螺旋式滾筒硬幣分離計數(shù)包裝機的設計含SW三維及8張CAD圖

螺旋式滾筒硬幣分離計數(shù)包裝機的設計含SW三維及8張CAD圖,螺旋式,滾筒,硬幣,分離,計數(shù),裝機,設計,sw,三維,cad 附錄1：外文翻譯 平面磁電阻與磁選礦廠有寬帶電力電子應用非接觸式電流傳感器 摘要 高頻電力電子變換器需要無損、準確和隔離的電流測量。通過印刷電路（PCB）軌跡的高頻電流在跡線周圍產生不均勻的磁場。而且非均勻的磁場可以通過磁場集中器（MCONs）使用導電材料進行歸一化。在這項研究中，已經(jīng)提出了一種新的技術，使用磁電阻（MR）傳感器與平面磁集中器（MCON）利用導電材料的高頻無接觸電流檢測。研究了不同的MCONs對各向異性磁共振（AMR）傳感器高頻無接觸電流檢測性能的影響。實驗表明，配備了不同的MCONs的AMR傳感器相對于快速上升階躍電流的性能。利用不同的MCONs對傳感器響應進行詳細的頻率分析，以確定對電流傳感器的檢測帶寬的影響。 1 介紹 高頻變換器中電流信息的提取是當前的主要挑戰(zhàn)之一。高頻功率電子學隨著近年來高頻功率電子學的發(fā)展和新一代寬禁帶（WBG）功率器件的引入，無源元件以及電路體積變得非常小型化。為了快速、有效和高效地控制功率變換器，無損、準確的電流測量是一個基本的先決條件。傳統(tǒng)的電流傳感技術不再適用于高頻轉換器中的電流測量。因此，有必要研究替代的方法和技術來測量電流。這些方法應該產生具有快速、準確、拓撲無關和無損的當前SEN源。此外，使用允許高頻功率轉換器（＞1 MHz）的WBG半導體具有更高的電壓器件（＞30 V）需要隔離的電流傳感器。 基于霍爾效應的傳感器和基于磁電阻（MR）的傳感器是隔離和非接觸電流檢測的最流行的解決方案之一?；魻栃獋鞲衅鲝V泛應用于不同的應用領域，多年來觀察到了顯著的性能改進[1 ] -〔5〕。使用具有高載流子遷移率的材料（例如GaAs和InAs）制造霍爾元件，導致了1 MHz（6）的靈敏度和檢測帶寬的顯著改善。然而，該技術要求主電流路徑被中斷并通過感測裝置。 基于霍爾元件的非接觸電流傳感器的引入是通過平面磁場集中器（MCONs）〔7〕、〔8〕的應用而實現(xiàn)的?；魻栐憫艌觯@是正常的跡線取向。因此，與常規(guī)方法不同，霍爾元件被放置在磁集中器下面，該磁場集中器向傳感器提供正常場。這些磁集中器利用鐵磁材料將磁場集中在霍爾傳感元件上。最先進的基于非接觸霍爾效應的電流傳感器的帶寬限制在250 kHz（7），〔8〕，從而使它們不適用于高頻（＞1 MHz）的無接觸電流測量。 MR傳感器可以基于金屬合金和半導體來開發(fā)，從而提高設計靈活性。MR傳感器具有良好的靈敏度和測量精度，因為它們比基于霍爾效應的傳感器具有更少的漂移。它們可以響應AC和DC場，并且具有非常高的檢測帶寬，這使得它們成為電力電子轉換器中高頻電流檢測的有吸引力的選擇。與基于霍爾效應的傳感器不同，MR傳感器對水平磁場進行響應，該水平磁場能夠利用諸如銅（Cu）或鋁（Al）的導電材料作為平面MCONs。幾個研究小組正在研究技術，以提高霍爾效應以及基于MR和GMR的電力電子應用設備的靈敏度（9）-（17）的電流感應的靈敏度和準確度。 在這項研究中，我們提出了一種新的技術，使用MR傳感器的平面磁集中器（MCON）利用導電材料的增強帶寬非接觸電流檢測。研究了不同的MCONs對各向異性磁共振（AMR）傳感器高頻無接觸電流檢測性能的影響。市售AMR傳感器霍尼韋爾HMC1021S〔18〕被用作非接觸電流監(jiān)測裝置。AMR傳感器被用于檢測由定制設計的步進電流發(fā)生器產生的非?？斓乃矐B(tài)電流的電流。設計了六種不同材料和厚度的磁集中器（MCONs），分析了在檢測到20μA的快速瞬態(tài)電流對傳感器性能的影響。記錄了具有不同MCONs的傳感器響應，并對A進行了詳細的分析。分析了MCONs的作用。用不同的MCONs對傳感器響應進行頻率分析，分析MCONs對AMR傳感器的傳感性能和檢測帶寬的影響。 2 MR傳感器的MCON 在典型的電力電子應用中，MR傳感器被放置在印刷電路板（PCB）上的當前汽車行駛軌跡的頂部或下方（底層），如圖1所示。傳感器與電流跡線沒有物理接觸，并且通過傳感器芯片內的AMR傳感元件檢測通過跡線的電流產生的磁場。當?shù)皖l電流通過PCB跡線時，由電流產生的磁場是均勻的并且均勻分布在電流跡線周圍。圖1（a）和（b）在低頻和高頻電流下可視化磁場分布。與AMR傳感器的默認檢測軸相交的磁通線產生響應。 在傳感器輸出中，正比于跟蹤中的電流MAG。然而，在高頻下，由于趨膚效應，流過跡線的大部分電流集中在跡線的邊緣附近。高頻電流產生的磁通線在跡線周圍不再均勻，大部分磁通線集中在電流跡線的邊緣附近。感測元件附近的場分布非常弱，并且由傳感器檢測到相對較弱的場。其結果是，傳感器在高頻電流傳感中給出了其靈敏度的假印象。然而，用MCONs對磁場進行歸一化，在傳感區(qū)域中產生均勻的場分布，并且增強了傳感器的檢測帶寬。 一種放大和歸一化由高頻電流產生的磁場的方法是在傳感器周圍折疊載流跡線（9）。這種方法也被用于平面Rogowski線圈，其中線圈被夾在跡線〔19〕-〔22〕之間。如果應用允許這樣的布局修改，該方法可以很好地應用于點場檢測器，例如磁阻（MR）傳感器。然而，有可能實現(xiàn)MCONS，其能夠在沒有或最小PCB布局修改的情況下，在承載高頻電流的PCB跡線上形成和放大場。 MR元件對磁場場的水平分量作出響應，而霍爾效應元件則響應于磁場的垂直分量來進行精確傳感。