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内容简介：

毕 业 设 计（论 文）任 务 书 设计（论文）题目：手电钻省力装置 学生姓名：发任务书日期：年月日 任务书填写要求1毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经学生所在专业的负责人审查、系（院）领导签字后生效。此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生。2任务书内容必须用黑墨水笔工整书写，不得涂改或潦草书写；或者按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，要求正文小4号宋体，1.5倍行距，禁止打印在其它纸上剪贴。3任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及系（院）主管领导审批后方可重新填写。4任务书内有关“学院”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号，不能只写最后2位或1位数字。 5任务书内“主要参考文献”的填写，应按照金陵科技学院本科毕业设计（论文）撰写规范的要求书写。 6有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2002年4月2日”或“2002-04-02”。毕 业 设 计（论 文）任 务 书1本毕业设计（论文）课题应达到的目的： 通过进行本次毕业设计，全面系统地对学生进行设计方法和研究方法的基本训练，培养学生综合运用所学基础理论、专业知识和各项技能，培养学生综合运用所学知识，结合具体的科学问题而独立解决问题的能力,进而总结、归纳和获得合理结论，进行较为系统的工程训练，初步锻炼科研能力，提高论文撰写和技术表述能力，为实际工作奠定基础，达到人才培养的目的和要求。着重地培养以下几方面能力：1调查研究、中外文献检索、阅读与翻译的能力；2综合运用基础理论、专业理论和知识分析解决实际问题的能力；3查阅和使用专业设计手册的能力；4设计、计算与绘图的能力，包括使用计算机进行绘图的能力； 5撰写设计说明书（论文）的能力。2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 1.设计一个手电钻省力装置。2.根据课题所确定省力装置的主要构件。3.拟定机构的工作原理工作方式。4.根据工作原理，在图纸上拟定固定构件及传动构件。 5.提交装配图、零件图、设计说明书等相关设计。 毕 业 设 计（论 文）任 务 书3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括图表、实物等硬件要求： 1、毕业设计说明书 2、相关装配图及其主要零件图一套 3、外文参考资料译文（附原文） 4、鼓励做拓展性研究4主要参考文献： 1. 吴宗泽.机械设计课程设计手册M.北京: 高等教育出版社,2006: 21-23, 35.2. 成大先主编.机械设计手册.第四版第五卷.化学工业出版社.2004 3. 陈立德主编.机械制造技术基础.高等教育出版社.20094. 陈立德主编. 机械制造装备设计. 高等教育出版社.2009 毕 业 设 计（论 文）任 务 书5本毕业设计（论文）课题工作进度计划：2015.12.132016.03.09 毕业设计调研；开题报告；英文翻译；2016.03.102016.04.06 毕业设计查阅；收集资料；论文提纲；2016.04.072016.05.04 毕业设计实验方案程序设计与优化；2016.05.052016.05.11 毕业设计全套材料；2016.05.122016.05.17 毕业设计论文预审；毕业设计答辩； 所在专业审查意见： 通过 负责人： 2016 年 1 月 18 日毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 设计（论文）题目：手电钻省力装置 学生姓名： 年 月 日 开题报告填写要求 1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的框架成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。