装在一起的制动盘，使带盘速度停止转动。（2）扁带的熔接与切断：热板熔接机构由压头1，2，3，止动块，封接台面，热板，切刀等组成加热，加压和切断部件。当前端被压头1固定的扁带缠绕捆扎物并被两次拉紧后，凸轮转动，压头3将从压头1上开槽中穿过的下层扁带压住以防松懈。这时热板插入两层扁带之间，压头2上升并利用切刀切断扁带，将其压紧在封接台面与热板，热板与压头2之间加热。当加热温度达到要求，扁带表层熔化后，压头2微降，热板退出，然后压头2再上升，压紧两扁带，使已局部热熔的两层扁带粘合在一起。经适当冷却后，压头2复位，封接台面亦退出，扁带由于自身回弹性而紧束在捆扎物上。1.5捆钞机工作过程：开机，预热烫头1、2、3及管状烫头4、5；放入整齐的钞票；1、压紧电机1正转，压紧钞票，压紧检测，停转；2、直带电机2正转，送带（定量），停转；3、直切电机3正转一定角度，轴上带头凸轮带动带头压块上升压紧带头，停转；4、直带电机2反转，退带，直带拉紧检测，停转；5、直切电机3再正转一个角度：轴上带末凸轮使带末压块上升顶紧压板，压紧带的末端；舌头在舌头凸轮的运动下，受摆杆向外拉，相对于带是缩入，同时烫头凸轮使烫头1伸入舌头原来的位置加热，再缩入复原； 切带凸轮使切带压块上升压紧带的接头，同时切断带，然后舌头凸轮使压板及舌头同时缩入，停转；6、横带电机4正转，送带（定量），停转；7、横切电机5正转一定角度，轴上带头凸轮带动带头压块上升压紧带头，停转；8、横带电机4反转，退带，直带拉紧检测，停转；9、横切电机5再正转一个角度： 轴上带末凸轮使带末压块上升顶紧压板，压紧带的末端； 舌头在舌头凸轮的运动下，受摆杆向外拉，相对于带是缩入， 同时烫头凸轮使烫头2、3伸入舌头原来的位置加热，再缩入复原； 切带凸轮使切带压块上升压紧带的接头，同时切断带，然后舌头凸轮使 压板及舌头同时缩入，停转；10、压紧电机1反转，放松钞票，压头高位检测，停转；11、直切电机3再转至初始位置（即旋转了360度），停转；12、横切电机5再转至初始位置（即旋转了360度），停转。待捆钞机工作完毕后取出钞票。1.6 项目建设根据：a、项目建设的必要性： 各金融机构每天有大量的钞票，证券票据等要进行整理、处理，其中就牵涉到对钞票、证券、票据等的捆扎，由人工来完成捆扎工作，不仅时间花得太长，而且捆扎得松紧不同，位置不同，效果既不好，又不美观，为了节约时间与人力，不至于影响重要的交易活动而造成不必要的经济损失。因此，研制开发出更快更便捷，价格更便宜的捆钞机的任务就摆在我们的面前。 b、项目发展及可行性研究工作概况： 现在国内已有几十家涉及生产捆钞机的企业，产品销售网络遍布全国，产品种类也多种多样，其用途也正在扩展，从只作捆钞票之用，扩展到捆扎各类票据，大小差异不大的资料等等。 必须研制开发出有竞争力的产品，抢占新的市场，并且要不断地进行产品的更新，以适应市场新的需要，在功能与别人的产品相同的情况下，要改变其重量，降低产品的总成本，也要独特、美观，控制要全自动化，减少人工操作，一般都已智能化。现在已有的产品已达到： 运用高新技术，集机、光电一体，微电脑自动控制，一次定位、三道捆扎一次完成。操作简单、自动化程度高：只要按钮一按，即可完成关门、压紧、捆扎、开门全部动作。捆扎速度快，每次仅需18秒，捆扎速度目前国内外领先。捆扎结实可靠 压得紧、捆扎力大，上交叉点自动烫合，保证线捆安全，符合入库标准，又利于纸币清分。造型美观实用造型美观大方，采用宜人化设计，操作舒适。安全环保，关门于先，压紧在后，封闭捆扎，操作绝对安全，并有消烟除臭装置，无味无害。质量稳定、故障率低。 产品经专家鉴定，主要性能指标已达到国际先进水平，经久耐用，故障少，易维护，售后服务周到。c、可行性研究结论 在可行性研究中，对项目的产品销售、原料供应、生产规模、工程技术方案、资金总额及筹措、项目的财务效益和国民经济、社会效益等重大问题，都应得出明确的结论。