錢幣自動分類清點機設計

27頁 8600字數+論文說明書+9張CAD圖紙【詳情如下】

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摘 要

本設計主要針對目前社會上的公交公司、商場和銀行等關于錢幣的分類、清點和整理需求而設計的。目前這些場所的錢幣分類主要依靠于人工，成本高而且效率較低。本設計的設備主要功能是對混雜在一起的各類錢幣包括硬幣和紙幣進行分類、清點和整理。本設計準確且實用，可部分或者全部取代人工，減少人力成本。

本設計的主要創(chuàng)新點有：（1）功用齊全，可同時實現硬幣和紙幣的分類、清點和整理。（2）結構緊湊，該設計中各模塊排列緊湊。（3）該設計過程主要運用模塊化設計，采用較多成熟技術，開發(fā)周期較短?？煽啃暂^高。

本文運用大學所學的知識，提出了錢幣自動分類、清點機的結構組成、工作原理以及主要零部件的設計中所必須的理論計算和相關強度校驗，構建了錢幣自動分類、清點機的設計總的指導思想，從而得出了該錢幣自動分類、清點機的設計的優(yōu)點是高效，經濟。

關鍵詞：錢幣；機械設備；錢幣自動分類；經濟

Abstract

This design is mainly for the current urban public transport companies, trade and banking on the classification of coins, inventory, finishing needs and design. At present, the classification of the coins in these places mainly depends on the manual, the cost is high and the efficiency is low. The main function of this machine is to classify, count and sort all kinds of notes and coins that are mixed together. The design is accurate and practical. Can be part or all of the alternative, reduce labor costs.

The innovation points of this design are: (1) the function is complete, and can realize the classification, counting and sorting of coins and paper money. (2) compact structure, the design of various modules arranged compact. (3) the design process uses a modular design, more mature technology, the development cycle is short. High reliability.

    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：Coins; mechanical equipment; automatic classification; economy

目 錄

1引言 2

1.1 課題的來源與研究的目的和意義 2

1.2 本課題研究的主要內容 2

2 紙幣識別、整理、計數及儲存模塊設計 3

2.1識別方案 3

2.2計數及儲存模塊設計方案 4

3錢幣自動分類、清點機的結構設計 5

3.1系統(tǒng)方案結構框圖的確定 5

3.2系統(tǒng)的工作原理 5

4 機械傳動部分的選型計算 6

4.1 驅動電機的選型計算 6

4.2 平帶傳動的選型計算 8

4.3 滾珠絲桿傳動的設計計算 9

5 各重要組成部分的強度校核 16

5.1 機架強度的校核 16

5.2 轉軸強度的校核 16

5.3軸承的較核 20

總 結 22

參考文獻 23

致 謝 24

1引言

1.1 課題的來源與研究的目的和意義

    錢幣自動分類、清點機是一種一體的自動分類，清點，計數的機械設備，主要用在銀行的硬幣、紙幣的分類和清點方面。通過設計出錢幣自動分類、清點機，使銀行對于散鈔，硬幣的處理更加方便，以解決目前的社會硬幣逐漸增加循環(huán)量，以及錢幣的清點、分類不便的問題。通過市場上的產品的調查，現有的硬幣分選機構不具有包裝的功能。在此設計中，為了克服該缺陷，設計有一個分選體和滾筒輸送線，電磁振動送料器的位置裝有往復直線紙幣滑槽，三垂直密封包裝機，一推桿機構和三個機械手，自動硬幣分類和電子計數器計數機制。自動分揀硬幣清點機的方向，安排和由電磁振動給料機的振動分選硬幣。螺旋槽加捻型電磁振動給料機熊本設計中是主要取向硬幣分類直槽往復電磁振動送料器和布置主要是用在硬幣，垂直密封包裝機，機械手和一個推桿機構由一個縱向和橫封封口包裝機，電子計數器使用硬幣清點。根據電磁震動給料機，立式封口包裝機和機械電磁鐵吸選擇和參數設計，機械手夾持力參數設計和推桿機構設計和強度校核的參數，機械工作由當地設計所需的設計和計算，它證明了 錢幣自動分類、清點機的設計理論是可行的，與它的實用性，這將是比其他硬幣分選機更有效。

1.2 本課題研究的主要內容

本論文主要研究運用SolidWorks對錢幣自動分類、清點機進行設計。主要是設計出了該錢幣自動分類、清點機的進幣、分選、輸送、檢測、存儲等等幾個部分。具體的研究內容如下：

1、錢幣自動分類、清點機的進幣裝置的設計，包括其中電機的選型以及旋轉體的設計。

2、硬幣分選部分的設計，包括硬幣分選板的結構設計以及存儲盒的設計。

3、紙幣輸送單元的設計，包括出幣口的設計以及輸送線的設計。

4、紙幣分選、清點部分的設計，包括檢測傳感器的選型以及分選存儲裝置的設計。

總 結

    至此在畢業(yè)設計完成之際，向我的導師黃偉老師表示由衷的感謝！真心的感謝黃偉老師對我的諄諄教導，您不僅在學習學業(yè)上給我以精心的指導，同時還在思想上給我以無微不至的關懷支持和理解，給予我人生的啟迪，使我在順利地完成大學階段的學業(yè)同時，也學到了很多有用的做人的道理，明確了人生目標。知道自己想要什么了，不再是從前那個愛貪玩的我了。導師嚴謹求實的治學態(tài)度，銳意創(chuàng)新的學術作風，認真加負責，公而忘私的敬業(yè)精神，豁達開朗的寬廣胸懷，平易近人。經過數月努力的設計與計算，查找了各類的錢幣自動分類、清點機的設計資料，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，因為我自己已經盡力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學四年來對所學知識的應用和體現。四年的學習和生活，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們身上潛移默化的學到了許多有用的知識，在此對所有關心我?guī)椭业谋磉_我由衷敬意，謝謝各位同學老師。

    在最近的一段時間的畢業(yè)設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度。

參考文獻

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[20]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，總算有了這么一點點成就，覺得挺自豪的，同時也發(fā)現自己之前思念在學校學習的知識還遠遠不夠，還有很多問題不大懂，也不明白，幸虧有我的導師和同學們的指導和幫助，然后自己查找相關書籍和資料，總算有了論文的初步構思，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，因為我是怎么想的，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學四年的知識和反映。四年的學習和生活，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的潛移默化讓我學到很多有用的知識，在這里，謝謝老師以及所有關心我和幫助我的人，謝謝大家。

