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钱币硬币自动分类清点分拣机设计.doc

钱币硬币自动分类清点分拣机设计【机械类课题含9张CAD图+说明书0.9万字28页，带三维图】

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SW三维图

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分离件.SLDPRT

总装图.SLDASM

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料斗.SLDPRT

机架000.SLDPRT

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电机.SLDPRT

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硬币分离槽.SLDPRT

装配体2.SLDASM

装配体2b7.SLDASM

装配体3.SLDASM

轴承座.SLDPRT

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钱币自动分类、清点机.SLDASM

零件1.SLDPRT

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零件17.SLDPRT

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关键词：: 钱币硬币自动分类清点盘点分拣设计机械类课题 cad 说明书仿单 28 三维

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摘要

本设计主要针对目前社会上的公交公司、商场和银行等关于钱币的分类、清点和整理需求而设计的。目前这些场所的钱币分类主要依靠于人工，成本高而且效率较低。本设计的设备主要功能是对混杂在一起的各类钱币包括硬币和纸币进行分类、清点和整理。本设计准确且实用，可部分或者全部取代人工，减少人力成本。

本设计的主要创新点有：（1）功用齐全，可同时实现硬币和纸币的分类、清点和整理。（2）结构紧凑，该设计中各模块排列紧凑。（3）该设计过程主要运用模块化设计，采用较多成熟技术，开发周期较短。可靠性较高。

本文运用大学所学的知识，提出了钱币自动分类、清点机的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了钱币自动分类、清点机的设计总的指导思想，从而得出了该钱币自动分类、清点机的设计的优点是高效，经济。

关键词：钱币；机械设备；钱币自动分类；经济

Abstract

This design is mainly for the current urban public transport companies, trade and banking on the classification of coins, inventory, finishing needs and design. At present, the classification of the coins in these places mainly depends on the manual, the cost is high and the efficiency is low. The main function of this machine is to classify, count and sort all kinds of notes and coins that are mixed together. The design is accurate and practical. Can be part or all of the alternative, reduce labor costs.

The innovation points of this design are: (1) the function is complete, and can realize the classification, counting and sorting of coins and paper money. (2) compact structure, the design of various modules arranged compact. (3) the design process uses a modular design, more mature technology, the development cycle is short. High reliability.

This paper puts forward the structure, working principle and relative intensity of the structure, working principle and the design of main parts of the paper. It also constructs the guiding ideology of the design.

Key words：Coins; mechanical equipment; automatic classification; economy

;

