上玻璃裝置系統(tǒng)設計及仿真畢業(yè)設計論文.doc

畢業(yè)設計(論文)上玻裝置系統(tǒng)設計及仿真畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日期： 使用授權說明本人完全了解 大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部內容。作者簽名： 日 期： 學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名： 日期： 年 月 日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權 大學可以將本學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導師簽名： 日期： 年 月 日目 錄中文摘要 1英文摘要 21 引言32 基本概念與原理52.1 真空吸盤及電氣系統(tǒng)52.1.1真空吸盤72.1.2電氣控制系統(tǒng)72.2 曲柄搖桿機構53 上玻裝置系統(tǒng)設計193.1 吸盤的設計193.2 機架的設203.3 翻轉架的設計223.4 臺升架的設計274 四桿機構的實體建模與裝配194.1 pro/e軟件簡介194.2 零部件的實體建模204.3 裝配原理簡介與裝配模型的建立224.3.1pro/e仿真裝配原理介紹74.3.2裝配模型建立75 四桿機構的運動仿真195.1 pro/e運動仿真簡介195.1.1pro/e運動仿真的特點75.1.2pro/e運動仿真的基本術語5.1.3pro/e運動仿真的步驟5.2 四桿機構的運動仿真205.2.1設置機構環(huán)境22結論31謝辭32參考文獻33上玻裝置系統(tǒng)設計摘 要：目前許多生產(chǎn)玻璃及從事玻璃加工的廠家，在搬運玻璃時，大多使用人力。這樣使玻璃生產(chǎn)的產(chǎn)量低、生產(chǎn)成本高，影響了企業(yè)的效益。這就有了設計一種能夠自動搬運玻璃的裝置需要。機械手能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。 機械手通常用作機床或其他機器的附加裝置，如在自動機床或自動生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險物品的主從式操作手也常稱為機械手。應用玻璃搬運裝置可以代替人從事單調、重復或繁重的體力勞動，實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，代替人在有害環(huán)境下的手工操作，改善勞動條件，保證人身安全。關鍵詞：電動控制;機械運動；機電系統(tǒng)；機械化；自動化wave device on the system designabstract：at present, many engaged in the production of glass and glass processing factory, in the handling of glass, the most use of human. this will enable the production of glass production is low, production costs are high, affecting the efficiency of enterprises. this had to design a device that automatically transport needs of the glass .the manipulator can imitate the manpower and the arm certain movement functions, with by presses the fixed routine to capture, the transporting thing or operation tool automatic operation installment. it may replace humans strenuous labor by to realize the production mechanization and the automation, can operate under the harmful environment by protects the personal safety ,thus widely applies in department and so on machine