硬幣自動分選清點機械設(shè)計【自動分選、清點和包裝】

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3．開題報告不合格或沒有做開題報告的學(xué)生，須重做或補做合格后，方能繼續(xù)論文(設(shè)計)工作，否則不允許參加答辯； 4．開題報告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師； 5．開題報告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊(部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打印)。 一、選題依據(jù) 1．論文(設(shè)計)題目 硬幣自動分選清點機械設(shè)計 2．研究領(lǐng)域 機械制造及其自動化—機電一體化 3．論文(設(shè)計)工作的理論意義和應(yīng)用價值 本課題來源于流通市場實際需要。針對自動售貨機、公交車收款機等硬幣流通的現(xiàn)狀，開發(fā)設(shè)計適合實際、高效可靠的硬幣自動清點包裝機械，以適應(yīng)市場的需求。 在日常生活中，由人工清點硬幣，包裝硬幣是一項非常煩瑣的工作，效率低，速度慢，造成了人力資源的巨大浪費。硬幣伴隨著人們的衣食住行，在社會中大量的流通，超市、公交公司等地方是硬幣大量集中的地點，每天都會有數(shù)以萬計的硬幣，如果由人工清點，將會造成巨大的人力資源浪費，因此用機械清點并包裝硬幣將是以后的發(fā)展趨勢。 近年來，隨著科學(xué)家們在各個領(lǐng)域的突破，計算機、工業(yè)機器人和機械設(shè)備等的結(jié)合并應(yīng)用于日常生活中，為人們的生活提供了極大的便利。硬幣是人們生活中不可或缺的東西，每天數(shù)以億計的硬幣需要分選清點，為了解決這一生活生產(chǎn)中的難題，近年來越來越多的人開始關(guān)注這方面的問題，也有研究所開始著手設(shè)計制造硬幣自動分選機構(gòu)，現(xiàn)已有多種硬幣自動分選機構(gòu)，但還不廣泛，這些機構(gòu)也未在社會上廣泛使用。隨著工業(yè)生產(chǎn)自動化的發(fā)展，這種由振動供料機、機械手和包裝機組成的硬幣分選清點機構(gòu)將得到大力推廣，其中的振動供料機是輸入傳輸裝置，主要作用是將不同種類的硬幣送入多路分選裝置，包裝機是用于將清點分選好的硬幣包裝，便于硬幣的存放，機械手則用于傳送包裝好的硬幣。這種機構(gòu)設(shè)備主要用于分選和清點1元、0.5元及0.1元的硬幣。 同時，這種非工業(yè)用途的機械設(shè)備，其意義遠不僅是它們自身所能帶來的直接經(jīng)濟價值。這類機械設(shè)備往往是各種領(lǐng)域最新技術(shù)的交叉實驗平臺，在新型機器手、振動供料機和包裝機上應(yīng)用的新技術(shù)有可能很快就出現(xiàn)在其他領(lǐng)域的實際產(chǎn)品中，不但促進了新型機器手、振動供料機和包裝機的發(fā)展，也帶動了其他相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)品的進步。 此次設(shè)計的機械設(shè)備就是為了促進機械創(chuàng)新的發(fā)展，按照這一理念，為了硬幣分選工作的速度與效率而設(shè)計的，通過此次設(shè)計可以檢驗我們大學(xué)四年所學(xué)過的理論知識，提高創(chuàng)新能力，很有意義。 4．目前研究的概況和發(fā)展趨勢 隨著現(xiàn)今社會的進步，每天市場上流通的硬幣越來越多，隨之而來的硬幣清點分選工作也是大大的加重了，這樣每天不僅加大了員工的工作量和一些不必要的花費，所以硬幣自動清點分選機構(gòu)將孕育而生，并得到廣泛的應(yīng)用，擁有良好的發(fā)展前景。目前有一種硬幣分選機構(gòu)，硬幣自動分選機的設(shè)計原理有四部分,即輸入傳輸裝置、多路分選裝置、分類收集裝置、計數(shù)統(tǒng)計裝置。硬幣自動分選機的設(shè)計依據(jù)是：利用偏心輪電機產(chǎn)生振動，使硬幣定向移動進入多路分選裝置；再利用絲杠旋轉(zhuǎn)力傳送硬幣，當(dāng)不同規(guī)格的硬幣通過相應(yīng)的檢測分離孔時，被檢出進入分類收集裝置；利用單片機編程、光電計數(shù)控制電路等多種知識和技術(shù)，使其分選效率好，計數(shù)準(zhǔn)確。