全自動(dòng)式硬幣清分包裝機(jī)-機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　江 西 理 工 大 學(xué)</p><p><b>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　作品名稱： 全自動(dòng)式硬幣清分包裝機(jī)</p><p>　　團(tuán)隊(duì)成員： 余昌鑫、尚志軍、曾仕平 </p><p>　　機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)： 尚志軍 </p><p>

2、　　學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)械電子工程 </p><p>　　指導(dǎo)老師： 劉靜 </p><p>　　時(shí) 間： 2015年7月9日 </p><p>　　全自動(dòng)式硬幣清分包裝機(jī)說明書</p><p

3、><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一節(jié) 前言</b></p><p>　　1.1硬幣清分機(jī)課題背景</p><p>　　1.2國內(nèi)外硬幣清分機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1國外硬幣清分機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.2國內(nèi)硬幣

4、清分機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.3硬幣機(jī)現(xiàn)在的研究方向</p><p>　　第二節(jié) 硬幣清分機(jī)工作流程</p><p>　　第三節(jié) 清洗、烘干裝置</p><p>　　3.1清洗、烘干裝置的組成零件</p><p>　　3.2清洗、烘干裝置的工作原理 </p><p><b&g

5、t;　　第四節(jié) 分離裝置</b></p><p>　　4.1分離裝置的組成零件</p><p>　　4.2分離裝置的工作原理</p><p><b>　　第五節(jié) 包裝裝置</b></p><p>　　5.1包裝裝置的組成零件</p><p>　　5.2包裝裝置的工作原理</p

6、><p>　　第六節(jié) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　6.1電機(jī)的選擇</b></p><p><b>　　6.2計(jì)數(shù)原理</b></p><p><b>　　第七節(jié) 總結(jié)</b></p><p><b>　　第一節(jié) 前言</

7、b></p><p>　　1.1、硬幣清分機(jī)課題背景</p><p>　　銀行等一些特殊部門要對(duì)大量的硬幣進(jìn)行高效的處理，如計(jì)數(shù)、分類、包裝等以使其再流通，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(shì)將占領(lǐng)小面額貨幣市場是大勢(shì)所趨。市場需要一種成熟可靠的硬幣自動(dòng)處理機(jī)具。鑒于此需要，我們研制用于處理上述問題的機(jī)具。硬幣清分機(jī)是金融行業(yè)設(shè)備中的用于

8、清點(diǎn)硬幣的技術(shù)產(chǎn)品，它的主要功能是硬幣的計(jì)數(shù)和硬幣幣種的清分。目前主要適用于超市、公交、自動(dòng)售貨行業(yè)，零售業(yè)等行業(yè)。硬幣清分機(jī)外型簡單大方，設(shè)備原理清晰。操作簡單易懂，價(jià)格適中，在超市，零售等行業(yè)頗受歡迎。</p><p>　　硬幣清分機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)在于它不僅可以清點(diǎn)硬幣的數(shù)目，更能將各幣種清分開來，并且面對(duì)不同的國家的硬幣不需要調(diào)整軟件，只需要調(diào)整機(jī)器的硬件設(shè)備就可以滿足不同的國家的硬幣清點(diǎn)需求。因此不僅占據(jù)了很

9、大的市場份額，而且對(duì)于生產(chǎn)成本也有所降低。 該設(shè)備主要用于多種硬幣的分選、計(jì)數(shù)、包裝，該設(shè)備實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化操作，達(dá)到高效、可靠、生產(chǎn)率高、減輕勞動(dòng)成本的目的。在目前國內(nèi)的小面值貨幣流通的領(lǐng)域，硬幣分揀大多為人工操作，生產(chǎn)率低，浪費(fèi)勞動(dòng)成本。所以，此設(shè)備的研制可以改善這一狀況，節(jié)約勞動(dòng)力成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。</p><p>　　另外一些公司在封存硬幣前會(huì)忽略掉硬幣的清洗工作，而工作人員在硬幣封存過程中必然會(huì)和硬幣

