硬币分拣装置的毕业设计[管理资料]

摘要
硬币分拣装置是一种自动分拣各类币种硬币的装置，该装置利用三种直径的分拣孔进行分拣，该装置主要包含动力驱动单元，硬币分离单元，硬币处理单元，硬币输送单元和硬币计数单元。

在所述硬币输送单元端分别对应着各种的硬币储币单元。

该装置每分钟能处理 150 枚硬币，是人工处理能力的 50 倍，能有效、便捷地解决当前银行、公交汽车公司、商场等部门清点硬币花费大量人工时间及成本的难题。

适用于大量硬币需要分拣的场合，该装置性能价格比高，满足经济性要求。

关键词：硬币分拣
目录
摘要 (Ⅰ)
第1 章绪论 (1)
硬币分拣装置的发展 (1)
硬币的发展 (1)
硬币分拣技术的发展与分类 (1)
(2)
中国硬币体系………………………………………2 中
国硬币材料 (3)
国内外硬币清分机发展现状 (3)
国内硬币清分机发展现状 (3)
国内硬币清分机发展现状 (3)
(4)
硬币分拣装置的特点 (4)
第2 章硬币分拣装置的总体方案 (5)
硬币分离方案 (5)
硬币计数方案 (8)
第3 章传动部分设计 (10)
电动机选型 (10)
V带传动设计 (11)
第4 章分拣盘的设计 (16)
第5 章传动轴结构设计 (18)
轴的设计 (18)
轴的结构设计 (18)
第6 章扰臂装置的设计 (20)
第7 章硬币导槽的结构设计 (21)
第8 章硬币分拣装置的机架设计 (22)
第9 章储币筒的结构设计 (23)
结论 (26)
参考文献 (27)
第 1 章绪论
硬币及其分拣技术的产生和发展
硬币的发展
中国是最早使用货币的国家之一，使用货币的历史长达五千多年之久。

中国古代在形成和发展的过程中，先后经历六次重大的演变。

在近代，随着外国技术的进入和发展，出现了使用机器制造金属硬币的技术，利用金银等来制造硬币也得到了迅速的发展，尤其是银币更是得到了广泛的使用和认可。

后来，由于金银的价格日趋昂贵，渐渐出现了利用纯镍和铜镍合金来制造硬币的方法，以作为银子的替代物。

如今，世界各国用于制造硬币的金属材料越来越广泛，除了传统的金和金合金、银和银合金、镍和镍合金、铜和铜合金、铝和铝合金之外，也出现了镍铁复合材料、铜铁复合材料、钢芯镀镍材料、钢芯镀铜材料、锌芯镀铜材料等，这些材料统称为包复材料。

中国的硬币概况
中国硬币体系
中国至今发行了四套硬币，第三套流通硬币是对第二套流通硬币的更新、替代和调整。

第三、四套硬币与继续流通的第一套流通硬币共同形成了我国比较完整的硬币系列。

目前我国硬币分为 1 元
5 角，1 角，2 分，1 分六种面值。

中国硬币材料
中国硬币材料采用铝镁合金，这种材料适合制造低面值硬币。

1980 年改用铜镍合金（即白铜），但由于铜镍合金资源有限，经过专家论证，于 1992 年的 1元硬币改用铜芯镀镍，同大量采用低碳钢而降低成本。

5 角硬币则用铜芯合金板材冲压而后经过滚边、光饰单位那个处理技术，使表面明亮光泽、典雅清晰。

现行流通的硬币以钢芯镀合金为主，具有色泽光亮，不易锈蚀等特性。

国内硬币分拣装置现状
①．硬币分拣机在我国的市场前景：随着我国国民经济持续快速增长，从本
世纪开始，我国开始进入了全面建设小康社会的新阶段，创造和谐的生活环境是
金融行业发展的巨大推动力。

我国第四版人民币的发行，辅币（1 元，5 角，1
角）的硬币化已经成为一种趋势，硬币的投放量还将会大幅度增加。

但是由于大
量数量的硬币的手工分拣工作成本大，耗费大量人力，且人为的误差多，因此硬
币分拣自动化将会成为迫切的社会需求，所以硬币分拣机将会成为国内金融市场
的一个必备的金融机器。

出了大量的工作。

开发的产品大致也分为三个档次：低档、中档以及高档。

低档
分拣机器的分拣速度在 400 枚/min 以下，中档分拣机器分拣速度为 400～1000
枚/min 左右，高档分拣机器分拣速度则在 1000 枚/min 以上。

所使用的清分方法
上主要有两大类，一类是根据硬币的物理特性指标进行分拣，另一类是根据硬币
性能指标进行分拣
硬币分拣装置的课题背景
众所周知，硬币作为一种流通货币，在一个国家金融系统中是不可缺少的重要组成部分。