5、开题报告（文献综述）字体请按宋体、小四号书写，行间距1.5倍。 毕 业 设 计（论文） 开 题 报 告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写不少于1000字左右的文献综述： 手电钻省力装置的研究一、研究的目的及意义电钻有很多种，它的适用范围更是宽广。但是发现他们的辅助装置发展还是远远不够。例如打墙洞的冲击钻依旧是靠人力，我们为什么不可以设计辅助装置来减小劳动强度呢？虽说电钻所跨行业很多，但是我们可以针对不同的适用范围发展附属产品呢？好多产品上面都加了一些可以辅助部件让使用者可以更好地施加进给力，为什么不可以设计个更好的省力装置呢？手电钻它本身轻巧、方便、便于移动,是一个很成熟的产品。但是在实际运用中,如果它被运用在单一重复的使用时,完全是人在施加进给力的话,这样尽管本身是轻松的工作也会变得繁重。我曾经在一个通风工程全部工程进度中发现,手电钻被用在风管法兰上的大规模钻孔。法兰是由厚度3-5mm的角铁做成，钻孔时也是需要一定人力的.在整个工程中手电钻的使用时贯穿整个工程全程的，如果全由人力完成是很繁重的。而且手电钻有时会在很狭小的空间使用，那样时候操作者是不太好发力的，如果这时待钻孔的工件材质又很硬，那将是很难操作的。所以我想设计一种轻便，可以安装在手电钻上并且一起移动的省力装置，这样即保持了手电钻本身具有的灵活的优势，又可以减少操作者负担。独立完成毕业设计这大学最后一门课，可以锻炼自己的文件搜索、外文翻译、软件使用、独立解决问题的能力。同时也是最后检验自己大学四年来的学习成果。二、国内外同类研究概况手电钻目前在很多行业中使用，从而也衍生出许多辅助装置。现在主要有用来钻垂直孔的装置，用来改装的支架使其可以像立式钻床一样使用。然而在省力方面，现在的手电钻支架其实都能做到，它们也可以解决很多重复劳作中提高效率减少工作负担的作用。但是它们都存在一个缺陷，不能像手电钻本身那样能灵活的使用。在我定好课题并在网上搜索同类产品时发现，机械工人：冷加工2013年十二期上手电钻安装夹具设计的工具，它和我理想中的比较接近。它也是唯一的一个了，也许此类设计也是存在，只不过小规模运用吧。三、研究内容本课题是在通风工程工地实际工作中发现的。设计一个装置可以使用杠杆或者滑轮等可以省力的机构安装在手电钻上，具有一定的强度，拆卸方便，适用于大部分手电钻，且能够达到理想的效果。四、特色与创新我设计的手电钻省力装置最好可以单手操作，整体结构紧凑最好能做到不额外增加手电钻的体积。达到一定的省力要求。五、研究前景在大型工件后期钻孔或镗孔时，一般机床不好加工需要专用机床。是否可以研究出一种可移动的迷你机床，可以搬动，可以装在工件上。在大工件大表面上钻孔时，钻头一般都会滑动，是否可以设计可以方便移动的吸附并省力装置，既可以提高精度又可以减小工作强度。参考文献1. 吴宗泽. 机械设计课程设计手册M.北京: 高等教育出版社,2006: 21-23, 35.2. 成大先主编. 机械设计手册M.第四版第五卷.化学工业出版社,2004.3. 陈立德主编. 机械制造技术基础M.高等教育出版社,2009.4. 陈立德主编. 机械制造装备设计M. 高等教育出版社,2009.5. 范钦珊 殷雅俊主编. 材料力学M.清华大学出版社,2008.6. 哈尔滨工业大学理论力学教研室编. 理论力学M.高等教育出版社,2009.7. 林志斌 刘明辉. 手电钻安装夹具J. 机械工人:冷加工,2013,12期:8. 徐新. 使用手电钻应该注意的几个问题J.