本科畢業(yè)設計 題 目 ： 錢幣自動分類、清點機的設計 英文題目： 院 ： ________________________ 專 業(yè) ： ________________________ 姓 名 ： ________________________ 學 號： ________________________ 指導教師 ： ________________________ 要 本設計主要針對目前社會上的公交公司、商場 和銀行 等 關 于錢幣的分類、清點和 整理需求而設計 的 。目前 這些 場 所 的錢幣分類主要 依靠于 人工，成本高 而 且效率 較 低。本 設計的設備主要功能是對混雜在一起的各類錢幣包括硬幣和紙幣進行分類、清點和整理。本設計準確且實用， 可部分或者全部 取 代人工，減少人力成本。 本設計的主要創(chuàng)新點有：（ 1）功用齊全，可同時實現硬幣 和紙幣的分類、清點和整理。（ 2）結構緊湊，該設計中各模塊排列緊湊。（ 3）該設計過程主要運用模塊化設計，采用較多成熟技術，開發(fā)周期較短?？煽啃暂^高。 本文運用大學所學的知識，提出了錢幣自動分類、清點機的結構組成、工作原理以及主要零部件的設計中所必須的理論計算和相關強度校驗，構建了錢幣自動分類、清點機的設計總的指導思想，從而得出了該錢幣自動分類、清點機的設計的優(yōu)點是高效，經濟。 關鍵詞： 錢幣 ；機械設備；錢幣自動分類；經濟 is on of At of in on is is of is to of is be or of of (1) is of (2) of (3) a is of of of It of 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 1 目 錄 1 引言 .............................................................. 2 題的來源與研究的目的和意義 ................................ 2 課題研究的主要內容 ........................................ 2 2 紙幣識別、整理、計數及儲存模塊設計 ................................ 3 別方案 ..................................................... 3 數及儲存模塊設計方案 ....................................... 4 3 錢幣自動分類、清點機 的結構設計 .................................... 5 統(tǒng)方案結構框圖的確定 ....................................... 5 統(tǒng)的工作原理 ............................................... 5 4 機械傳動部分的選型計算 ............................................ 6 動電機的選型計算 .......................................... 6 帶傳動的選型計算 .......................................... 8 珠絲桿傳動的設計計算 ...................................... 9 5 各重要組成部分的強 度校核 ......................................... 16 架強度的校核 ............................................. 16 軸強度的校核 ........................... 16 承的較核 .................................................. 20 總 結 .............................................................. 22 參考文獻 ........................................................... 24 致 謝 .............................................................. 24 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 2 1 引言 題的來源與研究的目的和意義 錢幣自動分類、清點機是一種一體的自動分類，清點，計數的機械設備，主要用在銀行的硬幣、紙幣的分類和清點方面。通過設計出錢幣自動分類、清點機，使銀行對于散鈔，硬幣的處理更加方便，以解決目前的社會硬幣逐漸增加循環(huán)量，以及錢幣的清點、分類不便的問題。通過市場上的產品的調查，現有的硬幣分選機構不具有包裝的功能。在此設計中，為了克服該缺陷，設計有一個分選體和滾筒輸送線，電磁振動送料器的位置裝有往復直線紙幣滑槽，三垂 直密封包裝機，一推桿機構和三個機械手，自動硬幣分類和電子計數器計數機制。自動分揀硬幣清點機的方向，安排和由電磁振動給料機的振動分選硬幣。螺旋槽加捻型電磁振動給料機熊本設計中是主要取向硬幣分類直槽往復電磁振動送料器和布置主要是用在硬幣，垂直密封包裝機，機械手和一個推桿機構由一個縱向和橫封封口包裝機，電子計數器使用硬幣清點。根據電磁震動給料機，立式封口包裝機和機械電磁鐵吸選擇和參數設計，機械手夾持力參數設計和推桿機構設計和強度校核的參數，機械工作由當地設計所需的設計和計算，它證明了 錢幣自動分類、清點機的設計理 論是可行的，與它的實用性，這將是比其他硬幣分選機更有效。 課題研究的主要內容 本論文主要研究運用 錢幣自動分類、清點機進行設計。主要是設計出了該錢幣自動分類、清點機的進幣、分選、輸送、檢測、存儲等等幾個部分。具體的研究內容如下： 1、 錢幣自動分類、清點機的進幣裝置的設計，包括其中電機的選型以及旋轉體的設計。 2、 硬幣分選部分的設計，包括硬幣分選板的結構設計以及存儲盒的設計。 3、 紙幣輸送單元的設計，包括出幣口的設計以及輸送線的設計。 4、 紙幣分選、清點部分的設計，包括檢測傳感器的選型 以及分選存儲裝置的設計。 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 3 2 紙幣識別、整理、計數及儲存模塊設計 別方案 圖像采集系統(tǒng)主要是南圖像傳感器對在傳送帶上高速傳送的鈔票進行采樣、緩存，然后送至 像處理模塊。該系統(tǒng)是以 成鈔票圖像信息采集時序控制和數據緩存，采用接觸式圖像傳感器 (模數轉換器 外，使用碼盤和對管來實現傳送帶與采樣的同步。清分機的圖像采集系統(tǒng)主要由碼盤、對管、傳感器、 A/D 轉換器、 組成。系統(tǒng)核心，控制各部分時序及數據采集。當無 鈔票時，系統(tǒng)處于等待狀態(tài)；當有鈔票經過對管時，將產生一個觸發(fā)信號， 收到觸發(fā)信號后，將控制接觸式圖像傳感器對鈔票進行采樣，采樣間隔由碼盤信號分頻控制。采集到的圖像信息經 A/D 轉換后，存儲到內部 ，為圖像處理單元 后續(xù)處理、識別提供數據。該系統(tǒng)原理框圖如圖 1 所示。 圖 案一原理圖 方案 2 ： 該系統(tǒng)以 核心處理器，結合圖像傳感器 復雜可編程邏輯器件輔以高性能的模數轉換器 行紙幣圖像的采集、處理。該系統(tǒng)主要針對人民幣第四版和第五版的 5 元、 10 元 、 20 元、 50 元、 100 元九種紙幣進行識別，利用數字圖像處理技術和改進的自組織映射神經網絡 (取紙幣圖像的長度、寬度、方向塊特征，區(qū)分紙幣的面值、正反面與正反向。終極完成的系統(tǒng)能達到較高的識別速度和識別率。 識別系統(tǒng)的總體硬件結構如圖 示。人民幣的圖像首先通過傳感器 4 掃描后得到光電轉換信號，并經過 三倍放大；然后將放大的模擬信號經過模數轉換器 換成為標準的數字信號，送進到 存；最后通過 ，在 進行圖像的處理和識別。整個系統(tǒng) 的信號邏輯時序由 控制。另外，還有一些輔助環(huán)節(jié)，如紙幣輸進輸出裝置、用戶檢測裝置、復位裝置等。 紙幣圖像的采集由 A/D 轉換器組成。本系統(tǒng)采用線陣型 ]，它的采樣速度較快、電路設計比較簡單、體積小、時序也易于實現。根據系統(tǒng)對采集速度的要求，設置橫向分辨率為 4 像素 /毫米，共采集 800 個像素點；縱向的分辨率為 1 像素 /毫米。每張圖像的高度不超過 76 毫米，兩張紙幣之間還有一定的間隔，實際采集 100 列。這樣，每張圖像的像素為 800× 100。