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硬币自动分选清点机械设计说明书.doc

硬币自动分选清点机械设计【6张图纸】【优秀】

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关键词：: 硬币自动分选清点盘点机械设计图纸优秀优良

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硬币自动分选清点机械设计

49页 19000字数+说明书+外文翻译+开题报告+6张CAD图纸

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硬币自动分选清点机械设计开题报告.doc

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摘要Ⅰ

ABSTRACTⅡ

1.绪论1

2. 硬币分选清点机构的方案设计5

2.1总体方案的确定5

2.2几种机构方案的比较及最终方案的确定5

2.3驱动系统性能分析与方案设计9

2.4控制系统的方案设计9

3. 各部件技术设计及参数选择11

3.1电磁振动给料机的设计11

3.1.1概述11

3.1.2电振机工作原理及物料输送原理12

3.1.3运动学参数的选择和计算20

3.1.4动力学参数选择及计算23

3.1.5电振机电磁参数计算27

3.1.6振动料斗参数选择及设计要点28

3.2纵向热封器的设计及参数选择29

3.2.1概述29

3.2.2纵封器的设计31

3.2.3塑料材料及热封温度的选择32

3.3热封切断机械手的设计33

3.3.1概述33

3.3.2机械手设计及参数计算35

3.4推杆包装机构37

3.4.1齿轮的选择及计算37

3.4.2电动机的选择37

3.4.3齿轮的设计准则38

3.4.4齿轮传动的强度计算38

3.4.5丝杠螺母参数的选择42

4.结论43

致谢44

参考文献45

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

　　　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。　　　　2、硬币分选清点机构的方案设计

　　　2.1 总体方案的确定

　　　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。

　　　2.2 几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25mm；5角硬币22．5ram；l角硬币20．5mm。首先设计一长方体形的机体l，该机体l的顶上有一进币口2，机体l内装有多个抽屉，本实施例有三个抽屉(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24mm，则混合硬币中只有直径最大的一元硬币不能通过直径为24mm的圆孔，只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24ram的圆孔，落到下边的抽屉5中，抽屉5底板上的圆孔直径为22mm，可把5角硬币截留在抽屉5中，最小的l角硬币通过该圆孔落到抽屉6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。