與MR傳感器相關聯(lián)的這種獨特性質可以在設計磁場磁場歸一化目的的MCONs時得到很大程度的利用。在一般情況下，當暴露在導電表面上時，利用電磁場反射特性，通過傳感器使磁場正?；驮鰪?。理想情況下，需要具有零場吸收的超導體表面以獲得最大性能。然而，使用具有良好導電性的材料，例如具有特定尺寸和厚度的Cu或Al，可以在很大程度上實現(xiàn)磁場歸一化。MCON的材料、尺寸和厚度在磁場歸一化和MR傳感器的性能方面起著很大的作用。 為了清楚地了解Mcon對電流軌跡周圍磁場分布的影響，采用有限元方法MAG-NEICS（FEMM）電磁解算器進行了詳細的仿真研究。圖2和3分別給出了10和20 A電流的模擬結果，示出了與常規(guī)電流跡線相比，MCON技術的磁場分布的變化。在1盎司PCB銅軌跡上進行模擬，其寬度為150密耳。電流通過PCB跡線在遠離觀察者的方向上。電流從直流變化到5 MHz，以了解磁場對磁場分布的影響。長度和寬度分別為0.19和0.15的MCONs放置在距PCB跡線3.07毫米的距離處，這是從PCB跡線到放置在PCB上的芯片頂部的距離。 對于直流電流，由電流產生的磁場是均勻的并且均勻分布在跡線周圍。直流磁場不受麥肯的影響，如圖所示是不變的。 由20 A電流產生的磁場的幅度高于由10 A電流產生的磁場，并且在這兩種情況下，磁場都不受MCONs的影響。然而，當5 MHz電流通過跡線時，由于趨膚效應，跡線產生的大部分磁場集中在跡線的邊緣附近。其結果是，作為有效感測區(qū)域的跡線的中段附近的場是不均勻的。 圖2（b）示出了在5兆赫的模擬結果，沒有MCon（左）和Cu MCONs的厚度分別為1密耳（中間）和5密耳（右），分別為10 A電流?？梢郧宄乜闯?，高頻電流的非均勻磁場分布被集中、歸一化并使用MCONs均勻化。磁通密度（B）和磁場強度（H）在從電流跡線的2.1毫米處測得的磁場強度表明，使用MCONs增加了B和H值。如圖2（c）所示，在Al MCONs電流為10毫安（左）和10密耳（右）厚度的情況下，可以觀察到類似的結果。5 MIL銅Mon在場密度方面表現(xiàn)出最顯著的改善，B值從0.702增加到0.992 Mt。磁通密度的變化是δB＝（0.992 0.702）MT＝0.29 MT＝2.9 G。 從制造商數(shù)據(jù)表（18）考慮的MR傳感器的靈敏度是Sm＝1 mV/（V-TT）。ASSEM在后處理電路中的橋電壓為5 V，增益為20（在后面的部分中解釋），輸出在5 mIL Cu MCON中的相關電壓增益為δV＝δB SM 5 20＝290 mV。 通過實現(xiàn)5 mIL銅Mon，傳感器輸出的5兆赫電流的10微震幅度理論上可以提高290毫伏，這相當于傳感器響應的11.6%改善。如圖3（b）和（c）所示，20 A電流的模擬結果在感測區(qū)域中磁場集中和歸一化方面顯示了類似的結果。因此，改變MCon的材料和厚度，可以實現(xiàn)不同水平的磁場歸一化。 3 MCON性能的實驗驗證 A 實驗裝置 為了評價Mcon對MR傳感器（18）作為電流測量裝置的性能的影響，開發(fā)了幾種測試電路。圖4示出了設計用于在配備不同的MCONs時評估AMR傳感器的性能的硬件設置的電路圖。使用定制設計的快速高架階梯電流發(fā)生器產生電流脈沖，該電流脈沖用作AMR傳感器的參考電流。階躍電流產生器可以產生高達20 A的電流脈沖，其過渡時間約為5納秒，這使得我們能夠分析到50 MHz的感測帶寬。載流PCB跡線和MR傳感器被放置在厚度為1.57毫米的PCB的相對側上。在PCB的底層上實現(xiàn)了帶有1盎司Cu的載流軌跡，而MR傳感器被放置在圖4。評估不同MCONs的AMR傳感器性能的硬件設置電路圖。頂層使得電流軌跡與傳感元件之間的距離為2.1毫米。AMR傳感器的輸出由差分增益20進一步放大，這是用高速分量（205 MHz，506 V/s s）實現(xiàn)的，因此它不限制感興趣的頻率范圍。圖5示出了為實驗而開發(fā)的硬件原型。 在這項研究中，AMR傳感器用六種不同配置的MCONs進行評估。使用具有優(yōu)異導電性的材料如Cu和Al來配置MCONs。MCONs的長度和寬度分別為0.19和0.15，匹配AMR傳感器SOIC8芯片的頂部尺寸。采用不同的MCONs厚度對傳感器輸出進行觀測。Cu MCONs使用三種不同厚度的1, 5和10密耳，而Al MCONs用5, 10和22密耳厚。MCON被一次放置在AMR傳感器的頂部，并且觀察到傳感器相對于具有高達20 A的幅度的快速上升階躍電流的響應。圖6示出了配備1 MIL Cu Mcon的步進電流發(fā)生器和AMR傳感器的實驗裝置。 B.實驗結果 在圖7中示出了AMR傳感器對10μA量級的快速上升階躍電流的響應。綠色波形對應于在步進電流發(fā)生器板中使用小功率電阻器的參考電流測量。黃色波形對應于AMR傳感器與任何MCON的響應。當跟蹤中沒有電流時，傳感器輸出偏置在2.5 V。隨著10的軌跡中的階躍電流，達到3.08 V的穩(wěn)態(tài)傳感器響應。圖7。AMR傳感器對10的響應，沒有MCon的階躍電流?？潭龋篨軸：1μs/div，y軸：5 v/div（綠色），200 mV/div（黃色）。3.1傳感器在相同的操作條件下使用上述MCON的六種不同配置進行評估。在圖8中示出了配備有不同材料和厚度的MCONs的AMR傳感器的響應。顯然，配備MCON的傳感器無論使用的MCON的類型如何，都表現(xiàn)出更好的響應。在所有情況下，穩(wěn)態(tài)都比沒有MCon的情況快得多。這是因為，通過使用導電材料如Cu和Al，實現(xiàn)了MCON，使感測元件區(qū)域中的磁場歸一化。