机械创新设计大赛说明书

1、文档标题文档副标题钱币分类清点装置设计者： 指导老师： 参赛单位： 钱币分离清点装置设计者： 指导老师： 摘要：本装置围绕着服务社会的主题，主要针对目前城郊公交公司，商贸等需处理零钞而设计。本装置主要作用是对混杂在一起的硬币、纸币进行分类、清点。设计精巧，准确使用，可部分或全部代替人工，减少成本关键词：钱币分离、风扇、离心、直径、滑道、转盘、孔。作品内容简介通过对第七届全国大学生的主题为“服务社会高效、便利、个性化”、内容为“钱币的分类、清点、整理机械装置”详细分析，以及结合日常生活和市场调研，我们发现目前城市公交公司、超市和银行关于钱币的分类主要依赖于人工，人力成本高且效率低下，为此我们针对

2、以上场合设计了一款钱币分类清点装置。本装置主要由钱币分离模块和硬币分离清点模块构成，主要可用于分离出纸币以及新旧1元、新旧0.5元、新旧0.1元的硬币和硬币的清点。本设计源自于流通市场实际需要，针对银行、公交以及超市等硬币流通的现状，开发设计符合实际、高效可靠的硬币清点分类装置，以适应市场的需求。1. 研究背景及意义在日常生活中，由人工对钱币进行清点是一件非常繁琐的工作，效率低，速度慢，造成了人力资源的巨大浪费。钱币伴随着人们的衣食住行，在社会中大量流通，超市，公交公司，银行等地方是钱币大量集中的地点，每天都会有数以万计的钱币。这些钱币如果由人工清点，将会造成巨大的人力资源浪费，因此用机械来代

3、替人工进行清点将是以后发展的趋势。近年来，伴随科学家们在各个领域的突破，计算机和机械设备的结合并应用于日常生活中，为人们的生活提供了极大的便利。无论是硬币还是纸币都是人们生活中不可或缺的东西，每天数以万计的钱币需要清点，为了解决这一生活中的难题，今年来越来越多的人开始关注这方面的问题，也有研究所开始着手设计制造钱币自动分选机构，现在已有多种钱币自动分拣机构，但是还不广泛，这些机构也未在社会上广泛使用。随着工业生产自动化的发展，能将大量的混杂在一起的纸币与硬币快速且准确的分类与清点的机械将拥有巨大的市场前景。 设计本装置的意义有：1.大幅度的提高效率；2.降低劳动强度，改善劳动条件；3.保护环境

4、，降低成本；4.有利于包装人员的卫生；5.可节约场地，节约基建投资。2. 设计方案目前市场上流通的硬币有如下7种，参数如下表：质量（g）直径（mm）新一元6.125旧一元6.0525新五角3.820.5旧五角3.820.5旧一角2.222.5新一角1.15193.219本设计主要对钱币进行纸币与硬币的分离，硬币的分离、计数与整理。为实现钱币分类，应先控制钱币一次性进入分离装置的数量，此时可设置一个传送带，提供一个初始力使传送带带动钱币进入分离装置，之后根据钱币本身质量带动转轴经齿轮传动使传送带运动；然后分离纸币和硬币，在分离装置中设定一个风扇，根据纸币和硬币所受阻力不同，吹走纸币留下硬币，达到

5、分离的目的；最后硬币进入分离清点装置，通过转盘的使硬币沿着转盘边缘的特定宽度的通道滑出，滑道上有不同宽度的孔，根据硬币的直径不同可依次分离各种硬币，滑道道末端连接光传感器用以实现计数的功能，通过滑道的硬币进入整理装置进行整理。图1分离清点装置纸币收集硬币掉落口风扇传送带钱币入口装置整体图如图1：其中下面箱体尺寸为长600mm，宽500mm，高600mm；上面纸币硬币分离装置尺寸为长400mm，宽300mm，高500mm；箱体总高度约为1.2m。3.工作原理及性能1）纸币硬币分离大量钱币进入装置后首先堆在传送带上，此时人为对转轴施加一个初始力，经过齿轮传动使一部分钱币落到转轴的凹槽内，之后转轴转