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内容简介：: 硬币自动分选清点机械设计目录摘要ABSTRACT1.绪论12. 硬币分选清点机构的方案设计52.1总体方案的确定52.2几种机构方案的比较及最终方案的确定52.3驱动系统性能分析与方案设计92.4控制系统的方案设计93. 各部件技术设计及参数选择113.1电磁振动给料机的设计113.1.1概述113.1.2电振机工作原理及物料输送原理123.1.3运动学参数的选择和计算203.1.4动力学参数选择及计算233.1.5电振机电磁参数计算273.1.6振动料斗参数选择及设计要点283.2纵向热封器的设计及参数选择293.2.1概述293.2.2纵封器的设计313.2.3塑料材料及热封温度的选择323.3热封切断机械手的设计333.3.1概述333.3.2机械手设计及参数计算353.4推杆包装机构373.4.1齿轮的选择及计算373.4.2电动机的选择373.4.3齿轮的设计准则383.4.4齿轮传动的强度计算383.4.5丝杠螺母参数的选择424.结论43致谢44参考文献45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ABSTRACTAutomatic coin counting and sorting machine is a small machine having functions with automatically sorting, counting and packaging. The design wants to make the coin processing convenient, and solves the increasing circulation of coins in present-day society and the inconvenient coin processing. Through a research to the products with the coin sorting machines, we found the existing coin sorting machines almost have no the function of package nowadays. In the design, with the shortcoming, a coin counting and sorting machine is designed with a twisting spiral electromagnetic vibratory feeder, an electromagnetic reciprocating linear vibration feeder, three vertical sealing packing machines, a putter machine and three robots grouping together. The coin counting and sorting machine use the electromagnetic vibratory feeder to direct, arrange and sort for coins. The a twisting spiral electromagnetic vibratory feeder is used to direct and arrange, the electromagnetic reciprocating linear vibration feeder is used to sort coins, a machine which group with the vertical sealing packing machine, the robot and the putter machine can finish the vertical seal and horizontal seal, and the digital counter is used to count coins. The parameter design including the selection of electromagnet and electromagnetic suction of the electromagnetic vibratory feeder, the vertical sealing packing machine and the robot, the clamping force of the industrial robot and the putter machine and the strength check satisfy the job requirement. Through these designs and calculating, it is confirmed that the design theory of the automatic coin counting and sorting machine is right. With its practicality, the machine will have a higher practicality than others. Key Words: Coin counting，Automatic sorting，Robot，Electromagnetic vibratory feeder1、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、0.5元及0.1元的硬币。