酒厂提升翻转装置结构设计

酒桶的提升翻转装置提要：本文针对酒厂的某工艺环节的需求，为了降低工人的劳动强度，设计开发了一套升降翻转装置。该装置主要包括提升装置和翻转结构装置两部分，具体设计出定位夹具、提升和翻转机构，并对系统的传动链进行选用和估算，对装置中的重点受力部件进行力学分析，确定最佳的结构方案。保证提升、翻转过程平稳无冲击、翻转的角度和翻转架高度范围合理。通过力学的计算，得到翻转需要最大扭矩与翻转架翻转所需要的扭矩，选定出驱动翻转的气动马达功率和具体的型号。以及用于提升的电动机以及链轮，链条的型号，最后绘制出整个提升翻转装置的总体结构图和仿真过程，并绘制出部分非标零件的结构图。通过该设计，自己查阅了很多的资料，理解了很多的知识，并把所学书本上的知识灵活应用到了生产实践当中，使得我对所学的知识理解的更深了，记的也更加牢靠了。关键词：提升结构，翻转结构，扭矩，仿真。IThebarrelliftingandturningdeviceAbstract:Aimingatthedemandofaprocessinthebrewery,inordertoreducethelaborintensityofworkers,designedanddevelopedasetofliftingturn-overdevice.Turnthedevicemainlyincludeliftingdeviceandstructureunittwoparts,thespecificdesignpositioningfixture,ascensionandflipinstitutions.Andmakeaselectionandestimationofthetransmissionchainofsystemandmakemechanicalanalysisonthekeycomponent,choosetheoptimumstructurescheme.Ensurethatascension,noimpactonthesmoothswitchingprocess,flipAngleandflipheightrangeisreasonable.Flipmaximumtorqueisobtainedbythecalculationofmechanics,andfliptherequiredtorque,selectedtheflipofthepneumaticmotordrivingpowerandspecificmodel.Andisusedtoimprovemotorandsprocket,chainmodel,finallydrawtheentireascensionturn-overdeviceoftheoverallstructureandthesimulationprocess,anddrawsomenon-standardpartsstructure.Throughthisdesign,IhavesearchedalotofdataandreceivednewknowledgeCombinethebookontheflexibleapplicationofknowledgetotheproductionpractice,andalsomaketheseknowledgereachdeepinmymind.Keywords:Enhancestructure,flipstructure,torquesimulation.II目录1绪论.11.1课题研究目的和意义.11.2国内外升降翻转相关设备研究概况.11.2.1斗式提升机.21.2.2升降平台.21.3论文研究内容与主要工作.32提升翻转设备的总体设计分析.32.1系统功能分析.32.2总体方案设计.42.2.1传动方式分析.42.2.2升降机构的设计与分析.62.2.3翻转机构设计与分析.72.2.4定位机构设计与分析.93非标准零件的分析与设计.113.1非标准件的定义和分类.113.2非标准件的设计要求.113.3翻转结构中非标准件的设计.123.3.1圆桶卡环的设计和尺寸的确定.123.3.2连接轴的设计和尺寸的确定.143.3.3连接杆的轴承设计和尺寸的确定.154其他标准零件的分析与选用.174.1标准件选用时的要求.174.2标准件的选用.174.2.1提升结构中标准件的选用.174.2.2翻转结构中标准件的选用.184.2.3参数计算.205总体的结构仿真.215.1单一零件的模型仿真.21III5.1.1机架.215.1.2链轮.225.2总体装置的合成.226结论.23参考文献.24致谢.2501绪论1.1课题研究目的和意义在生活生产中，经常需要对物料进行转运，针对不同的物料类型也会有不同的转运方式。