紙幣的進入與離開的判定使用紅外線光電管檢測。系統(tǒng)原理框圖 如圖 示。 圖 案二原理圖 數及儲存模塊設計方案 計數利用 計數器實現，識別出相應幣種，開相應計數器，軟件易于實現。儲存利用儲存盒儲存。待清分結束，可取出儲存盒中的紙幣，完成清分。 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 5 3 錢幣自動分類、清點機 的結構設計 統(tǒng)方案結構框圖的確定 本次設計的任務是對錢幣自動分類、清點機進行設計，本次設計主要采用模塊化設計，通過查找相關資料和文獻，對 于幾種方案作了比較，最終得出的系統(tǒng)結構框圖如下圖 示。 圖 統(tǒng)結構框圖 統(tǒng)的工作原理 錢幣自動分類、清點機的工作原理為人工將紙幣、硬幣放入進幣筒，進幣筒里面有分選體裝置，電機帶動其不斷地旋轉，上面開有可容納 1 元， 5 角， 1 角的硬幣漏出的孔，當各種面值的硬幣從孔里面漏出來后會順著硬幣分選板進入到存儲箱體里面，而硬幣分選板旁邊裝有光電傳感器，是用來對分選的下來的硬幣進行計數，與此同時也實現了硬幣的分類和清點。對于紙幣， 在分選體旋轉的同時，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 統(tǒng)控制電機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。具體結構原理圖如下圖所示： 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 6 4 機械傳動部分的選型計算 動電機的選型計算 已知整個設備上工件與零件的重量，我們取總重量為 00? ，滾珠絲桿轉動速度為 r/ 。即： 0 001020 0??? ~1 ?? 具體的電機設計計算如下 : 1、確定運行時間 本次設計加速時 間 60/)(10 l ??（ m ， 有速度可知每秒上升 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 7 03/(03 ??? 左右水平運 )(102 6 7 7 (2 0 02/ 2422 ????? ??? ）（ 電機慣量 )25434 ??????? ???? 總慣量 )(4 ???? ? 啟動轉矩 ???????? ?? 7 7 (2 441 ?? 最大轉矩 ??? S 為安全系數，取 。 根據以上得出數據，我們選用直流無刷電機型號為 92無刷直流步進電機廠家為南京森宇機電的產品。根據電機的特性曲線以及參數表如下： 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 8 根據計算和特性曲線以及電機基本參數表，我們選用電機型號為92機額定功率為 額定轉矩為 5 ，最大轉矩為0 ，額定轉速為 000 r 。外形尺寸 1488080 ?? ，電機輸出軸徑為 帶傳動的選型計算 (1)傳動名義功率 WP (2)主動輪轉速 5001 ，從動輪轉速 50n 2 r? 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 9 (3)中心距 (4)工作情況： 24 小時運轉． 求設計功率 0 ????，式中0由設計功率 和 500n r? ，由查表得帶的型號為 L 型， （ 5）選擇平帶齒數 由平帶轉速 Lr mi n,/150 0n ? 型帶，查表得平帶最小許用齒數 141 ?Z ，則大帶輪齒數 12 i ? , 其中 2 8 0/1 5 0 0/i 21 ??? ??Z ,取標準帶輪齒數 60 （ 6）確定帶輪節(jié)圓直徑 3 d 11 ?? ? 82/d 22 ?? ? （ 7）確定平帶的節(jié)線長度 L ， 180/)(2/)(c 212 ???? ???? 式中： ，以 代入 則 ， 選擇最接近計算值的標準 節(jié)線 （ 8）計算平帶齒數 Z ??? （ 9）傳動中心距 n 的計算 ?c (a 12 ? 用逐步逼近法計算， )(度?? ，代入上式 得出 a 與精確計算結果相似。 最后測量裝置平帶選用 L 型平帶 17?Z ， 50? 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 10 平帶輪： 141 ?Z ， 602 ?Z ， d 11 ?? ?d 22 ?? ?珠絲桿傳動的設計計算 在材料選取的基本原則的前提下，可以滿足一部分性能，良好的工藝性和經濟性。這種材料的特性機械部分應在正常工作條件下，其物理和化學性能，是保證其可靠性的基礎。一般的機械零件，主要考慮的是材料的機械性能；而非金屬材料零件，還應考慮對零件性能的環(huán)境效應。 根據零件選擇的力學性能，要對工作條件進行正確分析，形狀和大小和應力狀態(tài)，結合這類零件的主要失效形式，對原發(fā)性和繼發(fā)性失效抗力進行計算 和分析。 1) 絲桿螺母強度的校核計算 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?；境叽纾ㄖ睆綕L珠絲杠和螺母高度），通?；跅l件的耐磨性測定。滾珠絲桿驅動力較大，應檢查滾珠絲桿和螺母和螺紋強度的危險截面，以防止塑性變形或斷裂的發(fā)生；自鎖螺釘的要求，檢查自鎖螺釘；滾珠絲桿直徑比較大，應檢查其穩(wěn)定性，以防止軸心受壓失穩(wěn)；長滾珠絲桿轉速也應該檢查其臨界轉速，以防止過大的橫向振動。設計應根據驅動類型，工作條件和失效模式，選同的設計標準，無需逐一檢查。 表 旋傳動的常用 材料 螺旋副 材料牌號 應用范圍 滾珠絲桿 45、 50 材料不經熱處理，使用于經常運動，受力不大，轉速較低的傳動 4065408料需經熱處理，以提高其耐磨性，適用于重載、轉速較高的重要傳動 9 38料需經熱處理，以提高其尺寸的穩(wěn)定性，適用于精密傳導螺旋傳動 螺母 料耐磨性好，適用于一般傳動 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 11 料耐磨性好，強度高，適用于重載、低速的傳動。對于尺寸較大或高速傳動，螺母可采用鋼或鑄鐵制造，內孔澆注青銅或巴氏合金 （ 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400要求定位精度為 珠絲桿的負荷包括運動部件的重量所引起的進給抗力。應按額定靜載荷選用。 0 ' 動載荷硬度影響系數， 1' ?最大軸向載荷 定靜載荷為 查表得使用壽命時間 500? ，初選絲桿螺距 ? ，得絲桿轉速 m in/1000/m a ??? 由于絲桿螺距為 5 ，可選 W 系列完循環(huán)絲桿副尺寸系列 一列滾珠絲桿螺母副的幾何參數計算，見表 示： 表 滾珠絲桿螺母副幾何參數 名 稱 符 號 計算公式和結果（ 螺紋滾道 公稱直徑 0d 20 螺 距 t 5 接觸角 ? ?45 鋼球直徑 島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 12 螺紋滾道法面半徑 R 0 1 1 偏心距 e ( 2 ) s i n 0 . 0 4 4 9 d b= - = 螺紋升角 ? 04 . 3 7ta r c tg dg p== 滾珠絲桿 滾珠絲桿外徑 d 0 ( 0 . 2 ~ 0 . 2 5 ) 1 9 . 4qd d d= - = 滾珠絲桿內徑 0 2 2 1 6 . 7 8 8fd d e R= + - = 滾珠絲桿接觸直徑 0 c o s 2 2 . 5 9d d b= - = 螺母 螺母螺紋外徑 D 0 2 2 2 3 . 3 1 2D d e R= - + = 螺母內徑（外循環(huán)） 1D 10 ( 0 . 2 ~ 0 . 2 5 ) 2 5 . 5qD d d= + = 螺母長度 3 （ 2）傳動效率計算 )(/ ??? ?? 式中： ? — 摩擦角； ? — 絲桿螺紋升角。 ??? ??? 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 13 （ 3）剛度驗算，滾珠絲桿受工作負載 P 引起的導程1 ?Y 向所受牽引力大，故應用 Y 向的參數計算 )(400 )(5.0 p ? )7 ? (材料為 45 鋼 ) )((2 ?? 所以 )(101 9 1 0 671 ????????? 絲桿因受扭矩而引起的導程變化量很小，可以忽略。 所以導程誤差 )(00 601 ??????? ? 查表知 C 級精度的絲桿允許誤差 m?6 ，故強度足夠。 （ 4）穩(wěn)定性 驗算，由部件自重產生的使絲桿回轉的扭矩'' ??????? ?? hM 式中： G —— 移動部件自重 S —— 導程 )('h —— 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?h 代替 'h 。 