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沈阳工学院
毕业设计说明书
题 目：
专 业：
学 号：
姓 名：
指导教师：
硬币分选机的设计 机械设计制造及其自动化 机械与运载学院
摘 要
硬币自动分选清点机是一种集自动分选、清点和包装于一体的小型机械。本设计式为了使硬币的处理更加便捷，解决现今社会硬币逐步增大的流通量，以及硬币的处理不便的问题。经对市场产品的调查研究发现，现今已有的硬币分选机构基本都不具备包装功能。在此次的设计中，针对这个缺陷，设计出了以一个螺旋料槽扭动式电磁振动给料机、一个直线料槽往复式电磁振动给料机、三个纵封包装机、一个推杆机构和三个机械手，以及电子计数器结合而成的硬币自动分选清点机构。硬币自动分选清点机利用电磁振动给料机的振动以对硬币进行定向、排列与分选。螺旋料槽扭动式电磁振动给料机在本设计中承担的主要是硬币的定向与排列，直线料槽往复式电磁振动给料机主要运用于硬币的分选，纵封包装机、机械手与推杆机构组成了一个可纵封与横封的包装机构，电子计数器则用于硬币的清点。根据对电磁振动给料机、纵封包装机以及机械手电磁铁的选用和吸力参数设计，对机械手夹紧力参数的设计和对推杆机构的参数设计及强度校核，符合所设计机械的工作要求，通过这些局部设计计算，证明了硬币自动分选清点机的设计理论是可行的。以它的实用性，将比其他的硬币分选机构有更高的效率。
关键词：硬币清点，自动分选，机械手，电磁振动给料机
ABSTRACT
Automatic coin counting and sorting machine is a small machine having functions with automatically sorting, counting and packaging. The design wants to make the coin processing convenient, and solves the increasing circulation of coins in present-day society and the inconvenient coin processing. Through a research to the products with the coin sorting machines, we found the existing coin sorting machines almost have no the function of package nowadays. In the design, with the shortcoming, a coin counting and sorting machine is designed with a twisting spiral electromagnetic vibratory feeder, an electromagnetic reciprocating linear vibration feeder, three vertical sealing packing machines, a putter machine and three robots grouping together. The coin counting and sorting machine use the electromagnetic vibratory feeder to direct, arrange and sort for coins. The a twisting spiral electromagnetic vibratory feeder is used to direct and arrange, the electromagnetic reciprocating linear vibration feeder is used to sort coins, a machine which group with the vertical sealing packing machine, the robot and the putter machine can finish the vertical seal and horizontal seal, and the digital counter is used to count coins. The parameter design including the selection of electromagnet and electromagnetic suction of the electromagnetic vibratory feeder, the vertical sealing packing machine and the robot, the clamping force of the industrial robot and the putter machine and the strength check satisfy the job requirement. Through these designs and calculating, it is confirmed that the design theory of the automatic coin counting and sorting machine is right. With its practicality, the machine will have a higher practicality than others.