10、接觸，由于硬幣的流通性極大，硬幣也就成了病毒和病菌傳播的重要途徑之一，所以，在收取、支付和分類硬幣的前后，應(yīng)該對(duì)硬幣進(jìn)行清理工作，從而對(duì)工作人員起到保護(hù)作用， 但是，如果采用普通的浸泡清洗操作，并不能達(dá)到充分清洗的效果，另外，在進(jìn)行硬幣篩分時(shí)， 往往因?yàn)橛矌艛?shù)量繁多而無從下手， 大量硬幣的篩分會(huì)造成勞動(dòng)成本的提高和勞動(dòng)效率的降低，特別的，不同面額硬幣形狀大小不一，硬幣分類時(shí)大量硬幣一起會(huì)造成硬幣堆砌，分類人員還要進(jìn)一步進(jìn)行硬幣分離，減緩

11、了分類速度。分類結(jié)束后還要進(jìn)行手動(dòng)包裝，所以耗費(fèi)大量勞動(dòng)力。目前，市場上尚沒有一種能夠在封存硬幣前同時(shí)進(jìn)行硬幣清洗和硬幣篩分以及硬幣包裝的裝置，而硬幣清洗和硬幣篩分、硬幣包裝工作若分開進(jìn)行， 則會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間精力，所以我們需要一種能夠同時(shí)進(jìn)行這三項(xiàng)工作的裝置。</p><p>　　1.2國內(nèi)外硬幣清分機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1國外硬幣清分機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀</p>&

12、lt;p>　　硬幣清分機(jī)至今已有30年的歷史，發(fā)展到今天，硬幣清分機(jī)已具有可靠的傳動(dòng)系統(tǒng)和先進(jìn)的計(jì)數(shù)清分功能，其智能化的設(shè)計(jì)為解決硬幣清點(diǎn)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(jī)發(fā)展比較早，其技術(shù)也較為成熟。硬幣清分機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)具有低噪聲、傳動(dòng)平穩(wěn)、、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)；計(jì)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(diǎn)；采用數(shù)字顯示屏，進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)，全面顯示硬幣的

13、數(shù)量等信息。</p><p>　　1.2.2國內(nèi)硬幣清分機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1、硬幣清分機(jī)在我國的市場前景：隨著我國國民經(jīng)濟(jì)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(jì)開始，我國進(jìn)入了全面建設(shè)小康社會(huì)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(dòng)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(shì)，硬幣的投放量還將大幅度增加[1]。由于硬幣

14、手工清分成本大，利潤小，一般不復(fù)點(diǎn)且誤差多，因此硬幣流通自動(dòng)化成為迫切的社會(huì)需求，所以硬幣清分機(jī)將會(huì)成為國內(nèi)金融市場的一個(gè)主流機(jī)器。 </p><p>　　2、硬幣清分機(jī)國內(nèi)生產(chǎn)：在國內(nèi)，清華大學(xué)、北京科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、杭州電子科技大學(xué)、蘇州大學(xué)、福州大學(xué)等多家單位均對(duì)如何進(jìn)行正確的硬幣識(shí)別做過深入研究，在機(jī)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(duì)硬幣的鑒別都局限于

15、項(xiàng)目本身，存在不系統(tǒng)、不完整，對(duì)偽幣效果識(shí)別不好等問題。 </p><p>　　3、硬幣清分機(jī)是對(duì)高速通過的硬幣進(jìn)行識(shí)別、計(jì)數(shù)，同時(shí)對(duì)偽幣、殘幣進(jìn)行剔除的系統(tǒng)。它是分類機(jī)、計(jì)數(shù)機(jī)、包裝機(jī)、銷毀機(jī)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(shí)，因此，需要針對(duì)不同的貨幣體系研制相應(yīng)的清分系統(tǒng)。 在這個(gè)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(gè)

16、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(jìn)行清分，另一類是根據(jù)性能指標(biāo)進(jìn)行清分。高速清分基本上都是采用性能指標(biāo)來進(jìn)行清分。 綜觀來看，當(dāng)今國內(nèi)外硬幣清分裝置，或者設(shè)計(jì)原理簡單，抗振動(dòng)、抗電磁干擾能力差，識(shí)別偽幣能力差；要么制造復(fù)雜、價(jià)格昂貴、缺少實(shí)用價(jià)值。</p><p&g

