课程设计说明书--小型孔打孔机的设计.docx

湘潭大学兴湘学院专业课程设计说明书 题 目 小型孔打孔机的设计 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 姓 名 指导教师 完成日期 2017年 1 月 12日 摘 要小型打孔机,包括机壳、电机座、电机导轨和两个压杆,所述机壳内具有推块,机壳的顶部具有螺母,螺杆的一端通过螺母穿过机壳的顶部与推块相连,电机导轨与机壳固定连接,电机座通过电机导轨与机壳滑动连接,电机座内具有电机,电机的输出端连接有动力头;所述推块的下端具有滚轮,推块的中部两侧对称开有向上的两个斜槽,每个压杆的一端装有导向轮,导向轮在斜槽内滑动,每个压杆的中部通过回转销与机壳转动连接,每个压杆的另一端也均装有滚轮。本实用新型的打孔机,不仅能快速的夹紧工件,三点快速夹紧,自动定心,实现自动打孔的目的。中、长圆钢工件，加工时圆跳动大，一般须预先钻好中心孔后，再用顶尖定位一端进行车削加工。本设计的目的在于设计一种专用的中心孔钻孔设备，可方便地对圆钢工件进行中心孔钻孔操作。关键字：钻孔； 定位； 带传动； 花键传动 AbstractCenter punch, including chassis, motor, rail, and two compressive bar inside the casing has stated push block, the top of the chassis with a nut, one end of the screw nut, through the top of the chassis and blocks are linked together, motor guide rail and the casing is fixed, the motor seat by machine guide rail and slide casing connection, motor seat is, the output of the motor connection power head; As described in the lower end of the block with a roller, block in the middle of the bilateral symmetry runs up two chute, each one end of the push rod is equipped with guide wheel, guide wheel sliding inside the chute, each lever through back to resellers and chassis rotation connection, in the middle of each lever and on the other side of the roller. Center punching machine of the utility model not only can fast clamping workpiece, three fast clamping, automatic centering, the purpose of realizing automatic centering.Round beat, in the long round steel workpiece, processing, generally after good center hole drill in advance, then using top positioning end cutting processing. The purpose of this design is to design a special center hole drilling equipment, easily on round steel workpiece center hole drilling operation.Key words: Center hole； Center positioning；Tape drive；Spline drive 目录一.引言二.总体设计方案确定及动力元件选择三.系统能量设计，电动机的选择四.传动装置的总传动比和分配传动比，动力参数五.V带传动的设计计算 5.1确定计算功率 5.2选择V带的带型 5.3验算带速v 5.4计算大带轮直径 5.5确定中心距a，并选择V带的基准长度 5.6验算小带轮上的包角 5.7计算带的根数z 5.8确定单根V带得初拉力 5.9计算带传动的压轴力六带轮材料及结构 七轴的设计 8.1带轮传动轴的设计和校核八整体三维建模九结束语十参考文献 一、引言打孔机简介打孔机械广泛应用与桥梁建筑、道路施工等诸多领域。目前，打孔机械已发展成为品种众多、门类齐全的专业化机械。打孔机的发展也与其他机械发展一样经历了漫长的发展过程。打孔技术起源于我国。根据古书川盐纪要记载，我国早在2200多年前的秦代就开始利用钻探技术凿井取盐。