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附件2-3：
畢 業(yè) 設(shè) 計 （論文） 任 務(wù) 書
茲發(fā)給 10機械工程及自動化 專業(yè) 5 班學生 姚植鴻 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書，內(nèi)容如下：
1.畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 硬幣分揀器設(shè)計
2.應(yīng)完成的項目(論文提綱)： 應(yīng)用機電理論設(shè)計一種硬幣分揀器，實現(xiàn)對市面上流通的1角、5角、1元的硬幣的自動分揀。硬幣分揀器具有分揀速度快、成本低的特點。
（1）完成硬幣分揀器系統(tǒng)功能需求分析與總體設(shè)計；
（2）設(shè)計相關(guān)機構(gòu)；
（3）繪制相關(guān)圖紙（三維零件圖和裝配圖）；
（4）完成器件選型與系統(tǒng)開發(fā)；
（5）完成畢業(yè)設(shè)計論文 。
3.參考資料以及說明：
（1）張緒鵬，藥品自動分揀系統(tǒng)的模塊化設(shè)計，山東輕工業(yè)學院學位論文，2012年
（2）趙彬，基于機器視覺的工業(yè)機器人分揀技術(shù)研究，沈陽工業(yè)大學學位論文，2013年
（3）馬琳，拆零藥品自動分揀系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計方法的研究，山東輕工業(yè)學院學位論文，2012年
（4）秦峰華，卷煙自動分揀機的性能優(yōu)化與實現(xiàn)，山東大學學位論文，2007年
（5）李怡萱，藥粒自動分揀系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究，長春理工大學學位論文，2012年
（6）
（7）
4.本畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書于2013年 12月 23日發(fā)出，應(yīng)于 2014年 5月16日前完成，然后提交畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會進行答辯。
專業(yè)教研組（系）負責人 審核2013年12 月23日
指導教師（導師組負責人） 簽發(fā)2013年12 月23日
附件4-2：工作計劃
********大學
屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文）工作計劃
機械工程 學院 主管院長簽名： 時間： 2013-12-10
序
號
計劃項目
預計完成時間
備注
1
選題審題：教師提出題目（或校外合作單位出題），教研室組織選題審題，確定題目、指導教師（組）及指導學生人數(shù)，報二級學院主管院長批準，送教務(wù)處備案。
2013年12月9日前
附件4-3：《********大學本科生畢業(yè)設(shè)計
（論文）題目匯總表》
2
畢業(yè)設(shè)計動員：各學院進行畢業(yè)設(shè)計（論文）動員，向?qū)W生下達《********大學畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書》，指導教師向?qū)W生具體布置畢業(yè)設(shè)計（論文）工作，明確畢業(yè)設(shè)計目的及要求，指定必要的參考文獻及資料，畢業(yè)設(shè)計工作開始進行。
第15周--第20周(2013年12月9日-2014年1月18日)
附件4-4：《********大學畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書》
3
開題報告、外文翻譯：學生作開題報告(含文獻綜述內(nèi)容)，并按照《********大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告》（含文獻綜述內(nèi)容）（附件4-5）、《********大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）翻譯》（附件4-6）等要求撰寫開題報告及外文翻譯，指導教師對學生的畢業(yè)設(shè)計（論文）寫作提綱提出修改意見。學院、教研室檢查開題情況，教務(wù)處隨機抽查。畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進入實質(zhì)階段，學生按照《本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）格式規(guī)范》撰寫相關(guān)材料。
第3周（2014年3月10日-3月14日）
附件4-1、4-5、4-6
4
中期檢查：各學院開展畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查，檢查畢業(yè)設(shè)計（論文）各階段任務(wù)完成情況等內(nèi)容。對由于客觀原因不能進行下去的課題要及時調(diào)整；對指導教師指導不到位的，提出批評，要求改正；對達不到教學要求的學生應(yīng)給予警告。對優(yōu)秀學生注意培養(yǎng)。
第7周（2014年4月7日-4月11日）
附件4-7：《********大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）中期階段考核表》
5
隨機抽檢：教務(wù)處抽取一定比例的畢業(yè)設(shè)計（論文），公布抽查名單，使用“大學生論文抄襲檢測系統(tǒng)”進行抄襲檢測。學生根據(jù)檢測結(jié)果修改論文并送圖書館復檢。
送檢：申請優(yōu)秀論文學生送檢論文。
