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本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 紙幣分類整理裝置的設(shè)計 系 別： 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 12 級 機(jī) 設(shè) 本 X 班 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 慕 陳 喆 完成日期： 學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性申明 本人鄭重申明：所呈交的設(shè)計（設(shè)計）是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究，所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本設(shè)計（設(shè)計）不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本申明的法律后果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名（手寫）： 簽字日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)江西科技學(xué)院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 本學(xué)位論文屬于 保 密 □， 在 年解密后適用本授權(quán)書。 不保密 □。 （請在以上相應(yīng)方框內(nèi)打“√” ） 學(xué)位論文作者簽名（手寫）： 指導(dǎo)老師簽名（手寫）： 簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 摘要 隨著國民經(jīng)濟(jì)的增長，我國在WTO世紀(jì)貿(mào)易組織中的穩(wěn)固定位，發(fā)行的紙幣的面值已經(jīng)越來越多了，這無疑給盈利頗多的個體戶或者銀行的點(diǎn)鈔人員帶來了更大的困難，傳統(tǒng)的通過人工分類、清點(diǎn)的方式分類整理的效率不高且容易出現(xiàn)失誤，滿足不了大數(shù)量紙幣分類整理工作的需求，因此設(shè)計出一款紙幣分類整理裝置迫在眉睫。 本文運(yùn)用大學(xué)所學(xué)的知識，提出了紙幣分類整理裝置的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及主要零部件的設(shè)計中所必須的理論計算和相關(guān)強(qiáng)度校驗(yàn)，構(gòu)建了紙幣分類整理裝置的設(shè)計總的指導(dǎo)思想，從而得出了該紙幣分類整理裝置的設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)是高效，經(jīng)濟(jì)。 關(guān)鍵詞：紙幣；分類；結(jié)構(gòu)；經(jīng)濟(jì) Abstract In today's society, the bus is one of the most important means of transportation, both manned loading, sightseeing, or go out to travel and so on occasions to be used in people's daily life, no trace of the bus. As the bus ride object is more and more popular in China, some banknotes and coins in the number increased to the bus company in counting personnel brought greater difficulties, through traditional manual classification, counting way cannot meet the actual requirements, design a kind of automatic classification, automatic coin counting machine imminent. This paper puts forward the structure, working principle and relative intensity of the structure, working principle and the design of main parts of the paper. It also constructs the guiding ideology of the design. Key Words：Machine manufacture;Crankshaft;Processing craft;Fixture 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 目錄 摘要 I Abstract II 第一章 引言 1 1.1課題的來源與研究的目的和意義 1 1.2本課題研究的主要內(nèi)容 2 第二章 紙幣識別、整理、計數(shù)及儲存模塊設(shè)計 4 2.1識別方案 6 2.2計數(shù)及儲存模塊設(shè)計方案 7 第三章 紙幣分類整理裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 3.1系統(tǒng)方案結(jié)構(gòu)框圖的確定 11 3.2紙幣分類整理裝置的工作原理 13 第四章 機(jī)械傳動部分的選型計算 15 4.1驅(qū)動電機(jī)的選型計算 17 4.2平帶傳動的選型計算 20 4.3滾珠絲桿傳動的設(shè)計計算 21 4.4機(jī)架強(qiáng)度的校核 22 4.5轉(zhuǎn)軸強(qiáng)度的校核 23 4.6軸承的較核 24 第五章 附錄 26 總 結(jié) 27 參考文獻(xiàn) 28 致 謝 29 第一章 引言 1.1 課題的來源與研究的目的和意義 由于機(jī)械工程的知識總量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越個人掌握所有，一些專業(yè)知識是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識分割，使視野狹隘，可以多多參加技術(shù)交流，和參加科研項目，縮小范圍，提升新技術(shù)的進(jìn)步和整個塊的技術(shù)，提高外部條件變化的適應(yīng)能力。