摇臂钻床变速箱的改进设计.doc

本科生毕业设计题 目： z32k型摇臂钻床变速 箱的改进设计 学生姓名: 学 号: 专业班级: 指导教师: 完成时间： 机 械 工 程 系毕业论文(设计)任务书论文(设计)题目 z32k型摇臂钻床变速箱的改进设计 学生姓名专业班级学 号指导教师教研室(或外聘单位)起止时间 20* 年 * 月 *日 至20* 年 *月 *日 毕业论文(设计) 任务、目的与基本要求：一、毕业设计（论文）的任务：通过到现场的调研，了解和掌握z32k型摇臂钻床变速箱的结构和原理以及在实际使用过程中出现的问题，在理论（计算）分析，计算的基础上，针对z32k型摇臂钻床变速箱存在的不足，提出具体可行的解决方案。二、毕业设计（论文）的目的：通过本次毕业设计（论文）的学习和总结，全面检测学生以前所学的机械学等方面的知识和掌握的程度。而z32k型摇臂钻床变速箱是企业金属加工车间常用的一种机床，为了提高工作效率，减轻工人的劳动强度，提高生产效率。有必要对z32k型摇臂钻床变速箱进行更好地改进设计，这样在使用中将大大提高工作效率，降低了工人的劳动强度。通过本次毕业设计（论文），可以提高学生分析问题、解决问题的能力，对文献检索、英文翻译、学生运用计算机和外语的能力，都将是一次全面的检验。三、毕业设计（论文）的要求：1 该机工作时，主轴部份能在任意位置摆动；2 拟定工作机构和传动系统的运动方案，并进行多方案对比分析；3 画出z32k型摇臂钻床改进系统的运动简图；4 对工作机构各位置进行运动和动力分析；5 设计绘制z32k型摇臂钻床变速箱装配图2张（一张a0、一张a1）；6 设计绘制z32k型摇臂钻床主轴装配图1张（a0）；7 设计绘制零件工作图8张（七张a3、一张a4）；8 编制设计计算说明书1份（1.5万字以上）。主要参考文献与资料：1 he guang ping. self-reconfiguration of underactuated redundant manipulators with optimizing the flexibility ellipsoid. chinese journal of mechanical engineering 2005,vol 18: 92-972 张世安.摆线针轮行星传动中摆线轮最佳修形量的分析与计算 机械科学与技术，2002（6）：906-9083 孙横,傅则绍.机械原理 北京：高等教育出版社，19934 邱宣怀.机械设计 北京：高等教育出版社，19945 周开勤.机械零件手册 北京：高等教育出版社，19896 申永胜主编.机械原理教程 北京：清华大学出版社，19997 濮良贵，纪名刚主编.机械设计（第七版） 北京：高等教育出版社，20028 龚溎义主编.机械设计课程设计图册 北京：高等教育出版社，20029 吴宗泽主编.机械设计使用手册 北京：化学工业出版社，199910 陈远章主编.现代机械设备设计手册（ 第2卷） 北京：机械工业出版社，199611 黄靖远.机械设计学 北京：机械工业出版社，199912 陈铁鸣主编.新编机械设计课程设计图册 北京：高等教育出版社，2003毕业论文 (设计)进度安排： 毕业实习与毕业设计（论文）调研阶段：（第34周，2006.2.273.10） 毕业设计（论文）开题报告阶段：（第56周，2006.3.133.24） 毕业设计（论文）主要工作阶段：（第715周，2006.3.276.2） 答辩时间：2006年6月5日6月11日。课题申报与审查指导教师（签名）： 2005年 12月 28 日教研室主任（签名）： 年 月 日系主任（签名）： 年 月 日谢谢朋友对我文章的赏识，充值后就可以下载说明书，我这里还有一个压缩包，里面有相应的word说明书和cad图纸（共11张cad图纸）及外文翻译资料。下载后请留上你的邮箱号或qq号或给我的qq留言：1459919609。我可以将压缩包送给你。欢迎朋友下次光临！