早期的打孔机是由人力驱动的简单冲击式机械，经长期不断演变、发展，成为现代具有机动动力驱动的各种冲击式钻机。随着社会生产的不断发展，这种打孔机已逐渐不能适应要求。l9世纪中期以后，出现了回转式的打孔机。回转式打孔机具有钻进效率高，能钻进各种倾角的钻孔；有利于多种钻探工艺和方法的使用等优点，因此发展很快，井迅速在钻探、穿孔领域中占据了主导地位。 二.总体设计方案确定及动力元件选择2.1总体设计的要求小型打孔机设计模型指主要用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换特殊刀具，可扩、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工。加工过程中工件不动，让刀具移动，将刀具中心对正孔中心，并使刀具转动（主运动）。钻床的特点是工件固定不动，刀具做旋转运动 要配备必要的检测及指示仪表，以便及时掌控和控制打孔机的运转和孔内钻进情况。 （3）打孔机应能传递足够的动力，保证各工作机构正常工作的性能 （4）应具有较强的孔处理孔内事故的能力和完成特种功能的性能。 （5）运转平稳，震动小，打孔时对钻杆的导向性好。 （6）自动化、机械化程度要高；钻进过程中最理想的是打孔机能根据孔内情况自动调节和控制打孔参数。 （7）为提高打孔机生产可靠性，应设备必要的过载保护装置和互锁机构；重要机构要配备重复装置。 （8）打孔机还应满足机械设备的一般要求 a具有足够的强度、刚度和耐久性；b传动效率高、能耗少； c对使用环境条件使用性好，能在恶劣的环境下正常工作；拆装方便、搬迁容易、便于维修； f标准化、通用化、系列化程度高；d结构简单、制造容易、便于维修；g操作简便、劳动强度小； h造型美观，对环境污染小，为文明生产创造条件!2.2设计方案 设计3个带轮，一个大的，两个小的，一个带轮传动轴。轴向进给运动的实现要考虑到主轴高速转动的影响，需要特殊处理，是设计的关键。初步设计为人工扳动手柄转动产生扭矩，经过销轴传递带动拨叉旋转，拨叉又拨动传动螺栓移动，传动螺栓与轴承套为螺纹连接，于是通过轴承套和轴承的传递，花键轴可以实现进给运动。2.3 进给运动过程 要让高速转动的花键轴能够产生轴向运动，需要通过轴承来实现。因为钻中心孔的进给力不是很大，轴承可以采用深沟球轴承，它能承受一定的轴向力，而且采用单个轴承传动能有效缩小结构体积，使设备简单轻便。轴承的轴向定位利用两个弹性挡圈，弹性挡圈承载性能不是很好，不过它们只是在中心钻头钻孔完毕退出工件时才承受较小的轴向力，工作进给力靠轴承套和轴承传递，所以不会因受力过大而受到损坏。整个结构中的关键零件是轴承套，它连接着轴承和传动螺栓，要把传动螺栓的径向力传给轴承产生轴向力，起到转换器的作用。为了使深沟球轴承能够长期稳定的工作，不至于因为偏载而失效，拨叉采取双拨叉结构，它们焊接在一个连接座上成为一体同步运动，共同推动轴承套移动。拨叉与手柄的连接结构为两个销轴座和两根销轴，它们都安装在设备整体结构的下部，可以有效节约空间及减少外界物品的干扰。主轴进给运动的过程为：人工扳动手柄转动产生扭矩，经过销轴传递带动拨叉旋转，拨叉又拨动传动螺栓移动，传动螺栓与轴承套为螺纹连接，于是通过轴承套和轴承的传递，花键轴可以实现进给运动。钻中心孔时中心孔的钻孔深度基本固定，不必采用标尺标记，只需加一限位块限制拨叉前进位置即可，可将一个螺母焊接在设备架体上，旋入一个内六角螺钉并顶到拨叉上限位，螺钉的伸出长度可以调节，能够满足多种规格尺寸的加工要求。 三.系统能量设计，电动机的选择3.1系统能量传动过程 电动机 带轮 花键轴 3.2电动机工作转速假定电动机连接轴的直径为50mm，要求最大空程速度为500mm/s， （3-1） 直径越大，转速越小，实际取电动机转速越小。按推荐的传动比合理范围，取V带传动的传动比,故电动机转速的可选范围： （3-2） 符合这一范围的同步转速有750。 查相关手册后，选定电动机型号为Y200L-8，15kw，730。 四.传动装置的总传动比和分配传动比，动力参数1.总传动比： （4-1）2.分配传动装置传动比 为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取I0=1.9，则减速器传动比为： （4-2）1.各轴转速: N1=Na=730r/min （4-3） N2=Na/i=730/2=365r/min （4-4）2.各轴输入功率： kw=5.76kw （4-5） P1=5.76*0.97=5.58kw （4-6） P2=5.58*0.99*0.98=5.41kw （4-7）3.各轴的输出功率： P1=5.58*0.98=5.46kw （4-8） P2=5.41*0.98=5.3kw （4-9）4. 各轴输入转矩： （4-10） （4-11） （4-12） 五.V带传动的设计计算：5.1确定计算功率： 查P156表8-8得工作情况系数：=1.2=P=18Kw5.2选择V带的带型： 根据计算功率和小带轮转速，由P157图8-11选择V带的带型为：C型1. 