一元纸币整理机的设计

谢禹琳 何涛 苏航

摘 要：针对目前国内公交公司和自动零售机对其一元纸币分离和整理大多为人工简单机械的操作，存在浪费时间和劳动力等问题。主要运用齿轮变速机构、振动机构和滚筒机构设计了集一元纸币分离和纸币整理为一体的自动化装置。该一元纸币整理机通过电机带动齿轮变速机构和振动机构分离纸币，电机带动滚筒机构整理纸币，操作简单、高效，节约人工成本。

关键词：纸币分离；纸币整理；自动化

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

0 引言

目前公交车和自动零售机所采用的大多为简易式投币机，只能实现对货币的单一收集，没有对投入纸币进行分类整理的功能[1]。我国各地公交公司公交车上投币箱中的钱币主要是人工整理，由于城市人口数量加大，每一天公交公司需要整理的钱币数量庞大，相应需要的工人数量基数大[2]。点币员常处于被监视状态，且劳动强度大，工作效率低，既费力又费时[3]。为能将人从分离和整理零钞的机械工作中解放出来，一元纸币整理机就是针对这种需求而进行创新设计的[4]。

1 一元纸币整理机设计思想

该一元纸币整理机主要通过点机输入带动齿轮转动，齿轮通过转动使曲柄连杆机构做左右往复运动，与连杆相连的滑块与振动滑道相连接，在滑块推力的作用下使振动滑道左右振动。纸币从滑道口进入，在振动滑道的左右振动和惯性作用下向下滑动，对纸币进行初步整理。纸币从滑道口出来后缓慢移动到滚筒位置，从两滚筒中间进入，滚筒对经过的纸币进行碾压、展平和分离。碾压平整的纸币通过滑道的倾角及滑道边框固定整理后滑出，最终达到对一元纸币的分离和整理的效果。一元纸币整理机实物图，如图1。

2 一元纸币整理机结构的设计

该机器是一种通过振动碾压实现纸币分离和整理。其主要由振动机构、滚筒机构和齿轮变速机构组成。CAD三维简图如图2所示。

2.1 振动机构

该机构通过齿轮转动产生转矩带动连杆左右移动，连杆的右端连接滑块，滑块与振动滑道中间通过固定轴承连接，滑块的左右移动改变振动滑道的倾角促使振动滑道振动。纸币从振动滑道口进入，在振动滑道的左右振动和惯性作用下向下滑动，形成纸币的初整理。纸币从滑道口出来后缓慢移动到滚筒位置。其中需要注意的是滑道宽度必须大于一元纸币的宽度，经测量，一元纸币的长为130mm，宽为63mm。经过实物模型实验，最终决定取滑道的长为260mm，宽为83mm，高为40mm。为了轻量化，滑道材料采用厚度为5mm的亚克力板。通过实验证明，滑道振动时，横向距离为100mm为最佳，纸币在振动的作用下，沿仰角为45°滑道向下滑动时沿着滑道边缘自动调整纸币的方向从而达到纸币初步整理。

2.2 滚筒机构

滚筒机构结构简图如图1所示。图示下方滚筒为主动滚筒，主动滚筒两端套上矩形轴承座，用螺栓连接固定在主动滚筒箱体上。与滚筒相配合的为刚性联轴器，伸出部分与电机通过齿轮连接，从而带动滚筒转动。图中上方为从动滚筒，其两端同样套上矩形轴承座，从动滚筒矩形轴承座下部与弹簧相配合，采用弹簧能使从动滚筒实现径向移动有利于纸币的碾平和顺利通过。

2.3 齿轮减速机构

电机带动主动齿轮转动，齿轮通过曲柄轴和曲柄盘相连，另一端曲柄连杆通过深沟球轴承焊接固定在曲柄盘上，通过传动比的计算，输出相应的速度，然后通过主动齿轮带动曲柄盘转动，曲柄盘的转动带动曲柄连杆移动，最终通过与曲柄连杆相连的滑块移动使振动滑道左右滑动。采用深沟球轴承原因是它结构简单并且主要承受径向载荷的同时也可以承受一定的轴向载荷，它摩擦系数小，成本低。

2.4 一元纸币整理机主要尺寸参数

一元纸币整理机所用材料为5mm亚克力板、220V直流电机、滑动轴承和齿轮等，具体参数如表1所示。

3 使用方法

需要整理一元纸币时，首先将插头接通电源，家庭用电220V即可；按下开关按鈕，滑道在振动机构带动下左右移动，滚筒机构在电机带动下转动；将所需整理纸币依次放入滑道中。纸币在滑道中迅速滑下，通过滚筒机构使纸币平整有序滑出整理机。实现对一元纸币的分离和整理。一元纸币整理机工作图，如图3。

4 结论

（1）该装置实现分离、整理的方式新颖，且机电一体化，结构精简，可靠性、准确性高，经济效益好；

（2）该装置对一元纸币的分离和整理，可减少公交公司后续处理钱币的工作量和时间，降低了工人的工作量，缩短了纸币的流动周期，实现节约成本的目的；

（3）该装置性能稳定，维护简便，成本低，但还未能解决自动分离不同面额纸币和识别真伪的功能，这也将成为接下来要研究的方向。

参考文献：

[1]张玲，张洪涛，张琅，杨浩浩，汪建伟.一种专用纸币清点整理装置的设计[J].装备制造技术，2016（10）：232-234.

[2]董加林，邓静，何迪，李斌斌.钱币整理机的设计与研发[J].产业与科技论坛，2017，16（14）：85-86.

[3]陈飞翔.钱币分离、清点、整理一体机设计方案总结及新型方案的提出[J].山东工业技术，2017（17）：278.

[4]朱澎锋，曹建波，高昭，张狄锋，张铭颖，马斌，朱鸿杰，李晓慧. 全自动钱币分类整理封装一体机设计[J].科技视界，2017（03）：73.

获得攀枝花学院国家级大学生创新创业训练计划项目资助

作者简介：谢禹琳（1996-），男，四川巴中人，本科，研究方向：车辆工程。