硬币分拣计数机设计说明书最终版

1、2015年辽宁省本科大学生机械创新设计大赛作品 硬币分拣计数机 辽宁工业大学 设计者：马赫李正帅张梁刘婧柯韩宁宁 指导教师：李晓丹，王晓磊 目录 一设计目的 2 二设计方案 2 2.1 机械系统设计 2 2.2 控制系统设计 4 三设计计算 7 3.1 进料机构中带传动的计算 7 3.2 检验计数机构中带传动的计算 8 3.3 联轴器的计算与选择 9 3.4 进料机构中轴承的计算 10 四成本核算 10 五功能特点 11 六主要创新点 11 七 整体实物展示 11 八参考文献 13 硬币分拣计数打包机设计说明书 一. 设计目的 随着我国的经济，技术的高速发展，货币流通越来越快速，硬币的使用也越

2、来越频繁。每天 都有大量的硬币在市场中流通，但大量硬币的清分工作却是摆在我们面前的难题。特别是公交系统 和银行工作人员需要对很多硬币进行清点计数，处理一大堆硬币是非常困难的的，因为硬币杂乱无 章需要很多工作人员经过长时间清点才能完成，费时费力，效率还低，长时间接触对眼睛不好。当 今国内外硬币清分装置，或者设计原理简单清理分类效果差，要么制造复杂、价格昂贵、缺少实用 价值。传统的硬币分拣装置旋转式单一单次币种计数分类，有卡币现象，效率低。 针对上述问题，设计一台高效、准确的钱币整理、分类、计数于一体的机器是很有必要的。操 作过程只需工作人员将其倒入漏斗即可实现自动整理出1角、5角、1元的一摞摞硬

3、币，并计算显 示出金额，为包装做准备。该样机的研制为银行工作人员整理、计数带了巨大方便，降低了工作人 员的工作强度，且操作简单、成本低。 二. 设计方案 2.1机械系统设计 本作品硬币分拣计数机所采用的技术方案是：由进料机构、分拣机构、检测计数机构、收集 机构组成。 进料机构包括，固定在外箱体上的进币料斗，固定在箱体上的电机、电机通过联轴器与传送带 相连。硬币通过进币料斗倒至传送带上，通过调节传送带的速度和出币口处的高度来实现单层硬币 进入下一机构。 1.电机 2联轴器 3传送带 4进币料斗 图1进料机构 分拣机构包括，安装在内箱体的只允许一种硬币留在上面的筛板，末端有成排的限单个硬币孔板轨道

4、，沿硬币滑走方向上的限宽挡板，筛板链接有曲柄连杆杆机构，由电机带动。硬币通过进料 机构进入分拣机构后落到内箱体的一元硬币分离筛中，分离筛随内箱体在滑到上往复运动，一元硬 币以外的其他硬币都通过分离筛的筛孔掉落到下层导板上，然后滑到下一层分离筛中继续筛分。通 过层层筛分实现硬币的分拣。 5.电机6曲柄7连杆8分离筛隔板9分离筛 图2分拣机构 检测计数机构包括，检测计数光电传感器安装在分拣机构沿货币单个划走的轨道上。硬币通过 分拣机构后落在传送硬币的传送带上，当硬币通过安装在传送带一侧的光电传感器时被检测到并将 信号送给单片机，并将数量显示在液晶屏上，从而实现计数功能。 17 n m In n i

5、n m i n n 10.电机 11.联轴器 12带轮 13传送带 14 传感器 图3检测计数机构 收集机构包括安装在机架上的下币管道，装硬币的圆管，下盖管，推管气缸，推盖气缸，压盖 气缸等组成。硬币通过计数机构后经下币管道落入装硬币的圆管，当装满圆管后推管气缸动作把当 前的圆管送至压盖气缸下方并把下一个圆管送至下币管道正下方，继续收集硬币，同时推盖气缸把盖子送至压盖气缸下方，压盖气缸动作把盖子扣在装满硬币的圆管上最终实现硬币的打包。 15压盖气缸16.下盖管17推盖气缸18.下币管 19.下料管20推管气缸 图4收集箱机构 2.2控制系统设计 1）总体控制方案框图 采用单片机作为控制器，通过

