硬币分拣装置的毕业设计

1、硬币分拣装置是一种自动分拣各类币种硬币的装置，该装置 利用三种直径的分拣孔进 行分拣，该装置主要包含动力驱动单元， 硬币分离单元，硬币处理单元，硬币输送单元和 硬币计数单元。在 所述硬币输送单元端分别对应着各种的硬币储币单元。该装置每分钟能处理150枚硬币，是人工处理能力的50倍，能有 效、便捷地解决当前银行、公交汽车公司、商场等部门清点硬币花费 大量人工时间及成本的难题。适用于大量硬币需要分拣的场合，该装 置性能价格比高，满足经济性要求。关键词：硬币分拣冃录摘要i第1章绪论11.1硬币分拣装置的发展11.1.1硬币的发展11.1.2硬币分拣技术的发展与分类 11.2中国硬币概况21.2.1

2、中国硬币体系21.2.2 中国硬币材料 31.3国内外硬币清分机发展现状 31.3.1国内硬币清分机发展现状31.3.2国内硬币清分机发展现状 314硬币分拣装置的课题背景 41.5 硬币分拣装置的特点 4第2章 硬币分拣装置的总体方案 52.1 硬币分离方案52.2 硬币计数方案8第3章 传动部分设计 103.1电动机选型 103.2 v带传动设计11笫4章分拣盘的设计16第5章传动轴结构设计 185.1 轴的设计185.2 轴的结构设计18第6章扰臂装置的设计20第7章硬币导槽的结构设计21第8章硬币分拣装置的机架设计22第9章储币筒的结构设计23结论26参考文献27笫1章绪论1.1硬币及

3、其分拣技术的产生和发展1.1.1硬币的发展中国是最早使用货币的国家之一，使用货币的历史长达五千多年 之久。中国古代在形成和发展的过程中，先后经历六次重大的演变。 在近代，随着外国技术的进入和发展，岀现了使用机器制造金属硬币 的技术，利用金银等来制造硬币也得到了迅速的发展，尤其是银币更 是得到了广泛的使用和认可。后来，由于金银的价格日趋昂贵，渐渐 出现了利用纯银和铜鎳合金来制造硬币的方法，以作为银了的替代 物。如今，世界各国用于制造硬币的金属材料越来越广泛，除了传统 的金和金合金、银和银合金、镰和银合金、铜和铜合金、铝和铝合金 之外，也岀现了鎳铁复合材料、铜铁复合材料、钢芯镀鎳材料、钢芯 镀铜材

4、料、锌芯镀铜材料等，这些材料统称为包复材料。1.2中国 的硬币概况1.2. 1中国硬币体系中国至今发行了四套硬币，第三套流通硬币是对第二套流通 硬币的更新、替代和调整。第三、四套硬币与继续流通的第一套流通 硬币共同形成了我国比较完整的硬币系列。目前我国硬币分为1元5角，1角，2分，1分六种面值。1.2.2中国硬币材料中国硬币材料釆用铝镁合金，这种材料适合制造低面值硬币。1980年改用铜鎳合金（即口铜），但由于铜镰合金资源有限，经过专 家论证，于1992年的1元硬币改用铜芯镀 鎳，同大量采用低碳 钢而降低成本。5角硬币则用铜芯合金板材冲压而后经过滚边、光饰 单位那个处理技术，使表面明亮光泽、典雅

5、清晰。现行流通的硬币 以钢芯镀合金为主，具有色泽光亮，不易锈蚀等特性。1.3.2国内硬币分拣装置现状 .硬币分拣机在我国的市场前景：随着我国国民经济持 续快速增长，从本世纪开始，我国开始进入了全面建设小康社会的新阶段，创造和 谐的生活环境是金融行业发展的巨大推动力。我国第四版人民币的发行，辅币（1 元，5角，1角）的硬币化已经成为一种趋势，硬币的投放量还将会大幅度增加。但是由于大量数量的硬币的手工分拣工作成本大，耗费大量人力，且人为的 误差多，因此硬币分拣自动化将会成为迫切的社会需求，所以硬币分拣机将会成 为国内金融市场的一个必备的金融机器。出了大量的工作。开发的产品大致也分为三个档次：低档、