对于造酒行业的一些大型装酒容器，由于酒产品的特殊性，如酒的密度一般比较大，质量也比较大，要求在转运过程中比较稳定的运输，酒的转运比较困难。工人转运费时费力，因此，研制一套酒厂专用的酒转运设备具有重要的意义。本课题以某酒厂圆筒形酒桶转运为对象，对圆筒形酒桶内的翻转倒酒进行分析和研究。针对目前该酒厂提升翻转倒酒过程中存在的以下问题进行了改善。首先，由于目前提升翻转倒酒采用的是人工操作的方式，需要通过人工提升抬起酒桶转动翻转实现的翻转倒酒，导致整个操作过程工人劳动强度大，安全性低。其次，当前没有类似的翻转设备，只能针对酒桶的尺寸来设计出一套专业的酒厂提升翻转装置。针对上述问题，本课题设计出一套升降翻转设备，并满足提升翻转倒酒，提高了生产效率，降低了工人的劳动强度。1.2国内外升降翻转相关设备研究概况已经生产出来翻转机构，国内外现在已有很多的形式。并以投入到实际的生产当中用于各种工件的翻转，应用的场合也很多，如有翻斗式的卡车，卡车驾驶室的翻转机构翻转跳板，用于食品翻转的搅拌机构等等。目前国内还未对各种形式的翻转机制订出国标，但国内已经有很多企业能够生产各种形式、各种功能的翻转机。它们都是靠人为控制实现，也有通过plc系统自动控制的，控制的形式以使用实际要求决定。提升机构主要有机械式和液压式两种，并且技术已经比较成熟了，生产的样式也有很多。提升部分采用液压式提升的结构现在比较常用。提升装置在生活的应用有：提升货物的塔吊、电梯、闸门、起重机构、升用串车等，提升结构和翻转机构两者之间的结合，以及两者间相互协调国内外至今研究的还是比较少。因为把两者结合起来应用的地方并不多，而我们的设计遇到了此类问题，这就是我们需要研究的地方。下面介绍一些常用的升降和翻转设备。11.2.1斗式提升机斗式提升机是一种广泛应用于输送系统中的垂直输送设备。故名思议它是一种由斗式作为运输传送机构的提升装置，根据实际生产的需要可以调节提升的高度，斗式提升机的工作过程是先将要运送的货物放入斗中然后靠两边的链条拉动提升，这与我们即将要设计的酒桶翻转机构的传动方式极为相似，所以我们在这里介绍一下斗式提升机，并作为重要的参考，用来设计我们的提升翻转装置。1.2.2升降平台随着城市建设及经济的发展，我国高空作业需求增加，出现了各种类型的升降高空液压式升降平台是生活中比较常用的升降机构，使用液压作为机构的动力，主要构造是剪叉式机械构造，液压式它的优点是起升后稳定性较高、承载能力大、工作平台宽，具有结构紧凑、操控性好和自动化程度高。而且升降平台相对来说操作不复杂易于控制，平台的面积还可以设计的很大，这样就可以容纳很多人一起作用，提高了工作效率。1.工作平台2.活动铰链3.固定绞链4.支架5.液压缸6.底座图1.1剪叉升降平台基本构造图21.3论文研究内容与主要工作本课题以某酒厂圆筒形酒桶提升翻转倒酒为设计目标，设计出一套升降翻转设备，并对翻转机构进行受力分析，最后根据机构的运动要求设计对应的结构总图。本设计首先介绍了本课题的研究目的和最后需要实现的功能，分析了国内外关于升降翻转设备的使用发展概况。通过对装置需要达到的功能进行分析，提出了总体设计方案，并且在方案的基础上有了一定的设计思路和步骤。在此总体的基础上，设计出提升和翻转机构，并将两者结合为一体实现平稳工作，还有对装置的传动链进行选用，对装置的关键连接部分的部件进行力学分析，确保关键部件的工作安全性。然后，在一个翻转周期内，估计翻转过程中大概最大输入转矩和应该有的扭矩，以翻转机构转轴和提升的高度为计算的参数，要求要翻转过程平稳无冲击，翻转角度范围和翻转架高度范围也要符合参数，计算出该情况下的最大翻转扭矩和最大输入扭矩。在此基础上，确定出驱动翻转的马达功率，选用合适的气压马达，选用其他的标准零件，如电动机，链轮链条等等。