洁净室TFT-LCD玻璃基板输送带的结构设计和三维模拟

《洁净室TFT-LCD玻璃基板输送带的结构设计和三维模拟》由会员分享，可在线阅读，更多相关《洁净室TFT-LCD玻璃基板输送带的结构设计和三维模拟（50页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、洁净室 TFT-LCD 玻璃基板输送系统的结构设计和三维模拟摘要TFT-LCD 玻璃基板输送带主要应用于洁净室，因为玻璃基板特殊要求，所以对输送它的输送设备也有严格的洁净要求。因此，本课题针对传统辊子输送带的特征进行修改使之满足洁净室内的要求，工作如下：u 输送带的底部框架采用方钢与钢板焊接组合，满足支撑强度要求。u 输送带的电机减速器满足题目要求的转速及转矩要求。u 输送带的部分零部件经过精心挑选，满足功能要求的同时还必须是洁净产品。u 根据齿轮的已知条件，计算齿轮相关参数及强度校核。u 在进行输送带的空心轴的设计时，考虑其成本，而且强度须满足题目要求。本课题通过以上的工作，设计的零件经过计

2、算和校核满足任务书要求。标准件的选择符合行业规范。因此，辊子输送机满足洁净室的工艺要求。关键词：洁净室，输送带，玻璃基板，结构设计。IVAbstractThe TFT-LCD glass substrate conveyor is used in clean room, because of special requirement of glass substrate.so the conveyor belt also has special technical requirements, especially the cleanliness of its process standards

3、must be strictly enforced, so as to carry out the work Have ensured that the conveyor belt to meet the requirements of clean room equipment:u the bottom of the conveyor support frame must meet the strength requirements, and minimize the space and beautiful.u conveyor motor reducer speed and torque r

4、equirements must be met.u part of the conveyor components must be carefully selected to meet the functional requirements but also must be clean products.u according to the known gear conditions to ensure the relevant parameters and strength gear.u during the design of the conveyor hollow shaft, we s

5、hould consider the cost, but high strength must satisfy the subject requirements.The work carried out by the above, the design of the parts has been calculated and checked to meet the requirements of the mission statement. The choice of industry-standard parts specifications. Therefore, the roller c

6、onveyor can meet the technological requirements of the clean room.KEYWORDS:Clean room,roller conveyor,Glass substract,Structural Design目录第一章前言11.1 选题背景11.2 辊子输送机的现状21.3 洁净室输送系统的主要问题51.4 本文研究的目的及任务51.4.1 课题研究的目的和意义51.4.2 课题研究的内容6第二章洁净室 TFT-LCD 玻璃基板输送系统的结构设计72.1 总体设计构思72.2 输送带的底部框架的结构设计72.3 输送带的结构设计及零

7、件的选择92.3.1 电机减速器的功率计算92.3.2 电机减速器的选择112.3.3 锥齿轮的设计及强度校核122.3.4 轴承及轴承座的选择152.3.5 滚轮的选择172.3.5 空心轴设计及选择182.3.6 磁力轮的种类及选择232.3.7 其他部分零件的介绍272.4 输送带的顶升机构272.4.1 汽缸的选择272.4.2 铝型材的介绍292.4.3 顶升机构的地盘322.5 输送带使用的传感器342.5.1 传感器的类型342.5.2 传感器的选择342.5.3 光电传感器的功能概述及特性342.5.4 传感器光束发射方法362.5.5 输送带中传感器的布置及功能作用36第三章

8、 输送带的输送流程373.1 输送带的流程图373.2 输送带的光电检测开关的布局383.3 玻璃基板的输送过程39第四章 输送带的技术要求及洁净室遵守事项404.1 输送带的技术要求404.2 洁净室遵守事项39第五章 经济技术分析41第六章 设计总结42致谢43参考文献44附录46u 输送带总装图46u 仿真视频46声明47洁净室 TFT-LCD 玻璃基板输送系统的结构设计和三维模拟第一章前言1.1 选题背景传送带一般按有无牵引件来分类的，具有牵引件的传送带一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等。牵引件用以传递牵引力，可采用输送带、牵引链或钢丝绳；承载构件用以承放

9、物料，有料斗、托架或吊具等； 驱动装置给输送机以动力，一般由电动机、减速器和制动器(停止器)等组成；张紧装置一般有螺杆式和重锤式两种，可使牵引件保持一定的张力和垂度，以保证传送带正常运转；支承件用以承托牵引件或承载构件，可采用托辊、滚轮等。具有牵引件的传送带设备的结构特点是：被运送物料装在与牵引件连结在一起的承载构件内，或直接装在牵引件(如输送带)上，牵引件绕过各滚筒或链轮首尾相连，形成包括运送物料的有载分支和不运送物料的无载分支的闭合环路，利用牵引件的连续运动输送物料。这类的传送带设备种类繁多，主要有带式输送机、板式输送机、小车式输送机、自动扶梯、自动人行道、刮板输送机、埋刮板输送机、斗式输