6、驱动控制直流电机转速，将硬币分类传送到传动带，四个传感 器进行计数并判断，液晶屏显示硬币种类及个数，当传感器检测够50个硬币的时候，气缸动作实 现硬币的包装及送出。 图5总体方案控制框图 2）电路接线路图 图6电路接线 3）程序流程图 图7程序流程图 三. 设计计算 3.1进料机构中带传动的计算 1）确定设计功率 初选传递的额定功率 P=8W，依表查得工作情况系数Ka=1，所以设计功率 Pc=Ka*P=8W 2) 确定带轮基准直径 dd1和dd2 (1) 选择小带轮直径ddi 结合实际要求查表得小带轮的直径ddi =20mm (2) 验算带速v v =n *ddi*ni/ (60*100 )

7、带入公式计算得v =31mm/s,由于该带用于传送硬币，要求速度较慢，所以带轮的转速v较低。 (3) 计算从动轮基准直径dd2 带的传动比i=1，所以从动轮的基准直径 dd2=i*d d1=20mm 3) 确定中心距a和带的基准长度 Ld (1) 初定中心距a0 根据设计要求得带的中心距a=300mm。 2 带的基准长度 Lc= 2a n dd1 dd2( dd2一dd1) 24a。 计算得Lc=320mm，查表选取带的基准长度Ld=315mm。 (2) 确定中心距a 根据带的基准长度和主从动轮的基准直径确定带的中心距a=295mm。 4) 计算包角a 1 dd0 - dd1 1180巴 *6

8、0120 a 经计算得1180。符合要求。 5) 确定带的根数 依据经验选用一根带完全符合要求。 6) 确定初拉力F0 F0500*PcC2.5 1) q 2 z K 式中 Pc=8W , v =0.031m/s, K 1 ,q=0.06, Z=1 所以 F0=251N 3.2检验计数机构中带传动的计算 1) 确定设计功率 初选传递的额定功率 P=36W，依表查得工作情况系数Ka=1，所以设计功率 Pc=Ka*P=36W 2) 确定带轮基准直径 dd1和dd2 (1) 选择小带轮直径dd1 结合实际要求查表得小带轮的直径dd1 =34mm (2) 验算带速v v =n *dd1*n (60*1

9、00 ) 带入公式计算得v =15.3mm/s。 （3）计算从动轮基准直径dd2 带的传动比i=1，所以从动轮的基准直径 dd2=i*d di=34mm 3）确定中心距a和带的基准长度 Ld （1）初定中心距ao 根据设计要求得带的中心距ao=73Omm。 n 带的基准长度Lc=2ao 2 dd1 dd2 (dd2 ddl) 4ao 计算得Lc=764mm，查表选取带的基准长度Ld=800mm。 （2）确定中心距a 根据带的基准长度和主从动轮的基准直径确定带的中心距 4）计算包角a 1 1 180 dd0-dd1 *60 120 a a=766mm。 经计算得1180。符合要求。 5）确定带的

10、根数 依据经验选用一根带完全符合要求。 3.3联轴器的计算与选择 联轴器是根据载荷情况、计算转矩、轴直径和工作转速来选择的。 由公式： P=FV F n G 250N F Fn 250 0.1 25N n Ph 8604 V 0.057m/ s 60 1000 60 1000 算得 P=25 0.057=1.4W 联轴器转矩T的计算，由公式: T 9550卫 n 算得: 9550 卫 n 9550 3 1.4 10 0.015N 860 计算转矩TCA的计算，由公式: Tca=Ka T 算得: Tca = Ka T 1.5 0.0152.255 10 2 N M Ka 工况系数。 3.4进料机

11、构中轴承的计算 1）确定轴承的承载能力 在该机构中选用的轴承型号是6800zz，其承载能力参数是 C 1700N，C 840N 2）计算当量动载荷 轴承只承受径向载荷, R=251N，fd 1.5 所以当量动载荷 P fd* R 1.5 251376.5N 3）校核轴承寿命 L10h 肘） 式中 n 30, ft 0.95,C 1700, P 376.5, 3，代入公式得 43848h L10h 43848h L10h 15000h，所以 6800zz 轴承适用。 四. 成本核算 该作品在制作过程中的花费项目主要有基本原料购置费，其中包括角铝，绝缘板等材料的购置; 零件加工费，包括某些必要零件

