錢幣分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、目錄1 緒論11.1 引言11.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析11.3 本文研究的目標(biāo)和意義22 方案的確定23 分離裝置設(shè)計(jì)53.1傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)53.1.1 電機(jī)的選擇53.1.2 主軸V帶輪的設(shè)計(jì)53.1.3 圓筒內(nèi)小傳送帶輪的設(shè)計(jì)104 轉(zhuǎn)盤和分揀滑道的設(shè)計(jì)124.1 轉(zhuǎn)盤和分揀滑道材料的選擇124.2轉(zhuǎn)盤的出幣口和軌道的確定124.2.1轉(zhuǎn)盤的出幣口確定134.2.2軌道尺寸的確定134.2.3轉(zhuǎn)盤的性能要求144.3滑槽坡度的確定144.4 滑道孔徑的確定和孔的布置154.4.1滑道孔徑的確定154.4.2孔的位置布置155 計(jì)數(shù)步驟的設(shè)計(jì)155.1計(jì)數(shù)的原理165.2 硬件電路設(shè)計(jì)16

2、5.2.1 分部電路的設(shè)計(jì)175.2.2 焊接元器件215.2.3測(cè)試226 注意事項(xiàng)237 總結(jié)設(shè)計(jì)248附件 整體裝配圖主軸V帶輪圖主軸圖 計(jì)數(shù)程序錢幣分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要：本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是錢幣分揀裝置的設(shè)計(jì)，主要是針對(duì)硬幣部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，從硬幣的投料到硬幣的收集的過程，主要設(shè)計(jì)的原理是根據(jù)不同硬幣有不同的直徑大小，從而設(shè)計(jì)出分離道軌道，于此同時(shí)設(shè)計(jì)出幣口和驅(qū)動(dòng)裝置，在分離部分硬幣的基礎(chǔ)上根據(jù)硬幣在滑槽上的受力分析確定滑道的材料和滑槽坡度。最后硬幣各自聚集收集口，在收集口的末端采用光電計(jì)數(shù)裝置。通過整個(gè)裝置設(shè)計(jì)出主軸的驅(qū)動(dòng)仿真和計(jì)數(shù)電路仿真。關(guān)鍵詞：硬幣分離機(jī)構(gòu)，硬幣計(jì)數(shù)，收集1 緒論

3、1.1 引言 隨著公共交通的普及，人們?cè)诖蟪鞘兄懈嗟某俗步煌üぞ呱习嗪拖掳?，而?duì)于公交公司會(huì)收集巨額的硬幣，從而推動(dòng)了硬幣分離機(jī)的發(fā)展，對(duì)硬幣分離機(jī)的效率和分離精度提出了很高的要求。傳統(tǒng)的硬幣的清理是通過人工的完成的，這樣不僅效率低，而且勞動(dòng)量比較大，成本特別高。這樣對(duì)公司而言需要投入更多的成本，為了解決這個(gè)問題，用機(jī)器代替人工勢(shì)在必行。1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析(1)硬幣分離機(jī)在我國的發(fā)展前景：隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，大眾出行的頻繁性，對(duì)于近幾年我們舉辦的重要的會(huì)議和體育賽事，進(jìn)入21世紀(jì)開始，我國進(jìn)入社會(huì)主義現(xiàn)代化的建設(shè)和全面進(jìn)入小康社會(huì)。人民對(duì)于物質(zhì)生活提出了更高的要求，這對(duì)

4、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了巨大的動(dòng)力。我國現(xiàn)有投入的幣額滿足社會(huì)的需要，相信未來投入量會(huì)越來越大，從而滿足社會(huì)的需求量。由于硬幣的人工分離不僅勞動(dòng)量大，而且成本高，另一方面工作的效率特別低，出錯(cuò)率比較高。因此機(jī)器代替人工成為時(shí)代發(fā)展所迫，所以硬幣分離機(jī)會(huì)成為國內(nèi)金融市場(chǎng)的主流機(jī)器。(2)硬幣分離機(jī)在國內(nèi)的生產(chǎn)：在國內(nèi)，北京大學(xué)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)，上海大學(xué)，浙江大學(xué)，電子科技大學(xué)，蘇州大學(xué)，江蘇大學(xué)等多家單位均對(duì)硬幣的分離做過深入的研究，運(yùn)用原理上都是用電渦流法，在一定程度上取得了較好的成果。但對(duì)硬幣的的識(shí)別和項(xiàng)目本身存在局限性，無法正確的對(duì)硬幣進(jìn)行分離。(3)硬幣分離機(jī)主要是對(duì)混在一起的硬幣進(jìn)行分離，計(jì)數(shù)

5、，收集的系統(tǒng)，它是分離機(jī)，計(jì)數(shù)機(jī)，收集機(jī)等硬幣處理器基礎(chǔ)上進(jìn)行研究的。由于貨幣和國情的不同，各國的硬幣無法統(tǒng)一，一次對(duì)于不同的從而需要不同的分離系統(tǒng)，這樣分離很不方便。在這個(gè)領(lǐng)域，外國的一些國家早就從事這些研究，研發(fā)的眾多的產(chǎn)品中，主要的分為高檔次，中檔次，低檔次。主要是根據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行檔次進(jìn)行劃分，而主要的原理是性能的指標(biāo)分離，物理方法進(jìn)行分離。我國目前發(fā)行的三種常見的硬幣尺寸，如下表1所示表1 不同硬幣的直徑和重量硬幣的面值硬幣重量（g）硬幣直徑（mm）硬幣厚度（mm）壹角3.2191.67伍角3.820.51.65壹元6.1251.85總體來看，當(dāng)今國內(nèi)外的分離裝置，或者設(shè)計(jì)的機(jī)理比