可行性研究结论包括： （一）市场预测和项目规模 在西部大开发之际，各行各业正在飞速的发展，企业也如雨后春笋般四处林立，特别是金融行业发展迅速，对捆扎钞票、票据的自动化机械需求量很大，从外地购进增大了运输成本及维修成本，本公司占着地理优势（地处西部的中心城市成都），社会关系密切，人际关系占着优势（熟悉本地各关系企业），对于同类产品有着绝大优势占领西部市场。将市场主要定位在西部市场，从别人的指缝中挤出这块肥肉，至少要按照十分之一的西部市场需求定位生产规模，此捆钞机的使用寿命一般在5-10年，每个需要的单位的需求为：1台/7.5年，各金融单位，国家税务部门、邮政等单位需求量最大，特别是邮政部门要整理大量的信件、包裹等的捆扎，对这种自动化程度高、捆扎速度快的机器有更迫切的需求，但是对捆扎的范围要求宽。生产的捆钞机主要用于捆扎钞票及票据；现在国内有三十多家企业涉及生产捆钞机，大约一年的生产能力在7万台左右。而国内的需求却在11万左右，远远不能满足市场的需要。产品的产量也在7万台左右，生产厂家一般分布在沿海一带，特别是温州，生产厂家占了五分之一；销售网络也遍布全国各大城市，在西部只有几个重要城市有他们的销售网点。对于捆扎纸制品的机械，有着替代捆钞机的功能。目前，国内的同类产品价格在2万多元，一万多元等，它们在功能上区别不大，但是捆扎范围不同、自动化程度也不同。相对于国内，国外同类产品生产能力要强得多，基本趋以饱和，由于国外的生产成本（特别是人力成本）要高得多，因此，进口量并不多。60年代初期，随着聚丙烯的出现，国外同时也开发成功了聚丙烯塑料带捆扎机，在许多领域（特别是轻工产品）内逐渐代替钢带捆扎，使捆扎机械化得到迅速普及。捆扎机是包装机中一个重要的分支，国外先进国家的捆扎机已相当普及，品种繁多，几乎无所不捆。我国的塑料带捆扎机只有十几年的历史。它首先在书籍、报刊发行部门获得推广。但近年来发展异常迅速，在食品、轻工等领域已广泛采用。具有代表性的SK-1A型自动捆扎机，其捆扎速度为20道/min，其技术性能已接近国际同类产品的水平。国外塑料带捆扎机械的发展正向全自动化、高级化和多样化方向发展。1、全自动化。提高单机的自动化程度使包装物从输送辊道送入后，捆扎机能自动定位、自动捆扎、自动转位，以进行十字型、井字型捆扎，采用微机控制，以实现无人操作的自动捆包生产线。2、高级化。提高捆扎功能。国外自动捆扎机已向40道min甚至60道/min的目标发展，研制捆扎力可随机调节的捆扎机，提高自动捆扎机的适应性（如带宽、捆包规格、工作台高、捆扎能力等）。3、多样化。研制各种用途的捆扎机，开发台式和全自动捆扎机。研制代替钢带的重型带、聚酯带。研制泡沫带、软带以适应台式捆扎机的要求。、近几年，国内捆扎机械的发展方向还是研制捆扎机械系列。如塑料带小型全自动捆扎机，低台全自动捆扎机，塑料带桌上型半自动捆扎机，塑料带侧置大型或窄带自动捆扎机等，以满足不同用户的要求。本产品的消耗对象主要是银行等金融机构及税务、邮政等政府部门。产品的消费条件是有大量的纸制品需要进行整理、捆扎的单位。由于社会的发展越来越来讲究效率，因此，更新的周期要快，捆扎的效率要提高。本产品使用中可能会捆扎一些纸箱等一些在捆扎范围内的一些纸制用品。随着信息化的发展，许多信件由网络代替，许多票据、钞票也有被网络替代的趋势，但这是一个不短的过程，那么项目的规模以先大后逐渐递减的形式来限制生产规模。（二）原材料、燃料和动力供应捆钞机所需原料，对于加工件材料及标准件都可选用易买的、经济的、耐用的捆扎材料，从网上搜索到7家生产厂家，分布在我国的沿海一带，从哈尔滨到浙江义乌，可谓分布广阔，但西部却没有。但是成都却有这些原料的销售市场，占着很大的优势。