機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽說明書

1、文檔標(biāo)題文檔副標(biāo)題錢幣分類清點(diǎn)裝置設(shè)計(jì)者： 指導(dǎo)老師： 參賽單位： 錢幣分離清點(diǎn)裝置設(shè)計(jì)者： 指導(dǎo)老師： 摘要：本裝置圍繞著服務(wù)社會(huì)的主題，主要針對目前城郊公交公司，商貿(mào)等需處理零鈔而設(shè)計(jì)。本裝置主要作用是對混雜在一起的硬幣、紙幣進(jìn)行分類、清點(diǎn)。設(shè)計(jì)精巧，準(zhǔn)確使用，可部分或全部代替人工，減少成本關(guān)鍵詞：錢幣分離、風(fēng)扇、離心、直徑、滑道、轉(zhuǎn)盤、孔。作品內(nèi)容簡介通過對第七屆全國大學(xué)生的主題為“服務(wù)社會(huì)高效、便利、個(gè)性化”、內(nèi)容為“錢幣的分類、清點(diǎn)、整理機(jī)械裝置”詳細(xì)分析，以及結(jié)合日常生活和市場調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)目前城市公交公司、超市和銀行關(guān)于錢幣的分類主要依賴于人工，人力成本高且效率低下，為此我們針對

2、以上場合設(shè)計(jì)了一款錢幣分類清點(diǎn)裝置。本裝置主要由錢幣分離模塊和硬幣分離清點(diǎn)模塊構(gòu)成，主要可用于分離出紙幣以及新舊1元、新舊0.5元、新舊0.1元的硬幣和硬幣的清點(diǎn)。本設(shè)計(jì)源自于流通市場實(shí)際需要，針對銀行、公交以及超市等硬幣流通的現(xiàn)狀，開發(fā)設(shè)計(jì)符合實(shí)際、高效可靠的硬幣清點(diǎn)分類裝置，以適應(yīng)市場的需求。1. 研究背景及意義在日常生活中，由人工對錢幣進(jìn)行清點(diǎn)是一件非常繁瑣的工作，效率低，速度慢，造成了人力資源的巨大浪費(fèi)。錢幣伴隨著人們的衣食住行，在社會(huì)中大量流通，超市，公交公司，銀行等地方是錢幣大量集中的地點(diǎn)，每天都會(huì)有數(shù)以萬計(jì)的錢幣。這些錢幣如果由人工清點(diǎn)，將會(huì)造成巨大的人力資源浪費(fèi)，因此用機(jī)械來代

3、替人工進(jìn)行清點(diǎn)將是以后發(fā)展的趨勢。近年來，伴隨科學(xué)家們在各個(gè)領(lǐng)域的突破，計(jì)算機(jī)和機(jī)械設(shè)備的結(jié)合并應(yīng)用于日常生活中，為人們的生活提供了極大的便利。無論是硬幣還是紙幣都是人們生活中不可或缺的東西，每天數(shù)以萬計(jì)的錢幣需要清點(diǎn)，為了解決這一生活中的難題，今年來越來越多的人開始關(guān)注這方面的問題，也有研究所開始著手設(shè)計(jì)制造錢幣自動(dòng)分選機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在已有多種錢幣自動(dòng)分揀機(jī)構(gòu)，但是還不廣泛，這些機(jī)構(gòu)也未在社會(huì)上廣泛使用。隨著工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的發(fā)展，能將大量的混雜在一起的紙幣與硬幣快速且準(zhǔn)確的分類與清點(diǎn)的機(jī)械將擁有巨大的市場前景。 設(shè)計(jì)本裝置的意義有：1.大幅度的提高效率；2.降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件；3.保護(hù)環(huán)境