6、較簡單，抗震動(dòng)，抗電磁干擾比較差，另外一方面造價(jià)比較昂貴，本身的實(shí)用性不大。1.3 本文研究的目標(biāo)和意義在硬幣的流通過程中，無非是分離過程是最重要和最耗時(shí)的一個(gè)環(huán)節(jié)。然而傳統(tǒng)的分離方法即費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，效率低，出錯(cuò)率比較高，高成本低回報(bào)。這種傳統(tǒng)的分離方法根本無法滿足市場(chǎng)的規(guī)律，所以對(duì)硬幣的機(jī)器化勢(shì)在必行，本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)硬幣的分離機(jī)構(gòu)，收集裝置進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，并對(duì)硬幣分離機(jī)的流程及控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以達(dá)到自動(dòng)化的分離，計(jì)數(shù)和收集，從而提高了勞動(dòng)的效率，降低了成本。2 方案的確定設(shè)計(jì)硬幣分離機(jī)主要原理是根據(jù)硬幣的直徑不同進(jìn)行區(qū)分的，裝置的主要結(jié)構(gòu)包括分離、計(jì)數(shù)、收集幾個(gè)方面。方案一:首先通過人工將

7、硬幣一定量的混幣倒入主軸的轉(zhuǎn)盤中，在離心力的作用下被甩出，通過改調(diào)節(jié)拋幣口的大小，以及后續(xù)的傳送帶軌道的直徑，硬幣被分離并計(jì)數(shù)。主要過程為啟動(dòng)主軸的電動(dòng)機(jī)，倒入硬幣。首先調(diào)節(jié)開口的大小和軌道的直徑為一元，這樣一元被分離。然后依次重復(fù)上次的動(dòng)作，分離出伍角和壹角，具體的原理如圖示意2-1方案二：啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，放入投料口，在底部傳送帶的作用下硬幣被緩慢的輸送，在傳送過程中將硬幣攤平，這樣能保證能保證硬幣一個(gè)個(gè)通過，這樣硬幣可以一個(gè)個(gè)通過空洞，根據(jù)尺寸的不同，不同的硬幣落到不同的孔中，孔在斜板上的排布順序是按照從小到大的，從而達(dá)到篩選的目的，然后進(jìn)行計(jì)數(shù)，如圖示意圖2-2。方案三：硬幣分離機(jī)主要是從硬

8、幣的分離，計(jì)數(shù)的兩個(gè)大方面進(jìn)行設(shè)計(jì)的。分離的主要過程如圖2-3所示。工作的原理和主要的流程：本次設(shè)計(jì)主要是智能的進(jìn)行硬幣的自動(dòng)分離過程，其最重要的工作原理是根據(jù)不同新老版本的硬幣之間的直徑不相同進(jìn)行區(qū)分，其中原理如圖2-3示。 其基本工作流程如下：錢幣進(jìn)入帶有傳送帶（減小轉(zhuǎn)盤的負(fù)載）滾筒里，滾筒底部的轉(zhuǎn)盤被步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，錢幣也隨著轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)。在圓筒底部有一個(gè)一元厚度的小口，由于離心力的作用，錢幣從小口被甩出來，隨著離心力的作用，硬幣會(huì)繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，這個(gè)時(shí)候經(jīng)過第一個(gè)軌道壹角、伍角落下，由于轉(zhuǎn)動(dòng)盤比固定盤高出約1.5個(gè)一元幣厚。這樣一元繼續(xù)走動(dòng)，直到進(jìn)入第二個(gè)滑道落下，分離出伍角和壹角的硬幣

9、，流程如圖2-4。圖2-1 方案一示意圖圖2-2 方案二示意圖圖2-3 方案三示意圖圖2-4 方案三流程圖通過比較比較方案一，方案二，方案三各有各的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)。方案一主要的缺點(diǎn)是容易發(fā)生過載造成電動(dòng)機(jī)過載硬幣無法正常篩選，而且在篩選過程中經(jīng)常改變相關(guān)變量容易產(chǎn)生誤差，同時(shí)過程比較繁瑣，要不斷的重復(fù)上述的操作，這樣會(huì)加大工作量，達(dá)不到預(yù)期的工作效果。方案二的優(yōu)點(diǎn)是操作比較簡單，可能達(dá)到預(yù)期想要的結(jié)果。但是由于缺乏主要的傳動(dòng)裝置這樣可能效率非常低，而且篩選的過程比較長有很多的非人為因素在里面，這種分離裝置不適合在上述場(chǎng)合只能用于一般的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)合，而且精確度比較低。方案三綜合了方案一、二的優(yōu)點(diǎn)，并且增

