机械原理课程设计硬币分拣包装机

机械原理课程设计硬币分拣包装机目录1 机器的功能和设计要求 (2)1.1 简述 (2)1.2 硬币分拣机的系统组成 (2)1.3 硬币分拣包装机的设计要求和主要参数 (3)2 工作原理和工艺动作分解 (4)3 根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图 (5)4 机构选型及机械运动方案的选择和评定 (5)5 所选定机构的设计计算过程及各阶段的结果 (6)6 主要参考文献 (13)7 设计心得 (13)1 机器的功能和设计要求1.1 简述本次设计题目为硬币分拣机设计，本项目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、计数、包装，该设备实现了自动化操作，达到高效、可靠、生产率高、减轻劳动成本的目的。

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操作，生产率低，浪费劳动成本。

所以，此设备的研制可以改善这一状况，节约劳动力成本，提高劳动生产率。

表1-1我国目前流通币种及其基本信息兰花1角铝镁合金19 1.15 1.67 平边圆形1999-2003 不锈钢19 3.2 1.67 平边圆形2005-2011荷花5角钢芯镀铜20.5 3.8 1.65 间断丝齿圆形2002-2011菊花1元钢芯镀镍25 6.05 1.85 平边圆形1999-20111.2 硬币分拣机的系统组成由机械系统和控制系统两部分组成。

机械系统可分为7个主要功能单元，各个功能单元具有一定的独立性。

图1-1 硬币分拣包装机功能示意图1、硬币堆放、输送功能单元2、硬币排列、分选功能单元3、硬币分选计数功能单元4、硬币堆码、整理功能单元5、送纸、撕纸功能单元6、硬币包装功能单元7、卷边功能单元图1-2图1-31.3 硬币分拣包装机的设计要求和主要参数（1）包装能力：10/min 次；（2）驱动电机：Y160M-8P=4kW 720/min n r ，，； （3）机械运动方案力求简单；（4）图1-2表示功能单元1和2，希望能准确分离不同大小的硬币。

图1-3表示功能单元3~7，希望能实现各部分协调工作。

（5）顶杆运动有冲击力，希望顶住硬币时冲击力较小。

（6）机械手既要包装又有定位，所以滚轮能加热，且具有一定的摩擦以带动硬币旋转。

2 工作原理和工艺动作分解根据上述分析，硬币分拣包装机要求完成的工艺动作有以下五个动作： （1）漏斗将硬币送到传输带上，再送到加速分拣单元上。

（2）加速分拣单元的运动方式是做扭转运动。

料斗分三层，上两层开有分选孔，第一层孔大小比五角、一角硬币稍大，比一元硬币小；第二层孔大小比一角大，比五角小。

这样在旋转时达到分离三种硬币的效果。

另外，硬币在料斗中随着惯性向前运动，在料斗的侧面开出滑道口，符合规格的硬币通过小孔直接落入滑道，滑道口大小由上至下依次为一元、五角、一角。

（3）滑道底面是传送带，侧面装有计数器，两端口装有电磁挡板，以达到准确计数的效果。

计数器每计完一百个硬币，电磁挡板自动挡住滑道口，以便下一步工作。

（4）硬币经过送料机分选后经过滑道直接滑入币筒中，每个币筒容量为一百个，完成码堆。

利用间歇运动机构完成币筒的间歇装动，利用顶杆将硬币送到包装单元。

（5）利用间歇机构完成送纸及包装。

机械手又三个带有加热装置的偏心摩擦轮，通过摩擦轮的转动带动包装塑料纸及硬币转动，以达到包装侧面的效果。

硬币堆两端各有加热片，硬币堆装动时，自动完成勾边。

上述五个动作，加料，分拣，计数比较简单，不做太多的考虑。

硬币分拣包装机设计时应重点考虑以下三个机构的设计问题：币筒的间歇转动机构，机械手及送纸机构的间歇运动机构，顶杆的上下运动。

3 根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图对于硬币分拣包装机运动循环图，主要是确定币筒、顶杆、机械手、送纸橡胶轮的先后顺序、相位，以及对各执行机构的设计、装配和调试。

以上凸轮为定标构件，上凸轮每旋转一周为一个运动循环。

如图：图3-14 机构选型及机械运动方案的选择和评定根据币筒、顶杆、机械手和送纸橡皮轮这三个执行构件动作要求和结构特点，可选择如表4-1的常用的机构：币筒机构槽轮机构不完全齿轮机构凸轮式间歇运动机构顶杆机构凸轮顶杆机构丝杆螺母机构曲柄滑块机构机械手、送纸橡皮轮槽轮机构不完全齿轮机构凸轮式间歇运动机构机构数为：33327N=⨯⨯=现在可以按给定条件、各机构的相容性和尽量使机构简单等来选择方案。