2014年5月7日
見“第五部分 畢業(yè)設(shè)計（論文）檢測的通知”
6
畢業(yè)論文（設(shè)計）評閱及審查：指導教師審查畢業(yè)設(shè)計（論文），寫出評語和評分；答辯前一周內(nèi)，學生將畢業(yè)設(shè)計（論文）交答辯小組負責人，負責人組織教師對論文進行交叉評閱并評分。
第十四周（2014年5月26日-5月30日）
附件4-8：《********大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）水平指導教師審閱評語書》
附件4-9：《********大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）水平專家評閱評語書》
7
畢業(yè)答辯及成績評定：學生將論文按要求裝訂成冊，參加答辯。答辯后由答辯組寫出評語和評分。各學院在答辯前向教務(wù)處上報答辯具體安排。學校及各學院領(lǐng)導抽查畢業(yè)答辯，檢查評分標準執(zhí)行情況，不符合標準的要及時進行整改。
2014年6月6日前
全校完成畢業(yè)答辯；
附件4-(10~ 13)
8
公布、提交答辯成績
2014年6月8日前
指導教師在教務(wù)管理系統(tǒng)完成畢業(yè)設(shè)計（論文）成績的提交工作。
9
畢業(yè)設(shè)計（論文）提交：學生分別向圖書館和所在學院提交畢業(yè)設(shè)計(論文)電子版及紙版材料。各學院完成畢業(yè)設(shè)計（論文）紙版材料的審核（包括任務(wù)書、開題報告、外文翻譯、說明書、成績評定表等資料）。
2014年6月15日前
學生將論文電子版提交至圖書館網(wǎng)站中“畢業(yè)設(shè)計（論文）管理系統(tǒng)”，并向本學院提交紙版材料。各學院完成紙版材料的收集、審核工作。
10
總結(jié)：各二級學院對畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進行總結(jié)（主要包含：成果，經(jīng)驗，存在問題，今后整改措施等內(nèi)容）
2014年9月30日前
各二級學院將學生畢業(yè)設(shè)計（論文）材料送圖書館存檔；提交工作總結(jié)及相關(guān)附件：附件4-(14~22)至教務(wù)處。
目錄
緒論 1
1.1硬幣清分機背景 1
1.2國內(nèi)外硬幣清分機發(fā)展現(xiàn)狀 2
一 確定方案 4
二 傳動設(shè)計 5
§ 3-1 電動機的選型 5
§ 3-2 V帶傳動的設(shè)計 6
§ 3-3 錐齒輪的設(shè)計 10
13
四 導軌的設(shè)計 14
§ 4-1 直線運動導軌的概述 14
五 轉(zhuǎn)盤的加工設(shè)計? 16
六 傳感器的選用 22
七 機架的設(shè)計 22
結(jié)論 24
畢業(yè)設(shè)計心得 25
致謝 26
參考文獻 27
5
緒論
1.1硬幣清分機背景
銀行等一些特殊部門要對大量的硬幣進行高效的處理，如計數(shù)、分類、包裝等以使其再流通，無人售票車、投幣電話等需要對硬幣進行實時識別，自動售貨機除了識別之外，還要提供找零功能等。而且在目前在世界范圍內(nèi)，硬幣以其成本低，流通次數(shù)多、耐磨損、易回收等無可替代的優(yōu)勢將占領(lǐng)小面額貨幣市場是大勢所趨。市場需要一種成熟可靠的硬幣自動處理機具。鑒于此需要，我們研制用于處理上述問題的機具。
硬幣清分機是金融行業(yè)設(shè)備中的用于清點硬幣的技術(shù)產(chǎn)品，它的主要功能是硬幣的計數(shù)和硬幣幣種的清分。目前主要適用于超市、公交、自動售貨行業(yè)，零售業(yè)等行業(yè)。硬幣清分機外型簡單大方，設(shè)備原理清晰。操作簡單易懂，價格適中，在超市，零售等行業(yè)頗受歡迎。
硬幣清分機的最大優(yōu)點在于它不僅可以清點硬幣的數(shù)目，更能將各幣種清分開來，并且面對不同的國家的硬幣不需要調(diào)整軟件，只需要調(diào)整機器的硬件設(shè)備就可以滿足不同的國家的硬幣清點需求。因此不僅占據(jù)了很大的市場份額，而且對于生產(chǎn)成本也有所降低。
1.2國內(nèi)外硬幣清分機發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.1國外硬幣清分發(fā)展現(xiàn)狀
硬幣清分機至今已有30年的歷史，發(fā)展到今天，硬幣清分機已具有可靠的傳動系統(tǒng)和先進的計數(shù)清分功能，其智能化的設(shè)計為解決硬幣清點的困難提供了完美的選擇。國外著名廠家有日本的榮光 瑞典的SCANCOIN AB。
由于國外硬幣清分機發(fā)展比較早，其技術(shù)也較為成熟。硬幣清分機的傳動系統(tǒng)技術(shù)具有低噪聲、傳動平穩(wěn)、、性能可靠等優(yōu)點；計數(shù)功能采用光敏傳感器，有功能齊全，操作更簡便等優(yōu)點；采用數(shù)字顯示屏，進行可視化設(shè)計，全面顯示硬幣的數(shù)量等信息。
1.2.2國內(nèi)硬幣清分機發(fā)展現(xiàn)狀
1、硬幣清分機在我國的市場前景：隨著我國國民經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定地增長，2008年北京申奧成功和WTO的加入。從本世紀開始，我國進入了全面建設(shè)小康社會的新階段，創(chuàng)造美好生活環(huán)境是金融行業(yè)發(fā)展的巨大推動力。我國第五版人民幣的發(fā)行，輔幣(10元以下)硬幣化已經(jīng)成為一種趨勢，硬幣的投放量還將大幅度增加[1]。由于硬幣手工清分成本大，利潤小，一般不復點且誤差多，因此硬幣流通自動化成為迫切的社會需求，所以硬幣清分機將會成為國內(nèi)金融市場的一個主流機器。