四川成都有着丰富的电力资源、原材料销售市场、丰富的劳动力市场，四川省的高校大部分都在成都，人力资源也非常的丰富。（三）项目工程技术方案 以高校强大的科研力量为依托，研究开发新一代的宽范围、自动化程度高的捆钞机，对于市场上易买的零部件，为了最大程度的降低成本，实施购买方案，对于关键零部件、又无标准件，可以自己生产或找别的厂家生产，经过经济指标与质量指标的相互比较进行确定。本企业主要是进行总的装配。（四）投资估算和资金筹措首先，投资的周期短，在半年就可以见成效，本产品的设计在半年内完成，并可以进行批量生产，本产品的投资少，收益大，主要是由于西部这个大市场，对它的需求正在日益增加，而生产本产品的主要厂家分布在沿海一带，我们占了天时、地利。资金可以从企业的滞留金中挪用，使之转化为资本金，另外的不足部分，可以从银行借贷，对于本产品的可观预期利润，筹措银行固定利率的资本金可以得到更大的收益值。因此，资金筹措采取滞留金+银行借款的方式。（五）项目财务和经济评价现金流量估算表项目现金流转状况 基本数据预测项目使用后生产经营状况项目偿债能力预期收益率估算表项目盈利能力项目抗风险能力（即可靠性分析）资产负债估算表图1 项目财务评价程序框架图（六）、项目综合评价结论此项目投入正是时机，正遇上经济飞速发展的今天，对此产品的需求正逐年增加，前5年正是鼎盛时期。并且该项目产品目前供不应求，缺口远大于项目设计能力，近十年内国内现有生产能力发展迅速，供求缺口呈下降趋势，项目规模不宜过大。该项目产品由进口转为进出口混合，国内外竞争较强，必须重视产品质量，提高竞争力。另外，应尽可能的开拓需求市场，将规模扩大至可行规模以满足市场需求，也能降低成本，目前的设计生产能力中固定成本所占比例过大，应尽可能缩小及增加产量来减小固定成本所占比例。从而获取更高的经济利润。2 捆钞机功能原理分析和功能分解21产品总功能的确定：一叠预先点清的钞票放入捆钞机指定位置后，由其面额调整其位置（在捆钞机放钱的背面有一个旋转开关，上面有几个不同面额的刻度，这样要捆扎的是什么面值就调到相应位置，就这样可以调节相应的宽度）按下自动捆扎按钮，然后先直进，也就是让包装带横向绕纸币绕一周后收紧压缩再加热切割，这样就完成一道工序，之后再竖向（竖向由两根包装带包扎）绕一周后收紧压缩再加热切割，这样就完成了整个包扎过程。这里涉及到送带，压缩，切断几个过程。即横向送带需要一个电机，纵向送带需要一个电机（这里虽然纵向有两根包装带，但它只需一个电机通过一个辅助筒即可完成两根带的同时送达），压缩与提升需要一个电机，切割需要一个电机。五点式全自动捆钞机连续捆钞的动作可以分为两步：第一步把现钞进行横向捆扎，第二步将现钞进行两次纵向捆扎。具体实现过程如下：(1)将现钞放在工作台上，按下自动捆扎键，压币电机开始动作，将现钞压紧。当检测到现钞被压紧时，压币电机停止工作。(2)启动进带电机，进带机构开始进带，当带头碰到带道上的“进带到位”行程开关时，进带电机停止工作。同时，凸轮电机开始动作，将带头压住。压好带头后，凸轮电机停止转动。(3)进带电机反转紧带，将带抽紧，当检测到带被抽紧时，进带电机停止工作。同时，凸轮电机开始工作，带动焊接头将带焊接好，焊完后凸轮电机又带动切刀将带切断，当检测到凸轮电机达到初始位置时，凸轮电机停止工作。焊接点如图2-2(a)中 所示。(4)压币电机反转，当工作台下降到一定程度时，压币电机停止转动。同时，机械手电机带动机械手左转。当检测到现钞已被放置成纵向时，机械手电机停止工作。(5)压币电机压币，然后进行进带、压带、紧带，凸轮电机和下焊点电机同时动作，将上下焊点进行焊接。最后进行切带，完成第一个纵向的捆扎。上焊接点如图2-2(a)中 所示，下焊接点如图2-2(b)中 所示。(6)机械手将现钞旋转180度后，进行第二次纵向捆扎，第二次捆扎后的上焊点如图2-2(a)中 所示，下焊接点如图2-2(b)中 所示。