硬幣自動分選清點(diǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

硬幣自動分選清點(diǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)PAGEPAGE1摘要硬幣自動分選清點(diǎn)機(jī)是一種集自動分選、清點(diǎn)和包裝于一體的小型機(jī)械。本設(shè)計(jì)式為了使硬幣的處理更加便捷，解決現(xiàn)今社會硬幣逐步增大的流通量，以及硬幣的處理不便的問題。經(jīng)對市場產(chǎn)品的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)今已有的硬幣分選機(jī)構(gòu)基本都不具備包裝功能。在此次的設(shè)計(jì)中，針對這個缺陷，設(shè)計(jì)出了以一個螺旋料槽扭動式電磁振動給料機(jī)、一個直線料槽往復(fù)式電磁振動給料機(jī)、三個縱封包裝機(jī)、一個推桿機(jī)構(gòu)和三個機(jī)械手，以及電子計(jì)數(shù)器結(jié)合而成的硬幣自動分選清點(diǎn)機(jī)構(gòu)。硬幣自動分選清點(diǎn)機(jī)利用電磁振動給料機(jī)的振動以對硬幣進(jìn)行定向、排列與分選。螺旋料槽扭動式電磁振動給料機(jī)在本設(shè)計(jì)中承擔(dān)的主要是硬幣的定向與排列，直線料槽往復(fù)式電磁振動給料機(jī)主要運(yùn)用于硬幣的分選，縱封包裝機(jī)、機(jī)械手與推桿機(jī)構(gòu)組成了一個可縱封與橫封的包裝機(jī)構(gòu)，電子計(jì)數(shù)器則用于硬幣的清點(diǎn)。根據(jù)對電磁振動給料機(jī)、縱封包裝機(jī)以及機(jī)械手電磁鐵的選用和吸力參數(shù)設(shè)計(jì)，對機(jī)械手夾緊力參數(shù)的設(shè)計(jì)和對推桿機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核，符合所設(shè)計(jì)機(jī)械的工作要求，通過這些局部設(shè)計(jì)計(jì)算，證明了硬幣自動分選清點(diǎn)機(jī)的設(shè)計(jì)理論是可行的。以它的實(shí)用性，將比其他的硬幣分選機(jī)構(gòu)有更高的效率。關(guān)鍵詞：硬幣清點(diǎn)，自動分選，機(jī)械手，電磁振動給料機(jī)ABSTRACTAutomaticcoincountingandsortingmachineisasmallmachinehavingfunctionswithautomaticallysorting,countingandpackaging.Thedesignwantstomakethecoinprocessingconvenient,andsolvestheincreasingcirculationofcoinsinpresent-daysocietyandtheinconvenientcoinprocessing.Througharesearchtotheproductswiththecoinsortingmachines,wefoundtheexistingcoinsortingmachinesalmosthavenothefunctionofpackagenowadays.Inthedesign,withtheshortcoming,acoincountingandsortingmachineisdesignedwithatwistingspiralelectromagneticvibratoryfeeder,anelectromagneticreciprocatinglinearvibrationfeeder,threeverticalsealingpackingmachines,aputtermachineandthreerobotsgroupingtogether.Thecoincountingandsortingmachineusetheelectromagneticvibratoryfeedertodirect,arrangeandsortforcoins.Theatwistingspiralelectromagneticvibratoryfeederisusedtodirectandarrange,theelectromagneticreciprocatinglinearvibrationfeederisusedtosortcoins,amachinewhichgroupwiththeverticalsealingpackingmachine,therobotandtheputtermachinecanfinishtheverticalsealandhorizontalseal,andthedigitalcounterisusedtocountcoins.Theparameterdesignincludingtheselectionofelectromagnetandelectromagneticsuctionoftheelectromagneticvibratoryfeeder,theverticalsealingpackingmachineandtherobot,theclampingforceoftheindustrialrobotandtheputtermachineandthestrengthchecksatisfythejobrequirement.Throughthesedesignsandcalculating,itisconfirmedthatthedesigntheoryoftheautomaticcoincountingandsortingmachineisright.Withitspracticality,themachinewillhaveahigherpracticalitythanothers.KeyWords:Coincounting，Automaticsorting，Robot，Electromagneticvibratoryfeeder目錄TOC\o"1-3"\u摘要 ⅠABSTRACT ⅡTOC\o"1-2"\u1.緒論 12.硬幣分選清點(diǎn)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì) 52.1總體方案的確定 52.2幾種機(jī)構(gòu)方案的比較及最終方案的確定 52.3驅(qū)動系統(tǒng)性能分析與方案設(shè)計(jì) 92.4控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 93.各部件技術(shù)設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇 113.1電磁振動給料機(jī)的設(shè)計(jì) 113.1.1概述 113.1.2電振機(jī)工作原理及物料輸送原理 123.1.3運(yùn)動學(xué)參數(shù)的選擇和計(jì)算 203.1.4動力學(xué)參數(shù)選擇及計(jì)算 233.1.5電振機(jī)電磁參數(shù)計(jì)算 273.1.6振動料斗參數(shù)選擇及設(shè)計(jì)要點(diǎn) 283.2縱向熱封器的設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇 293.2.1概述 293.2.2縱封器的設(shè)計(jì) 313.2.3塑料材料及熱封溫度的選擇 323.3熱封切斷機(jī)械手的設(shè)計(jì) 333.3.1概述 333.3.2機(jī)械手設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算 353.4推桿包裝機(jī)構(gòu) 373.4.1齒輪的選擇及計(jì)算 373.4.2電動機(jī)的選擇 373.4.3齒輪的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 383.4.4齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算 383.4.5絲杠螺母參數(shù)的選擇 424.結(jié)論 43致謝 44參考文獻(xiàn) 451、緒論本設(shè)計(jì)源自于流通市場實(shí)際需要。針對自動售貨機(jī)、公交車收款機(jī)等硬幣流通的現(xiàn)狀，開發(fā)設(shè)計(jì)適合實(shí)際、高效可靠的硬幣自動清點(diǎn)包裝機(jī)械，以適應(yīng)市場的需求。在日常生活中，由人工清點(diǎn)硬幣，包裝硬幣是一項(xiàng)非常煩瑣的工作，效率低，速度慢，造成了人力資源的巨大浪費(fèi)。硬幣伴隨著人們的衣食住行，在社會中大量的流通，超市、公交公司等地方是硬幣大量集中的地點(diǎn)，每天都會有數(shù)以萬計(jì)的硬幣，如果由人工清點(diǎn)，將會造成巨大的人力資源浪費(fèi)，因此用機(jī)械清點(diǎn)并包裝硬幣將是以后的發(fā)展趨勢。近年來，隨著科學(xué)家們在各個領(lǐng)域的突破，計(jì)算機(jī)、工業(yè)機(jī)器人和機(jī)械設(shè)備等的結(jié)合并應(yīng)用于日常生活中，為人們的生活提供了極大的便利。硬幣是人們生活中不可或缺的東西，每天數(shù)以億計(jì)的硬幣需要分選清點(diǎn)，為了解決這一生活生產(chǎn)中的難題，近年來越來越多的人開始關(guān)注這方面的問題，也有研究所開始著手設(shè)計(jì)制造硬幣自動分選機(jī)構(gòu)，現(xiàn)已有多種硬幣自動分選機(jī)構(gòu)，但還不廣泛，這些機(jī)構(gòu)也未在社會上廣泛使用。隨著工業(yè)生產(chǎn)自動化的發(fā)展，這種由振動供料機(jī)、機(jī)械手和包裝機(jī)組成的硬幣分選清點(diǎn)機(jī)構(gòu)將得到大力推廣，其中的振動供料機(jī)是輸入傳輸裝置，主要作用是將不同種類的硬幣送入多路分選裝置，包裝機(jī)是用于將清點(diǎn)分選好的硬幣包裝，便于硬幣的存放，機(jī)械手則用于傳送包裝好的硬幣。這種機(jī)構(gòu)設(shè)備主要用于分選和清點(diǎn)1元、0.5元及0.1元的硬幣。同時，這種非工業(yè)用途的機(jī)械設(shè)備，其意義遠(yuǎn)不僅是它們自身所能帶來的直接經(jīng)濟(jì)價值。這類機(jī)械設(shè)備往往是各種領(lǐng)域最新技術(shù)的交叉實(shí)驗(yàn)平臺，在新型機(jī)器手、振動供料機(jī)和包裝機(jī)上應(yīng)用的新技術(shù)有可能很快就出現(xiàn)在其他領(lǐng)域的實(shí)際產(chǎn)品中，不但促進(jìn)了新型機(jī)器手、振動供料機(jī)和包裝機(jī)的發(fā)展，也帶動了其他相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)品的進(jìn)步[1]。