2、硬幣清分機國內(nèi)生產(chǎn)：在國內(nèi)，清華大學、北京科技大學、上海交通大學、杭州電子科技大學、蘇州大學、福州大學等多家單位均對如何進行正確的硬幣識別做過深入研究，在機理上普遍采用電渦流法。這些單位的研究在可能涉及的硬幣范圍內(nèi)取得了較好的效果，但對硬幣的鑒別都局限于項目本身，存在不系統(tǒng)、不完整，對偽幣效果識別不好等問題。
3、硬幣清分機是對高速通過的硬幣進行識別、計數(shù)，同時對偽幣、殘幣進行剔除的系統(tǒng)。它是分類機、計數(shù)機、包裝機、銷毀機等眾多硬幣處理器具的基礎(chǔ)。由于國情和貨幣體系不同，研制各國統(tǒng)一的硬幣清分系統(tǒng)不現(xiàn)實，因此，需要針對不同的貨幣體系研制相應(yīng)的清分系統(tǒng)。
在這個領(lǐng)域里，國外較早的開展了研究，并且做了大量的工作。開發(fā)的產(chǎn)品大致也分為三個檔次，低檔、中檔和高檔。低檔清分速度在1000枚/min以下，中檔為1000～1500枚/min左右，高檔則在1500枚/min以上。所使用的清分方法上主要有兩大類，一類是根據(jù)物理技術(shù)進行清分，另一類是根據(jù)性能指標進行清分。高速清分基本上都是采用性能指標來進行清分。
綜觀來看，當今國內(nèi)外硬幣清分裝置，或者設(shè)計原理簡單，抗振動、抗電磁干擾能力差，識別偽幣能力差；要么制造復雜、價格昂貴、缺少實用價值。
2 確定方案
硬幣清分機主要設(shè)計是從硬幣的分離，計數(shù)等幾個方面進行考慮。
分離步驟：
具體的分離步驟是這樣的，首先混幣通過傳輸裝置，定時定量的（定時定量的目的在于防止一次送進過多的硬幣而導致分離盤負擔過大，引起堵塞和分離不流暢）傳輸一部分混幣到圖中所示的分離盤，起先我們分離的是幣值為1分的硬 幣，所以第一個傳感器擋幣塊與導軌的距離設(shè)計的要比1分的硬幣略大，比其它幣值的硬幣直徑都要小，以此為標準再經(jīng)過實驗產(chǎn)生的分離效果，我們確定一個合適的直徑，這樣一來，1分的硬幣和其它幣值的硬幣就區(qū)分了出來。
其工作原理如下：啟動電動機，電動機帶動分離盤，使得分離盤轉(zhuǎn)動，則分離盤中的硬幣作離心運動，硬幣被撥到導軌中（導軌上端對應(yīng)6個傳感器擋幣塊,擋幣塊與導軌的距離大小循序從上到下依次變大），然后根據(jù)硬幣的尺寸由小到大的循序?qū)鯉艍K與導軌之間的距離進行調(diào)整，從而對不同直徑的硬幣進行分離。其裝置簡圖如圖1所示
圖1
3 傳動設(shè)計
§ 3-1 電動機的選型
考慮到設(shè)計的硬幣清分機機適用對象為零售業(yè)、銀行和個體商戶戶,故電動機電壓應(yīng)選用220V.再考慮到所受的載荷不大,所需動力不是很大,選用小功率的電動機.
綜合各方面因素,選用YL系列電動機.
YL系列電動機是新型高效節(jié)能產(chǎn)品,具有體積小、容量大,起動及運轉(zhuǎn)性能優(yōu)越等特點,符合國際標準IEC的有關(guān)規(guī)定,并實現(xiàn)同一機座號單、三相異步電動機等級相同,提高了單、三相電動機的互換性和通用性,被廣泛應(yīng)用于冷凍機、泵、風機、,小型機床以及農(nóng)副業(yè)和家用電器等方面.
目錄
緒論 1
1.1硬幣清分機背景 1
1.2國內(nèi)外硬幣清分機發(fā)展現(xiàn)狀 2
一 確定方案 4
二 傳動設(shè)計 5
§ 3-1 電動機的選型 5
§ 3-2 V帶傳動的設(shè)計 6
§ 3-3 錐齒輪的設(shè)計 10
13
四 導軌的設(shè)計 14
§ 4-1 直線運動導軌的概述 14
五 轉(zhuǎn)盤的加工設(shè)計? 16
六 傳感器的選用 22
七 機架的設(shè)計 22
結(jié)論 24
畢業(yè)設(shè)計心得 25
致謝 26
參考文獻 27
27
緒論
1.1硬幣清分機背景
銀行等一些特殊部門要對大量的硬幣進行高效的處理，如計數(shù)、分類、包裝等以使其再流通，無人售票車、投幣電話等需要對硬幣進行實時識別，自動售貨機除了識別之外，還要提供找零功能等。而且在目前在世界范圍內(nèi)，硬幣以其成本低，流通次數(shù)多、耐磨損、易回收等無可替代的優(yōu)勢將占領(lǐng)小面額貨幣市場是大勢所趨。市場需要一種成熟可靠的硬幣自動處理機具。鑒于此需要，我們研制用于處理上述問題的機具。
硬幣清分機是金融行業(yè)設(shè)備中的用于清點硬幣的技術(shù)產(chǎn)品，它的主要功能是硬幣的計數(shù)和硬幣幣種的清分。目前主要適用于超市、公交、自動售貨行業(yè)，零售業(yè)等行業(yè)。硬幣清分機外型簡單大方，設(shè)備原理清晰。操作簡單易懂，價格適中，在超市，零售等行業(yè)頗受歡迎。
硬幣清分機的最大優(yōu)點在于它不僅可以清點硬幣的數(shù)目，更能將各幣種清分開來，并且面對不同的國家的硬幣不需要調(diào)整軟件，只需要調(diào)整機器的硬件設(shè)備就可以滿足不同的國家的硬幣清點需求。因此不僅占據(jù)了很大的市場份額，而且對于生產(chǎn)成本也有所降低。
1.2國內(nèi)外硬幣清分機發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.1國外硬幣清分發(fā)展現(xiàn)狀
硬幣清分機至今已有30年的歷史，發(fā)展到今天，硬幣清分機已具有可靠的傳動系統(tǒng)和先進的計數(shù)清分功能，其智能化的設(shè)計為解決硬幣清點的困難提供了完美的選擇。國外著名廠家有日本的榮光 瑞典的SCANCOIN AB。
由于國外硬幣清分機發(fā)展比較早，其技術(shù)也較為成熟。硬幣清分機的傳動系統(tǒng)技術(shù)具有低噪聲、傳動平穩(wěn)、、性能可靠等優(yōu)點；計數(shù)功能采用光敏傳感器，有功能齊全，操作更簡便等優(yōu)點；采用數(shù)字顯示屏，進行可視化設(shè)計，全面顯示硬幣的數(shù)量等信息。