图2-2(a)为焊接完后的现钞正面效果，图2-2(b)为焊接完后现钞的反面效果图，黑点表示焊接点。图2-2 现钞捆扎后的效果图横向捆扎过程可用图2-3来表示。其中，灰色部分为现钞，细线为捆扎带。 横向捆扎过程2.2黑箱图：23功能分解图2、4自动捆钞机工作流程图：调整定位送带放钞票取钞票熔断、切断带拉紧带3.自动捆钞机功能原理设计 3.1功能实现分析及分功能解3.2总体原理方案形态学矩阵及原理方案分析分功能分功能解1234A放置钞票人工手放全自动机械手半自动电机械手B送PP带撮轮带传动机构C钞票压紧丝杠蜗杆蜗轮凸轮机构液压压紧装置D压紧丝杠蜗杆蜗轮凸轮机构槽轮机构E加热电加热片热电阻片F切断剪断熔断磨断 表1 全自动捆钞机形态学矩阵由上表可知，理论上可以组成：3*2*4*4*2*3=576种方案 3.3控制系统原理本章小结本章对捆钞机的功能原理基本上了解彻底，并且针对相应的功能，对功能原理也做了设计。4.捆钞机的机械原理方案设计4.1机械总体方案设计首先捆钞机的工作为对各类版本及面额的纸币进行捆扎，也达到便于储存、运输和管理的设备。捆钞机主要包括部分如2-1图所示。 图2-1 捆钞机主要组成部分1.捆钞机压紧机构：捆钞机的压紧机构是捆钞机机械设备中比较重要的一个机构，该机构主要完成对送入的大捆纸币进行压币以方便后续的捆扎工作。2.捆钞机工作区：该部分为捆钞机工作时的纸币存放地，纸币放在密闭的设备中，被设备进行压紧，送带收带捆扎等一系列工作。3.捆钞机送收带、凸轮机构： 这两个机构是该设备最主要的机构，捆钞机的主要动作都要靠这两个机构来实现。送、收带机构为一个机构完成，分纵向和横向送收带机构：凸轮机构主要完成捆扎带收紧后对捆扎带的热合剪断处理，当然收带前对捆扎带的带头压紧工作也由凸轮机构来完成。 对捆钞机的组成部分了解了后总体大致分析出其机构布局的简单框图，进而便于也后的各部分机械原理的设计。机构布局框图如图2-2所示。 图2-2 机构布局简图压紧机构设定为采取上压式布局，方便对纸币的压币和松币。送、收带机构由于分纵向和横向，机构布局为纸币侧向设置。对于凸轮机构的布局，分析到压紧机构也为上压式，避免机构的复杂位置设计和考虑到整体设备的尺寸大小尽量小型化，故而安排到整体机构下方，采取顶杆上升动作式。依据初步的机构划分和布局设定开始拟定捆钞机的总体方案，经设计分析出两种机械原理方案。方案一如图2-3所示，方案二如图2-4所示 图2-3 机械方案一 图2-4 机械方案二 对分析出的两种方案进行比较，两种方案中主要区别在于压紧机构和凸轮机构的设计上。指导老师给予分析意见，方案一中压紧机构的布局有利于设备整体体积的减小，但是对于反向同轴丝杆转动时可能发生使两移动快的水平移动不一致，从而导致连杆的上升不一致，致使压板不能良好的压币，并且在检测压币压紧采用特殊材料的压缩通过限位信号来检测，此方案中材料不易选取并且材料受温度影响后压缩量会变化而影响压紧，致使纸币的捆扎效果变差或失败。检测凸轮机构方案一中采用带轮作为一级传动，在凸轮动作中如果出现打滑现象会造成纸币捆扎时出现一些故障，导致捆币失败。在方案二中由于其压紧传动机构的设计增加了整体结构的体积，在压紧检测时可能通过限位开关，延时压紧、测被动轮测速方案，方案有待确定。凸轮传动机构采用齿轮作为一级传动，避免了方案一中带轮打滑的现象，但是由于齿轮的齿隙的存在可能会产生定位误差导致凸轮动作不到位而影响捆钞。所以方案二中可能需要较好的定位方案从而减小这样误差。 最终分析比较确定方案二作为捆钞机整体的初步设计方案，在后续各部分的机械部分详细设计中解决方案二中所出现的一系列问题。4.2压币机构方案设计首先明白压币机构的目的为对纸币压紧。在压币过程中可能出现的问题，及如何解决这些问题。