隨著現(xiàn)今社會的進(jìn)步，每天市場上流通的硬幣越來越多，隨之而來的硬幣清點(diǎn)分選工作也是大大的加重了，這樣每天不僅加大了員工的工作量和一些不必要的花費(fèi)，所以硬幣自動清點(diǎn)分選機(jī)構(gòu)將孕育而生，并得到廣泛的應(yīng)用，擁有良好的發(fā)展前景和良好的實(shí)用性。近年來，隨著科學(xué)家們在各個領(lǐng)域的突破，計(jì)算機(jī)、工業(yè)機(jī)器人和機(jī)械設(shè)備等的結(jié)合并應(yīng)用于日常生活中，為人們的生活提供了極大的便利。硬幣是人們生活中不可或缺的東西，每天數(shù)以億計(jì)的硬幣需要分選清點(diǎn)，為了解決這一生活生產(chǎn)中的難題，近年來越來越多的人開始關(guān)注這方面的問題，也有研究所開始著手設(shè)計(jì)制造硬幣自動分選機(jī)構(gòu)，現(xiàn)已有多種硬幣自動分選機(jī)構(gòu)，但還不廣泛，這些機(jī)構(gòu)也未在社會上廣泛使用。隨著工業(yè)生產(chǎn)自動化的發(fā)展，這種由振動供料機(jī)、機(jī)械手和包裝機(jī)組成的硬幣分選清點(diǎn)機(jī)構(gòu)將得到大力推廣，其中的振動供料機(jī)是輸入傳輸裝置，主要作用是將不同種類的硬幣送入多路分選裝置，包裝機(jī)是用于將清點(diǎn)分選好的硬幣包裝，便于硬幣的存放，機(jī)械手則用于傳送包裝好的硬幣。這種機(jī)構(gòu)設(shè)備主要用于分選和清點(diǎn)1元、0.5元及0.1元的硬幣。其中運(yùn)用到了振動供料機(jī)，包裝機(jī)和上下料機(jī)械手。電磁振動給料機(jī)是由電磁激振器驅(qū)動的一種振動機(jī)械。它的用途很廣，例如，用來向皮帶運(yùn)輸機(jī)、斗式提升機(jī)給料以及為工業(yè)窯爐定量配料等。在輕工業(yè)機(jī)械中電振機(jī)也有廣泛的應(yīng)用，例如在糖果包裝、鐘表元件加工、鉛筆橡皮頭裝配等生產(chǎn)環(huán)節(jié)中均有應(yīng)用。目前，輕工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的電振機(jī)主要有直線料槽往復(fù)式和螺旋料槽扭動式兩種形式。前者料槽作往復(fù)直線運(yùn)動，適合于不需定向排隊(duì)的輕小物料的供送；后者簡稱振動料斗，帶有螺旋槽的圓形料斗作扭轉(zhuǎn)振動，適合于不需定向排隊(duì)的單件物品的供送。隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，包裝工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中所占比重和作用也越來越大。我國成功加入WTO后，全球經(jīng)濟(jì)貿(mào)易一體化進(jìn)程的發(fā)展促使商品流通領(lǐng)域的競爭更加激烈，人們在追求商品內(nèi)在質(zhì)量的同時，對商品包裝要求也越來越高[4]。包裝機(jī)械在包裝工業(yè)中的地位十分重要，對包裝工業(yè)現(xiàn)代化具有舉足輕重的作用。它可以提高勞動生產(chǎn)率，改善生產(chǎn)環(huán)境，降低生產(chǎn)成本，提高商品檔次，增加附加值，從而增強(qiáng)商品的市場競爭力、帶來更大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。進(jìn)入到20世紀(jì)80年代后，我國的包裝機(jī)械的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)取得了巨大的發(fā)展，大量填補(bǔ)國內(nèi)空白的包裝機(jī)械問世，品種規(guī)格不斷增加，同時出現(xiàn)了很多包裝機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)，許多研究機(jī)構(gòu)著手研究包裝機(jī)械，高等院校也紛紛設(shè)立包裝工程專業(yè)，從而形成了一個獨(dú)立的包裝機(jī)械行業(yè)。進(jìn)入21世紀(jì)，包裝機(jī)械除繼續(xù)增加新品種外，在產(chǎn)品的技術(shù)水平、內(nèi)在質(zhì)量和性能等方面都有很大的進(jìn)步，這一切都與包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)有著密切的聯(lián)系?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，如食品、醫(yī)藥、日用品、化工產(chǎn)品、電子產(chǎn)品等生產(chǎn)中，主要包括三大基本環(huán)節(jié)，即原料處理、中間加工和產(chǎn)品包裝。包裝是工業(yè)生產(chǎn)中相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。包裝機(jī)械是使產(chǎn)品包裝實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化的根本保證，因此包裝機(jī)械在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中起著相當(dāng)重要的作用。大幅度地提高生產(chǎn)效率如啤酒灌裝機(jī)的生產(chǎn)率可高達(dá)36000瓶/h，這是手工灌裝機(jī)無法比擬的。有如蛋形巧克力的包裝，用手工包裝每人每班可包裝20kg，而用機(jī)械包裝，每人每班可包裝250kg以上。降低勞動強(qiáng)度，改善勞動條件如手工包裝糖果，一個工人8h要重復(fù)動作80000多次；再如人工袋裝化肥，粉塵飛揚(yáng)污染環(huán)境等。如果廣泛地采用包裝機(jī)械代替手工包裝，不但能將包裝工人從繁重的體力勞動中解放出來，而且還大大地改善了工人的勞動條件。保護(hù)環(huán)境，節(jié)約原材料，降低成本手工包裝液體產(chǎn)品時，易造成產(chǎn)品外濺；包裝粉狀產(chǎn)品時，往往造成粉塵飛揚(yáng)，既污染環(huán)境，又浪費(fèi)了原材料。采用機(jī)械包裝能防止產(chǎn)品的散失，既保護(hù)了環(huán)境，又節(jié)約了原材料。有利于被包裝產(chǎn)品的衛(wèi)生，提高產(chǎn)品包裝質(zhì)量，增強(qiáng)市場銷售的競爭力有些產(chǎn)品的衛(wèi)生要求很嚴(yán)格，如藥品、食品等，采用機(jī)械包裝，避免了人手和藥品、食品的直接接觸，減少了對產(chǎn)品的污染。同時由于機(jī)械包裝速度快，食品、藥品在空氣中停留時間短，從而減少了污染機(jī)會，有利于食品和藥品的衛(wèi)生。另外，由于包裝機(jī)械的計(jì)量精度高，產(chǎn)品包裝的外形美觀、整齊、統(tǒng)一、封口嚴(yán)密，從而提高了產(chǎn)品包裝的質(zhì)量，提高了產(chǎn)品銷售的競爭力，可獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。延長產(chǎn)品的保質(zhì)期，方便產(chǎn)品的流通采用真空、換氣、無菌等包裝機(jī)，可使食品和飲料等的流通范圍更加廣泛，延長食品的保質(zhì)期?？蓽p少包裝場地面積，節(jié)約基建投資當(dāng)產(chǎn)品采用手工包裝時，由于包裝工人多，工序不緊湊，所以包裝作業(yè)占地面積大，基建投資多，而采用機(jī)械包裝，產(chǎn)品和包裝材料的供給是比較集中的，各包裝工序安排比較緊湊，因而減少了包裝的占地面積，可以節(jié)約基建投資。隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，自動化程度的迅速提高，實(shí)現(xiàn)的裝卸、轉(zhuǎn)向、輸送或操持焊槍、噴槍、扳手等工具進(jìn)行加工、裝配等作業(yè)的自動化，已越來越引起人們的重視。機(jī)械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動抓取、搬運(yùn)或操作的自動機(jī)械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為“工業(yè)機(jī)械手”。生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率；可以減輕勞動強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)；尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。因此，在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的應(yīng)用[5]。通過對本次設(shè)計(jì)題目的深刻理解，對設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)各個部分的深入分析，對現(xiàn)市面上已出現(xiàn)的硬幣分選機(jī)的認(rèn)識，本次設(shè)計(jì)將采用一個電磁振動供料機(jī)，一個三道的直線振動滑道，一個熱封包裝機(jī)和一個上下料機(jī)械手組合而成。2、硬幣分選清點(diǎn)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)2.1總體方案的確定通過對各種資料的綜合總結(jié)，以及對現(xiàn)在市場上或正在研發(fā)的硬幣分選清點(diǎn)機(jī)構(gòu)的研究，依據(jù)現(xiàn)有成熟設(shè)備以及為了獨(dú)具匠心而選定以振動原理進(jìn)行硬幣分選，并通過機(jī)械手和包裝機(jī)進(jìn)行包裝。本設(shè)計(jì)通過兩個電磁振動送料器、三個縱封包裝機(jī)、一個包裝推桿機(jī)構(gòu)、三個帶有熱電阻的包裝機(jī)械手和三個電子計(jì)數(shù)器組合而成，再通過程序控制，以達(dá)到分選清點(diǎn)及包裝的目的。2.2幾種機(jī)構(gòu)方案的比較及最終方案的確定由于機(jī)械傳動、機(jī)構(gòu)的多樣性，以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)，下面提出兩種硬幣分選清點(diǎn)機(jī)構(gòu)的整體方案，加以比較，并確定最終的總體方案。方案一：1．