振動(dòng)篩式硬幣清分機(jī)設(shè)計(jì)含10張CAD圖

振動(dòng)篩式硬幣清分機(jī)設(shè)計(jì)含10張CAD圖,振動(dòng)篩,硬幣,分機(jī),設(shè)計(jì),10,cad 振動(dòng)篩式硬幣清分機(jī)設(shè)計(jì) 摘 要 硬幣是在日常生活中能常見到的金屬鑄造的貨幣，在日常生活中常會(huì)遇到要數(shù)一堆一堆的硬幣。比如在銀行就要人親自數(shù)，而且在數(shù)的過程當(dāng)中還有可能發(fā)生某些意外，要重新數(shù)，這就會(huì)大大提高人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 為解決這些令人繁瑣的勞動(dòng)，設(shè)計(jì)一臺(tái)能夠?qū)Υ罅康挠矌胚M(jìn)行計(jì)數(shù)的硬幣清分機(jī)很有必要。振動(dòng)篩式硬幣清分機(jī)是銀行、交通運(yùn)輸行業(yè)、大型超市等硬幣流通領(lǐng)域必備的設(shè)備之一，其作用是按照實(shí)際要求對(duì)不同種類的硬幣進(jìn)行清分計(jì)數(shù)。通過機(jī)械作業(yè)減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)效率。 在這次設(shè)計(jì)中根據(jù)要求，我首先對(duì)硬幣進(jìn)行資料收集，而后通過實(shí)驗(yàn)得出鋼板與水平面的最適合的角度并計(jì)算出清分硬幣所需要的振動(dòng)頻率、轉(zhuǎn)速、確定動(dòng)力類型和功率，最后設(shè)計(jì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)、推送硬幣機(jī)構(gòu)、送幣槽。 關(guān)鍵詞：硬幣；清分；銀行；振動(dòng)篩 Abstract Coin is a kind of currency which is made of metal and we can use it in our daily life. But sometimes we have to count pile of coins. For example, the bank clerk may count it by himself. And unfortunately there is something wrong with him and he may forgot the number of coins, so he have to count coins again. It will greatly improve the intensity of labor. In order to solve the problem, design a machine that can count and classify the coins is really essential. The coin sorting machine is essential of the bank，car center and megamalls . It`s function is count and classify the coins by our need. By using the machine, we could lighten the intensity of labor, and also could improve the efficiency. For finish the coin sorting machine, I collect the data of coins at first which we can use in our daily life , and then do some experiments to find out the angle that the coins can slide without any external force and find out the frequency of oscillation, the rate of the engine. And in the end, I did some design of four bar linkage and the mechanism of push coins. Keyword: coins ；classify ；bank ；oscillating screen 目 錄 引 言 1 第一章 硬幣與摩擦 2 1.1硬幣的選取 2 1.2硬幣的規(guī)格 2 1.3硬幣的靜摩擦角 3 1.4 振動(dòng)篩傾斜角度確定 3 第二章設(shè)計(jì)振動(dòng)篩 4 2.1 振動(dòng)篩材料的選取 4 2.2 振動(dòng)篩板材長度確定 4 2.3振動(dòng)篩孔直徑的確定 4 2.4振動(dòng)篩孔位置的確定 5 2.4.1 1元區(qū) 5 2.4.2 1角區(qū)（第四套） 6 2.4.3 5角區(qū) 7 2.5 振動(dòng)篩下層鋼板的確定 8 2.6 鋼板的重量 8 2.6.1 1元區(qū)鋼板 8 2.6.2 1角區(qū)（第四套）鋼板 9 2.6.3 5角區(qū)鋼板 9 2.6.4 1角區(qū)（第五套）鋼板 10 2.7每層鋼板固定 10 2.7.1螺栓的選擇 10 2.7.2 墊圈的選擇 11 2.7.3 螺母的選擇 11 2.8 計(jì)算預(yù)緊力和預(yù)緊力距 11 2.9設(shè)計(jì)振動(dòng)篩框架 12 第三章滑塊的選擇 15 第四章振動(dòng)篩電動(dòng)機(jī)的選擇 16 第五章振動(dòng)篩四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17 5.1 尺寸的設(shè)計(jì) 17 