10、加了小傳送的輸送帶裝置，這樣會(huì)減小主軸的負(fù)載，整個(gè)裝置的在主軸的驅(qū)動(dòng)裝置，增加了分離的效率?？赡艽嬖谝恍┱`差，可以通過多次的實(shí)驗(yàn)達(dá)到分離的要求，總體可行。所以綜合考慮選用方案三。 3分離裝置設(shè)計(jì)3.1傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)3.1.1 電機(jī)的選擇主軸電動(dòng)機(jī)的選擇?？紤]到設(shè)計(jì)的硬幣分離機(jī)機(jī)主要應(yīng)用范圍為零售業(yè)、銀行和個(gè)體商戶戶,公交公司，故電動(dòng)機(jī)電壓應(yīng)選用220V(家用正常電壓范圍).再考慮到所受的載荷不大,所需動(dòng)力不是很大,選用小功率的電動(dòng)機(jī)。綜合各方面因素,選用YL系列電機(jī)。YL系列電機(jī)是目前市場(chǎng)上比較常用的電機(jī)，其以獨(dú)特的占地面積小，容量比較大，啟動(dòng)性能比較優(yōu)越的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了同一座號(hào)，單三相異步電動(dòng)

11、機(jī)的組合。并且提高了普通三相電機(jī)的優(yōu)越性能，應(yīng)用于傳統(tǒng)的小家電等儀器中。具體如下表3-1表3-1 電動(dòng)機(jī)參數(shù)主要參數(shù)電壓功率同步轉(zhuǎn)速頻率效率功率因素外形尺寸電機(jī)的安裝方式Y(jié)L801-3220V4KW950r/min50HZ68%0.92150X100X100IBM3型3.1.2 主軸V帶輪的設(shè)計(jì)（1）計(jì)算主軸功率由參考文獻(xiàn)1查得工作情況系數(shù)=,故 （3-1）(2) 選擇V帶的型號(hào)圖3-2 帶輪選型圖由, 根據(jù)3-2圖選用A型普通V帶（3） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速表3-3 各種型號(hào)小帶輪直徑帶型YZABCDEq/（kg/m）0.020.060.100.170.300.620.90dmin/m

12、m2050751252003555001）由表3-3，選取。2）驗(yàn)算帶速。帶速不宜過高,否則離心率增大，帶與帶輪之間的摩擦?xí)p小,最會(huì)出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象，單位時(shí)間內(nèi)繞過帶輪得次數(shù)也增多,這樣會(huì)導(dǎo)致帶輪的使用壽命降低。增加實(shí)際生產(chǎn)中的勞動(dòng)成本。另外帶輪的速度不宜過低，否則當(dāng)傳遞功率一定時(shí)，帶輪傳遞的圓周力增大，最終會(huì)導(dǎo)致帶輪的根數(shù)相對(duì)增多。 （3-2）因?yàn)?，故帶速合適（4）計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑，根據(jù)參考文獻(xiàn)1確定傳動(dòng)比 （3-3）根據(jù)參考文獻(xiàn)2普通V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列（5）確定中心距 取= 計(jì)算所需的基準(zhǔn)長度 = = (3-4)由初選速度,在根據(jù)表選取相近的基準(zhǔn)長度作為所選帶長度，即，得實(shí)際中心距

13、中心距變動(dòng)范圍= （3-5） （3-6） 由上式可得中心距的變化范圍為。(6) 校驗(yàn)小帶輪包角。一般要求，否則應(yīng)適當(dāng)增大中心距或減小傳動(dòng)比，也可以加緊帶輪。 （3-7）（7）計(jì)算V帶的根數(shù)Z為使各帶受力均勻，根數(shù)不宜過多，一般應(yīng)滿足，計(jì)算單根V帶的額定功率。由和，由參考文獻(xiàn)3查表得。根據(jù)和A型帶，查的表3-4的。查的表3-5的,查的相關(guān)文獻(xiàn)表的帶的修正系數(shù),于是 （3-8） （3-9）為使各帶受力均勻，根數(shù)不宜過多，一般應(yīng)滿足,取。表3-4 V帶單根功率增量單根普通V帶額定功率的增量P0 （單位：kW）型號(hào)傳動(dòng)比i小 帶 輪 轉(zhuǎn) 速 n1 / rmin140070080095012001450

14、Z11.010000001.021.040000001.051.0800000.010.011.091.120000.010.010.011.251.3400.010.010.010.020.021.351.5000.010.010.020.020.021.511.990.010.010.010.020.020.0220.010.010.020.020.020.03A11.010000001.021.040.010.010.010.010.020.021.051.080.010.020.020.030.030.041.091.120.020.030.030.040.050.061.251.34

15、0.030.060.060.070.10.111.351.500.040.070.080.080.110.131.511.990.040.080.090.10.130.1520.050.090.10.110.150.17表3-5小帶輪包角/ ()Ka小帶輪包角/ ()Ka18011450.911750.991400.891700.981350.881650.961300.861600.951250.841550.931200.821500.921100.80（8）單根V帶的初拉力，作用在帶輪軸上的壓力如圖3-6圖3-6 帶輪壓力圖由表3-3查得A型普通V帶每米質(zhì)量所以單根V帶初拉力 （3-10