由 '' ??????? ?? 知110應式步進電動機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 6002 ，工作時為輕度沖擊，正常工作溫度，預期壽命為 絲桿在工作的過程中受軸向載荷作用，且最大軸向載荷為00? 。查手冊可知道 2002 的基本額定負載 ,為了能安裝方便本次設計中 6002 軸承可以用帶座軸承代替，選用軸承的型號為 承。?表可知道 38.0?e ；當量負載的計算 00? 可算得軸承壽命 。 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 14 n/)/(1 6 6 6 7 3 溫度系數 1?荷系數 1?承座，壽命指數為 38.0?e 得 )(5 0 0 01 6 2 7 6)2 0 0/2 5 0 01(2 0 0/1 6 6 6 7 3 ???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轉速也有所不同。 （ 1） 固定 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 速度，精度，短軸螺釘本次設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 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 15 （ 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動器對效率高，應在電機功率的考慮，和逆螺旋傳動由于其成分的重量（尤其是驅動在垂直方向上，當逆方法）可以用來防止動力傳動電機，蝸輪自鎖：切割離合器，等。 （ 3）在行程兩端的滾珠絲杠應該有保護裝置，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生的螺絲，和其他機械零件熱時，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，也可用于預拉伸，強制冷卻，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準件，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裝置。 （ 6）合理的潤滑是減小驅動力矩的重要環(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。所以你想注入潤滑脂。螺母和油孔，用戶可以擰入水口，其他合適的潤滑油的使用。 （ 7）推薦的大型軸承的使用適用于數控機床為了提高傳動剛度。 （ 8）內循環(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 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。 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 16 5 各重要組成部分的強度校核 架強度的校核 機架的選擇根據整個系統(tǒng)的總重量來定，方管機架受力分析得出，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 0 0 0 0)201 0 0 0(1 0 0 0 0 ???? 根據方管承載力計算公式： ?(M 為彎矩， P 為集中力， a 為集中力距支座距離， c 為集中力距另一支座距離， L 為跨度， ? ) 12/321 （僅用于截面 ) 材料的許用應力?? （彈性抗拉強度 /安全系數） 。 11960/?，本次設計初定 L 為 則： ? 12/321 ，初定方管為 658140321 ????? 計算得出。 3 4 5 6/ 6 ???由于 折算后為 查得普通碳素結構鋼 抗拉強度為 75 ，由于 遠小于 所以初定方管滿足要求。 軸強度的校核 軸的強度計算一般可分為三種： 1）按扭轉強度或剛度計算； 2）按彎扭合成強度計算； 3）精確強度校核計算。 當軸的支撐位置和軸所受的載荷大小、方向、作用點及載荷種類均已確定，支撐反力及彎 矩可求得時，可按照彎曲或者彎扭合成強度進行軸的強度計算。作用在軸上的載荷一般按集中載荷考慮，如本設計中的帶傳動對軸的力，其作用點青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 17 取在輪緣寬度的中點。計算時，通常把軸當作置于鉸鏈支座上的雙支點梁，一般軸的支點近似取為軸承寬度中點。 由于本設計所用軸主要是受彎曲強度，很少的扭轉強度，是根據扭轉強度設計，應校核軸的彎曲強度，首先分析軸的受力，左端受的是圓錐篩的重力，右端是帶輪對軸的力，中間是軸承座的兩個支撐力。 左端的作用力包括篩自身的重力、物料的重力、物料旋轉產生的離心力。所以考慮圓錐篩對軸產生作用力時，僅是一 個經驗數據。在這里，假設圓錐篩為實心，對軸的作用力取其重力的 4/1 。 篩的材料為不銹鋼，密度是 3/38.7 ,錐篩大端直徑為 ，小端直徑是 ， 140? ， ，所以錐篩的體積??? 22 )d / 2(3/)2/(3/ ?? 即： 322 (3/1140)2/850(3/ ??????? ??V ； 所以 ,篩的質量約 為 ???? ? 重力 ??? 故取 4 64/1' ?? 。 軸徑是按扭轉強度初步設計的，所以要校核軸的彎曲強度，軸的強度校核也就是找出危險截面，看危險截面是否滿足軸徑條件，如果危險截面滿足，那么別的軸徑肯定滿足；根據軸的實際尺寸，承受的彎矩、扭矩圖考慮應 力集中，表面狀態(tài)，尺寸影響等因素，及軸材料的疲勞極限，計算危險截面的情況是否滿足條件。我所校核的軸是根據許用彎曲應力校核的，即由彎矩產生的彎曲應力b?不超過許用彎曲應力 ? ?b?，一般計算順序是先畫出軸的空間受力圖，將軸上作用力分解為水平面受力圖和垂直面受力圖，并求出水平面上和垂直面上的支承點反作用力。然后作出水平面上的彎矩和垂直面上的彎矩圖，作出合成彎矩 圖和轉矩圖應用公式 22 )(' ?? 繪出當量彎矩圖，式中 ? 是根據轉矩性質而定的應力校正系數。對于不變的轉矩，取 ? ? ? ? ??? ???；對于脈動的轉矩，取? ? ? ? ??? ?? ；對于對稱循環(huán)的轉矩取 1?? 。 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 18 ? ? 是材料在對稱循環(huán)應力狀態(tài)下的許用彎曲應力； ? ?是材料在靜應力狀態(tài)下的許用彎曲應力； ? ?是材料在脈動循環(huán)應力狀態(tài)下的許用彎曲應力； 在錐篩的設計過程中，軸的材料為 #45 鋼，其基本參數為 ?，? ? ??， ? ? P??， ? ? P??；應滿足以下條件： ? ?3'b ???? ?? 或 ? ?3 1d ? ? W 為軸的抗彎截面系數； 軸的受力，軸左端是錐篩對軸的力也就是錐篩的重力，右端是帶輪對軸的壓力。具體受力情況如下圖： 由材料力學的相關知識可得： ) ?????? 即： 0 4 6 2 ????? R 解得： 由 21 ?? 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 19 得： 可得軸的彎矩圖則如下： 軸所受的轉矩如下： ??????? 轉矩圖如下： 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 20 ? ?? ? ??? b??? ； 所以， )(' 5222 ?????? 所以當量彎矩圖為： 可知軸承的危險截面在左邊軸承支撐處，根據軸的校核條件可以算出： ? ? 47 5' ?? ????? M P 即： ? ? b 5 4 d 33 1 ????? ??； 故根據校核，截面強度足夠，其它截面也是足夠安全的。 承的較核 軸承的選用在以上的說明中已經給出，選用的是帶緊定套的滾子軸承，型號為 2221833+基本參數為主要是額定載荷： 40000r ? ， 22000 ， , Y Y, Y ，假定軸承的壽命為 3 年，每天工作 10 小時，一年工作 300 天，所以軸承的基本額定動載荷可按一青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 21 下公式進行計算： ， 其中： C — 基本額定動載荷計算值； P — 當量動載荷，按式?? ?計算，? 軸向動載荷， X 為徑向動載荷系數， Y 為軸向動載荷系數； 壽命因數，取 1? 速度因數，取 8.0? 力矩載荷因數，力矩較小時 5.1?