节能玻璃生产线自动取板机构的设计毕业设计.doc

北京信息科技大学毕业设计（论文）题 目： 节能玻璃生产线自动取板机构的设计 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 班级学号： 指导教师督导老师： 起止时间： 2011年 月 日 至 2011年 月 日 毕业设计(论文)任务书学院 ： 机电工程学院 专业： 机械设计制造及其自动化 班级：机0703学生情况指导教师情况题目类型姓 名学 号姓 名职 称单 位理工专业文、管、经专业理论研究 理论研究 副研究员机电学院机制教研室科研开发 应用研究 工程设计 调查研究 题目节能玻璃生产线自动取板机构的设计主要内容以及目标设计太阳能玻璃生产线自动取板工序，确定该工序的取板方法，设计机械结构，如传动系统、定位系统；板面自动翻转机构，实现在线自动输送和取板。成果形式1. 结构总装配图3张：0 #；2. 论文：1.52万字； 3. 英文翻译：5000字；4. 开题报告：2000字；5. 调研报告：2000字；（其中包括中文摘要400字，英文摘要250300单词）基本要求1.取板机构的运动合理，灵活；2.自动化程度好；3.翻转机构占用空间小，简洁。实习调研要求 实习调研场所：学校图书馆、国家图书馆及相关厂家等；实习目的和要求：初步了解国内外节能玻璃生产线的现状及发展状况，补充必要的理论知识，更深入地认识设计题目。主要参考文献1 沈兴全.液压传动与控制M. 北京：国防工业出版社，20102 机械设计手册编委会，机械设计手册（第2卷）.北京：机械工业出版社，20043 王爱玲 主编.现代数控机床结构与设计.北京：兵器工业出版社，1999,94 唐一平 主编 机械工程专业英语M.北京：电子工业出版社，20095 孙万龙 主编 CAXA制造工程师2008机械制造M.北京：人民邮电出版社，20096 谢进，万朝燕，杜立杰.机械原理M.北京：高等教育出版社，2004.7 邱宣怀. 机械设计M. 北京：高等教育出版社，2004.主要仪器设备或开发环境 计算机Auto CAD 2008毕业设计（论文）开始日期2011.2.21毕业设计（论文）完成日期2011.6.1毕业设计（论文）进度计划（起止时间、工作内容）1 3周：调研，熟悉该课题的研究方向、查阅有关中英文资料，完成英文翻译；确定初步方案，写出开题报告；第 4 周：完成开题；5 7 周：学习相关软件的操作，Auto CAD等；8 10 周：完成草图绘制和相关计算、校核，并完成总课题一半的任务；1114 周：完成正式图纸设计工作，以及最后的软件仿真工作，教师审查修改；1516周：答辩前的准备工作。毕业论文打印装订，完成上交，指导老师和评阅老师完成评阅，学生准备答辩；第 17 周： 毕设论文答辩。指导教师（签字）： 年 月 日督导教师（签字）： 年 月 日学院毕业设计（论文）领导小组审查意见：组长（签字）： 年 月 日摘 要本文对节能玻璃自动取板结构进行了功能原理设计，方案比较及选择，对传动系统及制动系统进行了设计及计算，并对关键零部件进行了强度校核，结果满足设计要求。最后绘制了节能玻璃自动取板机构的装配图及零件图等。机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的精确性和各种环境中完成作业的能力。在国民经济各领域有着广阔的发展前景。随着工业自动化的发展，出现了数控加工中心，它在减轻工人的劳动强度的同时，大大提高了劳动生产率。但数控加工中常见的上下料工序，通常仍采用人工操作或传统继电器控制的半自动化装置。前者费时费工、效率低；后者因设计复杂。需较多继电器，接线繁杂，易受车体振动干扰，而存在的可靠性差、故障多、维修困难的问题。可编程序控制器PLC控制的上下料机械手控制系统动作简便、线路设计合理、具有较强的抗干扰能力，保证了系统运行的可靠性，降低了维修率，提高了工作效率。