封閉的專業(yè)知識的太狹隘，考慮的問題太特殊，在工作中協(xié)調(diào)困難，不利于自我提高。因此，自上世紀(jì)第二十年代末，出現(xiàn)了一體化的趨勢。人們越來越重視基礎(chǔ)理論，拓寬領(lǐng)域，對專業(yè)合并的分化。機(jī)械工程可以增加產(chǎn)量，提高勞動生產(chǎn)率，提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，并研制和發(fā)展新的機(jī)械產(chǎn)品。在未來，新產(chǎn)品的開發(fā)，降低資源消耗，清潔的可再生能源，成本的控制，減少或消除環(huán)境污染作為一個超級經(jīng)濟(jì)目標(biāo)和任務(wù)。機(jī)器能完成人的手和腳，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任務(wù)。現(xiàn)代機(jī)械工程機(jī)械和機(jī)械設(shè)備創(chuàng)造出更多、更精美的越來越復(fù)雜，很多幻想成為過去的現(xiàn)實(shí)。人類現(xiàn)在能成為天空的上游和宇宙，潛入海洋，數(shù)十億光年的密切觀察，細(xì)胞和分子。電子計算機(jī)硬件和軟件，人類的新興科學(xué)已經(jīng)開始加強(qiáng)，并部分代替人腦科學(xué)，這是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的作用，但在未來幾年還將繼續(xù)創(chuàng)造出不可思議的奇跡。人類智慧的增長并沒有減少手的效果，而是要求越來越精致，手工制作，更復(fù)雜的工作，從而促進(jìn)手功能。又一方面實(shí)踐促進(jìn)人腦智力。在人類的進(jìn)化過程中，以及在每個人的成長過程中，大腦和手是互相促進(jìn)和平行進(jìn)化。 機(jī)械工程專業(yè)，有分支機(jī)構(gòu)。在第二十世紀(jì)中期趨勢分解，在時間之前和之后的第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時達(dá)到的峰值。由于機(jī)械工程的知識總量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)從個人掌握所有，一些專業(yè)是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識使分割，視野狹隘，可以查看和統(tǒng)籌大局和全球工程和技術(shù)交流，縮小范圍，新技術(shù)的進(jìn)步和整個塊的技術(shù)，外部條件變化的適應(yīng)能力差。封閉的專業(yè)知識的專家太狹，考慮的問題太特殊，在工作協(xié)調(diào)困難，不利于自我提高。因此，自上世紀(jì)第二十年代末，出現(xiàn)了一體化的趨勢。人們越來越重視基礎(chǔ)理論，拓寬領(lǐng)域，對專業(yè)合并的分化。綜合職業(yè)分化和發(fā)展知識循環(huán)過程的合成，是合理和必要的。從不同的專業(yè)和專業(yè)知識的專家，也有綜合的知識了解不夠，看看其他學(xué)科和項目作為一個整體，從而形成一種相互強(qiáng)烈的集體工作。綜合和專業(yè)水平。有機(jī)械工程全面而專業(yè)的沖突；在綜合性工程技術(shù)也有綜合和專業(yè)問題。在人類所有的知識，包括社會科學(xué)，自然科學(xué)和工程技術(shù)，有一個更高的水平，更廣泛的綜合性和專業(yè)性的問題。 本畢業(yè)設(shè)計課題來自于冰糕二次加工型機(jī)械公司的生產(chǎn)實(shí)際，通過設(shè)計出冰糕剖切機(jī)，從而來掌握冰糕剖切機(jī)的整個設(shè)計生產(chǎn)流程，培養(yǎng)工程意識。 紙幣分類整理裝置是一種對各種面值的紙幣進(jìn)行自動分類，清點(diǎn)，計數(shù)的機(jī)械設(shè)備，主要用在銀行的紙幣的分類和清點(diǎn)方面。通過設(shè)計出紙幣分類整理裝置，使銀行對于散鈔的處理更加方便，以解決目前的社會紙幣面值逐漸增加循環(huán)量，以及錢幣的清點(diǎn)、分類不便的問題。通過市場上的產(chǎn)品的調(diào)查，現(xiàn)有的紙幣分選機(jī)構(gòu)不具有包裝的功能。 本機(jī)械裝置的主要功能是對混雜在一起的各種紙幣進(jìn)行分類、清點(diǎn)、整理。本設(shè)計準(zhǔn)確、實(shí)用。可部分或者全部替代人工，減少人力成本。 本設(shè)計的創(chuàng)新點(diǎn)主要有：（1）功能齊全，可實(shí)現(xiàn)紙幣的分類、清點(diǎn)、整理。（2）結(jié)構(gòu)緊湊，該設(shè)計中各模塊排列緊湊。（3）該設(shè)計過程采用模塊化設(shè)計，較多采用成熟技術(shù)，開發(fā)周期短?？煽啃愿摺? 1.2 本課題研究的主要內(nèi)容 本論文主要研究運(yùn)用SolidWorks對紙幣分類整理裝置進(jìn)行設(shè)計。主要是設(shè)計出了該紙幣分類整理裝置的進(jìn)幣、分選、輸送、檢測、存儲等等幾個部分。具體的研究內(nèi)容如下： 1、 紙幣分類整理裝置的進(jìn)幣裝置的設(shè)計，包括其中電機(jī)的選型以及旋轉(zhuǎn)體的設(shè)計。 2、 紙幣輸送單元的設(shè)計，包括出幣口的設(shè)計以及輸送線的設(shè)計。 