硬幣整理機(jī)的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書、三維模型】

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壓縮包內(nèi)含CAD圖紙和三維建模及說明書,咨詢Q 197216396 或 11970985 摘要 本文設(shè)計(jì)的內(nèi)容是關(guān)于硬幣整理機(jī)的設(shè)計(jì)，題目為硬幣整理機(jī)的設(shè)計(jì)，本項(xiàng)目屬于工程設(shè)計(jì)型-理工類應(yīng)用現(xiàn)代化創(chuàng)新設(shè)計(jì)。該裝置主要負(fù)責(zé)中國當(dāng)代硬幣的快速分揀、計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)硬幣的自動(dòng)化分離操作，真正的達(dá)到高效、便捷、可靠、解放勞動(dòng)力的效果。據(jù)了解在我國現(xiàn)代硬幣的整理工作基本上還是依靠人工來完成，依靠人力來分揀、整理如此大量的硬幣，完成如此巨大工作量不僅效率低，工作時(shí)間長而且浪費(fèi)生產(chǎn)力。在這種情況下全自動(dòng)硬幣整理機(jī)就顯得尤為重要。硬幣整理機(jī)的設(shè)計(jì)可以快速、可靠、便捷的完成硬幣整理的工作，從未大大降低了勞動(dòng)力的浪費(fèi)，本文分析了如何利用不同種類硬幣的不同點(diǎn)來確定最終的設(shè)計(jì)方案，最終確定根據(jù)不同類型的硬幣，直徑大小不同來確定設(shè)計(jì)方案，本文主要運(yùn)用兩相向旋轉(zhuǎn)的彈簧來使硬幣在梯形狀篩料板上進(jìn)行篩選，同時(shí)彈簧也起到保證硬幣保持豎直狀態(tài)，然后運(yùn)用斜坡將篩選出的硬幣運(yùn)出裝置，后經(jīng)過紅外線等裝置計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)硬幣的分離計(jì)數(shù)功能，最終完成了設(shè)計(jì)。本文首先了解了中國的基本國情，然后了解了中外硬幣整理機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和特點(diǎn)，根據(jù)不同種類硬幣的不同點(diǎn)討論了相關(guān)方案實(shí)施可能最終確定了設(shè)計(jì)方案，并對(duì)硬幣整理機(jī)的結(jié)構(gòu)做出了詳細(xì)的解釋，再結(jié)合中國的國情需要完成了整個(gè)硬幣整理機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵字：硬幣；分選機(jī)構(gòu)；計(jì)數(shù)；快速分離 ABSTRACT This design content is on the coin sorting machine design, subject to the coin sorting machine design, the application of modern science and engineering innovation design belongs to the engineering design - this project. The device is mainly responsible for sorting, Chinese contemporary coin counting, automatic coin sorting finishing operation, achieving efficient, convenient and reliable. The liberation of labor, the effect is understood in China's modern coin sorting work basically depends on manual to complete, rely on manpower to sorting, finishing such a large number of coins, to accomplish such a huge workload is not only low efficiency, long working time and waste of productivity. It is particularly important in this case automatic coin sorting machine design of coin sorting machine. Can be fast, reliable, easy to complete the coin sorting work, never greatly reduces the waste of labor, this paper analyzes how to use different types of coins to determine the final design scheme, finally determined according to different types of coins of different diameters to determine in design, finally completed the design. Firstly, understand the basic situation of China, and then understand the foreign coin finishing machine development status and characteristics, according to the different points of different types of coins. The implementation may finalize the design scheme is discussed, and make a detailed explanation of the structure of coin sorting machine, combined with the situation of China need to complete the whole design of coin sorting mechanism. Key words: Coin; sorting mechanism; quick finishing 摘要 I ABSTRACT II 1.緒論 1 1.1硬幣的發(fā)展趨勢 1 1.2題目來源 1 1.3 背景和意義 2 1.4目前研究的概況和發(fā)展趨勢 3 1.5設(shè)計(jì)任務(wù) 4 2 .設(shè)計(jì)方案的確定 5 2.1 利用材質(zhì) 5 2.2利用磁性 6 2.3利用質(zhì)量進(jìn)行分選 7 2.3.1純的機(jī)械方式 7 2.3.2 利用傳感器 8 2.4利用厚度 8 2.5利用直徑 9 3.總體設(shè)計(jì) 11 3.1結(jié)構(gòu)組成 11 3.2工作原理 12 3.3篩選機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 3.4送幣機(jī)構(gòu)具體設(shè)計(jì) 14 3.5絞龍之間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 15 4.上料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17 4.1 振動(dòng)給料的主要特點(diǎn) 17 4.2 振動(dòng)給料斗的理論運(yùn)動(dòng)分析 17 4.2.1振動(dòng)給料斗的基本運(yùn)動(dòng)形式 18 4.2.2 直線振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的軌跡 19 4.2.3 平旋振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡 20 4.2.4 圓振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡 22 4.2.5 渦旋振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡 24 4.3 振動(dòng)給料斗物料運(yùn)動(dòng)的相關(guān)基礎(chǔ)理論 25 4.3.1 物料的滑動(dòng)理論 25 4.3.2物料拋擲運(yùn)動(dòng)理論 28 4.4對(duì)現(xiàn)有幾種自動(dòng)上料器的分析 29 4.5 上料機(jī)構(gòu)的具體設(shè)計(jì) 30 5.