硬幣分檢機(jī)的工作原理本設(shè)計(jì)利用各種硬幣的小同直徑設(shè)計(jì)一種硬幣分檢機(jī)。目前我國新版人民幣有三種圓形硬幣，其直徑依次為：一元硬幣25mm；5角硬幣22．5ram；l角硬幣20．5mm。首先設(shè)計(jì)一長方體形的機(jī)體l，該機(jī)體l的頂上有一進(jìn)幣口2，機(jī)體l內(nèi)裝有多個抽屜，本實(shí)施例有三個抽屜(圖1)。除最下面抽屜6的底板上沒有圓孔外，上部各抽屜的底板上都有多個圓孔，各抽屜底板上圓孔的直徑從上到下依次減少(圖2)，最上面抽屜4的底板上圓孔的直徑最大，最下面抽屜6底板上沒有圓孔，中間抽屜5的底板上圓孔的直徑小，能使最小的硬幣通過該圓孑L落到抽屜6中。分檢時把混合在一起的三種硬幣從進(jìn)幣口2投入機(jī)體l中，這時混合的各種硬幣將堆積到最上面的抽屜4的底板上，讓硬幣不斷的通過這塊底板，由于底板上的孔徑取為兩種硬幣之間，因此當(dāng)混合的硬幣通過平板后，兩種硬幣由于直徑不同而被分開。例如，最上面抽屜4底板上圓孔的直徑為24mm，則混合硬幣中只有直徑最大的一元硬幣不能通過直徑為24mm的圓孔，只能留在最上面的抽屜4中，而其它的兩種硬幣直徑較小，則會通過上述直徑為24ram的圓孔，落到下邊的抽屜5中，抽屜5底板上的圓孔直徑為22mm，可把5角硬幣截留在抽屜5中，最小的l角硬幣通過該圓孔落到抽屜6中，這樣各種硬幣即可依次按其直徑大小分別被截留在各層抽屜中而被分開。由于要分檢硬幣，必須使硬幣和抽屜的底板之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，使小于規(guī)定孔徑的硬幣有透過圓孔下落的機(jī)會。要實(shí)現(xiàn)這一相對運(yùn)動，可以采用不同結(jié)構(gòu)形式的機(jī)器帶動【5—6】或人工操作多種形式。1.1往復(fù)擺動式分檢機(jī)這種分檢機(jī)有上述特殊設(shè)計(jì)的槽體，內(nèi)裝帶規(guī)定孔徑的抽屜，把這個槽體，用帶有一定角度的彈簧板支撐，再裝上一個轉(zhuǎn)動的曲柄連于機(jī)構(gòu)，帶著槽體作往復(fù)擺動(圖3)。當(dāng)硬幣放入機(jī)箱槽體的帶孔抽屜底板上后，由于傳動機(jī)構(gòu)的作用，分檢機(jī)工作時槽體作定向擺動，硬幣在底板上不斷向前滑拋，小于孔徑的硬幣，通過板孔落人平板下的槽體中向前滑動；而大于板孔的硬幣，則留在平板上，不斷向前滑動；最后兩種硬幣通過不同的槽口滑出。1.2定向振動式分檢機(jī)這種分檢機(jī)，也由一個槽體，內(nèi)帶具有規(guī)定孔徑的多個抽屜，和一個旋轉(zhuǎn)的振動裝置組成，槽體和振動裝置，用彈簧加以支撐，當(dāng)振動裝置旋轉(zhuǎn)時，會產(chǎn)生振動力，這是一種定向往復(fù)的振動力，這種力使槽體作定向振動(圖4)，當(dāng)混合的硬幣給人槽體平板上時，硬幣即沿平板向前移動，并帶一定的拋射動作，小于孔徑的硬幣，透過孔落人底板之下，大于孔徑的硬幣，則留在平底板上。以上兩種分檢機(jī)的工作原理很類似，只是使帶孔平板獲得運(yùn)動軌跡的傳動方式略有不同，運(yùn)動軌跡接近直線，并和水平面有一個夾角α，α可以在30到45度之間，這樣使硬幣有一個向前上方拋射的作用，使硬幣相互分開，落下，并向前移動，同時小于孔的硬幣透孔下落，完成分檢工作。1.3人工操作將機(jī)體l的底部固定在兩根軸8上，每根軸8的兩端均裝有一個能繞軸8轉(zhuǎn)動的輪子7；機(jī)體l的側(cè)上部裝有把手3。機(jī)體l內(nèi)裝有多個抽屜，分檢好的硬幣可以通過抽屜拿出。為使硬幣和抽屜的底板之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，使小于規(guī)定孔徑的硬幣有透過圓孔下落的機(jī)會，通過把手3使機(jī)體l的左側(cè)抬起，并靠右邊的兩個輪子7作傾斜移動，傾斜的程度可以改變，使較小的硬幣不斷的依次通過各抽屜底版上相應(yīng)的圓孔，各種硬幣由于直徑不同而被分開[9]。方案二：硬幣自動分選機(jī)的設(shè)計(jì)依據(jù)是：利用偏心輪電機(jī)產(chǎn)生振動，使硬幣定向移動進(jìn)入多路分選裝置；再利用絲杠旋轉(zhuǎn)力傳送硬幣，當(dāng)不同規(guī)格的硬幣通過相應(yīng)的檢測分離孔時，被檢出進(jìn)入分類收集裝置；利用單片機(jī)編程、光電計(jì)數(shù)控制電路等多種知識和技術(shù)，使其分選效率好，計(jì)數(shù)準(zhǔn)確。輸入傳輸裝置的主要作用是將不同種類的硬幣自動進(jìn)入多路分選裝置。輸入傳輸裝置位于多路分選裝置的上部。輸入傳輸裝置包括硬幣輸送盒、輸入導(dǎo)軌、控制擋板和振動等部分組成。輸送盒固定在具有一定位移的絲杠片上。輸送盒的里面的進(jìn)口端略高于出口端，輸送盒出口端裝有3組輸入導(dǎo)軌，引導(dǎo)硬幣進(jìn)入分選裝置；輸送盒的上部安裝控制擋板，防止硬幣疊加進(jìn)入輸入導(dǎo)軌；輸送盒的底部安裝一個裝有偏心輪的微型電機(jī)，當(dāng)接通電源時產(chǎn)生振動。多路分選裝置設(shè)計(jì)為3路，主要作用是將規(guī)格不同的硬幣進(jìn)行分類篩選，規(guī)格相同的硬幣從各路中匯集到同一收集裝置。多路分選裝置包括輸送部分和檢測分離部分組成。輸送部分為3路，由4個螺旋絲杠組成。4個螺旋絲杠水平并列在一起，兩個絲杠為一組，共構(gòu)成3組，一組兩個絲杠分別加工為左旋和右旋，傳動時相向旋轉(zhuǎn)，使硬幣在兩個絲杠之間向前移動。每個絲杠固定在傳動軸上，其中一端安裝傳動齒輪，相互嚙合，由一微型電機(jī)棗減速器機(jī)組帶動。分離檢測部分位于每對絲杠下面，根據(jù)硬幣直徑大小設(shè)有檢測分離孔。目前市場上主要流通四種面值的硬幣，1元、0.5元和兩種0.1元，直徑分別為25mm、20mm、22mm和19mm（兩種0.1元直徑大小不同）。檢測分離孔按照硬幣移動方向進(jìn)行分布，先小孔后大孔，共有4種，根據(jù)硬幣直徑設(shè)計(jì)為矩形口，4種檢測分離孔線性連接在一起，使硬幣在其上面能夠連續(xù)移動,在檢測分離孔前有一過渡孔，使硬幣落入時起到定位和過渡作用。因此，每路硬幣分選順序是：0.1元（小）、0.5元、0.1元（大）、1元。由于硬幣直徑差別很小，檢測分離孔加工精度要求很高，硬幣立面必須垂直位移方向，因此每組絲杠對稱性要好。分類收集裝置位于多路分選裝置下面。主要作用是將分選出的硬幣進(jìn)行分類收集。分類收集裝置由4個導(dǎo)軌和收集盒組成。導(dǎo)軌帶有一定傾斜角度，能夠使落入的硬幣快速滑落到收集盒中。4個導(dǎo)軌分別接受不同規(guī)格的硬幣，導(dǎo)軌位置與分選裝置的檢測分離孔相對應(yīng)。計(jì)數(shù)顯示裝置的光電計(jì)數(shù)器安裝在分類收集裝置上，主要作用是將每路分選出的不同規(guī)格的硬幣進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)。計(jì)數(shù)顯示裝置由數(shù)碼顯示屏（LCD）、單片機(jī)（51系列）、光電計(jì)數(shù)器、光電計(jì)數(shù)控制電路組成。數(shù)碼顯示屏安裝在硬幣分選機(jī)面板上，可以顯示四種硬幣的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，以及總的金額數(shù)。面板上還設(shè)置5個功能鍵，分別為合計(jì)、1元、0.5元、0.1元、復(fù)位鍵。單片機(jī)用于控制顯示參數(shù)以及各種功能設(shè)置編程。光電控制電路用于硬幣計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)顯示裝置的工作原理是，從多路分選裝置分選出同一規(guī)格的硬幣，進(jìn)入分類裝置時，由光電計(jì)數(shù)器將落入的硬幣進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果不斷輸入單片機(jī)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和顯示。當(dāng)硬幣分選工作完成時，可以按下面板按鍵，通過顯示屏查閱硬幣總錢數(shù)，以及不同面值硬幣的總數(shù)。重新工作時按下復(fù)位鍵，計(jì)數(shù)器清零，可以繼續(xù)進(jìn)行。硬幣自動分選機(jī)，配置3路直流穩(wěn)壓電源，給顯示屏、單片機(jī)、傳輸電機(jī)和振動裝置等供電，并且電壓可調(diào)整。圖如下經(jīng)過以上對兩種方案比較分析，仔細(xì)對比兩種方案，都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。兩種方案都只局限于硬幣的分選清點(diǎn)，而沒有硬幣的包裝，這對于銀行或超市等企業(yè)將是十分頭疼的問題，并且方案一存在自動化的缺陷，方案二的分選數(shù)量較小，故在此提出一種新的方案，以電磁振動送料機(jī)、包裝機(jī)和工業(yè)機(jī)械手組合成一個帶有包裝功能的硬幣分選清點(diǎn)機(jī)構(gòu)。2.3驅(qū)動系統(tǒng)性能分析與方案設(shè)計(jì)一般機(jī)械系統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)，按動力源分為液壓、氣動和電動三大類。根據(jù)需要也可由這三種基本類型組合成復(fù)合式的驅(qū)動系統(tǒng)。液壓驅(qū)動系統(tǒng)：由于液壓技術(shù)是一種比較成熟的技術(shù)。它具有動力大、力（或力矩）與慣量比大、快速響應(yīng)高、易于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動等特點(diǎn)。適于在承載能力大，慣量大以及在防爆環(huán)境中工作的這些機(jī)器中應(yīng)用。但液壓系統(tǒng)需進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換（電能轉(zhuǎn)換成液壓能），速度控制多數(shù)情況下采用節(jié)流調(diào)速，效率比電動驅(qū)動系統(tǒng)低，液壓系統(tǒng)的液體泄漏會對環(huán)境產(chǎn)生污染，工作噪聲也較高[6]。氣動驅(qū)動系統(tǒng)：具有速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、價格低等特點(diǎn)。適于在中、小負(fù)荷的機(jī)器中采用。但因難于實(shí)現(xiàn)伺服控制，多用于程序控制的機(jī)器中[10]。