本科生毕业设计调研报告书题 目: z32k型摇臂钻床变速箱的改进设计学生姓名: 专业班级: 指导老师: 机 械 工 程 系20*年*月*日实习或调研地点常德纺织机械有限公司实习与调研时间 20*年*月*日 20*年*月*日毕业实习与调研的目的、意义：目的：主要是熟悉z32k型摇臂钻床变速箱的结构和原理及其现场工作环境，并了解摇臂钻床在实际使用过程中存在的问题,通过与工程师们交谈，了解一些见解和想法及一些技术问题，为开展毕业课题设计提供原始数据和资料，针对存在的问题，提出具体可行的改进方案，从而确保此次课题设计的可行性、经济性和实用性。意义：这是一次理论联系实际的的好机会，它能使我们将四年来所学到的理论基础知识和专业知识结合实际工程问题得到综合运用，也是检测我们对所学知识的掌握程度。通过此次设计，可以大大提高我们的分析问题能力、解决问题的能力及设计创新能力，为我们以后走上工作岗位打下了良好的基础。毕业实习与毕业设计调研鉴定： 指导教师： 年 月 日毕业实习与毕业设计调研成绩评定指导教师建议成绩： 指导教师（签名）： 年 月 日系毕业设计工作指导小组审定成绩： 组长签名： 机械工程系（盖章）毕业实习与毕业设计调研报告正文一、实习与调研单位基本情况我们这次到了常德纺织机械有限公司进行调研，常德纺织机械有限公司是中国纺织机械（集团）公司控股的经纬股份的子公司。位于湖南省常德市经济开发区高新技术工业园内，公司占地25万平方米，拥有雄厚的技术人才实力。公司的产品包括：ks系列高速经编机、ge272sm系列毛巾经编机、ge241y系列贾卡提花经编机、e2268网类经编机、ge283a、e2281、e2291系列双针床经编机等7个系列的经编机；fa251e、fa256两种系列的棉精梳机；用于棉、毛、麻、绢、中长纤维的8大类26个产品的各系列摇架。二、实习心得和体会我的毕业设计课题是“z32k型摇臂钻床变速箱的改进设计”。这次毕业设计是为了培养我们学生开发和创新机械产品的能力，要求我们能够结合原z32k型摇臂钻床机械的传动系统，针对实际使用过程中存在的问题，综合所学的机械理论设计与方法，对z32k型摇臂钻床变速箱的传动系统进行改进，从而达到解决问题。为了顺利开展我的毕业设计论文课题，我们在张老师的联系下，到常德纺织机械有限公司进行实习与调研。在调研的过程中，我们必须认真记录我们所见到的、所听到的及所想到的，为课题设计提供原始的资料。我们还要了解z32k型摇臂钻床的工作环境，设备的生产厂家，更要了解摇臂钻床的工作原理和操作过程中所存在的问题，以便我针对它存在的问题而对摇臂钻床变速箱进行改进，尽量使改进后的产品能够克服这些问题。我们到了常德纺织机械有限公司之后，厂里的工程师李卫忠师傅热情地接待了我们。他带领我们参观了各个不同的车间，并给我们介绍了该厂的基本情况及现状。由于我的设计是对摇臂钻床变速箱的改进设计，所以对有关此次设计有关的都做了详细的记录。z32k摇臂钻床主轴装在摇臂上，可以沿着摇臂导轨移动，而摇臂钻床又可以绕立柱做旋转。主轴箱上摇臂的水平运动和摇臂旋转运动两运动相结合，可以使主轴高速运动到机床尺寸范围内的任意位置。工件一般装在工作台上，如果工件太高，可以直接装在底座上。为了适应工件的加工高度，摇臂钻床又可以沿着立柱上下调整。为了钻床钻孔时具有足够的刚度，并使主轴调整好位置不变，摇臂和主轴箱都有夹紧机构，可实现快速夹紧，摇臂钻床适合于大中型工件上多孔加工。在来调研之前，我对原旧型z32k摇臂钻床的变速箱的结构及其原理稍做了解，这次设计的主要任务是对摇臂钻床的传动部分设计与改进，因而我在齿轮车间对齿轮的加工特别留意了一下，并在李师傅的讲解下，对齿轮的加工有了一定的了解。齿轮的选材：低速、重载、冲击载荷选综合性较好的材料20crmnti；线速度高、易疲劳点蚀、齿面硬度较高选38crmoaia渗氮钢；非传力齿轮，材料可以选非淬火钢、铸铁、夹布、胶木和尼龙等等。齿轮的热处理：齿轮加工前进行正火或调质，其目的是消除残余应力，改善其切削性能，综合力学性能；齿轮加工后进行渗碳淬火、高频感应加热淬火、渗氮等等，其目的是提高齿面的硬度和耐磨性。