10、送机、斗式提升机、悬挂输送机和架空索道等。没有牵引件的传送带设备的结构组成各不相同，用来输送物料的工作构件亦不相同。它们的结构特点是：利用工作构件的旋转运动或往复运动，或利用介质在管道中的流动使物料向前输送。例如，辊子输送机的工作构件为一系列辊子，辊子作旋转运动以输送物料；螺旋输送机的工作构件为螺旋，螺旋在料槽中作旋转运动以沿料槽推送物料；振动输送机的工作构件为料槽，料槽作往复运动以输送置于其中的物料等。本课题主要针对洁净室 TFT-LCD 玻璃基板的传送设计，TFT-LCD 是有源矩阵液晶显示器(AM LCD)的典型代表，其研究最活跃、发展最快、应用增长也最迅速， 在笔记本电脑、摄像机与数字

11、照相机监视器等方面的应用独领风骚，另外，它在地理信息系统以及飞机座舱、便携式 DVD、台式电脑和多媒体显示器等方面都得到很好的应用。基于 TFT-LCD 的应用区域，所以对它也就有特殊的技术要求，最基本的就是它的洁净度，必须保证在洁净室内单位空间的洁净度。而洁净度必须符合国家空气洁净度等价。所以对传送装置的选用，设计也有严厉的要求。而辊子输送43机（见图 1-1）成件物品运输中最常用的一种输送机械, 它结构简单, 运行可靠, 维修量少, 布置灵活, 营运经济, 设备投资比其它成件物品输送机少, 应用范围很广, 适应性很强。这种输送机既可以单独使用, 又可与其它输送机械系统配合使用。在汽车制造业

12、的各种装配、机加工、铸造等生产线及其它机器制造业和食品饮料工业、家电制造、邮电部门等领域的作业流水线上广泛应用。它可以把物品从一个工位输送到另一个工位或根据生产工艺要求, 可以由直线段、圆弧弯段、水平段、倾 斜段、分流段、合流段、升降段、回转段等形式组成开式或闭式生产流水线, 物件在辊子输送机物流系统上可按需要运行或停止以完成焊接、装配、测试、称量、包装、储运、分检等各类工艺作业。在工业发达国家里, 辊子输送机的结构形式及规格品种多达数十种, 并已系列化,可以满足不同行业的使用要求。因此，合理的输送带结构设计对 TFT-LCD 玻璃基板的传送至关重要。图 1-1 洁净室中的输送带1.2 辊子输

13、送机的现状在国内,由于我国辊子输送机的发展及标准的编制起步较晚，八十年代以前, 辊子输送机仅在轧钢，铸造，发动机装配等车间的机械化流水生产线中得到较大规模的应用, 多以专用、非标准设备为主, 远未形成通用、定型产品的批量生产制造。至八十年代中期, 随着我国工业的起飞, 尤其是汽车家电等新兴产业的崛起和带动, 机械化自动化流水生产线开始被大量采用并逐渐普及到各行业, 辊子输送机也随之得到广泛的应用, 展现出蓬勃的生机, 引进与国产相得益彰, 使辊子输送机生产制造的规模和水平, 进人了一个新的阶段。近年来出现了大量的以辊子输送机组成的各种生产线和装配线, 尤其是汽车制造和其它机械制造部门使用更为普

14、遍。例如, 东风公司柴油发动机厂的发动机装配生产线, 发动机厂的发动机装配线及缸体缸盖加工生产线的连线运输设备, 配套处的高位立体仓库的出库输送机, 北京内燃机厂的柔性生产装配线等等。它们都充分显示出辊子输送机在组织流水生产线中的优越性。主要表现在：（1） 应用范围不断开拓,几乎已经遍及机械、冶金、汽车、家电、轻工、化工、纺织、邮电、建材、交通等各个行业的加工、装配、测试、包装、分拣、贮运等各类流水生产线中。（2） 应用规模不断扩大,一个流水生产线系统使用的辊子输送机长度少则十几米、几十米,多至几百米，上千米，件量可从数百克至十几吨, 物件外形宽度可达数米,输送速度可从 0.1m/s 以下至每

15、秒数米。（3） 逐步形成专业化定型生产, 目前已经有承德输送机总厂、江苏运输机械厂、象山输送机厂等多家输送机专业制造厂, 可以生产包括无动力、动力式、积放式等多种型式, 规格品种比较俱全的通用辊子输送机定型产品。（4） 生产技术水平和制造质量不断提高, 在借鉴和消化国外辊子输送机先进技术的基础上, 通过科研、设计和制造部门的共同努力, 积极采用新工艺新材料新设备, 目前质量可靠的国产辊子输送机产品已经达到国际八十年代的水平。（5） 通用化系列化方面做了许多有益的基础工作, 自 1989 年起由机械工业铸机情报网组部内外八个设计院, 联合开发设计了 GZT 子输送机系列产品, 这是迄今为止国内品

16、种规格比较完整, 系列参数比较合理, 技术性能比较先进、通用化程度较好的辊子输送机系列设计, 承德输送机总厂等编制了辊子输送机工厂标准和企业标准。综上所述, 国际上有工业发达国家先进水平的辊子输送机标准可资借鉴, 国内辊子输送机的生产制造取得了全面的进展, 这为我国自行制定辊子输送机标准提供了有利的条件。不失时机地开展辊子输送机标准的制定工作, 无疑将有助于进一步促进辊子输送机生产制造的标准化、系列化和通用化, 提高产品的技术水平制造质量和经济效益1990 年在“ 机械工业铸机科技情报网”组织的专项活动中，提出了联合开发辊子输送机系列产品的设想。翌年, 全年展开了设计工作。有八个设计院参加了联

