TZ125型小型钻床设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 分  类  号                密     级                宁宁波大红鹰学院  毕业设计 (论文 ) 所在学院  机械与电气工程学院  专    业  机械设计制造及其自动化  班    级  12 机自 x 班  姓    名   学    号   指导老师   2016 年  3 月  31 日   诚  信  承  诺  我谨在此承诺：本人所写的毕业 设计（ 论文 ） 小型钻床设计 均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果 由本人承担。  承诺人（签名）：        (手签 ) (手签 ) 2016 年  3 月   31 日  需要购买对应 纸  咨询 14951605 I 摘   要  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。 本次设计的钻床属于能适应各种加工情况的多功能简易钻床，能方便移动，又能够方便控制加工。  本次设计首先根据设计功能及参数要 求确定了设计方案；接着，根据转速范围 确定转速级数进而确定了变速箱的总体布置及齿轮齿数；然后，对各主要零部件进行了设计与校核；最后，采用 图软件绘制了 小型钻床 装配图及主要零件图，并且采用  软件进行 三维造型 。  通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用件，本次设计代表了普通机械设计的一般过程，对今后的设计工作有一定的参考价值。  关键词： 钻床 ， 设计 ， 齿轮，传动比  he is of an a a a is on be up to of In be in 60 so is to to of is to to a of of be to to of to to to of to of of a of is  E D of of of of be to of in 要购买对应 纸  咨询 14951605    录  摘   要  . I .    录  .  1章  绪  论  . 1 床简介  . 1 床的发展现状  . 1 能及设计参数要求  . 2 能要求  . 2 计参数要求  . 2 第 2章  总体方案设计  . 3 力选择  . 3 动方式  . 3 力性能比较  . 3 力计算与选择  . 4 第 3章  总体布置与参数选择  . 6 动参数及转 速图的确定  . 6 速范围  . 6 速数列  . 6 定结构式  . 7 制转速图和传动系统图  . 7 定各变速组齿轮齿数  . 8 轴计算转速确定  . 8 第 4章  主要零件的设计与校核  . 10 传动设计  . 10  带的基本参数  . 10 轮结构的设计  . 12 轮传动设计  . 12  齿轮模数计算及验算  . 12 本组齿轮计算  . 14 大组齿轮计算  . 15 动轴设计  . 15 轴设计  . 16 准件的选择  . 17 承的选择  . 17 的规格  . 17 速操纵机构的选择  . 18 核计算  . 18 度校核  . 18 承寿命校核  . 19 的强度校核  . 21 结论  . 22 参考文献  . 23 致  谢  . 24 第 1 章  绪论  1 第 1章  绪  论  床简介  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。  床的发展 现状  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。 列、桥式和动桥系列产品，十几项技术居国内领先地位。 得自主知识产权，并成为国家重点新产品； 向摇臂钻，在任何空间、任意方向、任意位置上实现钻削功宁波大红鹰学院毕业设计（论文）  2 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。  在大型零件的制造和维修中，需要对其上的孔、螺纹等结构进行加工。如在锅炉等设备的维修中，常因拆卸问题导致原螺钉孔报废而需重新加工螺钉孔。由于零件外形尺寸大，普通钻床无法加工。因此，需要设计一种能适应这种加工情况的多功能简易钻床，能方便移动，又能够方便控制加工。