6、中档 以及高档。低档分拣机器的分拣速度在400枚/min以下，中档分拣机器分拣速 度为4001000枚/min左右，高档分拣机器分拣速度则在1000枚/min以上。 所使用的清分方法上主要有两大类，一类是根据硬币的物理特性指标进行分拣，另 一类是根据硬币性能指标进行分拣1.4硬币分拣装置的课题背景众所周知，硬币作为一种流通货币，在一个国家金融系统中 是不可缺少的重要组成部分。它相比较纸币而言，规格统一，不易磨 损更重要的是可以长时间的使用流通，因此，硬币在世界各国得到了 广泛的运用。我国至今为止一共发行了过4套硬币，随着时代的不 断发展，硬币在自动售货机，公交车等场合的广泛运用，数量庞大的 硬

7、币的后期整理分类工作成为了一个不小的麻烦，一方面硬币种类杂 乱，需耍一一识别；另一方面，分拣工作需要大量的人力，耗时费力。 目前银行等相关机构的手工分拣硬币的方法已经不能满足大量硬币 处理的要求。鉴于此需要，设计了用于解决上述问题的硬币分拣装置。2. 1硬币分离方案：具体的分离步骤如下：首先混币通过入币口，进入到硬币分拣系统装置的分拣系统中， 再通过入币口后，硬币主要落在分键盘中心附近出（目的在于防止5 角，1角硬币在初进入分离盘便进过分键盘边缘的一元硬币分拣孔流 出）。混币进入到图中所示的分离盘，在第i层分键盘上有若干直径 为22mm的分拣孔，因此在装置启动后，5角，1角的硬币便会经过 分拣

8、孔落入到i【层分键盘。因此，1元的硬币和其它币值的硬币就 区分了岀来。同理，在ii层分键盘上也有若干直径为19mm的分拣 孔，1角硬币会经过这些分拣孔进入iii层分键盘，因而，5角和1角 的分拣盘便自动区分开了。其工作原理如下：启动电动机，电动机带 动扰动装置转动，则i层分离盘中的硬币由于扰动装置的作用作离心 运动，5硬和1角硬币开始被拨到ii层，iii层分键盘中，从而对不 同直径的硬币进行分离，依次分离1元，5角，3角的三种硬币。 其装置简图如图1所示：该方案基本原理主要是利用三种硬币的不同直径进行分 拣，通过三层分拣盘上不同的结构，将杂乱无章的硬币一层一层地分 离，直至三类币种全部分开并由

9、滑道进入对应的储币筒中。该方案需 要扰动臂以降低的转速对硬币堆进行扰动。，装置需要的驱动力小， 且传动机构简单、紧凑。三种币种的储币筒，结构简单、紧凑，且成 本要低，易于实现预期的功能。第3章 传动部分设计3. 1电动机的选型考虑到设计的硬币分拣装置的使用对象是零售行业，公交公司，银 行业以及个体商户等等。故选用220v电源电压，再考虑到装置所承 受的载荷不大，所需动力也不是很大，。而且转速也不需要很高，故 选用直流减速电机。综合各方面因素，选用j-55zyt-px系列直流减速电机。j sz (zyt) -px系列微型直流减速电动机，分别由sz zyt系列直流电 动机与px型普通精度行星减速器

10、构成，能够实现无级调速，同时， 其调整范围宽、体积小、重量轻、效率高、结构紧凑、广泛使用于各 类机械产品中。电动机转速实现无级变速等优点。j-55zyt-px系列直流减速电机电动机的主要参数：型号：j-55zyt-px电压:27v功率:29w外形尺寸：72 x 72 x 199电动机的安装方式：3.2 v带传动的设计带传动的主要优点：带传动的中心距比较大 传动带是弹性体结构，具有能缓冲，吸振，传动平 稳，噪声小的特点 带传动的结构简单，成本低，装拆比较方便 带传动在发生过载时，带会在带轮上打滑，能够防止其他零件发生 损坏综上，该装置的动力传动系统以带传动为主。 电动机v带轮的设计 主轴v带轮的

11、设计3.2. 1 . v带轮的设计要求设计v带轮时应满足的要求有：质量小；结构工艺性好，无过 大的铸造内应力，质量分布均匀，转速高时要经过动平衡，轮槽工作 面要经过精细加工（表面粗糙度一般应为3.2 ）以减带的磨损，各槽的尺寸和角度应保持 一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。3.2.2、带轮的材料此处带轮的材料，采用铸铁，材料牌号为ht200 o3. 2.3、 v带轮的结构铸铁制v带轮的典型结构有以下几种形式：实心式腹板式孔板式椭圆轮辐式.当带轮的基准直径dd w 2. 5d时，可采用实心式； dd w 300min时，可采用腹板式； dl-d2 a 100mm时，可采用孔板式;dd 2 30