Key Words: Coin counting，Automatic sorting，Robot，Electromagnetic vibratory feeder
目 录
摘 要 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- I ABSTRACT ------------------------------------------------------------------------------------------------II
第一章 绪 论 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 1
第二章 硬币分选清点机构的方案设计 -------------------------------------------------------------- 4
2.1 总体方案的确定 ............................................................................................................. 4
2.2 几种机构方案的比较及最终方案的确定 ................................... 错误！未定义书签。
2.3 驱动系统性能分析与方案设计 ..................................................................................... 7
2.4控制系统的方案设计 ...................................................................................................... 8
2.4.1 控制顺序 ............................................................................................................ 8
2.4.2 控制方案 ............................................................................................................ 8
第三章 各部件技术设计及参数选择 ----------------------------------------------------------------10
3.1 电磁振动给料机的设计 ............................................................................................... 10
3.1.1 概述 .................................................................................................................. 10
3.1.2 电振机工作原理及物料输送原理 .................................. 错误！未定义书签。
3.1.3 运动学参数的选择和计算 .............................................................................. 15
3.1.4 动力学参数选择及计算 .................................................................................. 17
3.1.5 电振机电磁参数计算 ...................................................... 错误！未定义书签。
3.1.6 振动料斗参数选择及设计要点 ...................................................................... 21
3.2 纵向热封器设计及参数选择 ....................................................... 错误！未定义书签。
3.2.1 概述 .................................................................................. 错误！未定义书签。
3.2.2 纵封器的设计 .................................................................................................. 22