其次，家庭使用拖拉机及辗米机等农业机械由于经常维修的需要，鉴于维修及运输成本考虑，也需要一种能够方便移动适应这种加工情况的简易钻床，可方便对其进行加工维修。因此，这种钻床应具备 普通钻床的基本功能并能满足方便安装移动加工的特殊功能。  1）最大钻孔直径： 12   2）主轴最大行程： 100 3）主轴端面至底座工作面最大距离： 355 4）主轴端面至底座工作面最小距离： 55  5）机头最大行程： 200  6）主轴转数： 560 7）机床最大外形尺寸（长 宽 高）： 680350860  第 2 章  总体方案设计  3 第 2章  总体方案设计  力选择  常用原动机有以下三种运动形式，具体见表 2 表 2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  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。多机分别驱动是用多台原动机来驱动各执行机构工作。选择驱动方式时需要考虑如下几点：  1）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；  2）必须考虑到其经济效益及其成本，这也是非常重要的一项。  3）必须考虑到现场能源的供应情况及工作环境因素；  4）必须考虑原动机的机械特性与工作机 的匹配情况；  5）必须考虑到维修是否方便，操作是否简单，工作是否可靠；  表 2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；000围广  功率比电动机大；下，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；538000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 ，排气处应安装对油箱进行风冷或水冷  宁波大红鹰学院毕业设计（论文）  4 消声器  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  钻床切削力的计算包括钻床主 轴转矩计算和主轴轴向切削力的计算。由于加工材料为 ，其属于碳素结构钢，钻头为高速钢麻花钻，加工方式为钻孔，所以查机床夹具设计手册得：  钻床转矩计算公式如下：          pk  式中， 切削力矩（ NM）  D 钻头直径（  f 每转进给量（   修正系数  36(  轴向切削力的计算公式如下：   式中， 轴向切削力（ N）  D 钻头直径（  f 每转进给量 ( 修正系数  第 2 章  总体方案设计  5 已知被加工材料为 构钢，结构钢和铸钢取 b =736D=12mm，f =以可分别计算出切削转矩和轴向切削为：  M 2595 N 由金属切削原理可知，主轴切削功率的计算公式为：  10)602601 0 0 0( 式中： 轴向切削力（ N）  f 每转进给量 (n主轴固定转速（ r/ 切削力矩（ NM）  将以上数值代入公式中可计算出功率 虑到轴承传动效率（查得为 键传动效率（查得为 所以可计算出钻床主轴要传递的功率 P 为：  P= (虑到 型钻床的现场工作环境及工作需求， 型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 型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， 定功率 载转速 1390r/定转矩 m，质量 17 宁波大红鹰学院毕业设计（论文）  6 第 3章  总体布置与参数选择  速范围  拟定立式钻床的主传动系统的转速图，由总体设计方按可知：主轴的转速范围为560 3500 r/床的转速通常选择标准数列，由于标准数列中没有最大转速 3500 r/此选用接近转速 3550 r/ 速数列  中型通用机床，常用的公比 为  虑到适当减小本钻床的相对速度损失，按照 =算：  a x n   按照下表标准数列选取转速系列，如下：  560， 710， 900， 1120， 1400， 1800， 2240， 2800， 3550 第 3 章  总体布置与参数选择  7 对于 Z=9，通常采用 Z=9=33，即两轴三速。  （ 1）选择电动机：采用 Y 系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。  （ 2）绘制转速图  图 2速图  （ 3）画主传动系统图。