矩較大時 2? 沖擊載荷因數 ,取 1? 溫度系數 ,取 f ； 軸承尺寸及性能表中所列基本額定動載荷 ; 19.1?366.0?5.1?2.1?沖擊） , f ； 因為軸向載荷 0??F，即 e???以當量動載荷???? 10即 ?? 1， 6 0 9 2 02 4 3 6 ??P ， 9 2 2 86 0 9 2 03 6 ?????? , 所以此軸承選的合適 ,能滿足要求。 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 22 總 結 至此在畢業(yè)設計完成之際，向我的導師黃偉老師表示由衷的感謝！真心的感謝黃偉老師對我的諄諄教導，您不僅在學習學業(yè)上給我以精心的指導，同時還在思想上給我以無微不至的關懷 支持和理解，給予我人生的啟迪，使我在順利地完成大學階段的學業(yè)同時，也學到了很多有用的做人的道理，明確了人生目標。知道自己想要什么了，不再是從前那個愛貪玩的我了。導師嚴謹求實的治學態(tài)度，銳意創(chuàng)新的學術作風，認真加負責，公而忘私的敬業(yè)精神，豁達開朗的寬廣胸懷，平易近人。經過數月努力的設計與計算，查找了各類的錢幣自動分類、清點機的設計資料，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，因為我自己已經盡力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學四 年來對所學知識的應用和體現。四年的學習和生活，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們身上潛移默化的學到了許多有用的知識，在此對所有關心我?guī)椭业谋磉_我由衷敬意，謝謝各位同學老師。 在最近的一段時間的畢業(yè)設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度。 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 23 參考文獻 [1] 鄭淑芳 機械設計理論研究與探討 北京：科學出版社， 2] 黃長藝 錢幣自動分類、清點機操作系統(tǒng)概述 北京：機械工業(yè)出版社，3] 周宏甫 錢幣自動分類、清點機的創(chuàng)新設計 4] 姜繼海，宋錦春，高常識 . 錢幣自動分類、清點機工作原理 5] 張春林，曲繼方，張美麟 機械工業(yè)出版社， 6] 錢平 . 加工專機應用技術 機械工業(yè)出版社， 7] 張遼遠 . 錢幣自動分類、清點機的設計與實現 . 機械工業(yè)出版社，8] 基恩士傳感器選 擇手冊 2010 版本 [9] 黃長藝，嚴普強 機械工業(yè)出版社， 10] 張桓，陳作模 高等教育出版社， 11] 王昆，何小柏，汪信遠 . 錢幣自動分類、清點機原理 12] 徐錦康 高等教育出版社， 13] 鄧星鐘 華中科技大學出版社， 14] 劉延俊 機械工業(yè)出版社， 15] 章宏甲，黃誼，王積偉 . 錢幣自動分類、清點機的逆向設計 16] 胡泓，姚伯威 北京：國防工業(yè)出版社，17] 陳鐵鳴 錢幣自動分類、清點機的創(chuàng)新 . 高等教育出版社， 18] 孫靖民 機械工業(yè)出版社， 19] 王勇領 北京 :清華大學出版社， 20]of a 島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 24 致 謝 寫到這里，這次畢業(yè)設計總算快要完成了，通過幾個月的努力和時間的付出，總算有了這么一點點成就，覺得挺自豪的，同時也發(fā)現自己之前思念在學校學習的知識還遠遠不夠，還有很多問題不大懂，也不明白，幸虧有我的導師和同學們的指導和幫助，然后自己查找相關書籍和資料，總算有了論文的初步構思，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，因為我是怎么想的， 這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學四年的知識和反映。四年的學習和生活，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的潛移默化讓我學到很多有用的知識，在這里，謝謝老師以及所有關心我和幫助我的人，謝謝大家。 本科畢業(yè)設計 題 目 ： 錢幣自動分類、清點機的設計 英文題目： 院 ： ________________________ 專 業(yè) ： ________________________ 姓 名 ： ________________________ 學 號： ________________________ 指導教師 ： ________________________ 要 本設計主要針對目前社會上的公交公司、商場 和銀行 等 關 于錢幣的分類、清點和 整理需求而設計 的 。目前 這些 場 所 的錢幣分類主要 依靠于 人工，成本高 而 且效率 較 低。本 設計的設備主要功能是對混雜在一起的各類錢幣包括硬幣和紙幣進行分類、清點和整理。本設計準確且實用， 可部分或者全部 取 代人工，減少人力成本。 本設計的主要創(chuàng)新點有：（ 1）功用齊全，可同時實現硬幣 和紙幣的分類、清點和整理。（ 2）結構緊湊，該設計中各模塊排列緊湊。（ 3）該設計過程主要運用模塊化設計，采用較多成熟技術，開發(fā)周期較短?？煽啃暂^高。 本文運用大學所學的知識，提出了錢幣自動分類、清點機的結構組成、工作原理以及主要零部件的設計中所必須的理論計算和相關強度校驗，構建了錢幣自動分類、清點機的設計總的指導思想，從而得出了該錢幣自動分類、清點機的設計的優(yōu)點是高效，經濟。 關鍵詞： 錢幣 ；機械設備；錢幣自動分類；經濟 is on of At of in on is is of is to of is be or of of (1) is of (2) of (3) a is of of of It of 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 1 目 錄 1 引言 .............................................................. 2 題的來源與研究的目的和意義 ................................ 2 課題研究的主要內容 ........................................ 2 2 紙幣識別、整理、計數及儲存模塊設計 ................................ 3 別方案 ..................................................... 3 數及儲存模塊設計方案 ....................................... 4 3 錢幣自動分類、清點機 的結構設計 .................................... 5 統(tǒng)方案結構框圖的確定 ....................................... 5 統(tǒng)的工作原理 ............................................... 5 4 機械傳動部分的選型計算 ............................................ 6 動電機的選型計算 .......................................... 6 帶傳動的選型計算 .......................................... 8 珠絲桿傳動的設計計算 ...................................... 9 5 各重要組成部分的強 度校核 ......................................... 16 架強度的校核 ............................................. 16 軸強度的校核 ........................... 16 承的較核 .................................................. 20 總 結 .............................................................. 22 參考文獻 ........................................................... 