輸入傳輸裝置的主要作用是將不同種類的硬幣自動進入多路分選裝置。輸入傳輸裝置位于多路分選裝置的上部。輸入傳輸裝置包括硬幣輸送盒、輸入導(dǎo)軌、控制擋板和振動等部分組成。輸送盒固定在具有一定位移的絲杠片上。輸送盒的里面的進口端略高于出口端，輸送盒出口端裝有3組輸入導(dǎo)軌，引導(dǎo)硬幣進入分選裝置；輸送盒的上部安裝控制擋板，防止硬幣疊加進入輸入導(dǎo)軌；輸送盒的底部安裝一個裝有偏心輪的微型電機，當(dāng)接通電源時產(chǎn)生振動。 多路分選裝置設(shè)計為3路，主要作用是將規(guī)格不同的硬幣進行分類篩選，規(guī)格相同的硬幣從各路中匯集到同一收集裝置。多路分選裝置包括輸送部分和檢測分離部分組成。輸送部分為3路，由4個螺旋絲杠組成。4個螺旋絲杠水平并列在一起，兩個絲杠為一組，共構(gòu)成3組，一組兩個絲杠分別加工為左旋和右旋，傳動時相向旋轉(zhuǎn)，使硬幣在兩個絲杠之間向前移動。每個絲杠固定在傳動軸上，其中一端安裝傳動齒輪，相互嚙合，由一微型電機棗減速器機組帶動。分離檢測部分位于每對絲杠下面，根據(jù)硬幣直徑大小設(shè)有檢測分離孔。 目前市場上主要流通四種面值的硬幣，1元、0.5元和兩種0.1元，直徑分別為25mm、20mm、22mm和19mm（兩種0.1元直徑大小不同）。檢測分離孔按照硬幣移動方向進行分布，先小孔后大孔，共有4種，根據(jù)硬幣直徑設(shè)計為矩形口，4種檢測分離孔線性連接在一起，使硬幣在其上面能夠連續(xù)移動,在檢測分離孔前有一過渡孔，使硬幣落入時起到定位和過渡作用。因此，每路硬幣分選順序是：0.1元（小）、0.5元、0.1元（大）、1元。由于硬幣直徑差別很小，檢測分離孔加工精度要求很高，硬幣立面必須垂直位移方向，因此每組絲杠對稱性要好。 分類收集裝置位于多路分選裝置下面。主要作用是將分選出的硬幣進行分類收集。分類收集裝置由4個導(dǎo)軌和收集盒組成。導(dǎo)軌帶有一定傾斜角度，能夠使落入的硬幣快速滑落到收集盒中。4個導(dǎo)軌分別接受不同規(guī)格的硬幣，導(dǎo)軌位置與分選裝置的檢測分離孔相對應(yīng)。 計數(shù)顯示裝置的光電計數(shù)器安裝在分類收集裝置上，主要作用是將每路分選出的不同規(guī)格的硬幣進行分類統(tǒng)計。計數(shù)顯示裝置由數(shù)碼顯示屏（LCD）、單片機（51系列）、光電計數(shù)器、光電計數(shù)控制電路組成。數(shù)碼顯示屏安裝在硬幣分選機面板上，可以顯示四種硬幣的統(tǒng)計結(jié)果，以及總的金額數(shù)。面板上還設(shè)置5個功能鍵，分別為合計、1元、0.5元、0.1元、復(fù)位鍵。單片機用于控制顯示參數(shù)以及各種功能設(shè)置編程。光電控制電路用于硬幣計數(shù)。計數(shù)顯示裝置的工作原理是，從多路分選裝置分選出同一規(guī)格的硬幣，進入分類裝置時，由光電計數(shù)器將落入的硬幣進行計數(shù)，計數(shù)結(jié)果不斷輸入單片機，進行統(tǒng)計和顯示。當(dāng)硬幣分選工作完成時，可以按下面板按鍵，通過顯示屏查閱硬幣總錢數(shù)，以及不同面值硬幣的總數(shù)。重新工作時按下復(fù)位鍵，計數(shù)器清零，可以繼續(xù)進行。 硬幣自動分選機，配置3路直流穩(wěn)壓電源，給顯示屏、單片機、傳輸電機和振動裝置等供電，并且電壓可調(diào)整。圖如下 二、論文(設(shè)計)研究的內(nèi)容 1．重點解決的問題 振動供料機、包裝機和機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計和驅(qū)動；振動供料機、包裝機和機械手運動的探討；保持一定的速度和硬幣種類（1元、0.5元、0.1元） 2．?dāng)M開展研究的幾個主要方面(論文寫作大綱或設(shè)計思路) (1) 確定合理的振動供料機、包裝機和機械手運動方案； (2) 進行振動供料機、包裝機和機械手運動參數(shù)設(shè)計； (3) 繪制振動供料機、包裝機和機械手運動機構(gòu)的裝配圖及其零件圖； (5) 編寫設(shè)計說明書。 