32提升翻转设备的总体设计分析2.1系统功能分析针对本课题而言，系统的设计目标是实现酒桶的翻转倒酒。目前酒桶翻转机构大多是人工操作，工人劳动强度大，且现在么没有专用的翻转机构进行翻转倒酒，设备通用性不强。由于目前运输酒没有翻转机构也没有提升设备，因此无法简单快捷的将酒运输到有高度的酒缸之中，给生产中翻转倒酒带来不便。本设计针对酒厂现存在的问题，结合酒厂的实际要求，设计出一套满足在酒的运输过程中节省人力的倒酒的设备，实现酒桶提升和翻转倒酒功能。酒桶的外形参数和所装酒重量如表2.1所示。表2.1酒桶的外形参数和所装酒重量表名称高度半径装酒的重量酒桶600mm200mm120kg根据实际运用中的酒桶倒酒要求，本设计的要求是需要将一个装满酒之后120kg的酒桶提升到1.3米的高度，并实现翻转。通过计算酒桶的重量等参数，本设备主要实现的设计指标是：（1）举升力：1200N（2）升降移动范围：0-1300mm（3）升降速度：小于等于0.9m/min（4）翻转角度：90（5）翻转速度：小于等于1r/min要求酒桶升降速度和翻转速度匀速，升降和翻转倒酒过程平稳，安全，可靠性高。2.2总体方案设计2.2.1传动方式分析传动系统是机构运动的核心，传动系统的确定决定着整个设计方案的设计方向，以至于整个机构的驱动方式和动力机构。在实际运用中常见的传动方式有：机械传动、液压传动、气压传动等。4本课题中设计的升降翻转设备主要涉及到夹具定位运动、升降和翻转运动，需要选择合适的传动系统实现所有运动，保证设备的运动的稳定性、可靠性和安全性。因此首先需要对设备的传动方式进行选择。（1）液压传动液压传动是一种以液压油作为传动介质的传动方式。液压传动容易实现对液压油流量的控制从而实现液压传动。液压传动的优点有：传递效率高。容易控制液压缸的伸缩速度，但也有不足的地方：液压传动系统的维护比较麻烦，传动用的油要保持清洁，如果油路堵塞，会造成漏油的情况，结合本设计如果出现传动液泄漏的情况，造油液的浪费，更严重的是我们加工的是食品油液泄漏到酒里对产品的质量没有保证，如果检测人员疏忽，还会对消费者的健康产生不良影响所以在本设计中不适用液压传动。（2）电气传动电气传动，是指把电能转换成机械能的设备，也就是我们俗称的电动机，由电动机作为原动力去带动各种类型的执行元件。电动机传动的优点是能量传递方便、传递能量效率也较高、标准化程度高有很多可供选择的电动机型号、容易实现能量传递。本设计中的提升动作就采用电动机带动链轮，使用链条牵引为提升装置提供动力。（3）气压传动气压传动以压缩空气为工作介质，通过气体的压力传递动力气压传动具有动作迅速、反应灵敏的特点。但是空气的压缩性较强，所以一般需要大量的空气，空气压缩还容易造成传递的稳定性比较差，而且对于需要比较大功率的传动设备来讲，它是承受不来的。本设计中的翻转设备用于对食品的翻转，是用于倒酒的，由于产品的特殊性，必须保证翻转倒酒现场环境卫生。所以我们选用气压传动而不使用液压传动，因为在液压传动中会不可避免的存在泄漏液压油的情况，如果滴到酒中，会对产品的质量产生影响，气压是以空气作为传动介质，不会对产品造成污染，且系统易于实现过载保护。综合考虑传动方式的优缺点，本设计中的翻转机构采用气压传动为系统提供动力。通过对所要设计的装置的功能分析，可以确定要设计的装置需要主要的三种机5构，包括提升机构、翻转机构和定位夹紧机构。设备总体结构如图2.1所示，下面分别讨论三种主体机构的设计方案。（1）夹具定位机构：由于酒桶外形尺寸固定，定位机构的目的是为了实现将酒桶夹紧并实现翻转倒料的定位要求。（2）升降机构：酒桶结构定位夹紧后，需要将酒桶提升到指定的高度，实现酒桶从上往下的倒料工作。在酒桶倒酒完成后，降低到指定位置后将酒桶移出设备。（3）翻转机构：机构最重要的功能是酒桶的翻转倒料工作，当酒桶提升到指定高度后，控制酒桶翻转倒料。2.2.2升降机构的设计与分析图2.1升降设备总体结构图（1）提升机构的组成提升机构组成如图2.2所示，提升系统由机架，电动机，传动链轮，传动轴，传动链，夹具，张紧链轮，小车组成。其中，机架由提升夹具在滚轮导轨槽里面活6动，并做上下的竖直升降运动，周围的机架由方钢焊接而成，导轨槽的强度和连接由传动链轮上的张紧链轮决定，可以根据实际需要更改不同强度的链条和不同功率的电动机，提升机构主要受力部件是用于翻转的夹具，也是重点的分析部件。