寧大學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )硬幣隊列化輸送裝置設(shè)計所 在 學(xué) 院專 業(yè)班 級姓 名學(xué) 號指 導(dǎo) 老 師年 月 日I摘 要大面值貨幣的電子化，小面值貨幣的硬幣化是各國貨幣發(fā)行的趨勢。隨著硬幣在公交車、自動售貨機等場合的使用，對硬幣的高效率自動化處理提出了要求，硬幣計數(shù)機、硬幣計數(shù)包卷機由此而得到發(fā)展。硬幣計數(shù)、包卷的前提必須使硬幣隊列化排列，以方便電子設(shè)備對其進行計數(shù)，因此硬幣隊列化輸送裝置是以上兩種設(shè)備的關(guān)鍵部件。硬幣隊列化裝置的功能首先要實現(xiàn)對硬幣的隊列化排列；隊列化排列后的硬幣在輸送的驅(qū)動下沿輸幣道輸出，通過輸幣道上的計數(shù)器實現(xiàn)對硬幣的計數(shù)。為實現(xiàn)多種硬幣的計數(shù)，輸幣道的寬度根據(jù)硬幣的尺寸應(yīng)有級可調(diào)，同時不同厚度的硬幣能在壓幣壓緊產(chǎn)生的摩擦力下可靠輸出。關(guān)鍵詞：硬幣隊列化輸送裝置，硬幣隊列化，輸送裝置目 錄摘 要 .IAbstract II目 錄 .III第 1 章 緒論.61.1 設(shè)計背景 .612 硬幣隊列化輸送裝置的原理圖 .6第 2 章 整體方案設(shè)計.72.1 設(shè)計思路 .72.2 方案設(shè)計 .7第 3 章 傳動方案的選擇.9第 4 章 電動機的選擇計算 114.1 電動機選擇步驟 .114.1.1 型號的選擇 114.1.2 功率的選擇 124.1.3 轉(zhuǎn)速的選擇 .124.2 電動機型號的確定 13第 5 章 軸的設(shè)計.145.1 軸的分類 145.2 軸的材料 .155.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .155.4 軸的設(shè)計計算 185.4.1 按扭轉(zhuǎn)強度計算 .185.4.2 按彎扭合成強度計算 .185.4.3 軸的剛度計算概念 .195.4.4 軸的設(shè)計步驟 .195.5 各軸的計算 .205.5.1 高速軸計算 20III5.5.2 中間軸設(shè)計 225.5.3 低速軸設(shè)計 265.6 軸的設(shè)計與校核 .285.6.1 高速軸設(shè)計 285.6.2 中間軸設(shè)計 295.6.3 低速軸設(shè)計 .295.6.4 高速軸的校核 30第 6 章 聯(lián)軸器的選擇.306.1 聯(lián)軸器的功用 .306.2 聯(lián)軸器的類型特點 .306.3 聯(lián)軸器的選用 316.4 聯(lián)軸器材料 32第 7 章 圓柱齒輪傳動設(shè)計.337.1 齒輪傳動特點與分類 337.2 齒輪傳動的主要參數(shù)與基本要求 347.2.1 主要參數(shù) 347.2.2 精度等級的選擇 .357.2.3 齒輪傳動的失效形式 .357.3 齒輪參數(shù)計算 .36第 8 章 軸承的設(shè)計及校核.438.1 軸承種類的選擇 .438.2 深溝球軸承結(jié)構(gòu) .438.3 軸承計算 .45第 9 章 箱體設(shè)計.46參考文獻(xiàn).48總 結(jié).49致 謝.50第 1 章 緒論1.1 設(shè)計背景大面值貨幣的電子化，小面值貨幣的硬幣化是各國貨幣發(fā)行的趨勢。隨著硬幣在公交車、自動售貨機等場合的使用，對硬幣的高效率自動化處理提出了要求，硬幣計數(shù)機、硬幣計數(shù)包卷機由此而得到發(fā)展。硬幣計數(shù)、包卷的前提必須使硬幣隊列化排列，以方便電子設(shè)備對其進行計數(shù)，因此硬幣隊列化輸送裝置是以上兩種設(shè)備的關(guān)鍵部件。硬幣隊列化裝置的功能首先要實現(xiàn)對硬幣的隊列化排列；隊列化排列后的硬幣在輸送的驅(qū)動下沿輸幣道輸出，通過輸幣道上的計數(shù)器實現(xiàn)對硬幣的計數(shù)。為實現(xiàn)多種硬幣的計數(shù)，輸幣道的寬度根據(jù)硬幣的尺寸應(yīng)有級可調(diào)，同時不同厚度的硬幣能在壓幣壓緊產(chǎn)生的摩擦力下可靠輸出。12 硬幣隊列化輸送裝置的原理圖下圖為硬幣隊列化輸送裝置的原理示意圖，其工作過程為：輸送將儲幣斗中的硬幣輸送到幣盤上，幣盤轉(zhuǎn)動時由于離心力的作用，將硬幣加速并使其連續(xù)排列在幣盤邊緣，與圍擋緊貼，圍擋缺口與幣道入口之間有一段連接過渡部分，由引導(dǎo)弧板和連接底板組成，引導(dǎo)弧板對硬幣的運動起引導(dǎo)作用，幣盤中的硬幣在引導(dǎo)弧處滑出幣盤，進入輸幣道，硬幣在幣道壓幣的動下在幣道中滑行并輸出。點 點點 點點點 點點1、儲幣斗 2、輸送 3、圍擋 4、導(dǎo)向滾輪 5、壓幣6、幣道 7、光電計數(shù)器 8、壓幣電機 9、連接底板 10、引導(dǎo)弧板 11、幣盤電機512、抬幣桿 13、幣盤 14、錐體 15、硬幣第 2 章 整體方案設(shè)計2.1 設(shè)計思路本文著重對硬幣隊列化輸送裝置的機械部分進行設(shè)計，將硬幣隊列化輸送裝置的機械部分設(shè)計成三部分，其中送退機構(gòu)主要實現(xiàn)送與退，以及通過退將物捆緊待加熱，粘貼。夾壓剪切機構(gòu)主要實現(xiàn)的頂緊固定，并在包裝通過熱熔搭接器加熱融化后實現(xiàn)對的夾壓，以便使迅速粘結(jié)。