硬币清分机设计-开题报告.docx

天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education毕 业 设 计 开 题 报 告硬币分拣装置设计学 院： 机械工程学院 班 级： 机自学生姓名： 潘孟轲指导教师： 韩林 职 称： 讲师 2015 年 12 月 7 日毕业设计开题报告课题题目硬币分拣装置设计课题来源科学技术是否实做成果形式毕业设计 毕业论文 开题报告内容（可另附页）见附页。指导教师意见（课题难度是否适中、工作量是否饱满、进度安排是否合理、工作条件是否具备等）指导教师签名：年 月 日专家组及学院意见（选题是否适宜、各项内容是否达到毕业设计（论文）大纲要求、整改意见等）专家组成员签字：教学院长（签章）：年 月 日 附页1、研究的目的随着人口的增加和现代社会的发展、公共交通的发展、，硬币这种币种的使用频率也大大的增加了。在人们进行购买时，也常常会使用硬币进行支付，然而当顾客将硬币支付给商家后，商家需要自己将硬币进行归类计数，大大的增加了人工成本。在城市内出行，人们现在更加普遍的会选择搭乘公交车或者地铁。为了与国际接轨且降低人工费用，目前国内大部分城市采用的是无人售票的方式，使用普通的无人售票机。然而，普通的无人售票机却有个最大的缺点，那就是不能将硬币分类计数。清点硬币将会花费大量的人工成本以及时间。由于以上种种原因，市场需要一种具有快速硬币分拣计数的装置，本文即是对这种机构的设计。2、国内外研究的历史和现状（文献综述）国外的技术公司在硬币清分、硬币包卷以及硬币清洗等硬币处理的相关技术方面，开展得比较早，而且也发展的比较成熟。这些硬币包装机技术成熟，具有很高的市场价值。虽然国外的硬币包卷机性能好，功能较为完善，但是它们普遍具有体积大、价格昂贵的缺点，主要面对的客户为大型银行等金融机构，并不能适合例如公交车站、地铁站和普通商店的使用。国内，一些高校如清华大学、上海交通大学、华北电力大学、南京航空航天大学等对硬币处理技术及设备也做过一些研究。清华大学研制的 YB-50 型硬币包卷机样机，使用单片机作为其控制系统，但是功能不够完善，总体性能水平与国外产品有一定的差距；华北电力大学研发了硬币自动连续成卷封口装置，可对已成卷的硬币组进行包装和封口，自动化程度较高。当然，中国也有一些企业致力于硬币包卷机的生产开发，并获得了较好的成果。综合分析国内外硬币包卷机的技术，不难看出：1）国外：开发的硬币包装机性能良好，功能完善，但体积较大、价格较高，难以满足中小型全自动硬币处理的要求。2）国内：虽然已经有价格便宜的台式包装机在售（CF7-203），但是基本功能不完善，自动化程度不高，包卷时需要人工将成卷的硬币放入。而另外一些模仿国外机械的硬币包卷机，功能不全。这些机械要么只能检伪清分不能包装，要么只能包装不能检伪，性能也难以外国外同类型相比。发展趋势：现在硬币包装机的设计开发朝着自动化、高可靠性、高速、低能耗、低噪音、低成本、低维护费方向发展。3、主要研究内容硬币分拣包装装置，是对不同的硬币进行分拣和计数的专用装置。它的主要功能是实现硬币的自动分拣、计数和包卷。它主要由机械系统和控制系统两部分组成。机械系统可分为7个主要功能单元，即传动部分，动力驱动单元，硬币分离单元，硬币处理单元，硬币输送单元，硬币计数单元和硬币包卷单元组成。 控制系统主要由plc电路和显示屏组成1、11。从空间构成上来看,机械系统可分成三层：上层为输币系统,主要实现硬币输送、排列、分选功能；中层为堆币、计数系统,主要实现硬币堆码和计数功能；下层为包装系统,主要实现硬币的包装功能，可以将每个单位的硬币用纸包卷，完成包装4。（1）传动部分：采用皮带以及齿轮传动，优点是大大节约了占用空间，以缩小机械整体所占体积，实现机械的小型化。（2）动力驱动单元：采用小型电动机带动，有噪声小，输出功率稳定、能耗低的优点。（3）硬币分离单元：采用转盘式装置，将大小不等、厚薄不一的混乱的硬币进行自动分检,并且按照其直径的不同进行分类收集。分币滑轨与带币转盘装配后固定在机体内支架上，并倾斜一定的角度，使硬币能单个的进入分币滑轨。这种设计方式可实现硬币与硬币之间的分离，不会造成硬币叠加或滞币的故障，简易模型如图156。图1 分离盘简易设计具体的分离步骤是这样的,首先混币通过传输装置传输一部分混币到图2中所示的带币转盘,首先我们需要将直径最小的币值为新版一角的硬币分离,所以分币滑轨上的分离孔设计的要比新版一角的硬币略大,比其它币值的硬币直径都要小,这样一来,新版一角的硬币将会掉入硬币处理单元，和其它币值的硬币就区分了出来。之后，用同样的原理将一元、五角、旧版一角的硬币区分开来7。