机械毕业设计（论文）-纸币分类整理装置的设计【说明书+CAD+SOLIDWORKS】

1、本科生毕业论文（设计）纸币分类整理装置的设计系 别:机械工程学院专 业:机械设计制造及其自动化班 级:12级机设本x班学生姓名:指导老师:慕陈酷完成日期学士学位论文原创性申明本人郑桌申明：所呈交的设计（设计）是本人在指导老师的指导下独立进行研宄，所取得的研究成果。除广文中特别加以标注引用的内容外，本设计（设计）不包含任何其他 个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已 在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名（手写）：签字日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书木学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同

2、意学校保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。木人授权江西 科45学可以将木论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存和汇编木学位论文。保密，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密（3。（请在以上相应方框内打“v”）学位论文作者签名（手写）：指导老师签名（手写）：签字h期:签字日期:摘要随着国民经济的增长，我国在wto世纪贸易组织中的稳固定位，发行的纸币 的面值已经越来越多了，这无疑给盈利颇多的个体户或者银行的点钞人员带来了 更大的困难，传统的通过人工分类、清点的方式分类整理的效率不高且容易出现 失误，满足不了

3、大数量纸币分类整理工作的需求，因此设计出一款纸币分类整理 装置迫在眉睫。木文运用大学所学的知识，提出了纸币分类整理装置的结构组成、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，构建了纸币分类整 理装罝的设计总的指导思想，从而得出了该纸币分类整理装罝的设计的优点是高 效，经济。关键词：纸币；分类；结构；经济abstractin todays society，the bus is one of the most important means of transportation， both manned loading，sightseeing，or go out to trave

4、l and so on occasions to be used in people's daily life，no trace of the bus. as the bus ride object is more and more popular in china，some banknotes and coins in the number increased to the bus company in counting personnel brought greater difficulties, through traditional manual classification,

5、 counting way cannot meet the actual requirements，design a kind of automatic classification，automatic coin counting machine imminent.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 co

6、nstructs the guiding ideology of the design.key words: machine manufacture;crankshaft;processing craft;fixturecaxa工程图文档（9）al-概 dwgdwga4-安装立 往.dwga4-导杆. dwga4-电控箱. dwga4-用柱. dwga4-进ro简. dwgao-装配图. dwgjpeg 图像（1）图纸合集. dwg'microsoft word 97 - 2003 5(1)三维截图. jpg说明书.doc-文件夹（1）sw三维图全套设计，请加12401814目录摘要错

7、误!未定义书签。abstract错误!未定义书签。第一章引言11.1课题的来源与研宄的目的和意义11.2木课题研究的主要内容2第二章纸币识别、整理、计数及储存模块设计42.1识别方案62. 2计数及储存模块设计方案7第三章纸币分类整理装置的结构设计103. 1系统方案结构框图的确定113. 2纸币分类整理装置的工作原理14第四章机械传动部分的选型计算154.1驱动电机的选型计算174. 2平带传动的选型计算204. 3滚珠丝杆传动的设计计算214. 4机架强度的校核错误!未定义书签。4. 5转轴强度的校核错误!未定义书签。4. 6轴承的较核14第五章附录16总结18参考文献18至文w 29第一

8、章引言1.1课题的来源与研究的目的和意义由于机械工程的知识总量已经远远超越个人掌握所有，一些专业知识是必 不可少的。但是过度的专业知识分割，使视野狭隘，可以多多参加技术交流，和 参加科研项目，缩小范围，提升新技术的进步和整个块的技术，提高外部条件变 化的适应能力。封闭的专业知识的太狭隘，考虑的问题太特殊，在工作中协调闲 难，不利于自我提高。因此，自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。人 们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。机械工程可以增加产量， 提高劳动生产率，提高生产的经济效益为目标，并研制和发展新的机械产品。在 未来，新产品的开发，降低资源消耗，清洁的可再生能源，成本的控