電動驅(qū)動系統(tǒng)：由于低慣量、大轉(zhuǎn)矩交、直流伺服電機(jī)及其配套的伺服驅(qū)動器（交流變頻器、直流脈沖寬度調(diào)制器）的廣泛采用，這類驅(qū)動系統(tǒng)在一般醫(yī)療或其它領(lǐng)域的機(jī)械系統(tǒng)中被大量的應(yīng)用。這類系統(tǒng)不需要能量轉(zhuǎn)換，使用方便，噪聲較低，控制靈活。大多數(shù)電機(jī)后面需裝精密的傳動機(jī)構(gòu)。直流有刷電機(jī)不能直接用于要求防爆的環(huán)境中，成本也較上兩種驅(qū)動系統(tǒng)的高。但因這類驅(qū)動系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)比較突出，因此在各種機(jī)器中被廣泛的選用[10]。因此，綜合以上各種驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，選用電動驅(qū)動方式。2.4控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)2.4.1控制順序首先，由推桿帶動塑料薄膜到機(jī)械手位置，然后由熱封機(jī)械手將薄膜底部進(jìn)行熱封，縱封包裝機(jī)進(jìn)行縱封。接著螺旋料槽扭動式送料機(jī)開始工作，將倒入料斗中的硬幣進(jìn)行排列，并通過滑道輸送到直線料槽式送料機(jī)中進(jìn)行硬幣的分選，再由直線料槽式送料機(jī)將硬幣送入鋼筒中，這時連接鋼筒和直線料槽式送料機(jī)的滑道上的光電計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，當(dāng)硬幣滿100個以后，電磁振動送料機(jī)停止工作，這時推桿包裝機(jī)開始將裝在鋼筒中的100個向下推，同時縱封包裝機(jī)進(jìn)行縱封包裝，當(dāng)推到機(jī)械手位置，推桿包裝返回，這時由熱封機(jī)械手進(jìn)行封口，然后電磁振動送料機(jī)再次開始運(yùn)轉(zhuǎn)重復(fù)以前的動作，進(jìn)行下一次的硬幣分選清點(diǎn)包裝。2.4.2控制方案3、各部件技術(shù)設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇3.1電磁振動給料機(jī)的設(shè)計(jì)3.1.1概述電磁振動給料機(jī)是由電磁激振器驅(qū)動的一種振動機(jī)械。它的用途很廣，例如，用來向皮帶運(yùn)輸機(jī)、斗式提升機(jī)給料以及為工業(yè)窯爐定量配料等。在輕工業(yè)機(jī)械中電振機(jī)也有廣泛的應(yīng)用，例如在糖果包裝、鐘表元件加工、鉛筆橡皮頭裝配等生產(chǎn)環(huán)節(jié)中均有應(yīng)用[1]。目前，輕工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的電振機(jī)主要有直線料槽往復(fù)式[圖3-1（a）]和螺旋料槽扭動式[圖3-1（b）]兩種形式。圖3-1這兩種類型的電振機(jī)都由三個部分組成：槽體部分：包括料槽或料斗1、銜鐵2、主振彈簧3。電磁激振部分：包括激振器殼體4、鐵心及線圈5、配重等。減振器部分：包括心座支撐彈簧或懸掛彈簧6。電振機(jī)是利用電磁力驅(qū)動和機(jī)械共振原理進(jìn)行工作的，它與其它供料機(jī)相比有以下一些優(yōu)點(diǎn)：無電動機(jī)及變速傳動機(jī)構(gòu)，沒有摩擦運(yùn)動部件，結(jié)構(gòu)簡單，不需潤滑，而且重量輕，便于維護(hù)。供料速度可調(diào)，可適應(yīng)多種物料，調(diào)整方便?？课⑿≌駝邮刮锪蠁畏较蜻\(yùn)動，無強(qiáng)烈攪拌、撞擊、摩擦等現(xiàn)象，故機(jī)體不易損壞，使用壽命長。電振機(jī)是在近共振狀態(tài)下工作的，所需激振力較小，節(jié)能。電振機(jī)可與電子秤聯(lián)動實(shí)現(xiàn)定量給料的自動控制。電振機(jī)具有下述缺點(diǎn)：不適于處理黏性較大或帶有油污、水漬的輕薄片狀物料。設(shè)計(jì)或調(diào)整不合適時會產(chǎn)生較大振動和噪聲。3.1.2電振機(jī)工作原理及物料輸送原理工作原理圖3-2表示了電振機(jī)的工作原理。圖3-2圖3-2（a）中物料1放在由主振彈簧3支撐的供料槽體2上，銜鐵4與槽體主振彈簧聯(lián)成一體，繞于鐵心上的線圈5中流過的是經(jīng)過半波整流后的單向脈沖電流，電磁鐵就產(chǎn)生了相應(yīng)的脈沖電磁力。圖3-2（b）表示在正半周內(nèi)線圈中有電流流過，鐵心便產(chǎn)生一次脈沖電磁力吸引銜鐵，使槽體向后運(yùn)動，主振彈簧因此而變形，貯存了一定的勢能；在負(fù)半周內(nèi)線圈中無電流通過，電磁力消失，彈簧就恢復(fù)變形，帶著槽體向前運(yùn)動，在達(dá)到振幅位置之后又返回向后運(yùn)動。由于電磁力是一個周期變化的強(qiáng)迫作用力，因此電振機(jī)是一個以電磁力為周期干擾力的強(qiáng)迫振動系統(tǒng)[1]。當(dāng)電振機(jī)采用不同的運(yùn)動參數(shù)時，物料就在槽體工作面上出現(xiàn)不同形式的運(yùn)動。物料的基本運(yùn)動形式有以下4種：相對靜止物料隨工作面一起運(yùn)動。正向滑動物料與工作面保持接觸，同時沿輸送方向?qū)ぷ髅嬗邢鄬\(yùn)動。反向滑動物料與工作面保持接觸，同時逆輸送方向?qū)ぷ髅嬗邢鄬\(yùn)動。拋擲運(yùn)動物料在工作面上被輕微拋起，騰空沿工作面向前作拋物線運(yùn)動。上述4種形式中，相對靜止不能供送物料，反向滑動對供物料沒有直接意義。從理論上來說，只有正向滑行和拋擲運(yùn)動才有使用意義。但由于運(yùn)動參數(shù)的某些限制，在實(shí)際工作中上述幾種運(yùn)動形式可能有各種不同的組合形式。輕工業(yè)機(jī)械中的電振機(jī)一般都是采用拋擲運(yùn)動形式來工作的。物料輸送原理物料在槽體中的輸送如圖3-3所示。圖3-3圖中α為料槽傾角，φ為振動方向角，槽體在電磁力作用下沿S方向作簡諧振動，則槽體沿S方向的位移可表示為（3-1）式中——槽體沿S方向的但振幅；——振動圓頻率。將槽體振動位移分解到x方向和y方向，便得到槽體在x和y方向的分位移：（3-2）（3-3）依次求上式對時間的一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)，便得到沿x方向和y方向的速度分量及加速度分量：（3-4）（3-5）（3-6）（3-7）因此可以做出槽體運(yùn)動曲線如圖3-4所示。圖3-4圖3-5物料在槽體中受到的力有重力、慣性力、摩擦力，物料的受力狀況如圖3-5所示。圖中，β為主振彈簧與鉛垂線夾角，Q為物料顆粒重量，可分解為（3-8）（3-9）(3-10)式中N——物料對工作面的正壓力；——槽體對物料的摩擦力；“-”——物料與工作面間的靜摩擦力因數(shù)。式中——靜摩擦角。假設(shè)物料對工作面的相對位移為和；相對速度為和；相對加速度為和。正向滑動當(dāng)物料沿x方向滑動時，物料顆粒沿x方向的合力應(yīng)為0，即（3-11）正向滑動開始瞬間，物料對工作面的相對加速度=0，則上式即成為(3-12)物料沿y方向?qū)ぷ髅娴恼龎毫椋?-13）因物料沒有拋擲運(yùn)動，故相對加速度，則上式即成為（3-14）將式（3-6）、（3-7）、（3-14）代入（3-12）可得（3-15）化簡整理后可得（3-16）令，K——機(jī)械指數(shù)（振動強(qiáng)度），，——正向滑行指數(shù)。則（3-17）當(dāng)正向滑行指數(shù)時無解，這時物料不能出現(xiàn)正向滑行，可見出現(xiàn)正向滑行的條件是，滿足這一條件時的稱為正向滑行始角。由于絕大多數(shù)電振機(jī)，，所以和均為正值，這時的正向滑始角必在范圍內(nèi)，我們稱此區(qū)間為正向起滑區(qū)；當(dāng)反向滑動時，摩擦力與坐標(biāo)正向一致，，同樣可推導(dǎo)出反向滑始角在范圍內(nèi)，如圖3-6所示[1]。圖3-6當(dāng)槽體向前向上加速運(yùn)動時，物料由于慣性對底板的正壓力較大，故摩擦力較大，物料不能發(fā)生相對運(yùn)動。當(dāng)槽體作減速運(yùn)動時，物料由于慣性減小了對槽體的正壓力，致使摩擦力減小，物料就有可能發(fā)生正向相對滑動。當(dāng)處于滑行運(yùn)動狀態(tài)時，為了使物料出現(xiàn)比較良好的滑行運(yùn)動和獲得較大的輸送速度，選取的正向滑行指數(shù)遠(yuǎn)大于1，通常。拋擲運(yùn)動物料在槽體內(nèi)出現(xiàn)拋擲運(yùn)動時，槽體受到的無聊的正壓力，并且在開始出現(xiàn)拋擲的瞬時相對加速度，因此由式（3-13）及式（3-7）可得：（3-18）則令機(jī)械指數(shù)，拋擲指數(shù)則（3-19）當(dāng)拋擲指數(shù)時，有解，因此出現(xiàn)拋擲運(yùn)動的條件是，滿足此條件的稱為拋始角。由于電振機(jī)的和均在范圍內(nèi)，因此拋始角必在范圍內(nèi)，此范圍稱為拋始區(qū)，如圖3-7所示。圖3-7因?yàn)檎駝訄A頻率，并將式（3-19）代入（3-18）整理可得：（3-20）式中n——電振機(jī)振動次數(shù)，。當(dāng)激振頻率，拋擲指數(shù)D以及，都已選定時，則可利用此式求出槽體單振幅。物料拋離工作面以后，對工作面的正壓力，但，仍應(yīng)用式（3-13）可得式中相對加速度對相對時間積分二次即可求得物料對工作面在y方向的相對位移（3-21）當(dāng)物料在y方向?qū)ぷ髅娴南鄬ξ灰浦匦碌扔诹銜r，拋擲運(yùn)動告結(jié)束，物料落到工作面上，此時的陳為拋止角，拋止角與拋始角之差陳為拋離角，這是物料騰空的時間。則（3-22）將，及式（3-22）代入（3-21）可得（3-23）所以（3-24）又因(3-25)所以（3-26）物料在時被拋起，經(jīng)過后在時與工作面接觸，假設(shè)槽體每個振動周期內(nèi)物料被拋起一次，則拋離一次的騰空時間與一個振動周期之比稱為拋離系數(shù)i，它與拋離角有以下關(guān)系：（3-27）拋擲指數(shù)D與拋離系數(shù)i的關(guān)系為（3-28）根據(jù)上式可以做出如圖3-8所示的D與i的關(guān)系曲線，由所定的拋擲指數(shù)D可以求出跳躍系數(shù)i或可由i求出D值。圖3-8當(dāng)i=0時D=1，由式（3-27）得=0，說明物料沒有起跳而是隨槽體一起運(yùn)動的，這種狀態(tài)無法實(shí)現(xiàn)物料供送，所以不可取。當(dāng)i=1時，D=3.3，可知=，說明物料拋離時間恰與振動周期相等，也即物料剛落到工作面上同時又被重新拋起。當(dāng)i=2時，D=6.36，可知=，物料拋起后騰空飛越了2個振動周期后才落到工作面上，同時又被重新拋起。