齿轮的毛坯一般有棒料、锻件和铸件。在车间还亲眼看到一个双联齿轮的加工过程，其工艺为：锻坯粗车热处理精车平磨划线钻钳工去毛刺滚齿插齿倒角剃齿热处理精车衍齿磨齿检验。后来我们去了装备车间，不巧的是来的不是时候，前一批量刚刚装箱完毕，因而没有什么东西可以看的，不过还好，看到了各种不同型号的经编机样机。 z32k型摇臂钻床原旧型机在使用过程中，工人们反映丝杆螺距较大（p=6），两圆锥齿轮传动时，传动比虽小，但机床的体架太重，升降比较费时费力，为了适当省力，手柄长度过长，操作动作大，当拖板接近变速箱时，进给手柄与升降手柄容易打在一起，操作者易受伤。我本次设计的主要任务是通过对变速箱的改进，以完成对升降系统改进。三、实习总结实习与调研之后，结合实际存在的问题，我已经粗略地把课题设计方案拟定了下来。实习与调研阶段是此次设计过程中必不可缺少的环节，因为我认为在这个过程中，我学会了不少知识，也从中获得了一些相关技术资料和机床在使用过程中存在问题。这些是在书本上找不到的东西。正是有了这第一手资料，我的毕业设计课题才能够紧张而有序地进行下去，才能准时保质保量地完成此次设计任务。通过这次实习与调研，我了解一些事实，明白要对一个产品进行改进或创新以满足用户的需求，信息的获取是非常重要的，然而用户想要能实现某种功能的机器或原有机器存在缺点和不足需改进的话，这些重要信息来源于调研。有了调研，才能针对存在的客观问题，设计出满足用户的产品来，才能在社会的激烈竞争中获得胜利。这次实习与调研所获得的技术资料及存在的问题，为我顺利进行毕业是设计提供了重要依据。本次实习确实使我获益匪浅！ 学生签名： 20*年3月16日本科生毕业论文开题报告书题 目 z32k型摇臂钻床变速箱的改进设计学生姓名 学 号 专业班级 指导老师 20*年 *月 * 日论文（设计）题目z32k型摇臂钻床变速箱的改进设计课题目的、意义及相关研究动态：1. 课题目的、意义 摇臂钻床主轴装在摇臂上，可以沿着摇臂导轨移动，而摇臂钻床又可以绕立柱做旋转。主轴箱上摇臂的水平运动和摇臂旋转运动两运动相结合，可以使主轴高速运动到机床尺寸范围内的任意位置，摇臂钻床又可以沿着立柱上下调整。z32k型摇臂钻床主要是适合大中型零件的多孔加工。在实际的操作过程中，这种老牌型号钻床还是存在着许多不足之处，例如摇臂钻床的升降系统。由于z32k型摇臂钻床的升降系统是单手柄集中操作，操作起来比较麻烦，摇臂钻床体架太重，费力又费时，以前为了适当地省力，根据杠杆原理，手柄长度又比较长，稍微操作不当，容易发生意外事故。为了提高工作效率，减少工人的劳动强度，避免不必要的意外事故发生，很是有必要对z32k型摇臂钻床变速箱进行改进设计，将原单手柄集中操作系统改进能实现快速自动升降。这样的话，可以使工作效率大大地提高和降低工人的劳动强度。2. 相关研究动态沈阳机床股份有限公司中捷摇臂钻床厂的产品国内市场占有率高达70，出口产品遍及中东、北美、西欧等86个国家和地区。进入市场经济后，国内机床行业竞争日趋激烈，与中捷摇臂钻厂生产相同型号产品的企业有40多家，中捷摇臂钻厂产品领先优势受到挑战。为了应对挑战，中捷摇臂钻厂在产品卖得正火的时候，提出了进行跨越产品结构调整。第一，用先进技术改造传统产品。如普通摇臂钻床实现了五轴联动，价格由几万元上升到几十万元，达到中国摇臂钻床最高水平。第二，向国际先进水平靠拢，不断扩大产品领先优势。zk系列、桥式和动桥系列产品，十几项技术居国内领先地位。zk3050获得自主知识产权，并成为国家重点新产品；z3580a万向摇臂钻，在任何空间、任意方向、任意位置上实现钻削功能，不仅填补了国内空白，在国外也不多见。在国际著名的芝加哥机床展览会上，中捷摇臂钻厂参展产品被一位美籍华商相中并当场拉走。德国、意大利、西腊、瑞典、伊朗等国家和地区纷纷提出做中捷牌摇臂钻的代理经销商。在上海国际机床展览会上，沈阳机床股份有限公司参展的数控钻铣床，同时被国内三家企业看好。摇臂钻床和大多数机床一样，将向数控自动化、机电一体化和智能化方向发展。