1引言 2

1.1 课题的来源与研究的目的和意义 2

1.2 本课题研究的主要内容 2

2 纸币识别、整理、计数及储存模块设计 3

2.1识别方案 3

2.2计数及储存模块设计方案 4

3钱币自动分类、清点机的结构设计 5

3.1系统方案结构框图的确定 5

3.2系统的工作原理 5

4 机械传动部分的选型计算 6

4.1 驱动电机的选型计算 6

4.2 平带传动的选型计算 8

4.3 滚珠丝杆传动的设计计算 9

5 各重要组成部分的强度校核 16

5.1 机架强度的校核 16

5.2 转轴强度的校核 16

5.3轴承的较核 20

总结 22

参考文献 23

致谢 24

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内容简介：: 本科毕业设计题目：钱币自动分类、清点机的设计英文题目： of 院：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：储江涛学号： 20120460337 指导教师：黄伟 2015 年 12 月 10 日毕业设计独创性声明该毕业设计是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其他机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。作者签名：日期：年月日毕业设计使用授权声明本人完全了解青岛滨海学院有关保留、使用毕业设计的规定，即：学校有权保留送交毕业设计的复印件，允许被查阅和借阅；学校可以公布全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存该毕业设计。保密的毕业设计在解密后遵守此规定。作者签名：导师签名：日期：年月日摘要当今社会，公交车是人们重要的交通运输工具，无论是载人载物，旅行观光，或者是外出代步等等场合都要用到，在人们的日常生活中，无处不见公交车的踪影。随着公交车乘车对象越来越大众化国，一些纸币、硬币数量也在随之增加，这给公交车公司在点钞人员带来了更大的困难，传统的通过人工分类、清点的方式已经不能满足实际要求了，设计出一款自动钱币自动分类、清点机迫在眉睫。本文运用大学所学的知识，提出了钱币自动分类、清点机的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了钱币自动分类、清点机的设计总的指导思想，从而得出了该钱币自动分类、清点机的设计的优点是高效，经济。关键词：钱币；机械设备；钱币自动分类；经济 n s is of of or go to so on to be in s no of As is in to in a of of of of It of 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计目录 1 引言 . 1 题的来源与研究的目的和意义 . 1 课题研究的主要内容 . 1 2 纸币识别、整理、计数及储存模块设计 . 2 别方案 . 2 数及储存模块设计方案 . 2 统方案结构框图的确定 . 3 币自动分类、清点机的工作原理 . 3 4 机械传动部分的选型计算 . 5 动电机的选型计算 . 5 带传动的选型计算 . 7 珠丝杆传动的设计计算 . 8 架强度的校核 . 14 轴强度的校核 . 14 承的较核 . 18 5 附录 . 20 总结 . 22 参考文献 . 22 致谢 . 24 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 1 1 引言题的来源与研究的目的和意义钱币自动分类、清点机是一种一体的自动分类，清点，计数的机械设备，主要用在银行的硬币、纸币的分类和清点方面。通过设计出钱币自动分类、清点机，使银行对于散钞，硬币的处理更加方便，以解决目前的社会硬币逐渐增加循环量，以及钱币的清点、分类不便的问题。通过市场上的产品的调查，现有的硬币分选机构不具有包装的功能。在此设计中，为了克服该缺陷，设计有一个分选体和滚筒输送线，电磁振动送料器的位置装有往复直线纸币滑槽，垂直密封包装机，推杆机构和三个机械手，自动硬币分类和电子计数器计数机制。螺旋槽加捻型电磁振动给料机 ,本设计中是主要取向硬币分类直槽往复电磁振动送料器和布置主要是用在硬币，垂直密封包装机，机械手和一个推杆机构由一个纵向和横封封口包装机，电子计数器使用硬币清点。根据电磁震动给料机，立式封口包装机和机械电磁铁吸选择和参数设计，机械手夹持力参数设计和推杆机构设计和强度校核的参数。课题研究的主要内容本论文主要研究运用钱币自动分类、清点机进行设计。主要是设计出了该钱币自动分类、清点机的进币、分选、输送、检测、存储等等几个部分。具体的研究内容如下： 1、钱币自动分类、清点机的进币装置的设计，包括其中电机的选型以及旋转体的设计。 2、硬币分选部分的设计，包括硬币分选板的结构设计以及存储盒的设计。 3、纸币输送单元的设计，包括出币口的设计以及输送线的设计。 4、纸币分选、清点部分的设计，包括检测传感器的选型以及分选存储装置的设计。青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 2 2 纸币识别、整理、计数及储存模块设计别方案对纸币面值的识别和判断是钱币自动分类、清点机的一个重要组成部分也是核心部分，通过感器对输送带上面输送过来的纸币进行取样并拍照后，通过 A/D 转换器把图像信号转换为数字信号传递给图像处理单元行图像的处理和分析，其中内部用来存储数字信号的存储器，然后，中央处理器根据采集来的信号来判断是什么面值的钞票，然后通过控制电路的输出控制电机做出相应的动作，来对钞票进行分类，系统原理框图如下图示：图理图数及储存模块设计方案对于传感器的计数是根据传感器的信号来判断的，当感器检测到钞票是五元面值的时候就会通过 A/D 转换器把五元面值纸币的转变后的数字信息传递给图像处理单元进行分析，归类，其他例如十元纸币、五十元纸币、一百元纸币等等都是类似的，然后该传感器还有计数功能，多少张纸币被传感器检测到了，传感器的技术模块就要反馈纸币的数量到示屏显示出纸币的种类和张数。青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 3 3 钱币自动分类、清点机的结构设计统方案结构框图的确定本次设计的任务是对钱币自动分类、清点机进行设计，本次设计主要采用模块化设计。方案一 :本次设计的钱币自动分类、清点机可以采用纸币和硬币分开投放，然后各自通过分选机构，和检测机构来实现钱币的自动分类、清点。