紙幣整理機構設計說明書和CAD圖,紙幣,整理,收拾,整頓,機構,設計,說明書,仿單,以及,cad 本科畢業(yè)設計(論文) 題目： 紙幣整理機構的設計 院 系： 機械工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 號： 姓 名： 指導教師： 2016年3月 摘 要 隨著國民經濟的增長，我國在WTO世紀貿易組織中的穩(wěn)固定位，發(fā)行的紙幣的面值已經越來越多了，這無疑給盈利頗多的個體戶或者銀行的點鈔人員帶來了更大的困難，傳統(tǒng)的通過人工分類、清點的方式分類整理的效率不高且容易出現失誤，滿足不了大數量紙幣分類整理工作的需求，因此設計出一款紙幣整理機構迫在眉睫。 本設計主要針對目前城市公交公司、商貿和銀行關于錢幣的分類、清點、整理需求而設計。目前以上場合的錢幣分類主要依賴于人工，人力成本高且效率低下。本機械裝置的主要功能是對混雜在一起的各種紙幣和硬幣進行分類、清點、整理。本設計準確、實用。可部分或者全部替代人工，減少人力成本 本文運用大學所學的知識，提出了紙幣整理機構的結構組成、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，構建了紙幣整理機構的設計總的指導思想，從而得出了該紙幣整理機構的設計的優(yōu)點是高效，經濟。 關鍵字：紙幣；分類；結構；經濟 Abstract In today's society, the bus is one of the most important means of transportation, both manned loading, sightseeing, or go out to travel and so on occasions to be used in people's daily life, no trace of the bus. As the bus ride object is more and more popular in China, some banknotes and coins in the number increased to the bus company in counting personnel brought greater difficulties, through traditional manual classification, counting way cannot meet the actual requirements, design a kind of automatic classification, automatic coin counting machine imminent. The machine is mainly composed of a feed hopper, the hopper, cutting knife, cutter and the motor composition and its working principle is the free fall of the root vegetables can feed, through the cutting knife rotating the hopper in the vegetable slicing and shredding and finally finished by the material discharging mouth. 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：Machine manufacture;Crankshaft;Processing craft;Fixture 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 引言 1 1.1 課題的來源與研究的目的和意義 1 1.2 本課題研究的主要內容 2 第2章 紙幣識別、整理、計數及儲存模塊設計 4 2.1 識別方案 6 2.2 計數及儲存模塊設計方案 7 第3章 紙幣整理機構的結構設計 10 3.1 系統(tǒng)方案結構框圖的確定 11 3.2 紙幣整理機構的工作原理 13 第4章 機械傳動部分的選型計算 15 4.1 驅動電機的選型計算 16 4.2 V帶傳動的選型計算 17 4.3 螺栓的選型計算 18 第5章 各主要零件的強度校核 20 5.1 機架強度的校核 22 5.2 轉軸強度的校核 23 5.3 軸承的較核 24 第6章 附錄 26 總結 27 參考文獻 28 致謝 29 西京學院本科畢業(yè)設計（論文） 第1章 引言 1.1 課題的來源與研究的目的和意義 我國生產的紙幣整理機構結構簡陋，整理效率始終不高，雖然經過幾十年的發(fā)展，近期產品的質量較早期有所提高。