在圖8中給出的結果表明，當配備1, 5和10密耳Cu MCONs時，AMR傳感器響應分別達到1.16、0.83和0.86μs的3.08 V的穩(wěn)態(tài)。同樣，對于Al MCONs，分別在0.91、0.87和0.86 s時達到3.08 V的穩(wěn)定狀態(tài)，McON厚度分別為5, 10和22密耳。 為了更好地理解在配備MCON時傳感器的瞬態(tài)響應的改善，確定上升時間至穩(wěn)態(tài)值的80%。對于沒有MCon的情況，確定穩(wěn)定狀態(tài)的上升時間為80%μs，而對于具有1, 5和10密耳厚度的銅MCON，上升時間為穩(wěn)態(tài)的80%，分別為0.46、0.44和0.44μs。同樣，對于5、10和22密耳的Al MCONs，穩(wěn)態(tài)值的上升時間分別為0.46、0.45和0.45μs。從階躍電流測試的實驗結果示出，5 MIL銅顯示出相對于10 A階電流的AMR傳感器響應的最顯著的改善。從實驗中捕獲的數(shù)據(jù)輸出到MATLAB進行進一步的比較和分析。圖9示出了沒有任何MCON實現(xiàn)的AMR傳感器響應的時間DO主要結果，以及配備5 MIL Cu MCon時的時間DO主要結果。 C 討論 從圖中可以清楚地看出，當與5 MIL Cu MCon一起使用時，相對于20 A階電流的傳感器響應得到顯著改善。為了驗證MCON對AMR傳感器響應的影響的一致性，重新設計階躍電流產生器以產生20 A階電流和傳感器響應。在不使用任何MCON的情況下觀察，然后與先前實驗中使用的六個不同的MCONs進行觀察。圖10示出了沒有使用MCon的傳感器響應的示波器捕獲，并且圖11示出了具有20個階躍電流的六個不同MCON的AMR傳感器響應。綠色波形對應于參考階躍電流，黃波形式對應于傳感器響應。20階躍電流的穩(wěn)態(tài)傳感器輸出為3.5 V。當不使用MCon時，傳感器輸出達到3 V時的3.5 V穩(wěn)態(tài)。當配備有1, 5和10密耳的Cu MCON時，響應變得更快，在2.4、0.8和0.8 s S處達到穩(wěn)態(tài)。集體地。在Al MCONs的情況下，觀察到類似的趨勢，達到3.5 V的穩(wěn)定狀態(tài)。對于厚度為5, 10、22密耳的MCONs分別為0.9、0.87和0.86μs。 然而，一旦考慮到使用MCONs可能實現(xiàn)的最大場歸一化，進一步增加厚度不會導致來自傳感器的更好的響應。因此，不再需要傳感器達到穩(wěn)定狀態(tài)所需的時間。對于10和20兩個階躍電流瞬變，從5到10密耳增加Cu McN的厚度導致與AMR傳感器類似的響應。Al的厚度從10到22密耳也有類似的趨勢。對階梯電流的傳感器響應沒有任何改善。 實驗的另一個重要的觀察是，5 MIL Cu和10 MIL Al Mcon所實現(xiàn)的磁場歸一化幾乎是相似的，盡管5 MIL Cu McN產生的響應比Al稍厚。這一結果使我們得出結論，作為一種導電材料，作為磁場的MCON，也不使磁場化，與Al相比，Cu在尺寸方面提供更輕和更薄的溶液。 為了觀察MCR性能對AMR傳感器瞬態(tài)響應時間的一致性，分別用具有2, 5, 10、15和20 A大小的階躍電流對傳感器性能進行評估。在每種情況下，AMR傳感器響應分析沒有MCon和配備5 MIL-Cu MCon。圖13給出了從2到20 A的電流的實驗中的穩(wěn)態(tài)傳感器輸出。從圖中可以看出，傳感器輸出在20 A時的線性誤差為16.67%。重要的是要注意，這種線性誤差是傳感器特性和N固有的。OT受MCONS實施的響。MCONs的影響主要是在SENSOR輸出的瞬態(tài)性能和穩(wěn)定狀態(tài)不受影響。圖14示出了傳感器輸出上升時間隨不同電流幅值達到穩(wěn)定狀態(tài)的變化?？梢杂^察到，使用MCONs顯著地改善了響應時間。在沒有MCon和傳感器輸出的MCON的情況下，隨著電流大小的變化，穩(wěn)定時間的上升時間是相當恒定的。這驗證了通過改善MCONs來改善AMR傳感器的瞬態(tài)性能所實現(xiàn)的性能與不同的電流一致。 為了進一步分析實驗數(shù)據(jù)，使用Matlab對來自圖12所示的20步進電流測試的捕獲數(shù)據(jù)進行頻率分析。圖15示出了圖12所示的傳感器的時域響應的頻率分析。從圖15所示的結果可以看出，與沒有MCon的情況相比，MCON情況下的傳感器響應的帶寬得到了改善。詳細分析表明，不使用任何MCON的AMR傳感器的感測帶寬（3分貝響應）為1.21 MHz。如圖15所示，5 MIL-Cu Mcon轉換為AMR傳感器的最佳響應，并且感測帶寬從1.21提高到1.61 MHz，這意味著整體感測帶寬的33.06%改善。增加Cu McON的厚度沒有提供進一步的改善，帶寬被限制在1.55 MHz。在表II中給出了通過重新分析SPECT到20階電流響應的頻率分析的結果，示出了隨著不同導電MCON的實現(xiàn)而改善帶寬。 4 結論 在本論文，提出了一種利用導電材料的平面磁敏器件（MCON）的MR傳感器增強非接觸式電流檢測技術。 我們研究和分析了不同的MCONs對無接觸電流監(jiān)測AMR電流傳感器性能的影響。進行了詳細的模擬研究，以清楚地了解磁場分布的高頻電流。對實驗結果進行了實驗驗證，并進行了詳細的分析。設計了一種快速上升階梯電流發(fā)生器，用于產生快速電流階躍。為了分析AMR傳感器在檢測快速瞬態(tài)階躍電流中的性能，實現(xiàn)了采用不同厚度的Cu和Al制成的四種不同的MCONs。