摇臂钻床未来的发展趋势是：应用电子计算机技术，简化机械结构，提高和扩大自动化工作的功能，使机床适应于纳入柔性制造系统工作；提高功率主运动和进给运动的速度，相应提高结构的动、静刚度以适应采用新型刀具的需要，提高切削效率；提高加工精度并发展超精密加工机床，以适应电子机械、航天等新兴工业的需要。 课题的主要内容（观点）、创新之处：1.主要内容本课题的主要任务是对z32k型摇臂钻床变速箱进行改进设计，它要求我们通过调研，发现原有旧型摇臂钻床在实际生产使用过程中存在的缺点与不足，然后针对其缺点与不足进行变速箱改进设计，以达到改善、提高其使用性能。在设计过程中，在充分考虑在现有生产条件以及材料选择的同时，重点研究问题有：变速箱的结构设计、传动设计、升降系统的结构及传动连接设计、装备图的绘制、设计改进后变速箱的可行性、实用性以及它的经济性。2.创新之处本次设计主要是改进摇臂钻床的升降系统。通过变速箱内齿轮啮合的改变，从而实现自动升降。此次设计的创新之处是将原有的手动升降改为自动升降。研究方法、设计方案或论文撰写提纲：1. 研究方法与设计方案本课题属于对传动部件进行改进设计，所以设计要求设计者须具备一定的有关机械传动方面的知识和机械设计方面的知识，还须对z32k型摇臂钻床的变速箱的传动等结构部分有一定的了解。根据以往的课题设计经验，采用理论与实际相结合的方法，多看、多想、多动手。多查相关资料，多和指导老师交流，理论联系实际，选择最优方案。针对调研后发现存在的问题，丝杆螺距较大（p=6），两圆锥齿轮传动时，传动比虽小，但机床的体架太重，升降比较费时费力，为了适当省力，手柄长度过长，操作动作大，当拖板接近变速箱时，进给手柄与升降手柄容易打在一起，操作者易受伤。而市面上有一种升降系统是在丝杆的端头安装小型电机和减速器，这种升降系统虽然弥补了手动升降的缺点，但是又派生了另外的缺点。我查阅相关资料，采用基本理论与实践相结合的办法，与老师、工人、同学研究讨论，已初步设计出一套方案。我的研究设计方案大体是：直接采用原有的电动机作为升降系统的动力源，在变速箱内附加若干齿轮，在原有的主运动传动系统中，通过齿轮的变化啮合，把动力传到螺母上，使螺母达到转动，从而实现自动升降。2. 论文撰写提纲1 ) 了解z32k型摇臂钻床的工作环境及工作原理,并对摇臂钻床的传动部分进行分析,尤其了解其升降系统；2 ) 制定传动方案；3 ) 绘制传动运动简图；4 ) 电机功率输入时,对其进行运动和动力分析；5 ) 通过绘制z32k型摇臂钻床传动总装图从而计算出各零件的尺寸及装配关系完成期限和预期进度：1.20*.02.15 - 20*.03.15 查阅、搜索相关资料和专业英语翻译；2.20*.03.16 - 20*.03.31 毕业实习与调研及开题报告阶段；3.20*.04.03 - 20*.05.19 毕业设计主要工作阶段，完成各种运动和动力设计计算、校核及所有图纸；4.20*.05.21 - 20*.6.06.02 完成说明书的编写和收尾工作。主要参考资料：1 he guang ping . self-reconfiguration of underactuated redundant manipulators with optimizing the flexibility ellipsoid . chinese journal of mechanical engineering 2005,vol 18: 92-97 2 张世安.摆线针轮行星传动中摆线轮最佳修形量的分析与计算 机械科学与技术，2002（6）：906-9083 孙横,傅则绍.机械原理 北京：高等教育出版社，19934 邱宣怀.机械设计 北京：高等教育出版社，19945 周开勤.机械零件手册 北京：高等教育出版社，19896 申永胜主编.机械原理教程 北京：清华大学出版社，19997 濮良贵，纪名刚主编.机械设计（第七版） 北京：高等教育出版社，20028 龚溎义主编.机械设计课程设计图册 北京：高等教育出版社，20029 吴宗泽主编.