在送退機構(gòu)電機反轉(zhuǎn)進行退時，為避免退回的在機箱內(nèi)纏繞齒輪及其它部件，本文將設(shè)計一個儲箱放在機箱內(nèi)，存放多余的包裝，既增加了安全性，又使下次有足夠的緩沖時間。根據(jù)行業(yè)包裝機械的參數(shù)要求,為保證硬幣隊列化輸送裝置能夠高效正常運轉(zhuǎn)，特對本機的設(shè)計提出如下要求：a.工作臺面平整、光亮，不應(yīng)有銹點、凹陷等缺陷;b. 表面涂漆或噴塑牢固、光滑、色澤均勻.不應(yīng)有劃痕、磕碰等有損美觀的缺陷。2.2 方案設(shè)計整個系統(tǒng)分為：機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。機械系統(tǒng)分為：送、退張緊機構(gòu)，封接機構(gòu)?？刂葡到y(tǒng)分為：步進電機控制系統(tǒng)，氣動控制系統(tǒng)。機械系統(tǒng)分為：送、退張緊機構(gòu)，封接機構(gòu)。機原理圖如圖 2.1 所示送、退張緊機構(gòu)主要完成送入和退出，由電機、摩擦輪、齒輪、同步輪、小軌道等部件組成。送退機構(gòu)原理示意圖如圖 2.2 所示，在機器進入工作準(zhǔn)備狀態(tài)時，通過摩擦輪正轉(zhuǎn)，依靠摩擦力使從儲箱中拉出送入軌道；當(dāng)碰到觸動開關(guān)后，壓緊機構(gòu)的第一壓頭將端壓緊，同時電機動摩擦輪開始反轉(zhuǎn)，將多余的從軌道中拉出退入儲箱中，已達(dá)到使紙箱捆緊的目的。圖 2.2 送退機構(gòu)原理示意圖封接機構(gòu)封接機構(gòu)原理示意圖如圖 2.3 所示。在進行時，其頭和尾都需要用夾壓機構(gòu)進行夾緊，以便完成熱熔搭接工作。夾壓機構(gòu)共有三個壓頭，由安裝在同一軸上的三個凸輪分別控制，其中的第一壓頭夾壓頭，第二壓頭夾壓尾，兩層中間先由隔離器隔開，然后再由隔離器引導(dǎo)熨頭進入兩層子中間，以待熱熔搭接。收緊捆繞在包裝件上后，為了使它在流通過程中不松散，就必須將的兩端構(gòu)成牢固的連接，才能保證的可靠與安全。在封接壓頭，即第三壓頭的作用下，由電熱板對其加熱使表面熔融，然后經(jīng)過加壓冷卻而得到熔接連接。7第 3 章 傳動方案的選擇傳動裝置總體設(shè)計的目的是確定傳動方案、選定電機型號、合理分配傳動比以及計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)，為計算各級傳動件準(zhǔn)備條件。由于我們的實驗的要求較高，電機輸入的最高轉(zhuǎn)速較大，為了減少成本，降低對電機的要求，同時能夠滿足減震器試驗臺的正常工作，我們對減震器采用這樣的方案:變頻電機通過帶輪的傳遞，到達(dá)第一對嚙合齒輪，為了讓減速器具有變速功能，我們使第二對嚙合齒輪為雙聯(lián)齒輪，最后由輸出軸傳遞給偏心輪機構(gòu)。因為本試驗屬于多功能測試，包括了靜特性試驗、疲勞試示功試驗、耐久試驗。所以對整個傳遞要求較高。所以第一、二根軸;兩端采用角接觸球軸承，第三根軸采用一頭用角接觸球軸承另一頭采用普通調(diào)心球軸承。注意點是使用這個傳動方案應(yīng)保證工作可靠，并且結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、 傳動效率高和使用維護便利。減速器設(shè)計二級圓柱齒輪減速器傳動比一般為 8～40，用斜齒、直齒或人字齒，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛。展開式由于齒輪相對于軸承為不對稱布置，因而沿齒向載荷分布不均，要求軸有較大剛度；分流式則齒輪相對于軸承對稱布置，常用于較大功率、變載荷場合。同軸式減速器，長度方向尺寸較小，但軸向尺寸較大，中間軸較長，剛度較差。兩級大齒輪直徑接近有利于浸油潤滑，軸線可以水平、上下或鉛垂布置，如圖：圖中展開式又可以有下面兩種，如下所示：根據(jù)材料力學(xué)（工程力學(xué)）可以算出在相同載荷作用下，a 方案優(yōu)先于 b 方案，∴ 最終選 a由裝配圖查得， 。174,25,01XLl????????111674205742685.BZZZylFEIlLlIFmEI??????????由裝配圖查得， 2103,7,XLl??9??????222226941875941382602.BZZZylFXLlEIllIFmEI??????????綜上所述：可得 y1＜y 2 。 ∴選 a 方案。第 4 章 電動機的選擇計算合理的選擇電動機是正確使用的先決條件。選擇恰當(dāng)，電動機就能安全、經(jīng)濟、可靠地運行；選擇得不合適，輕者造成浪費，重者燒毀電動機。選擇電動機的內(nèi)容包括很多，例如電壓、頻率、功率、轉(zhuǎn)速、啟動轉(zhuǎn)矩、防護形式、結(jié)構(gòu)形式等，但是結(jié)合農(nóng)村具體情況，需要選擇的通常只是功率、轉(zhuǎn)速、防護形式等幾項比較重要的內(nèi)容，因此在這里介紹一下電動機的選擇方法及使用。4.1 電動機選擇步驟電動機的選擇一般遵循以下三個步驟：4.1.1 型號的選擇電動機的型號很多，通常選用異步電動機。從類型上可分為鼠籠式與繞線式異步電動機兩種。常用鼠籠式的有 J、J2、JO、JO2、JO3 系列的小型異步電動機和JS、JSQ 系列中型異步電動機。繞線式的有 JR、JR O2 系列小型繞線式異步電動機和JRQ 系列中型繞線式異步電動機。 從電動機的防護形式上又可分為以下幾種： 1．