記錄并配備了不同的MCONs傳感器響應。用不同的MCONs對傳感器響應進行頻率響應，分析MCONs對AMR傳感器檢測帶寬的影響。MCONs的使用將磁場通過感測元件進行歸一化，并改善電流感測的帶寬。5 MIL-Cu McON的實現(xiàn)導致了大約400 kHz的傳感帶寬的顯著改善，這轉化為AMR傳感器的檢測帶寬的33.06%的增加。相信所提出的方法適用于高頻功率變換器中的電流檢測，其中電流信息用于控制紋波和瞬態(tài)響應。 作者要感謝UNC夏洛特電氣和計算機工程部所提供的設備。作者還想感謝UNC夏綠蒂的H. Niakan和E. Hurwitz在早期仿真和硬件設置方面的幫助。 附錄2：外文原文 任務書 論文(設計)題目：螺旋式滾筒硬幣分離計數(shù)包裝機 工作日期：2017年12月18日 ~ 2018年05月20日 1.選題依據(jù): 隨著社會快速的發(fā)展，科技的進步以及“一元硬幣化”政策的實施，硬幣將會越來越多，多種硬幣的分離越來越成為人們關注的焦點。如果出現(xiàn)一種裝置可以減少硬幣分離包裝計數(shù)中帶來的經(jīng)濟損失，降低人工處理成本，多增加高科技元素，那么將會很好的帶動科技進步以及經(jīng)濟發(fā)展。故此，我們團隊開始研究硬幣分離計數(shù)包裝裝置。 該設計符合機械設計制造及其自動化專業(yè)培養(yǎng)目標的要求。 2.論文要求(設計參數(shù)): 1.完成螺旋式滾筒硬幣分離計數(shù)包裝機總體方案設計 2.完成螺旋式滾筒硬幣分離計數(shù)包裝機結構設計 3.繪制相關的CAD設計圖紙 4.翻譯相關外文資料（不少于2000字） 5.編寫畢業(yè)設計說明書 3.個人工作重點: 1.螺旋式滾筒硬幣分離計數(shù)包裝機分離部分、傳動部分、包裝收集部分設計； 2.運用CAD及SD繪制螺旋式滾筒硬幣分離計數(shù)包裝機二維零件圖、裝配圖及三維裝 配圖 4.時間安排及應完成的工作: 第1周：查閱相關文獻資料，了解設計內容； 第2周：初步方案設計； 第3周：總體方案設計； 第4周：撰寫并完善開題報告； 第5周：螺旋式滾筒硬幣分離計數(shù)包裝機整體結構設計計算； 第6周：螺旋式滾筒硬幣分離計數(shù)包裝機整體結構設計計算； 第7周：螺旋式滾筒硬幣分離計數(shù)包裝機整體結構設計計算； 第8周：螺旋式滾筒硬幣分離計數(shù)包裝機各部分零部件設計計算； 第9周：螺旋式滾筒硬幣分離計數(shù)包裝機各部分零部件設計計算； 第10周：螺旋式滾筒硬幣分離計數(shù)包裝機各部分零部件設計計算； 第11周：繪制相關 CAD 圖紙； 第12周：繪制相關 CAD 圖紙； 第13周：撰寫設計說明書； 第14周：完善畢業(yè)設計各項內容，準備答辯。 5.應閱讀的基本文獻: [1] 廖漢元,孔建益.機械原理[M].北京:機械工業(yè)出版社,2012. [2] 濮良貴,陳國定,吳立言.機械設計(第九版)[M].北京.高等教育出版社,2013. [3] 成大先.機械設計手冊[M].北京.化學出版社,2002. [4] 秦大同,謝里陽.機構設計[M].北京.化學工業(yè)出版社,2013. [5] 高艷芳,豆賀,佟晗,薛貝貝,李小海.設計一種小型硬幣分離[J].中國科技信息,2017,(7):9-11. [6] 周鈺明,謝光磊,洪建偉. 新型旋轉式硬幣分類機[J].科技視界,2017,(9):33-36. [7] 趙旭基.于TRIZ理論的創(chuàng)新設計[J].新技術新工藝,2017,(7):52-54. [8] 許留云,姚賽,王晗,石超,王美露,李林輝.一種新型硬幣分離計數(shù)裝置的設計[J]. 延安大學學報（自然科學版）,2017,(1):15-19. [9] 宋艷麗.簡單硬幣分離裝置的設計[J].現(xiàn)代制造技術與裝備,2016,(7):15-20. [10]蔣小盼,馬愛兵,馬麗.篩動式硬幣分類裝置及其仿真運動的設計[J].工業(yè)設計,2016,(8):60- 90. [11]馮大鵬,何新超,于江豪.高效硬幣自動分類裝置的設計[J].湖北理工學院學報,2016,(5):18- 36. [12]Lin B, Okwudire C E, Wou J S, et al. Low Order Static Load Distribution Model for Ball Screw Mechanisms including Effects of Lateral Deformation and Geometric Errors[J]. Journal of Mechanical Design, 2017. [13]Song Q, Jiang Z, Han J. Noise Covariance Identification Based Adaptive UKF with Application to Mobile Robot Systems[J]. 2007:4164-4169. [14]Nibir S J, Parkhideh B. Magnetoresistor with Planar Magnetic Concentrator as Wideband Contactless Current Sensor for Power Electronics Applications[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2017,(99):1-1. 