机械设计使用手册 北京：化学工业出版社，199910 陈远章主编.现代机械设备设计手册（ 第2卷） 北京：机械工业出版社，199611 黄靖远.机械设计学 北京：机械工业出版社，199912 陈铁鸣主编.新编机械设计课程设计图册 北京：高等教育出版社，200313 成大仙主编.机械设计手册（第1、2、3卷）m.北京：化学工业出版社，2002指导教师意见： 签名： 年 月 日开 题 报 告 会 纪 要时 间地 点与会人员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）会议记录摘要：会议主持人：记 录 人：年 月 日系工作小组意见负责人签名： 年 月 日目 录中文摘要 1英文摘要2第一章 概述 31.1摇臂钻床的简介31.2摇臂钻床的国内发展动态及趋势 4第二章 原动机的选择 52.1常用原动机的运动形式 52.2原动机的驱动形式 52.3原动机选择应考虑的因素 52.4原动机的性能比较 62.5确定原动机的选择 7 第三章 机械传动设计方案的拟订与比较 83.1传动设计方案评价的目的 83.2传动设计方案评价的原则 83.3系统设计方案的比较与确定 8第四章 绘制变速箱中升降系统的传动机构运动简图11第五章 传动部分运动和动力分析 125.1部分传动连接设计 125.2传动比、各轴转速、功率及转矩的计算 125.3齿轮材料的选择 145.3.1齿轮材料的基本要求 145.3.2常用材料及热处理 145.4直齿圆锥齿轮的尺寸设计计算及校核 175.4.1圆锥齿轮的各参数设计计算 175.4.2受力分析 185.4.3结构设计 185.4.4计算载荷 195.4.5齿面接触疲劳强度的校核 205.4.6轮齿弯曲强度校核 215.5锥齿轮轴的设计计算及校核 215.5.1锥齿轮部分主要参数设计计算 215.5.2轴端部分参数设计 235.5.3锥齿轮轴的固定 235.6机-4齿轮设计计算及校核 245.6.1 尺寸设计计算 245.6.2结构分析 255.6.3受力分析 255.7双联齿轮的设计计算 265.8 过渡轴的设计 275.8.1轴的失效形式 275.8.2轴的材料 275.8.3过渡轴的强度校核 285.8.4过渡轴的固定 31第六章 轴承的选择与校核 326.1轴承的分类 326.2滚动轴承及类型 326.3 滚动轴承的失效形式 326.4 轴承的选择计算 33第七章 键的选择和键联接强度计算 357.1 键的选择 357.2 键联结强度计算 35第八章 设计小结 37参考文献 38致谢 39中文摘要摘要：本次设计课题为“z32k型摇臂钻床变速箱的改进设计”。主要是对z32k型摇臂钻床的升降系统进行了改进、分析与设计，并对其主要传动零件进行设计及强度校核。了解和掌握z32k型摇臂钻床在实际使用过程中出现的问题，在理论分析，计算的基础上，针对z32k型摇臂钻床的升降系统是单手柄集中操作，操作起来比较麻烦，摇臂钻床体架太重，费力又费时，将其手动改进为自动升降，并提出了具体可行的解决方案。关键词：摇臂钻床 手动、自动升降系统 电动机 齿轮 强度校核英文摘要abstraction ：this design topic is the z32k radial drill drilling machine gear box improvement design. mainly was has made the improvement, the analysis and the design to the z32k radial drill drilling machine jacking system, and carried on the design and the intensity examination to its main transmission components. understood and grasps the z32k radial drill drilling machine