17、合设计,上海市机电设计研究院为技术总负责。经过一年半的设计、审查、修改,全部系列设计图（折合 733A1）于 91 年秋完成, 并确定江苏运输机械厂、象山运输机厂和无锡铸机厂为定点厂家。现将联合设计的具体成果分述如下:本系列产品比国际上任何一国的标准包含的内容要多、要全。分长辊、边辊、短辊三个系列。长辊系列中分定轴非机动、定轴机动、定轴限力式、转轴非机动、转轴机动、转轴超越式, 直径从一边辊系列中分非机动、机动、限力式,直径为60、80、100、125、160、200mm 短辊直径有50、75 两种输送物件的质量从数百克到数吨, 宽度可达 2000mm。以下分项表述。16791112 见表 1

18、-1。表 1-1 辊子系列定轴机动式、限力式辊子输送机（单练传动）定轴非机动式辊子输送机定轴机动式辊子输送机非机动式、机动式、限力式边辊交错式多辊单元1.3 洁净室输送系统的主要问题（1） 解决输送带的支撑框架问题，考虑到美观和实用等因素，我们打算用方钢焊接框架，底部垫有脚支撑可以调整框架的高度。（2） 主要是输送带的零件选择问题，包括减速电机电机的选择，滚轮，轴承， 轴承座，空心轴等。因为本文主要研究的是洁净室的设备，所以所有零部件都必须是洁净产品，这样才能达到洁净标准。（3） 就是传感器选择与应用的问题，我打算用光电传感器来控制，包括顶升机构的升降，电机的起停，速度的快慢等。（4） 就是顶

19、升机构的设计，包括里面的汽缸选择。（5） 就是整体装配与布局问题，尽量减少占用空间与整体的规划设计。1.4 本文研究的目的及任务1.4.1 课题研究的目的和意义近二十年来, 由于家电等工业蓬勃兴起, 各种由辊子输送机组成的生产线, 装配线应运而生。这些输送机的功能因新技术、新材料的应用和各种巧妙的配套辅机而得到了极大的延伸和发展。随着国际交流的进一步发展，我们从国外也学到了很多东西，促使我国的辊子运输机的飞速发展。而且在洁净室内运用辊子运输机，要求污染度极小，机构简单，易操作，恰恰符合 21 世纪的重要特征环保，简单。对今后运输送机的研究、TFT-LCD 模块产业化起引导重大作用。同时，TFT

20、-LCD 产业化十年来生产线就经历了 7 次大的发展，平均 1 年半生产线就要更新一次。但是 TFT-LCD 的核心技术是相对稳定的。带动的产业面广，对国民经济具有全局意义：上游原料、生产设备、生产技术涉及到现代工业生产的几十个领域。新材料的开发、大规模生产设备的制造、先进生产技术的应用，将带动上游产业群。TFT-LCD 模块是信息产业的核心器件，涉及到通讯、交通、家电、计算机、教育、工业、医疗、国防等几乎所有的领域。所以这就要求我们对 TFT-LCD 模块周边的产业化也要不断更新，其中包括机器人，抓手，转台，输送带，清洗机等基础设备，我们只有加强对周边设备不断研究，使其不断更新，赶上时间的步

21、伐，我们才能屹立于众多竞争者之中。目前，液晶面板生产能力而言，全世界的 LCD 主要集中在中国台湾、韩国和日本三个主要生产基地。亚洲是 LCD 面板研发及生产制造的中心，而台、日、韩三大产地的发展情况各有不同（见图 1-2）。图 1-2 台、日、韩三大产地的发展情况1.4.2 课题研究的内容研究内容就是洁净室 TFT-LCD 玻璃基板输送带的结构设计，使之与洁净室内其他设备协调工作，满足整个制造液晶板的生产工艺要求。第二章洁净室 TFT-LCD 玻璃基板输送系统的结构设计2.1 总体设计构思根据如图 2-1 所示 TFT-LCD 玻璃基板输送要求，输送系统设计构思如下：图 2-1 输送系统（1

22、） 考虑到输送带只是整个工作过程的一部分，每道工序之间都是相互联系的，一环紧连一环，输送带的后一道工序是清洗机，所以必须是输送带的工作面与清洗台的工作面高度一致。（2） 当机器人手臂载着玻璃传送到输送带时，输送带的顶升机构升起，托起到 450-470mm 高度（机器人手臂可以方便进入即可），此时，玻璃板平稳的放置顶升机构上。之后，顶升机构开始下降，当玻璃接触到输送带工作面，这时传感器给电机一个信号，电机开始转动，玻璃开始运送，直到输送的另一端，减速传感器开始工作，玻璃速度放慢，当被传到到下一道工序，玻璃的尾边被第三个传感器检测到，顶升机构开始升起，接送下一块玻璃，依次循环。2.2 输送带的底部