9、制，减少或 消除环境污染作为一个超级经济目标和任务。机器能完成人的手和脚，耳朵和眼 睛等等器官完全不能直接完成的任务。现代机械工程机械和机械设备创造出更 多、更精美的越来越复杂，很多幻想成为过去的现实。人类现在能成为天空的上 游和宇宙，潜入海洋，数十亿光年的密切观察，细胞和分子。电子计算机硬件和 软件，人类的新兴科学己经幵始加强，并部分代替人脑科学，这是人工智能。这 一新的发展已经显示出巨大的作用，但在未来几年还将继续创造出不可思议的奇 迹。人类智慧的增长并没有减少手的效果，而是要求越来越精致，手工制作，更 复杂的工作，从而促进手功能。又一方面实践促进人脑智力。在人类的进化过程 中，以及在每个

10、人的成长过程中，大脑和手是互相促进和平行进化。机械工程专业，有分支机构。在第二十世纪中期趋势分解，在时间之前和之 后的第二次世界大战结束吋达到的峰值。由于机械工程的知识总量己经远远从个 人掌握所有，一些专业是必不可少的。但是过度的专业知识使分割，视野狭隘， 可以查看和统筹大局和全球工程和技术交流，缩小范围，新技术的进步和整个块 的技术，外部条件变化的适应能力差。封闭的专业知识的专家太狹，考虑的问题 太特殊，在工作协调困难，不利于自我提高。因此，自上世纪第二十年代末，出 现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。 在人类所有的知识，括社会科学，自然科学和工程技术，有一

11、个更高的水平， 更广泛的综合性和专业性的问题。本毕业设计课题来自于冰糕二次加工型机械公司的生产实际，通过设计出冰 糕剖切机，从而来掌握冰糕剖切机的整个设计生产流程，培养工程意识。纸币分类整理装置是一种对各种面值的纸币进行自动分类，清点，计数的机械设 备，主要用在银行的纸币的分类和清点方面。通过设计出纸币分类整理装置，使 银行对于散钞的处理更加方便，以解决目前的社会纸币面值逐渐增加循环量，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，现有的纸币分选机 构不具有包装的功能。本机械装置的主要功能是对混杂在一起的各种纸币进行分类、清点、整理。 本设计准确、实用。可部分或者全部替代人工，减少

12、人力成本。木设计的创新点主要有：采用更新式的机械结构作为主体来设计该纸币分类 整理装置。采用电机驱动滚珠丝杆的方式进而通过传感器感应纸币的面值来实现 纸币的分类。1.2本课题研究的主要内容本论文主要研宄运用sol idworks对纸币分类整理装置进行设计。主要是设 计出了该纸币分类整理装置的进币、分选、输送、检测、存储等等几个部分。具 体的研宄内容如下：1、纸h3分类整理装置的进h3装置的设计，包括其中电机的选型以及旋转体 的设计。2、纸币输送单元的设计，包括出币u的设计以及输送线的设计。3、纸币分选、清点部分的设计，括检测传感器的选型以及分选存储装置 的设计。第二章纸币识别、整理、计数及储存

13、模块设计2. 1识别方案对纸币面值的识别和判断是纸币分类整理装置的一个重耍组成部分也是核 心部分，通过cis传感器对输送带上而输送过来的纸印进行取样并拍照后，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sopc进行图像的处 理和分析，艽中内部ram是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2.1所示：图2.1原理图2.2计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cis传感器检测到钞 票是五元而值的时候就会通过a/d转换器把五元

14、而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，然后该传感器还奋计数功能，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lcd显示屏显示出纸币的种类和张 数。第三章纸币分类整理装置的结构设计3.1系统方案结构框图的确定本次设计的任务是对纸币分类整理装置进行设计，本次设计主要采用模块化 设计。方案一:本次设计的纸币分类整理装置可以采用纸币分开投放，然后各自 通过分选机构，和检测机构來实现钱币的&动分类、清点。方案二：通过采取混 币投入的形式，就是说把纸币混合放在一起，然后通过分选机构和清点机构进行

15、 钱币的自动分类、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，觉得方案二觅方便，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3.1所示。图3.1系统结构框图3.2纸币分类整理装置的工作原理纸币分类整理装置的工作原理为:人工通过电控箱的启动按钮启动纸币分类 整理装置，然后将纸币放入进币筒，进fp筒里而有分选体装置，电机带动其不断 地旋转，由于分选体和进币筒的内壁刚好配合好，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，然后顺着输送带移动到检测分类的位置，通过检测传感器针

16、对纸ft的颜色和大小的判别从而通过plc系统控制电机带动滚 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&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。由于plc控制系统控制灵 活，且能够执行复杂的动作，所以通过plc编程，就能够使得机械实现不同的 功能了。本次设计的纸币分类整理装置的具体结构原理图如下图所示：机架电机嫩 搬哪 臟杠刪 賴職章机械传动部分的选型计算4.1驱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200蚣，滚珠丝 杆转动速度为12r/min。即：g = mg = 200x10 = 2000v = 1 2m/min = 16.