5.2振動(dòng)軸承的選擇 17 5.3振動(dòng)桿b的力分析 18 5.2.1截面分析 18 5.2.2 振動(dòng)桿b與帶輪連接部分應(yīng)力計(jì)算 18 5.4振動(dòng)輪a的設(shè)計(jì) 19 5.5 振動(dòng)桿b與振動(dòng)篩框架的連接 20 第六章 送幣軸的設(shè)計(jì) 22 6.1 送幣電機(jī)的選擇 22 6.1 送幣軸兩端的軸承選擇 22 6.2 送幣軸的設(shè)計(jì) 22 6.2.1 送幣軸受力與校核 23 6.2.2 送幣件兩側(cè)的擋圈的選擇 24 6.2.3 固定軸承擋圈的選擇 24 第七章 送幣平帶與送幣平帶輪設(shè)計(jì) 25 7.1 送幣平帶設(shè)計(jì) 25 7.2 送幣平帶傳動(dòng)主動(dòng)輪設(shè)計(jì) 25 7.3 送幣傳動(dòng)從動(dòng)輪設(shè)計(jì) 26 第八章 送幣件的設(shè)計(jì) 27 第九章 振動(dòng)滑塊與振動(dòng)框架的固定 28 第十章 振動(dòng)滑軌長度與固定 29 第十一章 清點(diǎn)硬幣傳感器選擇 30 第十二章 硬幣滾槽設(shè)計(jì) 31 第十二章 預(yù)篩選硬幣槽的設(shè)計(jì) 33 總 結(jié) 34 參考文獻(xiàn) 35 45 引 言 現(xiàn)在已有多種硬幣清分機(jī)。它們有各自的優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)。 例如Royal Sovereign 皇冠硬幣分類清分機(jī)，它是通過控制直徑，把硬幣攪動(dòng)使之達(dá)到清分硬幣的目的。它的優(yōu)點(diǎn)是體積小、操作簡單；它的缺點(diǎn)是一次只能清分少量的硬幣，并且清分速度慢。 Xinda YT-618款硬幣清分機(jī)，它通用性強(qiáng)，能按直徑和厚度進(jìn)行篩選，但每次只能清分出一種硬幣，如要清分人民幣，不僅要操作多次，而且還要搬運(yùn)幾次硬幣，所謂是吃力不討好。 百佳金合的硬幣清分機(jī)JH-1800，這款機(jī)器功能強(qiáng)大，即可清分出40多個(gè)國家，可清分的貨幣種類有25種，在清分的同時(shí)還可檢偽。但它的缺點(diǎn)首先是價(jià)格昂貴，其次在日常生活中假硬幣很少見，還有在國內(nèi)清分的硬幣種類一般為人民幣硬幣，所以這款機(jī)器沒能用到其全部的功能。 這次設(shè)計(jì)的振動(dòng)篩式硬幣清分機(jī)在日常生活中不僅能快速地清分出硬幣，而且操作便捷，還能知道硬幣總額。價(jià)格低廉，方便操作，一次性清分大量的硬幣是這款機(jī)器的優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：硬幣，清分，振動(dòng)篩，振動(dòng)，  第一章 硬幣與摩擦 1.1硬幣的選取 至今發(fā)行的硬幣有1分、2分、5分、1角、2角、5角、1元、5元，如今在日常生活中能見到并流通的大多為第四套人民幣硬幣和第五套人民幣硬幣，它們的面值分別為1角、5角、1元。 1.2硬幣的規(guī)格 1角硬幣 第四套人民幣材質(zhì)為鋁鎂合金，色澤為銀白色，圓形，直徑22.50mm，重量2.20g 第五套人民幣材質(zhì)為鋁合金，色澤為鋁白色，圓形，直徑19.00mm，重量1.15g 第五套人民幣材質(zhì)為不銹鋼，色澤為鋼白色，圓形，直徑19.00mm，重量3.20g 5角硬幣 第四套人民幣材質(zhì)為銅鋅合金，色澤為金黃色，圓形，直徑20.50mm，重量3.80g 第五套人民幣材質(zhì)為鋼芯鍍銅合金，色澤為金黃色，圓形，直徑20.50mm，重量3.80g 1元硬幣 第四套人民幣材質(zhì)為鋼芯鍍鎳，色澤為銀白色，圓形，直徑25.00mm，重量6.05g 第五套人民幣材質(zhì)為鋼芯鍍鎳，色澤為鎳白色，圓形，直徑25.00mm，重量6.10g 1.3硬幣的靜摩擦角 用打磨后的鋼板作為斜面，通過實(shí)驗(yàn)求得硬幣滑落時(shí)的角度，每種硬幣進(jìn)行滑落實(shí)驗(yàn)三十次取平均所得角度取整分別為 表1 硬幣滑落時(shí)的摩擦角 面值 類型 滑落時(shí)傾斜角度 1角 　 　 5角 1元 第四套 第五套（輕） 第五套（重） 第四套第五套 第四套第五套 18° 19° 17° 16° 15° 1.4 振動(dòng)篩傾斜角度確定 為了讓硬幣能快速地且均勻地滑落時(shí)掉入圓洞內(nèi)，左右晃動(dòng)硬幣分揀板塊，它們的角度各取上述表格中的角度。第五套硬幣中的1角有兩種類型，但他們的直徑相同，所以取較大值。振動(dòng)篩的角度分別為 表2 振動(dòng)篩傾斜角度 面值 類型 傾斜角度 1角 　 5角 1元 第四套 第五套（輕，重） 第四套第五套 第四套第五套 18° 19° 16° 15° 第二章 設(shè)計(jì)振動(dòng)篩 2.1 振動(dòng)篩材料的選取 在篩選硬幣時(shí)振動(dòng)篩不會(huì)受到很大的力，而且為加工方便并使振動(dòng)篩減輕重量，振動(dòng)篩選取用冷軋鋼板厚度系列 GB/T708-1988 中的1mm厚的鋼板，在手冊(cè)中可知它的重量為7.85kg/m2。 2.2 振動(dòng)篩板材長度確定 為了在出幣口不出現(xiàn)卡幣現(xiàn)象，板材要出框架一定距離，那個(gè)距離定為4mm，在autocad中畫出框架和篩選板，可求得振動(dòng)篩的長度，他們分別為 表3 振動(dòng)篩長度 面值 類型 板材長度/mm 1角 　 5角 1元 第四套 第五套（輕，重） 第四套第五套 第四套第五套 424.6 427.0 420.1 418.1 2.3振動(dòng)篩孔直徑的確定 已知1角，5角，1元它們的直徑，要用直徑來區(qū)分硬幣，圓孔的直徑就要比大直徑的硬幣小，比小直徑的硬幣大，所以選取以下直徑為孔的直徑 表4 振動(dòng)篩圓孔直徑 面值 類型 直徑/mm 孔的直徑/mm 1元 1角 5角 第四套第五套 第四套 第四套第五套 25.00 22.50 20.50 24 21 20 2.4振動(dòng)篩孔位置的確定 由于已知振動(dòng)篩孔的直徑，可以確定振動(dòng)篩孔的位置，為了定位方便，按以下方式定位。 