防護式。這種電動機的外殼有通風(fēng)孔，能防止水滴、鐵屑等物從上面或垂直方向成 45o 以內(nèi)掉進電動機內(nèi)部，但是灰塵潮氣還是能侵入電動機內(nèi)部，它的通風(fēng)性能比較好，價格也比較便宜，在干燥、灰塵不多的地方可以采用。 “J”系列電動機就屬于這種防護形式。 2．封閉式。這種電動機的轉(zhuǎn)子，定子繞組等都裝在一個封閉的機殼內(nèi)，能防止灰塵、鐵屑或其它雜物侵入電動機內(nèi)部，但它的密封不很嚴(yán)密，所以還不能在水中工作，“JO”系列電動機屬于這種防護形式。在農(nóng)村塵土飛揚、水花四濺的地方（如農(nóng)副業(yè)加工機械和水泵）廣泛地使用這種電動機。 3．密封式。這種電動機的整個機體都嚴(yán)密的密封起來，可以浸沒在水里工作，農(nóng)村的電動潛水泵就需要這種電動機。 實際上，農(nóng)村用來帶動水泵、機磨、脫粒機、扎花機和粉碎機等農(nóng)業(yè)機械的小型電動機大多選用 JO、JO2 系列電動機。 在特殊場合可選用一些特殊用途的電動機。如 JBS 系列小型三相防爆異步電動機，JQS 系列井用潛水泵三相異步電動機以及 DM2 系列深井泵用三相異步電動機。4.1.2 功率的選擇一般機械都注明應(yīng)配套使用的電動機功率，更換或配套時十分方便，有的農(nóng)業(yè)機械注明本機的機械功率，可把電動機功率選得比它大 10%即可（指直接傳動） 。一些自制簡易農(nóng)機具，我們可以憑經(jīng)驗粗選一臺電動機進行試驗，用測得的電功率來選擇電動機功率。 電動機的功率不能選擇過小，否則難于啟動或者勉強啟動，使運轉(zhuǎn)電流超過電動機的額定電流，導(dǎo)致電動機過熱以致燒損。電動機的功率也不能選擇太大，否則不但浪費投資，而且電動機在低負(fù)荷下運行，其功率和功率因數(shù)都不高，造成功率浪費。 選擇電動機功率時，還要兼顧變壓器容量的大小，一般來說，直接啟動的最大一臺鼠籠式電動機，功率不宜超過變壓器容量的 1/3。 4.1.3 轉(zhuǎn)速的選擇選擇電動機的轉(zhuǎn)速，應(yīng)盡量與工作機械需要的轉(zhuǎn)速相同，采用直接傳動，這樣既可以避免傳動損失，又可以節(jié)省占地面積。若一時難以買到合適轉(zhuǎn)速的電動機，可用皮帶傳動進行變速，但其傳動比不宜大于 3。 異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）有3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min 等。異步電動機的轉(zhuǎn)速一般要低2%～5%，在功率相同的情況下，電動機轉(zhuǎn)速越低體積越大，價格也越高，而且功率因數(shù)與效率較低；高轉(zhuǎn)速電動機也有它的缺點，它的啟動轉(zhuǎn)矩較小而啟動電流大，拖動11低轉(zhuǎn)速的農(nóng)業(yè)機械時傳動不方便，同時轉(zhuǎn)速高的電動機軸承容易磨損。所以在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上一般選用 1500r/min 的電動機，它的轉(zhuǎn)速也比較高，但它的適應(yīng)性較強，功率因數(shù)也比較高。4.2 電動機型號的確定本減速器所選擇的參數(shù)如下：取速度：1000r/min——6 級電動機型號： Y132M1-6額定功率： 4kw滿載功率： 960r/min堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)距/額定轉(zhuǎn)距：2.0最大轉(zhuǎn)距/額定轉(zhuǎn)距：2.0工作轉(zhuǎn)速 nω: 33.33r/minI 總=nm/nω=960/33.33=28.8效率的選擇：彈性套柱銷聯(lián)軸器：?1=0.996 級精度圓柱齒輪傳動：?2=0.977 級精度圓柱齒輪傳動：?3=0.983 級滾子軸承：?4=0.938滾子鏈傳動：?5=0.96?總=η1η2η3η4η5=0.8503pd=pω/η 總=3.14kw取錐齒輪傳動比(低速級)i1=2.5;i2=i/i1=4圓柱斜齒輪傳動比(高速級)i2=4鏈輪傳動比 i0=2.881、擬定傳動方案選擇電動機（1）傳動方案（一）：運輸帶 F=1500N，v =1.2m/s，卷筒 D=200mm。（2）電動機的選擇① 由公式 P1=Fv=1500×1.2=1.8 kwn1= Dv?10?=.21034?=191. r/min② 求電機功率 P5 P= P 電 ηη=ηa·ηb·η 齒 2·ηz3 P= Fv查閱資料可得：選取 ?1=0.99 — 彈性柱銷聯(lián)軸器?2=0.97 — 6 級精度齒輪的效率?3=0.98— 7 級精度齒輪的效率?4=0.938 — 滾動滾子軸承的效率?5=0.96—滾子鏈傳動則?總=η1η2η3η4η5=0.8503P5= ?1P=.8053=2.127 kw查閱資料可得：取 i=8~60則 n5=n1i=191×(8~60)=1528~11460 (r/min)電動機符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 1500、3000，綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶傳動比，顯然選擇 3000 r/min 的同步轉(zhuǎn)速電動機比較合適。