机械原理硬币分离金课程设计说明书

第1页共16页设计题目：硬币分拣机学院：机械工程学院专业班级：车辆13级卓越班学生姓名：指导老师：日期：2015年5月30日机械原理课程设计说明书第2页共16页目录一、设计题目…………………………………………………31、设计背景……………………………………………………32、原始数据及设计要求………………………………………3二、机械系统运动方案的拟定分析与比较…………………41、方案一分析…………………………………………………42、方案二分析…………………………………………………53、方案三分析…………………………………………………74、各方案的比较及选定………………………………………9三、收集包装装置的分析……………………………………10四、设计所用方法及其原理的简要说明……………………111、设计所用方法………………………………………………112、机器工作原理………………………………………………11五、设计小结…………………………………………………12第3页共16页一、设计题目1、设计背景在目前国内的小面值货币流通的领域，硬币分拣大多为人工分拣操作，生产效率低下，浪费劳动成本。为此，本次课程设计题目为硬币分拣机设计，本设计属于应用于现代化的创新性设计。该设备主要用于多种硬币的分选，该设备实现了自动化操作，达到高效、可靠、减轻劳动成本以及减少浪费劳动力的目的。3、原始数据及设计要求(1)我国目前流通硬币种类及其基本信息种类材质直径（mm）厚度(mm)质量(g)边角形状一角铝镁合金22.52.402.20平边圆形不锈钢18.01.853.20平边圆形五角钢芯镀铜20.51.413.80间断丝齿圆形一元钢芯镀镍251.856.05平边圆形（2）由以上表格，本组成员利用硬币的直径大小、硬币的厚度大小以及外部形状，通过传送带组改变硬币角度姿态，进行硬币的平铺和筛选，来达到本次设计的目的要求。第4页共16页二、机械系统运动方案的拟定分析与比较1、方案一分析俯视图送料口传送皮带Dd1Dd2Dd31角直径d15角直径d21元直径d3凹凸机构V机架斜滑导轨轨筛选滑轨第5页共16页在上图方案一里面，本组成员在盛装硬币装置上为了防止堵塞而管道上壁设计了凹凸机构，来限制通过硬币的数量，以达到防堵塞的目的，同时也可以使硬币平铺在传送带上，为后面硬币筛选分类做好前提条件。优点：结构简单，拼接简易，制造成本低。缺点：工作效率低下、硬币的平铺功能未能完全实现，且易造成堵塞从而对硬币筛选分类造成影响，不能完成本设计的最终目的。2、方案二分析右视放大图：硬币侧面右视曲面1角直径d15角直径d21元直径d31角直径d15角直径d21元直径d31角直径d15角直径d21元直径d3投币口梯形斜槽传送皮带转动副凸轮机构第6页共16页方案二中，本组成员为了防止出现在方案一中硬币重叠的问题，经过讨论决定通过延长滑道，设计曲面滑道的方法，调节硬币在行进过程中的运行姿态，在最后筛选分类部分，也做了一些改变。硬币通过曲面滑道调整姿态后，进入梯形斜槽，利用自身的重力，惯性力以及挡板的支持力，滑过斜槽，在此过程中，利用硬币的直径进行筛选。筛选过程中，利用梯形斜槽之间的距离，使硬币在适当的位置下落，从而完成筛选目的。，优点：解决了硬币重叠问题，与方案一相比提高了效率；凸轮机构使硬币流通更加顺畅；利用了硬币的姿态调整，减少了传动机构的拼接；节省了制造成本，减少了不必要的浪费；结构比较稳定可靠。缺点：可能会出现堵塞问题，平铺问题依旧存在；筛选过程中硬币自身所受的合力不容易调节；同时要精确轨道的角度以及轨道的弯曲程度；清分不准确；操作不够周密。第7页共16页3、方案三分析H1H3H2俯视传送带俯视图：收集装置在下演示1.从高度上：机架高度挡板采用各级分阶段筛选技术。H1，H2，H3为机架与齿轮皮带轮2上层皮带带的高度H1H2H3H1=一元硬币的直径一元硬币的直径H2=2倍一角（旧）直径厚度2倍厚度H3=一角（旧）直径厚度2.从宽度上：采用机架宽度挡板实现在同级的分阶段筛选送料口机架挡板齿轮皮带轮2齿轮皮带轮1分隔斜板注：收集包装装置机构图请参考第10页夹角a作用为利用硬币本身重量引导其偏向切沿挡板2传送滑下利用两传送带中间间隔带，根据不同硬币的大小来筛选硬币挡板1挡板2传动皮带1传动皮带2第8页共16页方案三中，采用了传送带重叠及组合的方式，上图所示前两个传送带主要是为了实现防堵塞功能、限制硬币流通数量以及平铺功能。最后是一对传送方向呈夹角的传送带组，通过夹角大小控制两传送带之间的距离来筛选硬币。同时还特将传送带组调节一定的角度来调整硬币姿态，使硬币由平铺变为斜立姿态。