3、 紙幣分選、清點(diǎn)部分的設(shè)計，包括檢測傳感器的選型以及分選存儲裝置的設(shè)計。 1 第二章 紙幣識別、整理、計數(shù)及儲存模塊設(shè)計 2.1識別方案 對紙幣面值的識別和判斷是紙幣分類整理裝置的一個重要組成部分也是核心部分，通過CIS傳感器對輸送帶上面輸送過來的紙幣進(jìn)行取樣并拍照后，通過A/D轉(zhuǎn)換器把圖像信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳遞給圖像處理單元SOPC進(jìn)行圖像的處理和分析，其中內(nèi)部RAM是用來存儲數(shù)字信號的存儲器，然后，中央處理器根據(jù)采集來的信號來判斷是什么面值的鈔票，然后通過控制電路的輸出控制電機(jī)做出相應(yīng)的動作，來對鈔票進(jìn)行分類，系統(tǒng)原理框圖如下圖2.1所示： 圖2.1原理圖 2.2計數(shù)及儲存模塊設(shè)計方案 對于傳感器的計數(shù)是根據(jù)傳感器的信號來判斷的，當(dāng)CIS傳感器檢測到鈔票是五元面值的時候就會通過A/D轉(zhuǎn)換器把五元面值紙幣的轉(zhuǎn)變后的數(shù)字信息傳遞給圖像處理單元進(jìn)行分析，歸類，其他例如十元紙幣、五十元紙幣、一百元紙幣等等都是類似的，然后該傳感器還有計數(shù)功能，多少張紙幣被傳感器檢測到了，傳感器的技術(shù)模塊就要反饋紙幣的數(shù)量到LCD顯示屏顯示出紙幣的種類和張數(shù)。第三章 紙幣分類整理裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1系統(tǒng)方案結(jié)構(gòu)框圖的確定 本次設(shè)計的任務(wù)是對紙幣分類整理裝置進(jìn)行設(shè)計，本次設(shè)計主要采用模塊化設(shè)計。方案一:本次設(shè)計的紙幣分類整理裝置可以采用紙幣分開投放，然后各自通過分選機(jī)構(gòu)，和檢測機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)錢幣的自動分類、清點(diǎn)。方案二：通過采取混幣投入的形式，就是說把紙幣混合放在一起，然后通過分選機(jī)構(gòu)和清點(diǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行錢幣的自動分類、清點(diǎn)。通過查找相關(guān)資料和文獻(xiàn)，對于以上兩種方案作了比較，通過比較考慮，覺得方案二更方便，并且機(jī)械的主體機(jī)構(gòu)比較集中，于是得出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下圖3.1所示。 圖3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 3.2紙幣分類整理裝置的工作原理 紙幣分類整理裝置的工作原理為人工將紙幣放入進(jìn)幣筒，進(jìn)幣筒里面有分選體裝置，電機(jī)帶動其不斷地旋轉(zhuǎn)，對于紙幣，在分選體旋轉(zhuǎn)的同時，在分選體圓周表面與紙幣摩擦的同時，由于慣性力的作用，將紙幣從進(jìn)幣筒里的缺口里面落到分選輸送帶上面，通過檢測傳感器針對紙幣的顏色和大小的判別從而通過PLC系統(tǒng)控制電機(jī)帶動滾珠絲桿螺母副移動，利用真空吸盤來吸住不同面值的紙幣到各自的滑槽里面，紙幣會隨著滑槽在其重力的作用下落入到存儲箱里面。具體結(jié)構(gòu)原理圖如下圖所示： 第四章 機(jī)械傳動部分的選型計算 4.1 驅(qū)動電機(jī)的選型計算 已知整個設(shè)備上工件與零件的重量，我們?nèi)】傊亓繛椋瑵L珠絲桿轉(zhuǎn)動速度為。即： 具體的電機(jī)設(shè)計計算如下: 1、確定運(yùn)行時間 本次設(shè)計加速時間 負(fù)載速度， 有速度可知每秒上升， 2.負(fù)載慣量 左右水平運(yùn) 電機(jī)慣量 總慣量 3.電機(jī)轉(zhuǎn)矩 啟動轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 為安全系數(shù)，取。 根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)，我們選用直流無刷電機(jī)型號為92BL-A，此無刷直流步進(jìn)電機(jī)廠家為南京森宇機(jī)電的產(chǎn)品。根據(jù)電機(jī)的特性曲線以及參數(shù)表如下： 根據(jù)以上分析，選擇電機(jī)型號為92BL-4030H1-LK-B，電機(jī)的額定功率為，其額定轉(zhuǎn)矩為，最大轉(zhuǎn)矩為，額定轉(zhuǎn)速為 。 4.2 平帶傳動的選型計算 (1)傳動名義功率； (2)主動輪轉(zhuǎn)速，從動輪轉(zhuǎn)速； (3)中心距； (4)工作情況： 小時運(yùn)轉(zhuǎn)． 求設(shè)計功率，式中為載荷修正系數(shù) 由設(shè)計功率 和，查表可得帶的型號為型，對應(yīng)節(jié)距 （5）選擇平帶齒數(shù) 由平帶轉(zhuǎn)速型帶，查表得平帶最小許用齒數(shù) ，則大帶輪齒數(shù) , 其中； ,取標(biāo)準(zhǔn)帶輪齒數(shù)； （6）確定帶輪節(jié)圓直徑 ； ； （7）確定平帶的節(jié)線長度， ； 式中：，以代入 則， 選擇最接近計算值的標(biāo)準(zhǔn) 節(jié)線； （8）計算平帶齒數(shù) ； （9）傳動中心距的計算 ； 用逐步逼近法計算，，代入上式 得出與精確計算結(jié)果相似。 最后測量裝置平帶選用型平帶； ， ； 平帶輪： ，，； ； 4.3 滾珠絲桿傳動的設(shè)計計算 在材料選取的基本原則的前提下，可以滿足一部分性能，良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。這種材料的特性機(jī)械部分應(yīng)在正常工作條件下，其物理和化學(xué)性能，是保證其可靠性的基礎(chǔ)。