方案二：通过采取混币投入的形式，就是说把硬币和纸币混合放在一起，然后通过分选机构和清点机构进行钱币和硬币的自动分类、清点。通过查找相关资料和文献，对于以上两种方案作了比较，通过比较考虑，觉得方案二更方便，并且机械的主体机构比较集中，于是得出的系统结构框图如下图示。图统结构框图币自动分类、清点机的工作原理钱币自动分类、清点机的工作原理为人工将纸币、硬币放入进币筒，进币筒里面有分选体装置，电机带动其不断地旋转，上面开有可容纳 1 元， 5 角， 1 角的硬币漏出的孔，当各种面值的硬币从孔里面漏出来后会顺着硬币分选板进入到存储箱体里面，而硬币分选板旁边装有光电传感器，是用来对分选的下来的硬币青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 4 进行计数，与此同时也实现了硬币的分类和清点。对于纸币，在分选体旋转的同时，在分选体圆周表面与纸币摩擦的同时，由于惯性力的作用，将纸币从进币筒里的缺口里面落到分选输送带上面，通过检测传感器针对纸币的颜色和大小的判别从而通过统控制电机带动滚珠丝杆螺母副移动，利用真空吸盘来吸住不同面值的纸币到各自的滑槽里面，纸币会随着滑槽在其重力的作用下落入到存储箱里面。具体结构原理图如下图所示：青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 5 4 机械传动部分的选型计算动电机的选型计算已知整个设备上工件与零件的重量，我们取总重量为 00 ，滚珠丝杆转动速度为 r/ 。即： 0 001020 0 1 具体的电机设计计算如下 : 1、确定运行时间本次设计加速时间 60/)(10 l （ m ，有速度可知每秒上升 03/(03 左右水平运 )(102 6 7 7 (2 0 02/ 2422 ）（电机惯量 )25434 总惯量 )(4 启动转矩 7 7 (2 441 最大转矩青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 6 S 为安全系数，取。根据以上得出数据，我们选用直流无刷电机型号为 92无刷直流步进电机厂家为南京森宇机电的产品。根据电机的特性曲线以及参数表如下：根据以上分析，选择电机型号为 92其额定转矩为 5 ，最大转矩为 0 ，额定转速为 000 r 。青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 7 带传动的选型计算 (1)传动名义功率 WP (2)主动轮转速 5001 ，从动轮转速 50n 2 r (3)中心距 (4)工作情况： 24 小时运转求设计功率 0 ，式中0由设计功率和 500n r ，查表可得带的型号为 L 型，（ 5）选择平带齿数由平带转速 Lr m 15 00n 型带，查表得平带最小许用齿数 141 Z ，则大带轮齿数 12 i , 其中 2 8 0/1 5 0 0/i 21 Z ,取标准带轮齿数 60 （ 6）确定带轮节圆直径 3 d 11 82/d 22 （ 7）确定平带的节线长度 L ， 180/)(2/)(c 212 式中：，以代入则，选择最接近计算值的标准节线（ 8）计算平带齿数 Z （ 9）传动中心距 n 的计算青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 8 c o (a 12 用逐步逼近法计算， )(度，代入上式得出 a 与精确计算结果相似。最后测量装置平带选用 L 型平带 17Z ， 50 平带轮： 141 Z ， 602 Z ， d 11 d 22 珠丝杆传动的设计计算在材料选取的基本原则的前提下，可以满足一部分性能，良好的工艺性和经济性。这种材料的特性机械部分应在正常工作条件下，其物理和化学性能，是保证其可靠性的基础。一般的机械零件，主要考虑的是材料的机械性能；而非金属材料零件，还应考虑对零件性能的环境效应。根据零件选择的力学性能，要对工作条件进行正确分析，形状和大小和应力状态，结合这类零件的主要失效形式，对原发性和继发性失效抗力进行计算和分析。 1) 丝杆螺母强度的校核计算滚动螺旋传动主要承受轴向力。螺母与螺钉间滑动摩擦较大，所以磨损失效的主要形式。基本尺寸（直径滚珠丝杠和螺母高度），通常基于条件的耐磨性测定。滚珠丝杆驱动力较大，应检查滚珠丝杆和螺母和螺纹强度的危险截面，以防止塑性变形或断裂的发生；自锁螺钉的要求，检查自锁螺钉；滚珠丝杆直径比较大，应检查其稳定性，以防止轴心受压失稳；长滚珠丝杆转速也应该检查其临界转速，以防止过大的横向振动。设计应根据驱动类型，工作条件和失效模式，选同的设计标准，无需逐一检查。（ 1）滚珠丝杆螺母副，横向丝杆的最大轴向载荷为 2000N，支承间最大距离为400要求定位精度为珠丝杆的负荷包括运动部件的重量所引起的进给抗力。应按额定静载荷选用。 0 机械设计制造及其自动化专业毕业设计 9 动载荷硬度影响系数， 1 最大轴向载荷定静载荷为查表得使用寿命时间 500 ，初选丝杆螺距，得丝杆转速 m in/1000/m a 由于丝杆螺距为 5 ，可选 W 系列完循环丝杆副尺寸系列一列滚珠丝杆螺母副的几何参数计算，见表 4示：表 4滚珠丝杆螺母副几何参数名称符号计算公式和结果（螺纹滚道公称直径 0d 20 螺距 t 5 接触角 45 钢球直径纹滚道法面半径 R 0 1 1 偏心距 e ( 2 ) s i n 0 . 0 4 4 9 d b= - = 螺纹升角 04 . 3 7ta r c tg dg p= 滚珠丝杆滚珠丝杆外径 d 0 ( 0 . 2 0 . 2 5 ) 1 9 . 4qd d d= - = 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 10 滚珠丝杆内径 0 2 2 1 6 . 7 8 8fd d e R= + - = 滚珠丝杆接触直径 0 c o s 2 2 . 5 9d d b= - = 螺母螺母螺纹外径 D 0 2 2 2 3 . 3 1 2D d e R= - + = 螺母内径（外循环） 1D 10 ( 0 . 2 0 . 2 5 ) 2 5 . 5qD d d= + = 螺母长度 3 （ 2）传动效率计算 )(/ 式中：摩擦角；丝杆螺纹升角。（ 3）刚度验算，滚珠丝杆受工作负载 P 引起的导程1 Y 向所受牵引力大，故应用 Y 向的参数计算 )(400 )(5.0 )7 (材料为 45 钢 ) )(2 所以 )(101 9 1 0 671 丝杆因受扭矩而引起的导程变化量很小，可以忽略。