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、0.5元及0.1元的硬币。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WTO后，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20kg，而用机械包装，每人每班可包装250kg以上。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。2、硬币分选清点机构的方案设计2.1 总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。2.2 几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25mm；5角硬币225ram；l角硬币205mm。首先设计一长方体形的机体l，该机体l的顶上有一进币口2，机体l内装有多个抽屉，本实施例有三个抽屉(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24mm，则混合硬币中只有直径最大的一元硬币不能通过直径为24mm的圆孔，只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24ram的圆孔，落到下边的抽屉5中，抽屉5底板上的圆孔直径为22mm，可把5角硬币截留在抽屉5中，最小的l角硬币通过该圆孔落到抽屉6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【56】或人工操作多种形式。1.1往复摆动式分检机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。1.2定向振动式分检机这种分检机，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。1.3人工操作将机体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l的侧上部装有把手3。机体l内装有多个抽屉，分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、0.5元和两种0.1元，直径分别为25mm、20mm、22mm和19mm（两种0.1元直径大小不同）。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：0.1元（小）、0.5元、0.1元（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（LCD）、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、0.5元、0.1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。2.3 驱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。2.4控制系统的方案设计2.4.1 控制顺序首先，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，进行下一次的硬币分选清点包装。2.4.2 控制方案3、各部件技术设计及参数选择3.1 电磁振动给料机的设计3.1.1 概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3-1（a）和螺旋料槽扭动式图3-1（b）两种形式。图3-1这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，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。3.1.2 电振机工作原理及物料输送原理3.1.2.1 工作原理图3-2表示了电振机的工作原理。图3-2图3-2（a）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3-2（b）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。3.1.2.2 物料输送原理物料在槽体中的输送如图3-3所示。图3-3图中为料槽倾角，为振动方向角，槽体在电磁力作用下沿S方向作简谐振动，则槽体沿S方向的位移可表示为（3-1）式中槽体沿S方向的但振幅；振动圆频率。