17、t;　　1.3硬幣機(jī)現(xiàn)狀的研究方向</p><p>　　現(xiàn)今，硬幣清分再也不是大問題了，取而代之的是清分機(jī)的制造成本和功能。便攜式、全能式的硬幣分檢器不斷地被研制出來。以下就是一個(gè)很好的例子；</p><p>　　CN-800型電腦控制硬幣清分機(jī)是光、機(jī)、電一體化的產(chǎn)品，它可將現(xiàn)行流通的七種硬幣及各種圓形外幣（歐元、美元等）一次清分出來，并統(tǒng)計(jì)清分結(jié)果，速度快、準(zhǔn)確率高，大大提高了工作效率

18、及辦公自動(dòng)化程度，真正適合金融系統(tǒng)桌面辦公的需要。其功能特點(diǎn)為</p><p>　　自動(dòng)清分：準(zhǔn)確地將現(xiàn)流通的七種硬幣清分于各自的儲(chǔ)幣盒內(nèi)；</p><p>　　匯總計(jì)數(shù)：采用光電技術(shù)自動(dòng)計(jì)數(shù)，將總金額及各單一硬幣數(shù)量分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，準(zhǔn)確率高;</p><p>　　微電打?。嚎焖?、準(zhǔn)確地將清分機(jī)計(jì)數(shù)結(jié)果打印輸出；</p><p>　　漢字輸出：

19、用戶可自行設(shè)定15個(gè)漢字用于打印輸出，且斷電保持；</p><p>　　大屏幕顯示：液晶中文大屏幕顯示，一屏顯示所有七種硬幣個(gè)數(shù)，并能顯示日期、時(shí)間及計(jì)數(shù)結(jié)果。顯示清晰；</p><p>　　智能檢偽：清分時(shí)可動(dòng)態(tài)識(shí)別假幣；</p><p>　　分批功能：可預(yù)置清點(diǎn)每組50枚或100枚硬幣；</p><p>　　包裝計(jì)數(shù)：可將清分好的單一幣種

20、通過右側(cè)出口直接落入接幣筒中，然后把接幣筒移至包裝機(jī)即可完成硬幣的成卷包裝</p><p>　　幣滿提示：若所分硬幣已放滿儲(chǔ)幣盒，機(jī)器自動(dòng)停機(jī)，同時(shí)大屏幕右下角出現(xiàn)閃爍的圖標(biāo)，等待倒幣處理；</p><p>　　故障報(bào)警：出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，機(jī)器自動(dòng)停機(jī)，同時(shí)屏幕上顯示故障點(diǎn)，等待處理；</p><p>　　外型美觀：本機(jī)采用電腦輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊，外型小巧美觀，

21、是目前國內(nèi)外現(xiàn)有硬幣清分機(jī)中體積最小的光、機(jī)、電一體化設(shè)備，真正適用于金融系統(tǒng)桌面辦公。</p><p>　　第二節(jié) 硬幣清分機(jī)工作流程</p><p>　　全自動(dòng)硬幣清分機(jī)的主要功能是實(shí)現(xiàn)硬幣的清洗、烘干、分離、包裝。它主要由機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成。從空間上來看，硬幣清分機(jī)可分為三層：上層是清洗裝置，用于硬幣的清洗，由于硬幣的流通性極大，并且硬幣表面有大量細(xì)菌，所以清洗時(shí)必須的。

22、清洗裝置是通過清洗劑和毛刷進(jìn)行清洗，使硬幣更加清潔、無菌。中層是烘干和分離裝置，用于硬幣的烘干和分離，烘干裝置是通過加熱鐵絲和小風(fēng)扇進(jìn)行烘干硬幣，分離裝置是通過不同面值硬幣的直徑差異實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清分，在硬幣下落過程中通過光敏傳感器進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)硬幣達(dá)到10個(gè)時(shí)，儲(chǔ)幣筒底部會(huì)自動(dòng)打開，再關(guān)閉，使硬幣進(jìn)入包裝裝置，下層是包裝裝置，包裝裝置主要由三個(gè)包裝輥（兩個(gè)固定，一個(gè)可動(dòng)）和一個(gè)可動(dòng)支承桿組成，當(dāng)硬幣落入三個(gè)包裝輥所夾的空間時(shí)，隨著可動(dòng)支承桿轉(zhuǎn)