但受國產配套件質量及設計水平等的影響，我國目前生產的紙幣整理機構的總體水平與進口產品及港口用戶的要求仍有較大差距，紙幣整理機構的生產也是如此，為滿足市場需求，開發(fā)出一種新型的紙幣整理機構勢在必行！ 相信此種紙幣整理機構的出現將會大大提高紙幣的整理能力和質量，為企業(yè)的生產的年產能方面，以及經濟效益方面能夠帶來顯著的進步，同時也在某種程度上推進了機械工業(yè)的不斷發(fā)展。 隨著國際標準化（SIO）的實施，世界紙幣整理機構以采用新材料、新技術、新工藝、新結構為基礎，著眼于產品零部件的標準化、系列化、規(guī)格化、通用化和專業(yè)化以及大批量生產。根據互換性、模數制、公差與配合的原理，使得組合、多變、拆裝的紙幣整理機構已經進入全面系統(tǒng)設計的階段，其功能與形式的結合更為完美。 19世紀80年代，美國的HUGER公司將新開發(fā)的紙幣整理機構應用到該公司的子公司---一個生產紙幣整理機構的機械公司，經過幾年的運行，為該公司創(chuàng)造了不菲的利潤。隨著技術的發(fā)展，能源危機引發(fā)全球性的節(jié)約能源和環(huán)境保護意識的提高，在總結第一代紙幣整理機構的經驗基礎上，開發(fā)出了性能更佳，夾持直徑更大的紙幣整理機構。當前，全世界各大機械人廠商為了提高產品的競爭力，都大力進行紙幣整理機構的研發(fā)工作?，F在國外等著名紙幣整理機構的品牌中，都有紙幣整理機構的銷售，全世界紙幣整理機構的應用越來越廣泛。有一點值得注意的是，紙幣整理機構的市場，由最初的日本，歐洲，已經滲透到北美市場，因此紙幣整理機構是當今紙幣整理裝置生產加工企業(yè)比配的設備已經成為主要趨勢。西方資本主義國家有巨大的紙幣整理機構銷售市場，機械人工業(yè)是西方資本主義國家的機械工業(yè)之一。 目前國外特別是美國正在考慮發(fā)展紙幣整理機構的功率最大化，產能最優(yōu)化的問題。自“九·五”期間紙幣整理機構的開發(fā)和研制已經被列入美國的重大科技攻關計劃，以跟蹤世界技術的發(fā)展和開發(fā)適合美國機械工業(yè)發(fā)展的紙幣整理機構。 我國從1953年開始生產紙幣整理機構，于1958年自行設計制造整理半徑在50、70、90、120、500型等紙幣的紙幣整理機構之后，為了適應紙幣生產廠家的需要，1959年又制造了500、1000、1200型等大直徑的紙幣整理機構。 為了滿足紙幣生產工業(yè)發(fā)展需要，我國于1970年研制了大型紙幣整理機構。也曾設計制造頂部單缸900液壓紙幣整理機構，并裝有自動調整料口與過棒報警裝置，經過多年實踐摸索，于80年代研制1200/140輕液壓紙幣整理機構，經運轉實踐證明效果很好。近幾年又研制出PX1400/170紙幣整理機構，其設計能力為1750th/，實際達到2508th/，是設計值的1.6倍。 目前紙幣整理機構將逐漸被全自動紙幣整理機構所代替。紙幣整理機構是1953年開始仿蘇2100和1“O彈簧紙幣整理機構而設計。1954年開始自行設計生產了1200紙幣整理機構。1958年又設計制造了大型2200紙幣整理機構。70年代已研制出1200，1650，2200多缸液壓紙幣整理機構的系列產品。后經多年反復研制與實踐，相繼克服了舊系統(tǒng)不足，零件強度低以及結構上的某些缺點，現己批量生產的新系列紙幣整理機構有600，900，1200，1750，2200五個規(guī)格十四種類型，然而我國機械人業(yè)所需的紙幣整理機構全部依賴進口，這使得國產機械人配備紙幣整理機構后，成本增加很大，而裝備自行開發(fā)生產紙幣整理機構，其成本提高不大，說明紙幣整理機構的市場前景令人樂觀。 紙幣整理機構是一種對各種面值的紙幣進行自動分類、整理的機械設備，主要用在銀行的紙幣的分類和清點方面。通過設計出紙幣整理機構，使銀行對于散鈔的處理更加方便，以解決目前的社會紙幣面值逐漸增加循環(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，現有的紙幣分選機構不具有包裝的功能。 本機械裝置的主要功能是對混雜在一起的各種紙幣進行分類、清點、整理。本設計準確、實用。