安装挡板，提供支持力，辅助调整硬币姿态。最终达到设计目的。优点：传输效率高，不会出现硬币重叠，操作简便，控制周密，使用可靠，筛选目的明确。缺点：拼接稍难第9页共16页4、各方案的比较选定经过三组方案的比较，对比各组方案的优点与缺点，发现：方案一效率低下，不能达成筛选分类的目的，而且平铺功能不完善，特别容易造成堵塞，从而不能实现自动化，抛弃此方案；方案二传输效率有所提高，利用了硬币的姿态调整，减少了传动机构的拼接；节省了制造成本，减少了不必要的浪费；结构比较稳定可靠。但是平铺的问题仍旧没有得到解决，堵塞问题可能还会出现，同时增加了制造成本，清分不准确；操作不够周密，抛弃此方案；方案三在传输效率方面得到大幅度提高；不会出现硬币重叠，操作简便；控制周密，筛选分类目的比较明确；清分准确，使用可靠，而且在制造方面没有造成多大难度。最终本组成员决定采用方案三来作为最优方案。第10页共16页二、硬币分类收集包装装置收集包装装置简图：如上图所示，收集包装装置由一块分隔斜板和特制圆柱形纸筒（也可自备包装装置）组成。分隔斜板需要斜放在传送带内部，向外侧延伸，且与水平方向成一定角度，便于硬币下滑至圆柱形管道，最后进入包装纸筒（直径略大于相应硬币的直径，使硬币刚好整齐层叠，高度略大于50个硬币重叠的厚度）。分隔斜板圆柱形导槽一元硬币收集包装纸筒第11页共16页四、设计所用方法及其原理的简要说明1、设计所用方法本设计利用了传送带平稳传输的特性，为实现硬币平铺功能提供了一个可靠稳定的前提条件，同时也利用传送带这一特性提高传输效率、防止硬币卡死或大量硬币的堵塞。而在筛选装置上不仅利用了传送带这一特性，还利用了夹角的调整，传送带之间的夹角是为了硬币的筛选，两传送带同时还倾斜一定的角度，借此更好的利用硬币姿态进行筛选。以上为本设计的方法。2、机器工作原理（1）以电动机作为动力源，利用齿轮组传动比的特性，调节各传送带运行速度（各传送带运行速度不同），调节各传送带速度至最佳配合状态。（2）硬币从机器盛装装置进入，经由第一个传送带的带动，硬币向下漏一部分，经过第二个传送带实现平铺，进入滑轨，从而到达筛选装置。而且第一个传送带和第二个传送带之间的空隙大小是为了控制硬币流通数量，进一步放大本装置的防阻塞功能。（3）硬币经过平铺之后从滑轨（导向作用，限制硬币纵向滑动范围）进入最后的筛选装置（由两组传送带组成），接着在自身重力、惯性力以及固定在传送带上的挡板的支持力（注：挡板不与皮带同步传动）的综合作用下，通过传送带夹角所制造的间距来筛选硬币。第12页共16页五、设计小结机械原理课程设计是使学生较全面、系统掌握和深化机械原理课程的基本原理和方法的重要环节，是培养学生机械运动方案设计、创新设计以及应用计算机工程实际中各种机构进行分析和设计能力的一门课程。老师给出了众多课题，本组成员选定了课题之一————硬币分拣机。我们想了很多相关机构，比如，开始的盛装装置，我们想到采用漏斗形式，并且加上凸轮装置，来促进硬币流通，防止堵塞，对于传输装置我们采用传送带，利用传送带传输平稳的特性，使硬币平铺在传送带上，为后面硬币筛选分类做好准备。但是最终推导出这个方案不是很合适，效率低下。经过改进，我们把盛装装置的凸轮机构去掉，而在管道上壁上做文章，把上壁做成凹凸状，限制硬币流通数量，防止堵塞。同时把筛选装置改进，并把前面的设计成曲面，调整硬币姿态，最终在梯形斜槽上完成筛选。但是最后发现硬币容易重叠，清分目的不够明确，此方案被搁置。最后，我们想到利用多组传送带来完成硬币的传输、流通、防堵塞、平铺以及筛选功能。我们考虑到硬币的流通数量，设计了两组传送带来达到目的。然后把筛选装置也采用传送带，调节两传送带传输方向，使它们成夹角，利用夹角控制传送带之间的距离，完成筛选的目的。第13页共16页通过本次课程设计，我们明白了课程设计的基本任务是针对某种简单机器，按照给定的机械总功能要求，分解功能，进行机构的选型和组合，设计机械运动方案。针对我们所做的这一课题，就是按照这种思路对运动方案进行对比、评价和选择，绘制机构运动简图。我们课题小组成员从中受益匪浅，通过思考，团结协作，以及亲手实践制作模型，深刻的体会到设计一件机器的辛苦，这不是一蹴而就的，也不是仅仅是纸上谈兵，需要结合理论与实践，不断地改进、优化我们的方案；在构思方面一定要做的考虑全面，设计精巧，转变思维，多角度考虑问题；针对实践方面，我们所要做的就是合理布置各机构的位置以及它们之间的连接方式和角度，一起动手，发扬团队精神，完成模型制造。最终交上了一份我们满意的答卷。第14页共16页第15页共16页第16页共16页