24 致 謝 .............................................................. 24 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 2 1 引言 題的來源與研究的目的和意義 錢幣自動分類、清點機是一種一體的自動分類，清點，計數的機械設備，主要用在銀行的硬幣、紙幣的分類和清點方面。通過設計出錢幣自動分類、清點機，使銀行對于散鈔，硬幣的處理更加方便，以解決目前的社會硬幣逐漸增加循環(huán)量，以及錢幣的清點、分類不便的問題。通過市場上的產品的調查，現有的硬幣分選機構不具有包裝的功能。在此設計中，為了克服該缺陷，設計有一個分選體和滾筒輸送線，電磁振動送料器的位置裝有往復直線紙幣滑槽，三垂 直密封包裝機，一推桿機構和三個機械手，自動硬幣分類和電子計數器計數機制。自動分揀硬幣清點機的方向，安排和由電磁振動給料機的振動分選硬幣。螺旋槽加捻型電磁振動給料機熊本設計中是主要取向硬幣分類直槽往復電磁振動送料器和布置主要是用在硬幣，垂直密封包裝機，機械手和一個推桿機構由一個縱向和橫封封口包裝機，電子計數器使用硬幣清點。根據電磁震動給料機，立式封口包裝機和機械電磁鐵吸選擇和參數設計，機械手夾持力參數設計和推桿機構設計和強度校核的參數，機械工作由當地設計所需的設計和計算，它證明了 錢幣自動分類、清點機的設計理 論是可行的，與它的實用性，這將是比其他硬幣分選機更有效。 課題研究的主要內容 本論文主要研究運用 錢幣自動分類、清點機進行設計。主要是設計出了該錢幣自動分類、清點機的進幣、分選、輸送、檢測、存儲等等幾個部分。具體的研究內容如下： 1、 錢幣自動分類、清點機的進幣裝置的設計，包括其中電機的選型以及旋轉體的設計。 2、 硬幣分選部分的設計，包括硬幣分選板的結構設計以及存儲盒的設計。 3、 紙幣輸送單元的設計，包括出幣口的設計以及輸送線的設計。 4、 紙幣分選、清點部分的設計，包括檢測傳感器的選型 以及分選存儲裝置的設計。 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 3 2 紙幣識別、整理、計數及儲存模塊設計 別方案 圖像采集系統(tǒng)主要是南圖像傳感器對在傳送帶上高速傳送的鈔票進行采樣、緩存，然后送至 像處理模塊。該系統(tǒng)是以 成鈔票圖像信息采集時序控制和數據緩存，采用接觸式圖像傳感器 (模數轉換器 外，使用碼盤和對管來實現傳送帶與采樣的同步。清分機的圖像采集系統(tǒng)主要由碼盤、對管、傳感器、 A/D 轉換器、 組成。系統(tǒng)核心，控制各部分時序及數據采集。當無 鈔票時，系統(tǒng)處于等待狀態(tài)；當有鈔票經過對管時，將產生一個觸發(fā)信號， 收到觸發(fā)信號后，將控制接觸式圖像傳感器對鈔票進行采樣，采樣間隔由碼盤信號分頻控制。采集到的圖像信息經 A/D 轉換后，存儲到內部 ，為圖像處理單元 后續(xù)處理、識別提供數據。該系統(tǒng)原理框圖如圖 1 所示。 圖 案一原理圖 方案 2 ： 該系統(tǒng)以 核心處理器，結合圖像傳感器 復雜可編程邏輯器件輔以高性能的模數轉換器 行紙幣圖像的采集、處理。該系統(tǒng)主要針對人民幣第四版和第五版的 5 元、 10 元 、 20 元、 50 元、 100 元九種紙幣進行識別，利用數字圖像處理技術和改進的自組織映射神經網絡 (取紙幣圖像的長度、寬度、方向塊特征，區(qū)分紙幣的面值、正反面與正反向。終極完成的系統(tǒng)能達到較高的識別速度和識別率。 識別系統(tǒng)的總體硬件結構如圖 示。人民幣的圖像首先通過傳感器 4 掃描后得到光電轉換信號，并經過 三倍放大；然后將放大的模擬信號經過模數轉換器 換成為標準的數字信號，送進到 存；最后通過 ，在 進行圖像的處理和識別。整個系統(tǒng) 的信號邏輯時序由 控制。另外，還有一些輔助環(huán)節(jié)，如紙幣輸進輸出裝置、用戶檢測裝置、復位裝置等。 紙幣圖像的采集由 A/D 轉換器組成。本系統(tǒng)采用線陣型 ]，它的采樣速度較快、電路設計比較簡單、體積小、時序也易于實現。根據系統(tǒng)對采集速度的要求，設置橫向分辨率為 4 像素 /毫米，共采集 800 個像素點；縱向的分辨率為 1 像素 /毫米。每張圖像的高度不超過 76 毫米，兩張紙幣之間還有一定的間隔，實際采集 100 列。這樣，每張圖像的像素為 800× 100。紙幣的進入與離開的判定使用紅外線光電管檢測。系統(tǒng)原理框圖 如圖 示。 圖 案二原理圖 數及儲存模塊設計方案 計數利用 計數器實現，識別出相應幣種，開相應計數器，軟件易于實現。儲存利用儲存盒儲存。待清分結束，可取出儲存盒中的紙幣，完成清分。 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 5 3 錢幣自動分類、清點機 的結構設計 統(tǒng)方案結構框圖的確定 本次設計的任務是對錢幣自動分類、清點機進行設計，本次設計主要采用模塊化設計，通過查找相關資料和文獻，對 于幾種方案作了比較，最終得出的系統(tǒng)結構框圖如下圖 示。 圖 統(tǒng)結構框圖 統(tǒng)的工作原理 錢幣自動分類、清點機的工作原理為人工將紙幣、硬幣放入進幣筒，進幣筒里面有分選體裝置，電機帶動其不斷地旋轉，上面開有可容納 1 元， 5 角， 1 角的硬幣漏出的孔，當各種面值的硬幣從孔里面漏出來后會順著硬幣分選板進入到存儲箱體里面，而硬幣分選板旁邊裝有光電傳感器，是用來對分選的下來的硬幣進行計數，與此同時也實現了硬幣的分類和清點。對于紙幣， 在分選體旋轉的同時，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 統(tǒng)控制電機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。具體結構原理圖如下圖所示： 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 6 4 機械傳動部分的選型計算 動電機的選型計算 已知整個設備上工件與零件的重量，我們取總重量為 00? ，滾珠絲桿轉動速度為 r/ 。即： 0 001020 0??? ~1 ?? 具體的電機設計計算如下 : 1、確定運行時間 本次設計加速時 間 60/)(10 l ??（ m ， 有速度可知每秒上升 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 7 03/(03 ??? 左右水平運 )(102 6 7 7 (2 0 02/ 2422 ????? ??? ）（ 電機慣量 )25434 ??????? ???? 總慣量 )(4 ???? ? 啟動轉矩 ???????? ?? 7 7 (2 441 ?? 最大轉矩 ??? S 為安全系數，取 。 根據以上得出數據，我們選用直流無刷電機型號為 92無刷直流步進電機廠家為南京森宇機電的產品。根據電機的特性曲線以及參數表如下： 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 8 根據計算和特性曲線以及電機基本參數表，我們選用電機型號為92機額定功率為 額定轉矩為 5 ，最大轉矩為0 ，額定轉速為 000 r 。外形尺寸 1488080 ?? ，電機輸出軸徑為 帶傳動的選型計算 (1)傳動名義功率 WP (2)主動輪轉速 5001 ，從動輪轉速 50n 2 r? 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 9 (3)中心距 (4)工作情況： 24 小時運轉． 求設計功率 0 ????，式中0由設計功率 和 500n r? ，由查表得帶的型號為 L 型， （ 5）選擇平帶齒數 由平帶轉速 Lr mi n,/150 0n ? 型帶，查表得平帶最小許用齒數 141 ?Z ，則大帶輪齒數 12 i ? , 其中 2 8 0/1 5 0 0/i 21 ??? ??Z ,取標準帶輪齒數 60 （ 6）確定帶輪節(jié)圓直徑 3 d 11 ?? ? 82/d 22 ?? ? （ 7）確定平帶的節(jié)線長度 L ， 180/)(2/)(c 212 ???? ???? 式中： ，以 代入 則 ， 選擇最接近計算值的標準 節(jié)線 （ 8）計算平帶齒數 Z ??? （ 9）傳動中心距 n 的計算 ?c (a 12 ? 用逐步逼近法計算， )(度?? ，代入上式 得出 a 與精確計算結果相似。 最后測量裝置平帶選用 L 型平帶 17?Z ， 50? 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 10 平帶輪： 141 ?Z ， 602 ?Z ， d 11 ?? ?d 22 ?? ?