农村百事通, 2006(1):55-55.9.王文志 汪通悦 卜云峰.多功能群体钻夹具的设计J. Equipment Manufacturing Technology, 2009(3):43-4410.张慧姝. 手电钻人机设计研究J. 包装工程, 2008, 29(9):102-10311.张久美. 电动手工电钻造型设计的人机设计研究J.包装工程, 2013, 34(16):50-5412 束苇. 依人体工程学设计的手电钻J. 电动工具, 2004(2):12-1513王宾雁 高靖 . 手电钻钻头长度不够怎么办J.电动工具, 2002(3):69-6914李有观. 多功能手电钻J .金属世界, 1999(5)15马莉莉手电钻的另一种用途J 机械工人:冷加工, 2000(12) 毕 业 设 计（论文） 开 题 报 告 2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 1.研究的问题本课题主要研究一种手电钻的省力装置。该装置能在通风工程的重复性钻孔的工作中,减少工人的工作压力且提高工作效率。它将是很轻的,安装在手电钻上,将可以和手电钻一样可以拿着使用,而且最好不会增大手电钻的空间体积。2.研究的途径去工地上实际参观,了解使用的情况,明确有目的的进行设计。在网上或图书馆查阅相关资料,了解该领域的发展现状,和须注意的事项。在理论上分析该设计的可行性,画出样图。毕 业 设 计（论文） 开 题 报 告 指导教师意见：1对“文献综述”的评语：文献检索充分。 2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：同意继续课题研究。 3.是否同意开题： 同意 不同意 指导教师： 2016 年 03 月 17 日所在专业审查意见：同意 负责人： 2016 年 03 月 28 日毕 业 设 计（论 文）外 文 参 考 资 料 及 译 文译文题目： Hand-held drill leverage unit 手提电钻的杠杆装置（专利） 学生姓名：专业：所在学院：指导教师：职称：译文：摘 要手持电钻杠杆装置是用来支撑,定位,并利用杠杆来使电钻工作。杠杆装置有一个支撑点来支撑杠杆臂。杠杆臂的一端支撑着电钻，相对的也就更长，柄端的杠杆通过杠杆臂的操作来控制位置，并用杆件控制电钻工作。用户通常抓住钻柄的一端，杠杆臂的末端在另一端。拉动手柄的一端远离工件，用支撑件的底座紧贴工件背面，使工件大致上固定，拉动手柄使钻头钻入工件。那样杠杆装置就不需要被固定或到工件或其它支撑元件上，这样使用者可以快速的移动电钻和杠杆装置来钻孔。使用者只需简单的停止拉动手柄就可以使钻头远离工件，随意的把底座从工件上拿开就可以将装置在工件上移开。1、发明背景本发明的领域 这项发明是和手电钻相关的，更准确的说，一个轻便的杠杆装置来支撑和操纵手电钻。2、本发明概要这项发明是和手电钻相关的，更准确的说，一个轻便的杠杆装置来支撑和操纵手持电动工具。手持杠杆装置给钻头提供额外的杠杆力，从而使得操作者在钻工件时可以更加方便更加省力。该杠杆装置包括杠杆臂的支点轴，支撑装置包括底座固定工件的固定装置和其他靠近工件的支撑组件。这个杠杆装置包含调整机制使操作更方便。底部的收缩调整可以通过移动底部支撑件来调节装置。调节支撑长度，移动支点靠近工件，因此，调节支点可使钻孔分成阶段性步骤。这些调整可以由杠杆臂的末端来控制，这样操作者就可以在操作过程中来完成这些调整。3、附图说明图1是手持杠杆装置的透视图。图2是图一装置的侧视图，其中支撑杆和脚几乎完全伸直，双头箭头表示杆件的可调整方向。图3是装置的侧视图，1和2，其中支撑杆是被固定在工件附近，支撑杆被几种固定装置缩短。图4a是装置的侧视图，1-3，说明杠杆装置可以微微倾斜，如果必要的话，当钻工件时可以保持垂直钻入。图4b是装置的侧视图，1-4a，其中手柄被拉离工件使钻头钻入工件。图5是装置的俯视图，1-4b，说明电钻是可以360度旋转的。