23、動(dòng)，同時(shí)可動(dòng)包裝輥繞其轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)硬幣達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，包裝膜被裁斷，硬幣便被包裝好。</p><p>　　第三節(jié) 清洗、烘干裝置</p><p>　　3.1 清洗、烘干裝置的組成零件</p><p>　　旋轉(zhuǎn)清洗裝置由動(dòng)力電機(jī)、動(dòng)力軸、動(dòng)力軸承、進(jìn)水管、傳動(dòng)軸、旋轉(zhuǎn)板、動(dòng)力清洗筒、出水管、主體支撐架、動(dòng)力腔、 旋轉(zhuǎn)套筒、進(jìn)幣口和出幣口組成；烘干裝置由電熱絲、小風(fēng)扇組成

24、。</p><p>　　3.2 清洗、烘干裝置的工作原理</p><p>　　動(dòng)力清洗筒置于主體支撐架上，動(dòng)力腔置于動(dòng)力清洗筒內(nèi)，進(jìn)幣口置于動(dòng)力清洗筒上，且和動(dòng)力腔相連通，進(jìn)水管置于動(dòng)力清洗筒上，且和動(dòng)力腔相連通，出水管置于主體支撐架上，且一端和動(dòng)力清洗筒底部相連接，動(dòng)力軸承置于動(dòng)力清洗筒上，動(dòng)力電機(jī)置于動(dòng)力清洗筒上，動(dòng)力軸一端置于動(dòng)力電機(jī)上，另一端穿過動(dòng)力軸承置于動(dòng)力腔內(nèi)，和傳動(dòng)軸一端相

25、連接，傳動(dòng)軸另一端上置有旋轉(zhuǎn)板，旋轉(zhuǎn)套筒套于傳動(dòng)軸和旋轉(zhuǎn)板外側(cè)，出幣口置于動(dòng)力清洗筒底部上。將硬幣投入清洗筒內(nèi)，電機(jī)將帶動(dòng)毛刷轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)硬幣進(jìn)行清洗，當(dāng)清洗結(jié)束后，硬幣置于烘干裝置的傳送帶上，通過傳送帶上面的擋板使硬幣不能堆疊，增加烘干面積，在傳送帶上面空間有電熱絲和小風(fēng)扇，可以對(duì)硬幣進(jìn)行烘干。</p><p><b>　　第四節(jié) 分離裝置</b></p><p>　

26、　4.1 分離裝置的組成零件</p><p>　　我們采用的是通過滑道進(jìn)行清分，其裝置包括：傳送帶、擋板、螺旋軌道。</p><p>　　4.2 分離裝置的工作原理</p><p>　　硬幣在傳送帶上通過擋板1使硬幣不能堆疊，再通過擋板2使硬幣一個(gè)一個(gè)通過。之后硬幣進(jìn)入螺旋軌道，軌道向內(nèi)側(cè)傾斜，使硬幣沿軌道內(nèi)側(cè)滑動(dòng)，在自身重力的作用下，硬幣一面傾斜在軌道上沿滑軌斜向

27、下滾動(dòng)，滑軌上按硬幣直徑尺寸由小到大順次開有圓形孔，對(duì)應(yīng)直徑尺寸的硬幣滾到圓形孔時(shí)，掉入接幣盒，完成清分。</p><p><b>　　第五節(jié) 包裝裝置</b></p><p>　　5.1 包裝裝置的組成零件</p><p>　　本包裝機(jī)構(gòu)由三個(gè)包裝輥（兩個(gè)固定，一個(gè)可動(dòng)），一個(gè)可動(dòng)支承桿以及安裝在可動(dòng)包裝輥上的包裝膜和光碼計(jì)數(shù)器組成。（如下

28、圖）</p><p>　　5.2 包裝裝置的工作原理</p><p>　　光碼計(jì)數(shù)器對(duì)落下的硬幣計(jì)數(shù)，每10個(gè)一包裝。借助三個(gè)包裝輥保持包裝的硬幣，轉(zhuǎn)動(dòng)被包裝輥保持的疊放的硬幣同時(shí)由一支承桿支承，圍繞疊放的硬幣纏繞包裝膜，在疊放的硬幣的上、下方留出卷邊的部分，通過彼此相向地移動(dòng)一對(duì)垂向間隔開來設(shè)置的上部卷邊爪和下部卷邊爪而疊放的硬幣上、下方的包裝膜的卷邊部分卷邊，從而形成一個(gè)包裝好的硬幣卷