23、框架的结构设计对于框架的设计，我们目前大部分主要用方钢和钢板组合焊接，形成整体的一个机构。在设计过程中，应该考虑到尽量简化设计模型，少占空间，还要达到我们预期的使用功能，本课题依照以往的设计方式，出于安全等因素考虑，采用国家标准规定的 80x4 的方钢，材料为 Q235A,许用弯曲应力为 40MP,和 t=10（筋板）、15（脚垫板）、16（支撑垫板）的钢板焊接，采用手工电弧焊连续焊接，双面焊，焊角控制在 48mm,这样足以满足强度要求见图 2-2（a）。其中还用 80x4 的方钢做横梁，端头用螺钉拧紧，保证框架强度。钢板在其中主要起支撑，筋板，垫板等作用。具体尺寸如下图（b）a 输送带底部框

24、架b 输送带框架的尺寸图 2-2 输送带框架 a、b2.3 输送带的结构设计及零件的选择2.3.1 电机减速器的功率计算（1） 克服辊子摩阻做功所需功率 N1摩阻力矩等于轴承阻力矩 W1 和工件沿辊子运动的摩阻力矩 W2 之和。M 擦 = W1+ W2（单位 N/cm）（2-1） 式中：W1辊子轴颈处得轴承阻力矩（N/cm）W2物品沿辊子的运动阻力矩（N/cm）这里有：W1=9.8（G 物+Zq）ud/2(N.cm)（2-2）W1=9.8（18+19 3） 0.01 2/2=7.35 N/cm式中：q：单个辊子上所承受的质量；Z:辊子个数；u轴承摩擦系数见表 2-1表 2-1轴承摩擦系数 u工

25、作条件工作条件特点滑动轴承u滚动轴承u良好清洁干燥，无磨损性灰尘的室内工作0.1-0.150.01-0.015中等温度正常，有少量磨损性灰尘的室内0.15-0.200.01-0.02恶劣可弄脏摩擦表面或室外工作，含大量磨损性灰尘0.20-0.25W2=9.8G 物k(N.cm)(2-3)W2=9.8 18 0.015=2.646 N.cm式中：k物品与辊子间的滚动摩擦系数（cm）见表 2-2表 2-2 滚动摩擦系数 K 值摩擦材料K 值（cm）软钢软钢0.05淬火钢淬火钢0.01铸铁铸铁0.05木材钢0.03-0.05木材木材0.05-0.08钢轮钢轮0.05由于辊子轴颈处得旋转角速度和辊子本

26、身的选装角速度相同，均为 w，固克服辊子摩阻所需功率 N1 为：N1= M 擦（2-4）N1=9.8/100（G 物+Zq）ud/2+ G 物*k (单位 W)（2-5）即：N1=9.8VG 物(ud+2k)+udZq/D故 N1=（2.646+7.35） 0.16=1.6W所以输送带共 16 根轴，所以克服摩阻总功率为：1.6 16=25.6Wd:辊子轴颈直径（cm）；D：辊子直径；（2） 克服物品惯性阻力做功所需功率 N2生产率 Q= G 物 V/L(Kg/S) N2=(Qt) （V / t）V / 2 = QV 2 / 2即：N= G V 3 /(2L)(单位 W)（2-6）2物式中：

27、G 物输送带上物体的重量。L 输送带的长度。V 物体运行的速度。N2=18 0.52/(2 3)=0.75W（3） 输送机正常稳定输送状态所需的理论总功率物N=N1+N2=9.8VG 物 (ud+2k)+udZq/D+ G V3/(2L)(单位 w)（2-7）其中：Z=100*L/P辊间节距 P(cm)（2-8）故输送带正常稳定输送状态所需的理论总功率：N= N1+N2=25.6+0.75=26.35W（4）又因在整个输送过程中，经过滚动轴承h1 =0.99，锥齿轮传动h2 =0.93， 所以h =h * h = 0.9919 0.93 = 0.83 0.93 = 0.77总1式中h总总机械效

28、率故电动机功率应为： N1= N /h= 26.35 / 0.77 = 34.2W1016电总2.3.2 电机减速器的选择在本次设计中，因为是要求洁净度很高的特殊环境，所以选用的马达一定要属于洁净产品，在洁净室设备常规设计中，选用的电机减速器均为 SPG 公司所提供的。它有体积小，重量轻，超低音，维修方便等特点。SPL 提供的马达及减速机产品规格齐全，品种繁多。主要使用于精密机械、自动化设备、电子机械、医疗机械、LCD，食品等行业。考虑输送带的传输速度为 0.5m/s，速度不是很快，所以要求电机减速器的速度也不是很高，在前面计算中得知，输送机的动力源功率为 34.2W， 将选的电机一定要比这个

29、大才可以，但是不能打很多，太大会提高成本，质量大， 占用空间也大，所以要选的电机减速器应比理论值大比一些较合适。电机及减速器选择如下表 2-3、4（图中颜色较重部分）(1) 电机规格表 2-3电机规格外输出形马达功率尺型号w寸S9R60GA( )60S9R60GA( )（TP S9R60GA( )CE工作电压110电流1.6频转速率范围Hz90-601600额定转矩N.m3.87启动电转矩容N.m uf25S9R60GD( )60S9R60GD( )(TP)2000.75090-12504.85.5690S9R60GD( )CES9R60GT( )CE0.760.66090-155090-3.