16、）（9）計(jì)算壓軸力。 （3-11）帶傳動(dòng)的工作情況圖如圖3-7圖3-7 帶工作圖(10) 帶輪的設(shè)計(jì) 確定結(jié)構(gòu)類型。由于小帶輪基準(zhǔn)直徑為,大帶輪基準(zhǔn)直徑為，孔板式帶輪基準(zhǔn)直徑小于,故其符合孔板式帶輪，輪槽的尺寸如圖3-8。表3-8普通V帶輪的輪槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92） mm槽型與相對(duì)應(yīng)的Y5.31.604.786-60-Z8.52.007.0127-80A11.02.758.7159-118B14.03.5010.81911.5-190C19.04.8014.325.516-315D27.08.1019.93723-475E32.09.6023.444.528-600(11)

17、 材料帶輪常用材料為鑄鐵(HT150或HT200)，容許最大圓周速度為。(12) 畫出V帶輪圖，如圖3-9。圖3-9 帶輪圖(13) 設(shè)計(jì)結(jié)果選用4根A1600 GB/T1154-97V帶，中心距 ,中心距控制在，單根帶初拉力。3.1.3 圓筒內(nèi)小傳送帶輪的設(shè)計(jì)1-皮帶 ； 2-電動(dòng)機(jī)；3-支架；4-滾筒；5-減速器圖3-10 送幣機(jī)構(gòu)圖3-10所示為送幣機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的主要任務(wù)是將儲(chǔ)幣器里的硬幣在傳送帶的作用下輸送到轉(zhuǎn)盤上。該機(jī)構(gòu)主要由皮帶、電動(dòng)機(jī)、減速箱、滾輪、三角架構(gòu)成。查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知皮帶選普通平帶。（1）皮帶輪機(jī)構(gòu)皮帶與硬幣的總重量；滑動(dòng)面的摩擦系數(shù)；滾輪的直徑；滾輪的重量；皮帶與滾

18、輪的效率；皮帶的速度；電機(jī)電源：單相;工作時(shí)間：1天8小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）決定減速箱的減速比：減速箱的輸出速度: (3-12)減速箱的減速比i為: (3-13)電機(jī)（4極）在60HZ時(shí)的額定轉(zhuǎn)速為,故應(yīng)選擇減速比。因?yàn)檩斔蛶?dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩為最大，故先計(jì)算啟動(dòng)時(shí)的必要轉(zhuǎn)矩?；瑒?dòng)面的摩擦力為F: (3-14) 負(fù)載轉(zhuǎn)矩： (3-15) 因?yàn)榇素?fù)載轉(zhuǎn)矩是減速箱輸出軸轉(zhuǎn)矩，還需要轉(zhuǎn)化成電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)矩： (3-16)（減速箱的傳導(dǎo)效率） 按使用電源電壓波動(dòng)（），設(shè)定安全率為2倍。 (3-17) 查閱標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)型號(hào)/性能表，可得選用電機(jī)：，減速箱。（3）確定負(fù)載慣性慣量： 皮帶工作物的慣性慣量 (3-18)

19、滾輪的慣性慣量 (3-19)減速箱輸出軸的全負(fù)載慣性慣量 (3-20) (3-21)因?yàn)?故選擇是合適的。且所選用的電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩為，較實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩大，可以提供更大的轉(zhuǎn)速。4 轉(zhuǎn)盤和分揀滑道的設(shè)計(jì)4.1 轉(zhuǎn)盤和分揀滑道材料的選擇（1）轉(zhuǎn)盤材料的選擇。由于考慮轉(zhuǎn)盤與硬幣的摩擦力比較小，且質(zhì)量比相對(duì)比較輕易于加工處理，耐腐蝕。我們選擇普通的鍍鋅鋼板（俗稱白色金屬）作為材料。該材料能滿足硬幣在分離過程的性能要求，對(duì)軸的負(fù)載比較小。 (2) 分揀滑道的材料選擇。由于鋁合金本身材料的優(yōu)越性，質(zhì)量輕，導(dǎo)熱性比較好。而且耐腐蝕性比較強(qiáng)鋁合金的加工比較方便與其他一些金屬混摻會(huì)得到高強(qiáng)度的鋁合金。綜上所述，所以滑

20、道選用鋁合金最合適。4.2轉(zhuǎn)盤的出幣口和軌道的確定4.2.1轉(zhuǎn)盤的出幣口確定如圖4-1，硬幣出幣口圖。圖4-1 硬幣出口出幣口的選擇關(guān)系著硬幣能否正常的拋出，是否按照預(yù)定的路線滑上軌道，由表1可得各種硬幣的尺寸直徑最大的為一元（25mm）,厚度最厚為老一角(2.4mm)其次是一元（1.85mm）。綜合考慮由于盤和軌道之間有一定的高度差，在離心力的作用下被拋出，要想得到硬幣的沿水平面拋出，可見開口稍小比較好。再者開口過大可能會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)幣疊加拋出無法正常分離，所以最終選擇開口高度是1.85mm(其他幣的厚度和1.85mm相差很小)，開口弧長為25mm。4.2.2軌道尺寸的確定如圖4-2，軌道的整體

