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機械原理課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目：硬 幣 分 揀 機 學(xué) 院：機 械 工 程 學(xué) 院 專業(yè)班級：車輛13級卓越班 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 日期：2015年5月30日 目錄 1、 設(shè)計題目 …………………………………………………3 1、 設(shè)計背景……………………………………………………3 2、 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求………………………………………3 2、 機械系統(tǒng)運動方案的擬定分析與比較 …………………4 1、 方案一分析…………………………………………………4 2、 方案二分析…………………………………………………5 3、 方案三分析…………………………………………………7 4、 各方案的比較及選定………………………………………9 三、收集包裝裝置的分析 ……………………………………10 四、設(shè)計所用方法及其原理的簡要說明 ……………………11 1、 設(shè)計所用方法………………………………………………11 2、 機器工作原理………………………………………………11 五、設(shè)計小結(jié) …………………………………………………12 一、設(shè)計題目 1、設(shè)計背景 在目前國內(nèi)的小面值貨幣流通的領(lǐng)域，硬幣分揀大多為人工分揀操作，生產(chǎn)效率低下，浪費勞動成本。為此，本次課程設(shè)計題目為硬幣分揀機設(shè)計，本設(shè)計屬于應(yīng)用于現(xiàn)代化的創(chuàng)新性設(shè)計。該設(shè)備主要用于多種硬幣的分選，該設(shè)備實現(xiàn)了自動化操作，達(dá)到高效、可靠、減輕勞動成本以及減少浪費勞動力的目的。 3、 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 (1) 我國目前流通硬幣種類及其基本信息 種類 材質(zhì) 直徑（mm） 厚度(mm) 質(zhì)量(g) 邊角 形狀 一角 鋁鎂合金 22.5 2.40 2.20 平邊 圓形 不銹鋼 18.0 1.85 3.20 平邊 圓形 五角 鋼芯鍍銅 20.5 1.41 3.80 間斷絲齒 圓形 一元 鋼芯鍍鎳 25 1.85 6.05 平邊 圓形 （2）由以上表格，本組成員利用硬幣的直徑大小、硬幣的厚度大小以及外部形狀，通過傳送帶組改變硬幣角度姿態(tài)，進行硬幣的平鋪和篩選，來達(dá)到本次設(shè)計的目的要求。 二、機械系統(tǒng)運動方案的擬定分析與比較 1、方案一分析 機架 送料口 凹凸機構(gòu) 傳送皮帶 V 俯視圖 斜滑導(dǎo)軌軌 1角直徑 d1 5角直徑d2 1元直徑d3 D>d1 D>d2 DH2>H3 H1>=一元硬幣的直徑 一元硬幣的直徑>H2>=2倍一角（舊）直徑厚度 2倍厚度>H3>=一角（舊）直徑厚度 2. 從寬度上： 采用機架寬度擋板實現(xiàn)在同級的分階段篩選 3、 方案三分析 送料口 機架擋板 H2 H1 H3 收集裝置在下演示 齒輪皮帶輪1 齒輪皮帶輪2 俯視 傳送帶俯視圖： 傳動皮帶1 擋板1 利用兩傳送帶中間間隔帶， 根據(jù)不同硬幣的大小來篩選硬幣 分隔斜板 擋板2 夾角a 作用為利用硬幣本身重量引導(dǎo)其偏向切沿?fù)醢?傳送滑下 傳動皮帶2 注：收集包裝裝置機構(gòu)圖請參考第10頁 方案三中，采用了傳送帶重疊及組合的方式，上圖所示前兩個傳送帶主要是為了實現(xiàn)防堵塞功能、限制硬幣流通數(shù)量以及平鋪功能。最后是一對傳送方向呈夾角的傳送帶組，通過夾角大小控制兩傳送帶之間的距離來篩選硬幣。同時還特將傳送帶組調(diào)節(jié)一定的角度來調(diào)整硬幣姿態(tài)，使硬幣由平鋪變?yōu)樾绷⒆藨B(tài)。安裝擋板，提供支持力，輔助調(diào)整硬幣姿態(tài)。最終達(dá)到設(shè)計目的。 優(yōu)點：傳輸效率高，不會出現(xiàn)硬幣重疊，操作簡便，控制周密，使用可靠，篩選目的明確。 缺點：拼接稍難 4、 各方案的比較選定 經(jīng)過三組方案的比較，對比各組方案的優(yōu)點與缺點，發(fā)現(xiàn)： 方案一 效率低下，不能達(dá)成篩選分類的目的，而且平鋪功能不完善，特別容易造成堵塞，從而不能實現(xiàn)自動化，拋棄此方案； 方案二 傳輸效率有所提高，利用了硬幣的姿態(tài)調(diào)整，減少了傳動機構(gòu)的拼接；節(jié)省了制造成本，減少了不必要的浪費；結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定可靠。