钱币分拣系统的设计

目录1绪论........................................................................11.1引言......................................................................11.2国内外的研究现状分析......................................................11.3本文研究的目标和意义......................................................22方案的确定..................................................................23分离装置设计................................................................53.1传动装置的设计............................................................53.1.1电机的选择.......................................................53.1.2主轴V带轮的设计.................................................53.1.3圆筒内小传送带轮的设计..........................................104转盘和分拣滑道的设计.......................................................124.1转盘和分拣滑道材料的选择.................................................124.2转盘的出币口和轨道的确定.................................................124.2.1转盘的出币口确定................................................134.2.2轨道尺寸的确定..................................................134.2.3转盘的性能要求..................................................144.3滑槽坡度的确定...........................................................144.4滑道孔径的确定和孔的布置.................................................154.4.1滑道孔径的确定..................................................154.4.2孔的位置布置....................................................155计数步骤的设计.............................................................155.1计数的原理...............................................................165.2硬件电路设计.............................................................165.2.1分部电路的设计..................................................175.2.2焊接元器件......................................................215.2.3测试............................................................226注意事项...................................................................237总结设计...................................................................248附件整体装配图主轴V带轮图主轴图计数程序1钱币分拣系统的设计摘要：本次毕业设计的主要内容是钱币分拣装置的设计，主要是针对硬币部分进行设计，从硬币的投料到硬币的收集的过程，主要设计的原理是根据不同硬币有不同的直径大小，从而设计出分离道轨道，于此同时设计出币口和驱动装置，在分离部分硬币的基础上根据硬币在滑槽上的受力分析确定滑道的材料和滑槽坡度。最后硬币各自聚集收集口，在收集口的末端采用光电计数装置。通过整个装置设计出主轴的驱动仿真和计数电路仿真。关键词：硬币分离机构，硬币计数，收集1绪论1.1引言随着公共交通的普及，人们在大城市中更多的乘坐公共交通工具上班和下班，而对于公交公司会收集巨额的硬币，从而推动了硬币分离机的发展，对硬币分离机的效率和分离精度提出了很高的要求。传统的硬币的清理是通过人工的完成的，这样不仅效率低，而且劳动量比较大，成本特别高。这样对公司而言需要投入更多的成本，为了解决这个问题，用机器代替人工势在必行。1.2国内外的研究现状分析(1)硬币分离机在我国的发展前景：随着我国国民经济的持续发展，大众出行的频繁性，对于近几年我们举办的重要的会议和体育赛事，进入21世纪开始，我国进入社会主义现代化的建设和全面进入小康社会。人民对于物质生活提出了更高的要求，这对经济的发展提供了巨大的动力。