1、word可編輯2022年省本科大學生機械創新設計大賽作品硬幣分揀計數機工業大學設計者：馬赫 正帥 梁 婧柯 韓寧寧指導教師：曉丹，王曉磊.word可編輯目錄一設計目的2二設計方案22.1機械系統設計22.2 控制系統設計4三設計計算73.1 進料機構中帶傳動的計算73.2 檢驗計數機構中帶傳動的計算83.3 聯軸器的計算與選擇93.4 進料機構中軸承的計算10四本錢核算10五功能特點11六主要創新點11七 整體實物展示11八參考文獻13硬幣分揀計數打包機設計說明書一設計目的 隨著我國的經濟，技術的高速開展，貨幣流通越來越快速，硬幣的使用也越來越頻繁。每天都有大量的硬幣在市場中流通，但大量硬幣的

2、清分工作卻是擺在我們面前的難題。特別是公交系統和銀行工作人員需要對很多硬幣進行清點計數，處理一大堆硬幣是非常困難的的，因為硬幣雜亂無章需要很多工作人員經過長時間清點才能完成，費時費力，效率還低，長時間接觸對眼睛不好。當今國外硬幣清分裝置，或者設計原理簡單清理分類效果差，要么制造復雜、價格昂貴、缺少實用價值。傳統的硬幣分揀裝置旋轉式單一單次幣種計數分類，有卡幣現象，效率低。針對上述問題，設計一臺高效、準確的錢幣整理、分類、計數于一體的機器是很有必要的。操作過程只需工作人員將其倒入漏斗即可實現自動整理出1角、5角、1元的一摞摞硬幣，并計算顯示出金額，為包裝做準備。該樣機的研制為銀行工作人員整理、計

3、數帶了巨大方便，降低了工作人員的工作強度，且操作簡單、本錢低。二設計方案2.1機械系統設計 本作品硬幣分揀計數機所采用的技術方案是：由進料機構、分揀機構、檢測計數機構、收集機構組成。進料機構包括，固定在外箱體上的進幣料斗，固定在箱體上的電機、電機通過聯軸器與傳送帶相連。硬幣通過進幣料斗倒至傳送帶上，通過調節傳送帶的速度和出幣口處的高度來實現單層硬幣進入下一機構。 1. 電機 2.聯軸器 3.傳送帶 4.進幣料斗 圖1 進料機構分揀機構包括，安裝在箱體的只允許一種硬幣留在上面的篩板，末端有成排的限單個硬幣孔板軌道，沿硬幣滑走方向上的限寬擋板，篩板有曲柄連桿桿機構，由電機帶動。硬幣通過進料機構進入

4、分揀機構后落到箱體的一元硬幣別離篩中，別離篩隨箱體在滑到上往復運動，一元硬幣以外的其他硬幣都通過別離篩的篩孔掉落到下層導板上，然后滑到下一層別離篩中繼續篩分。通過層層篩分實現硬幣的分揀。 5.電機 6.曲柄 7.連桿 8.別離篩隔板 9.別離篩圖2 分揀機構檢測計數機構包括，檢測計數光電傳感器安裝在分揀機構沿貨幣單個劃走的軌道上。硬幣通過分揀機構后落在傳送硬幣的傳送帶上，當硬幣通過安裝在傳送帶一側的光電傳感器時被檢測到并將信號送給單片機，并將數量顯示在液晶屏上，從而實現計數功能。 10.電機 11.聯軸器 12.帶輪 13.傳送帶 14.傳感器圖3 檢測計數機構收集機構包括安裝在機架上的下幣管

5、道，裝硬幣的圓管，下蓋管，推管氣缸，推蓋氣缸，壓蓋氣缸等組成。硬幣通過計數機構后經下幣管道落入裝硬幣的圓管，當裝滿圓管后推管氣缸動作把當前的圓管送至壓蓋氣缸下方并把下一個圓管送至下幣管道正下方，繼續收集硬幣，同時推蓋氣缸把蓋子送至壓蓋氣缸下方，壓蓋氣缸動作把蓋子扣在裝滿硬幣的圓管上最終實現硬幣的打包。錯誤！無效。15.壓蓋氣缸 16.下蓋管 17.推蓋氣缸 18.下幣管 19.下料管 20.推管氣缸圖4收集箱機構2.2 控制系統設計1） 總體控制方案框圖 采用單片機作為控制器，通過驅動控制直流電機轉速，將硬幣分類傳送到傳動帶，四個傳感器進行計數并判斷，液晶屏顯示硬幣種類及個數，當傳感器檢測夠5

6、0個硬幣的時候，氣缸動作實現硬幣的包裝及送出。圖5總體方案控制框圖2） 電路接線路圖圖6電路接線3） 程序流程圖錯誤！無效。 圖7程序流程圖三設計計算3.1 進料機構中帶傳動的計算1） 確定設計功率初選傳遞的額定功率P=8W，依表查得工作情況系數KA=1，所以設計功率 PC=KA*P=8W2確定帶輪基準直徑dd1和dd21 選擇小帶輪直徑dd1 結合實際要求查表得小帶輪的直徑dd1=20mm（2） 驗算帶速 =*dd1*n1/60*100帶入公式計算得=31mm/s,由于該帶用于傳送硬幣，要求速度較慢，所以帶輪的轉速較低。（3） 計算從動輪基準直徑dd2 帶的傳動比i=1，所以從動輪的基準直徑