4、，降低成本；4.有利于包裝人員的衛(wèi)生；5.可節(jié)約場地，節(jié)約基建投資。2. 設(shè)計(jì)方案目前市場上流通的硬幣有如下7種，參數(shù)如下表：質(zhì)量（g）直徑（mm）新一元6.125舊一元6.0525新五角3.820.5舊五角3.820.5舊一角2.222.5新一角1.15193.219本設(shè)計(jì)主要對錢幣進(jìn)行紙幣與硬幣的分離，硬幣的分離、計(jì)數(shù)與整理。為實(shí)現(xiàn)錢幣分類，應(yīng)先控制錢幣一次性進(jìn)入分離裝置的數(shù)量，此時(shí)可設(shè)置一個(gè)傳送帶，提供一個(gè)初始力使傳送帶帶動(dòng)錢幣進(jìn)入分離裝置，之后根據(jù)錢幣本身質(zhì)量帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸經(jīng)齒輪傳動(dòng)使傳送帶運(yùn)動(dòng)；然后分離紙幣和硬幣，在分離裝置中設(shè)定一個(gè)風(fēng)扇，根據(jù)紙幣和硬幣所受阻力不同，吹走紙幣留下硬幣，達(dá)到

5、分離的目的；最后硬幣進(jìn)入分離清點(diǎn)裝置，通過轉(zhuǎn)盤的使硬幣沿著轉(zhuǎn)盤邊緣的特定寬度的通道滑出，滑道上有不同寬度的孔，根據(jù)硬幣的直徑不同可依次分離各種硬幣，滑道道末端連接光傳感器用以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)的功能，通過滑道的硬幣進(jìn)入整理裝置進(jìn)行整理。圖1分離清點(diǎn)裝置紙幣收集硬幣掉落口風(fēng)扇傳送帶錢幣入口裝置整體圖如圖1：其中下面箱體尺寸為長600mm，寬500mm，高600mm；上面紙幣硬幣分離裝置尺寸為長400mm，寬300mm，高500mm；箱體總高度約為1.2m。3.工作原理及性能1）紙幣硬幣分離大量錢幣進(jìn)入裝置后首先堆在傳送帶上，此時(shí)人為對轉(zhuǎn)軸施加一個(gè)初始力，經(jīng)過齒輪傳動(dòng)使一部分錢幣落到轉(zhuǎn)軸的凹槽內(nèi)，之后轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)

6、動(dòng)，固連在轉(zhuǎn)軸上的齒輪帶動(dòng)與之嚙合的固連在傳送帶上的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，可帶動(dòng)傳送帶運(yùn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)軸凹槽內(nèi)錢幣達(dá)到一定質(zhì)量時(shí)，由錢幣自身重力和風(fēng)扇的風(fēng)力使轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使一次性進(jìn)入分離裝置的錢幣保持在合適的數(shù)量，錢幣經(jīng)過傳送帶后做拋物線運(yùn)動(dòng)，在風(fēng)扇的作用下，紙幣由于受到的阻力大被吹向一邊，硬幣在慣性的作用下下落到另一邊，此時(shí)紙幣與硬幣分離。1.1錢幣經(jīng)過輸料口落到傳送帶上；1.2通過控制傳送帶的速度和錢幣與傳送帶的摩擦來控制錢幣每次的下落量和下落速度，使錢幣落入轉(zhuǎn)盤；1.3.通過轉(zhuǎn)盤來實(shí)現(xiàn)錢幣間歇定量的下落，硬幣會(huì)滑到低端，紙幣隨著轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)下落，即使紙幣被硬幣壓在下面，也會(huì)在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中脫離被壓住的情況

7、；錢幣掉落傳送帶其裝置模型圖如下：圖2硬幣掉落方向紙幣掉落方向傳送帶風(fēng)扇1.4.隨后，錢幣下落，通過風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)紙幣硬幣的分離。1.5.分離后的硬幣滑落進(jìn)入硬幣分離清點(diǎn)裝置，紙幣則從另一邊落下進(jìn)入收集裝置。2）硬幣分類清點(diǎn)裝置裝配圖如下：圖3抽屜1軸承座抽屜4抽屜3抽屜2立式電機(jī)轉(zhuǎn)軸其中大、小齒輪模數(shù)為4mm，大齒輪齒數(shù)為41，小齒輪齒數(shù)為21，轉(zhuǎn)盤直徑為288mm，上下轉(zhuǎn)盤相距150mm。由于7種硬幣中兩種一元硬幣直徑相同（所以以后均稱為一元），兩種五角硬幣直徑相同（所以以后均稱為五角），一角硬幣只有兩種尺寸（小直徑的稱為新一角，大直徑的稱為舊一角），所以所有硬幣只有4種直徑，所以根據(jù)尺寸來分離