2.4.1 1元區(qū) 左右兩側(cè)離孔邊緣的距離為2.5mm，橫向孔與孔邊緣的距離為5mm，上方邊與圓孔邊緣的距離為5mm，下方邊與圓孔邊緣的距離為19mm，為使振動(dòng)篩能更好的篩選硬幣，采用以下方案如圖所示 圖2-1 1元區(qū)振動(dòng)篩篩板簡圖 圖中第一行有10個(gè)孔，第二行有9個(gè)孔，下面以此類推，總共有15行圓孔，橫向孔與孔圓心距離為29mm。 2.4.2 1角區(qū)（第四套） 左右兩側(cè)離孔邊緣的距離為 2mm，橫向孔與孔邊緣的距離為4mm，上方邊與圓孔邊緣的距離為5mm，下方邊與圓孔邊緣的距離為9mm，為使振動(dòng)篩能更好的篩選硬幣，采用以下方案如圖所示 圖2-2 1角區(qū)振動(dòng)篩篩板簡圖 圖中第一行有12個(gè)孔，第二行有11個(gè)孔，下面以此類推，總共有19行圓孔，橫向孔與孔圓心距離為26mm。 2.4.3 5角區(qū) 左右兩側(cè)離孔邊緣的距離為 2.5mm，橫向孔與孔邊緣的距離為5mm，上方邊與圓孔邊緣的距離為10mm，下方邊與圓孔邊緣的距離為14mm，為使振動(dòng)篩能更好的篩選硬幣，采用以下方案如圖所示 圖2-3 5角區(qū)振動(dòng)篩篩板簡圖 圖中第一行有12個(gè)孔，第二行有11個(gè)孔，下面以此類推，總共有19行圓孔，橫向孔與孔圓心距離為26mm。 2.5 振動(dòng)篩下層鋼板的確定 為了使經(jīng)過振動(dòng)篩篩選的硬幣能過抵達(dá)下一層鋼板最上方，距離振動(dòng)篩20mm的下方加一層鋼板，角度同上一層鋼板角度，為了留有足夠的空隙使得硬幣能夠掉落，鋼板末尾處與硬幣清分機(jī)內(nèi)部殼體距離3mm，鋼板的長度分別為 表5 下層振動(dòng)篩板長度 面值 類型 板材長度/mm 1角 5角 1元 第四套 第四套第五套 第四套第五套 389.0 384.9 383.1 2.6 鋼板的重量 2.6.1 1元區(qū)鋼板 已知第一行有10個(gè)孔，第二行有9個(gè)孔，以下以此類推，一共15行，可知孔的個(gè)數(shù) 10+9×7+10=143 （2-1） 孔的面積為 3.14×0.0122×143=0.06466m2 （2-2） 鋼板面積為 0.4181×0.3-0.06466=0.06077m2 （2-3） 已知1mm鋼板為7.85kg/m2，則上層鋼板的重量為 0.06077×7.85=0.4770445kg≈0.4770kg （2-4） 下層鋼板面積為 0.3831×0.3=0.11493m2 （2-5） 下層鋼板重量為 0.11493×7.85=0.9022005≈0.9022kg （2-6） 2.6.2 1角區(qū)（第四套）鋼板 已知第一行有12個(gè)孔，第二行有11個(gè)孔，以下以此類推，一共19行，可知孔的個(gè)數(shù) 12+11×9+12=219 （2-7） 孔的面積為 3.14×0.01052×219=0.075814515m2 （2-8） 鋼板面積為 0.4246×0.3-0.075814515=0.051565485m2 （2-9） 上層鋼板重量為 0.051565485×7.85=0.40478905725≈0.4048kg （2-10） 下層鋼板面積為 0.389×0.3=0.1167m2 （2-11） 下層鋼板重量為 0.1167×7.85=0.916095≈0.9161kg （2-12） 2.6.3 5角區(qū)鋼板 已知第一行有12個(gè)孔，第二行有11個(gè)孔，以下以此類推，一共19行，可知孔的個(gè)數(shù) 12+11×9+12=219 （2-13） 孔的面積為 3.14×0.012×219=0.068766m2 （2-14） 鋼板面積為 0.4201×0.3-0.068766=0.057264m2 （2-15） 上層鋼板重量為 0.057264×7.85=0.4495224≈0.4495kg （2-16） 下層鋼板面積為 0.3849×0.3=0.11547m2 （2-17） 下層鋼板重量為 0.11547×7.85=0.9064375≈0.9064kg （2-18） 2.6.4 1角區(qū)（第五套）鋼板 此層板不用開孔，它的面積為 0.427×0.3=0.1281m2 （2-19） 重量為 0.1281×7.85=1.005585≈1.0056kg （2-20） 2.7每層鋼板固定 鋼板固定采用螺栓連接，鋼板兩側(cè)是380×16的垂直于鋼板的結(jié)構(gòu)，如圖所示 圖2-4 振動(dòng)篩兩側(cè)鋼板固定結(jié)構(gòu) 一塊板中有兩個(gè)側(cè)邊，所以在一塊板中它的重量為 0.38×0.016×2×7.85=0.095456≈0.0955kg （2-21） 一塊板用六個(gè)螺栓固定，因?yàn)樗艿牧苄?，所以選M4的螺栓。 2.7.1螺栓的選擇 由于所受的力很小，所以查表選用六角螺栓全螺紋(GB/T 5783-2000)的螺栓，螺栓規(guī)格為d=M4，工程長度l=12mm，性能等級(jí)贊選為3.6級(jí)，表面氧化，A級(jí)的六角頭螺栓。 它在工作中只受剪切力，所以可計(jì)算出剪切力為 τ=Fi×As=mgi×As （2-22） As（螺紋部分危險(xiǎn)剖面）查表為5.03mm2，選擇最重的板進(jìn)行研究，所以可得 τ=1.0056+0.0955×9.86×5.03×10-6×10-6≈0.3575MPa （2-23） 查表可知抗拉強(qiáng)度為300MPa，屈服強(qiáng)度為180MPa，所以符合要求。 