图6是装置的侧视图，1-5，其中钻头和工件被通过调节装置移动远离底座。图7a是装置的侧视图，其中固定底座被定位在其他的工件上。图7b是图7a的顶视图。4、产品优化的体现这个杠杆装置包括由手柄部分和电钻部分组成的杠杆臂,和主杆上手柄与杠杆中间的支点装置。力施加在手柄部分，主杠杆绕支点转动，从而使钻头钻入工件。通常情况下，杠杆装置是当操作人员控制功率单元促使钻头钻入工件。钻头部分通常接受常规电钻可以自由的旋转，如此钻头可以360度旋转，从而使产品可以适用于更多不同的工件使用户更容易操作。支撑装置由支撑杆和支撑底座组成，使操作人员可以再不停止转动的条件下手动调整。此外，支撑底座可以稳定杠杆装置，其组成不一定要是工件；底座施于工件的力来自于手柄部分施加的驱动力；因此，底座产生的支反力通过稳定的支点，杠杆臂绕着支点转动由于拉动手柄远离工件。支撑点是可以通过支撑杆调节长度，所以杠杆臂的旋转轴可以接近或远离工件，这可以用于在工作前的调节。同时，这个调整系统可以在工作的同时使用，例如，通过调低支撑点那样使用者通过摇动杆件移动到适合的钻孔范围，旋转角度在70-120度，或者最佳的在80-110度。此外，支撑底座在位置上是可调节的，调节底座位置，那样可以使钻头部分像是在工件上移动。提及图形，下面先看一下这个手持电钻杠杆装置，以下简称杠杆装置。如图。1-7杠杆装置100包括手柄部分15和电钻部分40的杠杆臂150。杠杆臂150在图纸中是直的，然而杠杆臂也可以是弯曲的或随意的来使得空间更加紧凑。支撑装置60是位于手柄15和钻头部分40中间，这样杠杆臂150可以绕着支撑点60旋转。力是施加在手柄部分15，这样杠杆臂150可以绕着支撑点60旋转，反过来使钻头部分60的钻头52在材料上钻孔，并且钻头是否离开材料取决于施力方向。当施力使手柄部分15远离工件W，钻头52就钻入工件。常规电钻适用于钻头部分用夹头适配器46，电钻是可以转动的，这样杠杆装置可以适用于不同的工件（例如，水平或垂直方向）。杠杆装置100就不需要使用螺丝钉，螺栓，和其他的暂时或者永久的固定在工件上，所以杠杆装置是便于移动的，仅需要施力和杠杆就可以工作。钻头部分40由支架42连接到细杆17和手柄15，关键的42在手柄的另一端，一个卡盘适配器和可以旋转的块组成，其中卡盘适配器夹头端48和杆端50组成。夹头端48的具体配置钻头52和杆端50是接收卡盘端电力装置。夹头适配器46最好是可自由旋转的块44，怎样当电钻安装在轴端的卡盘适配器上可以转360度；最好，钻头可以在任何位置旋转，那样用户可以对动力装置和手柄360度方位的控制工作。支撑杆沿着杠杆臂手柄部分15就可以固定了。在另一个例子中，轴17和手柄和支撑杆和钻头可以制造成一个整体的杠杆臂。手柄部分一端为细杆和握持部分连接到杆上钻头部分一端。手柄部分上装有驱动装置，底座驱动20和支撑杆驱动30，调整支点装置60和杠杆装置100.执行单元很简单像一对自行车手柄每个都有一个缆绳。底座调整装置包固定件22使底座和支撑杆驱动固定在细长轴上。可旋转装置连接到固定装置22和缆绳26沿着支撑杆链接到驱动20和杆端78摆臂74.支撑杆驱动由固定装置32固定到支撑杆上。第二驱动手柄34固定在细长轴上，沟通过缆绳控制支撑装置。这些单元的运动将在下面描述。支点单元60包括一个支点块62接收和稳定支腿64和支脚66。支点块62安装在可旋转地主杆150的支撑块上42近钻头部分40，由于最佳杠杆比例2-10，所以支点在杠杆臂1/3到1/11靠近钻头的一端。支点块62在支撑杆64上可以纵向垂直于主臂运动。底座装在支撑杆上可以通过螺钉等手段调节。底座上可能有个孔是钻头钻通工件的位置。另外，底座上可以拆卸链接到其他的夹持元件上，例如钩、吸盘或者其他元件。摆臂74是在定位块和夹头适配器与支点单元之间。摆臂的肩端78安装在支点端76上。如图二所示底座是安装在支撑杆上的，按杆件68上的箭头方向摇动杆件，其中支撑杆64将摇动.沿杆68的角度方向摇动支撑杆64,定位杆68将通过偏置弹簧72摩擦支撑杆使之固定.