6、动，固连在转轴上的齿轮带动与之啮合的固连在传送带上的齿轮转动，可带动传送带运动，当转轴凹槽内钱币达到一定质量时，由钱币自身重力和风扇的风力使转轴转动，从而使一次性进入分离装置的钱币保持在合适的数量，钱币经过传送带后做抛物线运动，在风扇的作用下，纸币由于受到的阻力大被吹向一边，硬币在惯性的作用下下落到另一边，此时纸币与硬币分离。1.1钱币经过输料口落到传送带上；1.2通过控制传送带的速度和钱币与传送带的摩擦来控制钱币每次的下落量和下落速度，使钱币落入转盘；1.3.通过转盘来实现钱币间歇定量的下落，硬币会滑到低端，纸币随着转盘的转动下落，即使纸币被硬币压在下面，也会在转盘转动过程中脱离被压住的情况

7、；钱币掉落传送带其装置模型图如下：图2硬币掉落方向纸币掉落方向传送带风扇1.4.随后，钱币下落，通过风扇实现纸币硬币的分离。1.5.分离后的硬币滑落进入硬币分离清点装置，纸币则从另一边落下进入收集装置。2）硬币分类清点装置装配图如下：图3抽屉1轴承座抽屉4抽屉3抽屉2立式电机转轴其中大、小齿轮模数为4mm，大齿轮齿数为41，小齿轮齿数为21，转盘直径为288mm，上下转盘相距150mm。由于7种硬币中两种一元硬币直径相同（所以以后均称为一元），两种五角硬币直径相同（所以以后均称为五角），一角硬币只有两种尺寸（小直径的称为新一角，大直径的称为旧一角），所以所有硬币只有4种直径，所以根据尺寸来分离

8、硬币比较可行。一元硬币直径为25mm，厚度为1.85mm；五角硬币直径为20.5mm，厚度为1.65mm；新一角硬币直径为19mm，厚度为1.67mm，旧一角硬币直径22.5mm。43987665121.滑道1 2.滑道2 3.滑道3 4.滑道4 5.上转盘 6.圆台7.下转盘8.杠杆 9.光电门 注：（4个滑道末端均有光电门，不一一列出）图4如图4所示，本装置主要装置由转盘、内壁和滑道组成。上层转盘的入币口尺寸设置为：宽25.5mm，高2mm，与上层转盘相连滑道上的凹槽宽度为：21mm；下层转盘的入币口尺寸设置为：宽21mm，高2mm，与下层转盘相连滑道上的孔宽度为：19.5mm。2.1.当

9、混合的硬币进入转盘时，硬币落入转盘1，在转盘的离心作用下，硬币会集中在转盘边缘。2.2上转盘（1）圆台（6）是为了让落入转盘的硬币沿着圆台（6）下滑到转盘边缘，以便充分利用离心力使硬币进入滑道（1），转盘上开有21mm使得除一元和旧一角硬币外的其他所有硬币都可以通过该孔落入下转盘（2），硬币通过孔落下，减少了上转盘硬币数量，防止了因为硬币过多而全部堵在滑道（1）入口处，没下落的硬币则进入滑道（1）进一步分离。图52.3 滑道（1）上开有如图所示的两个孔，如图5，孔宽20.5mm，长30mm，硬币进入滑道后，大于孔宽的一元硬币和旧一角通过了滑道（1）因为孔宽20.5mm，旧一角直径22.5mm，

10、即使旧一角贴着边缘也不会落入孔中（如图6所示），而其他硬币即使紧贴滑道边缘也会因为直径过小而大部分面积裸露在孔上方，在自身重力下落入下转盘（如图7所示），滑道斜度不大，以保证硬币速度不会太大，即使硬币因为速度过快通过第一个孔，也会在第二个孔下落。图7一元旧一角五角新一角图62.4 通过滑道一的一元硬币和旧一角进入装置8，其余硬币因为直径小于孔直径而落入孔滑到了下转盘。以为新旧一元的质量均超过了6g，而旧一角硬币质量只有2.2g，相差很大，故装置8运用杠杆原理实现一元与旧一角的分离。杠杆左边有g重物。一元到达装置8，由于过重，杠杆右边倾斜，一元硬币落入滑道（2），经滑道（2）进入一元收集装置a，