電動機型號 額定功率 滿載轉(zhuǎn)速 極數(shù) (額定轉(zhuǎn)矩) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩(額定轉(zhuǎn)矩)Y100L1－4 2.2 kw 1420 r/min 4 2.2 kw 2.2 kw第 5 章 軸的設(shè)計機器上所安裝的旋轉(zhuǎn)零件，例如帶輪、齒輪、聯(lián)軸器和離合器等都必須用軸來支承，才能正常工作，因此軸是機械中不可缺少的重要零件。本章將討論軸的類型、軸的材料和輪轂聯(lián)接，重點是軸的設(shè)計問題，其包括軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度計算。結(jié)構(gòu)設(shè)計是合理確定軸的形狀和尺寸，它除應(yīng)考慮軸的強度和剛度外，還要考慮使用、加工和裝配等方面的許多因素。5.1 軸的分類按 軸 受 的 載 荷 和 功 用 可 分 為 ：1.心軸：只承受彎矩不承受扭矩的軸，主要用于支承回轉(zhuǎn)零件。如.車輛軸和滑輪軸。132.傳 動 軸 ： 只 承 受 扭 矩 不 承 受 彎 矩 或 承 受 很 小 的 彎 矩 的 軸 ,主 要 用 于 傳 遞 轉(zhuǎn)矩 。 如 汽 車 的 傳 動 軸 。3.轉(zhuǎn) 軸 ： 同 時 承 受 彎 矩 和 扭 矩 的 軸 ， 既 支 承 零 件 又 傳 遞 轉(zhuǎn) 矩 。 如 減 速 器 軸 。5.2 軸的材料主 要 承 受 彎 矩 和 扭 矩 。 軸 的 失 效 形 式 是 疲 勞 斷 裂 ， 應(yīng) 具 有 足 夠 的 強 度 、韌 性 和 耐 磨 性 。 軸 的 材 料 從 以 下 中 選 取 ：1. 碳 素 鋼優(yōu) 質(zhì) 碳 素 鋼 具 有 較 好 的 機 械 性 能 ， 對 應(yīng) 力 集 中 敏 感 性 較 低 ， 價 格 便 宜 ， 應(yīng)用 廣 泛 。 例 如 ： 35、 45、 50 等 優(yōu) 質(zhì) 碳 素 鋼 。 一 般 軸 采 用 45 鋼 ， 經(jīng) 過 調(diào) 質(zhì) 或正 火 處 理 ； 有 耐 磨 性 要 求 的 軸 段 ， 應(yīng) 進 行 表 面 淬 火 及 低 溫 回 火 處 理 。 輕 載或 不 重 要 的 軸 ， 使 用 普 通 碳 素 鋼 Q235、 Q275 等 。2. 合 金 鋼合 金 鋼 具 有 較 高 的 機 械 性 能 ， 對 應(yīng) 力 集 中 比 較 敏 感 ， 淬 火 性 較 好 ， 熱 處理 變 形 小 ， 價 格 較 貴 。 多 使 用 于 要 求 重 量 輕 和 軸 頸 耐 磨 性 的 軸 。 例 如 ： 汽 輪 發(fā)電 機 軸 要 求 ， 在 高 速 、 高 溫 重 載 下 工 作 ， 采 用 27Cr2Mo1V、 38CrMoAlA 等 。滑 動 軸 承 的 高 速 軸 ， 采 用 20Cr、 20CrMnTi 等 。3. 球 墨 鑄 鐵球 墨 鑄 鐵 吸 振 性 和 耐 磨 性 好 ， 對 應(yīng) 力 集 中 敏 感 低 ， 價 格 低 廉 ， 使 用 鑄 造制 成 外 形 復(fù) 雜 的 軸 。 例 如 ： 內(nèi) 燃 機 中 的 曲 軸 。5.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖所示為一齒輪減速器中的的高速軸。軸上與軸承配合的部份稱為軸頸，與傳動零件配合的部份稱為軸頭，連接軸頸與軸頭的非配合部份稱為軸身，起定位作用的階梯軸上截面變化的部分稱為軸肩。軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求有：（ 1） 、 便 于 軸 上 零 件 的 裝 配軸的結(jié)構(gòu)外形主要取決于軸在箱體上的安裝位置及形式，軸上零件的布置和固定方式，受力情況和加工工藝等。為了便于軸上零件的裝拆，將軸制成階梯軸，中間直徑最大，向兩端逐漸直徑減小。近似為等強度軸。（2） 、保證軸上零件的準(zhǔn)確定位和可靠固定軸上零件的軸向定位方法主要有：軸肩定位、套筒定位、圓螺母定位、軸端擋圈定位和軸承端蓋定位。1）軸向定位的固定① 軸肩或軸環(huán)：如教材圖 10-7 所 示。軸肩定位是最方便可靠的定位方法，但采用 軸肩定位會使軸的直徑加大，而且軸肩處由于軸 徑的突變而產(chǎn)生應(yīng)力集中。因此，多用于軸向力較大的場合。 定位軸肩的高度 h=(0.07—0.1)d， d 為與零件相配處的軸徑尺 寸。要求 r 軸 óca所以軸安全。第 6 章 聯(lián)軸器的選擇6.1 聯(lián)軸器的功用聯(lián)軸器是將兩軸軸向聯(lián)接起來并傳遞扭矩及運動的部件并具有一定的補償兩軸偏移的能力，為了減少機械傳動系統(tǒng)的振動、降低沖擊尖峰載荷，聯(lián)軸器還應(yīng)具有一定的緩沖減震性能。聯(lián)軸器有時也兼有過載安全保護作用。6.2 聯(lián)軸器的類型特點剛性聯(lián)軸器：剛性聯(lián)軸器不具有補償被聯(lián)兩軸軸線相對偏移的能力，也不具有緩沖減震性能；但結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。只有在載荷平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，能保證被聯(lián)兩軸軸線相對偏移極小的情況下，才可選用剛性聯(lián)軸器。