manufacture, metallurgy, electron, light industry and atomic energy. the manipulator usually serves as the engine bed or other machines add-on components , like on automatic engine bed or automatic production line loading and unloading and transmission work piece, replaces the cutting tool in the processing center and so on, does not have the independent control device generally. somewhat operates the equipment to need by the human direct control, like uses in the host which the atomic energy department manages the dangerous goods from the type operator also often being called the manipulator .application of glass handling equipment can be used instead to engage in monotonous, repetitive or heavy manual labor, mechanization and automation of production, instead of harmful environments in manual operations, improve working conditions and ensure personal safety.key words：electric control; mechanical movement; electromechanical systems; mechanization; automation上玻裝置系統(tǒng)設計及仿真1 引 言國內90年代初就有如秦皇島躍華玻璃廠、探圳玻璃廠等諸多廠家提出使用玻璃搬運機器人的要求，但限于多項關鍵技術元件國產(chǎn)化的困難，使得廠家不得不仍采用人工搬運。近年來科學技術獲得了快速發(fā)展，其中利用成本性能比低廉及同時具有許多優(yōu)點的機械手設備來滿足社會生產(chǎn)實踐需要也越來越多的受到重視，機械手技術已經(jīng)成為能夠滿足許多行業(yè)生產(chǎn)實踐要求的一種重要實用技術。玻璃搬運裝置就是一種模擬人手操作的自動機械，它可按固定程序抓取、搬運物件或操持工具完成某些特定操作。應用玻璃搬運裝置可以代替人從事單調、重復或繁重的體力勞動，實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，代替人在有害環(huán)境下的手工操作，改善勞動條件，保證人身安全。現(xiàn)在我們研究玻璃搬運裝置，所有元器件均國產(chǎn)化，完全滿足玻璃搬運，裝箱等多項要求，該裝置經(jīng)濟可靠，價格低。不僅提高生產(chǎn)效率，降低廢品率，而且更換抓取裝置亦可滿足廠家各種玻璃產(chǎn)品及其它物料的搬運堆垛，因而廣泛應用于玻璃搬運部門。總的來說，工業(yè)機械手滿足了社會生產(chǎn)的需要，其主要特點是：1、對環(huán)境適應性強，能代替人從事危險、有害的操作，在長時間工作對人體有害的場所，機械手不受影響，只要根據(jù)工作環(huán)境進行合理設計，選擇適當?shù)牟牧虾徒Y構，機械手就可以在異常高溫或低溫、異常壓力和有害氣體、粉塵、放射線作用下，以及沖壓、滅火等環(huán)境中勝任工作。為了謀求操作安全和徹底防止公害，在工傷事故多的工種，如沖壓、壓鑄、熱處理、鍛造、噴漆以及有強烈紫外線照射的電弧焊等作業(yè)中，推廣工業(yè)機械手或工業(yè)機械人。2、機械手能持久、耐勞，可以把人從繁重的勞動中解放出來，并能擴大和延伸人的功能。人在連續(xù)工作幾個小時后，總會感到疲勞或厭倦，而機械手只要注意維護、檢修，即能勝任長時間的單調重復勞動。3、由于機械手的動作準確，因此可以穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質量，同時又可避免人為的操作錯誤。4、機械手特別是通用機械手的通用性、靈活性好，能較好的適應產(chǎn)品品種的不斷變化，以滿足柔性生產(chǎn)的需要。