将槽体振动位移分解到x方向和y 方向，便得到槽体在x和y方向的分位移：（3-2）（3-3）依次求上式对时间的一阶导数和二阶导数，便得到沿x方向和y方向的速度分量及加速度分量：（3-4）（3-5）（3-6）（3-7）因此可以做出槽体运动曲线如图3-4所示。图3-4 图3-5物料在槽体中受到的力有重力、惯性力、摩擦力，物料的受力状况如图3-5所示。图中，为主振弹簧与铅垂线夹角，Q为物料颗粒重量，可分解为（3-8）（3-9） (3-10)式中 N物料对工作面的正压力；槽体对物料的摩擦力；“-”物料与工作面间的静摩擦力因数。式中静摩擦角。假设物料对工作面的相对位移为和；相对速度为和；相对加速度为和。1、正向滑动当物料沿x方向滑动时，物料颗粒沿x方向的合力应为0，即（3-11）正向滑动开始瞬间，物料对工作面的相对加速度=0，则上式即成为 (3-12)物料沿y方向对工作面的正压力为（3-13）因物料没有抛掷运动，故相对加速度，则上式即成为（3-14）将式（3-6）、（3-7）、（3-14）代入（3-12）可得（3-15）化简整理后可得（3-16）令，K机械指数（振动强度），，正向滑行指数。则（3-17）当正向滑行指数时无解，这时物料不能出现正向滑行，可见出现正向滑行的条件是，满足这一条件时的称为正向滑行始角。由于绝大多数电振机，所以和均为正值，这时的正向滑始角必在范围内，我们称此区间为正向起滑区；当反向滑动时，摩擦力与坐标正向一致，同样可推导出反向滑始角在范围内，如图3-6所示1。图3-6当槽体向前向上加速运动时，物料由于惯性对底板的正压力较大，故摩擦力较大，物料不能发生相对运动。当槽体作减速运动时，物料由于惯性减小了对槽体的正压力，致使摩擦力减小，物料就有可能发生正向相对滑动。当处于滑行运动状态时，为了使物料出现比较良好的滑行运动和获得较大的输送速度，选取的正向滑行指数远大于1，通常。2、抛掷运动物料在槽体内出现抛掷运动时，槽体受到的无聊的正压力，并且在开始出现抛掷的瞬时相对加速度，因此由式（3-13）及式（3-7）可得：（3-18）则令机械指数，抛掷指数则（3-19）当抛掷指数时，有解，因此出现抛掷运动的条件是，满足此条件的称为抛始角。由于电振机的和均在范围内，因此抛始角必在范围内，此范围称为抛始区，如图3-7所示。图3-7因为振动圆频率，并将式（3-19）代入（3-18）整理可得：（3-20）式中 n电振机振动次数，。当激振频率，抛掷指数D以及，都已选定时，则可利用此式求出槽体单振幅。物料抛离工作面以后，对工作面的正压力，但，仍应用式（3-13）可得式中相对加速度对相对时间积分二次即可求得物料对工作面在y方向的相对位移（3-21）当物料在y方向对工作面的相对位移重新等于零时，抛掷运动告结束，物料落到工作面上，此时的陈为抛止角，抛止角与抛始角之差陈为抛离角，这是物料腾空的时间。则（3-22）将，及式（3-22）代入（3-21）可得（3-23）所以（3-24）又因 (3-25)所以（3-26）物料在时被抛起，经过后在时与工作面接触，假设槽体每个振动周期内物料被抛起一次，则抛离一次的腾空时间与一个振动周期之比称为抛离系数i，它与抛离角有以下关系：（3-27）抛掷指数D与抛离系数i的关系为（3-28）根据上式可以做出如图3-8所示的D与i的关系曲线，由所定的抛掷指数D可以求出跳跃系数i或可由i求出D值。图3-8当i=0时D=1，由式（3-27）得=0，说明物料没有起跳而是随槽体一起运动的，这种状态无法实现物料供送，所以不可取。当i=1时，D=3.3，可知=，说明物料抛离时间恰与振动周期相等，也即物料刚落到工作面上同时又被重新抛起。当i=2时，D=6.36，可知=，物料抛起后腾空飞越了2个振动周期后才落到工作面上，同时又被重新抛起。绝大多数电振机给料机通常选取，这时工作面每振动一次，物料就出现一次抛掷运动。假设物料落下时与工作面碰撞属非弹性碰撞，则物料落到工作面后有一段随槽运动，然后当时物料又被重新抛起，物料就随着振动频率而实现周期性的抛掷运动。这种运动状态对提高电振机的工作效率和减少不必要的能量消耗都是有益的。假如物料落下时刻正处于起抛区内，由式（3-13）可知此时，所以物料落下后马上又开始第二次抛掷运动，但其抛掷运动的速度与前一次抛掷运动的初速度不同，所以后一次的抛掷周期与前一次的周期不同，故称为非周期性抛掷运动1。3.1.3 运动学参数的选择和计算3.1.3.1 机械指数K及振动次数n和振幅的选择机械指数K的选择主要受机体材料强度及物体刚度限制，通常取所以此处取 K=4选用半波整流电振机图3-9取，故查图3-9可得即所以根据公式： mm3.1.3.2 弹簧安装角由于是向上倾斜输送，所以3.1.3.3 理论输送速度和实际输送速度的计算抛始角抛离系数图3-101、物料在抛掷段水平位移（x向）（3-29）式中物料腾空时间。（3-30）将式（3-4）、（3-30）代入式（3-29）：（3-30a）（3-30b）将式（3-19）、（3-25）、（3-27）、（3-30b）代入式（3-30a）化简可得 2、物体随槽体水平位移由图中可知BC段相当于段，点相位应为，所以将式（3-2）代入上式可得（3-31）由式（3-23）得将上式代入（3-32）化简得3、物料在一个运动周期内的总位移 4、理论平均输送速度 5、实际平均速度安装倾角系数，当时，取，当，取1；物料对输送速度的影响系数，对颗粒状物料取，对块状物料取，对粒末状物料取；粒层厚度对输送速度的影响系数，取。