关键词：自动化生产设备 精确性 简便 提高工作效率AbstractThis article focuses on the automatical picking-up and turning device of the energy-saving glass production line was carried on the function design, scheme comparison and selection, on the transmission and brake system design and calculation. And the strength of the key components were checked, the results met the design requirements. Finally assembly drawing and part drawings of the automatical picking-up and turning device of the energy-saving glass production line were drawn.Robot developed in recent decades as high-tech automated production equipment. Industrial robot is an important branch of industrial robots. Its features can be programmed to perform tasks in a variety of expectations, in both structure and performance advantages of their own people and machines, in particular, reflect the peoples intelligence and adaptability. The accuracy of robot operations and a variety of environments the ability to complete the work in the field of national economy and there are broad prospects for development. With the development of industrial automation, there has been CNC machining centers, it is in reducing labor intensity, while greatly improved labor productivity. However, the upper and lower common in CNC machining processes material, usually still use manual or traditional relay-controlled semi-automatic device. The former time-consuming and labor intensive, inefficient; the latter due to design complexity, require more relays, wiring complexity, vulnerability to body vibration interference, while the existence of poor reliability, fault and more maintenance problems and other issues. Programmable Logic Controller PLC-controlled robot control system, for materials and down movement is simple, circuit design is reasonable, with a strong anti-jamming capability, ensuring the systems reliability, reduced maintenance rate, and improve work efficiency. Keywords: automated production equipment ,accuracy ,simple ,improve work efficiency.