寧大學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )硬幣隊列化輸送裝置設(shè)計所 在 學(xué) 院專 業(yè)班 級姓 名學(xué) 號指 導(dǎo) 老 師年 月 日I摘 要大面值貨幣的電子化，小面值貨幣的硬幣化是各國貨幣發(fā)行的趨勢。隨著硬幣在公交車、自動售貨機等場合的使用，對硬幣的高效率自動化處理提出了要求，硬幣計數(shù)機、硬幣計數(shù)包卷機由此而得到發(fā)展。硬幣計數(shù)、包卷的前提必須使硬幣隊列化排列，以方便電子設(shè)備對其進行計數(shù)，因此硬幣隊列化輸送裝置是以上兩種設(shè)備的關(guān)鍵部件。硬幣隊列化裝置的功能首先要實現(xiàn)對硬幣的隊列化排列；隊列化排列后的硬幣在輸送的驅(qū)動下沿輸幣道輸出，通過輸幣道上的計數(shù)器實現(xiàn)對硬幣的計數(shù)。為實現(xiàn)多種硬幣的計數(shù)，輸幣道的寬度根據(jù)硬幣的尺寸應(yīng)有級可調(diào)，同時不同厚度的硬幣能在壓幣壓緊產(chǎn)生的摩擦力下可靠輸出。關(guān)鍵詞：硬幣隊列化輸送裝置，硬幣隊列化，輸送裝置目 錄摘 要 .IAbstract II目 錄 .III第 1 章 緒論.61.1 設(shè)計背景 .612 硬幣隊列化輸送裝置的原理圖 .6第 2 章 整體方案設(shè)計.72.1 設(shè)計思路 .72.2 方案設(shè)計 .7第 3 章 傳動方案的選擇.9第 4 章 電動機的選擇計算 114.1 電動機選擇步驟 .114.1.1 型號的選擇 114.1.2 功率的選擇 124.1.3 轉(zhuǎn)速的選擇 .124.2 電動機型號的確定 13第 5 章 軸的設(shè)計.145.1 軸的分類 145.2 軸的材料 .155.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .155.4 軸的設(shè)計計算 185.4.1 按扭轉(zhuǎn)強度計算 .185.4.2 按彎扭合成強度計算 .185.4.3 軸的剛度計算概念 .195.4.4 軸的設(shè)計步驟 .195.5 各軸的計算 .205.5.1 高速軸計算 20III5.5.2 中間軸設(shè)計 225.5.3 低速軸設(shè)計 265.6 軸的設(shè)計與校核 .285.6.1 高速軸設(shè)計 285.6.2 中間軸設(shè)計 295.6.3 低速軸設(shè)計 .295.6.4 高速軸的校核 30第 6 章 聯(lián)軸器的選擇.306.1 聯(lián)軸器的功用 .306.2 聯(lián)軸器的類型特點 .306.3 聯(lián)軸器的選用 316.4 聯(lián)軸器材料 32第 7 章 圓柱齒輪傳動設(shè)計.337.1 齒輪傳動特點與分類 337.2 齒輪傳動的主要參數(shù)與基本要求 347.2.1 主要參數(shù) 347.2.2 精度等級的選擇 .357.2.3 齒輪傳動的失效形式 .357.3 齒輪參數(shù)計算 .36第 8 章 軸承的設(shè)計及校核.438.1 軸承種類的選擇 .438.2 深溝球軸承結(jié)構(gòu) .438.3 軸承計算 .45第 9 章 箱體設(shè)計.46參考文獻(xiàn).48總 結(jié).49致 謝.50第 1 章 緒論1.1 設(shè)計背景大面值貨幣的電子化，小面值貨幣的硬幣化是各國貨幣發(fā)行的趨勢。隨著硬幣在公交車、自動售貨機等場合的使用，對硬幣的高效率自動化處理提出了要求，硬幣計數(shù)機、硬幣計數(shù)包卷機由此而得到發(fā)展。硬幣計數(shù)、包卷的前提必須使硬幣隊列化排列，以方便電子設(shè)備對其進行計數(shù)，因此硬幣隊列化輸送裝置是以上兩種設(shè)備的關(guān)鍵部件。硬幣隊列化裝置的功能首先要實現(xiàn)對硬幣的隊列化排列；隊列化排列后的硬幣在輸送的驅(qū)動下沿輸幣道輸出，通過輸幣道上的計數(shù)器實現(xiàn)對硬幣的計數(shù)。為實現(xiàn)多種硬幣的計數(shù)，輸幣道的寬度根據(jù)硬幣的尺寸應(yīng)有級可調(diào)，同時不同厚度的硬幣能在壓幣壓緊產(chǎn)生的摩擦力下可靠輸出。12 硬幣隊列化輸送裝置的原理圖下圖為硬幣隊列化輸送裝置的原理示意圖，其工作過程為：輸送將儲幣斗中的硬幣輸送到幣盤上，幣盤轉(zhuǎn)動時由于離心力的作用，將硬幣加速并使其連續(xù)排列在幣盤邊緣，與圍擋緊貼，圍擋缺口與幣道入口之間有一段連接過渡部分，由引導(dǎo)弧板和連接底板組成，引導(dǎo)弧板對硬幣的運動起引導(dǎo)作用，幣盤中的硬幣在引導(dǎo)弧處滑出幣盤，進入輸幣道，硬幣在幣道壓幣的動下在幣道中滑行并輸出。點 點點 點點點 點點1、儲幣斗 2、輸送 3、圍擋 4、導(dǎo)向滾輪 5、壓幣6、幣道 7、光電計數(shù)器 8、壓幣電機 9、連接底板 10、引導(dǎo)弧板 11、幣盤電機512、抬幣桿 13、幣盤 14、錐體 15、硬幣第 2 章 整體方案設(shè)計2.1 設(shè)計思路本文著重對硬幣隊列化輸送裝置的機械部分進行設(shè)計，將硬幣隊列化輸送裝置的機械部分設(shè)計成三部分，其中送退機構(gòu)主要實現(xiàn)送與退，以及通過退將物捆緊待加熱，粘貼。夾壓剪切機構(gòu)主要實現(xiàn)的頂緊固定，并在包裝通過熱熔搭接器加熱融化后實現(xiàn)對的夾壓，以便使迅速粘結(jié)。