可部分或者全部替代人工，減少人力成本。 本設計的創(chuàng)新點主要有：（1）功能齊全，可實現紙幣的分類、清點、整理。（2）結構緊湊，該設計中各模塊排列緊湊。（3）該設計過程采用模塊化設計，較多采用成熟技術，開發(fā)周期短?？煽啃愿?。 1.2 本課題研究的主要內容 本論文主要研究運用大學所學的知識對紙幣整理機構進行設計，主要是設計出了該紙幣整理機構的進幣、分選、輸送、檢測、存儲等等幾個部分。具體的研究內容如下： 1、 紙幣整理機構的儲幣箱的設計，包括其焊接結構的設計。 2、 紙幣輸送單元的設計，包括出幣口的設計以及輸送裝置的設計。 3、 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。 2 第2章 紙幣識別、整理、計數及儲存模塊設計 2.1 識別方案 對紙幣面值的識別和判斷是紙幣整理機構的一個重要組成部分也是核心部分，通過CIS傳感器對輸送帶上面輸送過來的紙幣進行取樣并拍照后，通過A/D轉換器把圖像信號轉換為數字信號傳遞給圖像處理單元SOPC進行圖像的處理和分析，其中內部RAM是用來存儲數字信號的存儲器，然后，中央處理器根據采集來的信號來判斷是什么面值的鈔票，然后通過控制電路的輸出控制電機做出相應的動作，來對鈔票進行分類，系統(tǒng)原理框圖如下圖2.1所示： 圖2.1原理圖 2.2 計數及儲存模塊設計方案 對于傳感器的計數是根據傳感器的信號來判斷的，當CIS傳感器檢測到鈔票是五元面值的時候就會通過A/D轉換器把五元面值紙幣的轉變后的數字信息傳遞給圖像處理單元進行分析，歸類，其他例如十元紙幣、五十元紙幣、一百元紙幣等等都是類似的，然后該傳感器還有計數功能，多少張紙幣被傳感器檢測到了，傳感器的技術模塊就要反饋紙幣的數量到LCD顯示屏顯示出紙幣的種類和張數。第3章 紙幣整理機構的結構設計 3.1 系統(tǒng)方案結構框圖的確定 本次設計的任務是對紙幣整理機構進行設計，本次設計主要采用模塊化設計。方案一:本次設計的紙幣整理機構可以采用紙幣分開投放在儲幣箱里面，然后各自通過整理機構和檢測機構來實現錢幣的自動整理。方案二：通過采取混幣投入的形式，就是說把紙幣混合放在一個儲幣箱里面，然后通過整理機構進行錢幣的自動整理。通過查找相關資料和文獻，對于以上兩種方案作了比較，通過比較考慮，覺得方案二更方便，并且機械的主體機構比較集中，于是得出的系統(tǒng)結構框圖如下圖3.1所示。 圖3.1 系統(tǒng)結構框圖 3.2 紙幣整理機構的工作原理 紙幣整理機構的工作原理為人工將紙幣放入儲幣箱，儲幣箱里面有整理裝置，電機帶動其不斷地上下擺動，對于紙幣，在儲幣箱上下擺動的同時，由于慣性力以及儲幣箱上下擺動的作用，將紙幣從儲幣箱里的出幣口里面落到紙幣整理裝置上面，通過紙幣整理裝置的整理以后，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： 第4章 機械傳動部分的選型計算 4.1 驅動電機的選型計算 已知整個紙幣整理機構上儲幣箱與零件的重量，我們取總重量為，電機轉動速度為。即： 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 負載速度， 有速度可知每秒上升， 2.負載慣量 左右水平運 電機慣量 總慣量 3.電機轉矩 啟動轉矩 最大轉矩 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92BL-A，此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： 根據以上分析，選擇電機型號為92BL-4030H1-LK-B，電機的額定功率為，其額定轉矩為，最大轉矩為，額定轉速為 。 4.2 V帶傳動的選型計算 4.2.1 帶傳動的設計計算 （1）設計功率 ＝1.2 P－傳遞的功率 （2）選定帶型 根據和選取普通V帶C型，－小帶輪轉速，為1350r/min （3）傳動比 1.76 ＝＝ （4）小帶輪基準直徑（mm） 由B1表8－1－12和表8－1－14選定 ＝100mm>＝75r/min （5）大帶輪基準直徑（mm） 由B3表8－7得=150mm （6）帶速驗算 （7）初定軸間距（mm） （8）所需帶的基準長度（mm） ＝ ＝650mm 帶型選擇為A－900 （9）實際軸間距 （10）小帶輪包角 = = （11）單根V帶的基本額定功率 根據系統(tǒng)工況，我們可以取=0.37kw （12）時單根V帶型額定功率增量 根據系統(tǒng)工礦，在這里我們取=0.15kw （13）V帶的根數Z Z = －小帶輪包角修正系數取0.96 －帶長修正系數查取0.87 （14） 單根V帶的預緊力 = =134（N） m－V帶每米長的質量（kg/m）查B1表8－1－24，取0.1k/gm （15）作用在軸上的力 －考慮新帶初預緊力為正常預緊力的1.5倍 （16）帶輪的結構和尺寸 帶輪是傳動系統(tǒng)的傳動組件之一，需要有足夠的剛度和強度才能滿足要求。