目录摘要（中文）（英文）第一章 综述11.1 课题研究的背景和意义、前景11.1.1 节能玻璃概念的提出11.1.2 节能玻璃生产过程中的节能方法21.1.3 节能玻璃的分类31.1.4 节能玻璃的发展前景412 相关研究技术和国内外发展状况41. 3 市场调研情况5第二章 动力、传动有关计算72.1 电机的选择72.2 辊道分析72.2 .1 轴承的选择72.2 .2 胶皮轮布局方案82.3传动计算92.3.1 带轮传动设计计算92.3.2 齿型带轮设计计算122.3.3 翻转机构的设计计算132.3.4 机械手的设计132.4轴的设计计算142.5键的设计计算152.5.1 主动带轮键连接设计计算152.5.2 从动带轮键连接设计计算152.6轴承的选择计算15第三章 整体结构设计173.1 设计方案的比较和选择173.11 方案比较173.11 最终方案选择183.2传送机构设计193.3翻转机构的设计20第四章 三维图214.1 整体结构三维图214.2 翻转机构三维图214.3 传动机构传送辊道三维图22第五章 总结235.1 主要零部件235.2. 总装配图26结束语28参考文献29致谢3026第一章 综 述玻璃是一种历史悠久而又具有广阔发展前途的无机材料，是一种透明、强度及硬度颇高，不透气的物料。玻璃在日常环境中呈化学惰性，亦不会与生物起作用，故此用途非常广泛。玻璃简单分类主要分为平板玻璃和特种玻璃，按照目前技术发展状况和市场占有情况，特种玻璃又主要分为耐高温玻璃、耐高压玻璃和节能型玻璃三类，其中节能型玻璃代表着今后玻璃行业的发展方向，它可以细分为Low-E低辐射镀膜玻璃、中空玻璃、真空玻璃、吸热玻璃等：平板玻璃耐高温玻璃玻璃Low-E低辐射镀膜玻璃耐高压玻璃等特种玻璃中空玻璃节能型玻璃真空玻璃吸热玻璃等玻璃化学特性稳定，使用、装饰性能都很优越，是非常重要的建筑材料。随着对建筑物装饰性要求的不断提高，玻璃在建筑行业中的使用量也在不断增大。在现今节约型社会的框架下，人们在选择建筑物的玻璃门窗时，除了考虑其美学、外观特征、热量控制、制冷成本和内部阳光投射舒适平衡等问题之外，也越来越注重能源的节约问题，这就使得玻璃家族中的新贵节能玻璃脱颖而出，成为人们关注的焦点。随着节能玻璃行业的迅速发展和广泛应用，提高玻璃生产的效率、减少生产中损耗，也成为如今玻璃行业备受大家关注的重要研究课题。11 课题研究的背景和意义，前景1.1.1 节能玻璃概念的提出：现代生活中，玻璃的应用已无处不在，包括汽车、电子、航空、建筑等领域。2007年3月，北京的两会期间，有代表提出了节能降耗要先从建筑节能做起”的提议，引起了广泛的讨论和媒体的关注。据不完全统计，全国现有玻璃幕墙（非节能玻璃）面积已超过900多万平方米，而且呈持续发展趋势。在带来所谓美观、的同时，能耗却成倍的增长。大量建造玻璃幕墙仅是我国建筑浪费的一个缩影。新建住宅中，窗户越多越好、水景越多越好、面积越大越好；公共建筑甚至一些政府大楼，都采取超高层大厅、透光屋顶，看起来十分气派。这种新潮豪华的建筑，往往要比一般建筑浪费能源。有数据显示，通过玻璃门窗造成的能耗占建筑总能耗的40。所以有房地产商提出了：建筑节能要从玻璃节能开始。节能玻璃要具备两个节能特性：保温性和隔热性。玻璃的保温性（K值）要达到与当地墙体相匹配的水平。对于我国大部分地区,按现行规定,建筑物墙体的K值应小于1,因此,玻璃窗的K值也要小于1才能“堵住”建筑物“开口部”的能耗漏洞。在窗户的节能上,玻璃的K值起主要作用。而对于玻璃的隔热性（遮阳系数S）要与建筑物所在地阳光辐照特点相适应。不同用途的建筑物对玻璃隔热的要求是不同的。对于人们居住和工作的住宅及公共建筑物,理想的玻璃应该使可见光大部分透过,如在北京,最好冬天红外线多透入室内,而夏天则少透入室内,这样就可以达到节能的目的。1.1.2 节能玻璃生产过程中的节能方法：玻璃行业是一个高能耗行业，玻璃熔窑是玻璃生产线能耗最多的设备，在玻璃成本中燃料成本约占35%50%。