所以导程误差青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 11 )(00 601 查表知 C 级精度的丝杆允许误差 m6 ，故强度足够。（ 4）稳定性验算，由部件自重产生的使丝杆回转的扭矩 hM 式中： G 移动部件自重 S 导程 )(h 逆传动效率，由于滚珠丝杆副的正传动效率和逆传动效率近似相等，因此，一般用正传动效率 h 代替 h 。由知110应式步进电动机带动丝杆螺母副时不会发生逆向传动。（ 5）轴承的选择，初选 6002 ，工作时为轻度冲击，正常工作温度，预期寿命为丝杆在工作的过程中受轴向载荷作用，且最大轴向载荷为00 。查手册可知道 2002 的基本额定负载 ,为了能安装方便本次设计中 6002 轴承可以用带座轴承代替，选用轴承的型号为承。表可知道 38.0e ；当量负载的计算 00 可算得轴承寿命。 n/)/(1 6 6 6 7 3 温度系数 1荷系数 1承座，寿命指数为 38.0e 得 )(5 0 0 01 6 2 7 6)2 0 0/2 5 0 01(2 0 0/1 6 6 6 7 3 所以该轴承适合。 3) 滚珠丝杆螺母的支承方式的选择滚珠丝杠的支承主要有以下四种，由于支承方式不同，使容许轴向载荷及容许回转转速也有所不同。（ 1）固定用于高速，高精度；（ 2）固定轴承适用于中高速，高精度；（ 3）支持，中速的支持，精度；青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 12 （ 4）固定速度，精度，短轴螺钉本次设计中丝杆螺母的固定方式如下图所示： 4)滚珠丝杆螺母的润滑和防尘隔离（ 1）为了提高滚珠丝杠副的精度和使用寿命，通过滚珠丝杆的轴向力对滚珠丝杆的影响，保证轴承的受力均匀，避免倾覆力。（ 2）反逆向的滚珠丝杠驱动器对效率高，应在电机功率的考虑，和逆螺旋传动由于其成分的重量（尤其是驱动在垂直方向上，当逆方法）可以用来防止动力传动电机，蜗轮自锁：切割离合器，等。（ 3）在行程两端的滚珠丝杠应该有保护装置，以防止滚珠丝杠过程的冲击和影响精度，使用寿命甚至损坏。（ 4）防止热变形对定位精度的丝杠热变形精度的重要影响。热源不仅是摩擦热产生的螺丝，和其他机械零件热时，滚珠丝杆的热膨胀和伸长率。因此有必要对热源的因素，控制热源的措施，也可用于预拉伸，强制冷却，减少滚珠丝杆伸长的热变形的影响。青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 13 （ 5）密封圈是重要的密封气体和液体的标准件，所以密封圈的防尘措施是必须要考虑的。滚珠丝杠螺母安装在防尘圈的两端，以避免螺钉外露，但还需要滚珠丝杆选择保护装置。（ 6）合理的润滑是减小驱动力矩的重要环节，提高传动效率，延长滚珠丝杆的使用寿命，接触面和油膜减振效果，降低传动噪音和尘土等杂物在螺旋洗，所以应注入润滑脂。（ 7）推荐的大型轴承的使用适用于数控机床为了提高传动刚度。（ 8）内循环滚珠丝杠，滚珠丝杠必须两端的齿和一端连接了至少一个螺纹，所有圆螺纹底径尺寸小于则无法安装螺母。（ 9）外循环滚珠滚珠丝杆位置，最好是放在滚珠丝杆轴以上插管。（ 10）加工螺纹，外圆直径大于 1 的外径最好不要螺钉。滚珠丝杆图如下图所示：青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 14 架强度的校核机架的选择根据整个系统的总重量来定，方管机架受力分析得出，由分析得出底架在平衡状态下只受地面对其的支撑力和在其表面上物体所给的压力。即物料和底架上面的所有零部件等等给的压力为 0 0 0 0)201 0 0 0(1 0 0 0 0 根据方管承载力计算公式： (M 为弯矩， P 为集中力， a 为集中力距支座距离， c 为集中力距另一支座距离， L 为跨度， ) 12/321 （仅用于截面 ) 材料的许用应力（弹性抗拉强度 /安全系数）。 11960/，本次设计初定 L 为则： 12/321 ，初定方管为 658140321 计算得出。 3 4 5 6/ 6 由于折算后为查得普通碳素结构钢抗拉强度为 75 ，由于远小于所以初定方管满足要求。轴强度的校核轴的强度是一个机械能否保证正常运转的关键，在一些特定场合，特别是轴的作用非常重要的场所，对轴进行强度校核是必然的。由于本设计所用轴主要是受弯曲强度，右端是带轮对轴的力，中间是轴承座的两个支撑力。而根据系统工况，要对轴进行校核，就必须对它的抗弯能力和抗扭能力进行校核计算，即由弯矩产生的弯曲应力 b 不超过许用弯曲应力 b ，一般计算顺序是先画出轴的空间受力图，然后根据分析绘制出轴的水平受力图和青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 15 垂直受力图并求出水平面上和垂直面上的支承点反作用力。最后才是作出水平面上的弯矩和垂直面上的弯矩图，这是轴的校核计算中的一个基本的流程，对于轴的危险截面的校核计算有着相当重要的意义和作用，所以这个地方很关键，需要一步步地对轴进行校核计算，才能够得到正确的校核结果。筛的材料为不锈钢，密度是 3/38.7 ,锥筛大端直径为，小端直径是， 140 ，，所以锥筛的体积 22 )d / 2(3/)2/(3/ 即： 322 (3/1140)2/850(3/ V ；所以 ,筛的质量约为重力故取 4 64/1 。根据以上分析，我们可以做出轴的弯矩图和转矩图，应用公式22 )( 我们可以绘出当量弯矩图，是应力校正系数。对于不变的转矩，取；对于变化的转矩，取；对于对称循环的转矩取 1 。 a 是根据不同的系统工况决定的。对于本次设计，可以把轴的转矩理解为不变的转矩，所以根据以上分析，我们可以取。轴的材料为 #45 钢，根据 #45 钢这个材料的相关参数，我们可以知道，， P ， P ；应满足下列条件： 3b 或 3 1d 其中 W 为轴的抗弯截面系数；轴的具体受力情况如下图：青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 16 由材料力学的相关知识可得： ) 即： 0 4 6 2 R 解得：由 21 得：可得轴的弯矩图则如下：青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 17 轴所受的转矩如下：转矩图如下： b ；所以， )( 5222 所以当量弯矩图为：青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 18 从以上图可以看出轴的危险截面在轴承左边支撑处，于是就有： 47 5 M P 即： b 5 4 d 33 1 ；故根据校核，截面强度足够，其它截面也是足够安全的。