指導教師簽字： XX 教研室主任意見： 同意 簽字：XX 2017年12月14日 教學指導分委會意見： 同意 簽字：XX 2017年12月15日 學院公章 進度檢查表 第 -3 周 工作進展情況 已經(jīng)查閱了50篇文獻資料，包括機械原理、傳感器部分以及相關知識的 整理，充分了解了將要設計的內容，完成了初步方案設計，并開始撰寫開題報告。 2017年12月28日 指導教師意見 該生對畢業(yè)設計內容有了較深的理解，收集的相關資料比較全面，初步方案設計合理可行。 指導教師(簽字)：XX 2017年12月28日 第 -1 周 工作進展情況 完成了總體方案設計，完成了開題報告的撰寫工作,并且通過了開題報告答辯，利用寒假期間翻譯外文文獻，并準備進行螺旋式滾筒硬幣分離計數(shù)包裝機整體結構設計計算的工作 。 2018年01月11日 指導教師意見 總體方案設計可行，開題報告基本合格，請按計劃進行下一階段工作。 指導教師(簽字)：XX 2018年01月11日 第 3 周 工作進展情況 按照工作計劃書的安排，經(jīng)過了一系列的演算和設計，完成了螺旋式滾筒硬幣分離計數(shù)包裝機整體結構設計計算。 2018年03月21日 指導教師意見 外文資料譯文基本合格，螺旋式滾筒硬幣分離計數(shù)包裝機整體結構設計基本合理、計算準確。請按計劃開展下一階段工作。 指導教師(簽字)：XX 2018年03月23日 第 6 周 工作進展情況 按計劃完成了畢業(yè)設計前10周的工作，參加了畢業(yè)設計中期檢查答辯 ，已經(jīng)開始進行說明書的編寫工作。 2018年04月12日 指導教師意見 畢業(yè)設計前十周的工作質量尚可，畢業(yè)設計中期檢查答辯通過，希望抓緊時間開展下一階段的工作。 指導教師(簽字)：XX 2018年04月12日 第 11 周 工作進展情況 已經(jīng)按計劃按時完成了畢業(yè)設計的全部工作，準備參加畢業(yè)答辯。 2018年05月18日 指導教師意見 XX同學按時完成了畢業(yè)設計的各項任務，請進一步完善畢業(yè)設計，認真準備畢業(yè)答辯。 指導教師(簽字)：XX 2018年05月18日 第周 工作進展情況 年 月 日 指導教師意見 指導教師(簽字)： 年 月 日 過程管理評價表 評價內容 具體要求 總分 評分 工作態(tài)度 態(tài)度認真，刻苦努力，作風嚴謹 3 3 遵守紀律 自覺遵守學校有關規(guī)定，主動聯(lián)系指導教師,接受指導 3 2 開題報告 內容詳實，符合規(guī)范要求 5 3 任務完成 按時、圓滿完成各項工作任務 4 3 過程管理評分合計 11 過程管 理評語 XX同學在畢業(yè)設計過程中作風比較嚴謹，對待問題基本上做到了刻苦努力，工作態(tài)度還算認真。 XX同學能夠遵守學校的相關規(guī)定，定期與指導教師聯(lián)系，主動接受指導。對于畢業(yè)設計過程中所遇到的問題，提出的解決方案水平一般。 XX同學查閱了一定數(shù)量的相關資料，開題報告內容不太詳實 ，其中的文獻綜述還算全面，基本上做到了有分析，歸納，撰寫開題報告格式需要完善。 XX同學能夠按計劃完成畢業(yè)設計各階段的工作，完成質量一般。 指導教師簽字:XX 日期:2018-05-21 指導教師評價表 評價內容 具體要求 總分 評分 選題質量 符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 4 能力水平 有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表達與外語能力、文獻資料檢索能力、計算機應用能力 5 4 完成質量 文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設計、實驗等正確合理,結論明確；論文結構、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 7 指導教師評分合計 15 指導教 師評語 該生完成的螺旋式滾筒硬幣分離計數(shù)包裝機設計，有一定的研究價值和實踐意義。畢業(yè)設計選題符合機械設計制造及自動化專業(yè)培養(yǎng)目標要求，有一定的深度和難度，工作量飽滿。 該生在畢業(yè)設計過程中能夠運用所學知識解決問題，表現(xiàn)出一定的綜合運用知識的能力、計算機應用能力、中文表達及應用能力。 在畢業(yè)設計完成質量方面，論文文題相符、設計合理，撰寫格式、圖表基本符合規(guī)范要求。該生按時完成了畢業(yè)設計的各項工作，完成質量一般 ，同意參加畢業(yè)答辯。 指導教師簽字:XX 日期:2018-05-21 評閱人評價表 評價內容 具體要求 總分 評分 選題質量 符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的 開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 4 能力水平 有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表 達與外語能力、文獻資料檢索能力、計算機應用能力 5 4 完成質量 文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設計、實驗等正確 合理,結論明確；論文結構、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 7 評閱人評分合計 15 評閱人 評語 本課題來源于遼寧省機械設計創(chuàng)新大賽，設計了一款硬幣分離計數(shù)包裝機。