21、圖。圖4-2 軌道圖對(duì)于軌道這塊關(guān)系著能否分離，對(duì)于這塊我們鉆出一系列不同孔徑的試板并且孔的直徑呈增加的趨勢(shì)：21毫米，21.5毫米，21.8毫米，22毫米，23毫米。通過實(shí)驗(yàn)，我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)孔為22mm時(shí)，能夠有效的將一元硬幣和其他兩種硬幣分離開來，我們知道硬幣最大的直徑為一元（25mm）,所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)軌道時(shí)考慮到一次性將其與伍角，壹角分離。所以我們將內(nèi)固定桶到外軌道的距離設(shè)為25mm,而內(nèi)軌道內(nèi)固定桶的距離為22mm。這樣能保證壹角和伍角同時(shí)落下而一元隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)。4.2.3轉(zhuǎn)盤的性能要求如圖4-3，轉(zhuǎn)盤圖圖4-3 轉(zhuǎn)盤對(duì)于轉(zhuǎn)盤的材料我們得到了確定，最重要的是轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速過高會(huì)導(dǎo)致無

22、法正常分離所有硬幣按不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，過低會(huì)導(dǎo)致硬幣無法正常拋出，所以我們綜合考慮轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速在200r/min。另一方面從一元的角度考慮，由于一元要繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)所以轉(zhuǎn)盤的高度要比一元高出1.5個(gè)幣厚，為了防止有疊加，在一元軌道上設(shè)置一個(gè)擋板（距離軌道的距離為1.85mm。轉(zhuǎn)盤與內(nèi)固定桶的間隙為1.5mm,同時(shí)軌道的外側(cè)需要進(jìn)行打磨處理，增加摩擦力。分離部分的裝置如圖4-5。圖4-5 分離裝置圖4.3滑槽坡度的確定首先對(duì)硬幣進(jìn)行受力分析，最主要的就是要找出各種硬幣在鋁合金上面的摩擦因數(shù)，由于大部分硬幣無法直接從機(jī)械手冊(cè)中得到，需要估計(jì)最大值來計(jì)算比較方便，最新版一元為鋼芯鍍鎳，伍角為鋼芯鍍銅合金，壹角

23、為鋁合金、不銹鋼。一元普遍用鋼對(duì)鋁合金的摩擦因數(shù)來確定0.3，其余的壹角為不銹鋼做成，摩擦因數(shù)0.17，而新、舊式的伍角以銅對(duì)鋁合金的摩擦因素0.27，通過由下表估算如表4-6表4-6 各種硬幣的摩擦參數(shù)摩擦因數(shù)直徑質(zhì)量厚度舊版壹角0.322.52.22.4新版壹角0.3191.151.67不銹鋼壹角0.17193.21.67伍角硬幣0.2720.53.81.65一元硬幣0.3256.051.85綜上所述選用最大的為0.3硬幣在斜面的受力分析如圖4-7由于硬幣是由于重力的作用下沿滑道下滑，所以只要重力沿斜面分力大于摩擦力即可。 （4-1）故取圖4-7 硬幣受力圖4.4 滑道孔徑的確定和孔的布置

24、4.4.1滑道孔徑的確定通過上述對(duì)第一分離道確定直徑的方法，同樣我們?nèi)〔煌讖降膶?shí)驗(yàn)板，孔的直徑我們分別取19毫米，19.5毫米，20毫米，20.5毫米，經(jīng)過多次試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)組敲定第二區(qū)的孔徑分區(qū)：20mm。4.4.2孔的位置布置滑板孔的布置。取50個(gè)硬幣（壹角和伍角硬幣各25個(gè)），對(duì)孔的不同布置方式進(jìn)行試驗(yàn)，孔和孔的距離不同進(jìn)行擺放，試驗(yàn)擺放方式如圖4-8所示。通過大量的試驗(yàn)，項(xiàng)目組發(fā)現(xiàn)孔與孔之間的距離越小，分離的效率越高，通過比較伍角和壹角的孔徑大小，同時(shí)多次實(shí)驗(yàn)我們選定孔與孔之間的距離為1mm。 整體的分解圖如圖4-9。 整體的三維結(jié)構(gòu)圖如圖4-10。圖4-8 滑道孔的布置 圖4-9 分解

25、圖圖4-10 整體結(jié)構(gòu)圖5 計(jì)數(shù)步驟的設(shè)計(jì)5.1計(jì)數(shù)的原理采用的系統(tǒng)是利用光傳感器為基本的硬幣計(jì)數(shù)傳感器。計(jì)數(shù)裝置與光電晶體管作為檢測(cè)元件。當(dāng)光電對(duì)管檢測(cè)到有硬幣經(jīng)過時(shí)，光電對(duì)管輸出信號(hào)端有電平變化，由于光電對(duì)管輸出信號(hào)端（用INPUT標(biāo)識(shí)）與AT89C51的T0（P3.4）引腳連接，INPUT的電平變化將產(chǎn)生定時(shí)器0中斷，中斷后進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值用數(shù)碼管顯示，當(dāng)計(jì)數(shù)值為10的倍數(shù)時(shí)LED燈亮2秒然后滅掉。按復(fù)位按鈕可重新計(jì)數(shù)，如圖原則5-1。圖5-1 計(jì)數(shù)原理圖根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容，光電計(jì)數(shù)器小系統(tǒng)可以分光電對(duì)管輸出信號(hào)端信號(hào)輸入、數(shù)碼管顯示和LED燈標(biāo)識(shí)3大主模塊。具體有光電對(duì)管模塊、數(shù)碼管顯示模塊