3．本論文(設(shè)計)預(yù)期取得的成果 通過采用文獻資料收集、調(diào)查問卷等方式，了解現(xiàn)在硬幣清點分選機的發(fā)展趨勢、相關(guān)技術(shù)的對比及市場前景，完成振動供料機、包裝機和機械手的整體設(shè)計，實現(xiàn)振動供料機的傳輸作用，包裝機包裝和機械手的傳遞作用，理論上可以進行硬幣自動分選清點。 三、論文(設(shè)計)工作安排 1．?dāng)M采用的主要研究方法(技術(shù)路線或設(shè)計參數(shù)) 本課題是融機械設(shè)計、氣動技術(shù)、控制技術(shù)為一體的綜合技術(shù)項目。雖然有一定的難度，但是目前各項技術(shù)都已比較成熟，有關(guān)的硬件條件已基本具備，因此，方案是可行的。 設(shè)計參數(shù)：硬幣種類（1元、0.5元、0.1元） （1）機構(gòu)設(shè)計： 執(zhí)行構(gòu)件的運動設(shè)計：1 執(zhí)行構(gòu)件的數(shù)目 2 執(zhí)行構(gòu)件的運動形式和運動參數(shù) 原動機的類型及其運動參數(shù)的選擇 各個執(zhí)行構(gòu)件間運動的協(xié)調(diào)配合和機械的工作循環(huán)圖 （2）機構(gòu)傳動構(gòu)件設(shè)計：1 振動供料機裝配圖紙1 2 包裝機裝配圖紙1 3 機械手裝配圖紙1 4 硬幣自動分選清點機械裝配圖紙1 2．論文(設(shè)計)進度計劃 第一周至第二周:查閱相關(guān)資料，并進行市場調(diào)查了解硬幣自動分選清點機械機構(gòu)的發(fā)展趨勢。 第三周至第四周:根據(jù)指導(dǎo)老師的要求完成開題報告。 第五周至第六周:確定硬幣自動分選清點機械機構(gòu)的方案，并進行初期設(shè)計。 第七周至第八周:在老師的指導(dǎo)下確定最后方案。 第九周至第十二周:繪制所有的裝配圖和零件圖。 第十三周至第十四周:完善工作、技術(shù)總結(jié)、撰寫說明書。 第十五周:準(zhǔn)備答辯。 四、需要閱讀的參考文獻 1. 尚久浩 張淳 李思益．《自動機械設(shè)計（第二版）》中國輕工業(yè)出版社[M]．2002 2. 孫桓 陳作模.《機械原理(第六版)》西北工業(yè)大學(xué)機械原理及機械零件教研室 高等教育出版社[M].2001 3. 汝元功，唐照民主編．《機械設(shè)計手冊》[M]． 北京:高等教育出版社.1995 4. 高德．《包裝機械設(shè)計》 化學(xué)工業(yè)出版社（工業(yè)裝備與信息工程出版中心）[M]．2005 5. 吳旭朝 許婉英.《工業(yè)機械手設(shè)計基礎(chǔ)》天津科學(xué)技術(shù)出版社[M]. 1980 6. 楊福馨. 物件自動定向原理與方法[J]包裝工程, 1991,(01) :156-159. 7. 韓良,徐衛(wèi)良. 振動料斗的研究狀況與前景展望[J].電子工業(yè)專用設(shè)備, 1999,(01) :205-207. 8. 項新建,鄭春水. 多功能枕式包裝機自動定位控制系統(tǒng)的研究[J].電工技術(shù)雜志, 2001,(08) :91-96. 9. 孫智慧,張榮. 包裝機中常熱式薄膜熱封過程的仿真研究[J].包裝工程, 2002,(05) :187-190. 10. 段萍.移動機械手運動目標(biāo)檢測與跟蹤技術(shù)研究[D]. 中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫,2007,(11):262-264. 11. 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Organic static induction transistor for color sensors .Synthetic Metals, 1999,102(10),:900-903. 附:文獻綜述 近年來，隨著科學(xué)家們在各個領(lǐng)域的突破，計算機、工業(yè)機器人和機械設(shè)備等的結(jié)合并應(yīng)用于日常生活中，為人們的生活提供了極大的便利。