一般的機(jī)械零件，主要考慮的是材料的機(jī)械性能；而非金屬材料零件，還應(yīng)考慮對零件性能的環(huán)境效應(yīng)。 根據(jù)零件選擇的力學(xué)性能，要對工作條件進(jìn)行正確分析，形狀和大小和應(yīng)力狀態(tài)，結(jié)合這類零件的主要失效形式，對原發(fā)性和繼發(fā)性失效抗力進(jìn)行計算和分析。 1) 絲桿螺母強(qiáng)度的校核計算 滾動螺旋傳動主要承受軸向力。螺母與螺釘間滑動摩擦較大，所以磨損失效的主要形式。基本尺寸（直徑滾珠絲杠和螺母高度），通?；跅l件的耐磨性測定。滾珠絲桿驅(qū)動力較大，應(yīng)檢查滾珠絲桿和螺母和螺紋強(qiáng)度的危險截面，以防止塑性變形或斷裂的發(fā)生；自鎖螺釘?shù)囊?，檢查自鎖螺釘；滾珠絲桿直徑比較大，應(yīng)檢查其穩(wěn)定性，以防止軸心受壓失穩(wěn)；長滾珠絲桿轉(zhuǎn)速也應(yīng)該檢查其臨界轉(zhuǎn)速，以防止過大的橫向振動。設(shè)計應(yīng)根據(jù)驅(qū)動類型，工作條件和失效模式，選同的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，無需逐一檢查。 （1）滾珠絲桿螺母副，橫向絲桿的最大軸向載荷為2000N，支承間最大距離為400mm，，要求定位精度為0.001mm，滾珠絲桿的負(fù)荷包括運(yùn)動部件的重量所引起的進(jìn)給抗力。應(yīng)按額定靜載荷選用。 載荷性質(zhì)系數(shù)為 —動載荷硬度影響系數(shù)， —最大軸向載荷 定靜載荷為，查表得使用壽命時間，初選絲桿螺距，得絲桿轉(zhuǎn)速 由于絲桿螺距為，可選系列完循環(huán)絲桿副尺寸系列W2005-2.5圈一列滾珠絲桿螺母副的幾何參數(shù)計算，見表4-1所示： 表4-1 滾珠絲桿螺母副幾何參數(shù) 名 稱 符 號 計算公式和結(jié)果（mm） 螺紋滾道 公稱直徑 20 螺 距 5 接觸角 鋼球直徑 3.175 螺紋滾道法面半徑 偏心距 螺紋升角 滾珠絲桿 滾珠絲桿外徑 滾珠絲桿內(nèi)徑 滾珠絲桿接觸直徑 螺母 螺母螺紋外徑 螺母內(nèi)徑（外循環(huán)） 螺母長度 Ln 33 （2）傳動效率計算 式中：—摩擦角；—絲桿螺紋升角。 （3）剛度驗(yàn)算，滾珠絲桿受工作負(fù)載引起的導(dǎo)程的變化量 向所受牽引力大，故應(yīng)用向的參數(shù)計算 所以 絲桿因受扭矩而引起的導(dǎo)程變化量很小，可以忽略。 所以導(dǎo)程誤差 查表知級精度的絲桿允許誤差，故強(qiáng)度足夠。 （4）穩(wěn)定性驗(yàn)算，由部件自重產(chǎn)生的使絲桿回轉(zhuǎn)的扭矩為 式中： ——移動部件自重 ——導(dǎo)程 ——逆?zhèn)鲃有?，由于滾珠絲桿副的正傳動效率和逆?zhèn)鲃有式葡嗟?，因此，一般用正傳動效率代替? 由，可知110BF004反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)帶動絲桿螺母副時不會發(fā)生逆向傳動 。 （5）軸承的選擇，初選，工作時為輕度沖擊，正常工作溫度，預(yù)期壽命為，絲桿在工作的過程中受軸向載荷作用，且最大軸向載荷為。查手冊可知道的基本額定負(fù)載,為了能安裝方便本次設(shè)計中軸承可以用帶座軸承代替，選用軸承的型號為UCFU203軸承。查表可知道；當(dāng)量負(fù)載的計算可算得軸承壽命。 溫度系數(shù)，載荷系數(shù)，UCFU203軸承座，壽命指數(shù)為 得 所以該軸承適合。 3)滾珠絲桿螺母的支承方式的選擇 滾珠絲杠的支承主要有以下四種，由于支承方式不同，使容許軸向載荷及容許回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速也有所不同。 （1） 固定-固定，適用于高速，高精度； （2）固定軸承適用于中高速，高精度； （3）支持，中速的支持，精度； （4）固定-自由，低速度，精度，短軸螺釘本次設(shè)計中絲桿螺母的固定方式如下圖所示： 4) 滾珠絲桿螺母的潤滑和防塵隔離 （1）為了提高滾珠絲杠副的精度和使用壽命，通過滾珠絲桿的軸向力對滾珠絲桿的影響，保證軸承的受力均勻，避免傾覆力。 （2）反逆向的滾珠絲杠驅(qū)動器對效率高，應(yīng)在電機(jī)功率的考慮，和逆螺旋傳動由于其成分的重量（尤其是驅(qū)動在垂直方向上，當(dāng)逆方法）可以用來防止動力傳動電機(jī)，蝸輪自鎖：切割離合器，等。 （3）在行程兩端的滾珠絲杠應(yīng)該有保護(hù)裝置，以防止?jié)L珠絲杠過程的沖擊和影響精度，使用壽命甚至損壞。 （4）防止熱變形對定位精度的絲杠熱變形精度的重要影響。熱源不僅是摩擦熱產(chǎn)生的螺絲，和其他機(jī)械零件熱時，滾珠絲桿的熱膨脹和伸長率。因此有必要對熱源的因素，控制熱源的措施，也可用于預(yù)拉伸，強(qiáng)制冷卻，減少滾珠絲桿伸長的熱變形的影響。 （5）密封圈是重要的密封氣體和液體的標(biāo)準(zhǔn)件，所以密封圈的防塵措施是必須要考慮的。滾珠絲杠螺母安裝在防塵圈的兩端，以避免螺釘外露，但還需要滾珠絲桿選擇保護(hù)裝置。 （6）合理的潤滑是減小驅(qū)動力矩的重要環(huán)節(jié)，提高傳動效率，延長滾珠絲桿的使用壽命，接觸面和油膜減振效果，降低傳動噪音和塵土等雜物在螺旋洗，所以應(yīng)注入潤滑脂。 （7）推薦的大型軸承的使用適用于數(shù)控機(jī)床為了提高傳動剛度。 （8）內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠，滾珠絲杠必須兩端的齒和一端連接了至少一個螺紋，所有圓螺紋底徑尺寸小于D2，否則無法安裝螺母。 （9）外循環(huán)滾珠滾珠絲桿位置，最好是放在滾珠絲桿軸以上插管。 （10）加工螺紋，外圓直徑大于1的外徑最好不要螺釘。 滾珠絲桿圖如下圖所示： 4.4 機(jī)架強(qiáng)度的校核 機(jī)架的選擇根據(jù)整個系統(tǒng)的總重量來定，方管機(jī)架受力分析得出，由分析得出底架在平衡狀態(tài)下只受地面對其的支撐力和在其表面上物體所給的壓力。 