图2 硬币分离装置（4）硬币输送单元：分币导轨的安装上需要有一定的角度，使得硬币可以利用自身的重力，在导轨上进行滚动。在导轨上有从小到大排列的分离孔，可以让不同直径的硬币分别从符合其直径的矩形孔中掉入接币盒中。该部分需要合理设计尺寸和参数，达到将不同硬币分离的目的（如图3所示）。优点在于利用重力，不消耗能源、无杂音、传送过程稳定8。图3 硬币分离导轨装置（5）硬币处理单元：硬币堆币单元是处于整个机械的中间层的，包含了堆币和计数系统，由于硬币是由分离导轨的孔中掉落，若堆币系统与分离导轨的分离孔垂直距离过大，则硬币垂直掉落的高度较大，这样会导致硬币在掉落过程中发生旋转或偏移，从而导致机构的失灵，从而影响包装速度。所以针对以上情况，本机械在此处添加一个缓冲装置装置（如图4），设计弹簧系数公式为：。式中m为硬币质量，b为硬币厚度。这样的设计可以满足没下落一个硬币就降低一个硬币的高度。当硬币达到设定数目时，由移币机构将硬币移入包卷机构中，具体机构简图如图59。图4 堆币机构局部示意图 图5 堆码接币机构示意图（6）硬币计数单元：采用光敏计数器的设计，将本单元嵌入硬币处理单元中，实现多个功能的同时运行。连接显示屏，将各个种类硬币数量显示出来，已达到方便计数的功能。其优点是安全高效，无噪音，精准度高，原理图如图6所示1011。图6 计数系统电路原理图（7）硬币包卷单元：包卷机构是硬币分拣包装装置的核心装置，它主要完成将硬币从堆币机构移动到包卷机构并完成包装的功能。该部分考虑到机械的小型化设计理念，将机构设计为从和包卷位置平行的某个位置接币，夹持，然后沿着一个圆弧送到工作位置，之后转出。设计简图如图7所示12。图7 包卷机构工作简图由国内外研究的历史和现状的分析可得出，中外的一些含有包装功能的硬币处理机,若要实现全自动化，造价往往会十分高昂且体积较大。正是由于这种缺点,使得硬币分拣装置不适合于商场、公交车站等地方。因此在设计包装机构的过程中,既要充分利用机器的自动化功能,也不可避免的要结合一部分人力。虽然看上去增加了操作者的工作量,浪费了人力资源。但从资源合理分配和利用的角度来说,这种结合人力的设计有一定的合理性。首先它大大地节省了硬币装置的成本,其次它也充分将操作者操作过程中的空余时间转化为了生产力。其包装流程如图8所示。图8 包装流程图控制系统主要是采用PLC电路，因为其电气结构简单且稳定性强，易于维修。PLC电路多采用模块化的设计，其中包括：CPU 模块、电源模块、输入/输出模块等，可根据设计要求和功能进行自由的组合与配置。在本设计中，控制系统的功能要求为硬币计数功能，需要合理设计控制系统各模块，其基本结构如图9所示1315。图9 PLC电路原理图4、课题的准备情况本课题所设计的机械充分考虑了机械动力学的分析，使机械运行平稳、噪音小、快速高效。并且考虑到了人工成本和制造成本，达到了一个比较合理的指标。设计过程中参考了国内外同种机械设计的长处与优点，同时注意了避免缺点，从而设计出了这个硬币分拣机。5、工作进度计划早进入阶段：查阅资料，熟悉课题，了解国内外研究状况，大致了解了硬币分拣机的发展历程，国内外发展现状，写开题报告。第1周：收集与本课题相关资料，整理归纳，以便有条理的开展接下来的工作。第23周：构思并选定机构方案。内容包括：传动部分，动力驱动单元，硬币分离单元，硬币处理单元，硬币输送单元、硬币计数单元和硬币包卷单元，对各机构的分析，制定总体设计方案。第45周：设计上述机构。根据选定的方案设计上述零件图和机构的尺寸计算（齿轮机构设计、连杆机构设计、带传送机构设计等）和运动分析。第69周：根据上面求得的机构尺寸，按比例画出全部机构的运动简图以及整体装配图。第1012周：写说明书、修改说明书、准备答辩。6、参考文献1王永立.硬币及硬币材料的发展J.材料科学与工程,1997,1:66-68.2机械设计手册M.冶金工业出版社3孙桓,陈作模主编M.机械原理.高等教育出版社，1996.4邱宣怀. 机械设计（第四版）M.高等教育出版社,2011.75詹启贤等. 自动机械设计M. 轻工业出版社，19876肖丽英. YB50全自动硬币计数、包卷机的研制J. 包装工程,2003,03:28-29.7郭星,商云男. ST800A型硬币清分机造型设计研究J. 包装工程,2007,08:164-166+169.8郭星,陈亦仁,商云男,陈焕,崔因. WBH1314型纸袋式硬币清分包装一体机的设计研发J. 包装工程,2013,03:63-67.9康思闻. 全自动硬币包卷机总控制系统及硬币清分系统的研究与开发D.陕西科技大学,2013.10林洪贵. 基于分离盘的硬币清分机实例介绍J. 现代商贸工业,2007,09:280-281.11刘艺柱. 高准确