珠絲桿傳動的設計計算 在材料選取的基本原則的前提下，可以滿足一部分性能，良好的工藝性和經濟性。這種材料的特性機械部分應在正常工作條件下，其物理和化學性能，是保證其可靠性的基礎。一般的機械零件，主要考慮的是材料的機械性能；而非金屬材料零件，還應考慮對零件性能的環(huán)境效應。 根據零件選擇的力學性能，要對工作條件進行正確分析，形狀和大小和應力狀態(tài)，結合這類零件的主要失效形式，對原發(fā)性和繼發(fā)性失效抗力進行計算 和分析。 1) 絲桿螺母強度的校核計算 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?；境叽纾ㄖ睆綕L珠絲杠和螺母高度），通?；跅l件的耐磨性測定。滾珠絲桿驅動力較大，應檢查滾珠絲桿和螺母和螺紋強度的危險截面，以防止塑性變形或斷裂的發(fā)生；自鎖螺釘的要求，檢查自鎖螺釘；滾珠絲桿直徑比較大，應檢查其穩(wěn)定性，以防止軸心受壓失穩(wěn)；長滾珠絲桿轉速也應該檢查其臨界轉速，以防止過大的橫向振動。設計應根據驅動類型，工作條件和失效模式，選同的設計標準，無需逐一檢查。 表 旋傳動的常用 材料 螺旋副 材料牌號 應用范圍 滾珠絲桿 45、 50 材料不經熱處理，使用于經常運動，受力不大，轉速較低的傳動 4065408料需經熱處理，以提高其耐磨性，適用于重載、轉速較高的重要傳動 9 38料需經熱處理，以提高其尺寸的穩(wěn)定性，適用于精密傳導螺旋傳動 螺母 料耐磨性好，適用于一般傳動 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 11 料耐磨性好，強度高，適用于重載、低速的傳動。對于尺寸較大或高速傳動，螺母可采用鋼或鑄鐵制造，內孔澆注青銅或巴氏合金 （ 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400要求定位精度為 珠絲桿的負荷包括運動部件的重量所引起的進給抗力。應按額定靜載荷選用。 0 ' 動載荷硬度影響系數， 1' ?最大軸向載荷 定靜載荷為 查表得使用壽命時間 500? ，初選絲桿螺距 ? ，得絲桿轉速 m in/1000/m a ??? 由于絲桿螺距為 5 ，可選 W 系列完循環(huán)絲桿副尺寸系列 一列滾珠絲桿螺母副的幾何參數計算，見表 示： 表 滾珠絲桿螺母副幾何參數 名 稱 符 號 計算公式和結果（ 螺紋滾道 公稱直徑 0d 20 螺 距 t 5 接觸角 ? ?45 鋼球直徑 島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 12 螺紋滾道法面半徑 R 0 1 1 偏心距 e ( 2 ) s i n 0 . 0 4 4 9 d b= - = 螺紋升角 ? 04 . 3 7ta r c tg dg p== 滾珠絲桿 滾珠絲桿外徑 d 0 ( 0 . 2 ~ 0 . 2 5 ) 1 9 . 4qd d d= - = 滾珠絲桿內徑 0 2 2 1 6 . 7 8 8fd d e R= + - = 滾珠絲桿接觸直徑 0 c o s 2 2 . 5 9d d b= - = 螺母 螺母螺紋外徑 D 0 2 2 2 3 . 3 1 2D d e R= - + = 螺母內徑（外循環(huán)） 1D 10 ( 0 . 2 ~ 0 . 2 5 ) 2 5 . 5qD d d= + = 螺母長度 3 （ 2）傳動效率計算 )(/ ??? ?? 式中： ? — 摩擦角； ? — 絲桿螺紋升角。 ??? ??? 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 13 （ 3）剛度驗算，滾珠絲桿受工作負載 P 引起的導程1 ?Y 向所受牽引力大，故應用 Y 向的參數計算 )(400 )(5.0 p ? )7 ? (材料為 45 鋼 ) )((2 ?? 所以 )(101 9 1 0 671 ????????? 絲桿因受扭矩而引起的導程變化量很小，可以忽略。 所以導程誤差 )(00 601 ??????? ? 查表知 C 級精度的絲桿允許誤差 m?6 ，故強度足夠。 （ 4）穩(wěn)定性 驗算，由部件自重產生的使絲桿回轉的扭矩'' ??????? ?? hM 式中： G —— 移動部件自重 S —— 導程 )('h —— 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?h 代替 'h 。 由 '' ??????? ?? 知110應式步進電動機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 6002 ，工作時為輕度沖擊，正常工作溫度，預期壽命為 絲桿在工作的過程中受軸向載荷作用，且最大軸向載荷為00? 。查手冊可知道 2002 的基本額定負載 ,為了能安裝方便本次設計中 6002 軸承可以用帶座軸承代替，選用軸承的型號為 承。?表可知道 38.0?e ；當量負載的計算 00? 可算得軸承壽命 。 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 14 n/)/(1 6 6 6 7 3 溫度系數 1?荷系數 1?承座，壽命指數為 38.0?e 得 )(5 0 0 01 6 2 7 6)2 0 0/2 5 0 01(2 0 0/1 6 6 6 7 3 ???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轉速也有所不同。 （ 1） 固定 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 速度，精度，短軸螺釘本次設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 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 15 （ 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動器對效率高，應在電機功率的考慮，和逆螺旋傳動由于其成分的重量（尤其是驅動在垂直方向上，當逆方法）可以用來防止動力傳動電機，蝸輪自鎖：切割離合器，等。 （ 3）在行程兩端的滾珠絲杠應該有保護裝置，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生的螺絲，和其他機械零件熱時，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，也可用于預拉伸，強制冷卻，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準件，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裝置。 （ 6）合理的潤滑是減小驅動力矩的重要環(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。所以你想注入潤滑脂。螺母和油孔，用戶可以擰入水口，其他合適的潤滑油的使用。 （ 7）推薦的大型軸承的使用適用于數控機床為了提高傳動剛度。 （ 8）內循環(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 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。 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 16 5 各重要組成部分的強度校核 架強度的校核 機架的選擇根據整個系統(tǒng)的總重量來定，方管機架受力分析得出，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 0 0 0 0)201 0 0 0(1 0 0 0 0 ???? 根據方管承載力計算公式： ?(M 為彎矩， P 為集中力， a 為集中力距支座距離， c 為集中力距另一支座距離， L 為跨度， ? ) 12/321 （僅用于截面 ) 材料的許用應力?? （彈性抗拉強度 /安全系數） 。 11960/?，本次設計初定 L 為 則： ? 12/321 ，初定方管為 658140321 ????? 計算得出。 3 4 5 6/ 6 ???由于 折算后為 查得普通碳素結構鋼 抗拉強度為 75 ，由于 遠小于 所以初定方管滿足要求。 軸強度的校核 軸的強度計算一般可分為三種： 1）按扭轉強度或剛度計算； 2）按彎扭合成強度計算； 3）精確強度校核計算。 當軸的支撐位置和軸所受的載荷大小、方向、作用點及載荷種類均已確定，支撐反力及彎 矩可求得時，可按照彎曲或者彎扭合成強度進行軸的強度計算。