即物料和底架上面的所有零部件等等給的壓力為 ； 根據(jù)方管承載力計算公式： (為彎矩，為集中力，為集中力距支座距離，為集中力距另一支座距離，為跨度，) ； （僅用于截面)； （彈性抗拉強(qiáng)度/安全系數(shù)）。 ，本次設(shè)計初定為； 則： ； ，初定方管為。 計算得出。 ； 折算后為； 查得普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235A的抗拉強(qiáng)度為，由于遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于，所以初定方管滿足要求。 4.5轉(zhuǎn)軸強(qiáng)度的校核 軸的強(qiáng)度是一個機(jī)械能否保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，在一些特定場合，特別是軸的作用非常重要的場所，對軸進(jìn)行強(qiáng)度校核是必然的。 由于本設(shè)計所用軸主要是受彎曲強(qiáng)度，右端是帶輪對軸的力，中間是軸承座的兩個支撐力。而根據(jù)系統(tǒng)工況，要對軸進(jìn)行校核，就必須對它的抗彎能力和抗扭能力進(jìn)行校核計算，即由彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力不超過許用彎曲應(yīng)力，一般計算順序是先畫出軸的空間受力圖，然后根據(jù)分析繪制出軸的水平受力圖和垂直受力圖并求出水平面上和垂直面上的支承點(diǎn)反作用力。最后才是作出水平面上的彎矩和垂直面上的彎矩圖，這是軸的校核計算中的一個基本的流程，對于軸的危險截面的校核計算有著相當(dāng)重要的意義和作用，所以這個地方很關(guān)鍵，需要一步步地對軸進(jìn)行校核計算，才能夠得到正確的校核結(jié)果。 根據(jù)以上分析，我們可以做出軸的彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖，應(yīng)用公式我們可以繪出當(dāng)量彎矩圖，是應(yīng)力校正系數(shù)。對于不變的轉(zhuǎn)矩，?。粚τ谧兓霓D(zhuǎn)矩，取；對于對稱循環(huán)的轉(zhuǎn)矩取。a 是根據(jù)不同的系統(tǒng)工況決定的。對于本次設(shè)計，可以把軸的轉(zhuǎn)矩理解為不變的轉(zhuǎn)矩，所以根據(jù)以上分析，我們可以取。 軸的材料為鋼，根據(jù)鋼這個材料的相關(guān)參數(shù)，我們可以知道，，，；應(yīng)滿足 下列條件： 或 其中W為軸的抗彎截面系數(shù)； 軸的具體受力情況如下圖： 由材料力學(xué)的相關(guān)知識可得： 即： 解得： 由 得： 可得軸的彎矩圖則如下： 軸所受的轉(zhuǎn)矩如下： 轉(zhuǎn)矩圖如下： ； 所以， 所以當(dāng)量彎矩圖為： 從以上圖可以看出軸的危險截面在軸承左邊支撐處，于是就有： ； 即： ； 故根據(jù)校核，截面強(qiáng)度足夠，其它截面也是足夠安全的。 4.6軸承的較核 軸承的選用在以上的說明中已經(jīng)給出，選用的是帶緊定套的滾子軸承，型號為22218CK/W33+H318，其基本參數(shù)為主要是額定載荷： ，，,Y,，根據(jù)規(guī)范，我們知道該軸承的一些常規(guī)屬性，例如使用壽命，工作年限等等，所以軸承的額定動載荷的計算如下： ， 其中： —基本額定動載荷計算值； —當(dāng)量動載荷； —壽命因數(shù)，??； —速度因數(shù)，??； —力矩載荷因數(shù)，力矩較小時,力矩較大時； —沖擊載荷因數(shù),??； —溫度系數(shù),取； —基本額定動載荷； ,,,（等沖擊）,； 因?yàn)檩S向載荷，即，所以當(dāng)量動載荷 即 ， ， , 所以此軸承選的合適,能滿足要求。 軸承的三維圖如下圖所示： 第五章 附錄 部分機(jī)器及零件的三維圖 總結(jié) 至此在畢業(yè)設(shè)計完成之際，向我的導(dǎo)師表示由衷的感謝！真心的感謝我的導(dǎo)師對我的諄諄教導(dǎo)，感謝我敬愛的老師，您不僅在學(xué)習(xí)學(xué)業(yè)上給我以精心的指導(dǎo)，同時還在思想給我以無微不至的關(guān)懷支持和理解，給予我人生的啟迪，使我在順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)同時，也學(xué)到了很多有用的做人的道理，明確了人生目標(biāo)。知道自己想要什么了，不再是從前那個愛貪玩的我了，我懂得了很多，也成熟了很多，知道自己還是一名學(xué)生，需要學(xué)習(xí)的地方還有很多。經(jīng)過近半年努力的設(shè)計與計算，查找了各類的紙幣分類整理裝置的設(shè)計資料，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動和開心。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因?yàn)槲易约阂呀?jīng)盡力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學(xué)學(xué)習(xí)取得的一點(diǎn)點(diǎn)成果。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是從周圍的老師和同學(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多有用的知識，在此對所有關(guān)心我?guī)椭业谋磉_(dá)我由衷敬意，謝謝各位同學(xué)老師。 經(jīng)過此次畢業(yè)設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，有很多地方需要學(xué)習(xí)和補(bǔ)充，這樣，在以后的工作中才能夠克服種種困難，取得一定的成就。 參考文獻(xiàn) [1]黃磊 機(jī)械設(shè)計理論研究與探討 北京：科學(xué)出版社，2004.5 [2]李華 紙幣分類整理裝置概述 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1 [3]周宏甫 紙幣分類整理裝置的創(chuàng)新設(shè)計.