承的较核轴承的选用在以上的说明中已经给出，选用的是带紧定套的滚子轴承，型号为 2221833+基本参数为主要是额定载荷： 40000r ， 22000 ， , Y Y, Y ，根据规范，我们知道该轴承的一些常规属性，例如使用寿命，工作年限等等，所以轴承的额定动载荷的计算如下：，其中： C 基本额定动载荷计算值； P 当量动载荷；寿命因数，取 1 速度因数，取 8.0 力矩载荷因数，力矩较小时 5.1矩较大时 2 冲击载荷因数 ,取 1 温度系数 ,取 f ；基本额定动载荷； 19.1366.05.12.1冲击） , f ；青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 19 因为轴向载荷 0F，即 e以当量动载荷 10即 1， 6 0 9 2 02 4 3 6 P ， 9 2 2 86 0 9 2 03 6 , 所以此轴承选的合适 ,能满足要求。轴承的三维图如下图所示：青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 20 5 附录部分机器及零件的三维图青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 21 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 22 总结至此在毕业设计完成之际，向我的导师黄伟老师表示由衷的感谢！真心的感谢我的导师黄伟老师对我的谆谆教导，感谢我敬爱的老师，您不仅在学习学业上给我以精心的指导，同时还在思想给我以无微不至的关怀支持和理解，给予我人生的启迪，使我在顺利地完成大学阶段的学业同时，也学到了很多有用的做人的道理，明确了人生目标。知道自己想要什么了，不再是从前那个爱贪玩的我了，我懂得了很多，也成熟了很多，知道自己还是一名学生，需要学习的地方还有很多。经过近半年努力的设计与计算，查找了各类的钱币自动分类、清点机的设计资料，论文终于可以完成了，我的心里无比的激动和开心。虽然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因为我自己已经尽力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大学学习取得的一点点成果。四年的学习和生活，不仅丰富了我的知识，而且锻炼了我的个人能力，更重要的是从周围的老师和同学们身上潜移默化的学到了许多有用的知识，在此对所有关心我帮助我的表达我由衷敬意，谢谢各位同学老师。经过此次毕业设计，我发现了自己的很多不足，有很多地方需要学习和补充，这样，在以后的工作中才能够克服种种困难，取得一定的成就。青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 23 参考文献 1 郑淑芳机械设计理论研究与探讨北京：科学出版社， 2 黄长艺钱币自动分类、清点机操作系统概述北京：机械工业出版社，3 周宏甫钱币自动分类、清点机的创新设计 4 姜继海，宋锦春，高常识 . 钱币自动分类、清点机工作原理 5 张春林，曲继方，张美麟机械工业出版社， 6 钱平 . 加工专机应用技术机械工业出版社， 7 张辽远 . 钱币自动分类、清点机的设计与实现 . 机械工业出版社，8 基恩士传感器选择手册 2010 版本 9 黄长艺，严普强机械工业出版社， 10 张桓，陈作模高等教育出版社， 11 王昆，何小柏，汪信远 . 钱币自动分类、清点机原理 12 徐锦康高等教育出版社， 13 邓星钟华中科技大学出版社， 14 刘延俊机械工业出版社， 15 章宏甲，黄谊，王积伟 . 钱币自动分类、清点机的逆向设计 16 胡泓，姚伯威北京：国防工业出版社，17 陈铁鸣钱币自动分类、清点机的创新 . 高等教育出版社， 18 孙靖民机械工业出版社， 19 王勇领北京 :清华大学出版社， 20of a 岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 24 致谢写到这里，这次毕业设计总算快要完成了，通过几个月的努力和时间的付出，总算有了这么一点点成就，觉得挺自豪的，同时也发现自己之前思念在学校学习的知识还远远不够，还有很多问题不大懂，也不明白，幸亏有我的导师和同学们的指导和帮助，然后自己查找相关书籍和资料，总算有了论文的初步构思，然后通过这几个月的付出，以至于今天的论文总算要告一段落了。我感到非常兴奋和高兴。虽然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因为我是怎么想的，这是我付出的汗水获得的成果，是我在大学四年的知识和反映。四年的学习和生活，不仅丰富了我的知识，而且锻炼了我的个人能力，更重要的是来自老师和同学的潜移默化让我学到很多有用的知识，在这里，谢谢老师以及所有关心我和帮助我的人，谢谢大家。本科毕业设计题目：钱币自动分类、清点机的设计英文题目：院： _ 专业： _ 姓名： _ 学号： _ 指导教师： _ 2015年 12月 10日 I 毕业设计独创性声明该毕业设计是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其他机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。作者签名：日期：年月日毕业设计使用授权声明本人完全了解青岛滨海学院有关保留、使用毕业设计的规定，即：学校有权保留送交毕业设计的复印件，允许被查阅和借阅；学校可以公布全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存该毕业设计。保密的毕业设计在解密后遵守此规定。作者签名：导师签名：日期：年月日要本设计主要针对目前社会上的公交公司、商场和银行等关于钱币的分类、清点和整理需求而设计的。目前这些场所的钱币分类主要依靠于人工，成本高而且效率较低。本设计的设备主要功能是对混杂在一起的各类钱币包括硬币和纸币进行分类、清点和整理。本设计准确且实用，可部分或者全部取代人工，减少人力成本。本设计的主要创新点有：（ 1）功用齐全，可同时实现硬币和纸币的分类、清点和整理。（ 2）结构紧凑，该设计中各模块排列紧凑。（ 3）该设计过程主要运用模块化设计，采用较多成熟技术，开发周期较短。可靠性较高。本文运用大学所学的知识，提出了钱币自动分类、清点机的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了钱币自动分类、清点机的设计总的指导思想，从而得出了该钱币自动分类、清点机的设计的优点是高效，经济。