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1第七届全国大学生机械创新设计大赛参赛作品说明书作品名称：离心式硬币分拣机设计者：方之遥黄雪昆谢玉霞管彦鹏安邦宇指导教师：杜春平黎向荣参赛单位：桂林航天工业学院2016年04月12日2目录作品内容简介...........................................................................................................................31研究的背景及意义...........................................................................................................31.1研究背景....................................................................................................................31.2作品的设计思路........................................................................................................31.2.1项目研究的目标和主要内容........................................................................31.2.2拟解决途径....................................................................................................31.2.3预期成果........................................................................................................41.3作品实际意义............................................................................................................42作品设计方案...................................................................................................................42.1总体设计构想............................................................................................................42.2整体材料选择............................................................................................................42.3作品工作原理............................................................................................................42.4作品设计方案............................................................................................................52.4.1分离装置设计方案........................................................................................52.4.2回收装置设计方案........................................................................................62.4.3光电计数装置设计方案................................................................................62.5使用方法及注意事项................................................................................................73理论设计与计算...............................................................................................................73.1总体尺寸设计............................................................................................................73.2关键零件设计与校核................................................................................................73.2.1电机的选择....................................................................................................73.2.2分离盘出币口的尺寸设计............................................................................84创新点及市场应用...........................................................................................................8参考文献...................................................................................................................................93离心式硬币分拣机设计者：方之遥黄雪昆谢玉霞管彦鹏安邦宇指导教师：杜春平黎向荣（桂林航天工业学院机械工程学院，桂林541004）【摘要】离心式硬币分拣机是基于目前传统人工硬币分类困难，费时费力效率不高，现有硬币分拣机价格较昂贵的问题来设计制作的，该作品利用第五套人民币硬币的厚度与直径大小的不同点，以离心运动为工作原理，把不同的硬币分类开来。通过光电计数器实现准确的计数，并且此作品结构紧凑美观，原理高效易懂，且造价低廉，性价比高。充分解决了目前硬币分离的困难，给人们的工作生活带来了极大的便利。【关键词】硬币、离心运动、分类、高效、计数、整理、性价比高作品内容简介本作品根据本届机械创新设计大赛的主旨要求而设计，属于“钱币的分类、清点、整理”。此硬币分拣机主要材料为铝合金，整体装置由分离装置、回收装置、光电计数装置和外壳支架四部分组成。其原理是钱币根据硬币厚度与直径大小不同，在高速离心作用下甩入渐开线式内圈轨道，内圈轨道设有三个尺寸不同的出币口，硬币在内圈轨道做离心运动，甩入对应的轨道内圈壁出币口，当硬币通过轨道内圈币口撞击到轨道外圈壁之后，做自由落体运动，使不同的硬币掉落在下方对应的回收装置中，从而达到硬币分离的效果。利用安装在回收装置中的光电计数器统计硬币数量，实现计数功能。1研究的背景及意义1.1研究背景随着国家近年来对小面额纸币逐渐硬币化的推广，硬币越来越多的应用于我们生活当中。基于目前硬币分类的难题，我们通过调查了解得知大多数企业的硬币分类大都是由人工来完成，需要过多的人力物力且效率比较低。国外硬币分离机已有30年历史，目前已有非常完善的功能，其智能化设计技术已非常成熟，国内的也取得一定的成绩。但就目前市场上已有硬币分离装置而言，普遍价格比较昂贵。此离心式硬币分拣机是基于快速分离，高效计数、价廉物美这三项要求来设计制造的。通过离心运动快速的把不同的硬币分离开来，通过光电感应计数器可以准确的实现同步计数，更重要的是此装置结构简单美观，原理清晰，却可以高效的发挥其效果，给人们带来便利。1.2作品的设计思路1.2.1项目研究的目标和主要内容针对市场需求研制出性价比高的硬币分拣装置，供需求者高效利用，减轻劳动成本，提高工作效率。此项目的结构简单且目的性强，可以实现不同硬币的分离，并可同时计算出其数量。1.2.2拟解决途径41)查找文献和初选方案2)绘制三维模型，做运动仿真实验3)初定各装置结构尺寸4)初选材料并购买5)绘制二维图纸，加工零件6)零件装配，做出实物进行实验7)解决实验中出现的问题8)做出符合要求的硬币分拣机1.2.3预期成果1)制作出一台硬币分拣机，能够至少以600枚/分钟的速度准确分离出硬币；2)能够实现计数；3)能够将分类的硬币集中收集。1.3作品实际意义随着国家近年来对小面额纸币逐渐硬币化的推广，硬币越来越多的应用于我们生活当中，而普通人工分拣硬币耗费人力物力且效率低。目前已有的硬币分拣机价格略高。为了方便公交车、超市、银行、地铁等行业对硬币进行分类、清点、整理，减少工作量和劳动成本以及提高工作效率。我们制作的离心式硬币分拣机可以高效的解决该难题，它不仅可以通过离心方式快速的把不同的硬币分离开来，而且通过计数器可以准确的实现计数，并且此作品结构简单美观，原理易懂，充分解决了目前硬币分离的困难，给人们带来了极大的便利，该硬币分拣机具有广阔的市场前景。2作品设计方案2.1总体设计构想为减轻人们的工作量，提高工作效率，且实现设备体积小，不易损坏，造价低廉。将充分利离心运动的特性，设计符合离心运动轨迹的出币轨道，根据硬币直径厚度的不同而设置尺寸不一的出币口。为节省空间，将采用通过联轴器连接电机主轴来带动转动轴旋转的传动方案来转递动力。2.2整体材料选择硬币分拣机的主要功能就是实现将不同的硬币快速分类、整理、计数。同时尽可能做到作品外观小巧，方便搬运，造价低廉。经综合分析和全面考虑，本作品选取铝合金材料做分离装置、回收盘和底座支架。选用45#钢做转动轴、连接盘和联轴器。外壳和抽屉采用木板。漏斗则选取塑性材料。铝合金具有以下特点：1、密度低：使硬币分拣机的重量得以大大降低，容易搬运，。2、强度比较高：使硬币分拣机的承载能力得以提高，减少了断裂和变形的几率，在搬运过程或者过程时可以承受更大的压力。3、塑性好：使硬币分拣机不至于在外力的作用下马上发生微小变形而破坏整体性能，加工方便。4、因铝合金中的铝在空气中会在自身表面形成一种致密的氧化物薄膜，从而阻止进一步氧化，使硬币分拣机在大多数的环境不会轻易被腐蚀，运作性能得以保障，增加使用寿命。45#钢综合力学性能好，满足轴既承受转矩又承受弯矩的要求，易于加工，价格便宜，且当其配合有轴承时还有较好的耐磨性。2.3作品工作原理5本作品是离心式硬币分拣机，该机器由分离装置、回收装置光电计数装置和外壳支架四大部分组成。其工作原理是当硬币从漏斗进入后，通过与分离盘相接触的压盖内圈圆锥面斜度将堆叠的硬币一个个推平，且压盖下端面与分离盘轨道底面间隙不超过两个硬币厚度。保证分离盘在高速旋转中，硬币不会有跳动或重叠的情况发生，实现单个硬币依次进入分离盘的渐开线式轨道中。根据不同的硬币直径和厚度大小的不同点，在渐开线式内圈轨道开有一角硬币分离槽，伍角硬