絕大多數(shù)電振機(jī)給料機(jī)通常選取，這時工作面每振動一次，物料就出現(xiàn)一次拋擲運(yùn)動。假設(shè)物料落下時與工作面碰撞屬非彈性碰撞，則物料落到工作面后有一段隨槽運(yùn)動，然后當(dāng)時物料又被重新拋起，物料就隨著振動頻率而實(shí)現(xiàn)周期性的拋擲運(yùn)動。這種運(yùn)動狀態(tài)對提高電振機(jī)的工作效率和減少不必要的能量消耗都是有益的。假如物料落下時刻正處于起拋區(qū)內(nèi)，由式（3-13）可知此時，所以物料落下后馬上又開始第二次拋擲運(yùn)動，但其拋擲運(yùn)動的速度與前一次拋擲運(yùn)動的初速度不同，所以后一次的拋擲周期與前一次的周期不同，故稱為非周期性拋擲運(yùn)動[1]。3.1.3運(yùn)動學(xué)參數(shù)的選擇和計(jì)算機(jī)械指數(shù)K及振動次數(shù)n和振幅的選擇機(jī)械指數(shù)K的選擇主要受機(jī)體材料強(qiáng)度及物體剛度限制，通常取所以此處取K=4選用半波整流電振機(jī)圖3-9取，故查圖3-9可得即所以根據(jù)公式：mm彈簧安裝角由于是向上傾斜輸送，所以理論輸送速度和實(shí)際輸送速度的計(jì)算拋始角拋離系數(shù)圖3-10物料在拋擲段水平位移（x向）（3-29）式中——物料騰空時間。（3-30）將式（3-4）、（3-30）代入式（3-29）：（3-30a）（3-30b）將式（3-19）、（3-25）、（3-27）、（3-30b）代入式（3-30a）化簡可得物體隨槽體水平位移由圖中可知BC段相當(dāng)于段，點(diǎn)相位應(yīng)為，所以將式（3-2）代入上式可得（3-31）由式（3-23）得將上式代入（3-32）化簡得物料在一個運(yùn)動周期內(nèi)的總位移理論平均輸送速度實(shí)際平均速度——安裝傾角系數(shù)，當(dāng)時，取，當(dāng)，取1；——物料對輸送速度的影響系數(shù)，對顆粒狀物料取，對塊狀物料取，對粒末狀物料?。弧雍穸葘斔退俣鹊挠绊懴禂?shù)，取。根據(jù)硬幣為塊狀物料取=1，=0.8，=0.5則3.1.4動力學(xué)參數(shù)選擇及計(jì)算減振彈簧剛度、表3-1根據(jù)表3-1得振動料斗質(zhì)量，根據(jù)稱量1元硬幣重6.05g，0.5元硬幣重3.8g，0.1元硬幣重1.15g，設(shè)料斗中三種硬幣各200個，則槽體及槽體內(nèi)的物料的總質(zhì)量：查《簡明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》,主振彈簧全部質(zhì)量設(shè)機(jī)體除去槽體以外重10kg故電振機(jī)總質(zhì)量為、——機(jī)體1和機(jī)體2的質(zhì)量由于，故可得，所以兩個減振彈簧剛度之和：質(zhì)體1和質(zhì)體2的計(jì)算質(zhì)量及誘導(dǎo)質(zhì)量、——減振彈簧歸化后的質(zhì)量、——主振彈簧的結(jié)合質(zhì)量；、——主振彈簧按質(zhì)體1和質(zhì)體2分配的質(zhì)量；——彈簧質(zhì)量結(jié)合系數(shù)，對板彈簧：，對圓柱螺旋彈簧：，對圓柱形壓縮橡膠彈簧：。此處為板彈簧，故?！锪腺|(zhì)量向質(zhì)體1結(jié)合的質(zhì)量；——物料結(jié)合系數(shù)。故質(zhì)體1和質(zhì)體2的完整的計(jì)算質(zhì)量為：空載時：負(fù)載時負(fù)載頻率比和空載頻率比一般按照系統(tǒng)阻尼的大小，在下列范圍內(nèi)選取負(fù)載頻率，故取。——物料結(jié)合質(zhì)量與質(zhì)體1的空載計(jì)算質(zhì)量之比——空載下二質(zhì)體計(jì)算質(zhì)量之比所以電振機(jī)槽體的振幅及相對振幅mmmm阻尼比b及相位角根據(jù)表3-1實(shí)際調(diào)整阻尼比，取電磁激振力和激振力幅值電磁激振器工作時產(chǎn)生的電磁力由電磁學(xué)理論可導(dǎo)出以下近似表達(dá)式式中——平均電磁力，是使彈簧產(chǎn)生靜變形的常力；——一次諧波力幅值；——二次諧波力幅值；、——一次和二次諧波激振力的時間?！ふ窳﹄娬駲C(jī)的功率N為電磁鐵的效率，取=0.9所以3.1.5電振機(jī)電磁參數(shù)計(jì)算電磁鐵安裝方法選用安裝在幾座中央，如圖3-11（a）圖3-激磁方式和調(diào)節(jié)方式的選擇選用半波整流激磁：振動頻率為3000次/min，機(jī)體雙振幅一般為。如圖3-12（b）。圖3-鐵心型式的選擇選用“Ⅲ”型鐵心：結(jié)構(gòu)較緊湊，便于安裝，但漏磁較大，用于小型電振機(jī)。鐵心截面積（磁極總面積的一半）表3-2查表3-2取、，取、、——電磁激振力幅值與基本電磁力比值；——電振機(jī)特征數(shù)；——電路內(nèi)電阻對電磁力影響系數(shù)；——磁力線擴(kuò)張系數(shù)；——最大許用磁通密度。3.1.6振動料斗參數(shù)選擇及設(shè)計(jì)要點(diǎn)振動料斗設(shè)計(jì)要點(diǎn)1、料斗材料選用有機(jī)玻璃，有機(jī)玻璃比較輕，而且表面光滑。2、料斗基本尺寸確定基本尺寸如圖3-13所示。圖3-13螺旋料槽螺距t當(dāng)升角已定時，螺距t越大則料斗直徑越大，為緊湊尺寸，t以不讓兩個重疊工件同時通過為宜；式中——工件在料槽上的高度（mm）；——料槽板厚度，一般取。料斗外徑3.2縱向熱封器設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇3.2.1概述包裝機(jī)械屬于自動機(jī)范疇，它的種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，新型包裝機(jī)械不斷涌現(xiàn)，很難將它們的組成分類。但通過對大量包裝機(jī)械的工作原理和結(jié)構(gòu)性能的分析，可找出其組成的共同點(diǎn)。包裝機(jī)械由動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)等組成。為了便于掌握和研究包裝機(jī)械的工作原理與結(jié)構(gòu)性能，通常又將包裝機(jī)械分成一列組成部分[4]。（1）包裝材料的整理與供送系統(tǒng)該系統(tǒng)是將包裝材料（包括剛性、半剛性、剛性包裝材料和包裝容器及輔助物）進(jìn)行定長切斷或整理排列，并逐個輸送到預(yù)定工位的系統(tǒng)，如糖果包裝機(jī)中包裝紙的供送、切斷機(jī)構(gòu)。有的系統(tǒng)在供送過程中還能完成制袋或包裝容器的豎起、定型、定位等工作，有的封罐機(jī)的供送系統(tǒng)還可以完成罐蓋的定向、供送等工作。（2）被包裝物品的計(jì)量與供送系統(tǒng)該系統(tǒng)是將被包裝物品進(jìn)行計(jì)量、整理、排列，并輸送到預(yù)定工位的系統(tǒng)。有的還可完成被包裝物品的定型、分割。如飲料灌裝機(jī)的計(jì)量和液料供送系統(tǒng)；餅干包裝機(jī)的餅干整理、排列和供送系統(tǒng)。（3）主傳送系統(tǒng)該系統(tǒng)是將包裝材料和被包裝物品由一個包裝工位順序傳送到下一個包裝工位的系統(tǒng)。單工位包裝機(jī)沒有傳送系統(tǒng)。全部包裝工序在包裝機(jī)上往往分散成幾個工位來協(xié)同完成供送包裝材料和被包裝物品，直到把產(chǎn)品輸出。主傳送機(jī)構(gòu)的形式影響其外形，所以必須有專門的機(jī)構(gòu)來傳送包裝材料和被包裝物品，直到把產(chǎn)品輸出。（4）包裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)包裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)是直接完成包裝操作的機(jī)構(gòu)，即完成裹包、灌裝、封口、貼標(biāo)、捆扎等操作的機(jī)構(gòu)。如糖果裹包機(jī)的前、后推糖板，抄紙板，糖鉗手和扭結(jié)手等組成的機(jī)構(gòu)就是包裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)；封罐機(jī)中的兩道卷封滾輪也是包裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)。（5）成品輸出機(jī)構(gòu)成品輸出機(jī)構(gòu)是把包裝好的產(chǎn)品從包裝機(jī)上卸下、定向排列并輸出的機(jī)構(gòu)。有的包裝機(jī)械的成品輸出是由主傳送機(jī)構(gòu)完成的或是靠包裝產(chǎn)品的自重卸下的。（6）動力機(jī)與傳動系統(tǒng)動力機(jī)是機(jī)械工作的原動力，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中通常為電動機(jī)，傳動系統(tǒng)是指將動力機(jī)的動力與運(yùn)動傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)，使其實(shí)現(xiàn)預(yù)定動作的裝置。通常由傳動零件，如帶輪、齒輪、鏈輪、凸輪、渦輪、蝸桿等組成，或者由機(jī)、電、液、氣等多種形式的傳動組成。（7）控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)由各種手動、自動裝置組成。在包裝機(jī)中從動力的輸出、傳動機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)、包裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作及相互配合以及包裝產(chǎn)品的輸出，都是由控制系統(tǒng)指令操縱的。它包括包裝過程、包裝質(zhì)量、故障與安全的控制?，F(xiàn)代包裝機(jī)械的控制方法除機(jī)械形式外，還有電氣控制、氣動控制、光電控制、電子控制和射流控制，可根據(jù)包裝機(jī)械的自動化水平和生產(chǎn)要求選擇。（8）機(jī)身機(jī)身用于安裝、固定、支承包裝機(jī)所有的零件，滿足其相互運(yùn)動和相互位置的要求。因此，機(jī)身必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。包裝機(jī)械既具有一般自動機(jī)的共性，也具有其自身的特性。包裝機(jī)械的主要特點(diǎn)如下。（1）大多數(shù)包裝機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)動速度快，動作精度高。