這是因為機械手動作程序和運動位置能夠十分靈活快速的予以改變，而其眾多的自由度，又提供了迅速改變作業(yè)內容的可能，在中、小批量的自動化生產(chǎn)中，最能發(fā)揮其作用。5、采用機械手能明顯地提高勞動生產(chǎn)率和降低成本。工業(yè)機械手是由執(zhí)行機構、驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)所組成的。1、執(zhí)行機構：由抓取部分、腕部、臂部和行走機構等運動部件組成。2、驅動機構：有氣動、液動、電動和機械四種形式。氣動式速度快，結構簡單，成本低。采用點位控制或機械擋塊定位時，有較高的重復定位精度，但臂力一般在300n以下。液動式的出力人，臂力可達1000n以上，且可用電液伺服機構，可實現(xiàn)連續(xù)控制，使工業(yè)機械手的用途和通用性更廣，定位精度一般在1mm范圍內。目前常用的是氣動和液動驅動方式。電動式用于小型，機械式用于簡單的場合。3、控制系統(tǒng)：有點動和連續(xù)控制兩種方式。大多數(shù)用插銷板進行點位程序控制，也有采用可編程序控制器控制、微型計算機數(shù)字控制，采用凸輪、磁盤磁帶、穿孔卡等記錄程序。主要控制的是坐標位置，并注意其加速度特性。機體（機身）：上玻裝置采用相應機器人技術，機電控制技術，實現(xiàn)動作。整個工作過程有plc自動控制或手動控制均可完成，手動方式主要在設備調整和維修時使用，每個動作可單獨完成，也可用來進行正常工作。給出取片信號（人工、自動均可）后，翻轉系統(tǒng)工作，電機驅動機械反轉機構使吸盤臂翻起，并達到和玻璃一樣的傾斜角度時翻轉停止，前移電機使吸盤移動，頂部吸盤旁的檢測開關接觸到玻璃時，前移電機停止。此時真空系統(tǒng)工作，吸盤開始吸附玻璃，當真空壓力開關達到設定壓力時，真空泵停止，吸盤的伸縮連桿機構通過電機驅動把玻璃提升起來，在此工位約停數(shù)秒后，確保單片玻璃吸起，電機驅動機械翻轉機構使玻璃反轉至傳輸臺面，伸縮連桿機構使吸盤與玻璃同時降落，吸盤吹壓縮空氣快速釋放玻璃，傳動機構啟動將玻璃片送到上片機前端至信號點停止。接著整個機架移動自動找到零位后停止，等待切割臺發(fā)出信號，便可與切割臺同速將玻璃片送至切割臺上，玻璃送出后自動循環(huán)上片程序工作，此機臺可根據(jù)所需玻璃厚度任意選定工位取片。2 基本概念與原理2.1 真空吸盤及電氣系統(tǒng)2.1.1 真空吸盤真空吸盤又稱真空吊具，是真空吸附裝置的執(zhí)行元件。真空吸附是一項非常易于掌握的傳送技術。利用真空技術進行調節(jié)、控制和監(jiān)控，可以有效地提高工件、零部件在自動化、半自動化生產(chǎn)中的效率。另外，真空吸附具有清潔，吸附平穩(wěn)，可靠，不損壞所吸附物件表面的優(yōu)點，因此真空吸附技術在各個領域都得到了廣泛的應用。 真空吸盤吸附原理真空吸盤采用了真空原理，即用真空負壓來“吸附”工件以達到夾持工件的目的。如圖1 所示：通氣口與真空發(fā)生裝置相接，當真空發(fā)生裝置啟動后，通氣口通氣，吸盤內部的空氣被抽走，形成了壓力為p2 的真空狀態(tài)。此時，吸盤內部的空氣壓力低于吸盤外部的大氣壓力p1，即p2 p1,工件在外部壓力的作用下被吸起。吸盤內部的真空度越高，吸盤與工件之間貼的越緊。圖2-1 真空吸盤吸附原理圖 真空吸盤吸附性能的影響因素真空吸盤的吸附性能是受多種條件制約的，但主要的制約因素可歸結為三點：(a)吸盤的結構;(b)吸盤的材料;(c)吸盤與被吸附工件表面的貼合程度。 真空吸盤的常見結構真空吸盤的結構分為普通型和特殊型，常見的普通型真空吸盤有以下三種： 扁平吸盤形狀各異，材料品種多，特別適于搬運表面光滑的工件； 短波紋管型吸盤吸附剛性好，接觸工件時緩沖性能好，吸力強，其波紋管可作小行程移動，用來分離細小工件，但它很少用于垂直舉升； 長波紋管型吸盤與短波紋管型吸盤適用場合相同，但它能適用水平方向更大高度差，并可做較長距離運送動作。特殊型真空吸盤是為了滿足特殊應用場合而專門設計的，又分為異形吸盤和專用吸盤兩種，這些吸盤的結構形狀因吸附對象而異，種類繁多。 真空吸盤常用的材料除結構外，吸盤材料也是決定其密封性能的關鍵因素。目前市場上的真空吸盤采用的材料有丁腈橡膠、硅橡膠、聚氨酯、氟橡膠等。由硅橡膠制成的吸盤適于抓住表面較粗糙的制品；由聚氨酯制成的吸盤則很耐用。另外，在實際生產(chǎn)中，如果要求吸盤具有耐油性，則可以考慮使用聚氨酯、丁腈橡膠或含乙烯基的聚合物等材料來制造吸盤。具體材料的選擇要根據(jù)工作環(huán)境對吸盤耐油、耐水、耐磨、耐熱、耐寒等性能要求確定。 