我国自行设计的大部分浮法玻璃熔窑玻璃液单耗可以达到6500kJ/kg7500kJ/kg玻璃液，国外大的浮法玻璃企业只有5800kJ/kg玻璃液，我们与国际先进水平有一定差距。 发达国家玻璃熔窑的热效率一般在30%40%，我国玻璃熔窑的热效率平均只有25%35%。熔窑结构设计和保温措施不合理，使用的耐火材料质量档次低是存在这种差距的重要原因之一。其次，国内浮法玻璃工艺操作技术落后、管理不够完善等也是造成能耗高、熔化质量差、窑炉寿命短的原因。到目前我国已拥有浮法玻璃生产线140余条，玻璃产能增加较快，市场竞争逐步白热化。做为玻璃主要燃料的重油，价格持续走高，在玻璃成本中所占比例越来越大。因此，降低玻璃能耗，对降低生产成本，提高企业的市场竞争力，减少环境污染，缓解能源短缺等都具有巨大意义。 玻璃企业的节能是一个长期任务，国内外技术人员积极进行研究，如优化窑炉结构设计、富氧燃烧、全氧燃烧电助熔、重油乳化技术等。目前很多企业已开始在生产过程中实施节能措施，并对玻璃生产过程控制等方面的节能措施进行探索。 配合料水分、温度与油耗众所周知，水分在配合料中的状态与配合料的温度密切相关。配合料温度大于35时，绝大多数水分以游离态附着在难熔的砂粒表面，从而可以粘附较多的纯碱加强助熔效果。当配合料温度小于35时，配合料中的水分会与纯碱形成Na2CO3。10H2O或Na2CO3。7H2O，与芒硝形成Na2SO4。10H2O结晶水化合物，使砂粒表面失去水分显得干燥，使助熔作用减弱。 北方地区在冬季由于气温较低，配合料温度一般低于35，有些地区甚至仅有20左右。为了保持配合料外观湿润，通常采取增加配合料水分的办法，虽然起到一定作用，但也会带来较多弊端，如料仓壁结块现象加重、油耗增加等。有人通过计算，得出进入窑内的水需要消耗的油量为0。085kg油/kg水。1.1.3 节能玻璃的分类：节能玻璃是特种玻璃的一种，可以细分为Low-E低辐射镀膜玻璃、中空玻璃、真空玻璃、吸热玻璃等：1. Low-E低辐射镀膜玻璃Low-E玻璃又称低辐射玻璃，是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜系产品。其镀膜层具有对可见光高透过及对中远红外线高反射的特性，使其与普通玻璃及传统的建筑用镀膜玻璃相比，具有优异的隔热效果和良好的透光性。2. 中空玻璃中空玻璃由美国人于1865年发明，是一种良好的隔热、隔音、美观适用、并可降低建筑物自重的新型建筑材料，它是用两片（或三片）玻璃，使用高强度高气密性复合粘结剂，将玻璃片与内含干燥剂的铝合金框架粘结，制成的高效能隔音隔热玻璃。中空玻璃多种性能优越于普通双层玻璃，因此得到了世界各国的认可，中空玻璃是将两片或多片玻璃以有效支撑均匀隔开并周边粘结密封，使玻璃层间形成有干燥气体空间的玻璃制品。其主要材料是玻璃、铝间隔条、弯角栓、丁基橡胶、聚硫胶、干燥剂。3. 真空玻璃真空玻璃是新型玻璃深加工产品，是我国玻璃工业中为数不多的具有自主知识产权的前沿产品，它的研发推广符合我国鼓励自主创新的政策，也符合国家大力提倡的节能政策，具有良好的发展潜力和前景。从原理上看真空玻璃可比喻为平板形保温瓶，二者相同点是两层玻璃的夹层均为气压低于10-1pa的真空，使气体传热可忽略不计；二者内壁都镀有低辐射膜，使辐射传热尽可能小。二者不同点：一是真空玻璃用于门窗必须透明或透光，不能像保温瓶一样镀不透明银膜，镀的是不同种类的透明低辐射膜；二是从可均衡抗压的圆筒型或球型保温瓶变成平板，必须在两层玻璃之间设置“支撑物”方阵来承受每平方米约10吨的大气压，使玻璃之间保持间隔，形成真空层。“支撑物”方阵间距根据玻璃板的厚度及力学参数设计，在20mm-40mm之间。为了减小支撑物“热桥”形成的传热并使人眼难以分辨，支撑物直径很小，目前的产品中的支撑物直径在0.3mm-0.5之mm间，高度在0.1mm-0.2mm之间。4. 吸热玻璃吸热玻璃是能吸收大量红外线辐射能、并保持较高可见光透过率的平板玻璃。生产吸热玻璃的方法有两种：一是在普通钠钙硅酸盐玻璃的原料中加入一定量的有吸热性能的着色剂；另一种是在平板玻璃表面喷镀一层或多层金属或金属氧化物薄膜而制成。 