為滿足性能要求，對零部件的剛度和表面質(zhì)量等都由較高的要求。（2）用于食品和藥品的包裝機(jī)要便于清洗，與食品和藥品接觸的部位要用不銹鋼或經(jīng)化學(xué)處理的無毒材料制成。（3）進(jìn)行包裝時的作用力一般都較小，所以包裝機(jī)的電動機(jī)功率較小。（4）包裝機(jī)一般都采用無極變速裝置，以便靈活調(diào)整包裝速度、調(diào)節(jié)包裝機(jī)的生產(chǎn)能力。因?yàn)橛绊懓b質(zhì)量的因素很多，諸如包裝機(jī)的工作狀態(tài)、包裝材料和包裝物的質(zhì)量等。所以，為了便于機(jī)器的調(diào)整，滿足質(zhì)量和生產(chǎn)能力的需要，往往把包裝機(jī)設(shè)計(jì)成無極可調(diào)的，即采用無極變速裝置。（5）包裝機(jī)械是特殊類型的專業(yè)機(jī)械，種類繁多，生產(chǎn)數(shù)量有限。為便于制造和維修，減少設(shè)備投資，在各種包裝機(jī)的設(shè)計(jì)中應(yīng)注意標(biāo)準(zhǔn)化、通用性及多功能性。3.2.2縱封器的設(shè)計(jì)帶裝機(jī)上配置的縱封器，主要用來完成袋筒成型后的縱邊封合。根據(jù)熱封器運(yùn)動的不同方式，將縱封器分為連續(xù)式和間歇式兩種[4]。連續(xù)式縱封器的熱封結(jié)構(gòu)是作等速相向回轉(zhuǎn)的一對輥筒，它對袋筒兼有施壓、牽引及加熱封邊的作用，又稱輥式縱封器。在加熱期間，熱量由輥筒內(nèi)的電熱絲通電后供給，常熱式輻射加熱，使熱熔性塑料進(jìn)入兩輥筒的熱合接觸面，相互黏合而形成一道密合的縱縫。間歇式縱封器呈板條狀結(jié)構(gòu)，大都用氣（油）缸作往復(fù)直線運(yùn)動，又稱板式縱封器。當(dāng)袋筒停歇時，縱封器可對其疊合的側(cè)邊壓緊并進(jìn)行脈沖式熱封，使其形成一道密合的縱縫。釋放后，再借其他裝置完成牽引動作。本設(shè)計(jì)中，由于有數(shù)量規(guī)定，每一百個硬幣后縱封一次，所以應(yīng)選用間歇式縱封器，但由于整個機(jī)構(gòu)的動力源均是電力的，所以將縱封器的動力源氣（油）缸改為電磁鐵驅(qū)動。圖1板式縱封器的結(jié)構(gòu)及其應(yīng)實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動一般比較簡單，圖1所示是幾種常見的機(jī)構(gòu)型式。其中（a）圖為直推式：氣缸固定，活塞推動縱封板往復(fù)移動并壓緊，具有結(jié)構(gòu)緊湊、壓力較均勻等優(yōu)點(diǎn)。（b）圖為拉動式：氣缸可以在機(jī)體內(nèi)設(shè)置，整機(jī)外形較平整，拉動時采用杠桿原理，以增大作用力的倍數(shù)，但增加了氣缸的行程，且熱封板橫向受壓不均勻。（c）圖為杠桿式：將氣缸推力通過杠桿轉(zhuǎn)換成熱封板對縱縫處的壓力，具有上述兩者的某些優(yōu)點(diǎn)，克服了一些不足；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了傳動桿件，傳動效果受到一定影響。（d）圖為杠桿夾合式：氣缸擺動，適用于對接式縱縫的封合。上述前三種主要用于搭接式縱縫封口，若對成型器及料管稍加改裝，同樣可用來對接縱縫封合。在本設(shè)計(jì)中，選用直推式縱封器進(jìn)行縱封，直推式縱封器如圖1（a）所示。板式縱封器主要由熱封板、調(diào)壓彈簧及驅(qū)動氣缸組成，此處驅(qū)動氣缸換成電磁鐵驅(qū)動[6]。工作壓力一般為。故取壓強(qiáng)銜鐵直徑則，銜鐵面積則，電磁鐵吸力為取則，氣隙的截面積3.2.3塑料材料及熱封溫度的選擇（一）熱封原理將兩層以上的塑料薄膜熱熔到一起，這除了與塑料材料本身的性能有關(guān)，如熔融溫度、熱穩(wěn)定性等，還與溫度、壓力、時間和加熱方式、封頭形式有關(guān)。它們都是在加熱條件下，使薄膜的熱合部位局部地達(dá)到熔融狀態(tài)，并施加壓力，經(jīng)過一段時間后，分子互相滲透，經(jīng)過冷卻、定型后而起熱封合作用。一般來說，溫度低些、壓力小些，時間長點(diǎn)，熱封質(zhì)量較好。溫度太高，薄膜容易出現(xiàn)軟化，產(chǎn)生較大的熱收縮變形，影響封口質(zhì)量，甚至燒穿；如果時間太長，由得塑料會受熱分解，壓力過大，使封口變形增大，封接強(qiáng)度下降。這三個參數(shù)的關(guān)系可用圖2來表示，圖中的上限是收縮超過3%，下限是封接強(qiáng)度等于98kPa，它們上下限間的范圍越寬，塑料薄膜的熱封性能越好[4]。圖2（二）熱封裝置無論采用扁形電阻絲的脈沖封接、圓形電阻絲的熔斷封接還是板式的恒溫封接，在設(shè)計(jì)中都應(yīng)該考慮以下因素。本設(shè)計(jì)采用板式的恒溫封接。對于單膜的熱封來說，熱封頭表面大多采用光面，上板或下板加熱，用不銹鋼制成，另一板為耐熱的硅橡膠，不加熱，為了阻止熱封合時塑料與加熱板粘連，在加熱板上與塑料接觸的地方應(yīng)涂上一層聚四氟乙烯；為了使封口美觀，封口寬度一般為。對于復(fù)合膜，為了提高封接強(qiáng)度和增加美觀，封頭表面常有縱橫花紋，封口寬度為10mm左右。在本設(shè)計(jì)中選用單膜熱封。對于薄膜厚度大、加熱時間短的熱封接，容易形成薄膜上下層溫度不均勻，上熱下冷或下熱上冷溫差較大的現(xiàn)象。過大的溫差容易引起與加熱板接觸的塑料薄膜表面過熱，產(chǎn)生熱變形和熱分解，影響封接質(zhì)量。這時宜采用雙面加熱的方式，如0.5mm厚的聚乙烯膜，采用204的封頭溫度，在室溫為27的情況下，用雙面加熱方式，封接時間需要，若單面為硅橡膠的時間為，如果采用單面加熱的方法，就需要，這時封接表面的溫度為。則在本設(shè)計(jì)中，選用單面加熱方法[4]。3.3熱封切斷機(jī)械手的設(shè)計(jì)3.3.1概述隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，自動化程度的迅速提高，實(shí)現(xiàn)的裝卸、轉(zhuǎn)向、輸送或操持焊槍、噴槍、扳手等工具進(jìn)行加工、裝配等作業(yè)的自動化，已越來越引起人們的重視[5]。機(jī)械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動抓取、搬運(yùn)或操作的自動機(jī)械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為“工業(yè)機(jī)械手”。生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率；可以減輕勞動強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)；尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。因此，在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的應(yīng)用。機(jī)械手的結(jié)構(gòu)型式開始比較簡單，專用性較強(qiáng)，僅為某臺機(jī)床的上下料裝置，是附屬于該機(jī)床的專用機(jī)械手。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作，使用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡稱通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快地改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的應(yīng)用。機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。（一）執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機(jī)構(gòu)[5]。1、手部即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手部。夾持式手部由手指和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成，手指是與物件直接接觸，而傳力機(jī)構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)；吸附式手部主要由吸盤等構(gòu)成，它是靠吸附力吸附物件。2、手腕是聯(lián)接手部和手臂的部件，起調(diào)整或改變工件方位的作用。3、手臂支承手腕和手部的部件，用以改變工件的空間位置。4、立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動和升降運(yùn)動均與立柱密切的聯(lián)系。機(jī)械手的立柱通常為固定不動的，但因工作需要，有時也可以作橫向移動，即稱為可移式立柱。5、行走機(jī)構(gòu)機(jī)械手為了完成遠(yuǎn)距離的操作和擴(kuò)大使用范圍，可以增設(shè)滾輪行走機(jī)構(gòu)。滾輪式行走機(jī)構(gòu)可分為有軌的和無軌的兩種。驅(qū)動滾輪運(yùn)動則應(yīng)另外增設(shè)機(jī)械傳動裝置。6、機(jī)座它是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分，機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動系統(tǒng)均安裝于機(jī)座上，故起支承和聯(lián)接的作用。（二）驅(qū)動系統(tǒng)機(jī)械手的驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的傳動裝置。常用的有液壓傳動、氣壓傳動、電力傳動和機(jī)械傳動等四種形式。（三）控制系統(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，一般常見的為電氣控制。它是機(jī)械手的重要組成部分，它支配著機(jī)械手按規(guī)定的程序運(yùn)動，并記憶人們給予機(jī)械手的指令信息，同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時可對機(jī)械手的動作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)工作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報(bào)警信號。