根据硬币为块状物料取=1，=0.8，=0.5则 3.1.4 动力学参数选择及计算3.1.4.1 减振弹簧刚度、表3-1根据表3-1得振动料斗质量，根据称量1元硬币重6.05g，0.5元硬币重3.8g，0.1元硬币重1.15g，设料斗中三种硬币各200个，则槽体及槽体内的物料的总质量：查简明机械零件设计手册,主振弹簧全部质量设机体除去槽体以外重10kg故电振机总质量为、机体1和机体2的质量由于，故可得，所以两个减振弹簧刚度之和：3.1.4.2质体1和质体2的计算质量及诱导质量、减振弹簧归化后的质量、主振弹簧的结合质量；、主振弹簧按质体1和质体2分配的质量；弹簧质量结合系数，对板弹簧：，对圆柱螺旋弹簧：，对圆柱形压缩橡胶弹簧：。此处为板弹簧，故。物料质量向质体1结合的质量；物料结合系数。故质体1和质体2的完整的计算质量为：空载时：负载时 3.1.4.3 负载频率比和空载频率比一般按照系统阻尼的大小，在下列范围内选取负载频率，故取。物料结合质量与质体1的空载计算质量之比空载下二质体计算质量之比所以 3.1.4.4 电振机槽体的振幅及相对振幅 mm mm3.1.4.5 阻尼比b及相位角根据表3-1实际调整阻尼比，取3.1.4.6 电磁激振力和激振力幅值电磁激振器工作时产生的电磁力由电磁学理论可导出以下近似表达式式中平均电磁力，是使弹簧产生静变形的常力；一次谐波力幅值；二次谐波力幅值；、一次和二次谐波激振力的时间。激振力 3.1.4.7 电振机的功率N为电磁铁的效率，取=0.9所以3.1.5 电振机电磁参数计算3.1.5.1 电磁铁安装方法选用安装在几座中央，如图3-11（a）图3-113.1.5.2 激磁方式和调节方式的选择选用半波整流激磁：振动频率为3000次/min，机体双振幅一般为。如图3-12（b）。图3-123.1.5.3 铁心型式的选择选用“”型铁心：结构较紧凑，便于安装，但漏磁较大，用于小型电振机。3.1.5.4 铁心截面积（磁极总面积的一半）表3-2查表3-2取、，取、电磁激振力幅值与基本电磁力比值；电振机特征数；电路内电阻对电磁力影响系数；磁力线扩张系数；最大许用磁通密度。3.1.6 振动料斗参数选择及设计要点3.1.6.1 振动料斗设计要点1、料斗材料选用有机玻璃，有机玻璃比较轻，而且表面光滑。2、料斗基本尺寸确定基本尺寸如图3-13所示。图3-13（1）螺旋料槽螺距t 当升角已定时，螺距t越大则料斗直径越大，为紧凑尺寸，t以不让两个重叠工件同时通过为宜；式中工件在料槽上的高度（mm）；料槽板厚度，一般取。（2）料斗外径 3.2 纵向热封器设计及参数选择3.2.1 概述包装机械属于自动机范畴，它的种类繁多，结构复杂，新型包装机械不断涌现，很难将它们的组成分类。但通过对大量包装机械的工作原理和结构性能的分析，可找出其组成的共同点。包装机械由动力系统、传动系统和执行系统等组成。为了便于掌握和研究包装机械的工作原理与结构性能，通常又将包装机械分成一列组成部分4。（1）包装材料的整理与供送系统该系统是将包装材料（包括刚性、半刚性、刚性包装材料和包装容器及辅助物）进行定长切断或整理排列，并逐个输送到预定工位的系统，如糖果包装机中包装纸的供送、切断机构。有的系统在供送过程中还能完成制袋或包装容器的竖起、定型、定位等工作，有的封罐机的供送系统还可以完成罐盖的定向、供送等工作。（2）被包装物品的计量与供送系统该系统是将被包装物品进行计量、整理、排列，并输送到预定工位的系统。有的还可完成被包装物品的定型、分割。如饮料灌装机的计量和液料供送系统；饼干包装机的饼干整理、排列和供送系统。（3）主传送系统该系统是将包装材料和被包装物品由一个包装工位顺序传送到下一个包装工位的系统。单工位包装机没有传送系统。全部包装工序在包装机上往往分散成几个工位来协同完成供送包装材料和被包装物品，直到把产品输出。主传送机构的形式影响其外形，所以必须有专门的机构来传送包装材料和被包装物品，直到把产品输出。（4）包装执行机构包装执行机构是直接完成包装操作的机构，即完成裹包、灌装、封口、贴标、捆扎等操作的机构。如糖果裹包机的前、后推糖板，抄纸板，糖钳手和扭结手等组成的机构就是包装执行机构；封罐机中的两道卷封滚轮也是包装执行机构。（5）成品输出机构成品输出机构是把包装好的产品从包装机上卸下、定向排列并输出的机构。有的包装机械的成品输出是由主传送机构完成的或是靠包装产品的自重卸下的。（6）动力机与传动系统动力机是机械工作的原动力，在现代工业生产中通常为电动机，传动系统是指将动力机的动力与运动传给执行机构和控制系统，使其实现预定动作的装置。通常由传动零件，如带轮、齿轮、链轮、凸轮、涡轮、蜗杆等组成，或者由机、电、液、气等多种形式的传动组成。（7）控制系统控制系统由各种手动、自动装置组成。在包装机中从动力的输出、传动机构的运转、包装执行机构的动作及相互配合以及包装产品的输出，都是由控制系统指令操纵的。它包括包装过程、包装质量、故障与安全的控制。现代包装机械的控制方法除机械形式外，还有电气控制、气动控制、光电控制、电子控制和射流控制，可根据包装机械的自动化水平和生产要求选择。（8）机身机身用于安装、固定、支承包装机所有的零件，满足其相互运动和相互位置的要求。因此，机身必须具有足够的强度、刚度和稳定性。包装机械既具有一般自动机的共性，也具有其自身的特性。