吸热玻璃有灰色、茶色、蓝色、绿色、古铜色、青铜色、粉红色和金黄色等。我国目前主要生产前三种颜色的吸热玻璃。厚度有2、3、5、6mm四种。吸热玻璃还可以进一步加工制成磨光、钢化、夹层成中空玻璃。吸热玻璃还可以阻挡阳光和冷气,使房间冬暖夏凉.1.1.4 节能玻璃的发展前景：我国是世界上平板玻璃产量最大的国家，产量已连续10多年居世界第一位。但与国外玻璃工业相比，生产的集中度很低。截止到2006年12月，我国共有玻璃生产企业1885家，其中大型企业为99家，中型151家，小型1635家。其中技术和产品落后的中小企业仍占绝大多数。同时，各大型企业的产品都集中在平板玻璃等市场供给能力严重过剩的玻璃种类上，技术先进的环保节能型产品寥寥无几。在2010年我国已成为世界上规模最大的平板玻璃生产国。加工玻璃发展迅速，基本满足了建筑业、汽车业和其他新兴产业的需要。平板玻璃及加工玻璃产业已成为国民经济发展和提高人民生活水平所不可或缺的重要材料工业。中国玻璃工业的产业结构、技术结构、规模结构和产品结构都发生了质的飞跃；生产规模、产品品种质量等方面都获得了突飞猛进的发展，未来发展前景广阔。居民消费结构升级、鼓励企业自主创新、新农村建设和城镇化进程等都将保证国内市场对玻璃产品的中长期需求增长趋势不变。随着建筑、汽车、装饰装修、家具、信息产业技术等行业的发展和人们对生活空间环境要求的提高，安全玻璃、节能中空玻璃等功能性加工产品得到广泛应用，平板玻璃的供求格局和消费结构正在发生变化。 玻璃行业的发展与国民经济的许多行业都存在着联系，玻璃行业对推动整个国民经济的发展都起着积极作用。因此“十一五”规划中也对玻璃产业的发展提出了具体要求，并颁布了各项法律法规来规范玻璃行业的健康发展。在新的形势下，玻璃工业必须按照科学发展观的要求，转变增长方式，有效调整产业结构，才能促进行业健康发展。12 相关研究技术和国内外发展状况目前在我国，尽管以中空玻璃、镀膜玻璃、LOW-E玻璃等为代表的节能玻璃在近几年发展迅速，但在很多国内玻璃行业，引进国外生产技术与设备的现象仍有愈演愈烈的迹象。由于害怕承担风险，一些企业宁愿引进国外技术，也不愿出资自主研发，致使缺乏自主知识产权的国内玻璃产业，对国外技术的依存度高达50%。国内浮法平板玻璃生产线，生产的都是中低档玻璃（219mm），而液晶显示玻璃（1mm以下玻璃）、超超薄玻璃0.75mm以下玻璃、超厚玻璃12mm以上玻璃都不能生产或不能量产，除了生产工艺方面原因以外，就是生产线自动化程度达不到要求。因此国内液晶显示、电子基片玻璃行业都受制于国外企业。在国外先进浮法平板玻璃线，都实现了完全自动化生产。因此，要想真正从根本上解决我们的“建筑节能”即“玻璃节能”的问题，我们必须拥有自己先进的技术和设备，在改进玻璃生产技术的同时，也加强改进节能玻璃的生产线，优化生产线的工序流程，通过快捷安全的自动化生产提高生产效率，增强生产安全稳定性，减少擦伤及人工污染，通过有限的资源消耗创造出更大的利润。13 市场调研情况在开始设计工作之前，我首先在市场上进行了一系列有针对性的调查研究。通过一段时间针对玻璃生产线自动取板机构所进行的调查研究，我发现市场上目前存在着以下几种玻璃生产线自动取板机构：机构1 图1-1 图1-2图1-3该种方案的自动取板机构基本满足了提高传送效率的要求，但是由于取板翻转机构的运输行程较短，且受力较为集中（完全由一根轴承受载荷），增加了操作难度，同时对轴的材料要求更高，且易造成轴的疲劳磨损，因此该方案不够完善。机构2 图1-4 图1-5图1-6该种方案的自动取板机构通过双向交错的取板方式，大大提高了生产效率，但是这种设计使设备结构更加复杂，同时双向翻转的设计也提高了对控制系统的要求，要求控制系统更加复杂精密，这样的设计会大大提高生产和使用成本，不够经济划算，因此也不够理想。第二章 动力、传动有关计算2.1 电机的选择电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 三相异步电机是感应电机，定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋转磁场。