采用螺旋式滾筒方案，首先確定了總體設計方案，完成了整機結構、原動機構、傳動機構、分離系統(tǒng)、計數(shù)裝置和包裝機構等設計選型與校核。選題符合培養(yǎng)目標要求，有一定的研究價值和實踐意義，有一定的開拓性、創(chuàng)新性，深度、難度適宜，工作量基本飽滿。從論文完成情況看，該生具備一定的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表達與外語能力、文獻資料檢索能力 、計算機應用能力；具有一定的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表達與外語能力、文獻資料檢索能力、計算機應用能力 ；文題相符，概念準確，分析、論證、計算、設計、實驗等基本正確合理，結論明確；論文結構、撰寫格式、圖表等基本符合規(guī)范要求。建議參加答辯。 評閱人簽字：馬宗民 評閱人工作單位：機械工程學院日期：2018-05-23 答辯紀錄 學生姓名：XX 專業(yè)班級：XX 畢業(yè)論文(設計)題目： 螺旋式滾筒硬幣分離計數(shù)包裝機 答辯時間：2018年05月24日 時 分 ~ 時 分 答辯委員會(答 主任委員(組長)： XX 辯小組)成員 委 員(組 員)： XX 答辯委員會(答辯小組)提出的問題和答辯情況 問題1：1.硬幣是如何分揀的？ 回 答： 前面的是小孔，硬幣依次經(jīng)過中間，一元的硬幣到最后的孔 。第一個孔是13.5mm，分揀一角硬幣。第二個是20.5mm，分揀五角硬幣。第三個是分揀一元硬幣。 問題2：2.會不會出現(xiàn)一角硬幣從五角的孔中下落？ 回 答： 一般來說不會，距離經(jīng)過多次試驗，一般不會出錯。問題3：3.軸和孔都轉動嗎？ 回 答： 軸和孔是同步轉的，沒有相對轉動。 問題4：4.計數(shù)通過什么傳感器？能否顯示圖案？ 回 答： 計數(shù)通過光電傳感器，一亮一暗來計數(shù)。不能識別圖案。問題5：5.硬幣向下落的速度？ 回 答： 電機270r，齒輪傳動比是3:1。傳動比一般是3:1，不能太大 ，電機在270~560r，經(jīng)過計算實驗選擇合適的轉速。問題6：6.有無控制介紹？ 回 答： 有。有51單片機和演示視頻。問題7：7.硬幣裝滿后如何取出？ 回 答： 長矩形條上有滾筒，舵機帶動齒輪，將滾筒取出。問題8：8.怎么加工圓筒？ 回 答： 用雕刻機加工。本來想采用鑄造完成，但無法實現(xiàn)。 記錄人： 2018年05月24日 答辯委員會評價表 評價內容 具體要求 總分 評分 自述總結 思路清晰,語言表達準確,概念清楚,論點正確,分析歸納合理 10 7 答辯過程 能夠正確回答所提出的問題,基本概念清楚,有理論根據(jù) 10 7 選題質量 符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的 開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 4 完成質量 文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設計、實驗等正確 合理,結論明確；論文結構、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 7 能力水平 有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表 達與外語應用能力、文獻資料檢索能力、計算機應用能力 10 6 答辯委員會評分合計 31 答辯委員會評語 XX同學在畢業(yè)設計工作期間，工作努力，態(tài)度比較認真，能遵守各項紀律，表現(xiàn)一般。 能按時、全面、獨立地完成與畢業(yè)設計有關的各環(huán)節(jié)工作，具有一定的綜合分析問題和解決問題的能力。 論文立論正確，理論分析無原則性的錯誤，解決問題方案比較實用，結論正確。 論文使用的概念正確，語句通順，條理比較清楚。 論文中使用的圖表，設計中的圖紙在書寫和制作時，能夠執(zhí)行國家相關標準，基本規(guī)范。 能夠獨立查閱文獻，外語應用能力一般，原始數(shù)據(jù)搜集得當，實驗或計算結論準確可靠。 答辯過程中，能夠簡明地闡述論文的主要內容，回答問題基本正確，但缺乏深入地分析。 答辯成績： 31 答辯委員會主任： XX 2018年05月29日 成績評定 項目分類 成績評定 過程管理評分 11 指導教師評分 15 評閱人評分 15 答辯委員會評分 31 總分 72 成績等級 C 成績等級按“A、B、C、D、F”記載 成績審核人簽章： XX 審核人簽章： XX 一、選題依據(jù) 1、研究領域 機械設計 2、論文（設計）工作的理論意義和應用價值 隨著社會快速的發(fā)展，科技的進步以及“一元硬幣化”政策的實施，硬幣將會越來越多，多種硬幣的分離越來越成為人們關注的焦點。如果出現(xiàn)一種裝置可以減少硬幣分離包裝計數(shù)中帶來的經(jīng)濟損失，降低人工處理成本，多增加高科技元素，那么將會很好的帶動科技進步以及經(jīng)濟發(fā)展。故此，我們團隊開始研究硬幣分離計數(shù)包裝裝置。 