30、94.85.9S9R60GT( )6022035012505.02400.67注：90-12505.06.3- 型号名称后注有“CE”,表明产品为含内置过热保护装置的阻抗保护型马达，且通过 CE 认证。机型名称后面注有“TP”，表面产品为装配有过热保护装置的标准马达。 （）表明“L”或“H”型。“L”为“L”型减速机，“H”为“H”型减速机。（2）50Hz 的减速器表 2-4减速器规格减速比型号31015202530405075100150200S9GXRpm50013410075605037302015107.5B( )S9GXKg-cm12.240.55573839913216520020

31、0200200B( )-SN-m1.193.65.37.158.09.712.916.119191919注： 在减速机型号上，用标示减速比。 为与减速机组合情况下的允许转矩。 装配马达和中间减速机后其允许转矩值为 300kg-cm。 输出轴回转速度等于同步转速(50Hz : 1500rpm, 60Hz : 1800rpm)除以齿轮减速比 在不同马达负载情况下，实际转速值比显示值低 220%。 ()表明“L”型或“H”型。 “L”为“L”型减速机，“H”为“H”型减速机。2.3.3 锥齿轮的设计及强度校核（1）传动比选择因为电动机减速器的输出速度本来就不大，传输速度是 0.5m/s，角速度为15

32、9rad/s，减速器输出的速度为134rad/s,所以选择齿轮传动比应选较小的传动比，所以 i=0.84（2）渐开线直齿圆锥齿轮几何计算（见表2-5）分度圆直径dd1=25x2=50d2=2x21=42平均分度圆直径 dmdm1=d1(1-0.5fR )=42.5dm2=35.7表2-5锥齿轮的几何计算名称代号小齿轮大齿轮当量齿轮分度圆直径 dvdv1=dm12 cosd1= 27.9dv2=27.8齿数ZZ1=25Z2=21大端模数mm=d1/Z1d2/Z22节锥角dd1arctan( Z2/Z1)=40d2 904050z 2 + z 212锥距RR m/ 2 = 32.64齿宽周节变位系

33、数bP Xb= f RR=0.332.64=9.792 P=m=6.28X1=X2=0.461( Z 1 ) 2 -0.19Z 2齿顶高hah a1 =m(1x1)=1.62h a 2 =m(1x1)=2.38齿根高hfhf1=m(1.2x1)=2.78hf2=m(1.2x1)=2.02齿间间隙ee=0.2m=0.4齿根角q fq f1=arctan（hf1/R）=4.86q f2=arctan（hf2/R）=3.49齿顶角q aq a1=arctan（ha1/R）=2.86q a2=arctan（ha2/R）=4.18齿顶圆锥角d ada1 = d 1 d a1=42.86d a2= d 2

34、 d a2=54.18齿根圆锥角df df1 = d1 -q f 1 = 35.14 d f 2 = d 2 - q f 2 = 46.51齿根圆直径 dada1=d12ha1cos d 1=52.49da2=d22ha2cos d 2=45.05节锥顶点到轮AKAk1=d2/2ha1sin d 1=19.96Ak2=d1/2ha2sin d 2=23.17p大端分度圆弧 SS1=m（21一2一2齿厚+2x1tan +xu)=3.51S2=PS1=6.28-3.51=2.77一分度圆弦齿厚 SS 1 =S1(1S12/6d 2)=3.5S 2 =S2(1S2/6d 2)=2.8HHa =haS

35、1cos d 1/4d1=2.58H=haS2cos d 2/4d2=1.5一一一分度圆齿高H aa1a2（3） 圆锥齿轮的强度校核1） 齿轮材料及热处理：大小齿轮材料均为 45 钢正火表面硬度均为 HB1802202） 许用应力：查表得s F lim =175Mps Hlim = 490Mp应力循环次数：N160nijL h（2-9）其中 ni 为电机满载转速，经电机减速器加速后为 159rad/s取 2 班制 8h 300 天，则N1 = 60 15928300 = 4.6107N2 = N1/u =4.6x107/1.5=3.1x107查表接触疲劳寿命系数 ZN 和弯曲疲劳寿命 YN 分

36、别为：ZN1.0，YN1.0 求得许用应力为s H =o h lim zNsH= 490 1 = 4901（2-10）Fs = s F limYN= 175 1 = 134.6（2-11）sF1.33） 齿轮齿数和齿宽系数Z1 = 25Z2 = 21 = i Z取R=0.34） 大齿轮所传递的转矩 T1T1式中：P传递的功率(kw) nm转速(rad/min)= 9550 Pnm（2-12）T1=9550 0.0342 = 2.44N.m134由此处也可以看出所选的电机减速器 T13.6N.m 符合规格。5） 载荷系数 K查表得 KA=18 级精度 K v = 1.25，取 Ka = 1，Kb