我国现有投入的币额满足社会的需要，相信未来投入量会越来越大，从而满足社会的需求量。由于硬币的人工分离不仅劳动量大，而且成本高，另一方面工作的效率特别低，出错率比较高。因此机器代替人工成为时代发展所迫，所以硬币分离机会成为国内金融市场的主流机器。(2)硬币分离机在国内的生产：在国内，北京大学，哈尔滨工业大学，上海大学，浙江大学，电子科技大学，苏州大学，江苏大学等多家单位均对硬币的分离做过深入的研究，运用原理上都是用电涡流法，在一定程度上取得了较好的成果。但对硬币的的识别和项目本身存在局限性，无法正确的对硬币进行分离。(3)硬币分离机主要是对混在一起的硬币进行分离，计数，收集的系统，它是分离机，计数机，收集机等硬币处理器基础上进行研究的。由于货币和国情的不同，各国的硬币无法统一，一次对于不同的从而需要不同的分离系统，这样分离很不方便。在这个领域，外国的一些国家早就从事这些研究，研发的众多的产品中，主要的分为高档次，中档次，低档次。主要是根据电动机的转速进行档次进行划分，而主要的原理是性能的指标分离，物理方法进行分离。我国目前发行的三种常见的硬币尺寸，如下表1所示2表1不同硬币的直径和重量硬币的面值硬币重量（g）硬币直径（mm）硬币厚度（mm）壹角3.2191.67伍角3.820.51.65壹元6.1251.85总体来看，当今国内外的分离装置，或者设计的机理比较简单，抗震动，抗电磁干扰比较差，另外一方面造价比较昂贵，本身的实用性不大。1.3本文研究的目标和意义在硬币的流通过程中，无非是分离过程是最重要和最耗时的一个环节。然而传统的分离方法即费时又费力，效率低，出错率比较高，高成本低回报。这种传统的分离方法根本无法满足市场的规律，所以对硬币的机器化势在必行，本次设计主要是对硬币的分离机构，收集装置进行具体的设计，并对硬币分离机的流程及控制系统进行设计，以达到自动化的分离，计数和收集，从而提高了劳动的效率，降低了成本。2方案的确定设计硬币分离机主要原理是根据硬币的直径不同进行区分的，装置的主要结构包括分离、计数、收集几个方面。方案一:首先通过人工将硬币一定量的混币倒入主轴的转盘中，在离心力的作用下被甩出，通过改调节抛币口的大小，以及后续的传送带轨道的直径，硬币被分离并计数。主要过程为启动主轴的电动机，倒入硬币。首先调节开口的大小和轨道的直径为一元，这样一元被分离。然后依次重复上次的动作，分离出伍角和壹角，具体的原理如图示意2-1方案二：启动电动机，放入投料口，在底部传送带的作用下硬币被缓慢的输送，在传送过程中将硬币摊平，这样能保证能保证硬币一个个通过，这样硬币可以一个个通过空洞，根据尺寸的不同，不同的硬币落到不同的孔中，孔在斜板上的排布顺序是按照从小到大的，从而达到筛选的目的，然后进行计数，如图示意图2-2。方案三：硬币分离机主要是从硬币的分离，计数的两个大方面进行设计的。分离的主要过程如图2-3所示。工作的原理和主要的流程：本次设计主要是智能的进行硬币的自动分离过程，其最重要的工作原理是根据不同新老版本的硬币之间的直径不相同进行区分，其中原理如图2-3示。其基本工作流程如下：钱币进入带有传送带（减小转盘的负载）滚筒里，滚筒底部的转盘被步进电动机驱动旋转，钱币也随着转盘旋转。在圆筒底部有一个一元厚度的小口，由于离心力的作用，钱币从小口被甩出来，随着离心力的作用，硬币会继续向前运动，这个时候经过第一个轨道壹角、伍角落下，由于转动盘比固定盘高出约1.5个一元币厚。这样一元继续走动，直到进入第二个滑道落下，分离出伍角和壹角的硬币，流程如图2-4。3图2-1方案一示意图图2-2方案二示意图4图2-3方案三示意图图2-4方案三流程图通过比较比较方案一，方案二，方案三各有各的优势和缺点。方案一主要的缺点是容易发生过载造成电动机过载硬币无法正常筛选，而且在筛选过程中经常改变相关变量容易产生误差，同时过程比较繁琐，要不断的重复上述的操作，这样会加大工作量，达不到预期的工作效果。方案二的优点是操作比较简单，可能达到预期想要的结果。但是由于缺乏主要的传动装置这样可能效率非常低，而且筛选的过程比较长有很多的非人为因素在里面，这种分离装置5不适合在上述场合只能用于一般的实验场合，而且精确度比较低。方案三综合了方案一、二的优点，并且增加了小传送的输送带装置，这样会减小主轴的负载，整个装置的在主轴的驱动装置，增加了分离的效率。可能存在一些误差，可以通过多次的实验达到分离的要求，总体可行。所以综合考虑选用方案三。3分离装置设计3.1传动装置的设计3.1.1电机的选择主轴电动机的选择。考虑到设计的硬币分离机机主要应用范围为零售业、银行和个体商户户,公交公司，故电动机电压应选用220V(家用正常电压范围).再考虑到所受的载荷不大,所需动力不是很大,选用小功率的电动机。综合各方面因素,选用YL系列电机。YL系列电机是目前市场上比较常用的电机，其以独特的占地面积小，容量比较大，启动性能比较优越的特点，实现了同一座号，单三相异步电动机的组合。并且提高了普通三相电机的优越性能，应用于传统的小家电等仪器中。具体如下表3-1表3-1电动机参数主要参数电压功率同步转速频率效率功率因素外形尺寸电机的安装方式YL801-3220V4KW950r/min50HZ68%0.92150X100X100IBM3型3.1.2主轴V带轮的设计（1）计算主轴功率由参考文献[1]查得工作情况系数AK=1.1,故kWkWPKPAca4.441.1（3-1）(2)选择V带的型号图3-2带轮选型图6由WPcak4.4,9501nmin/r,根据3-2图选用A型普通V带（3）确定带轮基准直径1dd并验算带速v表3-3各种型号小带轮直径带型YZABCDEq/（kg/m）0.020.060.100.170.300.620.90dmin/mm2050751252003555001）由表3-3，选取mmdd751。2）验算带速v。带速不宜过高,否则离心率增大，带与带轮之间的摩擦会减小,最会出现打滑的现象，单位时间内绕过带轮得次数也增多,这样会