根據系統(tǒng)的需求，我們可以選擇鑄鐵作為帶輪的材料，因為鑄鐵的強度和剛度方面度能夠滿足系統(tǒng)的需求。 帶輪的材料為HT200，查B1表8－1－10得基準寬度制V帶輪輪槽尺寸，根據帶輪的基準直徑查B1。 4.3 螺栓的選型計算 螺栓的強度在機械聯接中至關重要，特別是在重要的場合，其強度校核和計算尤其重要。其受力簡圖如上圖所示，圖中以合力代替均勻分布的作用力假設應力在剪切面內是均勻分布的，若為剪切面面積，則應力為：? 與剪切面相切，故為剪應力。 2、擠壓實用計算 在工程上也使用相似剪切的計算方法，假設擠壓應力是均勻分布的，則? 擠壓面面積為擠壓面的正投影面積。對于平鍵接觸面面積就是擠壓面面積；對于螺栓擠壓面面積就是直徑平面面積，其值為。? 3、強度條件? 剪切和擠壓的強度條件如下：? 剪切強度條件：≤ 擠壓強度條件：≤ 式中 塑性材料： ? 脆性材料： ?先按剪切強度設計：? ≤??≤ d≥ 再用擠壓強度條件設計，擠壓力為，所以? ≤? ?≤ d≥ 最后得到螺栓的抗大強度和抗剪強度是合適的。 第5章 各主要零件的強度校核 5.1 機架強度的校核 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 ； 根據方管承載力計算公式： (為彎矩，為集中力，為集中力距支座距離，為集中力距另一支座距離，為跨度，) ； （僅用于截面)； （彈性抗拉強度/安全系數）。 ，本次設計初定為； 則： ； ，初定方管為。 計算得出。 ； 折算后為； 查得普通碳素結構鋼Q235A的抗拉強度為，由于遠遠小于，所以初定方管滿足要求。 5.2 轉軸強度的校核 軸的強度是一個機械能否保證正常運轉的關鍵，在一些特定場合，特別是軸的作用非常重要的場所，對軸進行強度校核是必然的。 由于本設計所用軸主要是受彎曲強度，右端是帶輪對軸的力，中間是軸承座的兩個支撐力。而根據系統(tǒng)工況，要對軸進行校核，就必須對它的抗彎能力和抗扭能力進行校核計算，即由彎矩產生的彎曲應力不超過許用彎曲應力，一般計算順序是先畫出軸的空間受力圖，然后根據分析繪制出軸的水平受力圖和垂直受力圖并求出水平面上和垂直面上的支承點反作用力。最后才是作出水平面上的彎矩和垂直面上的彎矩圖，這是軸的校核計算中的一個基本的流程，對于軸的危險截面的校核計算有著相當重要的意義和作用，所以這個地方很關鍵，需要一步步地對軸進行校核計算，才能夠得到正確的校核結果。 根據以上分析，我們可以做出軸的彎矩圖和轉矩圖，應用公式我們可以繪出當量彎矩圖，是應力校正系數。對于不變的轉矩，?。粚τ谧兓霓D矩，取；對于對稱循環(huán)的轉矩取。a 是根據不同的系統(tǒng)工況決定的。對于本次設計，可以把軸的轉矩理解為不變的轉矩，所以根據以上分析，我們可以取。 軸的材料為鋼，根據鋼這個材料的相關參數，我們可以知道，，，；應滿足 下列條件： 或 其中W為軸的抗彎截面系數； 軸的具體受力情況如下圖： 由材料力學的相關知識可得： 即： 解得： 由 得： 可得軸的彎矩圖則如下： 軸所受的轉矩如下： 轉矩圖如下： ； 所以， 所以當量彎矩圖為： 從以上圖可以看出軸的危險截面在軸承左邊支撐處，于是就有： ； 即： ； 故根據校核，截面強度足夠，其它截面也是足夠安全的。 5.3 軸承的較核 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22218CK/W33+H318，其基本參數為主要是額定載荷： ，，,Y,，根據規(guī)范，我們知道該軸承的一些常規(guī)屬性，例如使用壽命，工作年限等等，所以軸承的額定動載荷的計算如下： ， 其中： —基本額定動載荷計算值； —當量動載荷； —壽命因數，??； —速度因數，取； —力矩載荷因數，力矩較小時,力矩較大時； —沖擊載荷因數,取； —溫度系數,?。? —基本額定動載荷； ,,,（等沖擊）,； 因為軸向載荷，即，所以當量動載荷 即 ， ， , 所以此軸承選的合適,能滿足要求。 