37、 = 1K=KA KV Ka Kb=1.25（2-13）6） 齿根弯曲强度校核齿形系数 YFad1=50o当量齿数d 2 = 40oZV 1 =Z1cosd1= 39ZV 2=Z2cosd 2= 27（2-14）查表得：YFa1 = 2.65YFa 2 = 2.24应力修正系数查表得 Ysa齿根弯曲强度校验：Ysa1 = 1.58Ysa1 = 1.75o=4 KT 1YFa 1YSa 1 = 0 .3 6 s （2-15）j (1 - 0 .5jRR1) 2 Z 2 m 3u 2 + 1F 1Fs F 2= 0.36 2.241.75 = 0.34 s 2.651.58F因此所设计的圆锥齿轮满

38、足强度要求。2（4） 齿轮的固定与电机减速器连接的齿轮用键连接，减速器伸出轴的直径根据减速机的型号而定为 15，故与之连接的齿轮内孔应为 15 的孔。与磁力轮空心轴连接的齿轮考虑空心轴只有 3mm 厚度，加工比较困难，固决定不采用阶梯轴固定，本课题将采用顶丝固定，为保证其牢固，可加长轮毂至 20mm, 加大齿轮的轮毂的厚度至 4mm，均匀围绕轮毂一圈打出三个 M4 的定位螺纹孔。2.3.4 轴承及轴承座的选择（1） 轴承的选择本课题轴承主要承受径向载荷，且受力不是很大，所以选用滚动轴承，但由于普通滚动轴承在传输轴回转时引起的长期摩擦使轴承内藏有的油蒸发掉，从而产生的粉尘上升下沉，导致产品的品质

39、下降或降低无尘车间的清洁度，故采用决定特殊轴承（SB-BEARING），见图 2-4 所示。使用这种特殊轴承可以使粉尘不会上升而直接下沉在无尘车间地板，对产品的品质丝毫不长生影响。2轴承的具体选型要根据轴的直径大小，本课题采用f 20 的不锈钢管，而且轴承分别要装三个地方即两边各一个，中间一个见图 2-3（a）。而且，在其中一端的轴承，需要在其两端的光轴上加工挡槽安装弹性挡圈来固定轴承。这样整跟空心轴就不能左右窜动见图 2-3（b）。(a) (b)图2-3轴承分布分别为 UC904HY，6904H。针对 UC904HY 进行如下说明：UC 9 04/H Y（类型代号）带顶丝外球面球轴承 尺寸系

40、列09 内径(x5) 内部结构 防尘密封（参考：为了维持正常的无尘车间环境，传输轴用的轴承最好每 6 个月更换一次）（2） 轴承座的选择图 2-4 洁净室专用轴承根据洁净室的规定，轴承座本课题也选用洁净产品，利奥泰儆公司专门提供为无尘车间使用的轴承支座（见图 2-5）。此轴承支座不仅没有静电而且支座间可以连接使用。这种轴承有如下特点：1、轴承座材质：POM（工程塑料）。无静电处理，可以吸收移送 Pane 时产生的静电。这种轴承支座，如图 7 所示可以连接使用，也可以单独使用。尤其是连接使用方式可以方便迅速的实现传送轴的组装。2、安装：轴承支座端盖加工了螺纹孔，可以直接和铝型材端盖连接。3、大量

41、生产，价格便宜。在选取轴承座时，本课题是依据公司以往的选型标准，按照输送带较长的特点，选取轴承座最好也是连在一起的，这样可以保证输送带两端的对称性， 再根据所选轴承大小，最后得出的结论，决定采用 LIO-D-8-2-20-100-B-T(3)无磁力轮且短距，LIO-D-8-2-20-100-A-T(3) 有磁力轮且短距，LIO-D-8-2-20-150-B-T(2)无磁力轮且长距，LIO-D-8-2-20-150-A-T(2)有磁力轮且长距,可移动式轴承支座 LIO-D-9）图 2-5 洁净室专用轴承座2.3.5 滚轮的选择在滚轮的选择上，本课题针对输送带在运行中产生的一些问题，如摩擦产尘，

42、产生静电等。针对这些，我们决定采用力骜公司提供的滚轮，它们的滚轮材质多以UHMW-PE（超高分子量聚乙烯）、PE（聚乙烯）、PU(聚氨酯)为主，这种滚轮常使用在 FPD 及半导体自动输送检查设备中，由于玻璃基板受光照影响，所以设备不能反射光线，固滚轮颜色决定采用黑色滚轮，而且在玻璃和滚轮输送过程中摩擦可能会产生输送痕迹或瑕疵，而安装特殊 O 型环的滚轮（见图 2-6）可防止这类情况发生。也可防滚轮与液晶板摩擦产生的静电，通过生产线的钢材结构将静电导入地面。综上，本课题将采用两种滚轮，一种滚轮 LIO-B-60-20-10 是分布均与在轴上，另一种挡边轮 LIO-B-60-20-10-D 装在轴