出幣裝置的設(shè)計(jì) 35 6.電路部分的設(shè)計(jì) 36 6.1 電源部分原理： 36 6.2 計(jì)數(shù)器原理 37 結(jié)論 38 參考文獻(xiàn) 39 致謝 40 附錄 41 65 硬幣整理機(jī)的設(shè)計(jì) 1.緒論 1.1硬幣的發(fā)展趨勢 在中國現(xiàn)在統(tǒng)計(jì)人口已經(jīng)達(dá)到14億人口，中國自古以來就是一個(gè)大人口國家，隨著當(dāng)代社會(huì)的不斷發(fā)展，在這樣的人口和社會(huì)的不斷發(fā)展下的背景下硬幣在日常的生活中扮演者非常重要的角色。隨著當(dāng)代社會(huì)人口不斷增長以及社會(huì)文明的不斷提高的背景下，硬幣在人們生活中的地位和需求量也在不斷地增加，硬幣的使用也帶給了人們?cè)S許多多的方便之處，但是如此大的硬幣用量隨之也帶來了很多麻煩和問題。從硬幣生產(chǎn)到應(yīng)用在當(dāng)代社會(huì)中，一些硬幣用量比較大的企業(yè)部門和機(jī)器，如投幣電話、地鐵、自動(dòng)售賣機(jī)、公交車、超市…等等都對(duì)硬幣的使用需求量很大。 圖1-1多用硬幣場所 1.2題目來源 硬幣在當(dāng)代生活中被大量使用，并且有方便攜帶、節(jié)省空間、面值多樣等很多的優(yōu)點(diǎn)，但是也存在不少的缺點(diǎn)，其中大量硬幣的分類，整理等工作就存在較大的問題，我們通過中國現(xiàn)代社會(huì)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，，隨著我國發(fā)行第五套人民幣，硬幣在當(dāng)代社會(huì)中使用的更加頻繁，有逐漸代替小額紙幣的趨勢，而且硬幣在社會(huì)中的投放量也在不斷地提高，隨之小額紙幣在不斷減少（兩元紙幣幾乎消失），隨著科技的增長和社會(huì)文明的提高，自動(dòng)售貨機(jī)、無人售票等運(yùn)用硬幣的場合隨之增加，也大大地加強(qiáng)了硬幣的使用量和流通性，尤其是公交車公司，自動(dòng)售賣機(jī)公司等都會(huì)出現(xiàn)大量的硬幣，而依靠人力整理耗時(shí)耗力。 從社會(huì)調(diào)查來看，由于大量的硬幣無法快速的被整理以至于無法被良好的使用這一定程度上阻礙了硬幣的流動(dòng)性，例如： (1)公交、超市等每天會(huì)收入大量的硬幣，如沒有辦法快速整理，導(dǎo)致硬幣流通性變差。 (2) 銀行等各運(yùn)用大量硬幣的金融機(jī)構(gòu)對(duì)硬幣進(jìn)行整理，基本上都處于人工來操作，時(shí)間長效率低。 (3) 當(dāng)代社會(huì)多種硬幣整理機(jī)被生產(chǎn)使用，但是或多或少都存在一些問題，例如，效率低，造價(jià)高，準(zhǔn)確度無法保證等。 現(xiàn)在硬幣的分類、整理、計(jì)數(shù)、包裝等工作使用的方式還大多停留在靠人工來點(diǎn)理，對(duì)此人工整理硬幣工作量非常的大，非常耗時(shí)、耗力、人工整理的效率也不是很高，對(duì)于這些問題的解決，硬幣自動(dòng)分離的機(jī)器就應(yīng)運(yùn)而生了。 1.3 背景和意義 在中國現(xiàn)在統(tǒng)計(jì)人口已經(jīng)達(dá)到14億人口，中國自古以來就是一個(gè)大人口國家，隨著當(dāng)代社會(huì)的不斷發(fā)展，在這樣的人口和社會(huì)的不斷發(fā)展下的背景下硬幣在日常的生活中扮演者非常重要的角色，隨著人口的不斷增長和社會(huì)文憑的提高，硬幣在人們生活中的地位和需求量也在不斷地增加，硬幣的使用也帶給了人們?cè)S許多多的方便之處，但是如此大的的硬幣用量隨之也帶來了很多麻煩和問題。從硬幣生產(chǎn)到應(yīng)用在當(dāng)代社會(huì)中，一些硬幣用量比較大的企業(yè)部門和機(jī)器，如投幣電話、地鐵、自動(dòng)售賣機(jī)、公交車、超市…等等都對(duì)硬幣的使用需求量很大的部門對(duì)硬幣都需要進(jìn)行分類、整理、計(jì)數(shù)、包裝等。 但現(xiàn)在硬幣的分類、整理、計(jì)數(shù)、包裝等工作使用的方式還大多停留在靠人工來點(diǎn)理，對(duì)此人工整理硬幣工作量非常的大，非常耗時(shí)、耗力、人工整理的效率也不是很高，對(duì)于這些問題的解決，硬幣自動(dòng)分離的及其就應(yīng)運(yùn)而生了。 目前了解國外進(jìn)口硬幣整理設(shè)備價(jià)格非常昂貴，技術(shù)比較復(fù)雜等，而對(duì)于我國的硬幣適用性能比較差，國內(nèi)所研究的此種類的產(chǎn)品也因?yàn)榻?jīng)濟(jì)性比較差、技術(shù)比較復(fù)雜、不易實(shí)現(xiàn)等等原因而不能夠得到廣泛推廣和應(yīng)用，為了更好的解決這個(gè)難題，本文所針對(duì)當(dāng)前市面流通比較多的第五版的硬幣，設(shè)計(jì)出了一種便攜式的硬幣自動(dòng)整理裝置，該裝置具有機(jī)構(gòu)簡單，成本比較低等特點(diǎn)。為了適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，解決大量的硬幣無法有更好的解決整理問題，硬幣整理機(jī)的設(shè)計(jì)還不是很成熟等等一系列問題，在這種國情的背景下我們要努力的解決這個(gè)問題。 隨著國內(nèi)人口的不斷增長和社會(huì)文明、科技等不斷提升的背景下，對(duì)于日常硬幣主要集中地例如超市、貿(mào)易市場、銀行、金融證券公司、自動(dòng)販賣機(jī)、公交車、地鐵等等。每天都會(huì)有大量的硬幣需要分類、計(jì)數(shù)、整理，現(xiàn)階段的硬幣整理機(jī)國外的產(chǎn)品價(jià)格昂貴對(duì)于一些小的企業(yè)購買不太經(jīng)濟(jì)合理今兒不能做到有效的推廣使用而國內(nèi)的硬幣整理機(jī)的設(shè)計(jì)還不是非常成熟運(yùn)用在社會(huì)中也有一定的困難因此現(xiàn)階段社會(huì)的硬幣整理這些繁雜而勞累的工作現(xiàn)在還基本上停留在人工整理的階段，這樣的情況下浪費(fèi)了大量的時(shí)間和人力，為了能夠解放這部分勞動(dòng)力，我們就要更好的設(shè)計(jì)出適合社會(huì)實(shí)地應(yīng)用的硬幣整理機(jī)器。用機(jī)器來代替人工來整理如此大量的硬幣工作，進(jìn)而解放勞動(dòng)力，提高工作效率，以滿足社會(huì)的需求。 1.4目前研究的概況和發(fā)展趨勢 國內(nèi)研究情況 九十年代我國開始有將混雜硬幣分離的想法，即從國外引進(jìn)了硬幣分離裝置，而后國內(nèi)開始走向自主制造道路，最開始模仿制造該裝置的是昆明機(jī)床廠以及和他們合作的清華大學(xué)，但最終模仿制造的機(jī)器不能實(shí)現(xiàn)硬幣分離的功能，因此此時(shí)還處于研究階段，隨著硬幣使用不斷地增加，國內(nèi)很多著名高校和具有研發(fā)恩呢管理的企業(yè)開始加入研究部隊(duì)，其中南京航空航天和合肥工業(yè)大學(xué)比較成功的研制出了大型硬幣整理機(jī)模型，而小型硬幣整理劑由河北邯鄲商通電子有限公司設(shè)計(jì)出。 可以看出現(xiàn)在我國也在正在積極地研究發(fā)展硬幣整理機(jī)以實(shí)現(xiàn)解放人工整理硬幣的人員，實(shí)現(xiàn)高效的整理硬幣?，F(xiàn)在近幾年來包括沈陽化工大學(xué)等高校的姜海濤 劉鑫磊等人員在研究著這一課題。 國外研究情況 在國外不管是大型的硬幣整理機(jī)還是中小型的硬幣整理機(jī)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，已經(jīng)可以投入市場，但是價(jià)格相對(duì)較高，不適合我國小型的企業(yè)，公交車，小型超市等等需要大量硬幣分離的部門，而我國的硬幣分離機(jī)技術(shù)還不是很成熟，我國現(xiàn)狀是雖然有很多的高校學(xué)者都在研究硬幣整理機(jī)，現(xiàn)階段我國的硬幣基本上有三種，一元、五角、一角。而通過查看相關(guān)的領(lǐng)域文獻(xiàn)可以看出我國硬幣整理機(jī)現(xiàn)在基本采用通過一元、五角、一角直徑不同來達(dá)到分離硬幣的工作。