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1、文档副标题钱币分类清点装置设计者：指导老师：参赛单位：钱币分离清点装置设计者：指导老师：摘要：本装置围绕着服务社会的主题，主要针对目前城郊公交公 司，商贸等需处理零钞而设计。本装置主要作用是对混杂在一起 的硬币、纸币进行分类、清点。设计精巧，准确使用，可部分或 全部代替人工，减少成本 关键词：钱币分离、风扇、离心、直径、滑道、转盘、孔。作品内容简介通过对第七届全国大学生的主题为“服务社会高效、便 利、个性化”、内容为“钱币的分类、清点、整理机械装置”详 细分析，以及结合日常生活和市场调研，我们发现目前城市公交 公司、超市和银行关于钱币的分类主要依赖于人工，人力成本高 且效率低下，为此我们针对以
2、上场合设计了一款钱币分类清点装 置。本装置主要由钱币分离模块和硬币分离清点模块构成，主要可用 于分离出纸币以及新旧1元、新旧0.5 元、新旧0.1元的硬币和 硬币的清点。本设计源自于流通市场实际需要，针对银行、公交 以及超市等硬币流通的现状，开发设计符合实际、高效可靠的硬 币清点分类装置，以适应市场的需求。1. 研究背景及意义在日常生活中，由人工对钱币进行清点是一件非常繁琐的工 作，效率低，速度慢，造成了人力资源的巨大浪费。钱币伴随着 人们的衣食住行，在社会中大量流通，超市，公交公司，银行等 地方是钱币大量集中的地点，每天都会有数以万计的钱币。这些 钱币如果由人工清点，将会造成巨大的人力资源浪
3、费，因此用机 械来代替人工进行清点将是以后发展的趋势。近年来，伴随科学家们在各个领域的突破，计算机和机械设 备的结合并应用于日常生活中，为人们的生活提供了极大的便利 无论是硬币还是纸币都是人们生活中不可或缺的东西，每天数以 万计的钱币需要清点，为了解决这一生活中的难题，今年来越来 越多的人开始关注这方面的问题，也有研究所开始着手设计制造 钱币自动分选机构，现在已有多种钱币自动分拣机构，但是还不 广泛，这些机构也未在社会上广泛使用。随着工业生产自动化的 发展，能将大量的混杂在一起的纸币与硬币快速且准确的分类与 清点的机械将拥有巨大的市场前景。设计本装置的意义有：1.大幅度的提高效率；2.降低劳动
4、强 度，改善劳动条件；3.保护环境，降低成本；4.有利于包装人员 的卫生；5.可节约场地，节约基建投资。2. 设计方案目前市场上流通的硬币有如下7 种，参数如下表：质量（g）直径（mm）新兀6.125旧兀6.0525新五角3.820.5旧五角3.820.5旧一角2.222.5新角1.15193.219本设计主要对钱币进行纸币与硬币的分离，硬币的分离、计 数与整理。为实现钱币分类，应先控制钱币一次性进入分离装置的数量 此时可设置一个传送带，提供一个初始力使传送带带动钱币进入 分离装置，之后根据钱币本身质量带动转轴经齿轮传动使传送带 运动；然后分离纸币和硬币，在分离装置中设定一个风扇，根据 纸币和
5、硬币所受阻力不同，吹走纸币留下硬币，达到分离的目的； 最后硬币进入分离清点装置，通过转盘的使硬币沿着转盘边缘的 特定宽度的通道滑出，滑道上有不同宽度的孔，根据硬币的直径 不同可依次分离各种硬币，滑道道末端连接光传感器用以实现计 数的功能，通过滑道的硬币进入整理装置进行整理。传送带钱币入口风扇装置整体图如图1:硬币掉落口纸币收集S|1SIwr_ r i3iifsn；，-=tnIIK17分离清点装置其中下面箱体尺寸为长600mm，宽500mm，高600mm；上面纸币硬币分离装置尺寸为长400mm，宽300mm，高500mm；箱体总高度约为 1.2m。3. 工作原理及性能1）纸币硬币分离大量钱币进入
6、装置后首先堆在传送带上，此时人为对转轴施加一个初始力，经过齿轮传动使一部分钱币落到转轴的凹槽内，之后转轴转动，固连在转轴上的齿轮带动与之啮合的固连在传送带上的齿轮转动，可带动传送带运动，当转轴凹槽内钱币达到一定质量时，由钱币自身重力和风扇的风力使转轴转动，从而使一 次性进入分离装置的钱币保持在合适的数量，钱币经过传送带后 做抛物线运动，在风扇的作用下，纸币由于受到的阻力大被吹向 一边，硬币在惯性的作用下下落到另一边，此时纸币与硬币分离。 其装置模型图如下：1.1钱币经过输料口落到传送带上；1.2通过控制传送带的速度和钱币与传送带的摩擦来控制钱币每次的下落量和下落速度，使钱币落入转盘；1.3.