(2)提升机构工作原理提升机构用来实现酒桶的升降，本设计采取的是机械传动中的链条提升传动，使用电动机作为原动力带动传动轴转动，从而带动传动轴上的传动链轮转动，传动链轮上安装着传动链，传动链牵引这夹具提升，为什么要采用链传动的方式呢，这里主要考虑到链传动无弹性滑动和整体打滑现象，传递动能稳定，传递效率高，非常适用于本设计中的有些重量的酒桶提升，还有链传动的整体尺寸较小，结构紧凑，生产制造环节也比较简单，要求的制造精度相比别的零件要求都低，这样制造下来，成本也低。它们之间的连接关系是：夹具与传动链的连接采用的是夹具两侧的张紧链轮与传动链相配合连接，有四个张紧链轮在整个翻转结构的四个端面上，牵引这翻转结构升降，这样的设计比较平稳提升过程中不摇晃，每侧滚轮支撑板连接两个滚轮，确保了在翻转过程中提升夹具始终同步而不自行翻转，提升夹具在提升过程中滚轮行走的导轨槽中匀速直线行走，通过长链条与夹具相连接，使整个装置提升。2.2.3翻转机构设计与分析翻转机构的功能是酒桶提升到指定位置后，通过翻转机构的翻转带动酒桶的翻转运动，实现酒桶的翻转倒酒和回到原始位置。我所设计的翻转机构是带动酒桶翻转的结构，是实现机构功能最重要的部分，翻转机构设计的强度、刚度直接影响到翻转装置的翻转功能能否实现，并决定着整个设计的能否成功。通过前面分析结合本设计的特殊性和结构特点确定本设计决定采取气压驱动方式，气压驱动分为气缸和气动马达两种方式。采用气缸作为驱动元件时，需要将气缸的直线运动转变为酒桶的旋转运动，一般采用平面连杆结构。由于气缸的速度不宜控制，整个翻转机构的翻转速度不稳定，因此采用马达驱动方式。在一般机械中应用最多的连杆机构平面连杆机构非常适用于本设计中的传动机构，因为此翻转结构的目的是翻转一个酒桶，实现一个很简单的运动，所以使用连杆机构，连杆机构一般均为低副。其运动时方向不会且在连杆之间传递是始终保持一个力，还有连杆连接的优点有压力较小，承载能力大。且连杆机构中的低副一般7是几何封闭，减少工作中产生错误的可能，结构稳定可靠。翻转的原理图如图2.3图2.3翻转的原理图翻转的原理如图所示在机架上固定气动马达，采用平面连杆的传动方式传动。将酒桶放置于夹具中，用螺钉拧紧夹紧酒桶，确保在运动过程中不脱落、不摇晃，启动马达，气动马达经气动制动器，推动连杆，还有减速器的输出动力输出到翻转架启动马达，推动第一个连接在气动马达上的连杆绕固定在机架上铰链向左转动，故而推动连接的第二个连杆也向左运动，从而带动最后带动轴套转动，套轴连接着轴，而传动轴与夹桶的夹具相连，翻转架上从而实现翻转运动。带动夹具翻转，桶也自然形成翻转从而实现倒酒。翻转机构提供动力是用气压马达来控制的单侧有马达就足够用了，一侧为主动翻转，一侧为从动翻转，这样设计的好处在于节省能源和材料，而且单侧的动力就足以带动整个系统翻转了，再一点单侧控制很容易实现整个翻转系统的同步性，不会造成由于步调不一致而造成的整个翻转结构偏移的现象，对于气动马达，采用气动制动器和推动连杆，马达内有减速器，保证翻转过程可以自锁，提高了翻转过程的安全性。整体翻转设备总体结构图如图2.48图2.4翻转设备总体结构图如图2.4所示在机架上装上上诉我所介绍的气压马达连杆装置，带动夹具的翻转，其机架的四个端用链轮来连接，连接这我上诉所介绍的提升结构，具体夹具的结构构成，我会在下面来重点介绍。2.2.4定位机构设计与分析定位机构的功能是实现酒桶翻转倒酒前的定位功能，满足酒桶装酒的翻转倒酒需求。分析现有酒桶的结构和尺寸，要求夹具结构简单可靠，夹紧过程中能保持酒桶定位时的正确位置，夹紧力适当保证酒桶在翻转过程中不至于造成酒桶的脱落或夹的过紧而造成酒桶的变形，操作方便省力安全。考虑到以上要求，本设计通过以下方式解决定位问题。如图2.5所示，因为酒桶是圆柱形的，所以我们选择一个圆形的夹具，作为定位机构的基础部件，在夹具的左侧是采用的螺纹连接的设计，这样的设计不仅使酒桶的拆卸非常方便，利于装，倒卸酒产品，而且能安全可靠的酒将酒桶夹紧了。这个螺旋夹紧机构，由螺钉，螺母，垫片等元件组成，采用螺旋直接夹紧配合方式，9当螺钉旋入螺母整个装置自然就夹紧了，而螺旋式夹紧机构的另一端紧紧的焊在这个整个设备的夹具托上，圆弧型的夹具抱紧酒桶，圆弧型夹具的尺寸，我后面会具体的介绍。