当操作者推动杆68朝向支点块62，使杆68表面平行于支撑块61并垂直于支杆64，杆64将被释放使操作者可以纵向滑动杆64和底座66.操作者将可以调节钻头52到底座66上工件的距离，把钻头靠近工件表面底座顶住另一面并开始钻孔，手柄端低于支撑点杆的角度在70到80度之间。这样调整可以使操作者在钻孔过程中移动最少的距离。例如，支撑杆和底座之间距离较大工件又比较薄，操作者要移动很大的角度使得钻头靠近工件表面。那样杠杆臂将达到极限并不可移动了。当长度调整后弹簧72将使杆68恢复原位，杆68再次通过摩擦固定支杆64的位置。杆64的长度缩减后可以使钻头接触工件表面，杠杆臂可以在最佳的旋转角度内使钻头钻孔。据了解最佳的钻孔角度是手柄端的70度（最佳为80度）到最大角度120度（最佳为110度）。另外，支撑杆驱动30被按动时支撑杆和底座的就处在可调整状态.如图三.当操作者在钻孔过程中发现他需要调整钻头到底座的距离时,为了调整杠杆臂使之在工件上钻孔处在最佳的角度A。操作者可以一手抓住电钻200上部或者把手部分40，另一只手按住夹紧件34.夹紧件34受力将使缆绳收紧，因此杆70将沿箭头方向从与块62平行且与支撑杆64垂直的位置移动到另一个相对位置。在这种情况下，杠杆摩擦着支撑杆使支撑杆向右移动，这样就能缩短底座与钻头的距离。当施加的力被移除，弹簧72将推动杆70回到原来与支撑杆64垂直的位置并锁死。重复按动把手34支撑杆将如图3所示一样向右移动。然而首选的并不是棘轮系统，因为图中的支撑杆是光滑的，术语“棘轮”是用来表示让把手30和杆70重复运动的步骤。其他调节支撑杆64高度的方法将在下面提及。如果上述方法调节不能适合操作，特别钻孔需要很高的精度时可以使用下面的这种方法。当杠杆系统100钻头部分40被转向工件时，特别是杠杆臂不在适合的角度A内时，会钻出一个非90度的孔。因为当杆转动时电钻部分相对于支杆将是以一定角度运动。因此，当转动钻头时将以偏向支撑杆的方向以非90度角倾斜钻入。为了弥补这一点，使用者可以调整支撑点的高度，如上面所说的做，或者操作者可以调整整个杠杆臂使之倾斜，那样钻头相对于底座也会有一定的角度变化。那样钻头就会垂直于工件。如图四调节钻头将会垂直于工件。如果如图4a的箭头方向将底座旋转百分之一英寸，那么钻头也会一样垂直于工件。因此需要指出的是，底座或其他支撑元件并不是必要的，因此底座或支撑杆只要有一部分抵住工件就可以了。或者其他的方法也是可以使用的，比如调节电钻部分到支撑点的长度。以上两种方法有时并不是必要的当钻孔不一定要垂直时或者钻很薄的工件时，以上两种方法有时并不是必要的。本发明在一些实例中被称为，一个含有杠杆臂，用来抵住（不限于）工件的支撑装置。其中杠杆臂的一端用来放置电钻，另一端是使杠杆旋转的单元。支撑点的元件如果用力按动它，它将并不固定，因此它将是易于拆卸的。而且该装置并不需要其他框架或繁重的结构，来向钻床一样站立工作。此外，该装置的固定不需要嵌入工件，只需要压住或吸夹在工件上不破坏工件。尽管这项发明使用了上面说的很多技术，但是实际上并不止这些，下面的声明里也是包括的。毕 业 设 计（论 文）大 纲 设计(论文)题目： 手电钻的省力装置设计 学生姓名： 专业： 所在学院： 指导教师： 职称： 手电钻省力装置的设计第一章引言1.1现在电钻的使用状况1.2省力装置设计的目的和意义1.3主要研究的内容第二章整体结构设计2.1电钻上固定装置的设计2.2省力杠杆的具体位置3.3工件上固定装置第三章装置受力分析3.1材料的选择3.2强度的校核第四章结束语第五章参考文献1. 吴宗泽. 机械设计课程设计手册M.北京: 高等教育出版社,2006: 21-23, 35.2. 成大先主编. 机械设计手册M.第四版第五卷.化学工业出版社,2004.3. 陈立德主编. 机械制造技术基础M.高等教育出版社,2009.4. 陈立德主编. 机械制造装备设计M. 高等教育出版社,2009.5. 范钦珊 殷雅俊主编. 材料力学M.