1.2.2國內(nèi)硬幣清分機發(fā)展現(xiàn)狀
1、硬幣清分機在我國的市場前景：隨著我國國民經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定地增長，2008年北京申奧成功和WTO的加入。從本世紀開始，我國進入了全面建設(shè)小康社會的新階段，創(chuàng)造美好生活環(huán)境是金融行業(yè)發(fā)展的巨大推動力。我國第五版人民幣的發(fā)行，輔幣(10元以下)硬幣化已經(jīng)成為一種趨勢，硬幣的投放量還將大幅度增加[1]。由于硬幣手工清分成本大，利潤小，一般不復點且誤差多，因此硬幣流通自動化成為迫切的社會需求，所以硬幣清分機將會成為國內(nèi)金融市場的一個主流機器。
2、硬幣清分機國內(nèi)生產(chǎn)：在國內(nèi)，清華大學、北京科技大學、上海交通大學、杭州電子科技大學、蘇州大學、福州大學等多家單位均對如何進行正確的硬幣識別做過深入研究，在機理上普遍采用電渦流法。這些單位的研究在可能涉及的硬幣范圍內(nèi)取得了較好的效果，但對硬幣的鑒別都局限于項目本身，存在不系統(tǒng)、不完整，對偽幣效果識別不好等問題。
3、硬幣清分機是對高速通過的硬幣進行識別、計數(shù)，同時對偽幣、殘幣進行剔除的系統(tǒng)。它是分類機、計數(shù)機、包裝機、銷毀機等眾多硬幣處理器具的基礎(chǔ)。由于國情和貨幣體系不同，研制各國統(tǒng)一的硬幣清分系統(tǒng)不現(xiàn)實，因此，需要針對不同的貨幣體系研制相應(yīng)的清分系統(tǒng)。
在這個領(lǐng)域里，國外較早的開展了研究，并且做了大量的工作。開發(fā)的產(chǎn)品大致也分為三個檔次，低檔、中檔和高檔。低檔清分速度在1000枚/min以下，中檔為1000～1500枚/min左右，高檔則在1500枚/min以上。所使用的清分方法上主要有兩大類，一類是根據(jù)物理技術(shù)進行清分，另一類是根據(jù)性能指標進行清分。高速清分基本上都是采用性能指標來進行清分。
綜觀來看，當今國內(nèi)外硬幣清分裝置，或者設(shè)計原理簡單，抗振動、抗電磁干擾能力差，識別偽幣能力差；要么制造復雜、價格昂貴、缺少實用價值。
2 確定方案
硬幣清分機主要設(shè)計是從硬幣的分離，計數(shù)等幾個方面進行考慮。
分離步驟：
具體的分離步驟是這樣的，首先混幣通過傳輸裝置，定時定量的（定時定量的目的在于防止一次送進過多的硬幣而導致分離盤負擔過大，引起堵塞和分離不流暢）傳輸一部分混幣到圖中所示的分離盤，起先我們分離的是幣值為1分的硬 幣，所以第一個傳感器擋幣塊與導軌的距離設(shè)計的要比1分的硬幣略大，比其它幣值的硬幣直徑都要小，以此為標準再經(jīng)過實驗產(chǎn)生的分離效果，我們確定一個合適的直徑，這樣一來，1分的硬幣和其它幣值的硬幣就區(qū)分了出來。
其工作原理如下：啟動電動機，電動機帶動分離盤，使得分離盤轉(zhuǎn)動，則分離盤中的硬幣作離心運動，硬幣被撥到導軌中（導軌上端對應(yīng)6個傳感器擋幣塊,擋幣塊與導軌的距離大小循序從上到下依次變大），然后根據(jù)硬幣的尺寸由小到大的循序?qū)鯉艍K與導軌之間的距離進行調(diào)整，從而對不同直徑的硬幣進行分離。其裝置簡圖如圖1所示
圖1
3 傳動設(shè)計
§ 3-1 電動機的選型
考慮到設(shè)計的硬幣清分機機適用對象為零售業(yè)、銀行和個體商戶戶,故電動機電壓應(yīng)選用220V.再考慮到所受的載荷不大,所需動力不是很大,選用小功率的電動機.
綜合各方面因素,選用YL系列電動機.
YL系列電動機是新型高效節(jié)能產(chǎn)品,具有體積小、容量大,起動及運轉(zhuǎn)性能優(yōu)越等特點,符合國際標準IEC的有關(guān)規(guī)定,并實現(xiàn)同一機座號單、三相異步電動機等級相同,提高了單、三相電動機的互換性和通用性,被廣泛應(yīng)用于冷凍機、泵、風機、,小型機床以及農(nóng)副業(yè)和家用電器等方面.
電動機的主要參數(shù)：
型號:YL801-4
電壓:220V
功率:0.55KW
同步轉(zhuǎn)速:1500r/min
頻率:50HZ
效率:68%
功率因數(shù):0.92外形尺寸:295165200
電動機的安裝方式：
選擇IBM3型
§ 3-2 V帶傳動的設(shè)計
① 電動機V帶輪的設(shè)計 ② 主軸V帶輪的設(shè)計
一 、V帶輪的設(shè)計要求
設(shè)計V帶輪時應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量小；結(jié)構(gòu)工藝性好，無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力，質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時要經(jīng)過動平衡，輪槽工作面要經(jīng)過精細加工（表面粗糙度一般應(yīng)為3.2）以減帶的磨損，各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。
二 、帶輪的材料
此處帶輪的材料，采用鑄鐵，材料牌號為HT200。
三 、 V帶輪的結(jié)構(gòu)
鑄鐵制V帶輪的典型結(jié)構(gòu)有以下幾種形式：①實心式②腹板式③孔板式④橢圓輪輻式.
當帶輪的基準直徑2.5d(d為軸的直徑，單位為mm)時，可采用實心式； 300mm時，可采用腹板式（當100mm時，可采用孔板式）；300mm時，可采用輪輻式。
四 、 相關(guān)計算
已知電動機的額定功率為0.55KW,轉(zhuǎn)速n1=1500r/min,選取傳動比為i=3.9,采用普通V帶傳動.