作用在軸上的載荷一般按集中載荷考慮，如本設計中的帶傳動對軸的力，其作用點青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 17 取在輪緣寬度的中點。計算時，通常把軸當作置于鉸鏈支座上的雙支點梁，一般軸的支點近似取為軸承寬度中點。 由于本設計所用軸主要是受彎曲強度，很少的扭轉強度，是根據扭轉強度設計，應校核軸的彎曲強度，首先分析軸的受力，左端受的是圓錐篩的重力，右端是帶輪對軸的力，中間是軸承座的兩個支撐力。 左端的作用力包括篩自身的重力、物料的重力、物料旋轉產生的離心力。所以考慮圓錐篩對軸產生作用力時，僅是一 個經驗數據。在這里，假設圓錐篩為實心，對軸的作用力取其重力的 4/1 。 篩的材料為不銹鋼，密度是 3/38.7 ,錐篩大端直徑為 ，小端直徑是 ， 140? ， ，所以錐篩的體積??? 22 )d / 2(3/)2/(3/ ?? 即： 322 (3/1140)2/850(3/ ??????? ??V ； 所以 ,篩的質量約 為 ???? ? 重力 ??? 故取 4 64/1' ?? 。 軸徑是按扭轉強度初步設計的，所以要校核軸的彎曲強度，軸的強度校核也就是找出危險截面，看危險截面是否滿足軸徑條件，如果危險截面滿足，那么別的軸徑肯定滿足；根據軸的實際尺寸，承受的彎矩、扭矩圖考慮應 力集中，表面狀態(tài)，尺寸影響等因素，及軸材料的疲勞極限，計算危險截面的情況是否滿足條件。我所校核的軸是根據許用彎曲應力校核的，即由彎矩產生的彎曲應力b?不超過許用彎曲應力 ? ?b?，一般計算順序是先畫出軸的空間受力圖，將軸上作用力分解為水平面受力圖和垂直面受力圖，并求出水平面上和垂直面上的支承點反作用力。然后作出水平面上的彎矩和垂直面上的彎矩圖，作出合成彎矩 圖和轉矩圖應用公式 22 )(' ?? 繪出當量彎矩圖，式中 ? 是根據轉矩性質而定的應力校正系數。對于不變的轉矩，取 ? ? ? ? ??? ???；對于脈動的轉矩，取? ? ? ? ??? ?? ；對于對稱循環(huán)的轉矩取 1?? 。 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 18 ? ? 是材料在對稱循環(huán)應力狀態(tài)下的許用彎曲應力； ? ?是材料在靜應力狀態(tài)下的許用彎曲應力； ? ?是材料在脈動循環(huán)應力狀態(tài)下的許用彎曲應力； 在錐篩的設計過程中，軸的材料為 #45 鋼，其基本參數為 ?，? ? ??， ? ? P??， ? ? P??；應滿足以下條件： ? ?3'b ???? ?? 或 ? ?3 1d ? ? W 為軸的抗彎截面系數； 軸的受力，軸左端是錐篩對軸的力也就是錐篩的重力，右端是帶輪對軸的壓力。具體受力情況如下圖： 由材料力學的相關知識可得： ) ?????? 即： 0 4 6 2 ????? R 解得： 由 21 ?? 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 19 得： 可得軸的彎矩圖則如下： 軸所受的轉矩如下： ??????? 轉矩圖如下： 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 20 ? ?? ? ??? b??? ； 所以， )(' 5222 ?????? 所以當量彎矩圖為： 可知軸承的危險截面在左邊軸承支撐處，根據軸的校核條件可以算出： ? ? 47 5' ?? ????? M P 即： ? ? b 5 4 d 33 1 ????? ??； 故根據校核，截面強度足夠，其它截面也是足夠安全的。 承的較核 軸承的選用在以上的說明中已經給出，選用的是帶緊定套的滾子軸承，型號為 2221833+基本參數為主要是額定載荷： 40000r ? ， 22000 ， , Y Y, Y ，假定軸承的壽命為 3 年，每天工作 10 小時，一年工作 300 天，所以軸承的基本額定動載荷可按一青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 21 下公式進行計算： ， 其中： C — 基本額定動載荷計算值； P — 當量動載荷，按式?? ?計算，? 軸向動載荷， X 為徑向動載荷系數， Y 為軸向動載荷系數； 壽命因數，取 1? 速度因數，取 8.0? 力矩載荷因數，力矩較小時 5.1?矩較大時 2? 沖擊載荷因數 ,取 1? 溫度系數 ,取 f ； 軸承尺寸及性能表中所列基本額定動載荷 ; 19.1?366.0?5.1?2.1?沖擊） , f ； 因為軸向載荷 0??F，即 e???以當量動載荷???? 10即 ?? 1， 6 0 9 2 02 4 3 6 ??P ， 9 2 2 86 0 9 2 03 6 ?????? , 所以此軸承選的合適 ,能滿足要求。 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 22 總 結 至此在畢業(yè)設計完成之際，向我的導師黃偉老師表示由衷的感謝！真心的感謝黃偉老師對我的諄諄教導，您不僅在學習學業(yè)上給我以精心的指導，同時還在思想上給我以無微不至的關懷 支持和理解，給予我人生的啟迪，使我在順利地完成大學階段的學業(yè)同時，也學到了很多有用的做人的道理，明確了人生目標。知道自己想要什么了，不再是從前那個愛貪玩的我了。導師嚴謹求實的治學態(tài)度，銳意創(chuàng)新的學術作風，認真加負責，公而忘私的敬業(yè)精神，豁達開朗的寬廣胸懷，平易近人。經過數月努力的設計與計算，查找了各類的錢幣自動分類、清點機的設計資料，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，因為我自己已經盡力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學四 年來對所學知識的應用和體現。四年的學習和生活，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們身上潛移默化的學到了許多有用的知識，在此對所有關心我?guī)椭业谋磉_我由衷敬意，謝謝各位同學老師。 在最近的一段時間的畢業(yè)設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度。 青島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 23 參考文獻 [1] 鄭淑芳 機械設計理論研究與探討 北京：科學出版社， 2] 黃長藝 錢幣自動分類、清點機操作系統(tǒng)概述 北京：機械工業(yè)出版社，3] 周宏甫 錢幣自動分類、清點機的創(chuàng)新設計 4] 姜繼海，宋錦春，高常識 . 錢幣自動分類、清點機工作原理 5] 張春林，曲繼方，張美麟 機械工業(yè)出版社， 6] 錢平 . 加工專機應用技術 機械工業(yè)出版社， 7] 張遼遠 . 錢幣自動分類、清點機的設計與實現 . 機械工業(yè)出版社，8] 基恩士傳感器選 擇手冊 2010 版本 [9] 黃長藝，嚴普強 機械工業(yè)出版社， 10] 張桓，陳作模 高等教育出版社， 11] 王昆，何小柏，汪信遠 . 錢幣自動分類、清點機原理 12] 徐錦康 高等教育出版社， 13] 鄧星鐘 華中科技大學出版社， 14] 劉延俊 機械工業(yè)出版社， 15] 章宏甲，黃誼，王積偉 . 錢幣自動分類、清點機的逆向設計 16] 胡泓，姚伯威 北京：國防工業(yè)出版社，17] 陳鐵鳴 錢幣自動分類、清點機的創(chuàng)新 . 高等教育出版社， 18] 孫靖民 機械工業(yè)出版社， 19] 王勇領 北京 :清華大學出版社， 20]of a 島濱海學院機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 24 致 謝 寫到這里，這次畢業(yè)設計總算快要完成了，通過幾個月的努力和時間的付出，總算有了這么一點點成就，覺得挺自豪的，同時也發(fā)現自己之前思念在學校學習的知識還遠遠不夠，還有很多問題不大懂，也不明白，幸虧有我的導師和同學們的指導和幫助，然后自己查找相關書籍和資料，總算有了論文的初步構思，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，因為我是怎么想的， 這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學四年的知識和反映。四年的學習和生活，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的潛移默化讓我學到很多有用的知識，在這里，謝謝老師以及所有關心我和幫助我的人，謝謝大家。