17、6 333mm/s 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%负载速度(m/min),有速度可知每秒上升50mm，/ = 1.2-0.033/(3-60)-1.252. 负载惯量 左右水平运jm =m (pb2 / 2tt) = 200(0.005 / 2tt)2 = 1.26779 x 10-4 (kg - m2)电机惯景jb=兀plbd: iyi = 7.87x103x0.4x0.24/32 = 3.72xl0_5(kg m2)总惯量a=+=3.2xl0-4(m2)3. 电机转矩 启动转矩ts =+jj/60z, = 2 x 636.9(1.2677

18、9 x 10-4 + 3.2 x 10-4) = 1.25a m最大转矩tm =、tl+ts、s = 236n.ms为安全系数，取5 = 1.0。根据以上得出数据，我们选用直流无刷电机型号为92bl-a，此无刷直流步 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92bl-4030h1-lk-b，电机的额定功率为 031 kw ,其额定转矩为75n.w,最人转矩为8o7v.m,额定转速为3000r/mino 下图即为电机的图纸：4.2平带传动的选型计算传动名义功率p = 0.37kw ;(2) 主动轮转速= 1500r/min ,从动轮转速= 3

19、50r/min ；(3) 中心距 a = 100mm ；(4) 工作情况：24小时运转.求设计功率/5 = k,pm = 0.4x2 = o.skw ,式屮尺。为载荷修正系数由设计功率0.8/cw和n = 1500r/min，查表可得带的型号为l型，对应节距 p = 9.525mm(5) 选择平带齿数由平带转速n = 1500r/min乂型带，查表得平带最小许用齿数z,=14,贝j大 带轮齿数z2=bzh其中 i = % /打2 = 1500/350 = 4.286 ；z2 =4.286x14 = 60,取标准带轮齿数60 ;(6) 确定带轮节圆直径 d, = pz, 171 42.736mm

20、 ；d2 二 pz2 ik - 182mm;(7) 确定平带的节线长度l，l = 2acos + j2 + ) / 2 + 7t(p(d2 4)/180;式屮：炉= 0.218，以a = 100mm代入贝ijl = 150.54mm ,选择最接近计算值的标准节线 l = 160.20mm;(8) 计算平带齿数zz = l/p = 160.20/9.525 = 17 ；(9) 传动中心距n的计算 a 二 p(z2 -z,)/2zcos ；用逐步逼近法计算，0 = 1.3518(弧度)，代入上式得出6/ = 102.45与精确计算结果相似。最后测量装置平带选用l型平带p = 9.525mm ；z

21、= 17 , l - 150mm ；平带轮：z, =14, z2 = 60 , d, =pz,/ = 42.736mm；d2 = pz217r = 182mm ；4.3滚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卜*,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，耍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

22、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 效的主耍形式。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，应检杳滚珠丝杆和螺母和螺纹强度的危险截而，以防止塑性变形或断裂的发生；自锁螺钉的要求，检杳自锁螺钉；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400mm,要求定位精度为0. 001mm,滚珠丝杆的负荷

23、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。clfdfhp醒人载荷性质系数为1一动载荷硬度影响系数，fh=l pnrdx 一最大轴向载1f定静载荷为2000,查表得使用寿命时间r = 1500/7，初选丝杆螺距z = 5mm， 得丝杆转速n -1 ooovmax/，= 1000-1/2 = 200n/min由于丝杆螺距为5，可选w系列完循环丝杆副尺寸系列w2005-2. 5圈一列滚 珠丝杆螺母副的几何参数计算，见表4-1所示：表4-1滚珠丝杆螺母副儿何参数名称符号计算公式和结果（mm）公称直径20螺距t5接触角45°螺纹滚道钢球直径3. 175螺纹滚道法面半径rr= q