1.確定計算功率P
由參考資料[1]表8-6查得工作情況系數(shù) KA=1.1,故
P=KAP=1.10.55=0.605KW
2.選取帶型
根據(jù)P，n 由參考資料[1]圖8-9確定選用Z型
3.確定帶輪基準直徑
由[1]表8-3和表8-7取主動輪基準直徑 d=71mm
則從動輪基準直徑 d=i d=3.971=276.9mm
根據(jù)參考資料[1]表8-7 取d=280mm
按參考資料[1]式(8-13)驗算帶的速度
V==m/s=5.57<35m/s
帶的速度合適
4.確定V帶的基準長度和傳動中心距
根據(jù) 0.7(dd1+dd2)
120°
主輪上的包角合適
6.計算V帶的根數(shù)Z
由參考資料[1]式(8-22)知
由n1=1500r/min, dd1=71mm, i=3.9 查由參考文獻[1]表8-5a和參考文獻[1]表8-5b,得
P=0.31kw, △P=0.03kw
查參考資料[1]表8-8,得K=0.92
查參考資料[1]表8-2,得K=1.14
則=1.697
取z=2
式(8-22)中 K—————包角系數(shù)
K——————長度系數(shù)
P——————單根V帶的基本額定功率
△P—————計入傳動比的影響時,單根V帶額定功率的增量
7.計算預緊力F
由參考資料[1]式(8-23)知
F=
查參考資料[1]表8-4, 得q=0.06kg/m,故
F==49.687584N
8.計算作用在軸上的壓軸力F
由參考資料[1]式(8-24), 得
F===192.3N
五 、帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計
帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要是根據(jù)帶輪的基準直徑選擇結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)帶的截型確定輪槽尺寸，參考文獻[1]表（8-10），帶輪的其它結(jié)構(gòu)尺寸可參照參考文獻[1]圖（8-12）所列經(jīng)驗公式計算，確定了帶輪的各部分尺寸后，即可繪制出零件圖，并按工藝要求注出相應(yīng)的技術(shù)條件等。
由以上的計算可知：電動機的V帶輪選實心式；主軸V帶輪選腹板式。
六 、V帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)
圖 3-1 V帶輪的輪槽尺寸
V帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3-1 表 3-1
·
注：電動機V帶輪
L=(1.5~2)d, B<1.5d時，L=B，此處L=28
=(1.8~2)d, d為軸的直徑，此處=2d
主軸V帶輪
L=（1.5~2）d, 當B<1.5d時，L=B,此處L=28
=B 此處=B=7
§ 3-3 錐齒輪的設(shè)計
選用直齒錐形齒輪,取錐齒輪傳動效率=0.95,
小錐齒輪傳動功率為P=0.5225,轉(zhuǎn)速n=384.6r/min.傳動比i=2.
一、選擇齒輪材料
小齒輪用45調(diào)質(zhì),齒面硬度200-230HBS
大齒輪用45調(diào)質(zhì),齒面硬度170-200HBS
根據(jù)齒面硬度中值,按參考資料[2]圖17-1中MQ線查得
小齒輪=565MPa
大齒輪=545MPa
二、選定齒輪精度等級
根據(jù)工作情況,選用8級精度
三、按接觸疲勞強度設(shè)計小齒輪分度直徑
(1) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T
T=9550P/n=95500.5225/384.6=12.97N·m
(2) 齒數(shù)比
u=i=2
(3) 配對材料系數(shù)C
查參考資料[2]表17-18,得C=1
(4) 載荷系數(shù)
根據(jù)載荷情況,齒輪精度和齒輪結(jié)構(gòu)位置取K=1.5
(5)許用應(yīng)力
=0.9=0.9565=509MPa
=0.9=0.9545=491MPa
取小值,所以==491MPa
（6）計算小齒輪分度圓直徑d
=52mm
四、計算主要尺寸與參數(shù)
(1)選定小齒輪齒數(shù)z
由參考資料[2]圖17-18,并根據(jù)小齒輪直徑,齒面硬度選定z=20,則z= zu=40
(2)確定模數(shù)m
=52/20=2.6mm
取標準值m=2.5mm
(3)計算分度圓直徑,
=m z=50mm
=m z=100mm
(4)計算分錐角,
=arc tan(z/ z)=arc tan(20/40)=26.565°
=90°-=63.435°
(5) 計算錐距R
R===55.9mm
(6) 計算輪齒寬度b
取=0.33
b=R=55.9=18.447mm
取b=20mm
(7) 計算齒頂圓直徑,
==12.5=2.5mm
===54.59mm
=102.2mm
(8) 計算平均圓周速度
=41.75mm
=0.84m/s
錐齒輪傳動參數(shù)見表3-2 表 3-2
參數(shù)
代號
參數(shù)值
小齒輪
大齒輪
齒形角
20°
20°
大端面模數(shù)
m
2.5
2.5
傳動比
i
2
2
齒數(shù)
z
20
40
分錐角
26.565°
63.435°
分度圓直徑
d
50
100
錐距
R
55.9
55.9
齒寬系數(shù)
0.33
0.33
齒寬
b
20
20
齒頂高
2.5
2.5
齒高
h
5.5
5.5
齒根高
3
3
齒頂圓直徑
54.5
102.2
齒根角
3.07°
3.07°
齒頂角
3.07°
3.07°
頂錐角
29.635°
66.505°
根錐角
23.495°
60.365°
