謝禹琳 何濤 蘇航

摘 要：針對(duì)目前國(guó)內(nèi)公交公司和自動(dòng)零售機(jī)對(duì)其一元紙幣分離和整理大多為人工簡(jiǎn)單機(jī)械的操作，存在浪費(fèi)時(shí)間和勞動(dòng)力等問(wèn)題。主要運(yùn)用齒輪變速機(jī)構(gòu)、振動(dòng)機(jī)構(gòu)和滾筒機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了集一元紙幣分離和紙幣整理為一體的自動(dòng)化裝置。該一元紙幣整理機(jī)通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)齒輪變速機(jī)構(gòu)和振動(dòng)機(jī)構(gòu)分離紙幣，電機(jī)帶動(dòng)滾筒機(jī)構(gòu)整理紙幣，操作簡(jiǎn)單、高效，節(jié)約人工成本。

關(guān)鍵詞：紙幣分離；紙幣整理；自動(dòng)化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.030

0 引言

目前公交車和自動(dòng)零售機(jī)所采用的大多為簡(jiǎn)易式投幣機(jī)，只能實(shí)現(xiàn)對(duì)貨幣的單一收集，沒(méi)有對(duì)投入紙幣進(jìn)行分類整理的功能[1]。我國(guó)各地公交公司公交車上投幣箱中的錢幣主要是人工整理，由于城市人口數(shù)量加大，每一天公交公司需要整理的錢幣數(shù)量龐大，相應(yīng)需要的工人數(shù)量基數(shù)大[2]。點(diǎn)幣員常處于被監(jiān)視狀態(tài)，且勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，既費(fèi)力又費(fèi)時(shí)[3]。為能將人從分離和整理零鈔的機(jī)械工作中解放出來(lái)，一元紙幣整理機(jī)就是針對(duì)這種需求而進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的[4]。

1 一元紙幣整理機(jī)設(shè)計(jì)思想

該一元紙幣整理機(jī)主要通過(guò)點(diǎn)機(jī)輸入帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)使曲柄連桿機(jī)構(gòu)做左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)，與連桿相連的滑塊與振動(dòng)滑道相連接，在滑塊推力的作用下使振動(dòng)滑道左右振動(dòng)。紙幣從滑道口進(jìn)入，在振動(dòng)滑道的左右振動(dòng)和慣性作用下向下滑動(dòng)，對(duì)紙幣進(jìn)行初步整理。紙幣從滑道口出來(lái)后緩慢移動(dòng)到滾筒位置，從兩滾筒中間進(jìn)入，滾筒對(duì)經(jīng)過(guò)的紙幣進(jìn)行碾壓、展平和分離。碾壓平整的紙幣通過(guò)滑道的傾角及滑道邊框固定整理后滑出，最終達(dá)到對(duì)一元紙幣的分離和整理的效果。一元紙幣整理機(jī)實(shí)物圖，如圖1。

2 一元紙幣整理機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

該機(jī)器是一種通過(guò)振動(dòng)碾壓實(shí)現(xiàn)紙幣分離和整理。其主要由振動(dòng)機(jī)構(gòu)、滾筒機(jī)構(gòu)和齒輪變速機(jī)構(gòu)組成。CAD三維簡(jiǎn)圖如圖2所示。

2.1 振動(dòng)機(jī)構(gòu)