硬幣是人們生活中不可或缺的東西，每天數(shù)以億計的硬幣需要分選清點，為了解決這一生活生產(chǎn)中的難題，近年來越來越多的人開始關(guān)注這方面的問題，也有研究所開始著手設(shè)計制造硬幣自動分選機構(gòu)，現(xiàn)已有多種硬幣自動分選機構(gòu)，但還不廣泛，這些機構(gòu)也未在社會上廣泛使用。隨著工業(yè)生產(chǎn)自動化的發(fā)展，這種由振動供料機、機械手和包裝機組成的硬幣分選清點機構(gòu)將得到大力推廣，其中的振動供料機是輸入傳輸裝置，主要作用是將不同種類的硬幣送入多路分選裝置，包裝機是用于將清點分選好的硬幣包裝，便于硬幣的存放，機械手則用于傳送包裝好的硬幣。這種機構(gòu)設(shè)備主要用于分選和清點1元、0.5元及0.1元的硬幣。 其中運用到了振動供料機，包裝機和上下料機械手。電磁振動給料機是由電磁激振器驅(qū)動的一種振動機械。它的用途很廣，例如，用來向皮帶運輸機、斗式提升機給料以及為工業(yè)窯爐定量配料等。在輕工業(yè)機械中電振機也有廣泛的應(yīng)用，例如在糖果包裝、鐘表元件加工、鉛筆橡皮頭裝配等生產(chǎn)環(huán)節(jié)中均有應(yīng)用。 目前，輕工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的電振機主要有直線料槽往復(fù)式和螺旋料槽扭動式兩種形式。前者料槽作往復(fù)直線運動，適合于不需定向排隊的輕小物料的供送；后者簡稱振動料斗，帶有螺旋槽的圓形料斗作扭轉(zhuǎn)振動，適合于不需定向排隊的單件物品的供送。 這兩種類型的電振機都由三個主要部分組成： 1) 槽體部分：包括料槽或料斗、銜鐵、主振彈簧。 2) 電磁激振器部分：包括激振器殼體、鐵心及線圈、配重等。 3) 減振器部分：包括心座支撐彈簧或懸掛彈簧。 電振機是利用電磁力驅(qū)動和機械共振原理進行工作的，它與其他供料機相比有以一些優(yōu)點： 1) 無動力機及變速傳動機構(gòu)，沒有摩擦運動部體，結(jié)構(gòu)簡單，不需潤滑，而且重量輕，便于維護。 2) 供料速度可調(diào)，可適應(yīng)多種物料，調(diào)整方便。 3) 靠微小振動使物料單方向運動，無強烈攪拌、撞擊、摩擦等現(xiàn)象，故機體不易損壞，使用壽命長。 4) 電振機是在近共振狀況下工作的，所需激振力較小，節(jié)能。 5) 電振機可與電子稱聯(lián)動實現(xiàn)定量給料的自動控制。 隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，包裝工業(yè)在國民經(jīng)濟中所占比重和作用也越來越大。我國成功加入WTO后，全球經(jīng)濟貿(mào)易一體化進程的發(fā)展促使商品流通領(lǐng)域的競爭更加激烈，人們在追求商品內(nèi)在質(zhì)量的同時，對商品包裝要求也越來越高。 包裝機械在包裝工業(yè)中的地位十分重要，對包裝工業(yè)現(xiàn)代化具有舉足輕重的作用。它可以提高勞動生產(chǎn)率，改善生產(chǎn)環(huán)境，降低生產(chǎn)成本，提高商品檔次，增加附加值，從而增強商品的市場競爭力、帶來更大的社會效益和經(jīng)濟效益。 進入到20世紀(jì)80年代后，我國的包裝機械的生產(chǎn)和設(shè)計取得了巨大的發(fā)展，大量填補國內(nèi)空白的包裝機械問世，品種規(guī)格不斷增加，同時出現(xiàn)了很多包裝機械生產(chǎn)企業(yè)，許多研究機構(gòu)著手研究包裝機械，高等院校也紛紛設(shè)立包裝工程專業(yè)，從而形成了一個獨立的包裝機械行業(yè)。進入21世紀(jì)，包裝機械除繼續(xù)增加新品種外，在產(chǎn)品的技術(shù)水平、內(nèi)在質(zhì)量和性能等方面都有很大的進步，這一切都與包裝機械的設(shè)計有著密切的聯(lián)系。 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，如食品、醫(yī)藥、日用品、化工產(chǎn)品、電子產(chǎn)品等生產(chǎn)中，主要包括三大基本環(huán)節(jié)，即原料處理、中間加工和產(chǎn)品包裝。包裝是工業(yè)生產(chǎn)中相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。