真空吸盤與工件表面的貼合程度吸盤與被吸附工件表面的貼合程度直接影著吸盤內的真空壓力，若貼合程度過差，吸盤的真空度不易保持，就達不到吸附工件的目的。在使用真空吸盤的時候，我們總希望工件與吸盤接觸的那部分表面是光滑和密封的，這樣有利于真空吸盤牢牢抓住工件表面。但這只是個理想狀態(tài)，通常被抓取的工件表面不具備這樣的理想條件，工件的表面不是有氣孔（如紙張）就是粗糙不平，這些因素就直接影響著吸盤與工件表面的貼合程度。當吸盤與工件表面貼合狀態(tài)差的情況下就會發(fā)生我們常說的泄漏現(xiàn)象。彌補泄漏系統(tǒng)的措施通常有兩個：(a)使用高性能的真空發(fā)生裝置，使泄漏的氣體在最短的時間里補充上來。這種方法的缺點是系統(tǒng)中仍存在較大的漏氣量，并且能源耗費較高；(b)縮小吸盤的直徑或通徑。這種辦法的缺點是當工件質量較大時達不到所需要的真空水平。因此針對表面粗糙且質量較大的工件設計出一種新型結構的高適應性吸盤就是很有必要的了。 特點 易損耗。由于它一般用橡膠制造，直接接觸物體，磨損嚴重，所以損耗很快。它是氣動易損件。 正因如此，它才如此顯著地從眾多氣動元件中重點突出出來了。 易使用。不管被吸物體是什么材料做的，只要能密封，不漏氣，均能使用。電磁吸盤就不行，它只能用在鋼材上，其他材料的板材或者物體是不能吸的。 無污染。真空吸盤特別環(huán)保，不會污染環(huán)境，沒有光、熱，電磁等產(chǎn)生。 不傷工件。真空吸盤由于是橡膠材料所造，吸取或者放下工件不會對工件造成任何損傷。而掛鉤式吊具和鋼纜式吊具就不行。在一些行業(yè)，對工件表面的要求特別嚴格，他們只能用真空吸盤。 選擇事項 被移送物體的質量決定吸盤的大小和數(shù)量。 被移送物體的形狀和表面狀態(tài)選定吸盤的種類。 工作環(huán)境（溫度）選擇吸盤的材質。 連接方式吸盤、接頭、緩沖連接器。 被移送物體的高低。 緩沖距離。2.1.2 電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)一般稱為電氣設備二次控制回路，不同的設備有不同的控制回路，而且高壓電器設備與高壓電器設備的控制方式也不相同。 主要功能為了保證一次設備運行的可靠與安全，需要有許多輔助電氣設備為之服務，能夠實現(xiàn)某項控制功能的若干個電器組件的組合，稱為控制回路或二次回路。這些設備要有以下功能： 自動控制功能。高壓和大電流開關設備的體積是很大的，一般都采用操作系統(tǒng)來控制分、合閘，特別是當設備出了故障時，需要開關自動切斷電路，要有一套自動控制的電氣操作設備，對供電設備進行自動控制。 保護功能。電氣設備與線路在運行過程中會發(fā)生故障，電流(或電壓)會超過設備與線路允許工作的范圍與限度，這就需要一套檢測這些故障信號并對設備和線路進行自動調整(斷開、切換等)的保護設備。 監(jiān)視功能。電是眼睛看不見的，一臺設備是否帶電或斷電，從外表看無法分辨，這就需要設置各種視聽信號，如燈光和音響等，對一次設備進行電氣監(jiān)視。 測量功能。燈光和音響信號只能定性地表明設備的工作狀態(tài)(有電或斷電)，如果想定量地知道電氣設備的工作情況，還需要有各種儀表測量設備，測量線路的各種參數(shù)，如電壓、電流、頻率和功率的大小等。 在設備操作與監(jiān)視當中，傳統(tǒng)的操作組件、控制電器、儀表和信號等設備大多可被電腦控制系統(tǒng)及電子組件所取代，但在小型設備和就地局部控制的電路中仍有一定的應用范圍。這也都是電路實現(xiàn)微機自動化控制的基礎。 系統(tǒng)組成常用的控制線路的基本回路由以下幾部分組成。 電源供電回路。供電回路的供電電源有ac380v和220v等多種。 保護回路。保護(輔助)回路的工作電源有單相220、36v或直流220、24v等多種，對電氣設備和線路進行短路、過載和失壓等各種保護，由熔斷器、熱繼電器、失壓線圈、整流組件和穩(wěn)壓組件等保護組件組成。 信號回路。能及時反映或顯示設備和線路正常與非正常工作狀態(tài)信息的回路，如不同顏色的信號燈，不同聲響的音響設備等。 自動與手動問路。電氣設備為了提高工作效率，一般都設有自動環(huán)節(jié)，但在安裝、調試及緊急事故的處理中，控制線路中還需要設置手動環(huán)節(jié)，通過組合開關或轉換開關等實現(xiàn)自動與手動方式的轉換。 制動停車回路。切斷電路的供電電源，并采取某些制動措施，使電動機迅速停車的控制環(huán)節(jié)，如能耗制動、電源反接制動，倒拉反接制動和再生發(fā)電制動等。 自鎖及閉鎖同路。啟動按鈕松開后，線路保持通電，電氣設備能繼續(xù)工作的電氣環(huán)節(jié)叫自鎖環(huán)節(jié)，如接觸器的動合觸點串聯(lián)在線圈電路中。