7、通过转盘来实现钱币间歇定量的下落，硬币会滑到低端，纸币随着转盘的转动下落，即使纸币被硬币压在下面，也会在转盘转动过程中脱离被压住的情况；1.4. 随后，钱币下落，通过风扇实现纸币硬币的分离。1.5. 分离后的硬币滑落进入硬币分离清点装置，纸币则从另 一边落下进入收集装置。2）硬币分类清点装置装配图如下：抽屉1抽屉2图3转轴抽屉3抽屉4轴承座立式电机其中大、小齿轮模数为4mm,大齿轮齿数为41，小齿轮齿数为21,转盘直径为288mm，上下转盘相距150mm。由于7种硬币中两种一元硬币直径相同（所以以后均称 为一元），两种五角硬币直径相同（所以以后均称为五角）， 一角硬币只有两种尺寸（小直径的称为
8、新一角，大直径的称 为旧一角），所以所有硬币只有4种直径，所以根据尺寸来 分离硬币比较可行。一元硬币直径为25mm，厚度为1.85mm； 五角硬币直径为20.5mm，厚度为1.65mm；新一角硬币直径为 1 9mm ，厚度为1 . 67mm ，旧一角硬币直径2 2 . 5mm 。1.滑道12.滑道2 3.滑道34.滑道4 5.上转盘6.圆台7.下转盘8.杠杆 9.光电门注：（4个滑道末端均有光电门，不一一列出）图4如图4所示，本装置主要装置由转盘、内壁和滑道组成上层转盘的入币口尺寸设置为：宽25.5mm，高2mm，与上层转盘相连滑道上的凹槽宽度为：21mm；下层转盘的入币口尺 寸设置为：宽21
9、mm，高2mm,与下层转盘相连滑道上的孔宽 度为：19.5mm。2.1.当混合的硬币进入转盘时，硬币落入转盘1,在转 盘的离心作用下，硬币会集中在转盘边缘。2.2上转盘（1）圆台（6）是为了让落入转盘的硬币沿 着圆台（6）下滑到转盘边缘，以便充分利用离心力使硬币进 入滑道（1），转盘上开有21mm使得除一元和旧一角硬币外 的其他所有硬币都可以通过该孔落入下转盘（2），硬币通过 孔落下，减少了上转盘硬币数量，防止了因为硬币过多而全 部堵在滑道（1）入口处，没下落的硬币则进入滑道（1）进 一步分离。2.3滑道（1）上开有如图所示的两个孔，如图5,孔宽20.5mm，长30mm，硬币进入滑道后，大于孔
10、宽的一元硬币和旧一角通过了滑道（1） 因为孔宽20.5mm， 旧 一角直径22.5mm，即 使旧一角贴着边缘也 不会落入孔中（如图6 所示），而其他硬币即 使紧贴滑道边缘也会因为直径过小而大部分面积裸露在孔上方，在自身重力下落入下转盘（如图7所示），滑道斜度不大，以保证硬币速度 不会太大，即使硬币因为速度过快通过第一个孔，也会在第 二个孔下落。图7五角新角2.4通过滑道一的一元硬币和旧一角进入装置8，其余硬币因为直径小于孔直径而落入孔滑到了下转盘。以为新旧一元的质量均超过了 6g，而旧一角硬币质量只有2.2g，相差很大，故装 置8运用杠杆原理实现一元与旧一角的分离。杠杆左边有g重物。 一元到达
11、装置8，由于过重，杠杆右边倾斜，一元硬币落入滑道（2），经滑道（2）进入一元收集装置a，然后杠杆由于左边过重而回位。旧一角因为过轻而直接通过装置8，经滑道（1）落入旧一角收集装置bo如图9。硬币走向里物6g图 82.2gx40mmv6gx15mm6gx40mm2.5落入下转盘五角与新一角硬币再次经过转盘离心有序进 入滑道（3），滑道（3）如滑道（1）那样开有两个连续的孔， 孔宽度为19.5mm，使得直径为20.5mm的五角硬币直接通过滑道（3）进入收集装置C，而直径为19mm的新一角硬币从孔中落下， 滑入滑道（4），经过滑道（4）进入收集装置d。五角硬币图9一角硬币图102.6 在各个通道末端