11、然后杠杆由于左边过重而回位。旧一角因为过轻而直接通过装置8，经滑道（1）落入旧一角收集装置b。如图9。硬币走向40mm15mm重物6g支点图82.2gx40mm<6gx15mm<<6gx40mm五角硬币一角硬币2.5落入下转盘五角与新一角硬币再次经过转盘离心有序进入滑道（3），滑道（3）如滑道（1）那样开有两个连续的孔，孔宽度为19.5mm，使得直径为20.5mm的五角硬币直接通过滑道（3）进入收集装置C，而直径为19mm的新一角硬币从孔中落下，滑入滑道（4），经过滑道（4）进入收集装置d。图10图92.6 在各个通道末端嵌入一个如下图所示的光传感器，传感器上连接计数器，可实

12、现钱币的清点与计数。3）硬币的收集与整理在箱体的一侧开出四个方形口，分别放入四种硬币的收集装置。如图11所示，收集装置分为可拖动的箱体以及在箱体内部倾斜镶嵌的可拆卸硬币盒，各个装置内硬币盒内径均不一样。当硬币从各通道出来时，进入收集装置，收集装置的原理是根据硬币在非水平面上会沿重力在非水平面上的分力运动，故可以通过设计收集装置底板的倾斜程度来使硬币受到一个固定方向上的力，如图12所示。当一个圆槽的硬币收集满之后，溢满的硬币会顺着收集装置上的凹糟向下滑动，进入下一个圆槽，在装置中设计每个圆槽中可容纳50个硬币，而一个收集装置中可设计多个圆槽，这样设计的好处是提高空间利用率和钱币收集的效率。箱体硬

13、币盒硬币入口圆槽挡板硬币滑落方向图12图11各个收集装置的尺寸为：一元收集装置中凹槽直径为25.5mm，旧一毛收集装置中凹槽直径为23mm，五毛收集装置中凹槽直径为21mm，一毛收集装置中凹槽直径为19.5mm，其中一元收集装置有四个凹槽，可收集200个硬币，其余装置均有六个凹槽，可收集300个硬币。各收集装置位置如图13所示，抽屉1是一元硬币收集装置，抽屉2是旧一毛硬币收集装置，抽屉3是新一毛硬币收集装置，抽屉4是五毛收集装置。抽屉1抽屉3抽屉4抽屉2图133.1 硬币由硬币入口滑入第一个圆槽，由于挡板是倾斜的故硬币也是倾斜放置的；3.2 当硬币堆积满第一个圆槽时，由于硬币倾斜放置，高出挡板

14、的硬币会顺着凹槽滑到第二个圆槽；3.3 由于挡板高度一致，故每个圆槽收集的硬币数量相同；3.4 抽出箱体，可得到已经整理好的硬币。主要尺寸数据如下：电风扇功率为：P=100W 电动机功率：P=5.5Kw上层转盘入币口尺寸：宽度为25.5mm，高度为2mm；与上层转盘相连滑道（1）宽度为：25.5mm；孔宽20.5mm；滑道（2）宽度25.5mm；下层转盘入币口尺寸：宽度为21mm，高度为2mm；与下层转盘相连滑道（3）宽度为：21mm；孔宽19.5mm；滑道（4）宽度21mm4.优点及应用1) 通过风力对纸币及硬币进行分离；2) 通过钱币本身的质量使传送带转动，节约成本；3) 通过离心现象使硬币依次排序；4) 利用不同硬币的直径不同，通过空槽使直径小的硬币掉落达到分离的目的；5) 收集装置结构简单，方便整理与取出硬币；6) 结构紧凑，体积轻巧，适用范围广泛；5.结论该装置结构紧凑，