the question which appears in the actual use process, in the theoretical analysis, in the computation foundation, in view of the z32k radial drill drilling machine jacking system is the single handle centralism operation, operates quite troublesomely, radial drill drilling machine body too is heavy, takes the trouble to take time, its manual improvement is the power elevation, and proposed specifically the feasible solution.keywords: universal raidial drilling machine manual operating and automatic fluctuation system electric motor gear strength cheeks.第一章 概述1.1摇臂钻床的简介机床的品种和规格繁多，为了便于区别、使用和管理，将各种机床都进行了分类和和编制型号。分类方法也有多种。主要是按照加工的性质和所用的刀具进行分类。根据国家规定的机床型号的编制方法，目前将机床分为12大类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、特种加工机床、锯床及其他机床。在每一类机床中，又可以按照工艺范围、步型型式和结构等等，可以分为若干组，每一组又可以分为若干系列。如钻床又包括：坐标镗钻床、深孔钻床、摇臂钻床、台式钻床、立式钻床、卧式钻床、中心孔钻床及其他钻床。在上述的基本分类方法的基础上，还可以根据机床的其他特征进一步进行分类。同类型机床按照应用范围（通用性程度），可以分为通用机床（或者称万能机床）、专门化机床和专用机床三大类。其中通用机床是可以加工多种工件，完成多种多样工序的加工范围较广的机床，如卧式车床、摇臂钻床等等。摇臂钻床是摇臂绕立柱回转和升降的，主轴箱在摇臂上作水平运动的钻床。对于大，中型工件上的孔，通常采用摇臂钻床加工。加工时工件固定不动，移动主轴（刀具）可以方便地对准被加工孔的位置。摇臂钻床广泛用于大、中型零件的多孔加工。 摇臂钻床主要由立柱，摇臂，主轴箱，和底座等部分组成。主轴箱装在摇臂上，可沿立柱上下移动，以适应加工不同高度工件的要求。此外，摇臂还可以随外立柱在360范围回转，因此主轴很容易调整到所需要的加工位置。为了使主轴在加工时保持确定的位置，摇臂钻床还具有内立柱，摇臂及主轴箱的夹紧机构，当主轴的位置调整确定后，可以快速将它们夹紧。 摇臂钻床的其他变形如万向摇臂钻床摇臂和主轴箱可以回转或倾斜，使主轴可在空间任意方向都可以进行钻削，适用于重型机器，机车车辆，船舶和锅炉等制造业中加工大型工件。车式摇臂钻床的底座有车轮，可以在轨道上移动，适用于桥梁和机床等行业窄长形工件的孔加工。1.2摇臂钻床的国内发展动态及趋势目前国内摇臂钻床生产厂家有许多家，但是在这个行业做的较好的厂家不是很多。其中沈阳机床股份有限公司中捷摇臂钻床厂的产品国内市场占有率高达70，出口产品遍及中东、北美、西欧等86个国家和地区。进入市场经济后，国内机床行业竞争日趋激烈，与中捷摇臂钻厂生产相同型号产品的企业有40多家，中捷摇臂钻厂产品领先优势受到挑战。为了应对挑战，中捷摇臂钻厂在产品卖得正火的时候，提出了进行跨越产品结构调整。第一，用先进技术改造传统产品。如普通摇臂钻床实现了五轴联动，价格由几万元上升到几十万元，达到中国摇臂钻床最高水平。第二，向国际先进水平靠拢，不断扩大产品领先优势。zk系列、桥式和动桥系列产品，十几项技术居国内领先地位。