7、 dd2=i*dd1=20mm 3) 確定中心距a和帶的基準長度Ld 1初定中心距a0 根據設計要求得帶的中心距a0=300mm。 帶的基準長度Lc= 計算得Lc=320mm，查表選取帶的基準長度Ld=315mm。 2確定中心距a 根據帶的基準長度和主從動輪的基準直徑確定帶的中心距a=295mm。 4計算包角1 經計算得。符合要求。5） 確定帶的根數依據經驗選用一根帶完全符合要求。6確定初拉力F0 式中Pc=8W，=0.031m/s,q=0.06，Z=1 所以F0=251N3.2 檢驗計數機構中帶傳動的計算1 確定設計功率初選傳遞的額定功率P=36W，依表查得工作情況系數KA=1，所以設計功率

8、 PC=KA*P=36W2確定帶輪基準直徑dd1和dd21 選擇小帶輪直徑dd1 結合實際要求查表得小帶輪的直徑dd1=34mm 2驗算帶速 =*dd1*n1/60*100帶入公式計算得=15.3mm/s。 3計算從動輪基準直徑dd2 帶的傳動比i=1，所以從動輪的基準直徑 dd2=i*dd1=34mm 3) 確定中心距a和帶的基準長度Ld 1初定中心距a0 根據設計要求得帶的中心距a0=730mm。 帶的基準長度Lc= 計算得Lc=764mm，查表選取帶的基準長度Ld=800mm。 2確定中心距a 根據帶的基準長度和主從動輪的基準直徑確定帶的中心距a=766mm。 4計算包角1 經計算得。符

9、合要求。 5 確定帶的根數依據經驗選用一根帶完全符合要求。3.3 聯軸器的計算與選擇 聯軸器是根據載荷情況、計算轉矩、軸直徑和工作轉速來選擇的。由公式： P=FV 算得P=250.=1.4W聯軸器轉矩T的計算，由公式： 算得： 計算轉矩的計算，由公式： = 算得： =Ka工況系數。3.4 進料機構中軸承的計算1確定軸承的承載能力 在該機構中選用的軸承型號是6800zz，其承載能力參數是2） 計算當量動載荷 軸承只承受徑向載荷，R=251N， 所以當量動載荷 3校核軸承壽命 式中 ，代入公式得 ，所以6800zz軸承適用。四本錢核算 該作品在制作過程中的花費工程主要有根本原料購置費，其中包括角鋁

10、，絕緣板等材料的購置；零件加工費，包括某些必要零件的外包加工；裝置外購件費用，包括電機、軸承、導軌、等零部件的購置；電器元件購置費，包括單片機，電機驅動，傳感器等電器元件的購置；專利申請費，包括在申請專利時所花費的所有工程；工具購置費，包括鉆頭，焊錫，砂輪片，熱縮管，螺絲螺母等消耗品的購置。具體的明細如表1所示。表1 設計本錢核算序號名稱價格元1機架3002傳送帶2003加工件10004軸承1305機械工具3406電氣元器件4607單片機908電機+驅動640總計 3160五功能特點 該機器一次性精準篩選多種幣種，提供一種能夠高效率快速清分各種面值硬幣的硬幣分揀計數機。在別離硬幣的過程中不需要

11、停機便進行對已經篩分好的硬幣的清理和包裝，保證了機械連續運行，提高了篩分的效率。操作過程只需工作人員將其倒入漏斗即可實現自動整理出1角、5角、1元的一摞摞硬幣，并計算顯示出金額。采用光電傳感器技術更加準確，結構設計合理不易出現卡幣的現象，保證篩分機運轉順暢、高效。本產品所需空間小，搬運方便，且操作簡單、本錢低，適用于銀行、公交公司等需要處理大量硬幣的場所！該樣機的研制為銀行，公交公司工作人員整理、計數帶來了巨大方便，大大降低了工作人員的工作強度。  本作品保證別離快速、精準、省時省力、別離過程中不用停機，減少了工作人員工作，同時實現好的計數和經濟方面的可行性。六主要創新點硬幣分揀計數

12、機的實現依賴于機械結構和傳感器的應用屬于機電一體化疇。本工程應用了單片機計數、傳感器技術和機械設計、機械原理等知識，是對機械和電子控制知識綜合靈活運用的表達。創新點：1巧妙地采用所學機構實現不同面值、同一面額不同大小硬幣的高效別離；2采用單片機技術實現對錢幣的整理、計數和顯示功能；3減少了工作人員的勞動強度，實現了硬幣別離、整理、計數的自動化過程。7 整體實物展示 圖8整體實物展示 本作品已申請專利，專利圖如下； 圖9專利圖八參考文獻 1 鞏云鵬，田萬祿，偉華，黃秋波.2022.機械設計課程設計. 北京：科學出版社 2 志禮，馬星國，黃秋波，閆玉濤.2022.機械設計.北京：科學出版社 3 機械設計手冊編委會機械設計手冊M .北京：機械工業出版社，2005 4 王伯平.2022.互換性與測量技術根底第三版.北京：機械工業出版社