包装机械的主要特点如下。（1）大多数包装机械结构复杂，运动速度快，动作精度高。为满足性能要求，对零部件的刚度和表面质量等都由较高的要求。（2）用于食品和药品的包装机要便于清洗，与食品和药品接触的部位要用不锈钢或经化学处理的无毒材料制成。（3）进行包装时的作用力一般都较小，所以包装机的电动机功率较小。（4）包装机一般都采用无极变速装置，以便灵活调整包装速度、调节包装机的生产能力。因为影响包装质量的因素很多，诸如包装机的工作状态、包装材料和包装物的质量等。所以，为了便于机器的调整，满足质量和生产能力的需要，往往把包装机设计成无极可调的，即采用无极变速装置。（5）包装机械是特殊类型的专业机械，种类繁多，生产数量有限。为便于制造和维修，减少设备投资，在各种包装机的设计中应注意标准化、通用性及多功能性。3.2.2 纵封器的设计带装机上配置的纵封器，主要用来完成袋筒成型后的纵边封合。根据热封器运动的不同方式，将纵封器分为连续式和间歇式两种4。连续式纵封器的热封结构是作等速相向回转的一对辊筒，它对袋筒兼有施压、牵引及加热封边的作用，又称辊式纵封器。在加热期间，热量由辊筒内的电热丝通电后供给，常热式辐射加热，使热熔性塑料进入两辊筒的热合接触面，相互黏合而形成一道密合的纵缝。间歇式纵封器呈板条状结构，大都用气（油）缸作往复直线运动，又称板式纵封器。当袋筒停歇时，纵封器可对其叠合的侧边压紧并进行脉冲式热封，使其形成一道密合的纵缝。释放后，再借其他装置完成牵引动作。本设计中，由于有数量规定，每一百个硬币后纵封一次，所以应选用间歇式纵封器，但由于整个机构的动力源均是电力的，所以将纵封器的动力源气（油）缸改为电磁铁驱动。图1板式纵封器的结构及其应实现的运动一般比较简单，图1所示是几种常见的机构型式。其中（a）图为直推式：气缸固定，活塞推动纵封板往复移动并压紧，具有结构紧凑、压力较均匀等优点。（b）图为拉动式：气缸可以在机体内设置，整机外形较平整，拉动时采用杠杆原理，以增大作用力的倍数，但增加了气缸的行程，且热封板横向受压不均匀。（c）图为杠杆式：将气缸推力通过杠杆转换成热封板对纵缝处的压力，具有上述两者的某些优点，克服了一些不足；但结构复杂，增加了传动杆件，传动效果受到一定影响。（d）图为杠杆夹合式：气缸摆动，适用于对接式纵缝的封合。上述前三种主要用于搭接式纵缝封口，若对成型器及料管稍加改装，同样可用来对接纵缝封合。在本设计中，选用直推式纵封器进行纵封，直推式纵封器如图1（a）所示。板式纵封器主要由热封板、调压弹簧及驱动气缸组成，此处驱动气缸换成电磁铁驱动6。工作压力一般为。故取压强衔铁直径则，衔铁面积则，电磁铁吸力为取则，气隙的截面积 3.2.3 塑料材料及热封温度的选择（一）热封原理将两层以上的塑料薄膜热熔到一起，这除了与塑料材料本身的性能有关，如熔融温度、热稳定性等，还与温度、压力、时间和加热方式、封头形式有关。它们都是在加热条件下，使薄膜的热合部位局部地达到熔融状态，并施加压力，经过一段时间后，分子互相渗透，经过冷却、定型后而起热封合作用。一般来说，温度低些、压力小些，时间长点，热封质量较好。温度太高，薄膜容易出现软化，产生较大的热收缩变形，影响封口质量，甚至烧穿；如果时间太长，由得塑料会受热分解，压力过大，使封口变形增大，封接强度下降。这三个参数的关系可用图2来表示，图中的上限是收缩超过3%，下限是封接强度等于98kPa，它们上下限间的范围越宽，塑料薄膜的热封性能越好4。图2（二）热封装置无论采用扁形电阻丝的脉冲封接、圆形电阻丝的熔断封接还是板式的恒温封接，在设计中都应该考虑以下因素。本设计采用板式的恒温封接。对于单膜的热封来说，热封头表面大多采用光面，上板或下板加热，用不锈钢制成，另一板为耐热的硅橡胶，不加热，为了阻止热封合时塑料与加热板粘连，在加热板上与塑料接触的地方应涂上一层聚四氟乙烯；为了使封口美观，封口宽度一般为。对于复合膜，为了提高封接强度和增加美观，封头表面常有纵横花纹，封口宽度为10mm左右。在本设计中选用单膜热封。对于薄膜厚度大、加热时间短的热封接，容易形成薄膜上下层温度不均匀，上热下冷或下热上冷温差较大的现象。过大的温差容易引起与加热板接触的塑料薄膜表面过热，产生热变形和热分解，影响封接质量。这时宜采用双面加热的方式，如0.5mm厚的聚乙烯膜，采用204的封头温度，在室温为27的情况下，用双面加热方式，封接时间需要，若单面为硅橡胶的时间为，如果采用单面加热的方法，就需要，这时封接表面的温度为。则在本设计中，选用单面加热方法4。3.3 热封切断机械手的设计3.3.1 概述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5。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。机械手的结构型式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，使用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快地改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的应用。机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。