由于纸币分不同版本，不同面额，而且还有新旧只分，因而不可能出现压板下压到同一位置时达到纸币压紧。进而排除了运用限位开关来检测纸币压紧与否的方案。进一步分析到当纸币压紧后由于都会出现下压板不在下移，丝杆也会不在转动，即带轮的从动轮出现打滑。此时从动轮的转速理想情况下应为零，但由于实际的各种原因只能在一很小速度附近震动。分析后可采用编码盘测带轮从动轮转速来检测纸币的压紧与否。在压币过程中会出现人为的误操作如在无纸币放入时启动了捆钞机时，压板下压由于无纸币的原因，不能使带轮被动轮转速变小，只有在压到工作区纸币底板时才会检测到信号，这样会可能会造成整体设备损坏。并且在纸币捆扎完毕后压板上升高度也需要限位，就需要在丝杆道中加入上限位和下限位开关来解决这一问题。详细分析压紧机构的设计及各种问题解决办法后，得出其比较系统的机械和各种检测设计。其方案如图2-5所示。 图2-5 下压机构上图2-5中丝杆导轨中加入2个限位开关，用以对压板的上下位置进行限位控制。用关电编码盘对带轮从动轮进行测速给出压紧信号。对于带轮的预紧力可也通过张紧轮进行调整。4.3送、收带机构方案设计纵向送、收带机构方案设计由于本设计的捆钞机采取三带三点式捆扎，所以在纵向上只捆扎一次，送出的捆扎带也只有一道。因而机构相对也简单些，其纸币采用三点式捆扎后的效果如图2-6所示。图2-6 三点式捆扎效果分析送带机构的任务和目的为当纸币压紧后由该机构将捆扎带送入带道中，将捆扎带送到位后，等凸轮压带压紧信号反馈后在进行收带动作，将纸币捆紧。在送收带中可能出现的问题有：堵带、送带不到位，带头未压紧而收带，捆扎带完等系列问题。对于堵带现象可通过带道的设计来减小这一现象出现的几率；带到位和捆扎带收紧检测科由测压紧轮转速来监测，在测速这一方案中和指导老师进行了分析和讨论；捆扎带带完检测可由关电开关来检测，但对于其安装位置的的选择要进行分析。经过考虑和研究确定纵向送、收带机构如图2-7所示。 图2-7 纵向送、收带机构上图中带轮为捆扎带存放带轮，捆扎带经压紧轮和带轮从动轮间进入带道。调整压紧轮和带轮从动轮使之能带动捆扎带送收。捆扎带的送入和收回长度和压紧轮的正反转的周长应该是一致的，当堵带或捆扎带送到位时，捆扎带不能再前进，压紧轮由于相对移动而也近似停转，捆扎带收紧后的情况也和这一样，因而可测压紧轮的转速来检测，但绝对不能测从动轮或电机的转速。带完检测开关位置安排在带轮和压紧轮之间，因为如果安排在压紧轮之后即使检测到带完信号，但是捆扎带的断代取出比较麻烦，在带轮之前检测到带完信号，由于带尾还在外面很容易取出并更换新的捆扎带。横带送、收带机构方案设计由于为三带三点式捆扎，横向方向就要送两条捆扎带，但是原理和纵带原理是一致的。都是完成对捆扎带的送带和收带动作并且所需注意的问题也和纵向一致。由于是两条捆扎带，要求应具有同步性。电机采取两个电机分别驱动还是一个电机通过机械传递来实现，测带完是两条捆扎带上都进行检测还是只检测一条捆扎带，测压紧轮转速是两个压紧轮都检测还是只测一个，这些都要进行分析考虑。通过对以上问题的研究和指导老师讨论后，得出了比较可行的横向送、收带机构的方案，如图2-8所示。 图2-8 横向送、收带机构采取上图所示的机构方案后，可也看横向的捆扎带1和捆扎带2达到了同步，并且其驱动电机也简化为一个电机驱动。由于捆扎带在送出和收回达到一致故对于压紧轮的测速可也只测一条带上的压紧轮来完成横向的测试目的。在对于测带完的问题上，按理也能通过只检测一条带上的带完来达到整个横向的带完检测目的，但不排除人为更换带轮及产品带长尺寸的不一致造成带1和带2带完不一致。故还是采取两带各自进行带完检测，其带完检测和纵向带完检测原理一样。4.4对调币机构的原理方案改进 通过对自动捆钞机的分析和了解，发现已有捆钞机的调币机构有移动的缺陷，比如：由于是一体式的不便于安装卸下和维修，加工制造也不是很方便。 