兩臺或兩臺以上的電氣裝置和組件，為了保證設備運行的安全與可靠，只能一臺通電啟動，另一臺不能通電啟動的保護環(huán)節(jié)，叫閉鎖環(huán)節(jié)。如兩個接觸器的動斷觸點分別串聯(lián)在對方線圈電路中。2.2 曲柄搖桿機構全部運動副都是轉動副的平面四桿機構稱為鉸鏈四桿機構。兩個連架桿中，一為曲柄，一為搖桿。通常曲柄主動，搖桿從動，但也有搖桿主動的情況。應用例：牛頭刨床進給機構、雷達調整機構、縫紉機腳踏機構、復擺式腭式破碎機、鋼材輸送機等。 急回特性在某些機械中，為了縮短生產(chǎn)中的輔助時間，提高生產(chǎn)率，要求機械具有快速的空回行程。平面四桿機構就可以實現(xiàn)這種要求。如圖2-2所示的曲柄搖桿機構，曲柄ab在轉動一周的過程中，有兩次與連桿bc共線，即在ab1和ab2位置時，鉸鏈中心a與c之間的距離ac1和ac2分別為最短和最長，因而搖桿cd的位置c1d和c2d分別為其左右極限位置。搖桿在兩極限位置間的夾角稱為搖桿的擺角。當曲柄由ab1按順時針轉過角度1（1180）到ab2時，搖桿由c1d擺到c2d，搖桿擺角為，對應的時間為1；當曲柄繼續(xù)轉過角度2（1180）時，搖桿又由c2d擺回到c1d，擺角仍為，對應的時間2。顯然12，12， 速度12。如果搖桿由c1d擺到c2d為工作行程，由c2d擺回到c1d為空回行程，則表明點在空回行程的速度大于工作行程的速度，即搖桿有急回運動的特性。圖2-2 曲柄搖桿機構的急回特性所謂急回特性，即當主動件等速旋轉時，作往復運動的從動件在空回行程中的平均速度大于工作行程的平均速度的特性。急回運動特性可用行程速度變化系數(shù)來表示，即：式中，極位夾角，是搖桿處于兩極限位置時曲柄所夾的銳角。上式表明，曲柄搖桿機構有無急回特性，取決于有無極位夾角。當0時，1，這時機構沒有急回特性；當時，則機構有急回特性。越大，急回特性越顯著。將上式改寫成：即可得極位夾角的計算公式。當設計新機械時，總是根據(jù)該機械的急回要求先給出值，然后由上式計算出極位夾角，再確定各構件的尺寸。曲柄擺動導桿機構、偏置曲柄滑塊機構、雙曲柄機構等都具有急回特性。 死點位置如取圖2-2中的搖桿為主動件，則當搖桿擺到極限位置c1d和c2d時，連桿bc和曲柄ab共線。若不計各桿質量，則搖桿通過連桿施加給曲柄的力將通過鉸鏈中心。因此，該力對點不會產(chǎn)生使曲柄轉動的力矩。機構的這種位置稱為死點位置。為了消除死點位置的不良影響，可對曲柄施加額外的力，或利用飛輪及構件自身的慣性作用，或采用幾個四桿機構組合的方式，來保證機構順利通過死點位置?？p紉機的踏板機構（圖2-3），有時就會出現(xiàn)踏不動或帶輪反轉的現(xiàn)象，這是因為機構正處于死點位置引起的。在正常運轉時，可借助帶輪的慣性作用，使機構順利通過死點位置。 蒸汽機車車輪聯(lián)運機構（圖2-4）利用機構錯位排列使機構順利通過死點位置。 圖2-3 踏板機構圖2-4 蒸汽機車車輪聯(lián)運機構死點位置對傳動雖然不利，但對某些夾緊裝置卻可用于防松。如圖2-5所示的鉆床夾具，當工件被夾緊后，鉸鏈中心b、c、d共線，此時無論工件加在桿1上的反作用力有多大，也不能使桿3轉動。因此保證了夾具在去除外力之后，仍能可靠地夾緊工作。當需要取出工件時，必須向上扳動手柄2，才能松開夾具。 圖2-5 鉆床夾具 壓力角和傳動角在生產(chǎn)中，不僅要求連桿機構能實現(xiàn)預定的運動規(guī)律，還應具有良好的傳力性能，以提高機械的效率。在圖2-6所示的曲柄搖桿機構中，若不計各桿的質量和運動副中的摩擦影響，則連桿bc是二力桿，它作用于從動搖桿cd上的力沿著bc方向。力f與c點的絕對速度vc之間所夾的銳角就稱為壓力角。 力沿vc方向的分力ftfcos，它能作功，是推動從動件的有效分力；力沿從動件方向的分力fn=fsin，它不能作功，而且增大摩擦阻力，是無效分力?？梢娭苯佑绊憴C構的傳力性能，越小，傳力越好，它是判別機構傳力性能的主要參數(shù)。由于連桿的位置及c點的線速度方向在傳動過程中不斷改變，因此的大小也在不斷改變。圖2-6 壓力角和傳動角在連桿設計中，為度量方便，習慣用壓力角的余角（連桿與從動搖桿之間所夾的銳角）來判斷連桿機構的傳力性能。就稱為傳動角。因90，故越小，越大，機構的傳力性能越好；反之，越大，越小，機構傳力越費勁，傳動效率越低。機構運轉時，傳動角是變化的。為了保證機構具有較好的傳力性能，必須規(guī)定傳動角的下限。對于一般機械，通?？扇∽钚鲃咏莔in40，具體數(shù)值可根據(jù)傳動功率的大小而定。對于鄂式破碎機、沖床等大功率機械，最小傳動角可取大些，可取min50；對于小功率的控制機構和儀表，min可略小于40。