3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢 目前，在國內流通的貨幣大都是紙幣，尤其小面額紙幣流通頻繁，破損率極高， 這樣也大大影響了人們日常生活中對人民幣的使用感受，相比較而言，小額硬幣由于其破損率極低，較小額紙幣而言更具優(yōu)勢，此時便體現(xiàn)出了小額硬幣的優(yōu)越性。 同時在日常諸多行業(yè)中，尤其是在公交、地鐵、銀行、超市等地點硬幣的使用及儲存量越來越大，硬幣在人們的日常生活中將會越來越重要，若用硬幣來代替將小面額錢幣發(fā)行，既能大量減少國家更換破損紙幣的費用，也能提升人們的使用感受。 然而隨著小面額紙幣的硬幣化，也會給接觸硬幣較多的普通人群以及銀行、金融行業(yè)帶來不少煩惱。對于上述問題， 國內外專家也對硬幣分離裝置進行了一定研究，并取得了一定成果，且已推向市場，但目前市場上所用的硬幣分離裝置體積大、質量重、價格昂貴，分離效果并不算很好。 研發(fā)一種小型的硬幣分離裝置，對于解決目前硬幣分離困難的問題有極大的意義。 所以，針對上述問題，為解決當前硬幣分類中存在的問題，本文提出一種硬幣旋轉分類機，以便于實現(xiàn)大量硬幣的有效分類，從而代替人工整理，有效提高錢幣分離的效率。 8 二、論文（設計）研究的內容 1.重點解決的問題 (1)完成螺旋式滾筒硬幣分離計數(shù)包裝機總體方案設計 (2)完成螺旋式滾筒硬幣分離計數(shù)包裝機結構設計 (3)繪制相關的 CAD 設計圖紙 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路） 通過查閱資料，首先介紹說明硬幣分離機的產生及背景，以及國內外硬幣分離機的現(xiàn)狀和以后的發(fā)展趨勢。 確定總體方案選擇， 將設計分為方案設計，機構設計及技術設計三部分，通過每一階段深入分析，層層把關，努力設計出最優(yōu)方案。在設計過程中特別注重設計的方法，作品的設計做到有系統(tǒng)性規(guī)范性和創(chuàng)新性。 論文寫作大綱： 1．緒論 1.1 硬幣分離機設計的目的和意義 1.2 本課題應解決的主要問題及技術要求 1.3 國內外硬幣分離機的發(fā)展概況 2．總體方案選擇 3．硬幣分離機機構的設計 3.1 分離裝置的設計 3.2 原動機構設計 3.3 傳動機構設計 3.4 計數(shù)裝置設計 3.5 包裝機構設計 4. 部件及傳感器選擇 4.1 機構各部件選擇 4.2 分離傳感器選擇 4.3 計數(shù)傳感器選擇 5.總結 3.本論文（設計）預期取得的成果 (1)螺旋式滾筒硬幣分離計數(shù)包裝機總體方案設計 (2)螺旋式滾筒硬幣分離計數(shù)包裝機結構設計 (3)相關的 CAD 設計圖紙 三、論文（設計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數(shù)）； 對硬幣分離機結構進行研究，結合實際設計合理的機構并進行計算，最終完成硬幣分離機設計的研究工作。 2.論文（設計）進度計劃 第 1 周：查閱相關文獻資料，了解設計內容； 第 2 周：初步方案設計； 第 3 ～ 4 周：總體方案設計，撰寫開題報告并完善開題報告； 第 5 ～ 6 周：螺旋式滾筒硬幣分離計數(shù)包裝機整體結構設計計算； 第 7 ～9 周： 螺旋式滾筒硬幣分離計數(shù)包裝機各部分零部件設計計算； 第 10～11 周：繪制相關 CAD 圖紙； 第 12 周：撰寫設計說明書； 第 13 周：完善畢業(yè)設計說明書； 第 14 周：完善畢業(yè)設計各項內容，準備答辯四、需要閱讀的參考文獻 [1] 廖漢元,孔建益.機械原理[M].北京:機械工業(yè)出版社,2012. [2] 濮良貴,陳國定,吳立言.機械設計(第九版)[M].北京.高等教育出版社,2013. [3] 成大先.機械設計手冊[M].北京.化學出版社,2002. [4] 秦大同,謝里陽.機構設計[M].北京.化學工業(yè)出版社,2013. [5] 高艷芳,豆賀,佟晗,薛貝貝,李小海.設計一種小型硬幣分離[J].中國科技信息,2017,(7):9-11. [6] 周鈺明,謝光磊,洪建偉. 新型旋轉式硬幣分類機[J].科技視界,2017,(9):33-36. [7] 趙旭基.于 TRIZ 理論的創(chuàng)新設計[J].新技術新工藝,2017,(7):52-54. [8] 許留云,姚賽,王晗,石超,王美露,李林輝.一種新型硬幣分離計數(shù)裝置的設計[J]. 延安大學學報（自然科學版）,2017,(1):15-19. [9] 宋艷麗.簡單硬幣分離裝置的設計[J].現(xiàn)代制造技術與裝備,2016,(7):15-20. [10] 蔣 小 盼 , 馬 愛 兵 , 馬麗 . 篩 動 式 硬 幣 分 類 裝 置 及 其 仿 真 運 動 的 設 計 [J]. 工 業(yè) 設計,2016,(8):60-90. [11] 馮 大 鵬 , 何 新 超 , 于 江 豪 . 高 效 硬 幣 自 動 分 類 裝 置 的 設 計 [J]. 湖 北 理 工 學 院 學報,2016,(5):18-36. [12] Lin B, Okwudire C E, Wou J S, et al. Low Order Static Load Distribution Model for Ball Screw Mechanisms including Effects of Lateral Deformation and Geometric Errors[J]. Journal of Mechanical Design, 2017. [13] Song Q, Jiang Z, Han J. Noise Covariance Identification Based Adaptive UKF with Application to Mobile Robot Systems[J]. 