計(jì)數(shù)裝置基本上有紅外線、LCD 顯示模塊、顯示器等 但存在不少的問題，例如不能夠做到大量的分離硬幣、不能很好的整理等問題，現(xiàn)階段我國的硬幣分離機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，但功能也單一，基本不能將分離、整理、計(jì)數(shù)等功能做到一體化。 1.5設(shè)計(jì)任務(wù) （1）適用幣種： 該硬幣整理機(jī)設(shè)備針對(duì)的國內(nèi)現(xiàn)代社會(huì)通用性硬幣小一角、大一角、五角、一元硬幣進(jìn)行整理工作。 圖1-2 我國通用的四種硬幣圖 （2）應(yīng)用范圍： 此裝備主要適用于硬幣量不是非常巨大的場所。例如，超市，商場，公交公司，銀行及普通家庭，通過該裝備可以快速的完成以上四種硬幣的分離整理工作，節(jié)省大量時(shí)間和勞動(dòng)力。 （3）實(shí)現(xiàn)功能： i自動(dòng)上料 將硬幣放入設(shè)備中，硬幣可以自動(dòng)進(jìn)入分離系統(tǒng)中 ii分選功能 將不同種類的硬幣一起放入后，將會(huì)單獨(dú)分離出各種累硬幣并且不會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò) iii計(jì)數(shù)功能 硬幣分離完成后將會(huì)顯示給種硬幣的數(shù)量 iiii其他功能 造價(jià)低，體積小，易操作， 2 .設(shè)計(jì)方案的確定 硬幣的形態(tài)存在著很多的不同點(diǎn)，根據(jù)硬幣存在的不同點(diǎn)可以作為區(qū)分各種硬幣的依據(jù)，以下分別從硬幣的材質(zhì)、磁性、質(zhì)量、厚度、直徑等方面存在的差異來確定硬幣整理機(jī)的設(shè)計(jì)方案。 2.1 利用材質(zhì) 首先從各種硬幣的材質(zhì)來區(qū)分開硬幣，下表2-1所示為不同類型硬幣的材質(zhì)表。 表2-1硬幣材質(zhì)一覽表 中國第三套普通流通硬幣 中國第四套普通流通硬幣 幣種 菊花1角 梅花5角 牡丹1元 蘭花1角 荷花5角 菊花1元 材質(zhì) 鋁鎂合金 銅鋅合金 鋼芯鍍鎳 鋁鎂合金 不銹鋼 鋼芯鍍銅 鋼芯鍍鎳 邊形 平邊 間斷絲齒 平邊 平邊 平邊 間斷絲齒 平邊 形狀 外圓內(nèi)九邊形 圓形 圓形 圓形 圓形 圓形 圓形 發(fā)行年份 91-99 91-01 91-99 99-03 05-11 02-11 99-11 目前為止，我國已經(jīng)有了幾種成型的檢測材質(zhì)的系統(tǒng)，利用硬幣之間材質(zhì)明顯的差別將各種硬幣進(jìn)行分類：此套系統(tǒng)就是根據(jù)不同材料將硬幣分離出，原理如圖2-1 圖2-1材質(zhì)區(qū)分原理圖 所示：由一個(gè)纏繞扁平的線圈制成一個(gè)傳感器系統(tǒng)，線圈接在正玄交變電流I1上在線圈周圍由于交變電流的作用就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電磁場H1，當(dāng)硬幣通過磁場時(shí)，交變磁場會(huì)產(chǎn)生變化。根據(jù)電磁效應(yīng)硬幣會(huì)戰(zhàn)勝電渦流I2，這是就會(huì)產(chǎn)生與H1方向相反的交變磁場H2來阻礙電磁線圈所產(chǎn)生的磁場這樣線圈的相關(guān)參數(shù)就會(huì)隨之發(fā)生改變，影響改變大小的因素就是硬幣的材料（不同的材料導(dǎo) 電性能不同）和擺放的位置大小。 我們根據(jù)表2.1可以看出雖然中國第三版一元的和中國第四版五角都是采用的鋼芯但二者的大小不同，因此可以完成區(qū)分，但是此種方式系統(tǒng)需要信號(hào)處理，信號(hào)單元，等機(jī)構(gòu)，而且此裝置處理的硬幣量不適合大量且費(fèi)時(shí)，因此分離大量的硬幣難度較大，故這種方式不予考慮。 2.2利用磁性 成功的分離不同種類的硬幣我們可以考慮通過硬幣是否具有磁性這一特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)分離硬幣的目的，根據(jù)表格2.2我們可以看出。 表2.2硬幣磁性一覽表 中國第三套普通流通硬幣 中國第四套普通流通硬幣 幣種 菊花1角 梅花5角 牡丹1元 蘭花1角 荷花5角 菊花1元 材質(zhì) 鋁鎂合金 銅鋅合金 鋼芯鍍鎳 鋁鎂合金 不銹鋼 鋼芯鍍銅 鋼芯鍍鎳 是否有磁性 無 無 是 無 是 是 是 發(fā)行年份 91-99 91-01 91-99 99-03 05-11 02-11 99-11 其中第三套流通性硬幣菊花一角和梅花五角的都不具有磁性，而牡丹一元的硬幣具有磁性。中國第四套普通流通硬幣蘭花一角的鋁鎂合金不具有磁性，蘭花一角不銹鋼、荷花五角、菊花一元的硬幣都具有磁性。如果簡單的通過硬幣是否具有磁性來區(qū)分出各種硬幣只能達(dá)到分離中國第三套普通流通硬幣中的菊花一角、梅花五角和中國第四套普通流通硬幣中的蘭花一角鋁鎂合金硬幣，而區(qū)分出這些硬幣后由于都不具有磁性，因此不能靠磁性再次分離。由此看來，簡單的靠硬幣是否具有磁性來區(qū)分各種硬幣是不現(xiàn)實(shí)的，因此這種方法不予考慮。 2.3利用質(zhì)量進(jìn)行分選 利用硬幣的質(zhì)量不同來區(qū)分硬幣大致可以分為以下兩種方式： 2.3.1純的機(jī)械方式 如下圖硬幣通道上設(shè)置四個(gè)長方體孔上面由四個(gè)擋片覆蓋，當(dāng)硬筆通過時(shí)由硬幣自身重力將擋片打開，設(shè)置只有質(zhì)量大于或者是等于該數(shù)值的質(zhì)量是擋片才能打開從而使硬幣通過擋片下落到運(yùn)幣通道下，因此在設(shè)計(jì)擋片支撐重量時(shí)要注意第一個(gè)擋片要求只能使一元的硬幣下落，第二個(gè)擋片使五角的硬幣下落，第三第四個(gè)擋片一次類推，這樣設(shè)置擋片后及使重量輕的硬幣先通過前端的擋片時(shí)擋片也不會(huì)打開從而也不會(huì)發(fā)生下落的現(xiàn)象，硬幣繼續(xù)向前滑行直到硬幣運(yùn)動(dòng)到和其對(duì)應(yīng)的擋片時(shí)才會(huì)發(fā)生下落的情況，但是為了使硬幣被分離的更為準(zhǔn)確，要保證硬幣是逐一的通過運(yùn)幣通道，逐一的通過通道上方的四個(gè)擋片，如果在硬幣通過通道時(shí)，其中有兩個(gè)或更多的硬幣折疊在一起的話勢必將會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤分離硬幣的現(xiàn)象。 如圖2-2所示是正常的硬幣分選過程，箭頭方向表示擋片方向。 圖2-2正確區(qū)分硬幣圖 按照硬裝置開啟的重量依次由大到小排列，箭頭指向方向表示硬幣的正常運(yùn)動(dòng)方向，這樣各個(gè)硬幣通過擋片時(shí)都是按照一定的次序來進(jìn)行的，這樣依次經(jīng)過就不會(huì)產(chǎn)生誤分，但是這種方式如果控制不好硬幣之間的間距非常容易造成兩枚或多枚硬幣同時(shí)經(jīng)過擋片，從而使擋片打開，造成誤分的現(xiàn)象。即使很好的控制運(yùn)輸硬幣通道寬度設(shè)置成為只能使一枚硬幣通過如果運(yùn)輸?shù)膬擅队矌胖g的距離過小，當(dāng)前一個(gè)硬幣重量使擋片打開由于后面的硬幣距離前面的硬幣距離非常小是的前面硬幣相對(duì)應(yīng)的擋塊還沒有關(guān)閉后面的硬幣已經(jīng)通過，或堵住前面的硬幣擋塊，這樣也會(huì)造成誤分的現(xiàn)象如圖2-3。 此機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：基本可以實(shí)現(xiàn)流水式分選效果，結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，效率高，節(jié)省空間等。 此機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)：由于幾種硬幣的重量總體來說的不是很大，之間的差別也不大，因此不容易掌握彈性裝置的控制精度，使得硬幣被誤分的概率增加。 圖2-3誤漏現(xiàn)象 2.3.2 利用傳感器 傳感器分離硬幣的方法是根據(jù)傳感器檢測隱蔽的重量而后通過傳感器來控制硬幣的篩選裝置。 (1）重量傳感器是將力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并輸出裝置。 (2）轉(zhuǎn)換的依據(jù)：電阻應(yīng)變，電磁力補(bǔ)償，振弦等。 (3）運(yùn)用的是電阻應(yīng)變機(jī)制的惠斯通電橋，通過對(duì)彈性體應(yīng)變的測量，進(jìn)而轉(zhuǎn)變成和它成正比的相應(yīng)外力。 