24、.52dq= 1.651偏心距ee= (r- d(ll2)smb = 0.0449螺纹升角7g= arctg一=4.37'm滚珠丝杆滚珠丝杆外径dd= d- (0.20.25)6/广 19.4滚珠丝杆内径df = dq + 2e- 2r= 16.788滚珠丝杆接触直径dz = d() - dq cos/? = 22.59螺母螺母螺纹外径dd= d,- 2e+ 2r= 23.312螺母内径（外循环）/),=名 + (0.2 0.25)4 = 25.5螺母长度ln33（2）传动效率计算h = tg（p/tg（p+y）式中：炉一摩擦角；/一丝杆螺纹升角。h = tg（p!tg（p+y）二 0

25、.96（3）刚度验算，滚珠丝杆受工作负载p引起的导程/的变化量dl' = kplp / efy向所受牵引力大，故应用r向的参数计算 p = 400(n)lp=0.5(cm)£ = 2.06xl07(n/cm2)f = p/?2 =3.14(1.651/2)2 =2.213(cm)所以 al, =±200x0.5/(2.06xl07x2.213) = ±2.194xl(r6(cm)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a = al,100/l() =2.194xl0_6xl00/0.5 = 4.97(/m)查表知c级精度的丝杆允许误差故强

26、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从为=gs/7mz/2/7 = 057/72 = 200x0.5/(2x3.14)x0.96 = 15.287 式中：g移动部件自重s导程(cm)h'一一逆传动效率，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a代替/2。由 zgs/zm,./;?：gst/2;t = 200x0.5/(2x3.14)x0.96 = 15.287 ,可矢u110bf004反应式步进电动机带动丝杆螺母副时不会发生逆内传动。(5) 轴承的选择一般根据系统的工况来决定，在此设计中，根据系统工况，我们可以选用轴承的型号为ucf

27、u203轴承。rz/cr = 0.228查表可知道e = 0.38; 当量负载的计算p = 200w可算得轴承寿命。lh = 6661(ftc/fpp)3/n温度系数=1,载荷系数/p=l, ucfu203轴承座，寿命指数为e = 0.38 得1=16667 / 200(1 x 2500 / 200)3 = 16276 > 5000(/)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杆的支撑方式有多种，但具体的支撑方式根据具体的情况来定，本 次设计的滚珠丝杆的支撑方式主要是固定-自由，低速度，精度，短轴螺钉木次 设计中丝杆螺母的闹定方式如下图所示：!1!130353i4045mi

28、50【推荐安装方向】当在竖直方向上使用丝杠轴瑜送垂物时.应如图2 所示安装丝杠才是安全的.应在安装孔上捉供支 »以防止移动的物体掉落，即使梯型丝杠由于过 栽或受到冲击而破袈也没有问题、铀賴(轴向的定)图2推荐安装方向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

29、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 耍考虑的。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，接触面和汕膜减振效果，降低传动噪音和尘土等杂物在螺旋洗，所以 应注入

30、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。（此处删减nnnnnnnn字 需全套设计请联系124018144.6轴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22218ck/w33+ii318,其基本参数为主要是额定载荷：cr = 240000tv , cor = 322000n , e = 0.23, =2.5y, k2=4.4,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：f丄fdumcor,其中：c一基本额定动载荷计算值; p当量动载荷；/,一寿命因数，取/, = 1;人一速度

31、因数，取z,二0.8;人，一力矩载荷因数，力矩较小时人=1.5,力矩较大时人=2;人一冲击载荷因数，取=一温度系数，取八-0.95;c。、一棊本额定动载荷;a=1.19, a =0.366, a, = 1.5,（等冲击），八-1.0;因为轴向载荷= 即&<e,所以当量动载荷+ fr即p = yxfr，p = 2.5x24368 = 60920,c = aax p = 1 19x 1 5x 1 2 x 60920 = 309228.26 < c0/., f,丄0366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：第五章附录部分机器及零件的三维图下图即为纸币分来整理装

32、置的三维结构图:轴承座主要是用来安装轴承的零件，起到支撑的作用，下图即为轴承座的三维图:总结至此在毕业设计完成之际，向我的导师表示由衷的感谢！真心的感谢我的导 师对我的谆谆教导，感谢我敬爱的老师，您不仅在学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，查找了各类的纸币分类整理装置的设计资料，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