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1、硬币分拣装置设计说明书学 院： 机电工程学院 专 业： 机械电子工程 设计者： 硬币分拣装置设计一、 设计背景及作品简介随着社会不断向前发展，科学技术日新月异，取得了人类前所未有的成就，人们的生活水平不断提高，生活节奏也不断加快。在人们的观念中，对生活质量的要求也越来越高。人们的普遍心理愿望就是在社会生活日益加快的节奏中，能够减少自己的工作量，拥有更多的休闲娱乐时间。但是仍有许多工作不得不用人力从事着繁重的工作，如：银行部门为了大量硬币的整理和计数、公交公司的硬币整理计数等。我们根据市场的需求自主设计了硬币分拣装置。它可以大大减轻人们的劳动量，提高效率。此作品可以快速较为准确的分离我们市面上常
2、用的一元、五角、一毛的硬币，并且可以拓展加上电子计数器即可实现硬币的计数功能。二、 硬币分拣机的设计方案与创新构思硬币分拣装置主要借鉴慧鱼模型中的各种部件的拼合创新结构组装而成的，然后根据我们实现硬币分离目的而具体设计各个结构部件，在改进的机构中，也有一些独特的创新之处，例如，该硬币分拣装置最突出的创新之处：首先电动机经过减速器带动硬币分离盘，它是利用离心力让硬币一个一个从盘中甩出，然后在传送带加速后，硬币在轨道中行进，利用硬币直径大小的不同，从而分离开不同面值的硬币。再基于 STC89C52 单片机与红外传感器的辅助计数系统，完善了硬币分拣装置的功能。这些的创新都是源于结合第七届全国大学生机
3、械创新设计大赛主题与内容，以慧鱼模型中分拣轨道的基本结构为基础，并增加有分离盘和加速传送带，让硬币有充足的动力和速度在轨道上滑动，这可以加快硬币分离的速度，提到分离效率。精确设计的轨道宽度，可以使较大直径的硬币从其通过，较小直径的硬币落入下一轨道，从而依次分离硬币，这也提高了硬币分离的准确性，装置工作流程如图 1 所示。图 1 装置工作流程图a. 分离甩盘装置：它是利用电动机带动一个大齿轮盘，在甩盘壁上开有仅能同时甩出一枚硬币的槽口，用来实现使硬币一个接着一个的被甩出来。b. 传送带装置：利用两组齿轮与链的啮合形成的简易传送带，大量不同规格的硬币分离甩盘分离滑道 1 一元硬币分离滑道 2 五角
4、硬币一角硬币计数及打包计数及打包计数及打包传送带加速可以让硬币保持一定的初速度在轨道上滑行。c. 分离滑道装置：利用硬币直径的不同，轨道的开槽直径与不同硬币直径相对应，实现硬币的精确分离。d.硬币计数装置： 本计数器基于 STC89c52 单片机作为主控制芯片，通过 LM393 芯片的电压对比功能实现对射式红外传感器作用，当硬币切割传感器区域，切割红外传感器光线时直接进行电压对比，直接实现电平反馈，从而获得反馈值，单片机获取之后做出有效判断，再通过共阳数码管显示实际计数结果，整体控制通过 C 语言编译而成，计数电路原理如图 2 所示：图 2 计数电路原理图三、创新设计作品的主要功能指标及工作原
5、理1、功能指标：利用多种装置的综合配合使用，来达到自动分离硬币并计数的目的，减少人的劳动量，来提高工作效率及精确度，使我们的社会生活更加方便、快捷。2、工作原理：利用电动机的转动，带动转盘的离心转动，而促使硬币在分离盘中被甩出来，硬币从分离盘出来后直接落在传送带上，传送带带动硬币使其进入分离滑道。首先是所有硬币通过分离滑道 1，分离滑道 1 开有比一元硬币小 2mm 的槽口，其长为 50mm,滑槽向下倾斜15 度，这更有利于硬币在滑道中运动。一元硬币顺着滑道滑出落入收纳盒，而其余硬币因直径较小落入下一轨道，为了防止硬币因滚动或跳动落入分离滑道 2，在分离滑道 1 和分离滑道 2 中间加有一个舌
6、形滑道，硬币从分离滑道 1 出来后不直接落入分离滑道 2，而是经过这个舌形滑道让所有硬币平躺着落入分离滑道 2，同理在分离滑道 2 中分离开五角与一角的硬币。然后分别经过收集装置，落入各自的收纳盒，从而实现硬币的分离。四、创新设计作品运动分析和动力分析1、作品运动分析a.分离甩盘装置如图 3 所示， 主要是由一个马达、齿轮组、齿轮盘圆形桶等组成。马达经过一级减速后直接与甩盘相连，使甩盘逆时针连续转动。图 3 分离甩盘装置b.硬币加速传送机构如图 4 所示，主要由一个马达、齿轮、链条等组成。马达经减速装置加速后，通过链与轮齿相连接，硬币落入传送带后单个硬币加速通过，在其上方设有一个挡片防止多个硬
7、币同时进入分离滑道。图 4 硬币加速传送机构c.分离滑道机构如图 5、图 6、图 7 所示，主要由若干慧鱼挡片零件组成。 图 5 分离滑道 1图 6 分离滑道 2图 7 两滑道结构图2、动力分析作品动力分析：直流电机在一定电压下，转速与转矩成反比；如果改变电压，则转速转矩先随着电压的升降而升降，如图 8 所示，当负载一定时（即转矩一定时） ，降低电压，对应的转速 n1，n2 不同，n1n2，这样就可实现电机的调速。小车采用的是改变电机电压的方式来改变电机的转速。但是，由于慧鱼软件采用可视化图形编程，电压的大小可以通过调节相应表示电压大小的参数设置，所以马达的速度很容易控制。图 8 转矩、转速与
8、电压关系图五、实用化的可能性、成本分析及应用前景1、实用化的可能性分析慧鱼创意组合模型作为是展示科学原理和技术过程的理想教具，用于验证硬币分拣的机械原理及控制原理是十分合适和可行的，通过慧鱼模型的原理模型验证，自动硬币分拣机的原理是可行的。该硬币分拣机是为了更进一步方便大量硬币的分拣、计数、打包而研发的，其意义与实际紧密结合，且各项技术指标良好，性 能、功能都比较稳定，虽有部分功能还未完善，但是相信我们会在不久后做出一个集分拣、计数、打包与一体的自动装置。2、成本分析该硬币分拣装置采用机械控制技术与电子控制技术相结合，原理简单，在实用化时实现起来较为容易，采用各种简单的机构及机械部件，硬币分拣机的实用化成本绝对可以控制在 200300 元之间，并且简单高效。3、应用前景随着生活水平的日益提高，人们越来越重视工作效率的提高和利用现代的机械减少人们的劳动强度。此硬币分拣机可以用在大部分处理大量硬币的部门，可以大大节约人力的使用从而节约成本，高效快速。附加整体照片：