包裝機械是使產(chǎn)品包裝實現(xiàn)機械化、自動化的根本保證，因此包裝機械在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中起著相當(dāng)重要的作用。 1. 大幅度地提高生產(chǎn)效率 如啤酒灌裝機的生產(chǎn)率可高達36000瓶/h，這是手工灌裝機無法比擬的。有如蛋形巧克力的包裝，用手工包裝每人每班可包裝20kg，而用機械包裝，每人每班可包裝250kg以上。 2. 降低勞動強度，改善勞動條件 如手工包裝糖果，一個工人8h要重復(fù)動作80000多次；再如人工袋裝化肥，粉塵飛揚污染環(huán)境等。如果廣泛地采用包裝機械代替手工包裝，不但能將包裝工人從繁重的體力勞動中解放出來，而且還大大地改善了工人的勞動條件。 3. 保護環(huán)境，節(jié)約原材料，降低成本 手工包裝液體產(chǎn)品時，易造成產(chǎn)品外濺；包裝粉狀產(chǎn)品時，往往造成粉塵飛揚，既污染環(huán)境，又浪費了原材料。采用機械包裝能防止產(chǎn)品的散失，既保護了環(huán)境，又節(jié)約了原材料。 4. 有利于被包裝產(chǎn)品的衛(wèi)生，提高產(chǎn)品包裝質(zhì)量，增強市場銷售的競爭力 有些產(chǎn)品的衛(wèi)生要求很嚴(yán)格，如藥品、食品等，采用機械包裝，避免了人手和藥品、食品的直接接觸，減少了對產(chǎn)品的污染。同時由于機械包裝速度快，食品、藥品在空氣中停留時間短，從而減少了污染機會，有利于食品和藥品的衛(wèi)生。 另外，由于包裝機械的計量精度高，產(chǎn)品包裝的外形美觀、整齊、統(tǒng)一、封口嚴(yán)密，從而提高了產(chǎn)品包裝的質(zhì)量，提高了產(chǎn)品銷售的競爭力，可獲得較高的經(jīng)濟效益。 5. 延長產(chǎn)品的保質(zhì)期，方便產(chǎn)品的流通 采用真空、換氣、無菌等包裝機，可使食品和飲料等的流通范圍更加廣泛，延長食品的保質(zhì)期。 6. 可減少包裝場地面積，節(jié)約基建投資 當(dāng)產(chǎn)品采用手工包裝時，由于包裝工人多，工序不緊湊，所以包裝作業(yè)占地面積大，基建投資多，而采用機械包裝，產(chǎn)品和包裝材料的供給是比較集中的，各包裝工序安排比較緊湊，因而減少了包裝的占地面積，可以節(jié)約基建投資。 隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，自動化程度的迅速提高，實現(xiàn)的裝卸、轉(zhuǎn)向、輸送或操持焊槍、噴槍、扳手等工具進行加工、裝配等作業(yè)的自動化，已越來越引起人們的重視。 機械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機械手被稱為“工業(yè)機械手”。生產(chǎn)中應(yīng)用機械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率；可以減輕勞動強度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)安全生產(chǎn)；尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進行正常的工作，意義更為重大。因此，在機械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的應(yīng)用。 通過對本次設(shè)計題目的深刻理解，對設(shè)計機構(gòu)各個部分的深入分析，對現(xiàn)市面上已出現(xiàn)的硬幣分選機的認(rèn)識，本次設(shè)計將采用一個電磁振動供料機，一個三道的直線振動滑道，一個熱封包裝機和一個上下料機械手組合而成。 審 核 意 見 指導(dǎo)教師評閱意見（對選題情況、研究內(nèi)容、工作安排、文獻綜述等方面進行評閱） 簽字： 年 月 日 教研室主任意見 簽字： 年 月 日 學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會意見 簽字： 年 月 日 公章： 12