根据系统转速图及已知的技术参数，画主传动系统图如图2 1最小中心距： (m+D) 轴最小齿数和 :+D/m) 宁波大红鹰学院毕业设计（论文）  8 定各变速组齿轮齿数  (1)100型机床 02)直齿圆柱齿轮 18 2传动系统图  （ 7）齿轮齿数的确定。据设计要求 820,齿数和 00 120，由表 据各变速组公比，可得各传动比和齿轮齿数。  （ 1）主轴的计算转速 公式 13/( z 得：  主轴的计算转速  80 r/ （ 2）确定各传动轴的计算转速   轴共有 4 级转速： 160r/224 r/315 r/450 r/若经传动副  Z '3第 3 章  总体布置与参数选择  9 传动主轴，则只有 450r/递全功率；若经传动副 动主轴，全部传递全功率，其中 160r/传递全功率的最低转速，  故其计算转速 n j=160 r/  轴有1 级转速，且都传递全功率，所以其计算转速 n j=630 r/计算转速入表 3 表 3各轴计算转速  轴  号    轴    轴    轴  计算转速  r/30 160 80 （ 3）  确定齿轮副的计算转速。齿轮 Z '4 装在主轴上共 4 级转速，其中只有 80r/ Z '4 j=80 r/ 齿轮 在 轴上，共 4 级转速，但经齿轮副 Z/Z'4 传动主轴，则只有 160r/ Z6 j=160r/次可以得出其余齿轮的计算转速，如表 3 宁波大红鹰学院毕业设计（论文）  10 第 4章  主要零 件 的 设计与校核  带的基本参数  1）确定计算功率   已知：输出功率 P=速 390r/400r/机械设计基础表 13工况系数： K ；  则： 2）选取 V 带型号：  根据cP、械设计基础图 13用 A 型 V 带 , 3）确定大、小带轮的基准直径1）初选小带轮的基准直径：  d 801 ；  （ 2）计算大带轮基准直径：   ）（）（带 ；  圆整取 d 2002 ，误差小于 5%，是允许的。  4）验算带速：  )25,5(/ 0 060 1 4 4  0 060 1  带的速度合适。  5）确定 V 带的基准长度和传动中心距：  中心距：  )(2)(1021  初选中心距 00  （ 2）基准长度：  第 4 章  主要零件的设计与校核  11 0200()20080()(22202122100对于 A 型带选用 d 1250  （ 3）实际中心距：  0  6）验算主动轮上的包角 1 ：  由 1 8 0121 得 1 2   0 02 0 0(1 8 01 主动轮上的包角合适。  7）计算 V 带的根数 z ：  c)( 00  440 rn m ， d 801 查机械设计基础表 13：   ；  （ 2）  4 4 0 带， m，查表得： ；  （ 3）由 查表得，包角修正系数 K  （ 4）由 d 1250 ，与 V 带型号 A 型查表得：  93.0综上数据，得 z  取 105 z 合适。  8）计算预紧力 0F （初拉力）：  根据带型 A 型查机械设计基础 表 13：  宁波大红鹰学院毕业设计（论文）  12 9）计算作用在轴上的压轴力   0其中 1 为小带轮的包角。  10） V 带传动的主要参数整理并列表：  带型  带轮基准直径(传动比  基准长度 (A 801 250 中心距（  根数  初拉力 (N) 压轴力 (N)   带轮结构的设计  1）带轮的材料：  采用铸铁带轮（常用材料  2）带轮的结构形式：  V 带轮的结构形式与 V 带的基准直径有关。小带轮接电动机， d 801 较小，所以采用实心式结构带轮。  从对齿轮的失效分析可知，为了使齿轮能够正常工作，应对齿轮的材料提出如下基第 4 章  主要零件的设计与校核  13 本要求：  （ 1）齿面应有足够的硬度和耐磨性，以防止齿 面磨损、点蚀、胶合以及塑性变形等失效。  （ 2）轮齿心部应有足够的强度和较好的韧性，以防止齿根折断忽然抵抗冲击载荷。  （ 3）应有良好的加工工艺性能及热处理性能，以便加工和提高力学性能。  适合制造齿轮的材料有很多，最常用的是钢、铸铁，有些场合也采用非金属材料。齿轮材料选用 40齿轮的材料选用 20联齿轮选用 20 （ 1）模数计算。一般同一变速组内的齿轮取同一模数，选取负荷最重的小齿轮，按简化的接触疲劳强度公式进行计算，即 63383 221 )1( 可得各组的模数，  式中   按接触疲劳强度计算的齿轮模数（   驱动电动机功率（   被计算齿轮的计算转速（ r/  u  大齿轮齿数与小齿轮齿数之比，外啮合取 “+”，内啮合取 “-”；  1z  小齿轮的齿数（齿）；  m  齿宽系数， Bm m （ B 为齿宽， m 为模数）， 4 10m ； m =8  j材料的许用接触应力（ 。