12、的外包加工；装置外购件费用，包括电机、轴承、导轨、等零部件 的购买；电器元件购置费，包括单片机，电机驱动，传感器等电器元件的购买；专利申请费，包括 在申请专利时所花费的所有项目；工具购置费，包括钻头，焊锡，砂轮片，热缩管，螺丝螺母等消 耗品的购置。具体的明细如表1所示。 表1设计成本核算 序号 名称 价格（元） 1 机架 300 2 传送带 200 3 加工件 1000 4 轴承 130 5 机械工具 340 6 电气兀器件 460 7 单片机 90 8 电机+驱动 640 总计 3160 五功能特点 该机器一次性精准筛选多种币种，提供一种能够高效率快速清分各种面值硬币的硬币分拣计数 机。在分

13、离硬币的过程中不需要停机便进行对已经筛分好的硬币的清理和包装，保证了机械连续运 行，提高了筛分的效率。操作过程只需工作人员将其倒入漏斗即可实现自动整理出 1 角、 5 角、1 元的一摞摞硬币，并计算显示出金额。采用光电传感器技术更加准确，结构设计合理不易出现卡币 的现象，保证筛分机运转顺畅、高效。本产品所需空间小，搬运方便，且操作简单、成本低，适用 于银行、公交公司等需要处理大量硬币的场所！该样机的研制为银行，公交公司工作人员整理、计 数带来了巨大方便，大大降低了工作人员的工作强度。 本作品保证分离快速、精准、省时省力、分离过程中不用停机，减少了工作人员工作，同时实 现好的计数和经济方面的可行

14、性。 六主要创新点 硬币分拣计数机的实现依赖于机械结构和传感器的应用属于机电一体化范畴。本项目应用了单 片机计数、传感器技术和机械设计、机械原理等知识，是对机械和电子控制知识综合灵活运用的体 现。 创新点： （ 1）巧妙地采用所学机构实现不同面值、同一面额不同大小硬币的高效分离； （2）采用单片机技术实现对钱币的整理、计数和显示功能； （3）减少了工作人员的劳动强度，实现了硬币分离、整理、计数的自动化过程。 七整体实物展示 图8整体实物展示 本作品已申请专利，专利图如下； 申华人罠共枷国国殲如倶产收局 110005 7 :i；tiHiEBiTPii|J| Pi !i3i LTr.|t 4- 1

15、 S n鼻. 心如MX JM 4Jk.il 那轴胭B llllllllllllllllllllll llllllllllllllllllllll III 山訂史州咄：JM呂HWE4J邊电甲-：；葬|比川1BMT1 携于雷剧专利収 10尊 i.權鼻q J.Ki H* *阿唱也-L逹其叩厲乜刖料射1山代，曲JEftkL4坍週如tSSktifrrettil E- 申* 5輕ftil t G. h f.taBi相嘶!fiF庄冋 H卜刃啊啊楠孔 Mtj u. KF聲剧鯉竹叫皿曲嗥*電钛 H肯甲 H m冃收适艸诅”1島 J.Jh *最F|尬日飙为鼻fl 丽期, mH van MiaitMKv R丽IF4F

16、I疋日買嗨忡诅：l|桂fh J.-Jn qu-B F| W握工恤 凰診H|力權H曹b :l笛iEVl驭说丸*樹h |打事j|l H乂厲&咄11耐崛Ad曲屮丸Um斗p身呗 1r H Bti 勺贰 fir |tIVfrfl-A： *.iKf Ctffl VMrffrft VLC4LMIOIA 如Eh Jl臼样稀IL 口用 luuM KVIlil JBBi lHe I U K di 4户用膚音趴出h中气 W0.Z *+*占產山屯事甲創11 卧 4l爭氏仃聖良卫RJUt畔 印主肇忡 XMAH 图9专利图 八参考文献 1 巩云鹏，田万禄，张伟华，黄秋波 .2008.机械设计课程设计 . 北京：科学出版社 2 孙志礼，马星国，黄秋波，闫玉涛 .2008.机械设计 .北京：科学出版社 2005 3 机械设计手册编委会机械设计手册 M . 北京：机械工业出版社， 4