（四）位置檢測裝置控制機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動位置，并隨時將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置。3.3.2機(jī)械手設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算物料饋送器或儲存裝置與機(jī)器人配合工作的零件饋送器或儲存裝置對手爪必須的最小和最大爪鉗之間的距離以及必須的夾緊力都有要求，同時，還應(yīng)了解其他可能的不確定的因素對手爪工作的影響。機(jī)器人作業(yè)順序一臺機(jī)器人在齒輪箱裝配作業(yè)中需要搬運(yùn)齒輪和軸，并進(jìn)行裝配，雖然手部可以既抓握齒輪也可以夾持軸，但是，不同零件所需的夾緊力和爪鉗張開距離是不同的，手部設(shè)計(jì)上要考慮到被加持對象物的順序。在必要的時候，可采用多指手爪，以增加手部作業(yè)的柔性。手爪和機(jī)器人匹配手爪一般用法蘭盤式機(jī)械接口與手腕相連接，手爪自重也增加了機(jī)械臂的載荷，這兩個問題必須給予仔細(xì)考慮。手爪是可以更換的，手爪形式可以不同，但是也手腕的機(jī)械接口必須相同，這就是接口匹配。手爪自重不能太大，機(jī)器人能抓取弓箭的重量是機(jī)器人承載能力減去手爪重量。手爪自重要與機(jī)器人承載能力匹配。應(yīng)保證工件準(zhǔn)確定位為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的相對位置，必須根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇相應(yīng)的手指形狀。例如圓柱型工件采用帶“V”形面的手指，以便定心。環(huán)境要求在作業(yè)區(qū)域的環(huán)境狀況很重要，比如高溫、水、油等環(huán)境會影響手爪工作。手爪設(shè)計(jì)圖2手爪1、夾緊力計(jì)算：取100各1元硬幣質(zhì)量為則式中N所需握力；G——夾持物質(zhì)量；f——鋼對鋼摩擦系數(shù)。2、驅(qū)動力計(jì)算：圖3手爪受力圖式中：P——驅(qū)動力P是在假定兩手指受力相等并對稱條件下求得的，實(shí)際應(yīng)用時取一定的安全系數(shù)?！植康臋C(jī)械效率，一般取0.90；在本設(shè)計(jì)中由于機(jī)械手起到一個熱封包裝作用，故只有手爪動作，其它部位無動作，所以只計(jì)算手爪的參數(shù)，其它不以予考慮。由于機(jī)械手用作熱封包裝，故在爪上安裝兩塊發(fā)熱電阻，熱封溫度選用恒溫。3.4推桿包裝機(jī)構(gòu)3.4.1齒輪的選擇及計(jì)算[2]查《簡明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》第二版P318表9-2取查《簡明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》第二版P320表9-8取則——不發(fā)生根切的最小齒數(shù)3.4.2電動機(jī)的選擇查《簡明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》第二版P793表22-4，選用Y100L-6型電動機(jī)。轉(zhuǎn)速為，功率，效率。3.4.3齒輪的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則所設(shè)計(jì)的齒輪傳動在具體的工作情況下，必須具有足夠的、相應(yīng)的工作能力，以保證在整個工作壽命期間不致失效。因此，針對上述各種工作情況及失效形式，都應(yīng)分別確立相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。但是對于齒面磨損、塑性變形等，由于尚未建立起廣為工程實(shí)際使用而且行之有效的計(jì)算方法及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，所以目前設(shè)計(jì)一般使用的齒輪傳動時，通常只按保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度兩準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算。對于高速大功率的齒輪傳動，還要按保證齒面抗膠合能力的準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算。至于抵抗其他失效的能力，目前雖然一般不進(jìn)行計(jì)算，但應(yīng)采取相應(yīng)的措施，以增強(qiáng)輪齒抵抗這些失效的能力[7]。由實(shí)踐得知，在閉式齒輪傳動中，通常以保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度為主。但對于齒面硬度很高、齒芯強(qiáng)度又低的齒輪或材質(zhì)較脆的齒輪，通常則以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度為主。如果兩齒輪均為硬齒面且齒面硬度一樣高時，則視具體情況而定。功率較大的傳動，例如輸入功率超過75kW的閉式齒輪傳動，發(fā)熱量大，易于導(dǎo)致潤滑不良及輪齒膠合損傷等，為了控制溫升，還應(yīng)作散熱能力計(jì)算。開式齒輪傳動，按理應(yīng)根據(jù)保證齒面抗磨損及齒根抗折斷能力兩準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算，但如前所述，對齒面抗磨損能力的計(jì)算方法迄今不夠完善，故對開式齒輪傳動，目前僅以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。為了延長開式齒輪傳動的壽命，可視具體需要而將所求得的模數(shù)適當(dāng)增大。3.4.4齒輪傳動的強(qiáng)度計(jì)算（一）輪齒的受力分析根據(jù)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為，功率，可得則（二）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算假設(shè)輪齒為一懸臂梁，則單位齒寬（b=1）時齒根危險(xiǎn)截面的彎曲應(yīng)力為取——使用系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版，P192,表10-2，取；——動載系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版，P194，圖10-8，??；——齒間載荷分配系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版，P195，表10-3，??；——齒向載荷分布系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版，P196，表10-4，取。則所以令齒根危險(xiǎn)截面的彎曲應(yīng)力為上式中的僅為齒根危險(xiǎn)截面處的理論彎曲應(yīng)力，實(shí)際計(jì)算時，還應(yīng)計(jì)齒根危險(xiǎn)截面處的過渡圓角所引起的應(yīng)力集中作用以及彎曲應(yīng)力以外的其他應(yīng)力對齒根應(yīng)力的影響，因而得齒根危險(xiǎn)截面的彎曲強(qiáng)度條件為查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版，P200，表10-5，取，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版，P208，圖10-20（c），取所以齒輪符合彎曲強(qiáng)度要求（三）齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算為計(jì)算方便，取接觸線單位長度上的計(jì)算載荷則上式為式中：——嚙合齒面上嚙合點(diǎn)的綜合曲率半徑，mm；——彈性影響系數(shù)節(jié)點(diǎn)嚙合的綜合曲率為輪齒在節(jié)點(diǎn)嚙合時，兩輪齒廓曲率半徑之比與兩輪的直徑或齒數(shù)成正比，即，故得對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，節(jié)圓就是分度圓，故得代入，得令得令則將、代入上式得若將代入，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版，P201，表10-6，取，得查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版，P209，圖10-21（d），取則所以符合設(shè)計(jì)要求3.4.5絲杠螺母參數(shù)的選擇查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》,P367,表9-8取絲杠長L=302mm，直徑d=16mm，行程l=261mm4、結(jié)論本設(shè)計(jì)來源于流通市場實(shí)際需要。針對自動售貨機(jī)、公交車收款機(jī)等硬幣流通的現(xiàn)狀，開發(fā)設(shè)計(jì)適合實(shí)際、高效可靠的硬幣自動清點(diǎn)包裝機(jī)械，以適應(yīng)市場的需求。并綜合現(xiàn)在市場上已有的各種硬幣分選機(jī)構(gòu)，結(jié)合國內(nèi)外最新自動機(jī)械的結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)和基本的分析，本論文的研究主要取得了以下的成果：（1）對電磁振動送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式、驅(qū)動方式、傳動方式進(jìn)行了整體的設(shè)計(jì)與分析。結(jié)構(gòu)形式采用了兩種的結(jié)構(gòu)方式，驅(qū)動裝置采用了電磁鐵驅(qū)動，傳動方式利用電磁鐵吸力產(chǎn)生的振動傳送物料?；旧峡梢詫?shí)現(xiàn)硬幣的定向排列以及分選。（2）對縱封包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)形式、驅(qū)動方式、傳動方式進(jìn)行了整體的設(shè)計(jì)與分析。結(jié)構(gòu)形式采用了連桿運(yùn)動的結(jié)構(gòu)方式，驅(qū)動裝置采用了電磁鐵，利用電熱管和電熱絲高溫進(jìn)行縱封包裝，工作平穩(wěn)，噪音小，氣缸固定，活塞推動縱封板往復(fù)移動并壓緊，具有結(jié)構(gòu)緊湊、壓力較均勻等優(yōu)點(diǎn)。