這種方式基本上和上面利用重量純機(jī)械方式分離硬幣的方式相似，主要是將彈力裝置改成感應(yīng)重力的傳感器，通過傳感器來感受硬幣重量產(chǎn)生的重力從而控制擋片的開關(guān)裝置，進(jìn)而使硬幣分離。 這種方式的優(yōu)點(diǎn)：出錯(cuò)率較低，不容易發(fā)生誤分的情況，結(jié)構(gòu)簡單，制作容易。 這種方式的缺點(diǎn)：效率比較低，硬幣必須單獨(dú)分離比較難控制，這種傳感器價(jià)錢比較高，總體成本較高。 通過上述兩種利用硬幣重量來區(qū)分硬幣的方法來看，比較難控制精度和設(shè)計(jì)的成本等原因?qū)弥亓繀^(qū)分硬幣的方法不作考慮。 2.4利用厚度 利用厚度來區(qū)分硬幣的思想總體來說和利用重量來區(qū)分硬幣的方式相似，按照硬幣的厚度一次從小到大安裝硬幣分選裝置，使硬幣單方面的通過，硬幣通過時(shí)在相應(yīng)的間隙孔出落下，從而達(dá)到分離的作用。這種方法的總體思路相對(duì)來說比較明了清楚，但總體實(shí)現(xiàn)起來相對(duì)還是比較困難，首先必須保證硬幣是筆者的站立的，而且硬幣的厚度本身比較小硬幣之間的厚度差別也不大，所以分選的精度要非常高才能也不大，所以分選的精度要非常高才能實(shí)現(xiàn)硬幣的分離，一旦硬幣出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象，硬幣兩平面與分選間隙不再平行時(shí)就不能保證硬幣會(huì)掉落到相應(yīng)的分選間隙里，如圖 2-4 ，而且這種 方式找不到合適的上料方式，綜合考慮相關(guān)因素，此種方法不再考慮。 圖2-4振動(dòng)導(dǎo)致硬幣分選失敗 2.5利用直徑 主要的四種硬幣的直徑有比較大的差異，比較好區(qū)分，目前很多的硬幣分離裝置都是利用硬幣的直徑不同來作為突破口的。 方案一 采用篩子式的方式來區(qū)分硬幣。 如圖2-5所示該種方式主要是第一層圓孔的篩子孔徑比較小大，篩子的作用是留下直徑最大的一元的硬幣，其他的三種硬幣都通過篩子掉落到到第二層，第二層的孔徑在五角到大一角之間，這樣使得第二層的篩子可以留下剩余三種硬幣的直徑較大的大一角的硬幣，使得五角和小一角的硬幣過濾到第三層，而到達(dá)第三層的硬幣只剩下兩種，五角和小一角，第三層的孔徑要小于五角的硬幣直徑而大于小一角的硬幣直徑，這樣篩選之后第三層只留下了相對(duì)直徑較大的五角的硬幣，最后一層不再設(shè)計(jì)孔徑（最后一層只有小一角的硬幣一種幣種） 這種方法簡單易行，成本比較低，效率也比較高，但是出幣口設(shè)計(jì)比較麻煩，總體來說較好，此種方法作為考慮。 圖2-5利用篩子進(jìn)行分選 方案二 也是利用硬幣的直徑進(jìn)行篩選。 但與方案一不同的是方案二不是利用孔的直徑來區(qū)分，如圖2-6所示，篩子的數(shù)量只需要一個(gè)，如圖所示，這種篩子是由階梯狀的孔來分離硬幣的，篩子的階梯孔從左向右有四次寬度的改變，將硬幣豎立由左向右運(yùn)動(dòng)，依次根據(jù)硬幣的直徑從小到大來設(shè)定四個(gè)階段的梯形孔徑第一個(gè)孔徑只能使小一角的硬幣通過，而五角，大一角,一元硬幣無法通過，第二階段的孔徑可以使五角的硬幣通過，而大一角；一元的無法通過，第三階段的孔徑通過大一角的硬幣，而一元的無法通過，最后梯形孔徑將剩下的一元的硬幣通過，這樣就可以根據(jù)四種硬幣的直徑差來實(shí)現(xiàn)硬幣的分離。 這種設(shè)計(jì)方式優(yōu)點(diǎn)：簡單易操作，篩子的數(shù)量較少且可以達(dá)到精確分離的效果，造價(jià)低廉，效率高，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分離，同時(shí)出幣口的設(shè)計(jì)也相對(duì)較簡單。 綜合以上兩種分離方法的考慮確定以梯形狀的孔來實(shí)現(xiàn)硬幣的分離。 圖2-6梯形孔硬幣分離 綜合以上幾種方式分選硬幣方法，我們確定利用硬幣的直徑差來進(jìn)行硬幣的分選工作，最終確定運(yùn)用梯形狀的孔來分離硬幣。 3.總體設(shè)計(jì) 3.1結(jié)構(gòu)組成 該裝置構(gòu)成部件和他們的主要作用：主要有電路部分，自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)以及分選機(jī)構(gòu)三大部分構(gòu)成。 三大部分作用： 電路部分：能夠?qū)崿F(xiàn)在硬幣數(shù)量及價(jià)值量記錄和顯示。 自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)：能夠?qū)崿F(xiàn)硬幣自動(dòng)裝填功能。 分選機(jī)構(gòu)：能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同種類的硬幣進(jìn)行分類及儲(chǔ)存功能。 三大部分構(gòu)成： 電路部分的組成：小型直流電動(dòng)機(jī)，傳感器，數(shù)顯器。 自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)的組成：引導(dǎo)滑道，階梯件，支撐柱，料槽，底板，出幣滑道，盛幣盒，支撐板，彈簧和心軸。 分選機(jī)構(gòu)的組成：彈簧和硬幣分選片。 總體結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示： 圖3-1 硬幣整理機(jī)總體側(cè)視圖 1. 機(jī)殼 2.料槽 3.螺柱 4.螺母 5.墊圈 6.小型直流電動(dòng)機(jī) 7.出幣滑道 8.盛幣盒 總體結(jié)構(gòu)裝配圖如圖3-2所示: 圖3-2硬幣整理機(jī)的總體俯視圖 1.底板 2.軸承 3.支撐板 4.齒輪 5.螺釘 6.分選片 7.心軸 8.彈簧片 3.2工作原理 整體設(shè)計(jì)的工作原理：將混雜在一起的硬幣放入振動(dòng)給料槽內(nèi)，通過振動(dòng)給料槽硬幣進(jìn)入緩沖片保持硬幣豎直進(jìn)入到彈簧間隙之中，從而進(jìn)入到了硬幣的分選機(jī)構(gòu)中；在電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)下帶動(dòng)兩彈簧相向運(yùn)轉(zhuǎn)使硬幣進(jìn)入分選片中，通過硬幣直徑的大小來分離硬幣，分選好的硬幣進(jìn)入到出幣滑道內(nèi)，通過出幣滑道進(jìn)入盛幣盒（盛幣盒設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)將已經(jīng)分選的硬幣相應(yīng)落入位置以設(shè)計(jì)好），在硬幣進(jìn)入出幣滑道滑出過程中裝置中的紅外線檢測裝置和單片機(jī)裝置會(huì)自動(dòng)對(duì)各種硬幣進(jìn)行數(shù)量上的統(tǒng)計(jì)以及剪紙上的計(jì)算。最終通過上料裝置、分選裝置和計(jì)數(shù)裝置完成對(duì)各種混雜的硬幣進(jìn)行精準(zhǔn)的分離。 3.3篩選機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 如圖3-3所示，根據(jù)硬幣的直徑我們將階梯狀孔徑分為五段，由表3.1所示小一角的硬幣直徑為19mm五角的硬幣直徑為20.21mm大一角的硬幣直徑為22.55mm 一元的硬幣直徑為25mm 表3-1 硬幣相關(guān)參數(shù) 面值 直徑 厚度 質(zhì)量 是否具有磁性 小一角 19 1.6 0.00125 是 大一角 22.55 2.4 0.0025 否 一圓 25 1.94 0.005 是 五角 20.21 1.77 0.004 是 較小一端設(shè)計(jì)尺寸長 14mm寬15mm這樣的設(shè)計(jì)主要是因?yàn)橛矌艅傔M(jìn)入絞龍中還沒有達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)，如果直接進(jìn)入到分離區(qū)，將會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)分的情況，因此我們?cè)O(shè)定了一定距離的緩沖帶，剩下的階梯狀孔根據(jù)四種硬幣的大小來設(shè)計(jì)寬度，其中篩選小一角的階梯孔寬度設(shè)計(jì)為19mm長度設(shè)計(jì)為13mm篩選五角的階梯孔寬度設(shè)計(jì)為20.32mm長度設(shè)計(jì)為15mm篩選大一角階梯孔寬度設(shè)計(jì)為22.54mm長度設(shè)計(jì)為15mm篩選一元的階梯孔寬度設(shè)計(jì)為25.00mm長度設(shè)計(jì)為17mm為了使豎直站立的硬幣經(jīng)過階梯孔時(shí)更加平穩(wěn)因此在設(shè)計(jì)階梯孔時(shí)我們?cè)黾恿诉^度區(qū)域，如圖3-3, 圖3-3梯形孔有無過度對(duì)比圖 上圖為無過度區(qū)域的階梯孔下圖為有過度區(qū)域的階梯孔，通過增加這樣的過渡帶可以使運(yùn)動(dòng)中的硬幣更加穩(wěn)定的通過階梯型孔。 