图2.5圆形夹具总体结构图我选用螺旋夹紧机构的原因是：螺旋机构相对于别的连接结构比较容易制造而且结构简单，夹紧可靠，自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都比较大，其中螺钉连接的特点是螺栓直接拧入被连接件的螺纹孔中这样结构上紧凑稳定。但如经常拆装时，容易时螺纹的纹路产生损伤，越磨纹路越浅知道最后连接最后报废。，还需要换新的螺钉，无形中造成成本的增加。但是我的设计只要固定住酒桶，就不断的往里倒酒，翻转传送就好了，不需要经常拆装，所以选此结构作为我的夹紧结构。用于我的设计要比其他如斜契夹紧结构，偏心夹紧机构，连杆夹紧机构的效果要好。此套设计中这个夹具托，也起到了尤为关键的作用，夹具托承载了整个桶的重量，其中还包含了螺纹连接，所以它的刚度和硬度一定要达标，所以要用整块45号钢来制造，但是整块的钢就无形中增加了整个装置的重量，不仅浪费了材料，浪费了资源，而且加重了提升翻转装置的负荷，就要采取更大功率的的电动机，气动马达，增加了整个装置的设计成本。所以我们要给我的设备减重，把两边无用的部分10去掉，只留下关键的连接螺钉的部分。3非标准零件的分析与设计3.1非标准件的定义和分类非标零部件的概念是在标准件已经不能满足需要设计的装置功能时提出的新概念，简单的来说就是要创造新的零件。标准零部件是指结构、形状、尺寸、画法、表面粗糙度等方面已经完全标准化，并由专业厂生产的常用的零部件，如螺钉、键、销、滚动轴承齿轮等等。非标准件是由设计人员自由控制和根据所设计零件的特点自己定夺。非标准件有很多品种，国家还尚未出台严格的尺寸要求和严格的分类划分，目前的分类只有大致的划分。大致分类如下：（1）金属非标准件:由需求方为设计的人员提供大致的设计内容，设计人员根据产品的特点绘出图纸，根据图纸达到的设计结果，利用现有设备制造出相应的产品，公差要求，表面光洁度都是由设计人员自己规定的，没有一定的范式。然后是铸造环节工序一般比较复杂，有一套严格的精加工过程和质量要求，制造麻烦且没有可以参照的东西，造价一般成本高于标准件。（2）非金属非标准件：一些非金属材料的加工。诸如塑料，橡胶、木材，石材等，随着社会的发展，非金属标准件的加工质量也有了显著的提高，能够成批的生产了，这样就使得非标加工的成本降低了，精度也很大的提高。由于我们设计的是标准件，这里不做太多介绍。3.2非标准件的设计要求而我的设计就是金属的非标准件,再设计非标准件的时候有很多的设计要求，其中重要的要求有，在非标准件设计过程中，设计人员一定要了解各种机械装置的运行特点和主要能加工的零件，了解机械设备是不是能真的制造出非标准件，根据零件的使用要求，设计出既满足工艺要求，又简便可靠的非标准件产品。还有许多非标准件是由标准件修改演变而来，当标准件并不能够满足设计的需要时，我们就要对标准件局部尺寸或形状进行修改，从而达到我们想要的零件使用11要求，这就是我们所需要的非标准件，以上我们描述的就是开发和创造非标准件的过程，需要有创造性思维并灵活掌握机械设计的基本技巧。整套结构中的非标零件在设计过程中，我们往往不会局限于单个零件进行设计，经常会结合整套结构的特点，分析它们之间的配合关系，进行集体设计。所以在我们设计研究新非标准件时，一定不要单独的只设计一个零件而是要把它们联系起来设计，了解它们相互之间的关系，确定出个主要零件。从主零件的尺寸来确定其他附属零件尺寸。3.3翻转结构中非标准件的设计结合本设计的结构要求，按照以上对非标准件的选用和设计的原则和规定，在翻转结构中需要设计的非标准件主要有这么几个：连杆连接的轴套，为翻转结构传递动力的轴，还有夹具上的圆桶卡环。下面我就对这几个零件的工作原理，作用，我设计的尺寸，强度的校核做详细的分析和论述。3.3.1圆桶卡环的设计和尺寸的确定首先，我考虑的方向是想要把酒桶实现翻转，第一步就是一个夹具把酒桶固定住，然后与设计出的翻转装置相连，从而带动夹具和酒桶一齐实现翻转，所以在设计夹具的时候就必须要有一个圆桶卡环将其靠靠卡住，就如图2.5所示那样，松开螺钉打开卡环，把酒桶放在其中，合上卡环拧紧螺钉，卡住酒桶。