（一）执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构5。1、手部即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手部。夹持式手部由手指和传力机构所构成，手指是与物件直接接触，而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务；吸附式手部主要由吸盘等构成，它是靠吸附力吸附物件。2、手腕是联接手部和手臂的部件，起调整或改变工件方位的作用。3、手臂支承手腕和手部的部件，用以改变工件的空间位置。4、立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降运动均与立柱密切的联系。机械手的立柱通常为固定不动的，但因工作需要，有时也可以作横向移动，即称为可移式立柱。5、行走机构机械手为了完成远距离的操作和扩大使用范围，可以增设滚轮行走机构。滚轮式行走机构可分为有轨的和无轨的两种。驱动滚轮运动则应另外增设机械传动装置。6、机座它是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支承和联接的作用。（二）驱动系统机械手的驱动系统是驱动执行机构运动的传动装置。常用的有液压传动、气压传动、电力传动和机械传动等四种形式。（三）控制系统有电气控制和射流控制两种，一般常见的为电气控制。它是机械手的重要组成部分，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当工作有错误或发生故障时即发出报警信号。（四）位置检测装置控制机械手执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置。3.3.2 机械手设计及参数计算3.3.2.1 物料馈送器或储存装置与机器人配合工作的零件馈送器或储存装置对手爪必须的最小和最大爪钳之间的距离以及必须的夹紧力都有要求，同时，还应了解其他可能的不确定的因素对手爪工作的影响。3.3.2.2 机器人作业顺序一台机器人在齿轮箱装配作业中需要搬运齿轮和轴，并进行装配，虽然手部可以既抓握齿轮也可以夹持轴，但是，不同零件所需的夹紧力和爪钳张开距离是不同的，手部设计上要考虑到被加持对象物的顺序。在必要的时候，可采用多指手爪，以增加手部作业的柔性。3.3.2.3 手爪和机器人匹配手爪一般用法兰盘式机械接口与手腕相连接，手爪自重也增加了机械臂的载荷，这两个问题必须给予仔细考虑。手爪是可以更换的，手爪形式可以不同，但是也手腕的机械接口必须相同，这就是接口匹配。手爪自重不能太大，机器人能抓取弓箭的重量是机器人承载能力减去手爪重量。手爪自重要与机器人承载能力匹配。3.3.2.4应保证工件准确定位为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件的形状，选择相应的手指形状。例如圆柱型工件采用带“V”形面的手指，以便定心。3.3.2.5 环境要求在作业区域的环境状况很重要，比如高温、水、油等环境会影响手爪工作。3.3.2.6 手爪设计图2 手爪1、夹紧力计算：取100各1元硬币质量为则式中 N所需握力； G夹持物质量； f钢对钢摩擦系数。2、驱动力计算：图3 手爪受力图式中：P驱动力P是在假定两手指受力相等并对称条件下求得的，实际应用时取一定的安全系数。手部的机械效率，一般取0.90；在本设计中由于机械手起到一个热封包装作用，故只有手爪动作，其它部位无动作，所以只计算手爪的参数，其它不以予考虑。由于机械手用作热封包装，故在爪上安装两块发热电阻，热封温度选用恒温。3.4 推杆包装机构3.4.1 齿轮的选择及计算2查简明机械零件设计手册第二版P318 表9-2取查简明机械零件设计手册第二版 P320 表9-8取则不发生根切的最小齿数 3.4.2 电动机的选择查简明机械零件设计手册第二版 P793 表22-4，选用Y100L-6型电动机。转速为，功率，效率。3.4.3 齿轮的设计准则所设计的齿轮传动在具体的工作情况下，必须具有足够的、相应的工作能力，以保证在整个工作寿命期间不致失效。因此，针对上述各种工作情况及失效形式，都应分别确立相应的设计准则。但是对于齿面磨损、塑性变形等，由于尚未建立起广为工程实际使用而且行之有效的计算方法及设计数据，所以目前设计一般使用的齿轮传动时，通常只按保证齿根弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度两准则进行计算。对于高速大功率的齿轮传动，还要按保证齿面抗胶合能力的准则进行计算。至于抵抗其他失效的能力，目前虽然一般不进行计算，但应采取相应的措施，以增强轮齿抵抗这些失效的能力7。由实践得知，在闭式齿轮传动中，通常以保证齿面接触疲劳强度为主。但对于齿面硬度很高、齿芯强度又低的齿轮或材质较脆的齿轮，通常则以保证齿根弯曲疲劳强度为主。如果两齿轮均为硬齿面且齿面硬度一样高时，则视具体情况而定。功率较大的传动，例如输入功率超过75kW的闭式齿轮传动，发热量大，易于导致润滑不良及轮齿胶合损伤等，为了

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