26、、標(biāo)識(shí)燈模塊、晶振電路和主控制器AT89C51模塊。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖如系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖5-2所示。圖5-2 總體設(shè)計(jì)圖5.2 硬件電路設(shè)計(jì)5.2.1 分部電路的設(shè)計(jì)(1) 晶振電路。電路由2個(gè)電容，1個(gè)晶振組成，如下圖5-3所示。微控制器晶體的作用是為系統(tǒng)提供一個(gè)基本時(shí)鐘信號(hào)。通常的系統(tǒng)共用一個(gè)晶體，以促進(jìn)各部分保持同步。使用不同的頻率和射頻振蕩器一些組通信系統(tǒng)，和通過調(diào)整電子方法的頻率保持同步。有兩個(gè)單片晶體振蕩器電容效應(yīng)：這兩個(gè)電容稱為晶體的負(fù)載電容，分別接在晶體和對(duì)地電容的兩只腳，一般在幾十皮法。它會(huì)影響晶體振蕩器和輸出振幅的諧振頻率。圖5-3 晶振電路（2）復(fù)位電路。復(fù)位電路由電容、電阻、

27、按鍵組成，如下圖5-4所示。圖 5-4復(fù)位電路原則上微控制器復(fù)位電路RST腳接收2us的信號(hào)的電平以上，只要電容器的充電和放電時(shí)間大于2us，可以復(fù)位，從而使電路的電容值可以改變。系統(tǒng)復(fù)位按鈕被按下時(shí),電容器處于短路,所有的能量的釋放，在電阻上的電壓增加而引起的。其基本功能是：當(dāng)系統(tǒng)關(guān)閉系統(tǒng)電源，提供的復(fù)位信號(hào)是穩(wěn)定的，所述復(fù)位信號(hào)被撤銷。為了可靠的操作，即使在電源穩(wěn)定后一定時(shí)間撤消復(fù)位信號(hào)，萬一將電源開關(guān)或插頭點(diǎn)所引起的工藝相結(jié)合的抖動(dòng)與復(fù)位干擾。單片機(jī)重置所選參數(shù)必須復(fù)位后的振蕩穩(wěn)定確保高的時(shí)間超過兩個(gè)機(jī)器周期(3) 上拉電阻。上拉電阻由8個(gè)電阻接在P0腳，如下圖5-5所示。P0口是開漏的

28、，不管它的驅(qū)動(dòng)能力多大，相當(dāng)于它是沒有電源的，需要外部的電路提供，絕大多數(shù)情況下P0口是必需加上拉電阻的。當(dāng)P0口用來驅(qū)動(dòng)PNP管子的時(shí)候，就不需要上拉電阻，因?yàn)榇藭r(shí)的低電平有效；當(dāng)P0口用來驅(qū)動(dòng)NPN管子的時(shí)候，就需要上拉電阻的，因?yàn)榇藭r(shí)只有當(dāng)P0為1時(shí)候，才能夠使后級(jí)端導(dǎo)通。圖5-5 上拉電阻電路（4）光電對(duì)管電路的設(shè)計(jì)。電路模塊采用光電對(duì)管傳感器，一個(gè)500歐姆一個(gè)20K的電阻結(jié)構(gòu)，光電對(duì)管輸出信號(hào)端INPUT連接單片機(jī)定時(shí)器0，P3.4引腳上。光電對(duì)管電路如下圖5-6所示。圖5-6 光電對(duì)管電路光電對(duì)管的原理是有障礙物遮住時(shí)輸出高電平，沒有時(shí)輸出低電平。以此來檢測(cè)計(jì)數(shù)。（5）數(shù)碼管顯示

29、電路。數(shù)碼管顯示電路由4個(gè)共陰極數(shù)碼管構(gòu)成。軟件編程時(shí)采用動(dòng)態(tài)顯示方法，其結(jié)構(gòu)圖如下圖5-7所示。數(shù)碼管其實(shí)是由發(fā)光二極管組成，有共陰極和共陽極之分，對(duì)于共陽極來說，一位數(shù)碼管由8個(gè)二極管組成，他們的陽極接在一起接+5v電源，而各個(gè)陰極與某個(gè)端口，如p2的8個(gè)引腳相連，當(dāng)某個(gè)引腳輸出低電平的時(shí)候數(shù)碼管對(duì)應(yīng)的二極管亮。軟件編程時(shí)，按照下面的步驟顯示字符： 1）首先從P0口輸出共陽極字符的段碼； 2）然后從位選輸出低電平。 3）主控制器AT89C51電路圖5-7 數(shù)碼管顯示電路（6） 單片機(jī)電路主要由單片機(jī)、振蕩電路和復(fù)位電路構(gòu)成。由于AT89C51內(nèi)部集成了12MHz的振蕩電路，所以系統(tǒng)外部未加

30、。單片機(jī)電路圖如圖5-8所示。圖5-8 AT89C51單片機(jī)AT89C51單片機(jī)的P0口用于輸出顯示器段碼。P1口的P1.0P1.6用于7個(gè)LED的亮與滅。P2口用于控制數(shù)碼管的位選。此芯片是ATMEL公司一款低功耗，高性能的CMOS 8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，使該公司高密度非易失性存儲(chǔ)器制造。AT89S51單片機(jī)的主要工作特性：1）內(nèi)含4KB的FLASH存儲(chǔ)器，擦寫次數(shù)1000次；2）內(nèi)含28字節(jié)的RAM；3）具有32根可編程I/O線；4）具有2個(gè)16位可編程定時(shí)器；5）具有6個(gè)中斷源、5個(gè)中斷矢量、2級(jí)優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)；6）具有1個(gè)全雙工的可編程串行通信接口；7）