关键词：钱币；机械设备；钱币自动分类；经济 is on of At of in on is is of is to of is be or of of (1) is of (2) of (3) a is of of of It of 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 1 目录 1 引言 . 2 题的来源与研究的目的和意义 . 2 课题研究的主要内容 . 2 2 纸币识别、整理、计数及储存模块设计 . 3 别方案 . 3 数及储存模块设计方案 . 4 3 钱币自动分类、清点机的结构设计 . 5 统方案结构框图的确定 . 5 统的工作原理 . 5 4 机械传动部分的选型计算 . 6 动电机的选型计算 . 6 带传动的选型计算 . 8 珠丝杆传动的设计计算 . 9 5 各重要组成部分的强度校核 . 16 架强度的校核 . 16 轴强度的校核 . 16 承的较核 . 20 总结 . 22 参考文献 . 24 致谢 . 24 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 2 1 引言题的来源与研究的目的和意义钱币自动分类、清点机是一种一体的自动分类，清点，计数的机械设备，主要用在银行的硬币、纸币的分类和清点方面。通过设计出钱币自动分类、清点机，使银行对于散钞，硬币的处理更加方便，以解决目前的社会硬币逐渐增加循环量，以及钱币的清点、分类不便的问题。通过市场上的产品的调查，现有的硬币分选机构不具有包装的功能。在此设计中，为了克服该缺陷，设计有一个分选体和滚筒输送线，电磁振动送料器的位置装有往复直线纸币滑槽，三垂直密封包装机，一推杆机构和三个机械手，自动硬币分类和电子计数器计数机制。自动分拣硬币清点机的方向，安排和由电磁振动给料机的振动分选硬币。螺旋槽加捻型电磁振动给料机熊本设计中是主要取向硬币分类直槽往复电磁振动送料器和布置主要是用在硬币，垂直密封包装机，机械手和一个推杆机构由一个纵向和横封封口包装机，电子计数器使用硬币清点。根据电磁震动给料机，立式封口包装机和机械电磁铁吸选择和参数设计，机械手夹持力参数设计和推杆机构设计和强度校核的参数，机械工作由当地设计所需的设计和计算，它证明了钱币自动分类、清点机的设计理论是可行的，与它的实用性，这将是比其他硬币分选机更有效。课题研究的主要内容本论文主要研究运用钱币自动分类、清点机进行设计。主要是设计出了该钱币自动分类、清点机的进币、分选、输送、检测、存储等等几个部分。具体的研究内容如下： 1、钱币自动分类、清点机的进币装置的设计，包括其中电机的选型以及旋转体的设计。 2、硬币分选部分的设计，包括硬币分选板的结构设计以及存储盒的设计。 3、纸币输送单元的设计，包括出币口的设计以及输送线的设计。 4、纸币分选、清点部分的设计，包括检测传感器的选型以及分选存储装置的设计。青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 3 2 纸币识别、整理、计数及储存模块设计别方案图像采集系统主要是南图像传感器对在传送带上高速传送的钞票进行采样、缓存，然后送至像处理模块。该系统是以成钞票图像信息采集时序控制和数据缓存，采用接触式图像传感器 (模数转换器外，使用码盘和对管来实现传送带与采样的同步。清分机的图像采集系统主要由码盘、对管、传感器、 A/D 转换器、组成。系统核心，控制各部分时序及数据采集。当无钞票时，系统处于等待状态；当有钞票经过对管时，将产生一个触发信号，收到触发信号后，将控制接触式图像传感器对钞票进行采样，采样间隔由码盘信号分频控制。采集到的图像信息经 A/D 转换后，存储到内部，为图像处理单元后续处理、识别提供数据。该系统原理框图如图 1 所示。图案一原理图方案 2 ：该系统以核心处理器，结合图像传感器复杂可编程逻辑器件辅以高性能的模数转换器行纸币图像的采集、处理。该系统主要针对人民币第四版和第五版的 5 元、 10 元、 20 元、 50 元、 100 元九种纸币进行识别，利用数字图像处理技术和改进的自组织映射神经网络 (取纸币图像的长度、宽度、方向块特征，区分纸币的面值、正反面与正反向。终极完成的系统能达到较高的识别速度和识别率。识别系统的总体硬件结构如图示。人民币的图像首先通过传感器 4 扫描后得到光电转换信号，并经过三倍放大；然后将放大的模拟信号经过模数转换器换成为标准的数字信号，送进到存；最后通过，在进行图像的处理和识别。整个系统的信号逻辑时序由控制。另外，还有一些辅助环节，如纸币输进输出装置、用户检测装置、复位装置等。纸币图像的采集由 A/D 转换器组成。本系统采用线阵型，它的采样速度较快、电路设计比较简单、体积小、时序也易于实现。根据系统对采集速度的要求，设置横向分辨率为 4 像素 /毫米，共采集 800 个像素点；纵向的分辨率为 1 像素 /毫米。每张图像的高度不超过 76 毫米，两张纸币之间还有一定的间隔，实际采集 100 列。这样，每张图像的像素为 800 100。纸币的进入与离开的判定使用红外线光电管检测。系统原理框图如图示。图案二原理图数及储存模块设计方案计数利用计数器实现，识别出相应币种，开相应计数器，软件易于实现。储存利用储存盒储存。待清分结束，可取出储存盒中的纸币，完成清分。青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 5 3 钱币自动分类、清点机的结构设计统方案结构框图的确定本次设计的任务是对钱币自动分类、清点机进行设计，本次设计主要采用模块化设计，通过查找相关资料和文献，对于几种方案作了比较，最终得出的系统结构框图如下图示。图统结构框图统的工作原理钱币自动分类、清点机的工作原理为人工将纸币、硬币放入进币筒，进币筒里面有分选体装置，电机带动其不断地旋转，上面开有可容纳 1 元， 5 角， 1 角的硬币漏出的孔，当各种面值的硬币从孔里面漏出来后会顺着硬币分选板进入到存储箱体里面，而硬币分选板旁边装有光电传感器，是用来对分选的下来的硬币进行计数，与此同时也实现了硬币的分类和清点。对于纸币，在分选体旋转的同时，在分选体圆周表面与纸币摩擦的同时，由于惯性力的作用，将纸币从进币筒里的缺口里面落到分选输送带上面，通过检测传感器针对纸币的颜色和大小的判别从而通过统控制电机带动滚珠丝杆螺母副移动，利用真空吸盘来吸住不同面值的纸币到各自的滑槽里面，纸币会随着滑槽在其重力的作用下落入到存储箱里面。