薄膜太阳能电池板自动装箱设备的设计与分析

【摘要】：随着传统能源的不断消耗与很多不可再生源的濒临枯竭,新型能源成为人类社会发展进步的新选择,尤其是其中的太阳能。目前在太阳能应用领域,以硅太阳能电池和薄膜太阳能电池为主。目前两种电池的生产线都已经基本实现了自动化生产,但是将电池板封装入箱的工作依然由人工完成,这就造成了工人劳动强度大、人力资源的浪费以及效率比较低等问题。 为解决装箱过程中人力资源浪费、劳动强度大、效率低等问题,通过对薄膜太阳能电池板装箱过程工艺的分析,设计出能够与生产线完全对接,且能完成电池板自动装箱的装置。针对上述问题,经过设计分析,主要涉及以下几个方面： 1、SolidWorks三维实体模型建立。首先依据对装箱过程工程工艺的分析,将整个装箱设备划分成若干个功能模块,并绘制相关模型。对于模型轮廓复杂的齿轮零件,不再使用传统简单的拉伸、圆周阵列等操作来完成,而是借助于参数化的齿轮插件——CearTrax2011来完成,只需要输入模数、齿数、压力角、厚度就可以完成齿轮建模,确保建立的模型更加迅捷与接近实际。 2、选择动力源以及相关主要零部件。通过对装箱装置装箱过程中运动形式的分析,设计出相应的运动执行元件。同时考虑电池板的加工工艺,选择合适的动力源。 3、运动回路设计。回路涉及气压回路和电动回路,相应的要进行气压回路设计、管道铺设以及电线铺设。结合第1步设计出的装置以及第2步选择的动力源、执行元件,设计出用于满足装置完成预定运动的回路,在气压管道回路、电线铺设时,采用集中铺设。 4、主要部件的有限元分析。为确保设计出的装置能够在设定的误差范围内,安全、准确的完成电池板的自动装箱,对整个龙门架横梁、齿轮进行分析、计算,验证设计的合理性。 5、龙门架横梁结构优化。通过不同方案比较,选择最合理的方案。 从虚拟模型、运动仿真角度分析,设计的装置完全能够在保证整个装箱精度的前提下完成预期的动作,并且缩短了单片电池板装箱的时间,能够提高工作效率、减轻工人的劳动强度。 【关键词】：装箱设备 SolidWorks 有限元分析 气压回路设计 优化
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM914.42
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 插图索引11-13
• 附表索引13-14
• 第1章 绪论14-20
• 1.1 课题的来源与研究的意义14-15
• 1.1.1 课题来源14
• 1.1.2 课题研究的意义14-15
• 1.2 装箱机的研究现状15-17
• 1.2.1 国外研究现状15-16
• 1.2.2 国内研究现状16-17
• 1.3 课题的任务17-18
• 1.4 本文内容安排18
• 1.5 课题的创新性18-19
• 1.6 本章小结19-20
• 第2章 主要元件的选择20-34
• 2.1 真空发生器的选择20-22
• 2.2 真空吸盘的选择22-23
• 2.3 真空开关的选择23-24
• 2.4 气缸的选择24-28
• 2.4.1 压力要求24-25
• 2.4.2 动力学要求25-28
• 2.4.3 行程要求28
• 2.5 消声器的选择28-29
• 2.6 气源处理装置的选择29-30
• 2.7 电磁换向阀的选择30
• 2.8 单向节流阀的选择30
• 2.9 其它元件的选择30-32
• 2.10 本章小结32-34
• 第3章 方案设计34-47
• 3.1 薄膜太阳能电池板的生产工艺与相关参数34-35
• 3.1.1 薄膜太阳能电池板的生产工艺流程34-35
• 3.1.2 薄膜太阳能电池板的相关参数35
• 3.2 封装箱结构与参数35-36
• 3.3 方案设计36-42
• 3.3.1 承接架的设计36-37
• 3.3.2 龙门架的设计37-38
• 3.3.3 机械手爪的设计38-41
• 3.3.4 总体设计41-42
• 3.4 薄膜太阳能电池板装箱工艺流程介绍42-45
• 3.4.1 奇数片太阳能电池板装箱工艺流程42-43
• 3.4.2 偶数片太阳能电池板装箱工艺流程43-45
• 3.4.3 薄膜太阳能电池板装箱工艺流程图45
• 3.5 本章小结45-47
• 第4章 气压控制系统设计47-56
• 4.1 动力元件选择47
• 4.2 气压传动47-51
• 4.2.1 气压控制介绍47-48
• 4.2.2 气压控制设计与分析48-51
• 4.3 真空吸附回路与电磁阀的分析51-55
• 4.3.1 双气缸回路分析51
• 4.3.2 翻转真空吸附回路分析51-52
• 4.3.3 万向珠顶起气压回路52-53
• 4.3.4 定位回路53-54
• 4.3.5 双缸升降、真空吸附回路分析54-55
• 4.3.6 二位三通电磁换向阀应用55
• 4.4 本章小结55-56
• 第5章 齿轮结构ANSYS有限元分析计算56-64
• 5.1 ANSYS Workbench介绍56
• 5.2 齿轮接触分析56-61
• 5.2.1 齿轮接触力学计算56-58
• 5.2.2 齿轮接触有限元分析58-61
• 5.3 轮系分析61-63
• 5.3.1 有限元分析61
• 5.3.2 计算结果分析61-63
• 5.4 本章小结63-64
• 第6章 龙门架横梁结构分析与优化64-74
• 6.1 整体受力分析64
• 6.2 龙门架分析64-69
• 6.2.1 经典力学分析64-66
• 6.2.2 静力学分析的步骤66
• 6.2.3 龙门架横梁静力学分析66-69
• 6.3 龙门架横梁结构优化分析69-72
• 6.3.1 方案一分析69-71
• 6.3.2 方案二分析71-72
• 6.4 优化方案对比与选择72-73
• 6.5 本章小结73-74
• 结论与展望74-75
• 参考文献75-78
• 致谢78-79
• 附录A 攻读学位期间发表的学术论文79

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