安裝距
A
72
53
外錐角高
48.88
22.76
五 、小錐齒輪零件圖如下
四 導軌的設(shè)計
§ 4-1 直線運動導軌的概述
直線運動導軌的作用是用來支承和引導運動部件按給定的方向作往復直線運動。導軌可以是一個專門的零件，也可以是一個零件上起導向作用的部分?；瑒幽Σ翆к壍倪\動件與承導件直接接觸。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、接觸剛度大；缺點是摩擦阻力大、磨損快、低速運動時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。
按照機械運動學原理，一個剛體在空間有六個自由度，即沿x、y、z軸移動和繞它們轉(zhuǎn)動（圖）。對于直線運動導軌，必須限制運動件的五個自由度，僅保留沿一個方向移動的自由度。
導軌的導向面有棱柱面和圓柱面兩種基本型式。
圖 導軌的導向原理
以棱柱面相接觸的零件只有沿一個方向移動的自由度，如圖3-29b、c、d所示的棱柱面導軌，運動件只能沿x方向移動。棱柱面由幾個平面組成，但從便于制造、裝配和檢驗出發(fā)，平面的數(shù)目應(yīng)盡量少，圖中的棱柱面導軌由兩個窄長導向平面組成。限制運動件自由度的面，可以集中在一根導軌上，但為提高導軌的承載能力和抵抗傾復力矩的能力，絕大多數(shù)情況是采用兩根導軌。
以圓柱面相配合的兩個零件，有繞圓柱面軸線轉(zhuǎn)動及沿此軸線移動的兩個自由度，在限制轉(zhuǎn)動這一自由度后，則只有沿其軸線方向移動的自由度（圖）。
§ 4-2 硬幣導軌的設(shè)計要求
一、導軌的基本要求
1、導向精度高。導向精度是指運動件按給定方向作直線運動的準確程度，它主要取決于導軌本身的幾何精度及導軌配合間隙。導軌的幾何精度可用線值或角值表示。
圖3-30導軌的幾何角度
（1）導軌在垂直平面和水平面內(nèi)的直線度 如圖3-30a、b所示，理想的導軌面與垂直平面A-A或水平面B-B的交線均應(yīng)為一條理想直線，但由于存在制造誤差，致使交線的實際輪廓偏離理想直線，其最大偏差量△即為導軌全長在垂直平面（圖3-30a）和水平面（圖3-30b）內(nèi)的直線度誤差。
（2）導軌面間的平行度 圖3-30c所示為導軌面間的平行度誤差。設(shè)V形導軌沒有誤差，平面導軌縱向有傾斜，由此產(chǎn)生的誤差△即為導軌間的平行度誤差。導軌間的平行度誤差一般以角度值表示，這項誤差會使運動件運動時發(fā)生“扭曲”。
2、運動輕便、平穩(wěn)、低速時無爬行現(xiàn)象。導軌運動的不平穩(wěn)性主要表現(xiàn)在低速運動時導軌速度的不均勻，使運動件出現(xiàn)時快時慢、時動時停的爬行現(xiàn)象。爬行現(xiàn)象主要取決于導軌副中摩擦力的大小及其穩(wěn)定性。為此，設(shè)計時應(yīng)合理選擇導軌的類型、材料、配合間隙、配合表面的幾何形狀精度及潤滑方式。
3、耐磨性好。導軌的初始精度由制造保證，而導軌在使用過程中的精度保持性則與導軌面的耐磨性密切相關(guān)。該導軌的主要作用是引導硬幣流出，：所受摩擦力主要是來自于硬幣，硬幣與導軌之間要不斷的重復摩擦，所以導軌需要耐磨性很好，而且導軌受到一定的的沖擊力導軌表面的粗糙度及硬度、潤滑狀況和導軌表面壓強的大小。
4、對溫度變化的不敏感性。即導軌在溫度變化的情況下仍能正常工作。導軌的選材選用45號鋼。表面要鍍化學鎳。
5、足夠的剛度。在載荷的作用下，導軌的變形不應(yīng)超過允許值。當剛度不足不僅會降低導向精度，還會加快導軌面的磨損。因此導軌的尺寸設(shè)計為長度397mm，寬度為4mm。材料為45#鋼，保證在硬幣流通的載荷下保證足夠的剛度。
6、結(jié)構(gòu)工藝性好。導軌的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、便于制造、檢驗和調(diào)整，從而降低成本。該導軌的外形簡單。為簡單的矩形。
本次設(shè)計的硬幣清分機的，因此對于導軌的材質(zhì)要求為45#鋼。此外導軌的表面要足夠光滑，所以導軌的裝配面及兩工作面鍍好需要再次拋光處理，去除表面的銳邊及毛刺。
因為導軌引導硬幣的流通，所以經(jīng)受一定的沖擊力。所以固定的方式要求要高。導軌表面加工5個沉頭定位孔，以保證導軌的穩(wěn)定性。
五 轉(zhuǎn)盤的加工設(shè)計?
工藝設(shè)計
??? 盤類零件的數(shù)控加工工藝設(shè)計，最重要的是將有相互行位公差要求的加工面安排在一道工序內(nèi)，在一次裝夾下完成加工，消除二次裝夾誤差。
??? 1、精加工（圖1）
圖1 轉(zhuǎn)盤
??? 若用圖2所示的立式多刀自動車床加工，加工工藝為：
??? （1） 精車大平面。安排左、右其中一個刀架車平面，另一個刀架車內(nèi)孔（φ170mm、φ28mm）。
??? （2）再精車基準A面。安排左、右其中一個刀架車平面，另一個刀架車內(nèi)孔（φ60mm）和外圓（φ75mm）。
圖2 立式多刀自動車床
??? 該工藝受機床動作功能限制φ75mm孔與φ28mm孔不能在同一工序內(nèi)完成，需正反兩次裝夾加工，由于重復定位誤差及夾具制造誤差的存在，很難穩(wěn)定滿足產(chǎn)品兩孔的同軸度要求。
??? 為滿足產(chǎn)品設(shè)計要求，穩(wěn)定控制產(chǎn)品質(zhì)量，可采用如圖3的數(shù)控車床加工，工藝設(shè)計上利用數(shù)控車床的自動換刀功能采用內(nèi)孔背鏜刀用程序控制從A面加工φ28mm內(nèi)孔，將φ75mm、φ28mm安排在同一道工序內(nèi)加工完成。避免重復定位誤差及夾具制造誤差對加工精度的影響，保證產(chǎn)品φ0.03mm的同軸度要求。
圖3 立式數(shù)控車床
??????