2.7.2 墊圈的選擇 已知螺栓的規(guī)格，為不讓運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)螺母脫落現(xiàn)象，因此選擇彈簧墊圈，根據(jù)GB/T 93-1987 選擇規(guī)格為4mm，材料為65Mn，表面氧化的標(biāo)準(zhǔn)型彈簧墊圈。 2.7.3 螺母的選擇 已知螺栓規(guī)格，根據(jù)GB/T 6170-2000 以及注釋中A級(jí)用于D≤16mm的螺母，可以確定螺母。螺母規(guī)格為D=M4，性能等級(jí)為5級(jí)，不經(jīng)表面處理，產(chǎn)品等級(jí)為A級(jí)的大角薄螺母。 2.8 計(jì)算預(yù)緊力和預(yù)緊力距 預(yù)緊力為預(yù)緊力為 σ0=0.5~0.7σs=90~126MPa （2-24） 面部分母理2000 7 XUAN131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313131313P0=σ0×As=452.7~633.78N （2-25） 預(yù)緊力距為 Mt=K×P0×d×0.001 （2-26） K-擰緊力系數(shù)查表為0.2 d-螺紋公稱直徑為3 Mt=0.2×452.7~633.78×3×0.001=0.27162~0.380268N?m （2-27） 2.9設(shè)計(jì)振動(dòng)篩框架 由于已知清分機(jī)長度和寬度，已設(shè)計(jì)完振動(dòng)篩，框架的設(shè)計(jì)簡圖如下 圖2-5 振動(dòng)篩框架簡圖 為了方便了解構(gòu)建的框架結(jié)構(gòu)，用這種方式表示，圖中單位為cm 構(gòu)建框架用的鋼管規(guī)格和數(shù)量為：8×182mm，1×300mm，6×324mm， 4×750mm，2×762mm 用已知框架可以設(shè)計(jì)出框架與側(cè)面鋼板的結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)如下圖所示 圖2-6 振動(dòng)篩框架及安裝簡圖 以上單位為mm，安裝按中間為參考，具體步驟如下： 1. 放入400×750前后鋼板 2. 放入右上側(cè)鋼板 3. 安裝1元區(qū)鋼板，即為用螺釘擰緊，先安裝下，后安裝上 4. 放入左上側(cè)鋼板并焊接 5. 放入左側(cè)中間鋼板 6. 安裝1角區(qū)鋼板，先安裝下，后安裝上 7. 焊接右上側(cè)鋼板 8. 放入右下側(cè)的鋼板 9. 安裝0.5元區(qū)鋼板，先安裝下，后安裝上 10. 焊接左側(cè)中間鋼板 11. 放入左下側(cè)鋼板壁并焊接 12. 安裝1角區(qū)鋼板 13. 焊接右下側(cè)鋼板 因有箱體，且為減輕滑移時(shí)的重量，所以上下兩面沒有鋼板。 冷拔無縫方形鋼管的規(guī)格查表可知以下內(nèi)容 基本尺寸 截面面積（cm^2） 理論質(zhì)量(kg/m) A S Mm 12 1 0.423 0.332 圖2-7 方鋼管具體尺寸 所用鋼管總長度為 8×0.182+0.3+6×0.324+4×0.75+2×0.762=8.224m （2-28） 所用鋼管重量為 0.332×8.224=2.7304kg （2-29） 厚度為0.5mm鋼板的理論重量為3.93kg/m2，所以四個(gè)側(cè)面鋼板重量為 0.3+0.4×0.75×2×3.93=4.1265kg （2-30） 所以可以求得框架、篩選鋼板，側(cè)面鋼板總重為 0.4770+0.9022+0.4048+0.9161+0.4495+0.9064+1.0056 +2.7304+4.1265=11.9185≈12kg （2-31） 第三章 滑塊的選擇 由于滑塊有很多樣式，為了能組裝出機(jī)器，所以在淘寶搜索并選擇了HG系列型號(hào)為HGH 15CA的線性滑滑塊，滑塊的基本動(dòng)額定負(fù)荷為C=11.38kN，基本靜額定負(fù)荷為C0=25.31kN，由于振動(dòng)篩移動(dòng)件的重量大致為7kg，但要考慮振動(dòng)篩中硬幣的重量，所以按10kg計(jì)算，所得滑軌所受重力僅為98N,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于許用靜額定負(fù)荷，在工作時(shí)足夠安全，所以可以省去力的分析。導(dǎo)軌單塊理論摩擦系數(shù)值為0.003左右，但受加工、裝配、防塵件等影響，實(shí)際為0.05~0.1左右，在這里取0.1。在振動(dòng)篩是硬幣清分機(jī)中用5個(gè)滑塊，且單個(gè)滑塊的重量為5.3kg。 第四章 振動(dòng)篩電動(dòng)機(jī)的選擇 機(jī)器工作時(shí)有硬幣的重量，振動(dòng)滑塊的重量和振動(dòng)篩篩板框架的重量，所以可求得機(jī)器運(yùn)動(dòng)時(shí)的重量為 m=12+3+5.3×5+=41.5kg （4-1） 初算摩擦力為 F=mg×f=41.5×9.8×0.1=40.67N （4-2） 由于工作時(shí)有慣性，振動(dòng)篩移動(dòng)距離暫定為0.05m，1s來回移動(dòng)3次，平均速度為 v=St=0.05×61=0.30m/s （4-3） 在兩端速度變化最大，為了計(jì)算方便，按平均速度計(jì)算，即為-0.30m/s變?yōu)?0.30m/s，所以可以求得慣性力為 F=ma=41.5×0.30-（-0.30）1=24.9N （4-4） 所以可以求得振動(dòng)篩電動(dòng)機(jī)工作時(shí)工作的力為 F=40.67+24.9=65.57N （4-5） 由于在兩端速度為0.60m/s，可以求得振動(dòng)篩電動(dòng)機(jī)的功率為 P=Fv=65.57×0.60=39.342W （4-6） 所以要選擇比39.342W大的振動(dòng)篩電動(dòng)機(jī)，在傳動(dòng)中不僅要考慮軸承的摩擦力，還要考慮效率等因素，所以在淘寶搜索我決定采用品牌為DONGCHUAN的120W調(diào)速電機(jī)系列的單相異步電動(dòng)機(jī)，調(diào)速電機(jī)箱體長215mm，電機(jī)總長253mm，齒輪箱寬130mm，高90mm。 