摘要：本次设计从目前城市公交公司、商贸和银行等行业在整理零钞、零币中的实际需求出发，实现硬币从入口到出口的分拣、计数和包装自动一体化。追求的目标是高效、准确、实用。大大的减轻了工人的劳动量和释放了大量的劳动力。
其包括有振动筛装置、硬币分拣机构、硬币计数装置、硬币包装装置和动力驱动机构，所述动力驱动机构分别与所述振动筛装置和所述硬币包装装置的传送机构相连，在硬币分拣机构的出口下端分别对应所述的硬币计数装置，再在硬币计数装置下方安装硬币包装装置。
关键词：一体化；硬币分拣；计数；包装
引言
硬币在我们的日子里是最普通、最常见不过的，它作为重要的流通货币遍布我们的生活。不管是坐公交、坐地铁，还是购物，我们都会用到硬币。
但是，硬币的清点、计数和包装又是一大难题。据了解，在二三线城市每天晚上公交车收车后，公交公司一天将会有数万的零钱入库，最多会有上万元的硬币，每个点钞员大概每天会点到很多的硬币，一名普通的点钞员，每天要机械地重复近万次清点硬币的动作。硬币看上去光滑，因为长时间的清点，每一个清点员的食指和大拇指上的指纹的纹路都被磨平了。
当清点完硬币之后，还要对硬币进行打包。纸看似脆弱，但它却是一把十分锋利的伤人利器。那些工作人员的两双手，被它割的伤痕累累。
公交车上的硬币经过多次流通，沾满了细菌，将数万元的硬币放在一起清点，对点钞员意味着什么，可想而知。票款中心的点钞员，大都戴着口罩、手套，这是为了防硬币堆中难闻的气味，也是为了防细菌。
票款中心将硬币清点打捆后，就要送到有关合作银行。对这些零钞，银行也理所当然要进行清点。同样的“很难很苦”也会困扰着银行的工作人员。
目前，多个国家已有研究硬币清点和包装设备。其中以日本、德国和美国等等研发最为完善。对于国外硬币机来说，无论是大型还是小型的都有一定的水平，技术较成熟，但是价格昂贵。大型的硬币处理机适应的场合有限，一般银行等小型企业不会购置，无法普及。国内的小型硬币处理机虽然可以实现清分功能，但是缺乏分拣和包装一体的环节，目前为止还没有一种自主研发的一体化硬币分拣包装机。因此研究一种硬币清分、包装的机器是有意义的。
我们设计研究的一体化硬币包装机解决了这些问题。实验表明一体化硬币分拣包装机可以实现硬币从入口到出口的分拣、计数和包装的自动化，操作简单方便。不但可以减少劳动成本，也为工作者减轻了劳动量。所以一体化硬币分拣包装机具有很大的市场前景。
1设计方案
为了实现硬币机的分拣功能，以蜗轮蜗杆电机为动力，以曲柄滑块机构为连接，使硬币分拣装置往复运动，达到硬币分拣的效果。而后再用推杆电机推动硬币分拣装置，使硬币倒入到硬币计数装置中，进行计数。当计数完成时，硬币包装装置开始工作。使硬币实现分拣、计数、包装的一整套流程。
2理论设计及计算
2.1总体尺寸设计
此作品最大的特点在于分拣、计数、包装三个功能可以同时工作。所以只有设计好各个装置的机构尺寸才能合理、协调的实现其功能。
2.2振动筛装置
曲柄滑块传动机构：依靠电动机的传动将电动机的力传递给曲柄。机构布局可以充分利用机架中间部分，曲柄滑块机构相比其他，例如：凸轮机构，曲柄导杆机构等方式效率，平稳性，可调性等方面更具有优势，可避免由于空间不足而大幅修改。
2.3硬币分拣机构
分拣机构是由四块303mm X 250mm厚度为1.5mm的不锈钢组合而成。它通过4枚螺钉固定在振动筛装置的滑块上。使其能和滑块一起移动，达到分拣硬币的功能。
2.3硬币计数装置
计数装置是由四个光敏计数器、若干个单片机和一块显示器构成。当硬币通过计数器时，计数器会得到一个上升沿信号，然后通过单片机的运算，最后再显示器上显示出来。
2.4硬币包装装置
包装装置是由包装机构、四个包装桶和计数器等构成。当硬币通过计数器，进入包装机构时，各个桶的计数器会得到信号，当包装桶满了之后，传感器会检测到信号，然后就可以打包。
2.5强度校核
我们对硬币机的硬币计数装置、硬币包装机构和动力驱动机构的强度设计没有特别的要求，只要满足使用条件就可以了。对于振动筛装置我们设计可以推动50kg，其中的导轨，它不但起导向作用，更是起到支撑整个硬币分拣机构。所以我们设计载重50kg，并结合作品的机构和设计要求对承重件（图1）和振动筛装置进行校核（图2）。
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图1 导轨承重示意图
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图2 振动筛装置示意图
导轨的材料为45钢，屈服强度为353Mpa，弹性模量为210Gpa，取安全系数为1.3，导轨的外径为∅12mm，总长为540mm。设计承受的最大重量为50kg。受力视为均布载荷。
3创新与特色
通过对相关的专利与文献的比较与分析，本装置具有如下创新点：
3.1曲柄滑块传动机构
依靠电动机的传动将电动机的力传递给曲柄。机构布局可以充分利用机架中间部分，曲柄滑块机构相比其他，例如：凸轮机构，曲柄导杆机构等方式效率，平稳性，可调性等方面更具有优势，可避免由于空间不足而大幅修改。
3.2移动轮设计
在装置的下方，我们安装了四个运动轮。可以起到固定的作用，也可以在不使用的时候，移动到其他地方，不占地。
3.3双导轨
两根导轨平行放置，中间采用铝方块连接，加大了移动的平稳性。
参考文献：
[1]江桂荣 主编 《机械设计基础》 科学出版社；
[2]《机械设计手册》联合编写组编 《机械设计手册第一版》 化学工业出版社；
[3]《机械设计手册》联合编写组编 《机械设计手册第四版》 化学工业出版社；
[4]刘鸿文 主编《简明材料力学》 高等教育出版社；
[5]熊良山 主编《机械制造技术基础》 华中科技大学出版社；
[6]秦增煌 主编《电工学》 高等教育出版社；
[7]丁镇生 主编《传感器及传感技术应用》 电子工业出版社；
论文作者:朱科1,倪莎莎2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/13
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