上图为已有调币机构 上图为改进的方案本章小结本章对机械总体.压币机构和送、收带机构进行了方案设计， 并且进一步对调币机构的原理方案改进。5.自动捆钞机运动学及力学分析5.1自动捆钞机产品性能参数分析及计算工作电源：单相220V/50HZ 功率：500W最小捆扎范围（长宽高）：1105780mm最大捆扎范围（长宽高）：18080130mm捆扎带规格（宽厚）：120.3mm捆扎速度：每捆18秒压紧力：5000N 捆紧力：200N外形尺寸（长宽高）：5305451230mm设备净重：118kg操作简单、自动化程度高：只要按钮一按，即可完成关门、压紧、捆扎、开门全部动作。捆扎速度快，每次仅需18秒，捆扎速度目前国内外领先。捆扎结实可靠 压得紧、捆扎力大，上交叉点自动烫合，保证线捆安全，符合入库标准，又利于纸币清分。造型美观实用造型美观大方，采用宜人化设计，操作舒适。安全环保，关门于先，压紧在后，封闭捆扎，操作绝对安全，并有消烟除臭装置，无味无害。质量稳定、故障率低。5.2原理方案评价方案拟定：方案1：A1-B1-C2-D3-E2-F1 方案2：A1-B2-C2-D3-E1-F2方案3：A2-B2-C1-D2-E2-F1 方案4：A3-B1-C3-D3-E2-F3捆钞机的评价目标：价格、寿命、维修性、耗电性、 价格维修性寿命耗电性kigi=ki/ki价格0.40.40.311046维修性00.40.206025寿命000.2020.08耗电性0.10.20.205021241 表2全自动捆钞机加权系数判别表01 2 3 4不合格差合格良优表3 评分标准（4分制）价格维修性寿命耗电性方案一4344方案二2132方案三1424方案四3342表4 四个方案对以上4个评价目标的评分值方案一的总分值N1：4.54方案二的总分值N2：3.17方案三的总分值N3：3.28方案四的总分值N4：3.16可见N1N3N2N4，由最大隶属度原则和排序原则得出方案一是最佳方案。方案一的组合为：A1-B1-C2-D3-E2-F1人工手放-撮轮-蜗杆蜗轮-凸轮-电热阻片-剪断5.3产品运动学.动力学计算凸轮的工作角度，从以上的分析中知道，三组凸轮的工作角度是一样的，因此，分析其中一组。要完成捆扎工作，需要5个步骤，分别由5个凸轮来完成这些动作：带头的压紧，舌头的移位，烫头的移位，带末的压紧，带的粘合。由于要让它们互相配合协调，所以安装在同一凸 由于烫头的加热需要一定的时间t，所取角度为6nt(n为凸轮轴每分钟转数).高温加热取t=0.3s,则=60.3n=64.8.(n=144040r/min),圆整取=65,带的粘合取t=0.5,则=108取整=110。凸轮运动循环图如下： 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 纸币定位调节装置的设计计算：由于纸币都是规格品，无论面额大小但厚度始终是一样的，其宽度也是有一定的规定，也就规定100元和50元的纸币宽度一样，20元和10元宽度一样，1元和5元宽度一样 ，而且它们之间的宽度差也是一定的，也就是我们由这宽度差就确定其调节凸轮的高度差：经测量其宽度差为14mm也就是纸币调节需要调整的位置是7mm，即此装置后的调整凸轮的高度差为7mm。我们这里研究的是只有两种调节高度也就是对三类纸币才有效。即调整范围从1元到100元。蜗杆蜗轮传动计算:蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种机构，两轴线交错的夹角可为任意值，常用90。这种传动由于具有结构紧凑、传动比大、传动平稳以及在一定条件下具有可靠的自锁性等优点，应用颇为广泛；其不足之处是传动效率低、常需耗用由色金属等。蜗杆传动通常用于减速装置。采用普通圆柱蜗杆传动，其齿廓曲线为阿基米