在送退機構(gòu)電機反轉(zhuǎn)進行退時，為避免退回的在機箱內(nèi)纏繞齒輪及其它部件，本文將設(shè)計一個儲箱放在機箱內(nèi)，存放多余的包裝，既增加了安全性，又使下次有足夠的緩沖時間。根據(jù)行業(yè)包裝機械的參數(shù)要求,為保證硬幣隊列化輸送裝置能夠高效正常運轉(zhuǎn)，特對本機的設(shè)計提出如下要求：a.工作臺面平整、光亮，不應(yīng)有銹點、凹陷等缺陷;b. 表面涂漆或噴塑牢固、光滑、色澤均勻.不應(yīng)有劃痕、磕碰等有損美觀的缺陷。2.2 方案設(shè)計整個系統(tǒng)分為：機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。機械系統(tǒng)分為：送、退張緊機構(gòu)，封接機構(gòu)?？刂葡到y(tǒng)分為：步進電機控制系統(tǒng)，氣動控制系統(tǒng)。機械系統(tǒng)分為：送、退張緊機構(gòu)，封接機構(gòu)。機原理圖如圖 2.1 所示送、退張緊機構(gòu)主要完成送入和退出，由電機、摩擦輪、齒輪、同步輪、小軌道等部件組成。送退機構(gòu)原理示意圖如圖 2.2 所示，在機器進入工作準(zhǔn)備狀態(tài)時，通過摩擦輪正轉(zhuǎn)，依靠摩擦力使從儲箱中拉出送入軌道；當(dāng)碰到觸動開關(guān)后，壓緊機構(gòu)的第一壓頭將端壓緊，同時電機動摩擦輪開始反轉(zhuǎn)，將多余的從軌道中拉出退入儲箱中，已達(dá)到使紙箱捆緊的目的。圖 2.2 送退機構(gòu)原理示意圖封接機構(gòu)封接機構(gòu)原理示意圖如圖 2.3 所示。在進行時，其頭和尾都需要用夾壓機構(gòu)進行夾緊，以便完成熱熔搭接工作。夾壓機構(gòu)共有三個壓頭，由安裝在同一軸上的三個凸輪分別控制，其中的第一壓頭夾壓頭，第二壓頭夾壓尾，兩層中間先由隔離器隔開，然后再由隔離器引導(dǎo)熨頭進入兩層子中間，以待熱熔搭接。收緊捆繞在包裝件上后，為了使它在流通過程中不松散，就必須將的兩端構(gòu)成牢固的連接，才能保證的可靠與安全。在封接壓頭，即第三壓頭的作用下，由電熱板對其加熱使表面熔融，然后經(jīng)過加壓冷卻而得到熔接連接。7第 3 章 傳動方案的選擇傳動裝置總體設(shè)計的目的是確定傳動方案、選定電機型號、合理分配傳動比以及計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)，為計算各級傳動件準(zhǔn)備條件。由于我們的實驗的要求較高，電機輸入的最高轉(zhuǎn)速較大，為了減少成本，降低對電機的要求，同時能夠滿足減震器試驗臺的正常工作，我們對減震器采用這樣的方案:變頻電機通過帶輪的傳遞，到達(dá)第一對嚙合齒輪，為了讓減速器具有變速功能，我們使第二對嚙合齒輪為雙聯(lián)齒輪，最后由輸出軸傳遞給偏心輪機構(gòu)。因為本試驗屬于多功能測試，包括了靜特性試驗、疲勞試示功試驗、耐久試驗。所以對整個傳遞要求較高。所以第一、二根軸;兩端采用角接觸球軸承，第三根軸采用一頭用角接觸球軸承另一頭采用普通調(diào)心球軸承。注意點是使用這個傳動方案應(yīng)保證工作可靠，并且結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、 傳動效率高和使用維護便利。減速器設(shè)計二級圓柱齒輪減速器傳動比一般為 8～40，用斜齒、直齒或人字齒，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛。展開式由于齒輪相對于軸承為不對稱布置，因而沿齒向載荷分布不均，要求軸有較大剛度；分流式則齒輪相對于軸承對稱布置，常用于較大功率、變載荷場合。同軸式減速器，長度方向尺寸較小，但軸向尺寸較大，中間軸較長，剛度較差。兩級大齒輪直徑接近有利于浸油潤滑，軸線可以水平、上下或鉛垂布置，如圖：圖中展開式又可以有下面兩種，如下所示：根據(jù)材料力學(xué)（工程力學(xué)）可以算出在相同載荷作用下，a 方案優(yōu)先于 b 方案，∴ 最終選 a由裝配圖查得， 。174,25,01XLl????????111674205742685.BZZZylFEIlLlIFmEI??????????由裝配圖查得， 2103,7,XLl??9??????222226941875941382602.BZZZylFXLlEIllIFmEI??????????綜上所述：可得 y1＜y 2 。 ∴選 a 方案。第 4 章 電動機的選擇計算合理的選擇電動機是正確使用的先決條件。選擇恰當(dāng)，電動機就能安全、經(jīng)濟、可靠地運行；選擇得不合適，輕者造成浪費，重者燒毀電動機。選擇電動機的內(nèi)容包括很多，例如電壓、頻率、功率、轉(zhuǎn)速、啟動轉(zhuǎn)矩、防護形式、結(jié)構(gòu)形式等，但是結(jié)合農(nóng)村具體情況，需要選擇的通常只是功率、轉(zhuǎn)速、防護形式等幾項比較重要的內(nèi)容，因此在這里介紹一下電動機的選擇方法及使用。4.1 電動機選擇步驟電動機的選擇一般遵循以下三個步驟：4.1.1 型號的選擇電動機的型號很多，通常選用異步電動機。從類型上可分為鼠籠式與繞線式異步電動機兩種。常用鼠籠式的有 J、J2、JO、JO2、JO3 系列的小型異步電動機和JS、JSQ 系列中型異步電動機。繞線式的有 JR、JR O2 系列小型繞線式異步電動機和JRQ 系列中型繞線式異步電動機。 從電動機的防護形式上又可分為以下幾種： 1．