31、具有一個(gè)數(shù)據(jù)指針DPTR;8）兩種低功耗工作模式，即空閑模式和掉電模式；9）具有可編程的3級(jí)程序鎖定定位；AT89C51的工作電源電壓為5（10.2）V且典型值為5V,最高工作頻率為24MHz(7) 主要元器件AT89C51芯片、晶振、電阻、電容、數(shù)碼管、按鍵、發(fā)光二極管、光電對(duì)管。5.2.2 焊接元器件領(lǐng)取所需元器件焊接在板子上，焊接過程注意綜合考慮各個(gè)期間的引腳及接電源的節(jié)點(diǎn)的情況，對(duì)接線路徑進(jìn)行規(guī)劃，盡量避免線路的重疊，要求盡量美觀實(shí)用。焊接固定座槽，注意不要短路和短路，可以準(zhǔn)備好電壓表在一邊變焊接邊測(cè)試，確保一步步準(zhǔn)確無誤的進(jìn)行，以免后面的返工。連接各條線路不要錯(cuò)漏，不要重復(fù)。焊接時(shí)，

32、由于含有的鉛有一定比例的焊錫絲，但鉛是有害的重金屬，因此操作時(shí)應(yīng)戴上手套或處理，以避免攝入鉛便后洗手灰塵。電烙鐵使用后，必須在鐵架上安全地插入，并注意電線等雜物不要碰尖，以免燒壞電線，造成漏電等事故?；静僮鞣譃槲鍌€(gè)步驟：準(zhǔn)備焊接，導(dǎo)線左手，右手烙鐵，焊設(shè)備進(jìn)入狀態(tài)。要求尖端保持干凈，無焊渣氧化物和涂有焊料的層;加熱該焊接件，針對(duì)兩種焊件的接合處的末端，加熱整個(gè)焊件的所有，時(shí)間為約1至2秒。焊接組件的PCB，所以應(yīng)注意給同時(shí)接觸二焊件;熔融焊料的焊接表面，焊接件被加熱到一定溫度時(shí)，從整個(gè)焊接觸點(diǎn)焊件的鐵。注意：不要烙鐵頭部;除去焊焊絲熔化當(dāng)達(dá)到一定量后，立即向左側(cè)45度方向取出絲;除去烙鐵，焊

33、料潤濕焊盤和焊件的焊接件之后45度到正確的方向遠(yuǎn)離烙鐵，焊接結(jié)束。從開始到第五步驟結(jié)束第三步驟中，所述時(shí)間為約12秒。因?yàn)橛邢薜暮附蛹夹g(shù)和工具的不熟練等一系列我們焊接電路板的問題。5.2.3測(cè)試測(cè)試時(shí)注意接上電源，不上CPU，電壓調(diào)為2-2.5V，盡量低點(diǎn)，測(cè)電阻。數(shù)碼管接低電壓，大約為2.5V由于接上拉電阻。檢查焊接是否牢固，是否存在虛焊非線。焊接完畢檢查無誤后，裝上下載好程序的芯片，接通電源，測(cè)試。測(cè)試時(shí)要求必須耐心、細(xì)心，目標(biāo)是盡可能早一些找出電路板的缺陷，然后改正，最后達(dá)到測(cè)試成功的目的。圖5-9總體電路設(shè)計(jì)圖6 注意事項(xiàng)(1)打孔方法。由于硬幣分離器的打孔數(shù)目較多，這樣對(duì)精度也是一個(gè)

34、很大的考驗(yàn)，而且不論在滑槽，還是在主軸的轉(zhuǎn)盤上，特別是主軸轉(zhuǎn)動(dòng)盤的開孔，由于硬幣之間的厚度相差不是很大，開孔過大會(huì)導(dǎo)致硬幣不是按照次序拋出，開孔過小會(huì)導(dǎo)致硬幣不能拋出的現(xiàn)象，另外我們注意到由于主動(dòng)轉(zhuǎn)盤和外軌道之間的距離只有一元的直徑，上下相差1.5倍一元的幣厚，所以在加工孔徑時(shí)候都要求精確到0.1mm,另外在區(qū)分壹角和伍角的區(qū)域，由于孔和孔之間的距離要保持均勻而且精度要求比較高，所以為了保證加工精度，項(xiàng)目組采用激光切割，雖然花費(fèi)的成本比較高，但是對(duì)硬幣分離器的本身的分離效果是截然不同的，這樣做可以使硬幣分離器的分離率很高，從而整體的勞動(dòng)收益也會(huì)增加。(2)連接方法。該硬幣自動(dòng)分離器主要分為區(qū)分