zk3050获得自主知识产权，并成为国家重点新产品；z3580a万向摇臂钻，在任何空间、任意方向、任意位置上实现钻削功能，不仅填补了国内空白，在国外也不多见。在国际著名的芝加哥机床展览会上，中捷摇臂钻厂参展产品被一位美籍华商相中并当场拉走。德国、意大利、西腊、瑞典、伊朗等国家和地区纷纷提出做中捷牌摇臂钻的代理经销商。在上海国际机床展览会上，沈阳机床股份有限公司参展的数控钻铣床，同时被国内三家企业看好。摇臂钻床和大多数机床一样，将向数控自动化、机电一体化和智能化方向发展。摇臂钻床未来的发展趋势是：应用电子计算机技术，简化机械结构，提高和扩大自动化工作的功能，使机床适应于纳入柔性制造系统工作；提高功率主运动和进给运动的速度，相应提高结构的动、静刚度以适应采用新型刀具的需要，提高切削效率；提高加工精度并发展超精密加工机床，以适应电子机械、航天等新兴工业的需要。第二章 原动机的选择机械系统通常是由原动机、传动装置、工作机和控制操纵部件及其它辅助部件组成。工作机是机械系统中的执行部分，原动机是机械系统的中的驱动部分，传动装置则是把原动机和工作机有机地联系起来，实现能量传递和运动形式转换不可缺少的部分，而其中原动机在机械系统中所起的作用是：（1）把自然界的能源变成机械能；（2）把发电机等变能机所产生的各种形态的能量转换为机械能。2.1常用原动机的运动形式常用原动机有以下三种运动形式，具体见表2-1：表2-1 原动机运动形式运动形式实例连续运动电动机、液压马达、气压马达、柴油机、汽油机往复运动直线电动机、汽缸、液压缸往复摆动摆动油缸、摆动汽缸2.2原动机的驱动方式原动机的驱动方式分为单机集中驱动和多机分别驱动。由一台原动机通过传动装置驱动执行机构工作，叫做单机集中驱动。而多机分别驱动自然而然是用多台原动机来驱动各执行机构工作。两种驱动方式中，单机集中驱动传动装置复杂，操作麻烦，功率大，但价格便宜。而多机分别驱动传动装置简单，电动机功率小，但成本比较高。2.3原动机选择应考虑的因素1）必须考虑到现场能源的供应情况及工作环境因素；2）必须考虑原动机的机械特性与工作机的匹配情况；3）必须考虑到维修是否方便，操作是否简单，工作是否可靠；4）必须考虑到工作机对原动机所提出的起动、过载、运转平稳性等方面的要求；5）必须考虑到其经济效益及其成本，这也是非常重要的一项。2.4原动机的性能比较表2-2 原动机性能比较类别电动机气缸马达液压马达柴油机尺寸较大较小较小较大功率及取范围功率大；0.31000kw，范围广功率比电动机大；一般在2.2kw以下，尤其适用于0.75kw以下的高速传动功率最大；受实际油压和马达尺寸的限制功率大；538000kw重量大比电动机大最大大输出刚度硬软较硬较硬运行温度控制温度应低于许应值排气时空气膨胀，噪声较大，排气处应安装消声器对油箱进行风冷或水冷调整方法和性能直流电动机用改变电枢电阻、电压或改变磁通的方法；交流电动机用变频、变极或变转差率的方法用气阀控制，简单，迅速，但不够精确通过阀或泵控制改变流量，调速范围大较难噪声小较大较大较大维护要求较少少较多较多初始成本低较高高高运转费用最低最高高高应用很广，需要动力电源小功率高速场合较广很广，如各种车辆，船舶、农用机械、工程机械和压缩机等等2.5确定原动机的选择考虑到z32k型摇臂钻床的现场工作环境及工作需求，z32k型摇臂钻床的起动力矩和调速范围等要求，我选择电动机作为其原动机。由于生产机械装置及工作机所处的工作环境各不相同，电动机的 工作环境也自然而然就各不一样。在绝大多数情况下，电动机工作的周围大气中有不同分量的灰尘和水分，有的处于潮湿之处甚至水下工作，有的周围含有腐蚀性气体甚至爆炸物，为了保证电动机能在不同的工作环境中顺利地安全运行，电动机的外壳也就有多种型式，其型式有：开启式、防护式、封闭式、防爆式。由于z32k型摇臂钻床工作常处于灰尘较多的场合，其外壳选用封闭式，电动机型号为y系列，y90l-4，额定功率1.5kw，满载转速1400r/min，额定转矩2.2nm，质量27kg。第三章 机械传动设计方案的拟定与比较机械系统设计中的首要环节就是拟定传动设计方案。