防護式。這種電動機的外殼有通風(fēng)孔，能防止水滴、鐵屑等物從上面或垂直方向成 45o 以內(nèi)掉進電動機內(nèi)部，但是灰塵潮氣還是能侵入電動機內(nèi)部，它的通風(fēng)性能比較好，價格也比較便宜，在干燥、灰塵不多的地方可以采用。 “J”系列電動機就屬于這種防護形式。 2．封閉式。這種電動機的轉(zhuǎn)子，定子繞組等都裝在一個封閉的機殼內(nèi)，能防止灰塵、鐵屑或其它雜物侵入電動機內(nèi)部，但它的密封不很嚴(yán)密，所以還不能在水中工作，“JO”系列電動機屬于這種防護形式。在農(nóng)村塵土飛揚、水花四濺的地方（如農(nóng)副業(yè)加工機械和水泵）廣泛地使用這種電動機。 3．密封式。這種電動機的整個機體都嚴(yán)密的密封起來，可以浸沒在水里工作，農(nóng)村的電動潛水泵就需要這種電動機。 實際上，農(nóng)村用來帶動水泵、機磨、脫粒機、扎花機和粉碎機等農(nóng)業(yè)機械的小型電動機大多選用 JO、JO2 系列電動機。 在特殊場合可選用一些特殊用途的電動機。如 JBS 系列小型三相防爆異步電動機，JQS 系列井用潛水泵三相異步電動機以及 DM2 系列深井泵用三相異步電動機。4.1.2 功率的選擇一般機械都注明應(yīng)配套使用的電動機功率，更換或配套時十分方便，有的農(nóng)業(yè)機械注明本機的機械功率，可把電動機功率選得比它大 10%即可（指直接傳動） 。一些自制簡易農(nóng)機具，我們可以憑經(jīng)驗粗選一臺電動機進行試驗，用測得的電功率來選擇電動機功率。 電動機的功率不能選擇過小，否則難于啟動或者勉強啟動，使運轉(zhuǎn)電流超過電動機的額定電流，導(dǎo)致電動機過熱以致燒損。電動機的功率也不能選擇太大，否則不但浪費投資，而且電動機在低負(fù)荷下運行，其功率和功率因數(shù)都不高，造成功率浪費。 選擇電動機功率時，還要兼顧變壓器容量的大小，一般來說，直接啟動的最大一臺鼠籠式電動機，功率不宜超過變壓器容量的 1/3。 4.1.3 轉(zhuǎn)速的選擇選擇電動機的轉(zhuǎn)速，應(yīng)盡量與工作機械需要的轉(zhuǎn)速相同，采用直接傳動，這樣既可以避免傳動損失，又可以節(jié)省占地面積。若一時難以買到合適轉(zhuǎn)速的電動機，可用皮帶傳動進行變速，但其傳動比不宜大于 3。 異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）有3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min 等。異步電動機的轉(zhuǎn)速一般要低2%～5%，在功率相同的情況下，電動機轉(zhuǎn)速越低體積越大，價格也越高，而且功率因數(shù)與效率較低；高轉(zhuǎn)速電動機也有它的缺點，它的啟動轉(zhuǎn)矩較小而啟動電流大，拖動11低轉(zhuǎn)速的農(nóng)業(yè)機械時傳動不方便，同時轉(zhuǎn)速高的電動機軸承容易磨損。所以在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上一般選用 1500r/min 的電動機，它的轉(zhuǎn)速也比較高，但它的適應(yīng)性較強，功率因數(shù)也比較高。4.2 電動機型號的確定本減速器所選擇的參數(shù)如下：取速度：1000r/min——6 級電動機型號： Y132M1-6額定功率： 4kw滿載功率： 960r/min堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)距/額定轉(zhuǎn)距：2.0最大轉(zhuǎn)距/額定轉(zhuǎn)距：2.0工作轉(zhuǎn)速 nω: 33.33r/minI 總=nm/nω=960/33.33=28.8效率的選擇：彈性套柱銷聯(lián)軸器：?1=0.996 級精度圓柱齒輪傳動：?2=0.977 級精度圓柱齒輪傳動：?3=0.983 級滾子軸承：?4=0.938滾子鏈傳動：?5=0.96?總=η1η2η3η4η5=0.8503pd=pω/η 總=3.14kw取錐齒輪傳動比(低速級)i1=2.5;i2=i/i1=4圓柱斜齒輪傳動比(高速級)i2=4鏈輪傳動比 i0=2.881、擬定傳動方案選擇電動機（1）傳動方案（一）：運輸帶 F=1500N，v =1.2m/s，卷筒 D=200mm。（2）電動機的選擇① 由公式 P1=Fv=1500×1.2=1.8 kwn1= Dv?10?=.21034?=191. r/min② 求電機功率 P5 P= P 電 ηη=ηa·ηb·η 齒 2·ηz3 P= Fv查閱資料可得：選取 ?1=0.99 — 彈性柱銷聯(lián)軸器?2=0.97 — 6 級精度齒輪的效率?3=0.98— 7 級精度齒輪的效率?4=0.938 — 滾動滾子軸承的效率?5=0.96—滾子鏈傳動則?總=η1η2η3η4η5=0.8503P5= ?1P=.8053=2.127 kw查閱資料可得：取 i=8~60則 n5=n1i=191×(8~60)=1528~11460 (r/min)電動機符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 1500、3000，綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶傳動比，顯然選擇 3000 r/min 的同步轉(zhuǎn)速電動機比較合適。