但是平鋪的問題仍舊沒有得到解決，堵塞問題可能還會出現(xiàn)，同時增加了制造成本，清分不準(zhǔn)確；操作不夠周密，拋棄此方案； 方案三 在傳輸效率方面得到大幅度提高；不會出現(xiàn)硬幣重疊，操作簡便；控制周密，篩選分類目的比較明確；清分準(zhǔn)確，使用可靠，而且在制造方面沒有造成多大難度。 最終本組成員決定采用方案三來作為最優(yōu)方案。 二、硬幣分類收集包裝裝置 收集包裝裝置簡圖： 分隔斜板 一元硬幣收集包裝紙筒 圓柱形導(dǎo)槽 如上圖所示，收集包裝裝置由一塊分隔斜板和特制圓柱形紙筒（也可自備包裝裝置）組成。分隔斜板需要斜放在傳送帶內(nèi)部，向外側(cè)延伸，且與水平方向成一定角度，便于硬幣下滑至圓柱形管道，最后進入包裝紙筒（直徑略大于相應(yīng)硬幣的直徑，使硬幣剛好整齊層疊，高度略大于50個硬幣重疊的厚度）。 四、設(shè)計所用方法及其原理的簡要說明 1、 設(shè)計所用方法 本設(shè)計利用了傳送帶平穩(wěn)傳輸?shù)奶匦?，為實現(xiàn)硬幣平鋪功能提供了一個可靠穩(wěn)定的前提條件，同時也利用傳送帶這一特性提高傳輸效率、防止硬幣卡死或大量硬幣的堵塞。而在篩選裝置上不僅利用了傳送帶這一特性，還利用了夾角的調(diào)整，傳送帶之間的夾角是為了硬幣的篩選，兩傳送帶同時還傾斜一定的角度，借此更好的利用硬幣姿態(tài)進行篩選。以上為本設(shè)計的方法。 2、 機器工作原理 （1） 以電動機作為動力源，利用齒輪組傳動比的特性，調(diào)節(jié)各傳送帶運行速度（各傳送帶運行速度不同），調(diào)節(jié)各傳送帶速度至最佳配合狀態(tài)。 （2） 硬幣從機器盛裝裝置進入，經(jīng)由第一個傳送帶的帶動，硬幣向下漏一部分，經(jīng)過第二個傳送帶實現(xiàn)平鋪，進入滑軌，從而到達(dá)篩選裝置。而且第一個傳送帶和第二個傳送帶之間的空隙大小是為了控制硬幣流通數(shù)量，進一步放大本裝置的防阻塞功能。 （3） 硬幣經(jīng)過平鋪之后從滑軌（導(dǎo)向作用，限制硬幣縱向滑動范圍）進入最后的篩選裝置（由兩組傳送帶組成），接著在自身重力、慣性力以及固定在傳送帶上的擋板的支持力（注：擋板不與皮帶同步傳動）的綜合作用下，通過傳送帶夾角所制造的間距來篩選硬幣。 五、設(shè)計小結(jié) 機械原理課程設(shè)計是使學(xué)生較全面、系統(tǒng)掌握和深化機械原理課程的基本原理和方法的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生機械運動方案設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計以及應(yīng)用計算機工程實際中各種機構(gòu)進行分析和設(shè)計能力的一門課程。 老師給出了眾多課題，本組成員選定了課題之一————硬幣分揀機。我們想了很多相關(guān)機構(gòu)，比如，開始的盛裝裝置，我們想到采用漏斗形式，并且加上凸輪裝置，來促進硬幣流通，防止堵塞 ，對于傳輸裝置我們采用傳送帶，利用傳送帶傳輸平穩(wěn)的特性，使硬幣平鋪在傳送帶上，為后面硬幣篩選分類做好準(zhǔn)備。但是最終推導(dǎo)出這個方案不是很合適，效率低下。 經(jīng)過改進，我們把盛裝裝置的凸輪機構(gòu)去掉，而在管道上壁上做文章，把上壁做成凹凸?fàn)?，限制硬幣流通?shù)量，防止堵塞。同時把篩選裝置改進，并把前面的設(shè)計成曲面，調(diào)整硬幣姿態(tài)，最終在梯形斜槽上完成篩選。但是最后發(fā)現(xiàn)硬幣容易重疊，清分目的不夠明確，此方案被擱置。 最后，我們想到利用多組傳送帶來完成硬幣的傳輸、流通、防堵塞、平鋪以及篩選功能。我們考慮到硬幣的流通數(shù)量，設(shè)計了兩組傳送帶來達(dá)到目的。然后把篩選裝置也采用傳送帶，調(diào)節(jié)兩傳送帶傳輸方向，使它們成夾角，利用夾角控制傳送帶之間的距離，完成篩選的目的。 通過本次課程設(shè)計，我們明白了課程設(shè)計的基本任務(wù)是針對某種簡單機器，按照給定的機械總功能要求，分解功能，進行機構(gòu)的選型和組合，設(shè)計機械運動方案。針對我們所做的這一課題，就是按照這種思路對運動方案進行對比、評價和選擇，繪制機構(gòu)運動簡圖。 我們課題小組成員從中受益匪淺，通過思考，團結(jié)協(xié)作，以及親手實踐制作模型，深刻的體會到設(shè)計一件機器的辛苦，這不是一蹴而就的，也不是僅僅是紙上談兵，需要結(jié)合理論與實踐，不斷地改進、優(yōu)化我們的方案；在構(gòu)思方面一定要做的考慮全面，設(shè)計精巧，轉(zhuǎn)變思維，多角度考慮問題；針對實踐方面，我們所要做的就是合理布置各機構(gòu)的位置以及它們之間的連接方式和角度，一起動手，發(fā)揚團隊精神，完成模型制造。最終交上了一份我們滿意的答卷。