（1）卡环材料的选择整体夹具都用Q235来制造，而且表面要喷漆，因为夹具的作用是要带动翻转的酒桶，在翻转过程中，难免会有酒撒出，这样落在夹具上，长此以往必会造成定位夹具的腐蚀，使零件的表面产生锈迹，从而影响零件的强度和刚度，影响了零件的使用寿命。而Q235的材料特点就是耐腐蚀性好，较高的硬度。这一套夹具设备首先要求就是要装的下一个半径是200mm的酒桶，所以再设计的时候，圆形卡环的半径不得小于200mm。在实际中还要考虑到的是卡环的强度和刚度，能否承受住120kg的酒桶实现90度的翻转，结合以上提出来的问题，我所设计选定的圆形卡环尺寸如下图3.112图3.1圆形卡环零件图由于桶的直径是400mm,如图所显示的，圆形卡环的内径是205mm这样能够夹紧酒桶，并且留有余量给左侧的螺钉结构做螺旋夹紧，外径我设计的是210mm,这样设计结构轻便，也比较结实牢靠，其卡环的厚度就是5mm,宽度是100mm,这套装置符不符合本套设计要求的强度刚度要求呢，下面我们进行强度的校验。（2）强度校核当翻转机构翻转90度时，提升夹具处于水平状态，此时夹具圆形卡环由于120kg桶的重力所承受的弯矩是主要破坏力,由分析后得出最大弯矩发生在梁的中点。其值为=1200N0.2m=24KNmmaxFL由机械制造手册表查得Q235的抗弯截面系数WZ=3.310m4313=72.710MPamaxzwMa310.244此时提升夹具受力最大，最大应力为72.710MPa，小于Q235的屈服极限4225MPa,满足设计要求。3.3.2连接轴的设计和尺寸的确定在此设计中，连接轴是翻转的动力机构与夹具之间连接的重要纽带，主要功用是支承旋转零件，其它的强度和刚度对整个翻转机构能否实现翻转，完成整个动作起着尤为关键的作用。在设计过程当中考虑到轴的一端要与夹具固定住，所以要采取销连接，这就需要连接的轴上设计一个能够插销的通孔，确保轴能够平稳的带动夹具转动，还有要防止轴承在轴上左右晃动，所以要制造一个阶梯轴，把连接连杆的轴套牢牢的控制在阶梯轴内，在轴上做转动的运动，选定了大概的结构雏形，最重要的还要选择轴的材料。（1）轴材料的选择本设计的连接轴应该具有足够的强度，刚度，对应力集中敏感性较低，还要具有较高的耐磨性，耐腐蚀性能，所以我选择45优质碳素钢，这类钢通过调质或正火等处理，材料力学性能可得到改善，零件会具有较高的强度。图3.2轴零件图14如图3.2所示，由于翻转结构机架的的宽度是100mm轴要想要固定在机架上，所以我设计的轴的长度就不能超过100mm，如果超过了机架的宽度，可能造成整体的结构宽度变宽，也有可能造成轴和和翻转结构互相影响的情况如果轴过长在翻转的时候，与翻转的夹具机构相碰，还可能造成工件损伤的情况，综合以上的条件限制，我所设计的轴的长度为91mm。长度适中，安装在机架上正合适。在设计过程当中考虑到轴的一端要与夹具固定住，所以要采取销连接，采取销连接，将销打入销孔后，销钉会紧紧的挤在销孔中，材料都是有弹性的，弹性的大小各有不同，不易松脱，而且还可以多次拆装，有利于销连接的工作，所以采取销连接。在轴的设计中，就要设计出与翻转夹具中的销钉相配合的销孔，我所设计的销孔直径为4mm。在轴半径的设计上，连销孔处的直径的我设计为10mm，此处是整个轴的最小处，也是带动翻转的关键所在，所以要进行详细的刚度强度校核。在与轴承相套的部分我设计的直径是22mm这样就能与直径22mm的轴承紧紧配合起来，为了防止轴承脱落或在轴上摆动，不在工作位置上，为了解决这一问题，中心部分两边的轴直径我设计它的直径是30mm,这样就能将轴套牢牢的控制在工作范围以内，另一端预留槽位置是为了将轴套套入工作位置后，防止轴承脱落，在槽的位置安装圆形卡簧，将轴牢牢的控制在工作位置，安全工作。下面进行强度校核。(2)强度校核120kg的酒桶绕轴翻转其旋转半径是桶高度的一半其转矩为=12000.3=480N.mMLF=229.7240MPamaxpWT3621048.强度符合要求。校核完强度我们还要校核轴在扭转时的刚度，轴的许用扭转角是=2m=maxPGIT180=1.21axPI4362108.80故强度和刚度均符合要求。