8、硬幣比較可行。一元硬幣直徑為25mm，厚度為1.85mm；五角硬幣直徑為20.5mm，厚度為1.65mm；新一角硬幣直徑為19mm，厚度為1.67mm，舊一角硬幣直徑22.5mm。43987665121.滑道1 2.滑道2 3.滑道3 4.滑道4 5.上轉(zhuǎn)盤 6.圓臺(tái)7.下轉(zhuǎn)盤8.杠桿 9.光電門 注：（4個(gè)滑道末端均有光電門，不一一列出）圖4如圖4所示，本裝置主要裝置由轉(zhuǎn)盤、內(nèi)壁和滑道組成。上層轉(zhuǎn)盤的入幣口尺寸設(shè)置為：寬25.5mm，高2mm，與上層轉(zhuǎn)盤相連滑道上的凹槽寬度為：21mm；下層轉(zhuǎn)盤的入幣口尺寸設(shè)置為：寬21mm，高2mm，與下層轉(zhuǎn)盤相連滑道上的孔寬度為：19.5mm。2.1.當(dāng)

9、混合的硬幣進(jìn)入轉(zhuǎn)盤時(shí)，硬幣落入轉(zhuǎn)盤1，在轉(zhuǎn)盤的離心作用下，硬幣會(huì)集中在轉(zhuǎn)盤邊緣。2.2上轉(zhuǎn)盤（1）圓臺(tái)（6）是為了讓落入轉(zhuǎn)盤的硬幣沿著圓臺(tái)（6）下滑到轉(zhuǎn)盤邊緣，以便充分利用離心力使硬幣進(jìn)入滑道（1），轉(zhuǎn)盤上開有21mm使得除一元和舊一角硬幣外的其他所有硬幣都可以通過該孔落入下轉(zhuǎn)盤（2），硬幣通過孔落下，減少了上轉(zhuǎn)盤硬幣數(shù)量，防止了因?yàn)橛矌胚^多而全部堵在滑道（1）入口處，沒下落的硬幣則進(jìn)入滑道（1）進(jìn)一步分離。圖52.3 滑道（1）上開有如圖所示的兩個(gè)孔，如圖5，孔寬20.5mm，長30mm，硬幣進(jìn)入滑道后，大于孔寬的一元硬幣和舊一角通過了滑道（1）因?yàn)榭讓?0.5mm，舊一角直徑22.5mm，

10、即使舊一角貼著邊緣也不會(huì)落入孔中（如圖6所示），而其他硬幣即使緊貼滑道邊緣也會(huì)因?yàn)橹睆竭^小而大部分面積裸露在孔上方，在自身重力下落入下轉(zhuǎn)盤（如圖7所示），滑道斜度不大，以保證硬幣速度不會(huì)太大，即使硬幣因?yàn)樗俣冗^快通過第一個(gè)孔，也會(huì)在第二個(gè)孔下落。圖7一元舊一角五角新一角圖62.4 通過滑道一的一元硬幣和舊一角進(jìn)入裝置8，其余硬幣因?yàn)橹睆叫∮诳字睆蕉淙肟谆搅讼罗D(zhuǎn)盤。以為新舊一元的質(zhì)量均超過了6g，而舊一角硬幣質(zhì)量只有2.2g，相差很大，故裝置8運(yùn)用杠桿原理實(shí)現(xiàn)一元與舊一角的分離。杠桿左邊有g(shù)重物。一元到達(dá)裝置8，由于過重，杠桿右邊傾斜，一元硬幣落入滑道（2），經(jīng)滑道（2）進(jìn)入一元收集裝置a，

11、然后杠桿由于左邊過重而回位。舊一角因?yàn)檫^輕而直接通過裝置8，經(jīng)滑道（1）落入舊一角收集裝置b。如圖9。硬幣走向40mm15mm重物6g支點(diǎn)圖82.2gx40mm<6gx15mm<<6gx40mm五角硬幣一角硬幣2.5落入下轉(zhuǎn)盤五角與新一角硬幣再次經(jīng)過轉(zhuǎn)盤離心有序進(jìn)入滑道（3），滑道（3）如滑道（1）那樣開有兩個(gè)連續(xù)的孔，孔寬度為19.5mm，使得直徑為20.5mm的五角硬幣直接通過滑道（3）進(jìn)入收集裝置C，而直徑為19mm的新一角硬幣從孔中落下，滑入滑道（4），經(jīng)過滑道（4）進(jìn)入收集裝置d。圖10圖92.6 在各個(gè)通道末端嵌入一個(gè)如下圖所示的光傳感器，傳感器上連接計(jì)數(shù)器，可實(shí)