3.2.3 塑料材料及热封温度的选择 .......................................................................... 24
3.3 热封切断机械手的设计 ............................................................................................... 25
3.3.1 概述 .................................................................................................................. 25
3.3.2 机械手设计及参数计算 .................................................................................. 26
3.4 推杆包装机构 ............................................................................... 错误！未定义书签。
3.4.1 齿轮的选择及计算 .......................................................... 错误！未定义书签。
3.4.2 电动机的选择 .................................................................................................. 28
3.4.3 齿轮的设计准则 .............................................................................................. 28
3.4.4 齿轮传动的强度计算 ...................................................................................... 29
3.4.5 丝杠螺母参数的选择 ...................................................... 错误！未定义书签。 结 论 -------------------------------------------------------------------------------------------------------30 致 谢 -------------------------------------------------------------------------------------------------------33 参考文献 ---------------------------------------------------------------------------------------------------33
2016-2021年中国硬币清点机行业市场发展
现状及投资前景预测报告
报告简析：
中金企信（北京）国际信息咨询有限公司在市场调查领域已有十余年的调研经验。着力打造一站式服务的多用户报告、市场调查报告、行业研究报告、查阅咨询报告、市场分析报告、数据监测报告、项目可行性报告、专项调研报告等专业情报信息咨询平台。在此同时与业内企业、官方、第三方机构建立完善的数据与信息平台为该领域企业提供准确高效的市场信息与数据保证。
报告主要围绕市场现状（包含区域市场）、市场竞争与供需格局格局（包含区域市场）、市场规模（包含区域市场）、市场前景（包含区域市场）、技术发展趋势分析、价格分析、进出口分析、使用情况及品牌占有率、企业竞争力与主要财务数据分析、相关政策法规与环境分析、投资策略、投资风险、风险规避、营销战略选择等多方面进行科学细致的分析。中金企信（北京）国际信息咨询有限公司本着“一心一意做研究，全神贯注为客户”的基本工作理念，为业内企业提供准确及时的市场数据分析，是业内企业重要的参考依据。
数据来源：
提供自身团队与外聘顾问专家、外聘团队获取一手数据、国家统计局、发改委、中国海关总署、相关媒介平台、相关协会组织等（针对每个行业与产品数据来源会有不同，我司报告数据都会注明实效数
据来源确保数据权威与准确性）。
报告目录（部分）：
第一章 硬币清点机概述
第一节硬币清点机定义
第二节硬币清点机行业发展历程
第三节硬币清点机市场发展概况
第四节硬币清点机产业链分析
一、产业链模型介绍
二、硬币清点机产业链模型分析