43、的两端，可防止玻璃基板攒动偏离正确行走方向。ab图 2-6 洁净室内输送带辊子 a、b2.3.5 空心轴设计及选择洁净室中的辊子输送机的空心轴（见图 2-7）应该采用铝合金空心轴，里面内径使用了 FRP 材质做了特殊处理，可有效防止变形。为了不容易产生瑕疵，轴表面进行了严格的氧化处理。但是这些后加工的操作会增加很多成本。所以，最后决定采用传统 45 号无缝钢管，只是在平时设备保养时多对空心轴进行清洁即可，目前市面上 45 号钢管的种类繁多，从 6mm-630mm 都有，本课题根据已经选择的球轴承内径 20mm，所以初步决定采用 20mm,壁厚 3mm，的 45 号无缝钢管。长度分别为 1990

44、mm、2700mm 的空心轴。其中辊子空心轴为 1990mm 型，磁力轮空心轴为 2700mm 型。图 2-7 输送带的空心轴（1） 辊子空心轴的弯曲强度校核辊子空心轴是架在三个支撑之上，它的扭转剪切力很小可以忽略，所以，现在我们主要是校核空心轴的弯曲强度即可；支撑分别在两端和中间，具体如图 2-8图2-8单根辊子受力情况根据力的平衡，我们可以求得：FA+ FB+ FC=qL（2-15）首先，我们用截面法算出任意截面 a,b 的剪力如图 2-9ab图 2-9任意截面图 a 、ba:FSqx+ FS= FAM :- F x+ qx x = M(0XL/2)2SASb：FSFA + FC = qx

45、 + FSM :- F x - F (x - L ) + qx x = M(L/2xL)SAC22S综上所述,我们可得：FS = FA- qx = qL3xqx2qLMS = -FAx + qx 2 = 2 - 3 x（0XL/2）FS = FA+ FC- qx = 2 qL - qx3(L/2XL)Lxq 22qL2MS = -FAx - FC x + FC 2 + qx 2 = 2 x- qL x +36通过以上求出的剪力与弯矩，我们可以画出其剪力图与弯矩图如下(a)(b)图 2-10单个辊子的剪力图 a 与弯矩图 b从图上已知，弯矩发生位移最大的地方处于 L/3 处，MS= -qL218

46、现在，我们只需校核 L/3 处得弯矩是否符合要求即可，所以： 空心轴的抗弯截面系数：ZW = IZ =yMAXpD332(1 - a 4 )（2-16）式中：D空心轴的外径； a直径比：a=d/D;空心轴强度校核公式：o max= MMAXWZ（2-17）式中：MMAX轴的最大弯矩（n.m）WZ抗弯截面系数 m3由已知条件可知，D=20mm，壁厚为 3mm,所以 a=d/D=14/20=0.73 .1 4 0 .0 2 34-8故WZ =（1 - 0 .732）= 5 .9 6 103 10 1 .99o max =185 .9 6 10 -8= 557 MP s = 600 MP所以，由式中

47、结果可以看出，本课题所选用的 45 号无缝钢管的最大弯矩产生的应力未超过它的许用应力，所以强度是满足的。（2） 磁力轮空心轴的强度校核由前面已知，辊子的磨耗功率是 N1=25.6W故根据公式：M = 9549 PKW（2-18）e N mnr / min得M eN m=9549 0.0256 = 1.54N m159因为在空心轴上，磁力轮是均匀并列分布的，所以可以把M e 与其它 16 个磁力轮相等，即：Mn=1.54N m空心轴上磁力轮的分布情况如下图 2-11图 2-11磁力轮的分布情况虽然在齿轮的两端都有磁力轮，但是在右边的磁力轮个数明显大于左边的个数，故可知轴的左边扭矩方程：（a）左(

48、b)右（c）图 2-12空心轴左右两端的剪力情况如图 2-12（a）所示，平衡方程：T1+M 左=0得T1=- M 左 =3*0.096=-0.288 N m由图 2-12（b）所示，平衡方程：T2-M 右=0得T2= M 右 =13*1.54=20.02 N m根据所得数据，把各截面的扭矩沿轴线变化情况，用图 2-12（c）表示，从图中看出，最大扭矩发生在齿轮右边最近的一段，且 TMAX=20.02N m。所以，算出该段的扭转剪应力即可表示整条空心轴的应力情况。在圆截面上，得最大剪应力：t= T（2-19）Wmaxt其中Wt为抗扭截面系数：Ip44) =pD3R16D163.14 0.023

49、1（-7）4 =1610Wt = P =(D - d(1 - a 4 )（2-20）得Wt1.19 10-6所以最大剪应力为：t max =20.021.19 10-6= 17 106 Pa 60MPa = t 所以空心轴满足条件。232.3.6 磁力轮的种类及选择磁力轮是利用各向异性铷铁硼稀土类原料制造的磁铁而专门生产的一种非接触驱动零部件，其主要是在驱动轮不接触的情况下传递动力，从而解决了使用普通齿轮经常产生摩擦引起的磨耗性粉尘、噪音、寿命短等问题，现主要用于 LCD、PFD、制药、食品等制造工程的传送系统。其特点和功能如下：（1）寿命永久、无需替换、修理；（2）超高性能，强大的旋转扭矩；