圖3-4分選片 由于考慮到節(jié)省時(shí)間、提高效率、空間限制等相關(guān)問題，現(xiàn)將分選機(jī)構(gòu)（階梯狀孔）設(shè)計(jì)成三排并列形式如上圖3-4所示分選片。 3.4送幣機(jī)構(gòu)具體設(shè)計(jì) 若采用這種方式，前提必須保證要有使硬幣豎直站立和單方向行走的裝置，以下幾種方式可以參考 (1）曲柄滑塊 如圖3-5所示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，可以在滑塊內(nèi)開一個(gè)槽（可以保證硬幣豎直站立）硬幣在槽里隨著滑塊運(yùn)動(dòng)，由于曲柄滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)到一個(gè)極限值時(shí)，將硬幣裝入滑塊的槽中，當(dāng)滑塊向單一方向運(yùn)動(dòng)時(shí)在該方向上裝置梯形篩子進(jìn)行硬幣分離。 裝置優(yōu)點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)硬幣的豎直站立和單一方向運(yùn)動(dòng)條件，裝置簡單易行，造價(jià)低廉經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。 裝置缺點(diǎn)：總體比較麻煩，當(dāng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到規(guī)定的極限值上料（將硬幣放入槽中）比較困難，而在運(yùn)動(dòng)期間也不能保證硬幣一直豎直站立。 圖3-5簡單曲柄滑塊原理圖 (2）絞龍機(jī)構(gòu) 如圖3-6所示，將兩個(gè)絞龍并排放置，兩個(gè)絞龍分別左旋和右旋，將硬幣放入兩腳龍的間隙之中，當(dāng)絞龍旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩絞龍共同帶動(dòng)硬幣向前運(yùn)動(dòng)，在蛟龍的一段放置硬幣，只要能夠掌握好硬幣的填放就可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)分離硬幣的作用。 裝置優(yōu)點(diǎn)：簡單易操作，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，可以實(shí)現(xiàn)硬幣的豎直單項(xiàng)運(yùn)動(dòng)，而且更為穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)分離硬幣。 綜合以上兩種機(jī)構(gòu)的選擇，在全部滿足條件的前提下，蛟龍機(jī)構(gòu)更加合理穩(wěn)定，因此我們選擇絞龍機(jī)構(gòu)作為硬幣的運(yùn)輸機(jī)構(gòu)。 如圖絞龍加工起來比較麻煩，因此我們可以用彈簧代替，彈簧可以代替絞龍來實(shí)現(xiàn)硬幣豎直站立運(yùn)動(dòng)的作用，但是彈簧中間不是實(shí)體，為了更好地?cái)D壓住硬幣因此在彈簧的中間設(shè)計(jì)一個(gè)心軸，如圖3-7所示： 3-6絞龍圖 3-7 加心軸的彈簧圖 3.5絞龍之間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 絞龍運(yùn)動(dòng)時(shí)相鄰的兩個(gè)要實(shí)現(xiàn)左旋和右旋，可以實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)動(dòng)方式的機(jī)構(gòu)我們選擇齒輪傳動(dòng)，兩個(gè)嚙合的齒輪主動(dòng)輪如果向左轉(zhuǎn)被動(dòng)輪就會(huì)相應(yīng)地向右轉(zhuǎn)，因此我們只要將絞龍固定在嚙合的齒輪上，再使齒輪旋轉(zhuǎn)就可以實(shí)現(xiàn)相鄰蛟龍的左旋和右旋。 裝置優(yōu)點(diǎn)：簡單易操作，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，可以實(shí)現(xiàn)硬幣的豎直單項(xiàng)運(yùn)動(dòng)，而且更為穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)分離硬幣 選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料和齒數(shù)因齒輪所受到的比較小的軸向力，在這個(gè)前提下選擇的傳動(dòng)齒輪是直齒圓柱齒輪。這樣做的優(yōu)點(diǎn)：在滿足間距的前提下，制作直尺圓柱齒輪比較簡單，而且制作成本相對(duì)較低。這種硬幣整理機(jī)的工作速度相對(duì)較低，因此這里采用8級(jí)精度（GB10095-88）齒輪材料的選擇，齒輪具有多種失效形式，因此再設(shè)計(jì)齒輪材料的時(shí)候要選擇的材料必須要滿足條件如：抗膠合、點(diǎn)蝕、磨損和塑性變形能力弱，根據(jù)以上的敘述最終確定符合要求的材 料是45號(hào)鋼、鑄鐵等材料。 3-8齒輪圖 根據(jù)分選片上并列的三個(gè)分選階梯孔，我們將齒輪的分度圓直徑設(shè)計(jì)為29mm，將模數(shù)設(shè)計(jì)為1，最終得到的齒輪為分度圓直徑為29mm，齒數(shù)為29的齒輪如圖3-8 4.上料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 硬幣整理機(jī)的分選機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后硬幣的精準(zhǔn)分離工作基本上完成，但是只是有分選機(jī)構(gòu)還無法實(shí)現(xiàn)硬幣的自動(dòng)分離工作，因此需要找到與硬幣整理機(jī)分選機(jī)構(gòu)相匹配的上料機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)對(duì)硬幣分選機(jī)構(gòu)的自動(dòng)上料，根據(jù)資料看自動(dòng)給料的裝置有很多種，其中振動(dòng)給料斗的上料機(jī)構(gòu)是應(yīng)用最為廣泛的一種自動(dòng)上料方式，而且對(duì)于塊、粉末、顆粒等散落狀料物正適合振動(dòng)給料上料斗機(jī)構(gòu)的上料對(duì)象我們根據(jù)其現(xiàn)有研究的理論，然后結(jié)合硬幣自身特性，然后通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)的方式來設(shè)計(jì)符合硬幣振動(dòng)給了得上料機(jī)構(gòu)。 4.1 振動(dòng)給料的主要特點(diǎn) 對(duì)比其他的上料方式，振動(dòng)給料斗具有優(yōu)點(diǎn)如下： （1）給料量具有可調(diào)性， （2）噪音小、功耗低、隔振好、輕便。 （3）運(yùn)行可靠，結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，安裝、操作、維修方便。 （4）安裝的高度低，可以代替料倉全部錐體或者部分椎體。 （5）破拱助流能力強(qiáng)。 （6）不需要基礎(chǔ)及附加裝置，更加便捷。 （7）具有給料機(jī)性能，給料松散、均勻、連續(xù)、快捷、準(zhǔn)確。 4.2 振動(dòng)給料斗的理論運(yùn)動(dòng)分析 當(dāng)代社會(huì)中有很多種振動(dòng)給料斗種類，從振動(dòng)方式方面分類我們可以分為直線振動(dòng)，扭振動(dòng)，渦旋振動(dòng)，橢圓振動(dòng)，圓震動(dòng)等。當(dāng)振動(dòng)給料斗用不同參數(shù)和運(yùn)動(dòng)方程式時(shí)就可以使物料發(fā)生相異的運(yùn)動(dòng)方式，進(jìn)而物料會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)軌跡不同的現(xiàn)象。