第五章 振動(dòng)篩四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5.1 尺寸的設(shè)計(jì) 振動(dòng)篩不用大幅度振動(dòng)，且硬幣能順利地掉入振動(dòng)篩中，考慮振動(dòng)篩寬為300mm，所以振動(dòng)距離定為50mm，保證250mm距離的振動(dòng)篩始終處于硬幣掉入口的下方。 四桿機(jī)構(gòu)中設(shè)與振動(dòng)篩電動(dòng)機(jī)連接的桿長度為a，與振動(dòng)篩連接的桿長度為b，可知 a+b-b-a=50mm （5-1） a=25mm （5-2） 為了傳動(dòng)動(dòng)力和穩(wěn)定，a桿設(shè)計(jì)成圓盤形，側(cè)面有突出部分，用以連接b桿，突出部分與帶輪外圓距離為10mm，所以b桿長度至少滿足 b>2（a+10）=70mm （5-3） 所以b桿長度定為100mm。結(jié)構(gòu)簡圖如下 圖5-1 振動(dòng)篩四桿機(jī)構(gòu)簡圖 5.2振動(dòng)軸承的選擇 因?yàn)槭芰^小，所以選擇微型軸承，為價(jià)格等考慮，可參考NSK的696zz微型軸承，它的內(nèi)徑為6mm，外徑為15mm，寬5mm，動(dòng)負(fù)荷1340N,靜負(fù)荷523N，符合該振動(dòng)式硬幣清分機(jī)的要求。 5.3振動(dòng)桿b的力分析 5.2.1截面分析 桿a與帶輪設(shè)計(jì)成一體形狀，桿b與帶輪間用深溝球軸承連接，桿b材料為45號(hào)鋼，它的抗拉強(qiáng)度為600MPa，屈服強(qiáng)度為355MPa，但考慮安全系數(shù)實(shí)際許用應(yīng)力不應(yīng)超過120MPa。 機(jī)器運(yùn)動(dòng)時(shí)桿b所受的最大拉應(yīng)力為F=7.54N，設(shè)桿b的截面為直徑4mm的圓，則 P=FS=7.54π×0.0042=150079PA≈0.15MPa<120MPa （5-4） 所以可以使用該尺寸。 5.2.2 振動(dòng)桿b與帶輪連接部分應(yīng)力計(jì)算 振動(dòng)桿b與帶輪間用深溝球軸承進(jìn)行連接，振動(dòng)桿b與深溝球軸承進(jìn)行過盈配合，振動(dòng)輪a與深溝球軸承進(jìn)行間隙配合，振動(dòng)桿b兩端設(shè)計(jì)成內(nèi)徑為d=15mm，外徑為D=19mm，寬為b=5mm的形狀，所以可以求得振動(dòng)桿b危險(xiǎn)截面面積為 S=D-d×b=19-15×5=20mm2 （5-5） 已知截面面積，可以求得 P=FS=7.5420=0.377MPa<120MPa （5-6） 所以可以使用該尺寸。 振動(dòng)桿兩個(gè)圓心間距為100mm，振動(dòng)桿的工作截面為直徑4mm的圓，振動(dòng)桿與軸承連接部分的空心圓為內(nèi)徑為15mm，外徑為19mm，寬5mm，圓柱形桿件與安裝軸承的空心圓之間為半徑為2mm的過度圓角，以保證不會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中，振動(dòng)桿b的簡圖如下 圖5-2 振動(dòng)桿b的簡圖 5.4振動(dòng)輪a的設(shè)計(jì) 由于已知振動(dòng)篩電動(dòng)機(jī)機(jī)型，可知振動(dòng)篩電動(dòng)機(jī)規(guī)格，設(shè)計(jì)主動(dòng)輪簡圖如下 圖5-3 振動(dòng)主動(dòng)輪簡圖 振動(dòng)輪a的內(nèi)徑為15mm，振動(dòng)輪外徑為63mm，輪寬30mm，中間留有4×4的鍵槽空位，為與振動(dòng)篩電機(jī)連接，該槽長25mm，振動(dòng)輪主動(dòng)輪與振動(dòng)篩電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過盈配合。因振動(dòng)輪較厚，振動(dòng)篩電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)有可能發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)緩慢的現(xiàn)象，為減少振動(dòng)輪的質(zhì)量，所以在直徑為23mm和40mm處，對(duì)振動(dòng)輪進(jìn)行一些處理，使得該振動(dòng)輪減小一些質(zhì)量，還能保證有一定的厚度能使軸承安裝到該振動(dòng)輪上，同時(shí)還能在運(yùn)動(dòng)過程當(dāng)中吸收一部分沖擊，起到保護(hù)振動(dòng)篩電動(dòng)機(jī)的作用。 5.5 振動(dòng)桿b與振動(dòng)篩框架的連接 在振動(dòng)篩框架400×750的一側(cè)焊接連接結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)振動(dòng)桿b與振動(dòng)篩框架的連接。連接結(jié)構(gòu)如圖所示 圖5-4 振動(dòng)桿b與振動(dòng)框架間的連接件簡圖 該連接件中間距離9mm，在與底座9mm處有直徑為6mm的圓孔，另一側(cè)為6.2mm，安裝圓柱銷從直徑為6.2mm的孔進(jìn)入，與直徑為6mm的孔連接時(shí)采用敲打的形式，進(jìn)行過盈配合，在振動(dòng)篩工作時(shí)，由于幾乎不受軸向力，所以用H7/r6配合. 