12、0mm时，可采用轮辐式。3.2.4、相关计算已知电动机的额定功率为29kw,转速n 83r/min,选取传动比为 i= 2,采用普通v带传动.1确定计算功率p c由参考资料1表8-6查得工作情况系数ka= 1.1,故pc二 ka x 二 1. 1 x 29二 31. 9w2 选取带型：根据pc , nl由参考资料1图5-9确定选用y型3.确定带轮基准直径由4表5-10取主动轮基准直径ddl二20mm则从动轮基准直径 dd2二ixddl二2x20二40mm根据参考资料1表8-7取dd2= 40mm按参考资料1式8-13验算带的速度v= nddlnl /60x1000= n x 20 x 83 /

13、60x 1000=0. 087m/s< 35m/s故带的速度合适4确定v带的基准长度和传动中心距根据 0.7( ddl+dd2) <a0< 2 (ddl+dd2),即 42 <a0< 120初步确定中心距a0二80mm根据参考资料4式5-20计算所需的基准长度ld? =2a0+ n /2 (20+40) + (40-20) 74 x 250 二 254. 6mm根据参考资料4表5-2选取带的基准长度ld 250mm由参考资料4式5-21计算实际中心距a = ao + (ld -ld' ) /2= 80+ (250-254.6) /2= 77. 7mm5验算

14、主动轮上的包角al由参考资料4式5-6，得a=180° - (dd2-ddl)/a x 57.5° =180° - 40-20 x 57.5° /77. 7165.2° > 120°故主轮上的包角合适6.计算v带的根数z由参考资料4式5-22知z二pea/ (p +ap) ki kd由 nl二 83r/min, ddl= 20mm, i =2查由参考文献4表5-3和参考文献4表5-4,得p0二0. 03kw, zp 0 二 0. 006lkw 查参考资料4表5-&得kd二0.9查参考资料4表5-6, w kl=0. 84

15、0. 029则 z 二0.029 / (0. 03 + 0. 0061) x 0.9 x 0.84 =1.074取z二1五、带轮的结构设计带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构形式，根 据带的截型确定轮槽尺寸，参考文献4表(5-10 ),带轮的其它结 构尺寸可参照参考文献1图(5-12 )所列经验公式计算，确定了 带轮的各部分尺寸后，即可绘制出零件图，并按工艺要求注出相应的 技术条件等。由以上的计算可知：电动机的v带轮选实心式；主轴v带轮选 腹板式。第4章分拣盘的结构设计本装置主要利用币种不同的硬币在直径上的区别，通过直径不 同的分拣孔进行分拣，为使装置分拣功能能够更精确，装置采用三

16、级 分拣，即在每层分拣层分拣出一种硬币，最终实现对三种币种的硬币 进行分拣，装置依次分拣一元、五角和一角的硬币。分键盘1:分键盘1主要是实现对1元硬币的分离功能，在分键盘1上 有若干直径为22mm的分拣孔以及一个直径为出币口，在分拣盘上有 一个斜面，斜面的前半部分有五个直径为20mm的分拣孔，主要防止 在杂乱无章的硬币做离心运动的过程中，一角和五角的硬币会通过1 元硬币出币口通过，进而出现分拣工作的失败，因此，改结构设计可 以使经过扰动装置处理后，平摊在分键盘上的硬币（可能包 含1元, 5角，1角）在向1元出币口运动过程中，1角和5角的硬币会在 到达出币口前，会通过分拣口落入到后续的分拣盘上，

17、保证分拣工 作的精度。分键盘1的结构图如下：分拣盘2：分拣盘2主要实现对5角硬币的分拣，在经过了分拣盘 1的分拣后，1角和5角的硬币会落入到分拣盘2上，分键盘2上有若干直径为20mm的分拣孔以及一个直径为21mm的5角硬币出币口。分拣盘2具体结构如下：分拣盘3：进过分拣盘1,2的分拣后，落入分拣盘3上的只有1角 硬币，因此，分键盘3上仅有一个直径为20mm的1角硬币出币口。分拣盘3结构如下:第5章传动轴的结构设计5. 1初步确定轴的直径和材料：先初步估算轴的最小立径。选取轴的材料为45号钢，调质处理。 取 ao 10o5.2轴的结构设计：1拟定轴上零件的装配方案为使装置的结构更加简单，考虑到具