通电启动后，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，即旋转磁场与转子存在相对转速，并与磁场相互作用产生电磁转矩，使转子转起来，实现能量变换。与单相异步电动机相比，三相异步电机结构简单，制造方便，运行性能好，并可节省各种材料，价格便宜选择主电机Y90S-4 三相异步交流电机额定功率 W=1.1KW额定转速 N=1400r/min2.2 辊道分析传送辊道是由轴、轴承、轴承座和胶皮轮组成。2.2 .1 轴承的选择由于是玻璃生产线的传送辊道，而玻璃产品是易碎物品，表面易被划伤，因此选择胶皮轮进行输送。由于玻璃产品质量较轻，因此对轴和轴承座的承载能力要求并不是很高，但是因为要进行大量旋转运动，而滚动轴承比轴颈轴承的转动摩擦阻力小，在相同转速下由摩擦产生的温度会比较低，因此选用滚动轴承。滚动轴承是机械中广泛应用的支撑件，工作时依靠主要元件间的滚动摩擦来支撑转动零件，有专门的轴承厂家大量生产，多数的滚动轴承已经标准化。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架几部分组成。通常轴承内圈装配在轴上并且与轴一起旋转；外圈和轴承座孔装配在一起，起支撑作用；也有一些滚动轴承是轴承外圈旋转、内圈固定的；少数情况下，还有外圈和内圈分别按不同的转速旋转使用的情况。图2-1 滚子轴承滚动体是滚动轴承的核心元件，它是相对运动表面间的滑动摩擦变为滚动摩擦。保持架将滚动体等间距的排列隔开，以避免滚动体直接接触，减少发热和磨损。滚动轴承的材料和其特点：滚动轴承德内圈和外圈、滚动体都用强度高，耐磨性好的轴承钢（铬锰合金钢）制造，常用牌号GGr15、 GGr15SiMn等。淬火后硬度达到60-65HRC，工作表面要求磨削抛光。保持架的材料要求应该具有良好的减摩性，多用低碳钢板冲压，铆接或者焊接而成，也有使用铜合金、铝合金或者是工程塑料切制而成的实体保持架。滚动轴承和滑动轴承相比，其特点如下：摩擦阻力小，启动以及运转力矩小，启动灵敏，功率损耗小且轴承单位宽度的承载能力较大，润滑、安装维修方便等。与滑动轴承相比，滚动轴承的缺点是径向轮扩尺寸大，接触应力高，高速重载下轴承寿命较低且噪声较大，抗冲击能力差。滚动轴承类型的选择：选择滚动轴承需要考虑多种因素，但是应以以下选用原则作为参考：1）载荷条件 轴承工作时，载荷的大小、方向、性质是选择轴承的主要依据。载荷比较大时，一般选用线接触的滚子轴承，反之则选择点接触的球轴承；轴承受纯径向载荷，通常选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承或者滚针轴承；受到的是纯轴向力的时候应该选用的是角接触轴承或者圆锥棍子轴承。当轴向载荷较大时，通常选用四点角接触球轴承或者推力球轴承与深沟球轴承的组合结构。2）轴承的转速 通常轴承的转速要低于其极限转速，否则会降低使用寿命。在一般转速较高、载荷较小、要求旋转精度较高时，适宜选用极限转速较高的球轴承。转速低、载荷大或者冲击载荷时应选用滚子轴承。3）调心性能 各种轴承在使用时允许的偏斜角应该在控制的允许的范围之内，否则会引起轴承的附加载荷从而降低轴承的寿命。通常加工和安装的误差以及轴的挠度都会使轴承增加附加载荷。4）安装和拆卸的要求 为了便于轴承的安装、拆卸和调整间隙，选用内、外圈可以分离的轴承。若轴承装在长轴上，为了便于装拆和紧固可以选用带内锥孔或者紧固套的轴承。综上所述，圆柱滚子与滚道为线接触轴承，负荷能力大，主要承受径向负荷。其滚动体与套圈挡边摩擦小，适于高速旋转。因此选择圆柱滚子轴承就可以满足辊道的使用。 图2-2 圆柱滚子轴承2.2 .2 胶皮轮布局方案 胶皮轮系统的布局不仅影响钢架的刚度，而且对动力传送方式有所依赖。 该胶皮轮系统的整体动力来源于电机，通过带轮和带传递动力。该胶皮轮系统采用胶皮轮两两成对的方式进行布局，胶皮轮固定在辊道轴上。成对胶皮轮之间距离较近，辊道轴之间采用带轮加轮带传递的方式传递动力；不同对的胶皮轮之间距离相对较远，留出一定空间供翻转机构的吸盘架在水平位置上时占用，不同对胶皮轮所在辊道轴之间同样也采用带轮加轮带的方式传递动力。 图2-3 胶皮轮布局2.3 传动计算本设计涉及到两组传动：一组为电机与滚筒之间的传动；二组为电机与曲柄摇杆机构之间的传动。