??? 2、工裝設(shè)計
??? 數(shù)控車床的主要裝夾工具是卡盤，設(shè)計使用時應(yīng)重點考慮卡盤的定心精度，避免工件夾緊變形和抬起現(xiàn)象。
??? (1)、保證定心精度
因為裝盤的加工面與裝夾面有較高的同軸度要求，卡盤的卡爪一般要在設(shè)備本身 經(jīng)過“自車”來保證定位面與主軸軸線同心度?！白攒嚒睍r應(yīng)盡量模擬在加工狀態(tài)下自車，卡爪“自車”后的圓弧面直徑應(yīng)與工件的卡緊外圓直徑盡量一致。另外，“自車”反爪時 最好漲緊一個輔具。
3、保證端面跳動精度
工件的軸向定位支撐可以通過調(diào)整或“自車”來保證定位點“共面”。但是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的三爪卡盤，卡爪要在卡爪座內(nèi)移動，必然要存在一定的滑動間隙。在夾緊過程中，不可避免的會產(chǎn)生 。
工件“抬起”現(xiàn)象。當工件要求加工面與定位面之間有較嚴的跳動要求時，統(tǒng)結(jié)構(gòu)的三爪卡盤是很難保證裝夾精度的。為保證內(nèi)孔、外圓的同軸度要求必須將它們安排在同一道工序內(nèi)完成（大平面向上裝夾）?？墒枪ぜ婕庸面時，要保證圖示跳動要求，加工時必須保證工件的定位面緊貼卡盤的軸向定位面。若采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的三爪盤裝夾很難滿足加工要求。因此，應(yīng)采用帶有“向下拉力”的卡盤，工件夾緊時，有一個向下的分力將工件緊貼定位面。
4、機床結(jié)構(gòu)的選擇方案：
??? (1) 臥式“簡易數(shù)控車床”（如圖10）。這種機床采用平床身的布局，機床的制造工藝性好，便于導軌面的加工。水平床身配上水平放置的刀架，可提高刀架的運動精度。但是水平床身由于下部空間小，故排屑困難。從結(jié)構(gòu)尺寸上看，刀架水平放置使滑板橫向尺寸較長，從而加大了機床寬度方向的結(jié)構(gòu)尺寸。該設(shè)備的主要特點是具備兩軸聯(lián)動功能并且設(shè)備價格便宜。但是之所以稱其為“簡易數(shù)控車床”是因為它的主軸不能無級調(diào)速、刀架裝刀數(shù)量較少、快移速度慢、無自動排屑機構(gòu)，床身整體結(jié)構(gòu)比數(shù)控臥式車床的剛性差、加工精度低。但是該設(shè)備經(jīng)過多年改進，技術(shù)成熟、運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，加工精度可達IT7～IT8，可用于零件的粗加工、半精加工和簡單的型面加工。
圖10 臥式簡易數(shù)控車床
??? (2) 臥式數(shù)控車床（如圖11）。這類機床結(jié)構(gòu)一般有斜床身結(jié)構(gòu)和平床身斜滑板結(jié)構(gòu)兩種布局。導軌傾斜的角度小，排屑不便；傾斜角度大，導軌的導向性及受力情況差。其傾斜角度的大小還直接影響機床外形尺寸高度與寬度的比例。綜合考慮以上因素，中小規(guī)格的數(shù)控車床，其床身的傾斜度以60°為宜。其中平床身斜滑板結(jié)構(gòu)。
圖11 臥式數(shù)控車床
??? 一方面具有水平床身工藝性好的特點，另一方面機床又具有斜床身結(jié)構(gòu)寬度方向的尺寸小、排屑方便、機床占地面積小，外形美觀，容易實現(xiàn)封閉式保護等優(yōu)點。這兩種布局形式被中、小型數(shù)控車床所普遍采用。在選擇時，整體斜床身結(jié)構(gòu)的剛性略高于平床身斜滑板結(jié)構(gòu)，設(shè)備價格也略高一些。當存在重切削加工內(nèi)容時最好選用整體斜床身結(jié)構(gòu)。臥式數(shù)控車床比較適宜軸類零件及直徑較?。?φ300mm）重量較輕（<10kg）的盤類零件的加工。
(3) 立式數(shù)控車床。與臥式數(shù)控車床最大的區(qū)別是主軸與水平方向垂直，適宜直徑較大、較重的盤類、輪轂類工件，工件裝卸方便、定位可靠，便于組成加工自動線。另外德國埃馬克公司研制的倒置式數(shù)控車，是對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一種革新，它更有利于組成自動線，實現(xiàn)自動上下料。但是此類設(shè)備價格較高，一般轎車用的盤類零件由于批量大、直徑小比較適宜選用。
考慮到轉(zhuǎn)盤的精度要求較高，且批量小，直徑小。但是本著降低生產(chǎn)成本的目的，最終選定如圖11的臥式數(shù)控車床。
??? 2、刀塔結(jié)構(gòu)的選擇
??? 圖12為立式刀塔，該結(jié)構(gòu)刀具的安裝數(shù)量較多，適宜加工工件高度不高盤類零件。若加工類似輪轂這樣需要鏜深孔的工件，則適宜選擇圖13所示的臥式刀塔，因為刀具懸深較長，選擇立式刀塔，刀具的干涉半徑較小，裝刀的數(shù)量將受到限制。為避免干涉，實際裝刀數(shù)量將減少。
圖12 立式刀塔
圖13 臥式刀塔
因為該盤的高度適中，鏜孔深度一般，最終確定選用選用圖12所示立式刀塔。
六 傳感器的選用
該機器選用的計數(shù)傳感器為光感傳感器，光電傳感器是指能夠?qū)⒖梢姽廪D(zhuǎn)換成某種電量的傳感器。光敏二極管是最常見的光傳感器。光敏二極管的外型與一般二極管一樣，只是它的管殼上開有一個嵌著玻璃的窗口，以便于光線射入，為增加受光面積，PN結(jié)的面積做得較大，光敏二極管工作在反向偏置的工作狀態(tài)下，并與負載電阻相串聯(lián)，當無光照時，它與普通二極管一樣，反向電流很小（＜μA），稱為光敏二極管的暗電流；當有光照時，載流子被激發(fā)，產(chǎn)生電子-空穴，稱為光電載流子。在外電場的作用下，光電載流子參于導電，形成比暗電流大得多的反向電流，該反向電流稱為光電流。光電流的大小與光照強度成正比，于是在負載電阻上就能得到隨光照強度變化而變化的電信號。當一個硬幣被擋幣塊擋住，碰到傳感器落下后，會將光信號傳輸給傳感器，然后光感傳感器再把光信號轉(zhuǎn)換為電信號。最終將計數(shù)的結(jié)果通過液晶數(shù)碼管體現(xiàn)出來，即實現(xiàn)硬幣的計數(shù)。