高等教育出版社，2004.3 [4]姜繼海，宋錦春，高常識. 紙幣分類整理裝置工作原理.高等教育出版社，2002.8 [5]張春林，曲繼方，張美麟.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計.機(jī)械工業(yè)出版社，2001.4 [6]張遼遠(yuǎn). 紙幣分類整理裝置的設(shè)計與實(shí)現(xiàn). 機(jī)械工業(yè)出版社，2002.8 [7]基恩士傳感器選擇手冊 2010版本 [8]黃長藝，嚴(yán)普強(qiáng).機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ). 機(jī)械工業(yè)出版社，2001.1 [9]張桓，陳作模.機(jī)械原理.高等教育出版社，2000.8 [10]王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn). 紙幣分類整理裝置原理.高等教育出版社，1995.12 [11]徐錦康.機(jī)械設(shè)計.高等教育出版社，2004.4 [12]鄧星鐘.機(jī)電傳動控制.華中科技大學(xué)出版社，2001.3 [13]劉延俊.液壓與氣壓傳動.機(jī)械工業(yè)出版社，2002.12 [14]章宏甲，黃誼，王積偉.紙幣分類整理裝置的逆向設(shè)計.機(jī)械工業(yè)出版社，2000.5 [15]胡泓，姚伯威.機(jī)電一體化原理及應(yīng)用.北京：國防工業(yè)出版社，2000.6 [16]陳鐵鳴 紙幣分類整理裝置的創(chuàng)新. 高等教育出版社，2003.7 [17]孫靖民.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計. 機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1 [18]王勇領(lǐng).系統(tǒng)分析與設(shè)計.北京:清華大學(xué)出版社，1991.7 [19]Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. Dynamic Control of a Manipulator with Passive Joints in Operational Space 致謝 寫到這里，這次畢業(yè)設(shè)計總算快要完成了，通過幾個月的努力和時間的付出，總算有了這么一點(diǎn)點(diǎn)成就，覺得挺自豪的，同時也發(fā)現(xiàn)自己之前思念在學(xué)校學(xué)習(xí)的知識還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還有很多問題不大懂，也不明白，幸虧有我的導(dǎo)師和同學(xué)們的指導(dǎo)和幫助，然后自己查找相關(guān)書籍和資料，總算有了論文的初步構(gòu)思，然后通過這幾個月的付出，以至于今天的論文總算要告一段落了。我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因?yàn)槲沂窃趺聪氲模@是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學(xué)四年的知識和反映。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是來自老師和同學(xué)的潛移默化讓我學(xué)到很多有用的知識，在這里，謝謝老師以及所有關(guān)心我和幫助我的人，謝謝大家。 24 世界最新機(jī)械設(shè)計理念 來源:中國科技期刊 摘要:根據(jù)目前國內(nèi)外設(shè)計學(xué)者進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計時的主要思維特點(diǎn)，將產(chǎn)品方案的設(shè)計方法概括為系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)模塊化、基于產(chǎn)品特征知識和智能。這幾種方法的特點(diǎn)及其相互間的有機(jī)聯(lián)系，提出產(chǎn)品方案設(shè)計計算機(jī)實(shí)現(xiàn)的努力方向。 關(guān)鍵詞：機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計方法發(fā)展趨勢 設(shè)計文件是將語義設(shè)計網(wǎng)作為設(shè)計工具，在其開發(fā)的活性語義設(shè)計網(wǎng)ASK中，采用結(jié)點(diǎn)和線條組成的網(wǎng)絡(luò)描述設(shè)計，結(jié)點(diǎn)表示元件化的單元(如設(shè)計任務(wù)、功能、構(gòu)件或加工設(shè)備等)，線條用以調(diào)整和定義結(jié)點(diǎn)間不同的語義關(guān)系，由此為設(shè)計過程中的所有活動和結(jié)果預(yù)先建立模型，使早期設(shè)計要求的定義到每一個結(jié)構(gòu)的具體描述均可由關(guān)系間的定義表達(dá)，實(shí)現(xiàn)了計算機(jī)輔助設(shè)計過程由抽象到具體的飛躍。 系統(tǒng)化設(shè)計方法 系統(tǒng)化設(shè)計方法的主要特點(diǎn)是：將設(shè)計看成由若干個設(shè)計要素組成的一個系統(tǒng)，每個設(shè)計要素具有獨(dú)立性，各個要素間存在著有機(jī)的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設(shè)計要素結(jié)合后，即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計系統(tǒng)所需完成的任務(wù)。 