这里选用相同的电机。2.3.1 带轮传动设计计算由于此组传动的作用是传递物件，这里只采用带轮的以及降速设计：图2-4 带轮啮合图传动比设定为i=0.5.设定工作情况系数计算功率 （2-1）选择普通V带型号根据， N=1400r/min选择B型V带。确定带轮基准直径大带轮基准直径 （2-2）实际传动比 （2-3）验算带速v （2-4）带速在5-25m/s范围内。确定带的基准长度和实际中心距按结构初定中心距 （2-5）查表取基准长度则实际中心距a为 （2-6）中心距a的变化范围 （2-7，2.7）检验小带轮包角 （2-8）确定V带根数z （2-9）根据，用内插法得得功率增量为 （2-10）查得根据传动比i=2，查得，则查的带长度修正系数，包角系数得普通V带根数Z=0.4根圆整的z=1根。滚筒的实际转速 N=1400*0.5=700n/min滚筒的想速度，也是传送玻璃的速度 =5.2m/s （2-11）2.3.2 齿型带轮设计计算前面提到，齿形带和辊道轴上齿轮需要配合起来协调所有胶皮轮之间的同步转动，实现运送的玻璃和胶皮轮之间无滑动。既然要求实现同步转动，那么所有辊道轴上就要求采用相同的齿轮。传动比i=1，选定齿轮模数m=2,齿数Z取71.齿轮组主要参数计算：分度圆直径d， d=m*z=142mm （2-12）齿宽，这里设定齿宽系数=0.2 （2-13）则有b=28.4mm齿顶高、齿根高 （2-14,2-15）齿距 （2-16）齿厚 （2-17）齿槽宽 （2-18）由于只是简单轻便的动力传动，齿轮就不必校核了。2.3.3 翻转机构的设计计算翻转机构是一复杂的曲柄摇杆机构，用来完成到位玻璃的翻转与转移。在玻璃到位之前翻转机构停留在水平位置，待玻璃到位后通过真空吸盘拾取玻璃，并进行翻转，到达指定装箱位置后真空吸盘失去真空，将玻璃卸下装箱，翻转机构回位等待下一次取板。翻转机构结构如图2-5图2-5 曲柄摇杆机构+吸盘图中曲柄的动力来源于电机的V带传递，电机与固定在机架台上的一杆连接，将电机的旋转运动转变为杆的周期性摆动，完成机构周期性的不间断取板、翻转功能。由于电机的速度很快，这里必须要配有减速器。取传动比i=7则降速后的转速 n=1400/7=200N/min各杆的具体结构、尺寸见图纸。2.3.4 机械手的设计 由于这里翻转的物件是节能玻璃，十分容易破裂，普通的机械手主要部件都是金属，发力的控制也比较困难，所以这里选取橡胶吸盘。结构如图2-5：图2-5 曲柄摇杆机构+吸盘当玻璃经传送辊道到达取板工位，真空吸盘拾取玻璃进行取板动作，继而摆臂进行翻转动作，摆动到达装箱工位时，真空吸盘送气，失去真空，将玻璃平稳准确地卸在指定工位，取板动作平稳可靠。2.4轴的设计计算滚筒轴的作用在于装带轮，滑轮。其两端制有轴承，支持玻璃运转。已知电机的额定功率P=1.1kW，额定转速n=1400r/min,取带轮的传动效率，所有齿轮的传动效率，所有轴的材料选用45钢，材料的。根据公式 （2-19） （2-20） ， 2.5键的设计计算2.5.1 主动带轮键连接设计计算电机输出的转速N=1400r/min ,传动的功率为1.1kw则其传递的扭矩 （2-21）设带轮的内径d=12mm,宽度b=18mm,选择键宽b=4mm,键高h=4mm,键长L=16mm,许用挤压应力的方头(B型)键由公式 （2-22）求的挤压应力 =117Mpa 合适2.5.2 从动带轮键连接设计计算从动带轮的N=700N/min,传递的功率 =0.88Nm,取从动带轮的内径d=20mm,宽度B=20mm。选择键宽b=6mm,键高h=6mm,键长L=18mm,许用挤压应力的方头(B型)键由公式（2-21） 求的 T=12NM则 =83.9Mpa 合适2.6轴承的选择与计算轴承装在滚筒轴的两端，承接玻璃的重力。应为滚轴的个数较多，这里假设平均分配，设每个轴承收到的重力F =98N选用深沟球轴承6004已知d=20mm,D=42mm,B=12mm,基本额定动载荷C=9.38/KN有滚动轴承寿命计算公式： （2-23）取温度系数=0.90,寿命指数=3.=129420790小时轴承的润滑为油脂润滑，定期加油脂。