153.3.3连接杆的轴承设计和尺寸的确定在此设计中，连接杆的轴承是整体机构的动力传递零件，它可以把气动马达提供的原动能，传递到转动轴上带动机构翻转，在设计中考虑到它这样的重要功用，我把其设计成如图3.3如图所示，右端与连杆相连连杆推动它转动，左端的轴承套，装在轴的阶梯内，图3.3轴套零件图带动传动轴正常工作，这样的设计能承受较大的负荷，还有有较大的抗冲击能力，适用于这种速度较低的摆动运动和低速旋转，也可在一定角度范围内作适当的倾斜，当轴承与传递轴在工作的时候出现不太同心的情况，仍能正常工作。可以承受径向负荷、轴向负荷或径向、轴向同时存在的负荷。尺寸上与轴配合处的直径我设计为这样既能与轴紧密配合，又有公差余量，不至于造成配合过松或过紧，外05.2直径设计为，这样可以和轴的阶梯高度配合。3(1)轴承材料的选择连接杆的轴承应该具有足够的强度，刚度，还要具有较高的耐磨性，耐腐蚀性能，为与轴相配合，所以我们依然用选择45优质碳素钢。(2)强度校核轴套带动轴转动，经过力学分析横截面上的最大切应力发生在截面内缘上各点。165.042DdMPa75.19).0(4816)(1643643maxMWTn45号刚所能承受的最大切应力是160MPa，强度符合要求。4其他标准零件的分析与选用4.1标准件选用时的要求标准件选用要与机构的设计同时进行，机构设计结束后在考虑选用问题的话可能会导致设计与机构不相符的情况标准件选用时可参考现生产同类型的机构的标准件使用和现在的设计情况情况，并综合考虑以下选用原则：优先原则：多选择已设计出来有一段时间的，并且现在大批量生产的，正在使用并且在使用中没有问题可信赖的零件，作为设计中的零件通用化原则：在设计过程中，通过结构调整和功能的选择，应减少选用新标准件、以及不非标准件的，不选用设计标准中不要求的、以及不常用的标准件。可靠性原则：确保在正常工作条件下标准件，在零件的预期使用寿命中不出现损坏，保质期要保证节约原则：充分利用标准件的性能，在满足设计功能适当的选择材料，前提是要保证机构的质量，合理选择标准件的尺寸，以节省材料为原则。4.2标准件的选用标准件的选用要求要根据使用环境和设计要求，参考现在类似机构的结构和标准件使用情况，从而确定出标准件的类型、性能、表面处理和尺寸规格参数。4.2.1提升结构中标准件的选用在总体结构图中我们可以看到，电动级带动链轮转动，链轮拉动链条提升翻转机构，所以提升结构中的需要选用的标准件有，电动机、链轮、链条。下面就一一进行分析和选用。(1)在电动机的选用上，电动机的选用根据整个提升机构的工作负载的性质，对17电动机的启动、正转、调速等要求，考虑到负载转矩、转速以及工作环境条件等多因素。本设计中的选用电动机的要求是需要大扭矩，并且提升速度要缓慢，防止酒产品洒出，结合以上要求，合理选择电动机的功率、电机型号、护结构型式。本设计中选用的电动机型号为YC7122单相异步电动机。其参数如下：型号额定功率转速效率最大转矩YC71220.25KW2800r/min701.8KN/m与其他电动机相比较而言，此电动机的功率较低转速适中，而转矩比较大，适合这种需要较慢速度提升重物的设计。作为整个系统的原动力元件，选定了电动机的型号规格，后面的零件也可参照电动机的参数来选定。（2）链轮链轮是连接电动机与链条之间传递动能的零件根据本设计的要求，链轮的半径不宜过大，因为电动机的功率比较小，转矩比较大，如果链轮的半径过大的话可能会造成，链轮边缘的惯性矩变大，会出现链轮带动链条活动困难的情况。结合以上的情况我们链条的节距，来判断主动传动链轮的齿数。提升机构要求的提升速度0.9m/min，电动机的功率为0.25kw,由B系列滚子链功率曲线选择传动链型号为16B（由机械设计手册知），节距p=25.4mm,主传动链轮的齿数Z1=95,主传动链轮的节圆直径。d=p/sin(180/z)=25.4/sin(180/95)=768.22mm。这就是提升部分选定的标准零件的尺寸，链条选择型号16B,齿数Z1=95的链轮。在链轮材料的选择上，我们选择Q235，热处理后的硬度是140HRC,应用于这种中等速度，传递中等功率的链轮。4.2.2翻转结构中标准件的选用在总体结构图中我们可以看到，气动马达推动连杆机构转动，连杆端的轴套带动轴也跟着转动，从而带动整个翻转结构翻转，所以在翻转结构中需要选用的标准件有：气压马达，连杆，轴上的圆形卡簧，还有轴上与翻转结构相连的销，还有用于拧紧夹具的螺钉。