物料在振動(dòng)給料斗中的運(yùn)動(dòng)主要有以下幾種方式： （1）相對(duì)靜止：物料與給料斗斗體共同運(yùn)動(dòng)，沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 （2）相對(duì)滑動(dòng)：物料與給料斗斗體內(nèi)表面不總是保持一定的位置而是產(chǎn)生滑動(dòng)。 （3）擲運(yùn)動(dòng)：給料斗斗體把物料拋起，物料與斗體內(nèi)表面分離，向上運(yùn)動(dòng)的軌跡為拋物線。 上面三種運(yùn)動(dòng)中除了相對(duì)靜止運(yùn)動(dòng)是由于振動(dòng)給料斗和物料之間沒有發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)從而不能實(shí)現(xiàn)給料和對(duì)物料的破拱外，其它的兩種運(yùn)動(dòng)方式都可以實(shí)現(xiàn)給料和破拱的作用，因此我們主要分析拋擲運(yùn)動(dòng)和相對(duì)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 4.2.1振動(dòng)給料斗的基本運(yùn)動(dòng)形式 振動(dòng)給料斗三種基本的運(yùn)動(dòng)形式： (1)直線型：在一維空間里做往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng) 給料斗直線型振動(dòng)是物料在一維空間內(nèi)作來回的直線運(yùn)動(dòng)。直線型慣性振動(dòng)給料斗和直線型電磁振動(dòng)給料斗運(yùn)動(dòng)形式均屬于此類。 (2)平旋型：在二維空間內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，橢圓運(yùn)動(dòng)以及扭運(yùn)動(dòng) 橢圓平面運(yùn)動(dòng)方式中包括平旋型慣性振動(dòng)給料斗的運(yùn)動(dòng)方式，圓周平面運(yùn)動(dòng)方式中包括圓振動(dòng)型慣性振動(dòng)給料斗的運(yùn)動(dòng)方式，平扭運(yùn)動(dòng)方式中包括扭動(dòng)型電磁振動(dòng)給料斗運(yùn)動(dòng)方式。 (3)渦旋型：在三維空間內(nèi)垂直的直線來回運(yùn)動(dòng)與水平扭運(yùn)動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)形成的運(yùn)動(dòng)形式叫做作渦旋運(yùn)動(dòng)，而這兩種運(yùn)動(dòng)的給料斗合成后形成的給料斗就是旋渦式給料斗，而形成的運(yùn)動(dòng)方式就是渦旋運(yùn)動(dòng)。 因?yàn)榭臻g運(yùn)動(dòng)有六個(gè)自由度，因此動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡一般表達(dá)式為: (1) 位移的方程表達(dá)式 其中 —三維空間內(nèi)的位置坐標(biāo)； —三維空間內(nèi)的最大振幅； a, b, c —三維空間的頻率系數(shù)； —振動(dòng)頻率； t —振動(dòng)時(shí)間； ， —相位角。 （1） 扭轉(zhuǎn)的方程表達(dá)式 其中 , ， —三維空間角的位置坐標(biāo)； ，， —三維空間中最大角位移； ， , —三維空間的扭動(dòng)頻率系數(shù)； —振動(dòng)頻率； t —振動(dòng)時(shí)間； ， —相位角。 4.2.2 直線振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的軌跡 公式（4-1）到（4-6）中 Ay = Az =0；； 時(shí) 即得到 (4-7) 根據(jù)上文直線型運(yùn)動(dòng)給料斗的動(dòng)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是在 X 坐標(biāo)軸上運(yùn)動(dòng)的往復(fù) 運(yùn)動(dòng)即直線振動(dòng)如圖4-1為直線振動(dòng)運(yùn)動(dòng)軌跡圖。 將一個(gè)電磁振動(dòng)器安裝在振動(dòng)給料斗的一個(gè)側(cè)面，并保持電磁激振器水平，安裝完成后的總體結(jié)構(gòu)就構(gòu)成了所說的直線型的電磁振動(dòng)給料斗，當(dāng)將兩臺(tái)電磁激振器安裝在振動(dòng)給料斗的兩個(gè)對(duì)稱側(cè)面并且要保證電磁激振器處于同一水平位置，這樣組成的系統(tǒng)推挽振動(dòng)也可以構(gòu)成直線型電磁振動(dòng)給料斗；當(dāng)我們將一對(duì)對(duì)稱垂直的慣性激振器安裝在直線運(yùn)動(dòng)的軌跡斗體對(duì)稱的兩個(gè)側(cè)面，當(dāng)同一時(shí)刻啟動(dòng)兩塊激振器的偏心塊的回轉(zhuǎn)時(shí)，雖然啟動(dòng)時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生相位差，但是保持相同一些技術(shù)參數(shù)時(shí)，因他們都遵循能量最小消耗路線，彼此之間互相自動(dòng)追蹤，以此達(dá)到各自自身的平衡狀態(tài)，當(dāng)反向同步被實(shí)現(xiàn)后，兩個(gè)偏心塊的離心力將同時(shí)指向斗體的內(nèi)部方向，這樣兩離心力大小相等而兩個(gè)力的方向是相反的，因此相互抵消，以此在斗得內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)；當(dāng)偏心塊再轉(zhuǎn)動(dòng)90o時(shí)，兩個(gè)偏心塊離心力會(huì)一起指向斗體切向的同側(cè)，即斗體物料將會(huì)呈直線運(yùn)動(dòng)，將兩個(gè)離心塊再轉(zhuǎn)動(dòng)90度，兩個(gè)離心力將會(huì)同時(shí)背向斗體兩個(gè)力方向相反大小相等而相互抵消，這樣總體受力為0，此時(shí)物料將不會(huì)產(chǎn)生任何形式的運(yùn)動(dòng)；將偏心塊再轉(zhuǎn)90o時(shí)，兩離心力會(huì)一起指向斗體的切向另側(cè)，兩力合成且同一方向，這種情況物料將會(huì)向相反的方向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。此時(shí)斗內(nèi)物料進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)偏心塊的離心力指向同側(cè)的瞬間此時(shí)最大振幅產(chǎn)生，而當(dāng)兩個(gè)離心力相背或相向的瞬間產(chǎn)生最小振幅（最小振幅為0）。 直線型振動(dòng)給料斗作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)斗體向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，物料被推向斗壁同時(shí)拋擲右側(cè)的物料，此時(shí)兩旁的物料都會(huì)出現(xiàn)被擠壓或者斜拋的現(xiàn)象，直到兩側(cè)中間位置物料向左向右移動(dòng)；當(dāng)斗體向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，物料被推向斗壁同時(shí)拋擲左側(cè)的物料，此時(shí)兩旁的物料都會(huì)出現(xiàn)被擠壓或者斜拋直到兩側(cè)中間位置物料向左向右滑動(dòng)，直線型振動(dòng) ，如圖4-2所示為直線振動(dòng)合成的運(yùn)動(dòng)軌跡圖。 圖 4-2直線振動(dòng)的合成 給料斗中的物料就是在這種綜合運(yùn)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)振動(dòng)給料的。在振動(dòng)給料斗的斗體和活化錐剛,性連接下，活化錐隨著斗體一起運(yùn)動(dòng)，這樣也會(huì)產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)。活化錐在水平方向上的剪力可以有效地降低物料之間的內(nèi)摩擦，活化物料，同時(shí)破壞其它殘余水平剪力，消除拱橋 直線振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的合成。并實(shí)現(xiàn)破拱，活化錐振動(dòng)在垂直方向上的分量將振動(dòng)傳遞給斗體內(nèi)物料，這樣使其實(shí)現(xiàn)流態(tài)化。 