第三章 整体结构设计3.1 设计方案的比较和选择3.11 方案比较方案一：1、 方案一草图：图1-7 方案一整体结构布局2、 设计原理及特点：原理：方案一中，加工好的节能玻璃经过传送装置被送至传送台上，取板机构垂直下降至传送台上方，通过真空吸盘抓取玻璃，再上升回原处，通过上方横梁移动至左侧翻转工位上方，下降至合适位置后，吸盘失去真空，将玻璃放置在翻转工位，翻转机构发生翻转，将玻璃放入左侧箱中。方案一采用电机驱动。优点：方案一机构结构较为简单，设计和生产成本较低，方案容易实现。缺点：1） 该方案中取板机构采用横梁作为传送轨道，行程太长，占用空间过大，不利于在实际生产中节约空间成本。2） 该方案多次重复使用取板机构，无形中增加了该道工序所用的时间，延长了生产周期，造成不必要的重复劳动和浪费。方案二：1、 方案二草图：图1-82、 设计原理及特点：原理：本方案包括机架、八杆机构、玻璃板输送辊道、电机、皮带轮和履带轮。在辊道一侧设置有翻转架，与翻转架相配合在输送辊道的下面设置有电机驱动系统和连接驱动系统与翻转架的曲柄连杆机构，在翻转架的外侧配置有用于取板及将玻璃板送至装箱工位的真空吸盘。优点：1）由于是玻璃产品，不宜用坚硬的物体传送，因此辊道的传动轮采用橡皮轮，并且在取板定位时采用橡皮吸盘，从而避免玻璃表面受损，另外，辊道的传送轴采用同步带和同步带轮传送。2）翻转机构采用多根机械连杆相配合运动的方式，采用电机驱动，自动化程度高，体积小、重量轻，构件简单，加工方便。除此之外，平面连杆机构中的运动副都是低副，组成运动的两构件之间为面接触，因而承受的压强小，便宜润滑，磨损较轻，可以承受较大的载荷。3）翻转机构与底座结合部分采用机械连杆方式联接，避免了单根轴连接所产生的疲劳磨损等问题，同时加大了运输行程，很好地降低了操作难度。4）翻转机构的翻转角度设为105，方便将节能玻璃安全顺利地装箱。5）本方案结构简单，制造成本低，通用性能好，易于操作和维护，工作安全可靠性高。3.11 最终方案选择通过比较，方案二取板机构的运动比方案1更为灵活、合理，操纵控制更为简便，机构自动化程度更好，其翻转机构所占用的空间也更小，设计更为简洁。因此，选择方案2作为最终方案。3.2传送机构设计传送机构的作用是将玻璃从上一道工序处运送到下一道工位，这里是取板翻转工位。传送机构由输送辊道、胶皮轮、皮带轮等组成，采用电机驱动，各辊道之间通过皮带轮传递动力。传送机构具体结构如下图3-1 图3-1 传送机构传送机构的整体功能是由成排的胶皮轮来实现的。该机构整体的动力来源于上图中最上端的电机，通过一个皮带轮机构向辊道传送动力。胶皮轮两两成对安装在邻近的两根辊道上，辊道的最右侧都装有齿形皮带轮，用以传动旋转动力；其中每对胶皮轮的动力都来源于相邻的一对辊道，同样它们之间也用齿形带轮机构来完成动力传送。为了减轻机构的体积与质量，减轻辊道承受的载荷，故采用在细杆上安装胶皮轮的方式，辊道两端都设置了滚珠轴承。3.3翻转机构的设计翻转机构是用来完成到位玻璃的翻转与转移的。具体结构如图2-2 翻转机构图3-2 翻转机构 此翻转机构为一个八杆机构组成。最上端的一杆（吸盘架）上设置有吸盘，完成玻璃传送到位后的拾取与翻转到位后装卸，同时也保证玻璃在翻转时的固定，实现本机构的取板功能；八杆的上部四杆保证翻转台的在接玻璃时是保持水平的，下面几杆则是配合以上几杆完成翻转台的翻转，实现本机构的翻转功能；图中曲柄的动力来源于电机的V带传递，电机与固定在机架台上的一杆连接，将电机的旋转运动转变为杆的周期性摆动，完成机构周期性的不间断取板、翻转功能。第四章 三维图4.1 整体结构三维图图4-1 整体结构三维图4.2 翻转机构三维图图4-2 翻转机构三维图4.3 传送辊道三维图图4-3 传送辊道三维图第五章 总结本次自动取板机构的设计说明书是对于玻璃传送辊道系统、玻璃取板翻转机构进行的整体方案设计。设计内容主要包括：取板机构和自动翻转机构总体方案的确定，采用了电机驱动系统、胶皮轮传送辊道和八杆取板翻转机构，相应的涉及到电机和轴承的选择计算、胶皮轮布局方案以及各类传动部件的受力分析和强度校核计算。该毕业设计题目的综合训练比较强，涉及知识面广，重点在于培养工程思想及意识，理论联系实际，提高初步设计能