29、。</p><p>　　第六節(jié) 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　6.1 電機(jī)的選擇</b></p><p>　　考慮到設(shè)計(jì)的硬幣清分機(jī)機(jī)適用對(duì)象為零售業(yè)、銀行和個(gè)體商戶戶,故電動(dòng)機(jī)電壓應(yīng)選用220V.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系列電動(dòng)機(jī). YL系列電動(dòng)機(jī)是新型高效節(jié)能

30、產(chǎn)品,具有體積小、容量大,起動(dòng)及運(yùn)轉(zhuǎn)性能優(yōu)越等特點(diǎn),符合國際標(biāo)準(zhǔn)IEC的有關(guān)規(guī)定,并實(shí)現(xiàn)同一機(jī)座號(hào)單、三相異步電動(dòng)機(jī)等級(jí)相同,提高了單、三相電動(dòng)機(jī)的互換性和通用性,被廣泛應(yīng)用于冷凍機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)、,小型機(jī)床以及農(nóng)副業(yè)和家用電器等方面。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)： </p><p>　　型號(hào):YL801-4</p&

31、gt;<p><b>　　電壓:220V </b></p><p><b>　　功率:0.55KW</b></p><p>　　同步轉(zhuǎn)速:1500r/min </p><p><b>　　頻率:50HZ </b></p><p><b>　　效率:68%

32、 </b></p><p><b>　　功率因數(shù):0.92</b></p><p>　　外形尺寸:295mm165mm200mm</p><p><b>　　6.2 計(jì)數(shù)原理</b></p><p>　　光電傳感器是采用光電元件做為檢測元件的傳感器。而光電元件的工作原理都基于不同形式的

33、光電效應(yīng)；不同頻率的光子轟擊某一物體，光子的能量傳遞給電子，電子得到光子傳遞的能量后其狀態(tài)發(fā)生變化，從而使光照射的物體產(chǎn)生相應(yīng)的電效應(yīng)。</p><p>　　光電傳感器通常由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成，如圖所示。圖中a1是光源發(fā)出的光信號(hào)，a2是光電器件接受的的光信號(hào)，被測量可以是x1或者x2，它們能夠分別造成光源本身或者光學(xué)通路的變化，從而影響傳感器輸出的光信號(hào)I。</p><p&g

34、t;　　本裝置采取是利用光敏傳感器作為基本傳感器進(jìn)行硬幣的計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)裝置是光電三極管作為檢測元件。其原理圖如圖所示。圖中黑色為待計(jì)數(shù)的硬幣,Vi為24V電源電壓,Vo為 輸出電壓,R1和R2為限流電阻器,A和B分別是發(fā)光二極管的發(fā)射端和接收端。 當(dāng)硬幣陸續(xù)通過圖示位置時(shí),接收端會(huì)收到光信號(hào),通過一個(gè)就會(huì)收到一個(gè)光信號(hào),通過N個(gè)就會(huì)收到N個(gè)光信號(hào),同時(shí)在其輸出端輸出N個(gè)電脈沖信號(hào)。采用一單片機(jī)對(duì)輸出的電脈沖信號(hào)的下降沿進(jìn)行計(jì)數(shù),并且通過L

35、ED數(shù)碼顯示管將計(jì)數(shù)結(jié)果顯示出來。</p><p><b>　　第六節(jié) 總結(jié)</b></p><p>　　本機(jī)采用根據(jù)硬幣直徑的大小對(duì)幣值進(jìn)行清分的方法,雖然不具備辯偽功能,但可以對(duì)中國現(xiàn)行硬幣快速準(zhǔn)確按幣值進(jìn)行清分。主要特色是設(shè)計(jì)簡便、清分準(zhǔn)確、使用可靠、維護(hù)簡便、價(jià)格低廉等。而且系統(tǒng)具備擴(kuò)展的潛能,可以滿足將來硬幣清分機(jī)發(fā)展的需求。筆者與河北匯金科技有限公司共同