系統(tǒng)化設(shè)計思想于70年代由德國學(xué)者Pahl和Beitz教授提出，他們以系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，制訂了設(shè)計的一般模式，倡導(dǎo)設(shè)計工作應(yīng)具備條理性。德國工程師協(xié)會在這一設(shè)計思想的基礎(chǔ)上，制訂出標(biāo)準(zhǔn)VDI2221技術(shù)系統(tǒng)和產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計方法。 1. 將用戶需求作為產(chǎn)品功能特征構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計和零件設(shè)計、工藝規(guī)劃、作業(yè)控制等的基礎(chǔ)，從產(chǎn)品開發(fā)的宏觀過程出發(fā)，利用質(zhì)量功能布置方法，系統(tǒng)地將用戶需求信息合理而有效地轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品開發(fā)各階段的技術(shù)目標(biāo)和作業(yè)控制規(guī)程的方法。 2. 將產(chǎn)品看作有機(jī)體層次上的生命系統(tǒng)，并借助于生命系統(tǒng)理論，把產(chǎn)品的設(shè)計過程劃分成功能需求層次、實(shí)現(xiàn)功能要求的概念層次和產(chǎn)品的具體設(shè)計層次。同時采用了生命系統(tǒng)圖符抽象地表達(dá)產(chǎn)品的功能要求，形成產(chǎn)品功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 3. 將機(jī)械設(shè)計中系統(tǒng)科學(xué)的應(yīng)用歸納為兩個基本問題：一是把要設(shè)計的產(chǎn)品作為一個系統(tǒng)處理，最佳地確定其組成部分（單元）及其相互關(guān)系；二是將產(chǎn)品設(shè)計過程看成一個系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計目標(biāo)，正確、合理地確定設(shè)計中各個方面的工作和各個不同的設(shè)計階段。 由于每個設(shè)計者研究問題的角度以及考慮問題的側(cè)重點(diǎn)不同，進(jìn)行方案設(shè)計時采用的具體研究方法亦存在差異。下面介紹一些具有代表性的系統(tǒng)化設(shè)計方法。 4. 設(shè)計元素法 用五個設(shè)計元素（功能、效應(yīng)、效應(yīng)載體、形狀元素和表面參數(shù)）描述“產(chǎn)品解”，認(rèn)為一個產(chǎn)品的五個設(shè)計元素值確定之后，產(chǎn)品的所有特征和特征值即已確定。我國亦有設(shè)計學(xué)者采用了類似方法描述產(chǎn)品的原理解。 5. 圖形建模法 研制的“設(shè)計分析和引導(dǎo)系統(tǒng)”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)及其相關(guān)的抽象信息，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能關(guān)系的圖形化建模，以及功能層之間的聯(lián)接。 將設(shè)計劃分成輔助方法和信息交換兩個方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用圖形符號、具有內(nèi)容豐富的語義模型結(jié)構(gòu)、可以描述集成條件、可以劃分約束類型、可以實(shí)現(xiàn)關(guān)系間的任意結(jié)合等特點(diǎn)，將設(shè)計方法解與信息技術(shù)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計過程中不同抽象層間信息關(guān)系的圖形化建模。 6. “構(gòu)思”—“設(shè)計”法 將產(chǎn)品的方案設(shè)計分成“構(gòu)思”和“設(shè)計”兩個階段?！皹?gòu)思”階段的任務(wù)是尋求、選擇和組合滿足設(shè)計任務(wù)要求的原理解?！霸O(shè)計”階段的工作則是具體實(shí)現(xiàn)構(gòu)思階段的原理解。 將方案的“構(gòu)思”具體描述為：根據(jù)合適的功能結(jié)構(gòu)，尋求滿足設(shè)計任務(wù)要求的原理解。即功能結(jié)構(gòu)中的分功能由“結(jié)構(gòu)元素”實(shí)現(xiàn)，并將“結(jié)構(gòu)元素”間的物理聯(lián)接定義為“功能載體”，“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機(jī)械運(yùn)動簡圖)。方案的“設(shè)計”是根據(jù)功能示意圖，先定性地描述所有的“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”，再定量地描述所有“結(jié)構(gòu)元素”和聯(lián)接件(“功能載體”)的形狀及位置，得到結(jié)構(gòu)示意圖。Roper，H.利用圖論理論，借助于由他定義的“總設(shè)計單元(GE)”、“結(jié)構(gòu)元素(KE)”、“功能結(jié)構(gòu)元素(FKE)”、“聯(lián)接結(jié)構(gòu)元素(VKE)”、“結(jié)構(gòu)零件(KT)”、“結(jié)構(gòu)元素零件(KET)”等概念，以及描述結(jié)構(gòu)元素尺寸、位置和傳動參數(shù)間相互關(guān)系的若干種簡圖，把設(shè)計專家憑直覺設(shè)計的方法做了形式化的描述，形成了有效地應(yīng)用現(xiàn)有知識的方法，并將其應(yīng)用于“構(gòu)思”和“設(shè)計”階段。 7. 