初选小带轮的基准直径： 查P155表8-6得：=200 根据查P157表8-9取：=2505.3验算带速v：根据P150公式8-13得： （5-1） =5.4计算大带轮直径，由公式=i并根据P157表8-9加以适当圆整取=5005.5确定中心距a，并选择V带的基准长度 根据P152公式8-20初定中心距：0.7（+）2(+) 得5251500 于是初定=1000 计算相应的带长： 据式+ （5-2） 再根据P146表8-2选取：=3520按P158式8-23计算实际中心距: +=1000+=1163 （5-3） 并根据公式】;的中心距的变化范围为1110.21268.65.6验算小带轮上的包角: 180-()=180-(500-250)167.68 （5-4）5.7计算带的根数z: 由=140和=730r/min,查P152表8-4a取：=3.69Kw； 根据=730r/min,i=2和C型带，查P154表8-4b取2：=0.62； 查P155表8-5取：=0.96;查P146表8-2取：=0.99于是： () 所以： （5-5） 取Z=4根。5.8确定单根V带得初拉力: 查P149表8-3得C型带的单位长度质量q=0.300kg/m,所以 根据P158式8-27得: 应使带的实际初拉力。 5.9计算带传动的压轴力 为了设计安装带轮的轴和轴承，需要计算带传动作用在轴上的压轴力，如果不考虑带两边的拉力差，则压轴力可以近似的按两边的初拉力的合力来计算，即 2z= （5-7） 式中，为小带轮的包角。 六.带轮材料及结构 V带轮的材料主要采用铸铁HT150或HT200；转速较高时宜采用铸铁（或用钢板冲压，焊接而成）；小功率传动时可用铸铝或塑料等，根据本机械选用的电动机功率的大小和工作要求，选铸铁为带轮的材料。铸铁V带轮的典型结构有：1）实心式；2）腹板式；3）孔板式；4）椭圆轮辐式根据设计要求，带轮采用实心式，选用材料HT200。7根据查表查Z型带的截面尺寸。 表6-1带轮的基准节宽(mm)基准线上槽深（mm）基准线下槽深（mm）槽间距为（mm）第一槽对称面至端面距 （mm）最小轮缘厚度（mm） 外径 （mm）带轮宽（mm） 194.8 14.3 25.50.5 161 5.5 210 107 外径: da=dha=2004.82=210mm带轮宽: ，代入数据，得=107mm 轮毂 L=（1.52）d=107 键：3X3 长度：22由于各种材质的V带都不是完全的弹性体，因而V带在张紧力的作用下，经过一段时间的运转后，就会由于塑性变形而松弛，使张紧力F0减小，传动动力的能力降低。因而，带传动必须设计张紧装置。常见的张紧装置有定期张紧和自动张紧两类。8 七.轴的设计1. 带轮传动轴的设计和校核 初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理，根据表153，取，于是得： （7-1）2.根据轴向定位要求确定各段轴径及长度 轴的最小直径是安装联轴器处轴的直径，为了使所选用的轴的直径联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，查表选取KA=2.3，则： （7-2） 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查零件手册后，选用HL7型鼓形齿式联轴器，其公称转矩为6300Nm。半联轴器的孔径d1=55cm故取，半联轴器长度L=112mm，半联轴器与轴配合的皲孔长度L1=84mm。4轴的结构设计1.拟定轴上零件的装备方案 根据轴向定位的要求确定，I-II轴段的右端需制出一轴肩，故取II-III段的直径=62mm，按轴端直径取D=65cm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端上，故取I-II段的长度应该比L1略短一些，现取Li-ii=82mm 初步选择滚动轴承，选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆棍子轴承30313，其尺寸为d*D*T=65mm*140mm*36mm，故取，而。手册查出30313型的定位轴肩高度h=6mm，因此，取。取安装带轮处的轴段的直径；为了使套筒断面可靠的压紧带轮，此轴因短一些，故取。，轴环宽度b大于1.4h，取。 5.轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与联轴器右端面间的距离为l=30mm，故取=50mm。 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。6.轴上的零件的周向定位。 由表6-1查得平键截面b*h=20mm*12mm，键槽用键槽刀加工，长为63mm，另一个平键为16mm*10mm*70mm，此处选轴的直径尺寸公差为m67.列出平衡方程，求解支反力：H面：FNH1 + FNH2- Ft1-Ft2-Ft3=0 Ft1(L1+L)-FNH1L+Ft2(L3+L4)+Ft3L4=0V面：FNV+FNV