4.2.3 平旋振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡 1)橢圓振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡 公式（4-1）到（4-6）中 ，時(shí) 即得 當(dāng) ， 時(shí)，，時(shí) （4-8） （4-9） （4 - 8）與（4 - 9）平方后相加，得 （4-10） 這時(shí)，動(dòng)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡如下圖為橢圓運(yùn)動(dòng)的軌跡；短軸的單振幅是，長 軸單振幅是，壓縮系數(shù)是e 圖4-3橢圓運(yùn)動(dòng)振動(dòng)軌跡 圖4-4 橢圓振動(dòng)運(yùn)動(dòng)合成 平旋振動(dòng)給料斗就是橢圓運(yùn)動(dòng)振動(dòng)給料斗現(xiàn)實(shí)例子，如上圖4-3所示為平旋型橢圓振動(dòng)運(yùn)動(dòng)軌跡。 將一臺(tái)慣性激振器或一臺(tái)振動(dòng)電機(jī)垂直安裝在振動(dòng)給料斗斗體的一個(gè)側(cè)面，當(dāng)偏心振子回轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力背向斗體時(shí)，如上圖4-4a所示。 這種振動(dòng)與直線型振動(dòng)給料斗的作用相似，就是靠近激振器的物料被拋出，而遠(yuǎn)離激振器的物料受到壓力，物料在激振器的兩側(cè)產(chǎn)生滑動(dòng)，當(dāng)偏心振子產(chǎn)生的離心力指向斗體時(shí)，如圖4-4d，這時(shí)靠近激振器的物料受到壓力，而拋出遠(yuǎn)離激振器的物料，物料在兩側(cè)滑動(dòng)。當(dāng)偏心振子回轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)斗體產(chǎn)生切向力，如圖圖4-4b和c，這時(shí)切向力對(duì)斗體的中心產(chǎn)生力矩，當(dāng)斗體和離心力保持切向關(guān)系時(shí)，這時(shí)力矩的最大值將達(dá)到，最大力矩會(huì)對(duì)物料產(chǎn)生水平剪力，物料剪應(yīng)力減小，物料活化，直到物料的水平剪力被完全破壞，這時(shí)物料會(huì)流動(dòng)。 橢圓運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生是因?yàn)樵谕黄矫鎯?nèi)扭運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了合成。這里需要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是，著整個(gè)循環(huán)周期中都存在相同的徑向力。這種橢圓振動(dòng)運(yùn)動(dòng)最大行程產(chǎn)生在剪力的方向上，而最小的行程在偏心塊通過斗體中心線方向上產(chǎn)生。即切線方向上產(chǎn)生最小阻力，最大阻力產(chǎn)生在物料擠壓方向上，在最大阻力方向上的阻力會(huì)讓物料在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)消耗功率。 為了使振動(dòng)給料斗整體作平旋運(yùn)動(dòng)，這時(shí)要將激振器安裝在力的作用線與振動(dòng)給料斗重心在一條直線上。但在實(shí)際操作中由于振動(dòng)給料斗內(nèi)物料的不斷運(yùn)動(dòng)下所產(chǎn)生的壓力也會(huì)一直改變從而對(duì)振動(dòng)產(chǎn)生影響，因此做到將激振器安裝在力的作用線與振動(dòng)給料斗重心在一條直線上這一點(diǎn)是相當(dāng)困難的，然而不太大的偏心會(huì)使料斗產(chǎn)生一定程度的搖擺，而這種搖擺所產(chǎn)生的垂直分力對(duì)料與破拱是有益的。 4.2.4 圓振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡 圓振動(dòng)屬于橢圓振動(dòng)中的一種特殊振動(dòng)，在公式（4-9）中，取，這時(shí)橢圓振動(dòng)的長軸和短軸相等，即圓振動(dòng)。 （4-11） （4-12） 或 （4-13） 將公式（4-11），（4-12）取平方和隨即得到（4-13）即圓振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的公式，但是振幅值是A。 根據(jù)分析橢圓振動(dòng)運(yùn)動(dòng)軌跡可以了解，振動(dòng)中所產(chǎn)生的水平剪力的作用是活化物料，使物料內(nèi)自身的摩擦系數(shù)被降低，即為水平剪應(yīng)力，并且物料水平剪應(yīng)力將進(jìn)一步被破壞，因此物料被破拱，與此同時(shí)物料本身的重量產(chǎn)生的重力是物料卸料的主要?jiǎng)恿?，而一部分水平拉力會(huì)使物料產(chǎn)生一定程度的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而消耗一部分功率。圓振動(dòng)無外壓力，只存在水平剪力，因此物料在振動(dòng)中無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將該部分的無用 功轉(zhuǎn)化成為了有用功。 如圖4-5所示為兩臺(tái)慣性激振器所做圓振動(dòng)運(yùn)動(dòng)軌跡的合成圖。將兩臺(tái)垂直的慣性激振器安裝在振動(dòng)給料斗斗體的對(duì)稱側(cè)面上，并且將兩臺(tái)振動(dòng)激振器的技術(shù)參數(shù)設(shè)置為相同，當(dāng)將他們啟動(dòng)后，他們同向回轉(zhuǎn)時(shí)，雖然啟動(dòng)的時(shí)候可能會(huì)產(chǎn)生相位差，但是他們要遵循最小的能耗路線，經(jīng)過經(jīng)過自動(dòng)追蹤的方式達(dá)到同步后，這時(shí)兩個(gè)激振偏心塊將會(huì)同時(shí)向水平方向旋轉(zhuǎn)，這樣合成后的作用力的方向?qū)⑹冀K相同，并且與振動(dòng)給料斗的中心處在同一條直線上，使質(zhì)點(diǎn)都做相同的軌跡圓運(yùn)動(dòng)，而運(yùn)動(dòng)方向始終保持在切向方向上，力的大小也將保持在恒定水平上。這樣可以使物料整體的回轉(zhuǎn)，綜合起來有利于給料，活化錐的攪動(dòng)作用可以使振動(dòng)給料斗中的物料破拱，這樣功率會(huì)被利用的更加充分。 圖4-5圓振動(dòng)運(yùn)動(dòng)合成圖 根據(jù)公式(4-11) 、(4-12)、(4-13)將 y=0 代入公式中，即可得到一次函數(shù)（直線運(yùn)動(dòng)），因此直線運(yùn)動(dòng)也屬于橢圓運(yùn)動(dòng)的特例。 2)扭振動(dòng)運(yùn)動(dòng)軌跡 公式（4-1）致（4-6）中： 當(dāng)，，時(shí)，公式（4-4）為 （4-14） 圖4-6扭振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡 這時(shí)振動(dòng)公式為扭振動(dòng)的公式，這個(gè)振動(dòng)稱之扭振動(dòng)，扭振動(dòng)的軸和振動(dòng)給料斗的軸線重合，給料斗的波動(dòng)曲線為正弦波。振動(dòng)給料斗中的物料都做圓弧振動(dòng)，直到軸線上的物料在原處轉(zhuǎn)動(dòng)，物料振幅最大的地方是在斗壁上，并且物料會(huì)在斗壁上滑動(dòng)，相反之下越離軸線近的物料振幅越小，直到為零為止。但是無聊的整體不會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況，這樣的情況下物料整體將在斗壁上發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。 物料在水平方向上的剪力是由扭振動(dòng)所產(chǎn)生的力偶形成的，水平方向上的剪力可以使物料活化，進(jìn)而促進(jìn)物料的流動(dòng)性，使物料流動(dòng)。在此基礎(chǔ)上活化錐攪動(dòng)，但是因?yàn)樵诖怪狈较蛏蠜]有分量，因此活化錐的破拱作用效果不明顯。 通過對(duì)上面的分析可以得出： 當(dāng)在橢圓振動(dòng)中長軸等于短軸的時(shí)候，橢圓振動(dòng)變?yōu)閳A振動(dòng)；當(dāng)長軸或短軸其中一個(gè)數(shù)值取零時(shí)，橢圓振動(dòng)將變?yōu)橹本€振動(dòng)；線性方程也變?yōu)榱?