鍵合圖法 將組成系統(tǒng)元件的功能分成產(chǎn)生能量、消耗能量、轉(zhuǎn)變能量形式、傳遞能量等各種類型，并借用鍵合圖表達(dá)元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結(jié)合，實(shí)現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)的自動生成和功能結(jié)構(gòu)與鍵合圖之間的自動轉(zhuǎn)換，尋求由鍵合圖產(chǎn)生多個設(shè)計方案的方法。 提倡在產(chǎn)品功能分析的基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品分解成具有某種功能的一個或幾個模塊化的基本結(jié)構(gòu)，通過選擇和組合這些模塊化基本結(jié)構(gòu)組建成不同的產(chǎn)品。這些基本結(jié)構(gòu)可以是零件、部件，甚至是一個系統(tǒng)。 本結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有標(biāo)準(zhǔn)化的接口(聯(lián)接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經(jīng)濟(jì)化，具有互換性、相容性和相關(guān)性。我國結(jié)合軟件構(gòu)件技術(shù)和CAD技術(shù)，將變形設(shè)計與組合設(shè)計相結(jié)合，根據(jù)分級模塊化原理，將加工中心機(jī)床由大到小分為產(chǎn)品級、部件級、組件級和元件級，并利用專家知識和CAD技術(shù)將它們組合成不同品種、不同規(guī)格的功能模塊，再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案。 以設(shè)計為目錄作為選擇變異機(jī)械結(jié)構(gòu)的工具，提出將設(shè)計的解元素進(jìn)行完整的、結(jié)構(gòu)化的編排，形成解集設(shè)計目錄。并在解集設(shè)計目錄中列出評論每一個解的附加信息，非常有利于設(shè)計工程師選擇解元素。 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，異地協(xié)同設(shè)計與制造，以及從用戶對產(chǎn)品的功能需求→設(shè)計→加工→裝配→成品這一并行工程的實(shí)現(xiàn)成為可能。但是，達(dá)到這些目標(biāo)的重要前提條件之一，就是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品方案設(shè)計效果的三維可視化。為此，不僅三維圖形軟件、智能化設(shè)計軟件愈來愈多地應(yīng)用于產(chǎn)品的方案設(shè)計中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及多媒體、超媒體工具也在產(chǎn)品的方案設(shè)計中初露鋒芒。目前，德國等發(fā)達(dá)國家正著力于研究超媒體技術(shù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP，以及標(biāo)準(zhǔn)虛擬現(xiàn)實(shí)造型語言上基于虛擬環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)交換格式)在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用。 機(jī)械產(chǎn)品的方案設(shè)計正朝著計算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)、智能化設(shè)計和滿足異地協(xié)同設(shè)計制造需求的方向邁進(jìn)，由于產(chǎn)品方案設(shè)計計算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法的研究起步較晚，目前還沒有成熟的、能夠達(dá)到上述目標(biāo)的方案設(shè)計工具軟件。作者認(rèn)為，綜合運(yùn)用文中四種類型設(shè)計方法是達(dá)到這一目標(biāo)有效途徑。雖然這些方法的綜合運(yùn)用涉及的領(lǐng)域較多，不僅與機(jī)械設(shè)計的領(lǐng)域知識有關(guān)，而且還涉及到系統(tǒng)工程理論、人工智能理論、計算機(jī)軟硬件工程、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等各方面的領(lǐng)域知識，但仍然是產(chǎn)品方案設(shè)計必須努力的方向。國外在這方面的研究已初見成效，我國設(shè)計學(xué)者也已意識到CAD技術(shù)與國際交流合作的重要性，及其應(yīng)當(dāng)采取的措施。 基于產(chǎn)品特征知識設(shè)計方法的主要特點(diǎn)是：用計算機(jī)能夠識別的語言描述產(chǎn)品的特征及其設(shè)計領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗(yàn)，建立相應(yīng)的知識庫及推理機(jī)，再利用已存儲的領(lǐng)域知識和建立的推理機(jī)制實(shí)現(xiàn)計算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計。 機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計主要是依據(jù)產(chǎn)品所具有的特征，以及設(shè)計領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推量和決策，完成機(jī)構(gòu)的型、數(shù)綜合。欲實(shí)現(xiàn)這一階段的計算機(jī)輔助設(shè)計，必須研究知識的自動獲取、表達(dá)、集成、協(xié)調(diào)、管理和使用。為此，國內(nèi)外設(shè)計學(xué)者針對機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計知識的自動化處理做了大量的研究工作，采用的方法可歸納為下述幾種。