該連接結(jié)構(gòu)配?6的圓柱銷，安裝時(shí)配有墊圈，裝配圖如以下所示 圖5-5 連接件的安裝示意圖 安裝時(shí)軸承兩側(cè)有外徑為10mm，內(nèi)徑為6mm，寬為2mm的墊圈，以保證軸承與連接件壁不發(fā)生摩擦。連接用的銷為直徑為6mm，長16.5mm，在末端有一個(gè)倒角，方便安裝時(shí)可以找準(zhǔn)圓心，方便安裝，且與直徑為6mm的圓孔配合時(shí)方便用敲打的方式進(jìn)行配合。 第六章 送幣軸的設(shè)計(jì) 在振動(dòng)篩運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了讓硬幣不會(huì)一下子全部落下，設(shè)計(jì)一個(gè)送幣機(jī)構(gòu)。大體為兩端有軸承，軸上套有橡膠材質(zhì)的送幣零件，該送幣件末端可以彎曲，它的動(dòng)力來自送幣電動(dòng)機(jī)。 6.1 送幣電機(jī)的選擇 送幣時(shí)轉(zhuǎn)速較低，并且要在一堆硬幣中旋轉(zhuǎn)，所以他的扭矩不能低，所以可以選用品牌為DONGCHUAN的90W調(diào)速電機(jī)系列的單相異步電動(dòng)機(jī)，調(diào)速電機(jī)箱體長215mm，電機(jī)總長253mm，齒輪箱寬130mm，高90mm。 6.1 送幣軸兩端的軸承選擇 因要套上橡膠送幣零件，所以軸不能太細(xì)，并且所受的力很小，因此右端軸承選用軸承型號(hào)為6000的深溝球軸承。它的基本尺寸為內(nèi)徑d=10mm、外徑D=26mm、寬度B=8mm，安裝尺寸damin=12.4mm、Damax=23.6mm。因?yàn)橛叶溯S承damin=12.4mm，所以中間軸承選用型號(hào)為6002的深溝球軸承。它的基本尺寸為內(nèi)徑d=15mm、外徑D=32mm、寬度B=9mm，安裝尺寸damin=17.4mm、Damax=29.6mm。 6.2 送幣軸的設(shè)計(jì) 送幣軸具體尺寸如圖所示 圖6-1 送幣軸簡圖 送幣軸總長354mm，直徑為10mm與13mm處安裝深溝球軸承，送幣軸與送幣電動(dòng)機(jī)間用4×4的鍵連接，鍵長25mm。為不使橡膠材質(zhì)的送幣件出現(xiàn)斷裂，變形等情況，采用兩個(gè)4×4的鍵，鍵長100mm，在送幣件兩側(cè)留有軸用彈性擋圈，使得送幣件能有一個(gè)確定的位置，在送幣軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不發(fā)生送幣件軸向移動(dòng)，使得送幣件與壁出現(xiàn)摩擦。 6.2.1 送幣軸受力與校核 已知送幣軸的各組數(shù)據(jù)，可以做送幣軸的載荷分析圖，分析圖如下 圖6-2 送幣軸載荷分析圖 已知45鋼的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為25~45MPa，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算可知 τT=TWT≈9550000Pn0.2d3=9550000×0.09600.2×123≈41.4497MPa≤[τT] （6-1） 符合條件，所以能用該軸。 6.2.2 送幣件兩側(cè)的擋圈的選擇 橡膠材質(zhì)的送幣件與送幣軸用4×4×100的鍵連接，因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有可能發(fā)生卡住硬幣的現(xiàn)象，為保證轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)橡膠送幣件不會(huì)發(fā)生變形從而導(dǎo)致斷裂現(xiàn)象，所以采用兩個(gè)鍵。 送幣件兩側(cè)有軸用彈性擋圈，查手冊(cè)GB/T894.1-1986可知?13的軸擋圈用內(nèi)徑為?11.9，外徑為?15.66，寬1。 6.2.3 固定軸承擋圈的選擇 使用擋圈的軸承型號(hào)為6002，所以孔徑為?32，所以擋圈的D=34.4mm，S=1.2，b=3.2mm 第七章 送幣平帶與送幣平帶輪設(shè)計(jì) 7.1 送幣平帶設(shè)計(jì) 在送幣軸上安裝送幣平帶輪作為從動(dòng)輪，可使送幣軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由于送幣電動(dòng)機(jī)功率較低，所以與送幣電動(dòng)機(jī)相連的主動(dòng)平帶輪直徑為24mm，由于送幣電動(dòng)機(jī)可以調(diào)速，且預(yù)定為60r/min，所以傳動(dòng)比定為1，從動(dòng)平帶輪直徑為24mm，所以中心可選范圍為 1.5×24+24≤a0≤5×24+24 （7-1） 72≤a0≤240 所以選取72mm為中心矩，所以可求得平帶總長為 L=72×2+3.14×24=219.36 （7-3） 由于平帶彈性系數(shù)為0.01，所以理論最短為 L0=219.36×1-0.01=217.1664 （7-3） 為安裝方便且能有一定的摩擦力，不使平帶打滑，方便測(cè)量實(shí)際的平帶長度定為218mm，寬10mm。 