第二章2010-2016年中国硬币清点机行业发展环境分析
第一节2010-2016年中国经济环境分析
一、宏观经济
二、工业形势
三、固定资产投资
第二节硬币清点机行业相关政策
一、国家“十二五”产业政策
二、其他相关政策
三、出口关税政策
第三节2010-2016年中国硬币清点机行业发展社会环境分析
一、居民消费水平分析
二、工业发展形势分析
第三章中国硬币清点机生产现状分析
第一节硬币清点机行业总体规模
第一节硬币清点机产能概况
一、2010-2016年产能分析
二、2016-2021年产能预测
第三节硬币清点机市场容量概况
一、2010-2016年市场容量分析
二、产能配置与产能利用率调查
三、2016-2021年市场容量预测
第四节硬币清点机产业的生命周期分析
第五节硬币清点机产业供需情况
第四章 硬币清点机国内产品价格走势及影响因素分析
第一节国内产品2010-2016年价格回顾
第二节国内产品当前市场价格及评述
第三节国内产品价格影响因素分析
第四节2016-2021年国内产品未来价格走势预测
第五章2010-2016年我国硬币清点机行业发展现状分析
第一节我国硬币清点机行业发展现状
一、硬币清点机行业品牌发展现状
二、硬币清点机行业需求市场现状
三、硬币清点机市场需求层次分析硬币清点机
四、我国硬币清点机市场走向分析
第二节中国硬币清点机产品技术分析
一、2010-2016年硬币清点机产品技术变化特点
二、2010-2016年硬币清点机产品市场的新技术
三、2010-2016年硬币清点机产品市场现状分析
第三节中国硬币清点机行业存在的问题
一、硬币清点机产品市场存在的主要问题
二、国内硬币清点机产品市场的三大瓶颈
三、硬币清点机产品市场遭遇的规模难题
第四节对中国硬币清点机市场的分析及思考
一、硬币清点机市场特点硬币清点机
二、硬币清点机市场分析
三、硬币清点机市场变化的方向
四、中国硬币清点机行业发展的新思路
五、对中国硬币清点机行业发展的思考
第六章2010-2016年中国硬币清点机行业发展概况
第一节2010-2016年中国硬币清点机行业发展态势分析
第二节2010-2016年中国硬币清点机行业发展特点分析
第三节2010-2016年中国硬币清点机行业市场供需分析
第七章 硬币清点机行业市场竞争策略分析
第一节行业竞争结构分析
一、现有企业间竞争
二、潜在进入者分析
三、替代品威胁分析
四、供应商议价能力
五、客户议价能力
第二节硬币清点机市场竞争策略分析
一、硬币清点机市场增长潜力分析
二、硬币清点机产品竞争策略分析
三、典型企业产品竞争策略分析
第三节硬币清点机企业竞争策略分析
一、2016-2021年我国硬币清点机市场竞争趋势
二、2016-2021年硬币清点机行业竞争格局展望
三、2016-2021年硬币清点机行业竞争策略分析
第八章 硬币清点机行业投资与发展前景分析
第一节2010-2016年硬币清点机行业投资情况分析
一、2010-2016年总体投资结构
二、2010-2016年投资规模情况
三、2010-2016年投资增速情况
四、2010-2016年分地区投资分析
第二节硬币清点机行业投资机会分析
一、硬币清点机投资项目分析
二、可以投资的硬币清点机模式
三、2015年硬币清点机投资机会
四、2015年硬币清点机投资新方向
第三节硬币清点机行业发展前景分析
一、金融危机下硬币清点机市场的发展前景
二、2015年硬币清点机市场面临的发展商机
第九章2016-2021年中国硬币清点机行业发展前景预测分析
第一节2016-2021年中国硬币清点机行业发展预测分析
一、未来硬币清点机发展分析
二、未来硬币清点机行业技术开发方向
三、总体行业“十三五”整体规划及预测
第二节2016-2021年中国硬币清点机行业市场前景分析
一、产品差异化是企业发展的方向
二、渠道重心下沉
第十章 硬币清点机行业上下游行业分析
第一节上游行业分析
一、发展现状
二、发展趋势预测
三、行业新动态及其对硬币清点机行业的影响
四、行业竞争状况及其对硬币清点机行业的意义
第二节下游行业分析
关于大量硬币自动分拣、自动包装的研究与设计
The research and design about automatic sorting and automatic packaging of A large
number of coins
摘要 硬币作为金融体系中不可或缺，举足轻重的一环，并且在日常生活中使用频繁，不得不受到重视。
在银行，商厦交易时候会收到大量硬币，问题就来了，硬币的按面值类别分拣基本都是靠人工完成，工作量大，效率低下，浪费资金。因此设计一台具有分拣硬币的机器会减轻工作强度，省去不少酬劳资金。现存的硬币分拣机器有几种类别，一种是大型的流水线式，靠光感识别硬币，仪器设备制造成本高，机型庞大不适合普及；另外一种小型分选机生产成本低经济性较好但是筛选效率很低，还是很依赖人力。
