安徽建筑大学CDIO产品创新项目学院：机械与电气工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级： 12 机械 1 姓名：陈旭李瑞瑞赵文龙施阳指导教师：姚燕生、陈雪辉老师设计时间： 2015年11月至2016年1月目录一、硬币分拣机的发展情况硬币分拣机的课题背景银行等一些特殊部门要对大量的硬币进行高效的处理，如计数、分类、包装等以使其再流通，无人售票车、投币电话等需要对硬币进行实时识别，自动售货机除了识别之外，还要提供找零功能等。

而且在目前在世界范围内，硬币以其成本低，流通次数多、耐磨损、易回收等无可替代的优势将占领小面额货币市场是大势所趋。

市场需要一种成熟可靠的硬币自动处理机具。

鉴于此需要，我们研制用于处理上述问题的机具。

硬币清分机是金融行业设备中的用于清点硬币的技术产品，它的主要功能是硬币的计数和硬币币种的清分。

目前主要适用于超市、公交、自动售货行业，零售业等行业。

硬币清分机外型简单大方，设备原理清晰。

操作简单易懂，价格适中，在超市，零售等行业颇受欢迎。

硬币清分机的最大优点在于它不仅可以清点硬币的数目，更能将各币种清分开来，并且面对不同的国家的硬币不需要调整软件，只需要调整机器的硬件设备就可以满足不同的国家的硬币清点需求。

因此不仅占据了很大的市场份额，而且对于生产成本也有所降低。

国内外硬币清分机发展现状国外硬币清分发展现状硬币清分机至今已有30年的历史，发展到今天，硬币清分机已具有可靠的传动系统和先进的计数清分功能，其智能化的设计为解决硬币清点的困难提供了完美的选择。

国外着名厂家有日本的荣光、瑞典的SCANCOIN AB。

由于国外硬币清分机发展比较早，其技术也较为成熟。

硬币清分机的传动系统技术具有低噪声、传动平稳、性能可靠等优点；计数功能采用光敏传感器，有功能齐全，操作更简便等优点；采用数字显示屏，进行可视化设计，全面显示硬币的数量等信息。

如图所示为最新硬币分拣机。

图国外硬币分拣机图国内硬币清分机发展现状1、硬币清分机在我国的市场前景：随着我国国民经济持续稳定地增长，2008年北京申奥成功和WTO的加入。

从本世纪开始，我国进入了全面建设小康社会的新阶段，创造美好生活环境是金融行业发展的巨大推动力。

我国第五版人民币的发行，辅币(10元以下)硬币化已经成为一种趋势，硬币的投放量还将大幅度增加。

由于硬币手工清分成本大，利润小，一般不复点且误差多，因此硬币流通自动化成为迫切的社会需求，所以硬币清分机将会成为国内金融市场的一个主流机器。

2、硬币清分机国内生产：在国内，清华大学、北京科技大学、上海交通大学、杭州电子科技大学、苏州大学、福州大学等多家单位均对如何进行正确的硬币识别做过深入研究，在机理上普遍采用电涡流法。

这些单位的研究在可能涉及的硬币范围内取得了较好的效果，但对硬币的鉴别都局限于项目本身，存在不系统、不完整，对伪币效果识别不好等问题。

3、硬币清分机是对高速通过的硬币进行识别、计数，同时对伪币、残币进行剔除的系统。

它是分类机、计数机、包装机、销毁机等众多硬币处理器具的基础。

由于国情和货币体系不同，研制各国统一的硬币清分系统不现实，因此，需要针对不同的货币体系研制相应的清分系统。

在这个领域里，国外较早的开展了研究，并且做了大量的工作。

开发的产品大致也分为三个档次，低档、中档和高档。

低档清分速度在1000枚/min以下，中档为1000～1500枚/min左右，高档则在1500枚/min以上。

所使用的清分方法上主要有两大类，一类是根据物理技术进行清分，另一类是根据性能指标进行清分。

高速清分基本上都是采用性能指标来进行清分。

综观来看，当今国内外硬币清分装置，或者设计原理简单，抗振动、抗电磁干扰能力差，识别伪币能力差；要么制造复杂、价格昂贵、缺少实用价值表1-1 我国目前流通币种及其基本信息二、方案确定硬币清分机主要设计是从硬币的送料，分离，计数等几个方面进行考虑。

方案一：首先混币通过传输装置，定时定量的（定时定量的目的在于防止一次送进过多的硬币而导致分离盘负担过大，引起堵塞和分离不流畅）传输一部分混币到图中所示的分离盘，起先我们分离的是币值为1分的硬币，所以第一个传感器挡币块与导轨的距离设计的要比1分的硬币略大，比其它币值的硬币直径都要小，以此为标准再经过实验产生的分离效果，我们确定一个合适的直径，这样一来，1分的硬币和其它币值的硬币就区分了出来。

其工作原理如下：启动电动机，电动机带动分离盘，使得分离盘转动，则分离盘中的硬币作离心运动，硬币被拨到导轨中（导轨上端对应6个传感器挡币块,挡币块与导轨的距离大小循序从上到下依次变大），然后根据硬币的尺寸由小到大的循序对挡币块与导轨之间的距离进行调整，从而对不同直径的硬币进行分离。

其装置简图如图所示。

图方案一硬币分离简图方案二：根据硬币的形状特点，用币盆直接和储币斗相通，币盆的底部有转盘直接和电机联接，这样在电机转动时，硬币由于离心力的作用会被甩到币盆的边缘。

币盆边缘会有引导弧和硬币轨道相通，并且入口处有间隙可调节的压片称为选币口，根据硬币厚度不同而设定它的出口标准，轨道间距按照不同面值硬币的直径设置，保证每次只有规定面值的硬币通过。