7.2 送幣平帶傳動(dòng)主動(dòng)輪設(shè)計(jì) 由于已知送幣電動(dòng)機(jī)規(guī)格與送幣平帶規(guī)格，可以設(shè)計(jì)與送幣電動(dòng)機(jī)相連的主動(dòng)輪，該輪簡圖如下 圖7-1 送幣傳動(dòng)主動(dòng)輪 7.3 送幣傳動(dòng)從動(dòng)輪設(shè)計(jì) 由于已知送幣軸與送幣主動(dòng)輪的規(guī)格，可以確定送幣從動(dòng)輪的尺寸，簡圖如下 圖7-2 送幣傳動(dòng)從動(dòng)輪 第八章 送幣件的設(shè)計(jì) 送幣件外徑為44mm，內(nèi)徑為13mm，為保證安裝鍵后因材質(zhì)問題發(fā)生變形等情況與送幣軸相連的圓柱形送幣件外徑為24mm，內(nèi)側(cè)與軸用兩個(gè)4×4的鍵連接，送幣件的長度為160mm，送幣件工作時(shí)外側(cè)的送幣件的簡圖如下 圖7-1 送幣件的簡圖 送幣件的動(dòng)力從送幣電機(jī)通過送幣軸后再通過鍵傳遞，送幣件為橡膠材質(zhì)，從而在硬幣多時(shí)可以變形從而繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，避免硬幣與送幣件在特殊情況下出現(xiàn)卡住的現(xiàn)象。 第九章 振動(dòng)滑塊與振動(dòng)框架的固定 振動(dòng)篩在工作時(shí)主要受重力影響，四桿機(jī)構(gòu)安裝在振動(dòng)框架的下端，因工作時(shí)振動(dòng)框架上側(cè)受力很小，所以可以在振動(dòng)框架上方安裝一個(gè)滑塊，下方安裝四個(gè)滑塊，距離框架左右兩端50mm處焊接長40mm，寬36mm，高2mm的金屬板，該金屬板與框架進(jìn)行焊接，金屬板上留有四個(gè)直徑為4.2mm的孔，兩個(gè)孔心之間的距離為26mm，該孔的位置與振動(dòng)滑塊螺紋位置相符合，安裝時(shí)先定為，放入一個(gè)彈簧墊圈，在擰緊螺釘，保證在振動(dòng)篩運(yùn)動(dòng)過程中不會(huì)發(fā)生螺釘脫落的現(xiàn)象。具體的振動(dòng)滑塊位置如圖所示 圖8-1 振動(dòng)滑塊與框架的連接 與振動(dòng)篩框架焊接的尺寸為40×36×2的金屬板塊如下圖所示 圖8-2 與振動(dòng)滑塊焊接件簡圖 第十章 振動(dòng)滑軌長度與固定 已知振動(dòng)輪a與框架的尺寸，所以可以確定振動(dòng)篩安裝滑塊后工作時(shí)所需滑軌的長度在autocad中畫出可得295.4mm，所以滑軌長度可定為320mm，滑軌安裝要求離末端距離為20mm，且用孔徑為4.5mm，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T70.1-2008，選用螺紋規(guī)格為d=M4、工程長度l=18m、性能等級(jí)為8.8級(jí)，表面氧化的內(nèi)六角圓柱頭螺釘，該螺釘為全螺紋螺釘，且在擰緊時(shí)加彈簧墊圈，查表準(zhǔn)GB/T 859-1987選用規(guī)格為16mm，材料為65Mn，表面氧化的標(biāo)準(zhǔn)型彈簧墊圈。裝配簡圖如下 圖9-1 振動(dòng)滑軌與振動(dòng)滑塊的連接示意圖 固定滑軌用槽鋼，由于沒有合適的規(guī)格，所以選擇自己加工，它的尺寸為高h(yuǎn)=5mm，寬b=16mm，厚2mm，從一端開始測(cè)量，有一個(gè)直徑為4.5mm的孔，該孔的中心與槽鋼一端距離為99mm，從該孔的中心開始測(cè)量，有另一個(gè)直徑為4.5mm的圓孔，兩個(gè)圓孔的中心距離為280mm，為要安裝時(shí)不發(fā)生鋼槽與振動(dòng)滑軌孔圓心不在一條直線上，所以這些孔基于滑軌的孔進(jìn)行加工，鋼槽的具體尺寸如圖所示 圖9-2 槽鋼尺寸示意圖 第十一章 清點(diǎn)硬幣傳感器選擇 清點(diǎn)硬幣用光電傳感器，檢索后選擇SIEPEM品牌的型號(hào)為E3F-DS30C4型號(hào)的光電開關(guān)傳感器，該傳感器檢測(cè)方式為漫反射式，工作電壓為6~36VDC，材質(zhì)為ABS塑料外殼，直徑為23mm，螺紋長度47mm，總長70mm。清點(diǎn)硬幣傳感器計(jì)數(shù)方式為每擋一次光線，記一次數(shù)。 第十二章 硬幣滾槽設(shè)計(jì) 為在振動(dòng)篩篩選完硬幣后，能使硬幣一個(gè)一個(gè)滾落下來，為達(dá)到清點(diǎn)硬幣的目的，最厚的硬幣是第四套人民幣硬幣1角厚度為2.4mm，最薄的硬幣是第四套和第五套5角硬幣厚度為1.65mm，為了不使在硬幣掉落時(shí)發(fā)生兩個(gè)硬幣同時(shí)掉落，不使兩個(gè)硬幣同時(shí)卡在槽里無法掉落，所以硬幣槽寬設(shè)計(jì)為2.6mm。硬幣滑槽的簡圖如下 圖11-1 振動(dòng)篩硬幣滑槽示意圖 硬幣滑槽整體用1mm的鋼板制作而成，共有5個(gè)板塊膠接而成，其中一個(gè)板塊為骨架，其他板塊均為該板塊為基礎(chǔ)進(jìn)行膠接，膠接的順序?yàn)? 1. 裁剪好的基礎(chǔ)板塊放到平面上 2. 膠接長度為280mm的板塊 3. 膠接長度為26mm，寬度為3.6mm的板塊 4. 膠接最后梯形板塊，在膠接的同時(shí)進(jìn)行測(cè)量，確保滾槽縫隙間的距離為2.6mm 5. 膠接底邊寬為34mm的三角形板塊 6. 膠接開口部分底邊為350mm，上邊為60mm的梯形板塊 由于振動(dòng)篩寬300mm，振動(dòng)時(shí)往左右移動(dòng)25mm，所以硬幣掉落的總長度為350mm，硬幣滾槽傾斜角為30°，硬幣滾槽有棱面和平面，在平面加了可以固定的耳朵，用以M4的螺釘固定該硬幣滾槽，硬幣滑槽尾部焊接一個(gè)鐵片，該鐵片厚2mm，與硬幣滾槽焊接的部分長度為10mm，高度為15mm，該鐵片有一個(gè)直徑為23mm的圓孔，用以固定光電傳感器，硬幣在硬幣滑槽中掉落時(shí)對(duì)光電傳感器擋住一次光線，計(jì)數(shù)方式為，擋一次光對(duì)原有的數(shù)據(jù)加一。 第十二章 預(yù)篩選硬幣槽的設(shè)計(jì) 已知送幣件的尺寸及振動(dòng)篩的尺寸，所以可以設(shè)計(jì)出預(yù)篩選硬幣槽，該槽與振動(dòng)篩框架留有一定的間隙，為加工方便，該間隙不取整數(shù)，而是把鋼板的長度取整數(shù)。