一般最小傳動角min一定出現(xiàn)在曲柄與機架共線的兩個位置中的任一位置上。3 上玻裝置系統(tǒng)設計 3.1 吸盤的設計翻轉物品:玻璃玻璃規(guī)格尺寸:長3000;寬2000;厚度10玻璃密度:2700 kg/m玻璃重量m165千克翻轉架重量m150千克翻轉重量包括翻轉架和翻轉玻璃重量之和m315千克從豎直位置翻轉至水平位置的時間控制在40秒以內，返回時間控制在20 秒以內翻轉角度95真空吸盤摩擦系數(shù)為=2.5大氣壓強p=1.013pa/m 吸盤面積s=r吸盤數(shù)量n=9玻璃重量g=mg則得吸盤半徑r15.03mm，取r=16mm。選取相應吸盤。為了確保粘合的緊密性和不至于壓碎玻璃，在吸盤機構上安裝一個傳感電路。當吸盤端面接觸并壓緊玻璃時，傳感器感應端就向控制端反饋信號，控制端則發(fā)出信號，由電機帶動真空泵抽出吸盤中空氣，使得吸盤吸住玻璃，完成后續(xù)動作。當玻璃與軌道接觸后，再次反饋信號回控制端，控制端則發(fā)出信號，使得真空泵停止工作，則吸盤松開，玻璃隨軌道運走。3.2 機架的設計a由于隨著玻片的逐漸減少，上片臺與玻片間的距離則在增大，那么要使吸盤能夠接觸到玻片，則需上片臺能夠在軌道上運動。于是就在上玻臺上配有輪子，就能在電機帶動下沿y軸運動。由于運輸玻璃的軌道高度為860mm，所以翻轉臺翻轉成水平后高度應為860mm。初步得圖3-1。圖3-1 機架3.2 翻轉架的設計3.2.1 cpg齒輪減速器電機圖3-2 cpg齒輪減速器電機曲柄轉過的角度為=180-22+19=177取小鏈輪齒數(shù)大鏈輪齒數(shù)則傳動比cpg齒輪減速器電機選擇：轉速n=750r/min電機額定輸出轉矩電機輸出角速度經(jīng)減速后角速度小鏈輪角速度大鏈輪角速度得回轉時間，滿足要求。大鏈輪分度圓直徑d2=364.12mm，小鏈輪分度圓直徑d1=122.17mm，而總體高度為860mm，則取安置高度為小鏈輪h1=454.5mm，大鏈輪h2=476.5mm。則得圖3-3。圖3-3 電機和鏈輪3.2.2 確定各桿尺寸翻轉曲柄機構轉過的角度為。連接在大鏈輪上的鉸鏈板初始位置ab與水平方向的夾角為22，終止位置ab與水平方向的夾角為19。由于大鏈輪和關節(jié)軸承套中心是固定不動的，則取為機架ad，其長度為648.2mm。而從動搖桿初始位置與水平方向的夾角為57，終止位置與水平方向的夾角為28。取ab=460mm，cd=700mm。于是得從動搖桿的兩位置為cd,cd。利用反轉機架法，取cd為機架，將ab、cd整體翻轉，使得cd轉到cd處，cb轉到cb位置。連接bb，做其中垂線交cd于c點。則得鉸鏈c的位置，也就得cd=635.3mm,bc=601.5mm。作圖過程見下圖3-4。圖3-4 作圖過程3.2.3 用復數(shù)矢量法進行運動分析初始位置矢量圖如圖3-5所示：圖3-5 矢量圖1 位置分析將各桿件用桿矢量表示，則有：大小： 方向： ？將矢量式改寫為復數(shù)矢量式，則有： (1-1)由歐拉公式將上式的實部和虛部分離，得： (1-2)將方程組平方后相加得：整理后得 (1-3)其中：解三角方程得： (1-4)得到，再代到式（1-2）得。2 速度分析將式（1-1）對時間求導得：即： (1-5) (1-6) (1-7)3 加速度分析將式(1-4)對時間求導，得到兩加速度 (1-8) (1-9)取點驗算得表3-1。表3-1 取點l1l2l3l413ab460601.5635.3648.20.384-2.577 218963.50 -281692.24 460601.5635.3648.20.559-2.709 309970.23 -328092.42 460601.5635.3648.20.733-2.789 391074.15 -389237.63 460601.5635.3648.20.908-2.841 460727.63 -463961.09 460601.5635.3648.21.082-2.875 516033.10 -549154.32 460601.5635.3648.21.257-2.897 555935.22 -643191.66 460601.5635.3648.21.433-2.911 578935.81 -743318.91 460601.5635.3648.21.605-2.919 584134.15 -843590.25 460601.5635.3648.21.781-2.922 571610.77 -945559.15 460601.5635.3648.21.954-2.919 542084.87 -1042134.81 460601.5635.3648.22.13-2.910 495447.35 -1133674.06 