之后进行检伪，它利用电涡流传感器进行检测，可以根据通过物体的的材料不同进行分辨，并在出现假币、残币时利用电磁铁将伪币弹出。

之后对堆币套筒堆好的硬币，由调整机械手夹紧移动到包卷胶辊1、2处。

三个辊子向硬币圆心移动，压紧硬币后，机械手松开，随后包卷辊子带动硬币堆和包卷纸高速旋转，将纸裹紧在币堆上。

随后进行勾至此包卷完成，如图所示。

图方案二工艺流程示意图方案三：当机器做好启动准备工作后，在投料口投入硬币，启动电机带动传送带和硬币传动，运行过程中过滤硬币使其只能单一一个通过传送带并通过带有空洞，根据尺寸的不同，不同的硬币掉落不同的孔内，孔在斜板上侧边分布，并且孔洞大小由小到大，达到筛分硬币的目的，并在掉落过程中添加计数机，计数机工作并计数。

计数完成后电机暂停工作。

然后完成硬币堆的包装。

示意如图所示。

图方案三示意图最终方案选用：经过比较与分析，方案三适合现如今的设计思路与创新，结构简单，可用性高，所以选择方案三的筛分办法并加以改进。

由于一个传送带直接传送并且下落时易出现分离不开的情况，所以增加一个传送带；由于斜板的孔未必实用，所以改成类似长方形的孔槽，方便分拣。

斜板图如图所示。

图分拣板平面示意图图分拣板三维示意图三、分步设计送料过程硬币通过投料口进入漏斗中，并由漏斗进入传送带1，经过传送带末端时设立一个单个硬币高（不能两个硬币叠起）挡板讲硬币变为层，并通过梯形钢板使硬币变成一列进入下一个传送带2，经由传送带2到达筛分板。

传动设计电动机的选型考虑到设计的硬币清分机机适用对象为零售业、银行和个体商户户,故电动机电压应选用220V.再考虑到所受的载荷不大,所需动力不是很大,选用小功率的电动机.综合各方面因素,选用YL系列电动机.YL系列电动机是新型高效节能产品,具有体积小、容量大,起动及运转性能优越等特点,符合国际标准IEC的有关规定,并实现同一机座号单、三相异步电动机等级相同,提高了单、三相电动机的互换性和通用性,被广泛应用于冷冻机、泵、风机、,小型机床以及农副业和家用电器等方面.电动机的主要参数：型号:YL801-4；电压:220V；功率:；同步转速:1500r/min；频率:50HZ；效率:68%；功率因数:；外形尺寸:⨯⨯0。

0电动机的安装方式：选择IBM3型V带传动的设计已知电动机的额定功率为,转速n1=1500r/min,选取传动比为i=,采用普通V带传动.（1）.确定计算功率P ca由参考资料[1]表8-6查得工作情况系数 KA=,故P ca =KA ⨯P=⨯ （2）.选取带型根据P ca ，n 由参考资料[1]图8-9确定选用Z 型 （3）.确定带轮基准直径由[1]表8-3和表8-7取主动轮基准直径 d 1d =71mm 则从动轮基准直径 d 2d =i ⨯d 1d =⨯=329mm 根据参考资料[1]表8-7 取d 2d =280mm 按参考资料[1]式(8-13)验算带的速度V=10006011⨯n d d π=100060150071⨯⨯⨯πm/s=<35m/s带的速度合适（4）.确定V 带的基准长度和传动中心距 根据 (dd1+dd2)<a 0<2(dd1+dd2), 即< a 0<702初步确定中心距a 0=400mm根据参考资料[1]式(8-20)计算所需的基准长度L d ˊ=2 a 0+2π(280+71)+4004)71280(2⨯-=根据参考资料[1]表8-2选取带的基准长度Ld=1400mm由参考资料[1]式(8-21)计算实际中心距 a= a 0+(d L +d L ˊ)/2=400+/2= （5）.验算主动轮上的包角a 1 由参考资料[1]式(8-6),得a 1=180°-︒⨯-5.5721ad d d d =180°-(280-71)⨯°/=°>120° 主轮上的包角合适 （6）.计算V 带的根数Z 由参考资料[1]式(8-22)知ld caK K P P P z )(00∆+=由n1=1500r/min, dd1=71mm, i= 查由参考文献[1]表8-5a 和参考文献[1]表8-5b,得P 0=, △P 0=查参考资料[1]表8-8,得K α= 查参考资料[1]表8-2,得K l =则14.192.0)03.031.0(605.00⨯⨯+=z =取z=2式(8-22)中 Kα—————包角系数Kl——————长度系数P——————单根V带的基本额定功率△P—————计入传动比的影响时,单根V带额定功率的增量（7）.计算预紧力F由参考资料[1]式(8-23)知F0=2)15.2(500qvKzvPca+-α查参考资料[1]表8-4, 得q=m,故F0=25735.506.0)192.05.2(5735.52605.0500⨯+-⨯=（8）.计算作用在轴上的压轴力Fp 由参考资料[1]式(8-24), 得Fp =2sinF21dz=2747.155sin49.6922︒⨯⨯⨯=V带轮的结构参数如表所示。

表传送带参数传送带1、2材料:普通橡胶带；传送带转速：76r/min;其余参数如下表所示。

表传送带参数表分拣斜板的设计分拣斜板材料的选定，因为是通过重力驱动硬币延斜板运动，所以因选择表面光滑的材料以减少摩擦阻力，提高机构的可行性。

本设计为小批量硬币分拣机械，故所选材料因具有价格低廉，便于加工，密度轻等优点。

查阅机械设计手册选取如下两种材料塑料，铝合金。

两种材料的优缺点如下（1）塑料a．大部分塑料的抗腐蚀能力强，不与酸、碱反应。