取 j =650  2）基本组的齿轮参数计算  63383 221 )1(  =163383 22 6 3 06 5 =合齿轮的模数标准，取标准值 m=2 （ 3）扩大组的齿轮参数计算  63383 221 )1(  =163383 22 806 5 =合齿轮的模数标准，取标准值 m=2 宁波大红鹰学院毕业设计（论文）  14 如表 3示。  表 3模数  组号  基本组  扩大组  模数          2 2 按基本组最小齿轮计算。小齿轮用 40质处理，硬度 241286均取260齿轮用 45 钢，调质处理，硬度 229286均取 240算如下：    齿面接触疲劳强度计算：  接触应力验算公式为   P  n )()1(102088 3218 弯曲应力验算公式为：   P   )(101 9 12 3215  式中   这里取 N 为电动机功率， N=r/. 630（ r/; , m=3（ ; ;B=25（ ; z=19; u=  TK K   里取 T=15000h.; 1n r/ 0C 触载荷取 0C = 710 ，弯曲载荷取 0C = 6102  第 4 章  主要零件的设计与校核  15 触载荷取 m=3；弯曲载荷取 m=6; 【 5】 2 上，取 K 【 5】 2 上，取 【 5】 2 上，  K  3K =K 【 5】 2 上，取 2K =1 1K 【 5】 2 上， 1K =1      【 5】 2 上， Y= j ,查【 4】，表 4 j =650   w 查【 4】，表 4 w =275  根据上述公式，可 求得及查取值可求得：  j =635   j   w =78 w  按扩大组最小齿轮计算。小齿轮用 40质处理，硬度 241286均取260齿轮用 45 钢，调质处理，硬度 229286均取 240 同理根据基本组的计算：  查文献【 6】，可得      3K = 2K =1， 1K =1， m=355；  可求得：  j =619   j   w =135 w   由【 5】式 6，传动轴直径按扭转刚度用下式计算：  d= 4 宁波大红鹰学院毕业设计（论文）  16 或            d=91 4 （ 式中     N*    T=9550000；   = 01 。  各轴最小轴径如表 3 表 3最小轴径  轴  号    轴    轴    最小轴径          25 30 45 由于电动机功率根据【 1】表 轴径应为 6090步选取 0轴径的   0据设计方案，前轴承为 ，后轴承为圆锥滚子轴承。定悬伸量 a=120轴孔径为 30 轴承刚度，主轴最大输出转矩 T=95509550803 =设设该机床为车床的最大加工直径为 300身上最常用的最大加工直径，即经济加工直径约为最大回转直径的 50%，这里取 60%，即 180半径为  切削力（沿 y 轴）         4716N 背向力（沿 x 轴）         c=2358N 总作用力                 F= 22F =力作用于工件上，主轴端受力为 F= 先假设 l/a=2， l=3a=240后支承反力  别为  40240120 = 4 章  主要零件的设计与校核  17 40120=据  文献【 1】式 得： iz 前支承的刚度：   ； N/ m ； 轴的当量外径 80+60)/2=70惯性矩为  I=64 )4 =0=38 9 =【 1】图 3  原假设接近，所以最佳跨距 0l =12040理跨距为（ 0l ，取合理跨距 l=360 根据结构的需要，主轴的实际跨距大于合理跨距，因此需要采取措施  增加主轴的刚度，增大轴径：前轴径 D=100轴径 d=80轴承  采 用双列圆柱滚子轴承，后支承采用背对背安装的角接触球轴承。  I 轴：与带轮靠近段安装双列角接触球轴承代号 7007C 另一安装深沟球轴承 6012 ：对称布置深沟球轴承 6009 ：后端安装双列角接触球轴承代号 7015C   另一安装端角接触球轴承代号 7010C 中间布置角接触球轴承代号 7012C I 轴安装带轮处选择普通平键规格：  0选择花键规格 ：  宁波大红鹰学院毕业设计（论文）  18 N  d  =8           &nbs