一元紙幣整理機的設計

謝禹琳 何濤 蘇航

摘 要：針對目前國內公交公司和自動零售機對其一元紙幣分離和整理大多為人工簡單機械的操作，存在浪費時間和勞動力等問題。主要運用齒輪變速機構、振動機構和滾筒機構設計了集一元紙幣分離和紙幣整理為一體的自動化裝置。該一元紙幣整理機通過電機帶動齒輪變速機構和振動機構分離紙幣，電機帶動滾筒機構整理紙幣，操作簡單、高效，節約人工成本。

關鍵詞：紙幣分離；紙幣整理；自動化

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

0 引言

目前公交車和自動零售機所采用的大多為簡易式投幣機，只能實現對貨幣的單一收集，沒有對投入紙幣進行分類整理的功能[1]。我國各地公交公司公交車上投幣箱中的錢幣主要是人工整理，由于城市人口數量加大，每一天公交公司需要整理的錢幣數量龐大，相應需要的工人數量基數大[2]。點幣員常處于被監視狀態，且勞動強度大，工作效率低，既費力又費時[3]。為能將人從分離和整理零鈔的機械工作中解放出來，一元紙幣整理機就是針對這種需求而進行創新設計的[4]。

1 一元紙幣整理機設計思想

該一元紙幣整理機主要通過點機輸入帶動齒輪轉動，齒輪通過轉動使曲柄連桿機構做左右往復運動，與連桿相連的滑塊與振動滑道相連接，在滑塊推力的作用下使振動滑道左右振動。紙幣從滑道口進入，在振動滑道的左右振動和慣性作用下向下滑動，對紙幣進行初步整理。紙幣從滑道口出來后緩慢移動到滾筒位置，從兩滾筒中間進入，滾筒對經過的紙幣進行碾壓、展平和分離。碾壓平整的紙幣通過滑道的傾角及滑道邊框固定整理后滑出，最終達到對一元紙幣的分離和整理的效果。一元紙幣整理機實物圖，如圖1。

2 一元紙幣整理機結構的設計

該機器是一種通過振動碾壓實現紙幣分離和整理。其主要由振動機構、滾筒機構和齒輪變速機構組成。CAD三維簡圖如圖2所示。

2.1 振動機構

該機構通過齒輪轉動產生轉矩帶動連桿左右移動，連桿的右端連接滑塊，滑塊與振動滑道中間通過固定軸承連接，滑塊的左右移動改變振動滑道的傾角促使振動滑道振動。紙幣從振動滑道口進入，在振動滑道的左右振動和慣性作用下向下滑動，形成紙幣的初整理。紙幣從滑道口出來后緩慢移動到滾筒位置。其中需要注意的是滑道寬度必須大于一元紙幣的寬度，經測量，一元紙幣的長為130mm，寬為63mm。經過實物模型實驗，最終決定取滑道的長為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。通過實驗證明，滑道振動時，橫向距離為100mm為最佳，紙幣在振動的作用下，沿仰角為45°滑道向下滑動時沿著滑道邊緣自動調整紙幣的方向從而達到紙幣初步整理。

2.2 滾筒機構

滾筒機構結構簡圖如圖1所示。圖示下方滾筒為主動滾筒，主動滾筒兩端套上矩形軸承座，用螺栓連接固定在主動滾筒箱體上。與滾筒相配合的為剛性聯軸器，伸出部分與電機通過齒輪連接，從而帶動滾筒轉動。圖中上方為從動滾筒，其兩端同樣套上矩形軸承座，從動滾筒矩形軸承座下部與彈簧相配合，采用彈簧能使從動滾筒實現徑向移動有利于紙幣的碾平和順利通過。

2.3 齒輪減速機構

電機帶動主動齒輪轉動，齒輪通過曲柄軸和曲柄盤相連，另一端曲柄連桿通過深溝球軸承焊接固定在曲柄盤上，通過傳動比的計算，輸出相應的速度，然后通過主動齒輪帶動曲柄盤轉動，曲柄盤的轉動帶動曲柄連桿移動，最終通過與曲柄連桿相連的滑塊移動使振動滑道左右滑動。采用深溝球軸承原因是它結構簡單并且主要承受徑向載荷的同時也可以承受一定的軸向載荷，它摩擦系數小，成本低。

2.4 一元紙幣整理機主要尺寸參數

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

3 使用方法

需要整理一元紙幣時，首先將插頭接通電源，家庭用電220V即可；按下開關按鈕，滑道在振動機構帶動下左右移動，滾筒機構在電機帶動下轉動；將所需整理紙幣依次放入滑道中。紙幣在滑道中迅速滑下，通過滾筒機構使紙幣平整有序滑出整理機。實現對一元紙幣的分離和整理。一元紙幣整理機工作圖，如圖3。

4 結論

（1）該裝置實現分離、整理的方式新穎，且機電一體化，結構精簡，可靠性、準確性高，經濟效益好；

（2）該裝置對一元紙幣的分離和整理，可減少公交公司后續處理錢幣的工作量和時間，降低了工人的工作量，縮短了紙幣的流動周期，實現節約成本的目的；

（3）該裝置性能穩定，維護簡便，成本低，但還未能解決自動分離不同面額紙幣和識別真偽的功能，這也將成為接下來要研究的方向。

參考文獻：

[1]張玲，張洪濤，張瑯，楊浩浩，汪建偉.一種專用紙幣清點整理裝置的設計[J].裝備制造技術，2016（10）：232-234.

[2]董加林，鄧靜，何迪，李斌斌.錢幣整理機的設計與研發[J].產業與科技論壇，2017，16（14）：85-86.

[3]陳飛翔.錢幣分離、清點、整理一體機設計方案總結及新型方案的提出[J].山東工業技術，2017（17）：278.

[4]朱澎鋒，曹建波，高昭，張狄鋒，張銘穎，馬斌，朱鴻杰，李曉慧. 全自動錢幣分類整理封裝一體機設計[J].科技視界，2017（03）：73.

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作者簡介：謝禹琳（1996-），男，四川巴中人，本科，研究方向：車輛工程。