50、（3）2、000RPM 以上也具有强大的控制能力；（4） 适用 DI、Dry 区间特殊镀膜；（5）根据轴的规格可制造柔性产品；（6）形成模块，容易作业；磁力驱动轮（见图 2-13）在驱动轮不接触的情况下传递动力，解决了使用普通齿轮经常产生摩擦引起的磨耗性粉尘、噪音，寿命短等问题。非接触空间里磁力的吸引与排斥产生驱动能量，这种创新理论更能保证清洁，磁环有粘合型磁环和烧结型磁环两种：烧结型磁环是铌铁硼高温烧结而成，承压强，不易被损坏；表面磁场强度在4000 高斯以上，传导力矩在 38kgf.cm 之间，适合大扭矩传递；表面经过多层镀镍处理。粘合型磁环是铌铁硼粘合而成，较烧结型磁环承压弱；表面磁场强

51、度在 3000 高斯以上，传导力矩在 0.55kgf.cm 之间，适合作用力小的扭矩传递；由于本体的传送物体是很薄的玻璃基板，最大重量不超过 20kg，所传递的扭矩为：nF1M = T = 9550 Pm= 9550 1.6 10-3156= 0.1N.m根据上面所介绍的两种系列的磁力轮，经比较，出于多发事故的因素，烧结型的磁力轮的扭矩大于粘合性磁力轮扭矩，固决定采用烧结性磁环制成的磁力轮。表2-6 是烧结型的两种磁力轮，参数如下：表2-6磁力轮参数型号名MGB3508P-20AXMGB3508P-20VXN产品图纸产品照片间隙（1mm）46级数88使用轴20- 1520- 15适用G5-G7

52、传送装置G5-G7传送装置扭矩（kgf.cm）3-83-8硬度Hv600Hv70-90Hv表面磁通密度G8500G4500G固定方式顶丝固定顶丝固定环耐压强度MPa15090磁力轮的固定方式有两种，一种是顶丝固定，另一种是螺栓固定如图 2-14 所示a 螺栓固定b 顶丝固定图 2-14磁力轮的固定方式(a) (b)(c)图 2-13 磁力轮(a、b、c)2.3.7 其他部分零件的介绍1） 张紧套及弹性挡圈以往轴和滚轮组装是大多使用螺钉及键槽方式。这种组装方式消耗很多组装时间而且很复杂，输送机轴回转时的精度也出现问题。对此，利奥公司开发了轴套Lio-SLVO，（见图 7）使输送机轴和滚轮的组装变

53、得很简单，同时实现了滚轮回转时的同心度误差在 0.0-0.1 以内，而且方便更换滚轮。(a) (b)图 2-15张紧套 a 及弹性挡圈 b2.4 输送带的顶升机构2.4.1 汽缸的选择对于顶升机构的汽缸（见图 2-16），考虑到其品种齐全、可靠性高、经济耐用、能满足众多领域不同用户的需求等因素，本课题决定采用日本 SMC 公司的汽缸。SMC(中国)有限公司从日本引进了世界最先进的自动化生产技术、设备。全套设备主要包括：全自动精密压铸生产线、压力成形生产线、数控精密专用加工生产线、表面处理涂装生产线、自动-半自动组装检测生产线等世界一流的生产线。目前， SMC（中国）有限公司生产的（日本制式、美

54、国制式、欧洲制式）五大系列气缸 和新型号的气动三联件已经远销全球 20 多个国家与地区。SMC 气动元件超过 11000 种基本系列，610000 余种不同规格，主要包括气动洁净设备、电磁阀、各种气动压力、流量、方向控制阀、各种形式的气缸、摆缸、真空设备、气动仪表元件及设备，以及其他各种传感器与工业自动化元器件等。图 2-16标准型汽缸考虑到顶升的最大重量不足 200Kg，即 200x10=2000N，与伸出杆的长度大于玻璃手臂探入的高度 400mm，加上安全、不确定等因素，本课题决定选用型号为MDBF100-500-54L 的气缸。原因如下：汽缸：MD BF 100-500-A54L（MB

55、系列直径 32125） D:内置磁环，没有的话则没磁环；安装形式如表 2-7表 2-7汽缸安装形式BLFGCDT基本型轴向脚座型杆侧法兰型无杆侧法兰型单耳环型双耳环型耳轴型100：缸径 其他为 32/40/50/63/80/100/125；500：行程；A54L:磁性开关的规格及特性可参考磁性开关之系列。导线长度表示记号：无记；号 0.5m，L3m,Z5m；例：A54，A54L。综上：顶升能力为最大压强乘以截面积：1.0x106 x 3.14x (100 10-32)2 =7850N2000N,足以应付顶升的压力，而且伸出杆的长度 500mm400mm，也符合要求，固由此判断此汽缸满足本课题的要求。（具体汽缸相关参数见表 2-8）表 2-8标准规格缸径3240506380100125使用流体空气动作方式双作用最高使用压力1.0MP最低使用压力0.05MP环境和流体温无磁性开关：-10C+70C，带磁性开关：-10C+60C度活塞速度 mm/s501000缓冲两侧气缓冲行程公差250： +1.0 ， 251 1000：+1.4，1001 1500：+1.8000给油不需要接管口径1/81/43/81/22.4.2 铝型材的介绍铝型材（见图 2-17）可以分为以下几类：（1） 门窗的