我们选定的机构比较简单的方案为：币筒机构为槽轮机构、顶杆机构为凸轮顶杆机构、机械手、送纸橡皮轮机构为不完全齿轮机构。

5 所选定机构的设计计算过程及各阶段的结果设计内容计算及其说明结论一、运输、分离、计数部分设计计算1、传动比计算轮系总传动比1i、2i；每对齿轮传动比i；已知：驱动电机：Y160M-8P=4kW720/minn r=，，2=0.1/V m s带，250d mm=带计算：加速机构要求转速较快，取=360r/minn料斗即11720==2360nin=电动机料斗222=//2=0.1/0.025rad/s=4rad/sv dω带带带（）2260604==r/min=38r/min22nωππ⨯带带122720==18.94738nin=电动机带伞齿轮只用来改变传动方向，不做变速传动，故取：121i=，891i=图5-1=360r/minn料斗1=720/minn r电动机238/minn r=带12i=218.947i=121i=891i=3102i=2、齿轮设计齿数、模数及齿轮直径二、码堆部分的设计1、传动比计算轮系总传动比3i、4i；每对齿轮所以31012i i==齿轮4、5、6、7组成一个二级减速机构，其中：4567218.947 4.35i i i===≈，伞齿轮1、2受力小，取：123m m mm==，1215z z==伞齿轮8、9受力大，取：896m m mm==，8913z z==其余齿轮为圆柱齿轮，取：3105m m mm==，319z=，1041z=45675m m m m mm====，4617z z==，574617 4.3574z z z i z i====⨯=可得各齿轮直径为：123104657894595,20585,37078d d mmd mm d mmd d mm d d mmd d mm==========图5-2已知：驱动电机：Y160M-8P=4kW720/minn r=，，=30r/minn上凸轮；槽轮槽数为6，圆销个数为1计算：根据循环图可知：11=30r/min=10r/min33n n=⨯上凸轮槽轮45674.35i i==模数：123m m mm==3105m m mm==45675m mm m mm====896m m mm==齿数：1215z z==319z=1041z=4617z z==5774z z==8913z z==直径：123104657894595,20585,37078d d mmd mm d mmd d mmd d mmd d mm==========2=720/minn r电动机=30r/minn上凸轮111217i=⨯1314173i=⨯1516156i=⨯4、上凸轮设计图5-3图5-4根据运动要求：行程：25h mm=上，基圆半径：50r mm=上推程运动角：=2πδ上，远休止角：01=3πδ上回程运动角：'02πδ=上，近休止角：022=3πδ上11121314151625.51023410245270d mmd mmd mmd mmd mmd mm======6z=1n=100L mm=50R mm=8r mm=87s mm=50h mm=4b mm=38r mm=三、 包装部分的设计1、传动比计算轮系总传动比5i 、6i 、7i ；每对齿轮传动比i ；转速：=30/min n r 上，角速度：=3.14/rad s ω上 因要求冲击小，故采用正弦加速度运动规律 推程时的运动方程：2164sin(4)5050cos(4)/628.3sin(4)/s cmv cm s a cm sδδδδ=-=-= 见附图1 回程时的运动方程：225164sin(4)5050cos(4)/628.3sin(4)/s cmv cm s a cm s δδδδ=-+=-+=- 见附图2已知：驱动电机：Y160M-8P=4kW 720/min n r =，， =30r/min n 下凸轮 计算：根据循环图可推断出不完全齿轮的转速：=15/min n r 不图5-5不完全齿轮有齿部分23π，对称分布各3π。

按要求不完全齿轮旋转π时，送纸橡皮轮旋转2周和机械手轮旋转10周，所以当不完全齿轮与齿轮23、24啮合时： 232430/min n n r ==，26150/min n r =所以： 25720==2430n i n =电动机下凸轮26720==4815n i n =电动机不25h mm =上050r mm =上0=2πδ上 01=3πδ上 '02πδ=上022=3πδ上 推程：2164sin(4)5050cos(4)/628.3sin(4)/s cm v cm s a cm s δδδδ=-=-=回程：225164sin(4)5050cos(4)/628.3sin(4)/s cm v cm s a cm s δδδδ=-+=-+=-2=720/minn r 电动机=30r/min n 下凸轮=15/min n r 不232630/min n n r ==171817i=⨯1920156i=⨯221212215i=⨯18=mm3、下凸轮设计图5-6根据运动要求：行程：50h mm =下，基圆半径：050r mm =下推程运动角：05=6πδ下，远休止角：01=0δ下回程运动角：'012πδ=下，'023πδ=下，中间休止角：=3πδ中，近休止角：02=0δ下转速：=30/min n r 上，角速度：=3.14/rad s ω上 因要求冲击小，故采用正弦加速度运动规律推程时的运动方程：19.18.0sin(2.4)6060cos(2.4)452.4sin(2.4)s v a δδδδ=-=-=见附图3回程时的运动方程： 当在1h 时：11215015.9 4.0sin(4)50cos(4)50/628.3sin(4)/s cm v cm s a cm s δδδδ=-+=-=-见附图4当在2h 时：232418z z == 2585z = 2617z = =18z 不直径：1718192021222324252625.51024527045903636127.525.5108d mm d mm d mm d mm d mm d mmd mmd mm d mm d mm d mm===========不50h mm =下050r mm =下05=6πδ下 01=0δ下'012πδ=下 '023πδ=下=3πδ中02=0δ下19.18.0sin(2.4)6060cos(2.4)452.4sin(2.4)s v a δδδδ=-=-=6 主要参考文献1、机械原理课程设计指导书。