第5期（总第204期）
2017年10月
机械工程与自动化
MECHANICALENGINEERING&
AUTOMATION
文章编号：1672-6413(2017)05-0094-02
ATM拾钞部轴承弹片结构的优化设计
左亚军
（广州广电运通金融电子股份有限公司，广东广州510663）
摘要：在某型号ATM机芯的拾钞部处易出现比较产重的卡钞和撕钞现象，经分析得出是拾钞部浮动轴承的弹片弹力过大，使得整个分钞轮部分提供给钞票的摩擦力过大，从而造成撕钞或卡钞现象。为解决该间题，利用CAE仿真分析方法，结合ANSYS有限元软件，对弹片进行结构优化，减小弹片的反弹力，使其反弹
力值在合理的设计范围内，从而有效降低了撕钞的风险，关键词：ATM：结构优化：轴承弹片：拾钞部
中图分类号，TP391.7：TH693.5
0引言
文献标识码：A
No.5 Oct.
材料为SPCC，轴承弹片的材料为SUS3013/4H，它们的材料性能参数"如表1所示
钞票在ATM拾钞部传输的过程中受到的最大拉
力为滑动摩擦力，而由于分钞轮在结构上存在沟槽特征，再加上分钞间隙的结构影响，整个分钞轮部分会对钞票提供很大的静摩擦力，因此钞票基本不会相对分钞轮增动。为广达到速度上的匹配，钞票只能相对加速轮滑动，钞票受到的最大拉力等于加速轮对钞票的正压力乘以动摩擦系数。因此，为了保证钞票不被撕裂，在保证加速效果的前提下，加速轮对钞票的正压力越小越好，但正压力过小则会出现打滑问题。因此，钞票在传输过程中受到的正压力值应在合理的范围内，不能过大或过小。而弹片是ATM装备的关键零件之一，广泛应用于ATM机芯的各个传输通道部分[}，在钞票传输中对其施加正压力。因此，为避免撕钞和卡钞，有必要对弹片的结构进行分析和优化设计。 1轴承弹片结构的有限元分析
利用Pro/E和ANSYSWorkbench协同化仿真分析及优化功能，在Pro/E中建立三维几何模型并对模型进行参数化[3],这些参数能在Workbench中被识别,之后在Workbench中对结构进行参数化优化设计分析。ATM出钞机芯拾钞部的轴承弹片结构如图 1所示。
大轴承端
连接板
瑞片
小辅承端
图1拾钞部轴承弹片结构
1.1材料性能参数
在拾钞部浮动轴承弹片结构中，拾钞部连接板的收稿日期：2017-03-24；修订日期：2017-07-15
材料 SPCC
SUS301 3/4H
表1材料性能参数
密度。 kg/m 7850 7 900
1.2有限元分析模型
弹性模量E
MPa 206 000 200 000
泊松比 0.3 0.3
屈服强度6 MPa 235 745
图1为轴承弹片的有限元分析模型。该有限元分析为非线性接触分析.在Workbench中有限元模型的基本设置和边界条件如下：
（1）对有限元分析模型进行了适当简化，如忽略掉了轴承和螺栓等部件。
（2）采用Shell壳单元划分网格，其中非主要关心部件连接板的网格密度也较小，如图2(a)所示。
（3）接触对设置为非线性的摩擦接触（Frictional）类型[5],摩擦因数为0.3。
（4）在连接板上螺栓安装孔施加固定约束，大小
端弹片安装轴承处施加位移约束，即弹片的预压量为
1.1mm，如图2(b）所示，
lesi
AN
2
70.00 (am)+
0.00
35.00
（a）网格划分
Biatese.serutyral aoddns_poks
xiao_1 iao Liao_
AN
70. 00 (m)YY
0.00
35.00
(b）边界条件
图2轴承弹片的有限元分析模型
1.3分析结果
拾钞部浮动轴承弹片结构的有限元分析结果见表 2和图3。从表2中的结果可以得出：小轴承端的弹片
作者简介：死序数据84-），男，湖南邵阳人，工程师，硕士，主要从事机械结构研发设计与强度计算等工作。