，僅僅扭轉(zhuǎn)方程是扭振動(dòng)。 4.2.5 渦旋振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡 公式（4-1）到(4-6)中： 當(dāng)， 時(shí) 即可得 （4-15） （4-16） 圖4-7渦旋振動(dòng)水平運(yùn)動(dòng)的合成 在豎直方向上的直線運(yùn)動(dòng)和水平方向上的扭運(yùn)動(dòng)合成后就形成了我們所說的螺旋形振動(dòng)，它的運(yùn)動(dòng)軌跡是由繞斗體軸線水平扭振動(dòng)和順著振動(dòng)給料斗的斗體軸線直線振動(dòng)所合成的運(yùn)動(dòng)軌跡。 如圖4-6所示為它們的水平運(yùn)動(dòng)軌跡；圖4-7為它們的垂直運(yùn)動(dòng)軌跡。 將兩臺(tái)慣性激振器對(duì)稱安裝在振動(dòng)給料斗斗體的兩側(cè)，安裝時(shí)保證兩臺(tái)激振器與軸線成三十度角或成四十五度角。當(dāng)兩臺(tái)激振器與軸線呈30o角時(shí)，兩臺(tái)激振器之間夾角成60o角；當(dāng)兩臺(tái)激振器與軸線呈45o角時(shí)，兩臺(tái)激振器之間夾角成90o角，兩激振器互相垂直。從正式圖上看兩軸成反向回轉(zhuǎn)，從俯視圖上看兩軸呈同向回轉(zhuǎn)，偏心振子回轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)激振力。它們一起反向啟動(dòng)時(shí)，盡管可能會(huì)出現(xiàn)相位差，但是技術(shù)參數(shù)大致相同時(shí)，會(huì)遵守能量消耗最小路線，會(huì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)相互追蹤，以實(shí)現(xiàn)平衡自身的狀態(tài)從而達(dá)到反向同步回轉(zhuǎn)。 當(dāng)兩側(cè)的偏心塊所產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)離心力在水平方向上的分力方向一起指向斗體的中心時(shí)，兩個(gè)水平力正好大小相等方向相反，合力為零，兩者相互抵消，這時(shí)這兩個(gè)水平力只會(huì)對(duì)斗體本身產(chǎn)生壓力而對(duì)斗體內(nèi)部的無聊不會(huì)有人合力的作用；假如讓兩個(gè)偏心塊各自回轉(zhuǎn)90o角，這時(shí)兩個(gè)慣性激振器的偏心塊的相位差達(dá)到180o，會(huì)對(duì)整個(gè)斗體產(chǎn)生力偶，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)水平方向上的剪力，當(dāng)偏心塊會(huì)轉(zhuǎn)到同時(shí)背對(duì)著斗體時(shí)，兩個(gè)作用力會(huì)出現(xiàn)大小相等，方向相反的情況，合力為零，兩個(gè)力再次相互抵消，這兩個(gè)相互抵消的力也只會(huì)對(duì)整個(gè)斗體有力的作用而對(duì)于斗體內(nèi)的物料無力的作用，假設(shè)偏心塊再次旋轉(zhuǎn)90o時(shí)，這時(shí)又產(chǎn)生了與上一次完全相反的力偶，即會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的水平剪力。這樣的情況下所有無關(guān)的歷都會(huì)在力的循環(huán)下被平衡，只會(huì)留住扭運(yùn)動(dòng)正反向力偶的相關(guān)作用，也可以說是正向和反向水平剪力的作用。該種剪力具有破拱、活化物料、給料提供動(dòng)力的作用。如圖通過物理知識(shí)可以得出當(dāng)兩激振器在水平剪力達(dá)到最大值時(shí)它們?cè)诖怪狈较蛐械募袅σ矊⑦_(dá)到最大的數(shù)值，并且方向會(huì)隨著水平剪力的反向而發(fā)生換向。這時(shí)的水平力偶會(huì)對(duì)物料產(chǎn)生水平剪力，該剪力會(huì)使物料實(shí)現(xiàn)破拱、活化物料、為給料提供動(dòng)力。垂直方向的分力會(huì)對(duì)物料產(chǎn)生垂直方向上的慣性力，該慣性力會(huì)使物料所受的力大于自身重力的幾倍量。該種作用在物料本身的最大垂直慣性力與最大剪力會(huì)共同起到消除物料拱橋、活化物料、增加物料的流動(dòng)性，使物料實(shí)現(xiàn)流態(tài)化，最終物料會(huì)旋渦式的流進(jìn)排料口。因?yàn)槲锪现g沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此消除了很多的無用功。如圖4-8所示為質(zhì)點(diǎn)受力圖。 圖4-8質(zhì)點(diǎn)m受力 4.3 振動(dòng)給料斗物料運(yùn)動(dòng)的相關(guān)基礎(chǔ)理論 如上文所述，振動(dòng)給料內(nèi)物料運(yùn)動(dòng)分為滑動(dòng)、拋擲兩類，下面分別敘述這兩種運(yùn)動(dòng)的相關(guān)基礎(chǔ)理論。 4.3.1 物料的滑動(dòng)理論 圖4-1為質(zhì)點(diǎn)m在振動(dòng)給料斗斗體上在無干擾的情況下的直線運(yùn)動(dòng)受力圖。是質(zhì)點(diǎn)m在X軸的方向運(yùn)動(dòng)的位移，是質(zhì)點(diǎn)m在Y軸的方向運(yùn)動(dòng)的位移；相對(duì)速度取代號(hào)為，。這時(shí)，在X軸方向上的物料顆粒重力的水平分力與慣性力之和為P，P的表達(dá)式： （4-17） 物料顆粒在Y軸方向上的物料顆粒慣性力和重力的豎直分力之和為N，作用在斗壁上的正壓力即為N，N的表達(dá)式： （4-18） 該式中 m —物料質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量； ，——物料質(zhì)點(diǎn)在X軸方向上的相對(duì)加速度 Y軸方向上的相對(duì)加速度； g為重力加速度； ——斗體的傾角，向下滑動(dòng)標(biāo)為“+”，向上滑動(dòng)標(biāo)為“-”。 當(dāng)物料質(zhì)點(diǎn)與斗壁滑動(dòng)產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，物料和斗壁始終都保持接觸，壓力 ，y方向上的相對(duì)加速度=0。當(dāng)物料和斗壁始終接觸時(shí)，斗壁對(duì)質(zhì)點(diǎn)所產(chǎn)生的極限摩擦力為： （4-19） 式中 ——物料靜外的摩擦系數(shù)； “-”是正向滑動(dòng)；“+”是反向滑動(dòng)。 由于出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)為拋擲運(yùn)動(dòng)，為零；而剛開始產(chǎn)生滑動(dòng)時(shí)，物料對(duì)斗壁產(chǎn)生的加速度=0。因此 （4-30） 又因?yàn)? 將公式（4-17）、（4-18）和（4-19）代入（4-30）可得到： 其中，（——靜摩擦角）得正方向上的滑動(dòng)指數(shù)為，反方向上的滑動(dòng)指數(shù)為： （4-31） （4-32） 式中 K——機(jī)械強(qiáng)度； g——重力加速度。 通常?。? 選取正方向與反方向滑動(dòng)系數(shù)，求得機(jī)械強(qiáng)度的指數(shù)為K 或 因?yàn)橐话闱闆r機(jī)械強(qiáng)度的指數(shù) ，所以計(jì)算的時(shí)候所需振動(dòng)頻率為f: (1) 直線振動(dòng)： （4-33） 或 （4-34） 若所選定振動(dòng)頻率為,可求振幅A: （4-35） 或 （4-36） （2）橢圓或圓振動(dòng)： （4-37） 或 （4-38） (4-39) 或 （3-30） 4.3.2物料拋擲運(yùn)動(dòng)理論 當(dāng)物料的質(zhì)點(diǎn)m剛出現(xiàn)拋擲運(yùn)動(dòng)時(shí)，，正壓力N = 0由公式（4-17）和（4-18）代入得： 方程式中 為拋起物料質(zhì)點(diǎn)m時(shí)的振動(dòng)相位角。 根據(jù)上面方程化簡后得到拋擲指數(shù)D 根據(jù)機(jī)械強(qiáng)度指數(shù)公式 ，，算出振動(dòng)頻率。 當(dāng)為直線振動(dòng)時(shí)： （4-31）