軸承的三維圖如下圖所示： 第5章 設計總結 在相關的實際問題的討論中，我的導師總是孜孜不倦的引導著我，幫助著我。每周一次的進度檢查和問題討論，促使我在正確的道路上大步前進，不僅工作的按時保質保量的完成得到了保證，我本人的研究能力，工作的態(tài)度也得到了充分的鍛煉和提高。這些寶貴的品質影響著我，毫無疑問，它們對我以后的工作，學習，生活都會起到深遠而長久的良好影響。也能為人生打下一個夯實地基礎！ 在具體的研究設計過程中，同學們也在平日的學習與生活中提供了無私與周到的幫助，充分用他們的工作熱情感染著我，鼓勵著我，讓我少走了很多彎路，再次一并致謝！另外也感謝我的父母，朋友和同學們的幫助。在做設計感覺受挫，枯燥與迷茫時，是他們在悉心的為我釋放壓力，鼓勵我不要氣餒，勇敢面對。每周一次和父母的通話，與朋友和同學的長談后都使我精神放松，斗志倍增，以飽滿的熱情重新投入到工作中去，感謝他們，正是他們的不懈支持和充分理解才能使我順利完成畢業(yè)設計。 最后，感謝學校各位領導與老師給了我在濱海學院學習生活四年以及參加這次畢業(yè)設計的寶貴的鍛煉機會，它使我深刻認識到在知識的汪洋大海面前我是多么無知和微不足道。這是一個最好的時代，也是尊重知識，充分學習知識，掌握知識的時代。只有持續(xù)的不間斷地學習，才不會在激烈的競爭中落后于別人，也才能用自己的真才實學為社會做出自己應有的貢獻。知識是無止境的，無價的，我愿在求真的道路上下而求索！ 總結 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。本文所設計的是紙幣整理機構的設計，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最后，感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 在相關的實際問題的討論中，我的導師總是孜孜不倦的引導著我，幫助著我。每周一次的進度檢查和問題討論，促使我在正確的道路上大步前進，不僅工作的按時保質保量的完成得到了保證，我本人的研究能力，工作的態(tài)度也得到了充分的鍛煉和提高。這些寶貴的品質影響著我，毫無疑問，它們對我以后的工作，學習，生活都會起到深遠而長久的良好影響。也能為人生打下一個夯實地基礎！在具體的研究設計過程中，同學們也在平日的學習與生活中提供了無私與周到的幫助，充分用他們的工作熱情感染著我，鼓勵著我，讓我少走了很多彎路，再次一并致謝！另外也感謝我的父母，朋友和同學們的幫助。在做設計感覺受挫，枯燥與迷茫時，是他們在悉心的為我釋放壓力，鼓勵我不要氣餒，勇敢面對。每周一次和父母的通話，與朋友和同學的長談后都使我精神放松，斗志倍增，以飽滿的熱情重新投入到工作中去，感謝他們，正是他們的不懈支持和充分理解才能使我順利完成畢業(yè)設計。 參考文獻 [1]黃磊 機械設計理論研究與探討 北京：科學出版社，2004.5 [2]李華 紙幣整理機構概述 北京：機械工業(yè)出版社，2005.1 [3]周宏甫 紙幣整理機構的創(chuàng)新設計.高等教育出版社，2004.3 [4]姜繼海，宋錦春，高常識. 紙幣整理機構工作原理.高等教育出版社，2002.8 [5]張春林，曲繼方，張美麟.機械創(chuàng)新設計.機械工業(yè)出版社，2001.4 [6]張遼遠. 紙幣整理機構的設計與實現. 機械工業(yè)出版社，2002.8 [7]基恩士傳感器選擇手冊 2010版本 [8]黃長藝，嚴普強.機械工程測試技術基礎. 機械工業(yè)出版社，2001.1 [9]張桓，陳作模.機械原理.高等教育出版社，2000.8 [10]王昆，何小柏，汪信遠. 紙幣整理機構原理.高等教育出版社，1995.12 [11]徐錦康.機械設計.高等教育出版社，2004.4 [12]鄧星鐘.機電傳動控制.華中科技大學出版社，2001.3 [13]劉延俊.液壓與氣壓傳動.機械工業(yè)出版社，2002.12 [14]章宏甲，黃誼，王積偉.紙幣整理機構的逆向設計.機械工業(yè)出版社，2000.5 [15]胡泓，姚伯威.機電一體化原理及應用.北京：國防工業(yè)出版社，2000.6 [16]陳鐵鳴 紙幣整理機構的創(chuàng)新. 高等教育出版社，2003.7 [17]孫靖民.機械優(yōu)化設計. 機械工業(yè)出版社，2005.1 [18]王勇領.系統(tǒng)分析與設計.北京:清華大學出版社，1991.7 [19]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。 21