本论文介绍的设计产品采用过滤筛选器对硬币做出分拣，并且关键是摒弃传统纸质包装方式，采用塑料胶杯包装，胶杯装满硬币后通过结构输送到包装区进行自动封口，最终实现对大量硬币的高效分拣包装。特色在于单位时间筛选的量多，包装的自动化。且产品主演采用机械机构，附加较简单的电路控制，制造成本低廉，较适宜小商店，家庭的普及使用。
关键词：大量 自动分拣 自动包装 高效 成本低廉
一、 分拣机的机构单元组成
（一）、震动筛选单元 （二）、传送皮带单元 （三）、包装封口单元 （四）、光电计数单元 二、整体结构示意图
三、分拣机的工作原理
将一定量的硬币全部放入筛选区的容器中，开机工作，筛选机开始震动筛选，硬币筛选好后硬币通道打开，分选好的各币值硬币进入各自滑道，通过传送带上的入口进入包装胶杯。胶杯中装满硬币后被传送至包装区，包装机采用曲柄连杆机构，在电机驱动作用下，将封口塑模挤压粘结到胶杯口边缘实现封口。往胶杯装硬币的动作和封口动作是同时进行的。封口完成后的硬币杯通过计数光电计数区时候进行计数，最后被传送至皮带的右端时通过
特殊机构实现与皮带脱离。
四条皮带，以及上方的四个封口机有各自的独立控制系统，互不干涉，当检测装置检测到某种硬币不够装满一个胶杯时，皮带自动停止不在传送，封口机同时停止工作。最后阶段四条皮带都处于停滞状态时候，统一再次工作，将剩余硬币清扫出来。
大致工作流程如下
四、 包装材料的改进
采用管状的带有边沿的透明胶杯，如图4-1所示
——图4-1——
五、震动筛选机的设计
(一)、筛选原理
靠带有均布圆形孔的筛选隔板（如图5-1）过滤，比孔径大的硬币留在这一层，小的落入下一层。
——图5-1 筛选隔板—— 三个隔板将筛选容器分成四层，从上至下最终依
次只留下一元、旧一角、五角、一角硬币
（二）结构设计
整体分为筛选区和滑道区，两个区之间通过隔板挡开。筛选区下面连接震动机，如图5-2所示
图5-2
开机震动即开始工作，硬币在震动作用下晃动，经过试验测试，容腔中装入规定（硬币平面到警示线位置）量硬币在经过5~8分钟后会完全筛选分开，所以设置控制电路：实现10分钟后打开挡板功能，同时筛选腔体被抬起倾斜一个角度，使筛选腔和滑道腔之间相通，硬币在重力和晃动作用下进入滑道区，通过管状滑道下落。
六、特殊传送机构的设计硬币清点机
(一)皮带结构的改进
传统的皮带传送都是将产品放置在带上传送。本设计将皮带结构进行创新改进，使其能够方便地运送硬币包装胶杯且能够自动分离，还可以使胶杯达到竖直方向的固定效果，从而实现装硬币和包装的动作。
镶嵌入皮带上的金属胶杯托架
（二）、胶杯托架轴与轴座
如下图所示，胶杯固定架两边的轴与轴座形成转动副,这样设计的作用是胶杯管可以绕着
轴进行摆动，方便最后其与皮带分离。但是装硬币以及封口过程中，胶杯要固定不动动作才可完成，所以设置定位装置。
（三）、定位板
当胶杯被运送到滑道口位置开始装硬币时，胶杯托架下平面与如下图所示的定位板平面
相接触，从而限制转动副的运动，起到定位的作用。
(四)分离机构的设计
胶杯完成包装经过光电计数光束之后，在皮带右端与之分离。分离机构能使其
纸币分类整理机械设计
设计者：李伟 史珂露 郭鲜 张朋
指导教师： 刘波
（西安工业大学机电工程学院，西安 710021）
摘要：本设计主要针对目前城市公交公司、商贸和银行关于钱币的分类、清点、整理需求而设计。目前以上场合的钱币分类主要依赖于人工，人力成本高且效率低下。本机械装置的主要功能是对混杂在一起的各种纸币和硬币进行分类、清点、整理。本设计准确、实用。可部分或者全部替代人工，减少人力成本。本设计的创新点主要有：（1）功能齐全，可同时实现硬币和纸币的分类、清点、整理。（2）结构紧凑，该设计中各模块排列紧凑。（3）该设计过程采用模块化设计，较多采用成熟技术，开发周期短。可靠性高。
关键词：钱币分类 识别 清点 整理 模块化设计
作品内容简介
该作品根据本届机械创新设计大赛的主旨“服务社会——高效、便利、个性化”，针对内容为 “钱币的分类、清点、整理机械装置”。
本设计采用模块化设计，将功能细分为硬币和纸币的整理、识别、分类。各个模块由专人负责，定期讨论交流，使得本设计能集中集体智慧。
本设计较多采用目前成熟技术，可靠性高，开发周期短。性价比高。
联系人：李伟
EMAIL：[email protected]
1 作品背景
城市公交公司、商贸和银行对于钱币的分类、清点、整理有较大需求。目前以上场合的钱币分类主要依赖于人工，人力成本高且效率低下。
2 设计方案
2.1. 总体设计构想
总体设计框图如图2.1所示。本设计中采用模块化设计，设计任务分配如图2.2所示。
图2-1-1 总体设计框图
图2-1-2设计任务分配图
2.2. 各模块设计方案
2.2.1 硬币分类模块设计方案
2.2.2 纸币整理模块设计方案
方案一：振动式
先通过振动特制分离筛，同时给装置中通流动气体，加速符合厚度的纸币从细缝中掉到下一个装钱箱。步骤如何：