具体结构原理图如下图所示：青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 6 4 机械传动部分的选型计算动电机的选型计算已知整个设备上工件与零件的重量，我们取总重量为 00 ，滚珠丝杆转动速度为 r/ 。即： 0 001020 0 1 具体的电机设计计算如下 : 1、确定运行时间本次设计加速时间 60/)(10 l （ m ，有速度可知每秒上升青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 7 03/(03 左右水平运 )(102 6 7 7 (2 0 02/ 2422 ）（电机惯量 )25434 总惯量 )(4 启动转矩 7 7 (2 441 最大转矩 S 为安全系数，取。根据以上得出数据，我们选用直流无刷电机型号为 92无刷直流步进电机厂家为南京森宇机电的产品。根据电机的特性曲线以及参数表如下：青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 8 根据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用电机型号为92机额定功率为额定转矩为 5 ，最大转矩为0 ，额定转速为 000 r 。外形尺寸 1488080 ，电机输出轴径为带传动的选型计算 (1)传动名义功率 WP (2)主动轮转速 5001 ，从动轮转速 50n 2 r 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 9 (3)中心距 (4)工作情况： 24 小时运转求设计功率 0 ，式中0由设计功率和 500n r ，由查表得带的型号为 L 型，（ 5）选择平带齿数由平带转速 Lr mi n,/150 0n 型带，查表得平带最小许用齿数 141 Z ，则大带轮齿数 12 i , 其中 2 8 0/1 5 0 0/i 21 Z ,取标准带轮齿数 60 （ 6）确定带轮节圆直径 3 d 11 82/d 22 （ 7）确定平带的节线长度 L ， 180/)(2/)(c 212 式中：，以代入则，选择最接近计算值的标准节线（ 8）计算平带齿数 Z （ 9）传动中心距 n 的计算 c (a 12 用逐步逼近法计算， )(度，代入上式得出 a 与精确计算结果相似。最后测量装置平带选用 L 型平带 17Z ， 50 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 10 平带轮： 141 Z ， 602 Z ， d 11 d 22 珠丝杆传动的设计计算在材料选取的基本原则的前提下，可以满足一部分性能，良好的工艺性和经济性。这种材料的特性机械部分应在正常工作条件下，其物理和化学性能，是保证其可靠性的基础。一般的机械零件，主要考虑的是材料的机械性能；而非金属材料零件，还应考虑对零件性能的环境效应。根据零件选择的力学性能，要对工作条件进行正确分析，形状和大小和应力状态，结合这类零件的主要失效形式，对原发性和继发性失效抗力进行计算和分析。 1) 丝杆螺母强度的校核计算滚动螺旋传动主要承受轴向力。螺母与螺钉间滑动摩擦较大，所以磨损失效的主要形式。基本尺寸（直径滚珠丝杠和螺母高度），通常基于条件的耐磨性测定。滚珠丝杆驱动力较大，应检查滚珠丝杆和螺母和螺纹强度的危险截面，以防止塑性变形或断裂的发生；自锁螺钉的要求，检查自锁螺钉；滚珠丝杆直径比较大，应检查其稳定性，以防止轴心受压失稳；长滚珠丝杆转速也应该检查其临界转速，以防止过大的横向振动。设计应根据驱动类型，工作条件和失效模式，选同的设计标准，无需逐一检查。表旋传动的常用材料螺旋副材料牌号应用范围滚珠丝杆 45、 50 材料不经热处理，使用于经常运动，受力不大，转速较低的传动 4065408料需经热处理，以提高其耐磨性，适用于重载、转速较高的重要传动 9 38料需经热处理，以提高其尺寸的稳定性，适用于精密传导螺旋传动螺母料耐磨性好，适用于一般传动青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 11 料耐磨性好，强度高，适用于重载、低速的传动。对于尺寸较大或高速传动，螺母可采用钢或铸铁制造，内孔浇注青铜或巴氏合金（ 1）滚珠丝杆螺母副，横向丝杆的最大轴向载荷为 2000N，支承间最大距离为400要求定位精度为珠丝杆的负荷包括运动部件的重量所引起的进给抗力。应按额定静载荷选用。 0 动载荷硬度影响系数， 1 最大轴向载荷定静载荷为查表得使用寿命时间 500 ，初选丝杆螺距，得丝杆转速 m in/1000/m a 由于丝杆螺距为 5 ，可选 W 系列完循环丝杆副尺寸系列一列滚珠丝杆螺母副的几何参数计算，见表示：表滚珠丝杆螺母副几何参数名称符号计算公式和结果（螺纹滚道公称直径 0d 20 螺距 t 5 接触角 45 钢球直径岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 12 螺纹滚道法面半径 R 0 1 1 偏心距 e ( 2 ) s i n 0 . 0 4 4 9 d b= - = 螺纹升角 04 . 3 7ta r c tg dg p= 滚珠丝杆滚珠丝杆外径 d 0 ( 0 . 2 0 . 2 5 ) 1 9 . 4qd d d= - = 滚珠丝杆内径 0 2 2 1 6 . 7 8 8fd d e R= + - = 滚珠丝杆接触直径 0 c o s 2 2 . 5 9d d b= - = 螺母螺母螺纹外径 D 0 2 2 2 3 . 3 1 2D d e R= - + = 螺母内径（外循环） 1D 10 ( 0 . 2 0 . 2 5 ) 2 5 . 5qD d d= + = 螺母长度 3 （ 2）传动效率计算 )(/ 式中：摩擦角；丝杆螺纹升角。青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 13 （ 3）刚度验算，滚珠丝杆受工作负载 P 引起的导程1 Y 向所受牵引力大，故应用 Y 向的参数计算 )(400 )(5.0 p )7 (材料为 45 钢 ) )(2 所以 )(101 9 1 0 671 丝杆因受扭矩而引起的导程变化量很小，可以忽略。所以导程误差 )(00 601 查表知 C 级精度的丝杆允许误差 m6 ，故强度足够。（ 4）稳定性验算，由部件自重产生的使丝杆回转的扭矩 hM 式中： G 移动部件自重 S 导程 )(h 逆传动效率，由于滚珠丝杆副的正传动效率和逆传动效率近似相等，因此，一般用正传动效率 h 代替 h 。由知110应式步进电动机带动丝杆螺母副时不会发生逆向传动。