它相比较纸币而言，规格统一，不易磨损更重要的是可以长时间的使用流通，因此，硬币在世界各国得到了广泛的运用。

我国至今为止一共发行了过 4 套硬币，随着时代的不断发展，硬币在自动售货机，公交车等场合的广泛运用，数量庞大的硬币的后期整理分类工作成为了一个不小的麻烦，一方面硬币种类杂乱，需要一一识别；另一方面，分拣工作需要大量的人力，耗时费力。

目前银行等相关机构的手工分拣硬币的方法已经不能满足大量硬币处理的要求。

鉴于此需要，设计了用于解决上述问题的硬币分拣装置。

硬币分离方案：
具体的分离步骤如下：
首先混币通过入币口，进入到硬币分拣系统装置的分拣系统中，再通过入币口后，硬币主要落在分键盘中心附近出（目的在于防止5 角，1 角硬币在初进入分离盘便进过分键盘边缘的一元硬币分拣孔流出）。

混币进入到图中所示的分离盘，在第Ⅰ层分键盘上有若干直径为 22mm 的分拣孔，因此在装置启动后，5 角，1 角的硬币便会经过分拣孔落入到Ⅱ层分键盘。

因此，1 元的硬币和其它币值的硬币就区分了出来。

同理，在Ⅱ层分键盘上也有若干直径为 19mm 的分拣孔，1 角硬币会经过这些分拣孔进入Ⅲ层分键盘，因而，5 角和 1 角的分拣盘便自动区分开了。

其工作原理如下：启动电动机，电动机带动扰动装置转动，则Ⅰ层分离盘中的硬币由于扰动装置的作用作离心运动，5 硬和 1 角硬币开始被拨到Ⅱ层，Ⅲ层分键盘中，从而对不同直径的硬币进行分离，依次分离 1 元，5 角，3 角的三种硬币。

其装置简图如图 1 所示：
该方案基本原理主要是利用三种硬币的不同直径进行分拣，通过三层分拣盘上不同的结构，将杂乱无章的硬币一层一层地分离，直至三类币种全部分开并由滑道进入对应的储币筒中。

该方案需要扰动臂以降低的转速对硬币堆进行扰动。

，装置需要的驱动力小，且传动机构简单、紧凑。

三种币种的储币筒，结构简单、紧凑，且成本要低，易于实现预期的功能。

第 3 章传动部分设计
电动机的选型
考虑到设计的硬币分拣装置的使用对象是零售行业，公交公司，银行业以及个体商户等等。

故选用 220V 电源电压，再考虑到装置所承受的载荷不大，所需动力也不是很大，。

而且转速也不需要很高，故选用直流减速电机。

综合各方面因素，选用 J-55ZYT-PX 系列直流减速电机。

J－SZ （ZYT）－PX 系列微型直流减速电动机，分别由 SZ ZYT 系列直流电动机与 PX 型普通精度行星减速器构成，能够实现无级调速，同时，其调整范围宽、体积小、重量轻、效率高、结构紧凑、广泛使用于各类机械产品中。

电动机转速实现无级变速等优点。

J-55ZYT-PX 系列直流减速电机电动机的主要参数：
型号: J-55ZYT-PX
电压:27V
功率:29W
外形尺寸:72× 72 × 199
电动机的安装方式：
V带传动的设计
带传动的主要优点：①带传动的中心距比较大
②传动带是弹性体结构，具有能缓冲，吸振，传动平稳，噪声小的
特点
③带传动的结构简单，成本低，装拆比较方便
④带传动在发生过载时，带会在带轮上打滑，能够防止其他零件发生损坏
综上，该装置的动力传动系统以带传动为主。

①电动机V 带轮的设计
②主轴 V 带轮的设计
、V 带轮的设计要求
设计 V 带轮时应满足的要求有：质量小；结构工艺性好，无过大的铸造内应力，质量分布均匀，转速高时要经过动平衡，轮槽工作面要经过精细加工（表
面粗糙度一般应为）以减带的磨损，各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。

、带轮的材料
此处带轮的材料，采用铸铁，材料牌号为 HT200 。

、 V 带轮的结构
铸铁制 V 带轮的典型结构有以下几种形式：
①实心式②腹板式③孔板式④椭圆轮辐式.
当带轮的基准直径dd ≤时，可采用实心式；
dd ≤ 300mm 时，可采用腹板式；
d1-d2 ≥ 100mm 时，可采用孔板式；
dd ≥ 300mm 时，可采用轮辐式。