12、嵌入一个如下图所示的光传感器，传感 器上连接计数器，可实现钱币的清点与计数。3）硬币的收集与整理在箱体的一侧开出四个方形口，分别放入四种硬币的收集装置。如图 11 所示，收集装置分为可拖动的箱体以及在箱体内部倾斜镶嵌的可拆卸硬币盒，各个装置内硬币盒内径均不一样。当硬币从各通道出来时，进入收集装置，收集装置的原理是根据 硬币在非水平面上会沿重力在非水平面上的分力运动，故可以通过设计收集装置底板的倾斜程度来使硬币受到一个固定方向上的力，如图12 所示。当一个圆槽的硬币收集满之后，溢满的硬币会顺着收集装 置上的凹糟向下滑动，进入下一个圆槽，在装置中设计每个圆槽中可 容纳 50 个硬币，而一个收集装置
13、中可设计多个圆槽，这样设计的好 处是提高空间利用率和钱币收集的效率。箱体硬币山圆槽入口图 11图 12各个收集装置的尺寸为：一元收集装置中凹槽直径为 25.5mm 旧一毛收集装置中凹槽直径为23mm,五毛收集装置中凹槽直径为 21mm, 毛收集装置中凹槽直径为19.5mm,其中一元收集装置有 四个凹槽,可收集200个硬币,其余装置均有六个凹槽,可收集 300 个硬币。各收集装置位置如图13所示,抽屉1是一元硬币收集装置, 抽屉2是旧一毛硬币收集装置,抽屉 3是新一毛硬币收集装置, 抽屉 4 是五毛收集装置。It抽屉4抽屉2抽屉1抽屉3图 133.1 硬币由硬币入口滑入第一个圆槽，由于挡板是倾斜
14、的故 硬币也是倾斜放置的；3.2 当硬币堆积满第一个圆槽时，由于硬币倾斜放置，高出 挡板的硬币会顺着凹槽滑到第二个圆槽；3.3 由于挡板高度一致，故每个圆槽收集的硬币数量相同；3.4 抽出箱体，可得到已经整理好的硬币。 主要尺寸数据如下：电风扇功率为：P=100W电动机功率：P=5.5Kw上层转盘入币口尺寸：宽度为25.5mm，高度为2mm；与上层转盘相连滑道（1）宽度为：25.5mm；孔宽20.5mm；滑道（2）宽度 25.5mm；下层转盘入币口尺寸：宽度为21mm，高度为2mm；与下层转盘相连滑道（3）宽度为：21mm；孔宽19.5mm；滑道（4）宽度21mm4. 优点及应用1）通过风力对
15、纸币及硬币进行分离；2）通过钱币本身的质量使传送带转动，节约成本；3）通过离心现象使硬币依次排序；4）利用不同硬币的直径不同，通过空槽使直径小的硬币 掉落达到分离的目的；5）收集装置结构简单，方便整理与取出硬币；6）结构紧凑，体积轻巧，适用范围广泛；5. 结论该装置结构紧凑，便于安放，可适用于各种需要清点钱币的 场合，且工作效率高，节约成本，对不同的钱币均可进行分类、 清点和整理，解决了当前市场上钱币分类基本依赖于人工，耗费 大量人力，时间成本高，效率低下的问题，而且更加卫生安全， 有着良好的市场前景。参考文献（一）高志，刘莹 .机械创新设计 清华大学出版社，2009.7（二）濮良贵，陈国定，吴立言