七 機架的設(shè)計
1、對于機架的工況要求：保證機架上安裝的零部件能順利運轉(zhuǎn)，機架的外形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)不致有阻礙運動件通過的突起；設(shè)置執(zhí)行某一工況所必需的平臺；保證上下料的要求、人工操作的方便及安全等。為此應(yīng)保證機架鈑金材料表面的平整度。
2、材料的選用：因為所設(shè)計的硬幣清分機對于機架工作時承受的的重力、夾緊力、摩擦力、慣性力和工作載荷等不是很高，因為裝卸搬運方便，所以機架的重量要輕，成本要低。因此該機器的機架選材為鋁板。表面鍍鎳。
3、聯(lián)接固定方式：該機架的聯(lián)接固定方式選用普通的螺栓聯(lián)接方式。前后罩殼均選用整體焊接件，拆裝、調(diào)整方便。
4、考慮到機器內(nèi)部的機械轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的熱量比較大。故在底板開數(shù)個小孔，便于機器熱量的及時散發(fā)。見簡圖
5、機架的裝配
（1）用M4X10的十字槽盤頭螺釘+彈墊+平墊（共4組），將四個機腳固定在底盤上（圖一）
（2）M5X10的六角頭螺栓+彈墊+平墊（共9組）將連接架固定在地盤上(圖二)
（3）用M5X10的六角頭螺栓+彈墊+平墊（共5組）將主靠板固定在連接架上(圖二)
（4）用M5X10的六角頭螺栓+彈墊+平墊（共3組）將支撐架固定在連接架上，同時用M5X12十字槽沉頭螺釘+錐形鋸齒鎖緊墊圈（共6組）將支撐架鎖緊在主靠板上(圖二)
結(jié)論
本機采用根據(jù)硬幣直徑的大小對幣值進行清分的方法，雖然不具備辯偽功能，但可以對中國現(xiàn)行硬幣快速準確按幣值進行清分。主要特色是設(shè)計簡便、清分準確、使用可靠、維護簡便、價格低廉等。
而且系統(tǒng)具備擴展的潛能，可以滿足將來硬幣清分機發(fā)展的需求。筆者與蘇州日寶科技有限公司共同開發(fā)，應(yīng)用此技術(shù)生產(chǎn)的硬幣清分計數(shù)機。已成功地在銀行、公交公司等部門先行試用，大大提高了他們的工作效率，降低了成本費用。因此此產(chǎn)品具備較高的推廣應(yīng)用價值，其發(fā)展前景相當廣闊！通過這次設(shè)計相信將會對以后的進入工作都會起到重要的作用！
畢業(yè)設(shè)計心得
通過以上的設(shè)計，讓我更加熟練的掌握了一般機械設(shè)計的步驟，通過查閱各種文獻資料也增長了各方面的知識。如刀具的設(shè)計和機架的設(shè)計，同時通過對切割機的設(shè)計。也讓自己深深體會到理論設(shè)計和實際需求之間曾在這一定的差距。在設(shè)計中不僅要從繪圖方面出發(fā)，還要考慮實際加工工藝。讓自己的設(shè)計在現(xiàn)實中是可行的。
在設(shè)計中通過使用各種材料，也進一步加深了對各材料的了解和使用場合。在繪圖中，在老師的指導和最后的修改中，也讓自己加深了各種繪圖中的技巧，并糾正了很多平時沒有注意到的畫法上的錯誤。在繪圖過程中的反覆修改，也讓自己深深體會到在設(shè)計和繪圖中必須要具有的嚴謹態(tài)度。
在對機架的設(shè)計中，第一次用到了等邊對角鋼和槽鋼以及熱軋鋼板，必須通過焊接將他們連接起來組成機架。在繪圖標注中,通過復習以前工程圖學中的焊接部分，讓自己對焊接符號的標注有了更深的了解。在齒輪箱體的設(shè)計中，也讓自己對鑄件有了一定的認識，加深了對鑄造過程中應(yīng)該注意問題的理解。
總之，本次設(shè)計是收獲頗豐的。不僅第一次比較全面地運用了所學的專業(yè)知識，還學會了在設(shè)計中如何分析問題,解決問題。
致謝
經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個?？粕漠厴I(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有老師的督促、 指導以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。
在這里首先要感謝我的導師楊敦國老師。楊老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從外出實習到查閱資料，設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設(shè)計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設(shè)計較為復雜煩瑣，但是楊老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了楊敦國老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。
其次要感謝和我一起作畢業(yè)設(shè)計的陳贊平同學邱果同學，大家一起努力
一起討論合作,才使得畢業(yè)設(shè)計順利的完成.
然后還要感謝大學四年來所有的老師，為我們打下機械專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設(shè)計才會如此順利.
最后感謝機電工程系和我的母?！K州職業(yè)大學三年來對我的大力栽培。
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