18、体的轴上各零件的安装细 节，先将轴的固定采取“一端固定，一端支撑”，现选用如图所示的 装配方案：2根据轴向定位的耍求确定轴的各段直径和长度(1) 为了满足扰臂装置的周向和轴向定位要求，上半轴需加工岀三个定位孔，从 而使用三个开口销对扰币装置进行固定。左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径d = 8mmo(2) 初步选择滚动轴承。选用深沟球轴承。参照工作要求，下端 滚动轴承采用轴肩进行定位。中部滚动轴承采用过渡配合。两个轴 承分别装夹在轴承座中。带轮与轴之间采用弹性挡圈定位。轴上零件的周向定位大、小带轮与轴的周向定位均采用平键联接。 按由手册查得平键截面bxh 4x4 gb1095-2003

19、,键槽用键槽铳刀 加工，长为10mm标准键长见gb1096-2003，同时为了保证带轮轮毂 与轴的配合为h7/n6o滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证 的，此处选轴的直径尺寸公差为m6o4)确定轴上圆角和倒角尺寸。取轴端倒角为2x45° o第6章 扰动臂的结构设计由于进入到分拣装置中的杂乱硬币是堆叠在一起，同时让硬币穿 过分拣孔也需要外给予硬币驱动力，主要才能保证硬币充分搅动后， 各种币种彻底分开。扰动臂装置作为木装置结构的一部分，主要是通 过与轴联接，在轴的转动过程中，扰动装置随着轴一起旋转，带动硬 币堆做圆周运动，使得杂乱的硬币堆充分搅拌均匀，使对应的硬币依 次落到向对应的

20、分拣盘，保证分拣的准确性。扰动装置在旋转过程中 会受到径向力和轴向力，因此，扰动装置需要进行轴向和周向定位。本装置选用开口销gb/t 91-2000对扰动臂装置进行固定。装置的具体结构如下：第7章 硬币导槽的结构设计硬币导槽的设计要求：1、导向作用。经过分拣之后的硬币需要准确地滑入到对应硬币 储币筒中。2、耐磨。导槽的主要作用是引导硬币滑动方向，其所受摩擦力 主要是来自于硬币，硬币与导轨之间会不断的重复摩擦，所以导槽需 要耐磨性很好，而且导槽受到一定的的冲击力导槽表面的粗糙度及硬 度、润滑状况和导槽表面压强的大小。3、刚度足够。在载荷的作用下，导槽的变形不应超过允许值。当刚 度不足不仅会降低导

21、向精度，还会加快导轨面的磨损。因此导轨材料 为45#钢，保证在硬币流通的载荷下保证足够的刚度。4、结构工艺性好。导槽的结构应力求简单、便于制造、检 验和调整，从而降低成本。且导轨的外形尽可能简单，便于加工制造。本次设计的硬币分拣机，对于导槽的材质要求为45#钢。此外 导槽的表面要足够光滑，所以导槽的装配面及两工作面镀好需要再次 抛光处理，去除表面的锐边及毛刺。因为导槽引导硬币的滑动。所以 固定的方式要一定的要求。导槽表面加工若干沉头定位孔，以保证导 槽的稳定性。第8章机架的结构设计机架的设计要求：1、对于机架的工况要求：保证机架上安装的零部件能顺利运转,机架的外形或内部结构不致有阻碍运动件通过

22、的突起；设置执行某一 工况所必需的平台；保证人工操作的方便及安全等。为此应保证机架 飯金材料表面的平整度。2、材料的选用：因为所设计的硬币清分机对于机架工作时承受的的重力、夹紧力、摩擦力、惯性力和工作载荷等不是很高，因为装卸搬 运方便，所以机架的重量要轻，成木要低。因此该机器的机架选材为 不锈钢板。3、联接固定方式：该机架的联接固定方式选用普通的螺栓联接方式。上下罩壳均选用鞭金件，拆装、调整方便。4、考虑到机器内部的驱动电机，产生的热量比较大。故在底板开数个小孔，便于机器热量的及时散发。机架的具体结构如下:机架机身机架上盖机架下盖第9章储币筒的设计储币筒的设计要求：由于经过分拣盘的筛拣之后，硬币经过滑道道储币柜后，装置需要一 个储存三种币种的容器，同时为了方便硬币的取出以及后期包装，储 币筒需要能够分拆成两部分。同时，硬币需要能够顺利落入到储币 筒中，储币筒内壁表面必须光滑。因此，储币筒选用铸塑材料，且有 两个半圆筒通过卡槽拼接组成。储币筒具体结构如下：这次毕业设计是大学学习阶段非常难得一次的理论与实际 相结合的机会，通过这次比较完整的硬币分拣装置的