電動機型號 額定功率 滿載轉(zhuǎn)速 極數(shù) (額定轉(zhuǎn)矩) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩(額定轉(zhuǎn)矩)Y100L1－4 2.2 kw 1420 r/min 4 2.2 kw 2.2 kw第 5 章 軸的設(shè)計機器上所安裝的旋轉(zhuǎn)零件，例如帶輪、齒輪、聯(lián)軸器和離合器等都必須用軸來支承，才能正常工作，因此軸是機械中不可缺少的重要零件。本章將討論軸的類型、軸的材料和輪轂聯(lián)接，重點是軸的設(shè)計問題，其包括軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度計算。結(jié)構(gòu)設(shè)計是合理確定軸的形狀和尺寸，它除應(yīng)考慮軸的強度和剛度外，還要考慮使用、加工和裝配等方面的許多因素。5.1 軸的分類按 軸 受 的 載 荷 和 功 用 可 分 為 ：1.心軸：只承受彎矩不承受扭矩的軸，主要用于支承回轉(zhuǎn)零件。如.車輛軸和滑輪軸。132.傳 動 軸 ： 只 承 受 扭 矩 不 承 受 彎 矩 或 承 受 很 小 的 彎 矩 的 軸 ,主 要 用 于 傳 遞 轉(zhuǎn)矩 。 如 汽 車 的 傳 動 軸 。3.轉(zhuǎn) 軸 ： 同 時 承 受 彎 矩 和 扭 矩 的 軸 ， 既 支 承 零 件 又 傳 遞 轉(zhuǎn) 矩 。 如 減 速 器 軸 。5.2 軸的材料主 要 承 受 彎 矩 和 扭 矩 。 軸 的 失 效 形 式 是 疲 勞 斷 裂 ， 應(yīng) 具 有 足 夠 的 強 度 、韌 性 和 耐 磨 性 。 軸 的 材 料 從 以 下 中 選 取 ：1. 碳 素 鋼優(yōu) 質(zhì) 碳 素 鋼 具 有 較 好 的 機 械 性 能 ， 對 應(yīng) 力 集 中 敏 感 性 較 低 ， 價 格 便 宜 ， 應(yīng)用 廣 泛 。 例 如 ： 35、 45、 50 等 優(yōu) 質(zhì) 碳 素 鋼 。 一 般 軸 采 用 45 鋼 ， 經(jīng) 過 調(diào) 質(zhì) 或正 火 處 理 ； 有 耐 磨 性 要 求 的 軸 段 ， 應(yīng) 進 行 表 面 淬 火 及 低 溫 回 火 處 理 。 輕 載或 不 重 要 的 軸 ， 使 用 普 通 碳 素 鋼 Q235、 Q275 等 。2. 合 金 鋼合 金 鋼 具 有 較 高 的 機 械 性 能 ， 對 應(yīng) 力 集 中 比 較 敏 感 ， 淬 火 性 較 好 ， 熱 處理 變 形 小 ， 價 格 較 貴 。 多 使 用 于 要 求 重 量 輕 和 軸 頸 耐 磨 性 的 軸 。 例 如 ： 汽 輪 發(fā)電 機 軸 要 求 ， 在 高 速 、 高 溫 重 載 下 工 作 ， 采 用 27Cr2Mo1V、 38CrMoAlA 等 ?；?動 軸 承 的 高 速 軸 ， 采 用 20Cr、 20CrMnTi 等 。3. 球 墨 鑄 鐵球 墨 鑄 鐵 吸 振 性 和 耐 磨 性 好 ， 對 應(yīng) 力 集 中 敏 感 低 ， 價 格 低 廉 ， 使 用 鑄 造制 成 外 形 復(fù) 雜 的 軸 。 例 如 ： 內(nèi) 燃 機 中 的 曲 軸 。5.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖所示為一齒輪減速器中的的高速軸。軸上與軸承配合的部份稱為軸頸，與傳動零件配合的部份稱為軸頭，連接軸頸與軸頭的非配合部份稱為軸身，起定位作用的階梯軸上截面變化的部分稱為軸肩。軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求有：（ 1） 、 便 于 軸 上 零 件 的 裝 配軸的結(jié)構(gòu)外形主要取決于軸在箱體上的安裝位置及形式，軸上零件的布置和固定方式，受力情況和加工工藝等。為了便于軸上零件的裝拆，將軸制成階梯軸，中間直徑最大，向兩端逐漸直徑減小。近似為等強度軸。（2） 、保證軸上零件的準(zhǔn)確定位和可靠固定軸上零件的軸向定位方法主要有：軸肩定位、套筒定位、圓螺母定位、軸端擋圈定位和軸承端蓋定位。1）軸向定位的固定① 軸肩或軸環(huán)：如教材圖 10-7 所 示。軸肩定位是最方便可靠的定位方法，但采用 軸肩定位會使軸的直徑加大，而且軸肩處由于軸 徑的突變而產(chǎn)生應(yīng)力集中。因此，多用于軸向力較大的場合。 定位軸肩的高度 h=(0.07—0.1)d， d 為與零件相配處的軸徑尺 寸。要求 r 軸 óca所以軸安全。第 6 章 聯(lián)軸器的選擇6.1 聯(lián)軸器的功用聯(lián)軸器是將兩軸軸向聯(lián)接起來并傳遞扭矩及運動的部件并具有一定的補償兩軸偏移的能力，為了減少機械傳動系統(tǒng)的振動、降低沖擊尖峰載荷，聯(lián)軸器還應(yīng)具有一定的緩沖減震性能。聯(lián)軸器有時也兼有過載安全保護作用。6.2 聯(lián)軸器的類型特點剛性聯(lián)軸器：剛性聯(lián)軸器不具有補償被聯(lián)兩軸軸線相對偏移的能力，也不具有緩沖減震性能；但結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。只有在載荷平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，能保證被聯(lián)兩軸軸線相對偏移極小的情況下，才可選用剛性聯(lián)軸器。