460601.5635.3648.22.303-2.896 434676.57 -1214331.05 460601.5635.3648.22.479-2.874 359547.99 -1284403.79 460601.5635.3648.22.652-2.844 274859.44 -1339417.31 460601.5635.3648.22.827-2.802 180853.91 -1379394.30 460601.5635.3648.23.003-2.748 80745.01 -1402474.61 460601.5635.3648.23.176-2.680 -20106.30 -1407732.98 460601.5635.3648.23.352-2.597 -122072.65 -1395188.84 c2123a2a3-120652.71 -1.020 0.154-0.021 -0.110 -0.005 -0.003 -167995.06 -1.013 0.1540.015 -0.111 -0.005 -0.002 -230381.85 -1.068 0.1540.043 -0.107 -0.004 0.000 -306622.59 -1.157 0.1540.067 -0.098 -0.004 0.003 -393545.70 -1.266 0.1540.086 -0.079 -0.005 0.005 -489492.50 -1.387 0.1540.100 -0.053 -0.007 0.006 -591652.87 -1.515 0.1540.108 -0.021 -0.008 0.006 -693960.26 -1.497 0.1540.114 -0.004 -0.005 0.005 -797999.68 -1.363 0.1540.118 0.000 0.000 0.004 -896536.34 -1.231 0.1540.115 0.005 0.005 0.004 -989934.33 -1.098 0.1540.108 0.009 0.009 0.006 -1072229.09 -0.971 0.1540.098 0.014 0.013 0.007 -1143724.68 -0.847 0.1540.085 0.018 0.016 0.009 -1199855.27 -0.734 0.1540.072 0.023 0.019 0.010 -1240644.01 -0.629 0.1540.059 0.028 0.021 0.010 -1264192.98 -0.536 0.1540.048 0.035 0.023 0.010 -1269558.12 -0.460 0.1540.039 0.042 0.024 0.010 -1256759.26 -0.398 0.1540.031 0.052 0.000 0.009 經(jīng)取點驗算得上述計算過程正確可靠。以1為x軸，a2為y軸，提取信息于圖3-6和圖3-7。-0.010-0.0050.0000.0050.0100.0150.0200.0250.030012341a2a2圖3-6 1-a2圖圖3-7 1-a3圖由上圖可得在，即182時有最大加速度，則對應有最大的慣性力。由得，。而重力，則知重力遠大于慣性力，那么可不考慮慣性力。由受力分析，外力轉化到桿三上得一力f和力矩。，。選機構初始位置做受力分析圖如圖3-8所示。由圖3-8有圖3-8 初始位置做受力分析圖 求（即） 取構件3為分離體，并將該構件上的諸力對d點取矩（規(guī)定逆時針者為正，順時針者為負），則根據(jù),并應用歐拉公式，可得由上式的實部等于零可得 （a）同理，取構件2為分離體，并將諸力對b點取矩，則根據(jù),可得由上式的實部等于零，可得 （b）可知2桿是一二力桿，桿上力的方向沿桿的方向。由式（a）、（b）聯(lián)解可得 求（即） 根據(jù)構件3上的諸力平衡條件，,得得,。 求（即） 由于2桿為二力桿，則有力平衡條件,得，據(jù)構件1的平衡條件，得，而由上式的等式兩端的實部相等可得則知,設計合理。 校核構件2,則滿足強度要求。 校核翻轉座鉸鏈板，則滿足強度要求。由于cd所代表的桿應該能夠繞d轉動，則構成cd的機構與機架間應是轉動副相連，所以在機架上裝配上帶有轉動副的側板。見圖3-9。再在側板上安裝上帶有轉動副的翻轉坐鉸鏈板，見圖3-10。圖3-9 側板圖3-10 翻轉座鉸鏈板而桿cd則由翻轉坐鉸鏈板和翻轉支撐板通過框架連接板連接在一起構成，見圖5。而桿bc則由連桿，桿端機構，軸承，軸承套，聯(lián)軸器組成，并與翻轉支撐板及翻轉鉸鏈板連接，最終構成翻轉機構。所得結果于圖3-11。