（1）振动：尽量把卷着的纸币打开。
（2）加潮：把处理过的纸币适量洒些水，降低纸币硬度。
（3）压平: 用一个压板把加过潮的纸币压平。
（4）烘干：用小功率加热器把纸币水分烘干。
方案二：摩擦式
通过静电吸引原理，先把圆筒的表面充上电荷，然后通过电荷的吸引力，圆筒吸附纸币，在通过圆筒上方的限制板，把不符合规格的纸币过滤掉。通过的纸币，降落到下一个纸币盒。步骤如何：
（1）通电：给圆筒表面充满电荷，防止电荷流失。
（2）电荷中和：把通过的纸币上的电荷中和，让通过的纸币落入纸币盒。
2.2.3.纸币的逐张分离方案设计：
纸币的分离要完成的任务是将整理好的纸币逐张分离出来，对于纸币分离，可参考打印机的送纸机构中的分纸机构，两者实现的功能基本相同，只是两者在尺寸及平整度方面有较
大差别。这种差别只需对相应机构做出调整机构即可完成。故这里参考打印机的送纸机构设计。打印机的送纸机构主要有两种形式，即摩擦式和气动式。下面分别介绍两种送纸机构的工作原理。
气动式分离原理
图2.2.3.1气动式分离原理图
如图2.2.3.1
1）分纸嘴7向下移动，吸住最上面的一张纸后，上抬并后翘，以防止吸起双张，并有利于压纸吹嘴3的插入。
2）压纸吹嘴3插入，压住下面的纸并打开吹气气路吹风，使吸起的纸与下面的纸分开，同时探测纸堆高度。
3）递纸嘴8吸住纸张向右运动，此时分纸吸嘴7与递纸吸嘴8同时控制纸张，进行纸张的交接，即由分纸吸嘴7交给递纸吸嘴8。
4）分纸吸嘴7切断气路放纸，完成纸张交接，并随即上升，此时，压纸吹嘴3停止吹气离开纸堆，递纸吸嘴8向左运动将纸张输出。为保证纸张的正确交接与运输，递纸吸嘴8应实现一定的轨迹。
5）随着纸张的不断输出，输纸机纸堆监测系统随时提升纸堆高度，保证输纸不间断地进行。
摩擦式分离原理
如图2.2.3.2
图2.2.3.2摩擦式分离原理图
摩擦式打印机送纸机构包括纸张分离（media seperator)和挡纸结构(media stopper)，以及送纸机构（picking mechanism)三大部分。
纸张分离是靠搓纸轮和分离垫共同作用，其原理是纸张之间，纸张与搓纸轮之间，以及纸张与分离垫之间的摩擦是不一样的。当搓纸轮在送纸机构带动下送纸时，纸张便进去了。
挡纸机构是防止一叠纸放进去时不对齐，或者放过了位置。因为每一个用户的手力量是不一样的，这样会增加多张之同时送进的机会.
对比上述两种方案，两者均在打印机上广泛使用，技术较成熟，可以借鉴，但方案二若在本设计中采用，则需要另外加上传送装置，由于相对于打印机的打印纸，本设计所针对的钱币平整度差，传送困难，若采用方案一，则可有送纸吸嘴直接将纸币送至相应储存处。结构简单紧凑。但方案一效率较低。设计结构图如图2.2.3．3所示。硬币清点机
图2.2.3.3三维图
2.2.4 纸币识别、整理、计数及储存模块设计方案
2.2.4．1识别方案
方案1：
图像采集系统主要是南图像传感器对在传送带上高速传送的钞票进行采样、缓存，然后送至DSP图像处理模块。该系统是以CPLD完成钞票图像信息采集时序控制和数据缓存，采用接触式图像传感器(CIS)SV233A4W和模数转换器AD9822实现图像的采样和量化功能。另外，使用码盘和对管来实现传送带与采样的同步。清分机的图像采集系统主要由码盘、对管、传感器、A／D转换器、CPLD等组成。CPLD是系统核心，控制各部分时序及数据采集。当无钞票时，系统处于等待状态；当有钞票经过对管时，将产生一个触发信号，CPLD接收到触发信号后，将控制接触式图像传感器对钞票进行采样，采样间隔由码盘信号分频控制。采集到的图像信息经A／D转换后，存储到内部RAM中，为图像处理单元DSP的后续处理、识别提供数据。该系统原理框图如图2.2.4．1所示。
图2-2-4.1方案一原理图
方案2 ：
该系统以DSP为核心处理器，结合图像传感器CCD和复杂可编程逻辑器件CPLD，并
辅以高性能的模/数转换器AD9200，进行纸币图像的采集、处理。该系统主要针对人民币第四版和第五版的5元、10元、20元、50元、100元九种纸币进行识别，利用数字图像处理技术和改进的自组织映射神经网络(SOFM)提取纸币图像的长度、宽度、方向块特征，区分纸币的面值、正反面与正反向。终极完成的系统能达到较高的识别速度和识别率。
识别系统的总体硬件结构如图1所示。人民币的图像首先通过传感器CCD扫描后得
到光电转换信号，并经过AMP的三倍放大；然后将放大的模拟信号经过模数转换器AD9200转换成为标准的数字信号，送进到CPLD缓存；最后通过EDMA通道输进到DSP的RAM中，在DSP中进行图像的处理和识别。整个系统的信号逻辑时序由CPLD来控制。另外，还有一些辅助环节，如纸币输进输出装置、用户检测装置、复位装置等。
纸币图像的采集由CCD与A/D转换器组成。本系统采
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