（1）气动马达气动马达是翻转结构部分的原动力元件，为翻转提供动力，在选用方法上也与提升结构中的电动机相似，在选用的类型上，也需要选择大扭矩但功率相对较小的18气动马达构成类型是径向活塞式本设计中选用的气动马达型号为TAM4-030气动马达。其参数如表4.1：表4.1TAM4-030气动马达类型输出功率扭矩转速TAM4-030228W2.94N/m750r/min（2）销销主要用来固定零件与零件之间不连接的部分，本设计的作用是用于连接，称为连接销，可传递有一定载荷的部件，我们选择的销是圆柱销，靠过盈配合固定在销孔中，圆柱销的直径偏差有u8、m6、h8和h11四种，以满足使用要求。我们设计的轴上销孔的尺寸设计为直径4mm,所以在销的选择上我们选择GB119-86直径偏差m6，的圆柱销。4（3)圆形卡簧卡簧在设计结构中的作用是当轴套与轴配合套入轴套以后，为了避免轴套在工作的时候轴向运动，卡簧挡圈的作用就是起着阻止轴套在轴上翻转过程中阻止轴套在轴上轴向运动。我们社设计的轴上开槽其深度是3mm,开槽后轴的直径是16mm,在卡簧的选择上我们选择轴用圆形卡簧挡圈，具体型号是GB89489316的卡簧挡圈。（4）拧紧夹具的螺钉在夹具上的旋紧螺钉也是我们需要选择的标准件,螺钉的作用前面我们也曾提到，用于拧紧夹具，从而让它夹紧酒桶，所以在螺钉的选以上，要求了所选的螺钉有一定的受载能力，能够承受住螺钉轴向所受到的拉压应力，保证螺钉的静力或疲劳拉伸强度，以免强度刚度不够，将螺钉拉断。在装配时还要判断预紧力，目的在于增强连接的可靠性和紧密性，防止受载后被连接件间出现缝隙或发生螺钉脱落的问题，选用较大的预紧力对螺纹连接的可靠性以及连接件的疲劳强度都是有利的。这是在承受工作载荷之前必须的环节。结合我们的设计，需要夹紧一个120kg的酒桶，其螺钉受到的拉力至少有1200N，根据机械设计简明手册中，螺钉的选用，从螺钉总汇表中，我们选内六角平端紧定螺钉M24GB/T77-2000。校核螺钉的拉伸强度4/3.120dF根据查表确实小于许用应力，所以强度符合。我们选用此螺钉。19(5)连杆连杆的作用前面也介绍过起到了传递动能的装置，此连杆机构属于平面连杆机构，转动副在机架上固定。要符合周转副条件，其一，最短杆长度与最长杆长度之和小于等于长度之和。其二，组成该周转副的两杆中必有一杆为最短。长度符合这两个条件就可以，连杆的材料我们选择45号钢。4.2.3参数计算既然都选定了各个部分零部件的参数和型号，我们就很有必要的将他们的参数详细的计算一下，看看在这几个零部件在配合在一起的时候互相配合的是否良好，配合在一起时是否符合，整体结构的设计要求。首先，我们计算一下电动机的转矩：M=9550=9550=1.8KW/mNP2805.而我们整个提升结构中需要的转矩是1.2kw/m,效率是70%的电动机能够胜任，将酒桶提升起来的任务。然后我们算一算链条的受力，在竖直提升状态下主要是桶及提升夹具的重力，在前者我们的计算中，整体的重力大概是2000N,我们假设链轮受到的拉力为F，由于匀速提升处于平衡状态下G=2F,链条的拉力约为1000N,根据我们选择的传动链型号16B，此传动链能承受的最大拉力为1500N,所以完全满足设计要求。最后我们来计算一下销的强度是否符合要求，销在此翻转系统中起着非常重要的连接固定作用，它的强度至关重要，强度的大小关系到整个系统的安全性。销在连接固定的时候主要受到剪切力的作用：=1177.5受到的剪切力小于材料的许用应力，所以说，起到4150AFQ固定的销，工作是安全的，设计符合要求。205总体的结构仿真在设计完整体结构，并分析了里面的结构功能之后，选定了零件的尺寸和型号后，为了更加直观的了解此装置是怎样实现功能的，对它需要做一个结构的仿真这里我们主要用pro-e软件来做。使整个装置能动态的展现出来。5.1单一零件的模型仿真做整体的仿真就必须从单个零件做起，把每个零件都要画出来，下面我就一一介绍一下零件的仿真过程。215.1.1机架如图所示，机架是整体装置的承载机构，所有的零部件都要装载在机架上，所以要首先进行制作，制作方法是先创建一个平面然后把二维的转化为三维的图像，再把图中的方钢焊接起来，最后变成截面一扫瞄就出来了。225.1.2链轮如图所示，这