其拟定的合理与否，在很大程度上决定了机械产品的合理、先进和具备市场竞争力的程度。在机械系统设计中，为了达到预定的运动和动力要求。可以采用不同的传动方案。3.1传动设计方案评价的目的机械运动方案的拟定和设计，最终要求通过分析比较提供最优的方案。一个方案的优劣只有通过系统能够方案的评价来确定。从工作机系统设计的全过程来看，评价工作不仅在整个机械传动方案设计完成后是需要的，而且评价工作在设计全过程中的每一阶段也是需要的。一个机械传动运动方案要求某一工艺动作过程，这一工艺动作过程又可以分解成若干个动作，采用一些执行机构来加以实现。由于机械系统传动方案评价指标是多方面的。选用某一机构型式时往往对各评价指标反应不一。有时也会相互矛盾。因此，需要建立一个评价体态，进行全面的，综合性的评价。由此可以得出整个最优机械传动运动方案。3.2机械传动设计方案评价的原则机械传动设计方案评价的原则有：（1）保证评价的客观性 评价的目的是为了决策，因此评价是否客观，就会影响决策是否正确。为了保证评价的客观性，要求评价资料的全面性和可靠性，要求防止评价人员的倾向性，评价人员组成要有代表性等等。（2）保证方案的可比性 各个方案要求在实现基本功能上要有可比性和一致性，有的方案个别功能突出或有新颖之处。只能表明它在这个方面的优越之处，不能代替其他方面的要求，更不能掩盖其它方面的不足。否则，会失去综合评价的作用。陷入“突出一点，不顾其余”的错误。这种主观偏面的做法。显然不利于评选最优方案。（3）要有评价指标体系 评价指标体系是全面反映系统目标要求的一种评价模式。因此，评价体系应主要考虑机械传动运动方案总功能所涉及到的对机构系统的各方面要求和指标。不考虑或少考虑其他方面的要求建立的评价指标体系，不仅是定性的要求，而且应该将各个评价的指标进行量化。评价指标体系的建立要求依据科学知识和专家的经验，要体现评价指标体系的科学性、全面性格外专家经验性。3.3系统设计方案的比较与确定根据z32k型摇臂钻床的工作情况，以及结合毕业设计课题，我现对摇臂钻床的升降系统进行改进，现拟定以下三种传动方案供选择：方案一： 手动升降系统 手柄锥齿轮轴锥齿轮螺母方案二： 自动升降系统 新增电动机齿轮1齿轮2锥齿轮1锥齿轮2螺母方案三：原电动机齿轮四联滑移齿轮双联齿轮齿轮锥齿轮轴锥齿轮螺母表3-1 系统传动方案性能的比较性能指标具体项目方案一方案二方案三功能传动精度高高高升降速度慢快快工作性能可调性好好较好运转速度慢快快承载能力大较大较大动力性能加速度峰值小较大较大噪声较小小小耐磨性耐磨耐磨耐磨可靠性可靠可靠可靠经济性制造性易难易调整方便性方便不方便方便能耗大小一般一般一般制造费用便宜贵便宜结构紧凑尺寸小小小重量轻重较轻结构复杂性简单一般一般方案一：升降时费力又费时，再加上手柄长度较长，在实际操作过程中，当拖板接近变速箱时，进给手柄与升降手柄容易打在一起，操作者易受伤。方案二：在丝杆的端头装上小型电动机和减速器，使丝杆转动，螺母固定实现自动升降。那是一种传动的自动升降系统。很多机床都用的上。但是针对z32k型摇臂钻床来说，虽然弥补了自动升降的缺点，但又派生出另外的缺点：（1）钻床立柱的顶端面积是有限的，而附加的电动机和减速器体积较大，结构复杂，安装困难，也增加了成本，再说提重吊环的安装问题也难以解决。（2）增加一个动力源、减速器和一组控制电路，使成本增加。方案三：直接利用原有电动机作为升降系统的动力源。在变速箱内附加若干齿轮，在原有的主运动传动系统中，通过齿轮的变化啮合，把动力传到螺母上，使螺母转动，从而实现自动升降。方案的优点：（1）利用原电动机作为动力源，成本低。（2）附加零件部件结构简单、容易生产。（3）充分利用了变速箱的有限空间，使原机床的各部分结构和机床外观不受影响。（4）控制电路部分保持不变，操作简单、方便。（5）升降平稳、快捷、工作效率高。根据以上的评价比较和分析，最终选择方案三作为升降系统的传动方案。 图3-1 变速箱传动示意图第四章 绘制变速箱中升降系统的传