圖3-11 翻轉機構運動過程為，ab鉸鏈板在電機的帶動下順時針轉動，從而拉動bc鉸鏈板，bc板再帶動cd組合板運動，從而實現(xiàn)玻璃的翻轉。最終使得ab板運動到ab位置，bc板運動到bc位置，cd板運動到cd位置。3.4 臺升架的設計隨著吸盤緊貼玻璃，傳感器則向控制端反饋回信號，控制端就向臺升電機發(fā)出指令，電機啟動，玻璃則被提升。電動機取用普通電機y112m-4,功率4kw,滿載轉速1440r/min，啟動轉矩2.2nm，最大轉矩2.2 nm，重43千克。電機帶動驅動構件，在通過四桿機構，驅使吸盤架運動，而提升玻璃。下面對四桿機構做出設計。設兩相對位置不變的構件中心為a,d,連接ad為機架，長為150mm，用ab桿代表驅動曲柄，ab桿長取為100mm，初始位置為ab,終止位置為ab。從動搖桿為cd,任取長200mm，初始位置為cd,終止位置為cd。連桿為bc。此時，以cd為機架，采用反轉機架法，將終止位置的機構反轉到初始位置，即反轉使得cd與cd重合，這樣得到新的b點為b。連接bb，再做其中垂線，交cd于c點。則可得cd長為150mm，bc長為150。作圖過程見圖3-12。圖3-12 臺升架作圖過程根據(jù)工作，驅動機構的設計結果見圖3-13。臺升焊接鉸鏈設計如圖3-14。臺升電機底座板設計如要就圖3-15。由上得臺升機構于圖3-16。圖3-13 驅動機構圖3-14 臺升焊接鉸鏈圖3-15 臺升電機底座板（a）(b)圖3-16 臺升機構開始鉸鏈板分別處于ab,bc,cd位置，隨著電機帶動鉸鏈板ab順時針運動，ab再帶動其他鉸鏈板運動，以及隨翻轉機構運動，最終總體運動到位置abcd。翻轉機構與臺升機構的組合機構于圖3-17。圖3-17 翻轉機構與臺升機構的組合機構安裝吸盤的平行四邊形機構，當兩桿間距離減小時，玻璃被提升。機構見圖3-18。圖3-18 平行四邊形機構最終整體為圖3-19。圖3-19 整體圖4 四桿機構的實體建模與裝配4.1 pro/e軟件介紹pro/e（pro/engineer操作軟件）是美國參數(shù)技術公司（parametric technology corporation，簡稱ptc）的重要產(chǎn)品。在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位，并作為當今世界機械cad/cae/cam領域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣，是現(xiàn)今最成功的cad/cam軟件之一。pro/e第一個提出了參數(shù)化設計的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關性問題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進行選擇，而不必安裝所有模塊。pro/e的基于特征方式，能夠將設計至生產(chǎn)全過程集成到一起，實現(xiàn)并行工程設計。它不但可以應用于工作站，而且也可以應用到單機上。pro/e采用了模塊方式，可以分別進行草圖繪制、零件制作、裝配設計、鈑金設計、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進行選擇使用。pro/engineer是軟件包，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實體零件及組裝造型，三維上色實體或線框造型棚完整工程圖產(chǎn)生及不同視圖（三維造型還可移動，放大或縮小和旋轉）。pro/engineer是一個功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同的設計專用功能來實現(xiàn)，其中包括：筋（ribs）、槽（slots）、倒角（chamfers）和抽空（shells）等，采用這種手段來建立形體，對于使用者來說是更自然，更直觀，無需采用復雜的幾何設計方式。4.2 零部件的實體建模 底座的建模底座零件的三維實體模型如圖4-1所示：圖4-1 底座 翻轉鉸鏈板的建模翻轉鉸鏈板的三維實體模型如圖4-2所示：圖4-2 翻轉鉸鏈板 連桿的建模連桿零件的三維實體模型如圖4-3所示：圖4-3 連桿 翻轉支撐板的建模翻轉支撐板的三維實體模型如圖4-4所示：圖4-4 翻轉支撐板4.3 裝配原理簡介與裝配模型的建立4.3.1 pro/e仿真裝配原理介紹 裝配模型的配合聯(lián)接信息裝配體的配合聯(lián)接信息即為構成裝配體的所有零部件間的互相關聯(lián)的信息，它包括三維幾何約束和拓撲聯(lián)接關系。三維幾何約束就是裝配體內各零部件的幾何配合關系，它把零部件約束在某個三維幾何空間