（ 5）轴承的选择，初选 6002 ，工作时为轻度冲击，正常工作温度，预期寿命为丝杆在工作的过程中受轴向载荷作用，且最大轴向载荷为00 。查手册可知道 2002 的基本额定负载 ,为了能安装方便本次设计中 6002 轴承可以用带座轴承代替，选用轴承的型号为承。表可知道 38.0e ；当量负载的计算 00 可算得轴承寿命。青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 14 n/)/(1 6 6 6 7 3 温度系数 1荷系数 1承座，寿命指数为 38.0e 得 )(5 0 0 01 6 2 7 6)2 0 0/2 5 0 01(2 0 0/1 6 6 6 7 3 所以该轴承适合。 3) 滚珠丝杆螺母的支承方式的选择滚珠丝杠的支承主要有以下四种，由于支承方式不同，使容许轴向载荷及容许回转转速也有所不同。（ 1）固定用于高速，高精度；（ 2）固定轴承适用于中高速，高精度；（ 3）支持，中速的支持，精度；（ 4）固定速度，精度，短轴螺钉本次设计中丝杆螺母的固定方式如下图所示： 4)滚珠丝杆螺母的润滑和防尘隔离青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 15 （ 1）为了提高滚珠丝杠副的精度和使用寿命，通过滚珠丝杆的轴向力对滚珠丝杆的影响，保证轴承的受力均匀，避免倾覆力。（ 2）反逆向的滚珠丝杠驱动器对效率高，应在电机功率的考虑，和逆螺旋传动由于其成分的重量（尤其是驱动在垂直方向上，当逆方法）可以用来防止动力传动电机，蜗轮自锁：切割离合器，等。（ 3）在行程两端的滚珠丝杠应该有保护装置，以防止滚珠丝杠过程的冲击和影响精度，使用寿命甚至损坏。（ 4）防止热变形对定位精度的丝杠热变形精度的重要影响。热源不仅是摩擦热产生的螺丝，和其他机械零件热时，滚珠丝杆的热膨胀和伸长率。因此有必要对热源的因素，控制热源的措施，也可用于预拉伸，强制冷却，减少滚珠丝杆伸长的热变形的影响。（ 5）密封圈是重要的密封气体和液体的标准件，所以密封圈的防尘措施是必须要考虑的。滚珠丝杠螺母安装在防尘圈的两端，以避免螺钉外露，但还需要滚珠丝杆选择保护装置。（ 6）合理的润滑是减小驱动力矩的重要环节，提高传动效率，延长滚珠丝杆的使用寿命，接触面和油膜减振效果，降低传动噪音和尘土等杂物在螺旋洗。所以你想注入润滑脂。螺母和油孔，用户可以拧入水口，其他合适的润滑油的使用。（ 7）推荐的大型轴承的使用适用于数控机床为了提高传动刚度。（ 8）内循环滚珠丝杠，滚珠丝杠必须两端的齿和一端连接了至少一个螺纹，所有圆螺纹底径尺寸小于则无法安装螺母。（ 9）外循环滚珠滚珠丝杆位置，最好是放在滚珠丝杆轴以上插管。（ 10）加工螺纹，外圆直径大于 1 的外径最好不要螺钉。青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 16 5 各重要组成部分的强度校核架强度的校核机架的选择根据整个系统的总重量来定，方管机架受力分析得出，由分析得出底架在平衡状态下只受地面对其的支撑力和在其表面上物体所给的压力。即物料和底架上面的所有零部件等等给的压力为 0 0 0 0)201 0 0 0(1 0 0 0 0 根据方管承载力计算公式： (M 为弯矩， P 为集中力， a 为集中力距支座距离， c 为集中力距另一支座距离， L 为跨度， ) 12/321 （仅用于截面 ) 材料的许用应力（弹性抗拉强度 /安全系数）。 11960/，本次设计初定 L 为则： 12/321 ，初定方管为 658140321 计算得出。 3 4 5 6/ 6 由于折算后为查得普通碳素结构钢抗拉强度为 75 ，由于远小于所以初定方管满足要求。轴强度的校核轴的强度计算一般可分为三种： 1）按扭转强度或刚度计算； 2）按弯扭合成强度计算； 3）精确强度校核计算。当轴的支撑位置和轴所受的载荷大小、方向、作用点及载荷种类均已确定，支撑反力及弯矩可求得时，可按照弯曲或者弯扭合成强度进行轴的强度计算。作用在轴上的载荷一般按集中载荷考虑，如本设计中的带传动对轴的力，其作用点青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 17 取在轮缘宽度的中点。计算时，通常把轴当作置于铰链支座上的双支点梁，一般轴的支点近似取为轴承宽度中点。由于本设计所用轴主要是受弯曲强度，很少的扭转强度，是根据扭转强度设计，应校核轴的弯曲强度，首先分析轴的受力，左端受的是圆锥筛的重力，右端是带轮对轴的力，中间是轴承座的两个支撑力。左端的作用力包括筛自身的重力、物料的重力、物料旋转产生的离心力。所以考虑圆锥筛对轴产生作用力时，仅是一个经验数据。在这里，假设圆锥筛为实心，对轴的作用力取其重力的 4/1 。筛的材料为不锈钢，密度是 3/38.7 ,锥筛大端直径为，小端直径是， 140 ，，所以锥筛的体积 22 )d / 2(3/)2/(3/ 即： 322 (3/1140)2/850(3/ V ；所以 ,筛的质量约为重力故取 4 64/1 。轴径是按扭转强度初步设计的，所以要校核轴的弯曲强度，轴的强度校核也就是找出危险截面，看危险截面是否满足轴径条件，如果危险截面满足，那么别的轴径肯定满足；根据轴的实际尺寸，承受的弯矩、扭矩图考虑应力集中，表面状态，尺寸影响等因素，及轴材料的疲劳极限，计算危险截面的情况是否满足条件。我所校核的轴是根据许用弯曲应力校核的，即由弯矩产生的弯曲应力b不超过许用弯曲应力 b，一般计算顺序是先画出轴的空间受力图，将轴上作用力分解为水平面受力图和垂直面受力图，并求出水平面上和垂直面上的支承点反作用力。然后作出水平面上的弯矩和垂直面上的弯矩图，作出合成弯矩图和转矩图应用公式 22 )( 绘出当量弯矩图，式中是根据转矩性质而定的应力校正系数。对于不变的转矩，取；对于脉动的转矩，取；对于对称循环的转矩取 1 。青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 18 是材料在对称循环应力状态下的许用弯曲应力；是材料在静应力状态下的许用弯曲应力；是材料在脉动循环应力状态下的许用弯曲应力；在锥筛的设计过程中，轴的材料为 #45 钢，其基本参数为，， P， P；应满足以下条件： 3b 或 3 1d W 为轴的抗弯截面系数；轴的受力，轴左端是锥筛对轴的力也就是锥筛的重力，右端是带轮对轴的压力。具体受力情况如下图：由材料力学的相关知识可得： ) 即： 0 4 6 2 R 解得：由 21 青岛滨海学院机械设计制造及其自动化专业毕业设计 19 得：可得轴的弯矩图则如

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