該硬幣槽的結(jié)構(gòu)簡圖如下 圖12-1 硬幣槽示意圖 存硬幣槽用四個(gè)鋼板焊接而成，鋼板厚度為1，總體高度為153.87mm，存硬幣槽總長251.15mm，總寬164mm，存硬幣槽與送幣間之間留有1mm的間隙，使得不會(huì)發(fā)生摩擦，存硬幣槽的固定由兩個(gè)掛鉤形式的鉤子進(jìn)行固定和定位，分別是長290mm的板一端有一個(gè)鉤子形狀的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)掛在 框架上的一個(gè)焊接桿上，另一個(gè)掛鉤形狀的結(jié)構(gòu)掛在送幣軸兩端為安裝軸承而焊接在框架上的形狀的槽形桿上。 總 結(jié) 經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的刻苦奮斗，從毫無頭緒到現(xiàn)在完成振動(dòng)篩式硬幣清分機(jī)的設(shè)計(jì)，讓我回想起剛上大學(xué)時(shí)的那種興奮勁，我終于完成大學(xué)時(shí)光里的最后一次考驗(yàn)。 這次設(shè)計(jì)我得到的很多，還有很多很多讓我后悔的事，設(shè)計(jì)的時(shí)候難免會(huì)遇到各種問題，偶爾我會(huì)想那時(shí)候我更加認(rèn)真地學(xué)習(xí)，那時(shí)候我更加勤奮的學(xué)習(xí)，如果那時(shí)候我沒有沉迷于各種誘惑當(dāng)中，那我現(xiàn)在所得到的會(huì)不會(huì)不同，我現(xiàn)在所做的一切是不是將特別順利。 大學(xué)時(shí)光里，我認(rèn)為最可惜的不是上課沒認(rèn)真聽講，也不是和朋友們出去玩，而是我把大部分時(shí)間都花費(fèi)在了網(wǎng)絡(luò)游戲和各種電視節(jié)目里，現(xiàn)在回想起來，真的不值，我明明可以在那段時(shí)間里學(xué)習(xí)一門語言，或考一個(gè)資格證書，再或者學(xué)習(xí)電腦編程什么的，所有的所有都將過去，時(shí)間沒有回頭一說，再多的如果換回來的僅僅只是一份可惜、一份不甘與一份傷心。 這次設(shè)計(jì)讓我從新正視自己，知道其實(shí)我什么都是一知半解，所有的只是都是靠翻書和查網(wǎng)上地資源，很少有自己能做的，還有些是以前學(xué)過，道理都懂，但就是沒法順利地進(jìn)行下去，人們常說書到用時(shí)方恨少，這次真的理解了這句話。 再說說這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我是有些自己的想法，旦要設(shè)計(jì)出來，就要涉及很多知識(shí)點(diǎn)。我一直以為設(shè)計(jì)不太難，因?yàn)樽屢粋€(gè)人做一個(gè)設(shè)計(jì)，并且給他所有能用到的資料，他最后會(huì)做出來。旦經(jīng)歷了這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的想法改變了，只有真正讀過那本書，并且理解了那本書，才能在以后想起來那些知識(shí)。但要是沒有讀過，那在以后真正要用的時(shí)候，就像無頭蒼蠅一般，毫無頭緒。 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)帶給我的太多太多，不僅在學(xué)習(xí)上，同時(shí)在人生里讓我反思，讓我受到各種打擊，旦我也感謝這些，因?yàn)槿绻麤]有這次的打擊，那么我以后受到的打擊會(huì)是這次的十倍百倍，估計(jì)這些只能在大學(xué)所學(xué)到，在大學(xué)才能感悟地更深刻吧。我會(huì)把這次的打擊化為動(dòng)力，努力使我不會(huì)在以后再次發(fā)生這種讓我后悔的事情，把每一天活的更有意義一點(diǎn)，少一點(diǎn)玩心，多一點(diǎn)成熟，在步入社會(huì)前做好心理準(zhǔn)備，今后像雄鷹一樣在這美麗的世界里翱翔。 參考文獻(xiàn) [1] 楊坤怡.制造技術(shù).國防工業(yè)出版社.2005.8 [2] 于駿一，鄒青.制造技術(shù)基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社.2009.2 [3] 關(guān)慧貞.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社.2014.12 [4] 濮良貴, 陳國定, 吳立言. 機(jī)械設(shè)計(jì). 高等教育出版社.2013.5 [5] 陳立德.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).高等教育出版社.2012.8 [6] 鄒青，呼勇.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程.機(jī)械工業(yè)出版社.2011.6 [7] 孫桓，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理.高等教育出版社.2013.5 [8] 吳志軍，翟彤，朱連池.Autodesk AutoCAD2012.東北大學(xué)出版社.2013.11 [9] 劉培基,王安敏.機(jī)械工程測(cè)試技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社.2015.1 [10] 劉鴻文.材料力學(xué).高等教育出版社.2015.12 [11] Bruno Agard,Bernard Penz. A simulated annealing method based on a clustering approach to determine bills of materials for a large product family. INT. J. Production Economics 117 (2009) 389– 401.