該機(jī)構(gòu)通過(guò)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)連桿左右移動(dòng)，連桿的右端連接滑塊，滑塊與振動(dòng)滑道中間通過(guò)固定軸承連接，滑塊的左右移動(dòng)改變振動(dòng)滑道的傾角促使振動(dòng)滑道振動(dòng)。紙幣從振動(dòng)滑道口進(jìn)入，在振動(dòng)滑道的左右振動(dòng)和慣性作用下向下滑動(dòng)，形成紙幣的初整理。紙幣從滑道口出來(lái)后緩慢移動(dòng)到滾筒位置。其中需要注意的是滑道寬度必須大于一元紙幣的寬度，經(jīng)測(cè)量，一元紙幣的長(zhǎng)為130mm，寬為63mm。經(jīng)過(guò)實(shí)物模型實(shí)驗(yàn)，最終決定取滑道的長(zhǎng)為260mm，寬為83mm，高為40mm。為了輕量化，滑道材料采用厚度為5mm的亞克力板。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，滑道振動(dòng)時(shí)，橫向距離為100mm為最佳，紙幣在振動(dòng)的作用下，沿仰角為45°滑道向下滑動(dòng)時(shí)沿著滑道邊緣自動(dòng)調(diào)整紙幣的方向從而達(dá)到紙幣初步整理。

2.2 滾筒機(jī)構(gòu)

滾筒機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。圖示下方滾筒為主動(dòng)滾筒，主動(dòng)滾筒兩端套上矩形軸承座，用螺栓連接固定在主動(dòng)滾筒箱體上。與滾筒相配合的為剛性聯(lián)軸器，伸出部分與電機(jī)通過(guò)齒輪連接，從而帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)。圖中上方為從動(dòng)滾筒，其兩端同樣套上矩形軸承座，從動(dòng)滾筒矩形軸承座下部與彈簧相配合，采用彈簧能使從動(dòng)滾筒實(shí)現(xiàn)徑向移動(dòng)有利于紙幣的碾平和順利通過(guò)。

2.3 齒輪減速機(jī)構(gòu)

電機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪通過(guò)曲柄軸和曲柄盤相連，另一端曲柄連桿通過(guò)深溝球軸承焊接固定在曲柄盤上，通過(guò)傳動(dòng)比的計(jì)算，輸出相應(yīng)的速度，然后通過(guò)主動(dòng)齒輪帶動(dòng)曲柄盤轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄盤的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)曲柄連桿移動(dòng)，最終通過(guò)與曲柄連桿相連的滑塊移動(dòng)使振動(dòng)滑道左右滑動(dòng)。采用深溝球軸承原因是它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且主要承受徑向載荷的同時(shí)也可以承受一定的軸向載荷，它摩擦系數(shù)小，成本低。

2.4 一元紙幣整理機(jī)主要尺寸參數(shù)

一元紙幣整理機(jī)所用材料為5mm亞克力板、220V直流電機(jī)、滑動(dòng)軸承和齒輪等，具體參數(shù)如表1所示。

3 使用方法

需要整理一元紙幣時(shí)，首先將插頭接通電源，家庭用電220V即可；按下開(kāi)關(guān)按鈕，滑道在振動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下左右移動(dòng)，滾筒機(jī)構(gòu)在電機(jī)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)；將所需整理紙幣依次放入滑道中。紙幣在滑道中迅速滑下，通過(guò)滾筒機(jī)構(gòu)使紙幣平整有序滑出整理機(jī)。實(shí)現(xiàn)對(duì)一元紙幣的分離和整理。一元紙幣整理機(jī)工作圖，如圖3。

4 結(jié)論

（1）該裝置實(shí)現(xiàn)分離、整理的方式新穎，且機(jī)電一體化，結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)，可靠性、準(zhǔn)確性高，經(jīng)濟(jì)效益好；

（2）該裝置對(duì)一元紙幣的分離和整理，可減少公交公司后續(xù)處理錢幣的工作量和時(shí)間，降低了工人的工作量，縮短了紙幣的流動(dòng)周期，實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本的目的；

（3）該裝置性能穩(wěn)定，維護(hù)簡(jiǎn)便，成本低，但還未能解決自動(dòng)分離不同面額紙幣和識(shí)別真?zhèn)蔚墓δ?，這也將成為接下來(lái)要研究的方向。

參考文獻(xiàn)：

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獲得攀枝花學(xué)院國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目資助

作者簡(jiǎn)介：謝禹琳（1996-），男，四川巴中人，本科，研究方向：車輛工程。