2007:4164-4169. [14] Nibir S J, Parkhideh B. Magnetoresistor with Planar Magnetic Concentrator as Wideband Contactless Current Sensor for Power Electronics Applications[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2017,(99):1-1. 附：文獻綜述 文獻綜述 隨著經(jīng)濟高速發(fā)展和自動化技術的實現(xiàn)，硬幣流通量逐漸增大，各種面值的硬幣會出現(xiàn)混合的情況，而現(xiàn)階段硬幣的分類和清點還主要依靠人手工完成，耗費大量人力，國內外可以實現(xiàn)此功能的裝置又大多結構復雜、難于大批生產且尚未成熟。無人售票、自動售貨機的推廣，硬幣流通量大大增加，特別是公交公司、金融機構等每天要對大量硬幣進行分類。 目前國內仍普遍采用人工處理的方式，工作量大，硬幣以其成本低、耐磨、易回收等無可替代的優(yōu)勢將占領小面額貨幣市場是大勢所趨。大部分硬幣接收機沒法識別硬幣的面值， 這就造成了后期計數(shù)、分類、 包裝等困難;硬幣手工清分成本高， 利潤低，一般不復點且誤差大，極大地浪費了人力資源，費時費力。設計一個效率高、運行穩(wěn)定、性能可靠的硬幣分離機迫在眉睫。硬幣在一個國家的金融體系中是不可缺少的重要組成部分，隨著硬幣的使用頻率逐漸增加，硬幣分離以及統(tǒng)計成為一個亟待解決的社會難題。 硬幣與國民生活形影不離，國內外很早已開始對硬幣的識別研究。在這個領域里, 國外較早的開展了研究 ,并且做了大量的工作。開發(fā)的產品大致也分為三個檔次,低檔、中檔和高檔。低檔清分速度在 1000 枚/ min 以下,中檔為 1000～1500 枚/ min 左右,高檔則在 1500 枚/ min 以上。所使用的清分方法上主要有兩大類,一類是根據(jù)物理技術進行清分 ,另一類是根據(jù)性能指標進行清分。高速清分基本上都是采用性能指標來進行清分。國際上很多銀行器具公司也做了大量工作，如瑞典 Scan CoinAB 公司，它是一家專業(yè)生產各種銀行器具的公司，也是國際上公認的銀行器具做的最好的公司，成系列地研制了針對不同貨幣體制下的清分系統(tǒng)。但是，中國的貨幣比較復雜， 他們的系統(tǒng)應用在中國尚有一系列問題。在國內使用，誤判率≤0.5%，但該公司的產品價格昂貴，且存在技術壟斷，從發(fā)展趨勢上來講，一味依靠國外企業(yè)，不利于我國國民經(jīng)濟的發(fā)展。 所以，從現(xiàn)實以及長遠來說，都有必要掌握硬幣識別的核心技術，擁有自主知識產權，打破壟斷，提高在該領域的國際競爭力。現(xiàn)有的硬幣分離機主要有篩動式硬幣分類裝置:該硬幣分離裝置由動力及傳動裝置、分離裝置、收集裝置及計數(shù)裝置等部分組成；旋轉式硬幣分離機：旋轉分離裝置、分類收集裝置、送幣裝置和機座組成； 根據(jù)直徑及厚度進行分離的：因為不同面值的硬幣厚度和直徑不同，通過一些機械裝置進行分離。 在 2004 年 7 月 7 日公開的中國專利公告 CN2624299Y 中公開了一種“硬幣分離機的硬幣提供裝置”，它是為了解決硬幣容易被卡住、無法繼續(xù)分離的技術問題，包括安裝在硬幣分離機上的可正、反向旋轉的馬達以及馬達輸出軸，輸出軸上套有一棘輪，與棘輪相配合的棘爪裝在彈簧安放孔內，其后部設有彈簧，在棘輪上方設有一硬幣盤，硬幣盤上開有多個硬幣盤孔，硬幣盤的上方扣合有一中間內凹的硬幣內盤，在硬幣內盤的側壁上開有漏幣調整口，硬幣盤和硬幣內盤均套裝在輸出軸上，它實際上是一種硬幣分離機。 但是，現(xiàn)有的硬幣分離機有幾個缺點: （1）分離大量的硬幣時，當硬幣收納管都裝滿時也不能自動停止，落幣抽屜中落下的硬幣還要重新分離 （2）硬幣分離都完成后，即使搬運容器中沒有硬幣，使用者如果不關電源，硬幣分離還要繼續(xù)操作; （3）在硬幣分離過程中，使用者不能取出硬幣收納管包裝，必須等硬幣分離完了，硬幣分離機操作停止; （4）硬幣分離完了，沒有確認硬幣分離管內收納的硬幣個數(shù)的方法，只能把硬幣收納管收納的硬幣倒出來數(shù)數(shù)?？偟膩碚f，現(xiàn)有的這種硬幣分離機的缺點是控制能力差、使用不方便、噪聲大、壽命短。 采用根據(jù)硬幣直徑的大小對幣值進行清分的方法，雖然不具備辯偽功能，但可以對中國現(xiàn)行硬幣快速準確按幣值進行清分。主要特色是設計簡便、清分準確、使用可靠、維護簡便、價格低廉等。而且系統(tǒng)具備擴展的潛能,可以滿足將來硬幣分離機發(fā)展的需求,因此此產品具備較高的推廣應用價值 ,其發(fā)展前景相當廣闊。 新型硬幣分離計數(shù)裝置與其它處理錢幣的機械裝置相比， 設計理念簡單、合理， 能實現(xiàn)高效處理、功能雙帶，且可用于生產并投入使用，成本較低，前景可觀。可廣泛應用于各種商場、地鐵公司、公交公司等硬幣流通量大的場所， 大大節(jié)省人力、 物力和財力。針對國家發(fā)行的第五套硬幣，根據(jù)不同面值硬幣具有不同直徑和厚度的特點，設計了一種簡易、小型的硬幣分離機，通過電機帶動分離盤，使混合的硬幣通過分離槽分離出來，并分別進行計數(shù)收集。