12、現(xiàn)錢幣的清點(diǎn)與計(jì)數(shù)。3）硬幣的收集與整理在箱體的一側(cè)開出四個(gè)方形口，分別放入四種硬幣的收集裝置。如圖11所示，收集裝置分為可拖動(dòng)的箱體以及在箱體內(nèi)部傾斜鑲嵌的可拆卸硬幣盒，各個(gè)裝置內(nèi)硬幣盒內(nèi)徑均不一樣。當(dāng)硬幣從各通道出來時(shí)，進(jìn)入收集裝置，收集裝置的原理是根據(jù)硬幣在非水平面上會(huì)沿重力在非水平面上的分力運(yùn)動(dòng)，故可以通過設(shè)計(jì)收集裝置底板的傾斜程度來使硬幣受到一個(gè)固定方向上的力，如圖12所示。當(dāng)一個(gè)圓槽的硬幣收集滿之后，溢滿的硬幣會(huì)順著收集裝置上的凹糟向下滑動(dòng)，進(jìn)入下一個(gè)圓槽，在裝置中設(shè)計(jì)每個(gè)圓槽中可容納50個(gè)硬幣，而一個(gè)收集裝置中可設(shè)計(jì)多個(gè)圓槽，這樣設(shè)計(jì)的好處是提高空間利用率和錢幣收集的效率。箱體硬

13、幣盒硬幣入口圓槽擋板硬幣滑落方向圖12圖11各個(gè)收集裝置的尺寸為：一元收集裝置中凹槽直徑為25.5mm，舊一毛收集裝置中凹槽直徑為23mm，五毛收集裝置中凹槽直徑為21mm，一毛收集裝置中凹槽直徑為19.5mm，其中一元收集裝置有四個(gè)凹槽，可收集200個(gè)硬幣，其余裝置均有六個(gè)凹槽，可收集300個(gè)硬幣。各收集裝置位置如圖13所示，抽屜1是一元硬幣收集裝置，抽屜2是舊一毛硬幣收集裝置，抽屜3是新一毛硬幣收集裝置，抽屜4是五毛收集裝置。抽屜1抽屜3抽屜4抽屜2圖133.1 硬幣由硬幣入口滑入第一個(gè)圓槽，由于擋板是傾斜的故硬幣也是傾斜放置的；3.2 當(dāng)硬幣堆積滿第一個(gè)圓槽時(shí)，由于硬幣傾斜放置，高出擋板

14、的硬幣會(huì)順著凹槽滑到第二個(gè)圓槽；3.3 由于擋板高度一致，故每個(gè)圓槽收集的硬幣數(shù)量相同；3.4 抽出箱體，可得到已經(jīng)整理好的硬幣。主要尺寸數(shù)據(jù)如下：電風(fēng)扇功率為：P=100W 電動(dòng)機(jī)功率：P=5.5Kw上層轉(zhuǎn)盤入幣口尺寸：寬度為25.5mm，高度為2mm；與上層轉(zhuǎn)盤相連滑道（1）寬度為：25.5mm；孔寬20.5mm；滑道（2）寬度25.5mm；下層轉(zhuǎn)盤入幣口尺寸：寬度為21mm，高度為2mm；與下層轉(zhuǎn)盤相連滑道（3）寬度為：21mm；孔寬19.5mm；滑道（4）寬度21mm4.優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用1) 通過風(fēng)力對紙幣及硬幣進(jìn)行分離；2) 通過錢幣本身的質(zhì)量使傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)，節(jié)約成本；3) 通過離心現(xiàn)象使硬幣依次排序；4) 利用不同硬幣的直徑不同，通過空槽使直徑小的硬幣掉落達(dá)到分離的目的；5) 收集裝置結(jié)構(gòu)簡單，方便整理與取出硬幣；6) 結(jié)構(gòu)緊湊，體積輕巧，適用范圍廣泛；5.結(jié)論該裝置結(jié)構(gòu)緊湊，