35、區(qū)，收取區(qū)等幾個(gè)主要功能部件組成，涉及到鈑金件的加工。根據(jù)整體的設(shè)計(jì)思路和具體的實(shí)施辦法，分離軌道和滑板的材料的厚度并不是很厚，所以在焊接的時(shí)候要求會(huì)非常高，在焊接的過程中不能出現(xiàn)大量的錨點(diǎn)，這樣都可能對(duì)分離造成影響且對(duì)平面度要求比較高，于是項(xiàng)目組采用氬弧焊來連接各個(gè)部件。7 總結(jié)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的硬幣分離器主要用于國內(nèi)不同類型的硬幣進(jìn)行分離、計(jì)數(shù)和包裝的設(shè)備，如果在分離機(jī)上加上防偽裝置這樣可以分辨真假幣功能更強(qiáng)大一些。這臺(tái)設(shè)備的總體的造價(jià)比較便宜，而且占地面積比較小，維護(hù)起來比較方便。本次設(shè)計(jì)中讓我對(duì)機(jī)械機(jī)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)，傳送帶以及材料選擇方面有了深入的了解，通過查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料增長了各方面的知識(shí)

36、。如轉(zhuǎn)盤的加工問題，傳送帶的選擇問題，選擇材料，以前總是在書本上學(xué)習(xí)這些理論的知識(shí)從來沒有從實(shí)踐中獲得證明，通過這次實(shí)際的驗(yàn)算和實(shí)驗(yàn)，讓以前不懂的問題得到了解決，不僅對(duì)我本身能力的一種提高，擺脫了純學(xué)理論的學(xué)習(xí)態(tài)度。鍛煉了我對(duì)以前所學(xué)過各個(gè)學(xué)科的綜合運(yùn)用，雖然有一些問題，但是還是完成了本次設(shè)計(jì)。致謝經(jīng)過三個(gè)月的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)告一段落了，在設(shè)計(jì)過程中，我遇到了很多的難題，主要是因?yàn)槿狈?shí)踐經(jīng)驗(yàn)和對(duì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目本身了解不夠透徹，但是，通過指導(dǎo)老師以及周圍同學(xué)的幫助一一得到了解決，在此感謝喬印虎老師，在我得設(shè)計(jì)過程中給了我很多的幫助，他悉心指導(dǎo)和細(xì)心幫助，使得我能順利完成了本次設(shè)計(jì)，同時(shí)也感謝大

37、學(xué)四年來所有的老師，為我打下了機(jī)械專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)，感謝你們！畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)學(xué)生所學(xué)本專業(yè)知識(shí)的一次全面性綜合考核，它不同于以往的課程設(shè)計(jì)，只是按照一定的模板去模仿就可以順利完成，它給我們提供了一個(gè)展現(xiàn)自我才智、發(fā)揮見解和創(chuàng)造能力的平臺(tái)。在本次的設(shè)計(jì)中，雖然存在著許多的不足，但是我依然收獲很多，學(xué)到了很多的知識(shí)，通過本次的設(shè)計(jì)硬幣分離器，使得我對(duì)產(chǎn)品的制作過程中有了深入的了解，對(duì)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)有了更好的掌握，并在設(shè)計(jì)的過程中對(duì)一些軟件有了一定的掌握，為了以后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我人生中第一次進(jìn)行全面和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，難免會(huì)有很多的漏洞和不足之處，可能存在著計(jì)算不夠準(zhǔn)確，裝備圖畫的不夠

38、標(biāo)準(zhǔn)等等問題，同時(shí)還有許多細(xì)節(jié)問題沒有考慮清楚，請(qǐng)教員指正我不斷的提高和進(jìn)步。最后，再次感謝機(jī)械工程學(xué)院和我的母校安徽科技學(xué)院大學(xué)四年來對(duì)我的大力栽培，感謝我的指導(dǎo)老師喬印虎老師在本次設(shè)計(jì)中給予我的幫助，謝謝！參考文獻(xiàn)1葉仲和,藍(lán)兆徽，M.R. Smith. 機(jī)械原理（英文版）M.北京:高等教育出版社,2010.2吳宗澤,羅圣國.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第3版）M.北京：高等教育出版社,2001.3甘永立.幾何量公差與檢測(cè)（第九版）M. 上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2010.4林建榕,工程材料及成形技術(shù) M.北京:高等教育出版社,2007.5肖麗英,YB50 全自動(dòng)硬幣計(jì)數(shù)、包卷機(jī)的研制 J.包裝

39、工程, 2003.6鄭文緯,吳克堅(jiān),機(jī)械原理 （第七版）,高等教育出版社,2009.7黃純穎,機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì),高等教育出版社，2000.8五宗澤，機(jī)械設(shè)計(jì)，高等教育出版社，2001.9許鎮(zhèn)宇,機(jī)械零件,高等教育出版社,1965.10黃穎為.包裝機(jī)械結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2007.11胡興軍.我國包裝機(jī)械行業(yè)存在的主要問題J.湖南包裝,2010.2.12盧立新.包裝機(jī)械概論M.北京:中國輕工業(yè)出版社,2011.1351單片機(jī)C語言應(yīng)用開發(fā)技術(shù)大全龍脈工作室劉坤、宋戈、趙紅波、張憲棟編著,人民郵電出版社.1451單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)與仿真基于Keil與Proteus丁明亮、唐前輝主編,北京航空航天大學(xué)出版社.Design coin sorting systemAbstract: The contents of this design is the design of the coin sorting device, mainly for the design part of the coin, to expect from the process of collecting coins coins, the main design principle is based on the different coins have different