（3）對工業(yè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式、驅(qū)動方式、傳動方式進(jìn)行了整體的設(shè)計(jì)與分析。手爪結(jié)構(gòu)形式采用了齒輪齒條帶動的結(jié)構(gòu)方式，驅(qū)動裝置采用了電磁鐵驅(qū)動，傳動方式利用齒輪齒條嚙合傳動并使手爪作夾緊運(yùn)動。最后，將這幾個機(jī)構(gòu)結(jié)合起來，并通過控制系統(tǒng)的控制來實(shí)現(xiàn)硬幣的分選清點(diǎn)以及包裝的功能。彌補(bǔ)了現(xiàn)有的硬幣分選機(jī)構(gòu)不具備包裝功能的缺陷，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，以及良好的開發(fā)前景。致謝此次設(shè)計(jì)使我掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的方法、技巧和具體要求，對CAD繪圖軟件的操作更加熟練。本學(xué)士論文是在陳殿華教授的精心制導(dǎo)下完成的，從論文的選題、方案的論證、理論和實(shí)驗(yàn)研究到論文的最后定稿，自始至終都得到了導(dǎo)師的親切關(guān)懷和悉心指點(diǎn)，每一步都傾注著導(dǎo)師的心血與汗水。陳老師對我畢業(yè)設(shè)計(jì)的嚴(yán)格要求使我端正了學(xué)習(xí)態(tài)度，明確了畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的，在他身上我學(xué)到的不僅僅是我畢業(yè)設(shè)計(jì)中所涉及到的知識，更重要的是我學(xué)到了分析問題、解決問題的方法。另外，陳老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和求實(shí)精神、高尚的品德及忘我的工作作風(fēng)給我留下了深刻的印象，并從中獲得很多人生啟迪。在此，我謹(jǐn)向陳老師致以最誠摯的謝意。同時感謝機(jī)電教研室的各位老師和我的同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予我的建議和幫助，感謝機(jī)械學(xué)院和為我提供的良好的學(xué)習(xí)、實(shí)踐環(huán)境；衷心感謝曾給予我的關(guān)心和幫助所有的老師、同學(xué)和朋友們！參考文獻(xiàn)[1].尚久浩張淳李思益．《自動機(jī)械設(shè)計(jì)（第二版）》中國輕工業(yè)出版社[M]．2002[2].孫桓陳作模.《機(jī)械原理(第六版)》西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室高等教育出版社[M].2001[3].汝元功唐照民主編．《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》[M]．北京:高等教育出版社.1995[4].高德．《包裝機(jī)械設(shè)計(jì)》化學(xué)工業(yè)出版社（工業(yè)裝備與信息工程出版中心）[M]．2005[5].吳旭朝許婉英.《工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》天津科學(xué)技術(shù)出版社[M].1980[6].秦曾煌.《電工學(xué)》第六版上冊高等教育出版社[M].2003[7].蒲良貴季明剛主編.《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版高等教育出版社[M].2006[8].朱龍根.《簡明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》第二版機(jī)械工業(yè)出版社[M].2005.6[9].陳柏宇.硬幣分檢機(jī)及應(yīng)用[J].現(xiàn)代商業(yè).2005:284[10].姜繼海、宋錦春、高常識.《液壓與氣壓傳動》[M].北京.高等教育出版社，2002.1[11].韓良,徐衛(wèi)良.振動料斗的研究狀況與前景展望[J].電子工業(yè)專用設(shè)備,1999,(01):205-207.[12].楊福馨.物件自動定向原理與方法[J]包裝工程,1991,(01):156-159.[13].孫智慧,張榮.包裝機(jī)中常熱式薄膜熱封過程的仿真研究[J].包裝工程,2002,(05):187-190.附錄Ⅰ外文翻譯（中文）反饋控制電磁振動給料器（應(yīng)用雙自由度比例加積分加微分控制器的非線性元）TomoharuDOI**，KojiYOSHIDA***，YutakaTAMAI****，KatsuakiKONO****，KazufumiNAITO****andToshiroONO*****電磁式振動給料機(jī)是一種用于自動稱重機(jī)的傳輸設(shè)備?，F(xiàn)有的送料器是由前饋控制，所謂的“發(fā)射角控制”，無法使突然出現(xiàn)的干擾無效。在這項(xiàng)研究中，我們考慮采用一種反饋控制這種饋線系統(tǒng)。首先，我們給出對于振動部分和電磁力部分模型的兩個細(xì)節(jié)。其次，反饋控制系統(tǒng)是為電磁振動給料器構(gòu)建的，我們提出一個運(yùn)用非線性元件兩自由度比例加積分加微分（PID控制器）控制器。下一步，我們還采用反饋控制的饋線與標(biāo)準(zhǔn)槽。最后，我們考慮一種方法兼容多種槽調(diào)整的非線性因素。在一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，我們證實(shí)了雙自由度PID控制比傳統(tǒng)的角發(fā)射控制更加有效。關(guān)鍵詞：振動控制，喂料機(jī)，非線性控制，電磁作動器，雙自由度PID控制，建模1、緒論對于各種食品制造業(yè)的包裝過程，自動秤是一個非常重要的設(shè)備。自動秤發(fā)展于1973年，后來得到改進(jìn)，從而成為高度精確和有效的。電磁振動給料器在這篇文章中被認(rèn)為是一個重要的用于系統(tǒng)地傳輸材料給稱重單位的傳輸設(shè)備。然而，在發(fā)射角控制（前饋控制）被用于給料器至今，仍未得到進(jìn)一步的完善。在這項(xiàng)研究中，我們提出一個運(yùn)用非線性元件的兩自由度的PID控制器的反饋控制系統(tǒng)構(gòu)建于電磁振動給料器下。首先，我們給予振動部分和電磁力部分模型的細(xì)節(jié)。下一步，我們還采用對于給料器標(biāo)準(zhǔn)槽的反饋控制。然后，我們考慮一個方法兼容各種槽調(diào)整的非線性因素的兩自由度PID控制器。在一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，我們證實(shí)了雙自由度PID控制比傳統(tǒng)的角發(fā)射控制更加有效。2、電磁振動給料器2.1給料器的概要及其傳輸原理圖1.顯示的是一個給料器。術(shù)語“料槽”是指用于運(yùn)輸?shù)匿摪逍螤畹墓艿?。料槽可以很容易地改變，以配合運(yùn)輸對象。料槽是靠平行板彈簧和位于料槽底下的電磁線圈支持的。板彈簧和線圈是固定在基座上的。該基座是由三根螺旋彈簧支承著的。所有部件，除了料槽，被稱為“直屬零件”和所有設(shè)定的部分，包括料槽，被稱為“送料器”。料槽連接到基座的鋼板彈簧，因此，這一系統(tǒng)基本上相當(dāng)于一個質(zhì)量彈簧系統(tǒng)的共振頻率ω。如果在共振頻率ω下被驅(qū)動，送料器將做共振運(yùn)動。共振現(xiàn)象是高效率的，因?yàn)樯倭康碾娫醋鳛檩斎肟梢栽斐纱笪灰屏康某霈F(xiàn)。圖1電磁振動送料器圖2輸送過程圖2所示為運(yùn)輸物料的過程。陰影箭頭表示料槽振動時物料的移動方向。圖2（i）表明送料器處于平衡位置。最初，當(dāng)電流流向電磁鐵線圈（以下簡稱“線圈”），由電磁力的作用料槽向左移動到更低的位置（見灰色箭頭），就如圖2（ii）所示的那樣。在此期間，料槽內(nèi)輸送的物料向重力方向移動（見白箭）。當(dāng)關(guān)閉電源開關(guān)，板彈簧和料槽將推進(jìn)運(yùn)輸對象向右上方移動（見灰色箭頭），如圖2（iii）所示。在這種方式下，被輸送的物料緩慢前行。送料器將在共振頻率ω的驅(qū)動下重復(fù)圖2（ii）和（iii）中的步驟。2.2振動機(jī)械因素的模型圖3所示為送料器振動因素的模型。這一模型中術(shù)語的坐標(biāo)軸，使用的變量和參數(shù)被列表1中。模型的一個關(guān)鍵要素是料槽的移動方向是被固定了的。然后，下面的線性動態(tài)模型，四階可得出的詳細(xì)模型的振動。M，K是對稱矩陣（符號*顯示對稱元素）如下所示：因此，本模型（1）是有用的設(shè)計(jì)振動因素。模型（1）對應(yīng)的特征頻率符合實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的結(jié)果。圖3振動因素模型圖4電磁線圈模型送料器的主振彈簧是由一些板彈簧組成的。該模型沒有考慮非線性特性的彈簧元（1）（2），這改變了共振頻率按照振幅變化的共振。表1模型中用到的參數(shù)表2料槽的特性2.3電磁驅(qū)動要素我們采用的電磁懸浮（3）模型技術(shù)就如圖4中模型顯示的那樣。在圖4中e，i和R分別表示線圈的電壓，線圈電流和線圈電阻。線圈和料槽之間的電感z被表達(dá)的功能為。其結(jié)果是，電磁力F可表示為（2）線圈和電流之間的關(guān)系可以表達(dá)為（3）Q、和為線圈決定的常數(shù)。使用公式（1）、（2）、（3）可以在計(jì)算機(jī)上構(gòu)建一個仿真的送料器。此外，狀態(tài)空間模型可以由公式（1）、（2）、（3）得出一個線性均衡器。3.實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)3.1反饋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖5顯示的是一個反饋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。反饋系統(tǒng)的操作變量（以下簡稱“振幅能量”為AP，AP是個無綱量）是一個存在發(fā)射角控制的變量（以下簡稱“FAC”，它的詳情稍后給出）。測量變量，控制變量，命令變量假定振幅為料槽與線圈表面的距離（以下簡稱“間隙振幅”為）z。由FAC、激勵系統(tǒng)和振動因素組成的部分被稱為控制系統(tǒng)。圖5顯示的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)取消和干擾，以改善其跟蹤特性的命令變量的兩自由度PID控制