、相关计算
已知电动机的额定功率为29KW,转速 n 83r/min,选取传动比为i= 2,采用普通 V 带传动.
P c
由参考资料[1]表 8-6 查得工作情况系数 KA= ,故
Pc= KA × = × 29=
:
根据 Pc ，n1 由参考资料[1]图5-9 确定选用 Y 型
由[4]表 5-10 取主动轮基准直径 dd1 = 20mm
则从动轮基准直径 dd2 = i×dd1 =2×20= 40mm
根据参考资料[1]表 8-7 取 dd2= 40mm
按参考资料[1]式 8-13 验算带的速度
V=πdd1n1 /60×1000=π × 20 × 83 /60×1000=< 35m/s
故带的速度合适
V 带的基准长度和传动中心距
根据 ( dd1+dd2) <a0< 2 (dd1+dd2) ,
即42 <a0< 120
初步确定中心距 a0 = 80mm
根据参考资料[4]式 5-20 计算所需的基准长度
Ld’=2a0+π/2(20+40)+(40-20)^/4×250 =
根据参考资料[4]表 5-2 选取带的基准长度 Ld 250mm
由参考资料[4]式 5-21 计算实际中心距
a = a0 + (Ld -Ld’) /2= 80+ () /2=
a1
由参考资料[4]式 5-6 ,得
a=180°- [(dd2-dd1)/a]× °=180°- 40-20 × °/ °> 120°
故主轮上的包角合适
V 带的根数 Z
由参考资料[4]式 5-22 知
Z= Pca/ [ (P +ΔP) Kl Kd]
由n1= 83r/min, dd1= 20mm, i =2
查由参考文献[4]表 5-3 和参考文献[4]表 5-4, 得 P0 = , △P 0 =
查参考资料[4]表 5-8,得 Kd=
查参考资料[4]表 5-6,得 Kl=
则z = /[( + )× × ] =
取 z= 1
五、带轮的结构设计
带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构形式，根据带的截型确定轮槽尺寸，参考文献[4]表（5-10 ），带轮的其它结构尺寸可参照参考文献 [1]图（5-12 ）所列经验公式计算，确定了带轮的各部分尺寸后，即可绘制出零件图，并按工艺要求注出相应的技术条件等。

由以上的计算可知：电动机的V 带轮选实心式；主轴 V 带轮选腹板式。

第4章分拣盘的结构设计
本装置主要利用币种不同的硬币在直径上的区别，通过直径不同的分拣孔进行分拣，为使装置分拣功能能够更精确，装置采用三级分拣，即在每层分拣层分拣出一种硬币，最终实现对三种币种的硬币进行分拣，装置依次分拣一元、五角和一角的硬币。

分键盘 1：
分键盘 1 主要是实现对 1 元硬币的分离功能，在分键盘 1 上有若干直径为22mm 的分拣孔以及一个直径为出币口，在分拣盘上有一个斜面，斜面的前半部分有五个直径为 20mm 的分拣孔，主要防止
在杂乱无章的硬币做离心运动的过程中，一角和五角的硬币会通过 1 元硬币出币口通过，进而出现分拣工作的失败，因此，改结构设计可以使经过扰动装置处理后，平摊在分键盘上的硬币（可能包含 1 元，5 角，1 角）在向 1 元出币口运动过程中，1 角和 5 角的硬币会在到达出币口前，会通过分拣口落入到后续的分拣盘上，保证分拣工作的精度。

分键盘 1 的结构图如下：
分拣盘 2：
分拣盘 2 主要实现对 5 角硬币的分拣，在经过了分拣盘1 的分拣后，1 角和
5 角的硬币会落入到分拣盘 2 上，分键盘 2 上有若干直径为20mm 的分拣孔以及一个直径为 21mm 的 5 角硬币出币口。

分拣盘 2 具体结构如下：
分拣盘 3：
进过分拣盘 1,2 的分拣后，落入分拣盘 3 上的只有 1 角硬币，因此，分键盘 3 上仅有一个直径为 20mm 的 1 角硬币出币口。

分拣盘 3 结构如下：
第 5 章传动轴的结构设计
初步确定轴的直径和材料：
先初步估算轴的最小直径。

选取轴的材料为 45 号钢，调质处理。

取 A0 10。

轴的结构设计：
1 拟定轴上零件的装配方案
为使装置的结构更加简单，考虑到具体的轴上各零件的安装细节，先将轴的固定采取“一端固定，一端支撑”，现选用如图所示的装配方案：
2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
⑴为了满足扰臂装置的周向和轴向定位要求，上半轴需加工出三个定位孔，从而使用三个开口销对扰币装置进行固定。

左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径 D＝8mm。

⑵初步选择滚动轴承。

选用深沟球轴承。

参照工作要求，下端滚动轴承采用轴肩进行定位。

中部滚动轴承采用过渡配合。

两个轴承分别装夹在轴承座中。

⑶带轮与轴之间采用弹性挡圈定位。

⑷轴上零件的周向定位大、小带轮与轴的周向定位均采用平键联接。

按由手册查得平键截面 b×h 4×4 GB1095-2003 ，键槽用键槽铣刀加工，长为 10mm 标准键长见 GB1096-2003 ,同时为了保证带轮轮毂与轴的配合为 H7/n6。

滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 m6。

4）确定轴上圆角和倒角尺寸。

取轴端倒角为 2×45°。

第 6 章扰动臂的结构设计
由于进入到分拣装置中的杂乱硬币是堆叠在一起，同时让硬币穿过分拣孔也需要外给予硬币驱动力，主要才能保证硬币充分搅动后，各种币种彻底分开。

扰动臂装置作为本装置结构的一部分，主要是通过与轴联接，在轴的转动过程中，扰动装置随着轴一起旋转，带动硬币堆做圆周运动，使得杂乱的硬币堆充分搅拌均匀，使对应的硬币依次落到向对应的分拣盘，保证分拣的准确性。

扰动装置在旋转过程中会受到径向力和轴向力，因此，扰动装置需要进行轴向和周向定位。

本装置选用开口销 GB/T 91-2000 对扰动臂装置进行固定。

装置的具体结构如下：
第 7 章硬币导槽的结构设计
硬币导槽的设计要求：
1、导向作用。

经过分拣之后的硬币需要准确地滑入到对应硬币储币筒中。

2、耐磨。

导槽的主要作用是引导硬币滑动方向，其所受摩擦力主要是来自于硬币，硬币与导轨之间会不断的重复摩擦，所以导槽需要耐磨性很好，而且导槽受到一定的的冲击力导槽表面的粗糙度及硬度、润滑状况和导槽表面压强的大小。

3、刚度足够。

在载荷的作用下，导槽的变形不应超过允许值。

当刚度不足不仅会降低导向精度，还会加快导轨面的磨损。

因此导轨材料为 45#钢，保证在硬币流通的载荷下保证足够的刚度。

4、结构工艺性好。

导槽的结构应力求简单、便于制造、检验和调整，从而降低成本。

且导轨的外形尽可能简单，便于加工制造。

本次设计的硬币分拣机，对于导槽的材质要求为 45#钢。

此外导槽的表面要足够光滑，所以导槽的装配面及两工作面镀好需要再次抛光处理，去除表面的锐边及毛刺。

因为导槽引导硬币的滑动。

所以固定的方式要一定的要求。

导槽表面加工若干沉头定位孔，以保证导
槽的稳定性。

第 8 章机架的结构设计
机架的设计要求：
1、对于机架的工况要求：保证机架上安装的零部件能顺利运转，机架的外形或内部结构不致有阻碍运动件通过的突起；设置执行某一工况所必需的平台；保证人工操作的方便及安全等。

为此应保证机架钣金材料表面的平整度。

2 、材料的选用：因为所设计的硬币清分机对于机架工作时承受的的重力、夹紧力、摩擦力、惯性力和工作载荷等不是很高，因为装卸搬运方便，所以机架的重量要轻，成本要低。

因此该机器的机架选材为不锈钢板。

3、联接固定方式：该机架的联接固定方式选用普通的螺栓联接方式。

上下罩壳均选用钣金件，拆装、调整方便。

4 、考虑到机器内部的驱动电机，产生的热量比较大。

故在底板开数个小孔，便于机器热量的及时散发。

机架的具体结构如下：
机架机身机架上盖机架下盖
第 9 章储币筒的设计
储币筒的设计要求：
由于经过分拣盘的筛拣之后，硬币经过滑道道储币柜后，装置需要一个储存三种币种的容器，同时为了方便硬币的取出以及后期包装，储币筒需要能够分拆成两部分。

同时，硬币需要能够顺利落入到储币筒中，储币筒内壁表面必须光滑。

因此，储币筒选用铸塑材料，且有两个半圆筒通过卡槽拼接组成。

储币筒具体结构如下：
结论
这次毕业设计是大学学习阶段非常难得一次的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的硬币分拣装置的设计，我摆脱单纯的理论学习的状态，结合实际的工程问题，锻炼了我合理利用专业知识的能力，同时也提高了我查阅相关文献资料，以及电脑制图等相关专业技能。

我认为这正是毕业设计的目的所在。

本次毕业设计我
所做的是硬币分拣装置，本装置采用根据硬币直径的大小对币值进行分拣的方法，虽然不具备辩伪功能，但可以对中国现有的硬币能快速地按币值进行清分。

装置的主要特色是设计简便、清分准确、使用可靠、维护简便等。

与此同时该装置还具备可重构性，通过硬件结构针对性的重组，满足多种大量硬币清分场合的需求。

顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，让我在了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心，今后我更会关注新技术新设备新工艺的出现，并争取尽快的掌握这些先进的知识，更好的完善自己的知识体系，更好的为祖国的建设和发展做出自己的贡献。

参考文献
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