清华大学出版社,2008.6. 哈尔滨工业大学理论力学教研室编. 理论力学M.高等教育出版社,2009.7. 林志斌刘明辉. 手电钻安装夹具J. 机械工人:冷加工,2013,12期:8. 徐新. 使用手电钻应该注意的几个问题J.农村百事通, 2006(1):55-55.9.王文志 汪通悦 卜云峰.多功能群体钻夹具的设计J. Equipment Manufacturing Technology,2009(3):43-4410.张慧姝. 手电钻人机设计研究J. 包装工程,2008,29(9):102-10311.张久美. 电动手工电钻造型设计的人机设计研究J.包装工程,2013,34(16):50-5412 束苇. 依人体工程学设计的手电钻J. 电动工具,2004(2):12-1513王宾雁 高靖 . 手电钻钻头长度不够怎么办J.电动工具,2002(3):69-6914李有观. 多功能手电钻J .金属世界,1999(5)15马莉莉手电钻的另一种用途J 机械工人:冷加工,2000(12)第六章致谢 毕 业 设 计（论 文） 设计(论文)题目： 手电钻省力装置设计 学生姓名： 二级学院： 班级： 提交日期： 目录目 录目 录II摘要AbstractV第一章绪 论11.1电钻的原理及分类11.2现在电钻的市场与使用情况31.3研究的目的及意义51.4国内同类产品研究概况61.5国外同类产品研究概况71.6论文主要研究内容8第二章省力装置的设计与实现92.1研究的思路92.2整体结构设计122.2.1方案一122.2.2方案二16第三章 装置的受力分析与校核243.1装置一243.1.1装置的受力分析243.1.2装置的刚度的校核263.2装置二283.2.1装置的受力分析283.2.2装置的刚度的校核29第四章总结与展望304.1研究内容特色与创新304.2研究前景32第五章参考文献34第六章 致谢35附录36III 摘要手电钻省力装置设计摘要电钻进给力主要靠人提供。为达到省力目的，目前的解决方案都是将电钻固定在电钻夹具上，形成一种小型钻床，但也使电钻失去了原有方便灵活的特性。本文设计了一类可安装在手电钻上并能灵活使用的装置，该装置使电钻夹具成为电钻的辅件。本装置由电钻固定模块，省力机构，进给机构，装置固定模块组成。根据装置与工件之间不同的固定方式，通过对比分析得出对应的最优方案。方案一，只适用于钻边缘孔。电钻固定模块，采用环形件套住电钻并紧固；省力机构，采用杠杆原理；进给运动，采用曲柄滑块机构；装置的固定，采用卡爪直接扣住工件底面。省力机构与进给机构复合，在曲柄与连杆连接处，延伸曲柄形成杠杆。方案二，只适用于平面钻孔且工件粗糙度不能过大的场合。电钻固定模块，采用环形件套住电钻并紧固；省力机构，采用杠杆原理实现；进给运动，采用曲柄滑块机构实现；装置的固定，采用负压吸盘吸附于工件表面。省力机构与进给机构复合，在曲柄与连杆连接处，延伸曲柄形成杠杆。以方案二思路的延伸,可以设计一种吸附于工件表面具有可移动平台的机床，这将是进一步研究的方向。本论文提出的是一种可以装在电钻上的省力装置，目的是减轻工人的操作负担。具体的创新点如下：1、改变传统方式下依靠人提供进给力。2、在简易的结构下，达到设计要求，本身还能灵活使用。3、舍弃工作台，将操作范围扩大。关键词：电钻，省力，简易Hand electric drill labor-saving device designAbstractElectric drill to force were raised, mainly by people. To achieve energy saving purpose, the current solution is to drill on the drill jig, forming a small drilling machine, but also make the electric drill lost the original characteristics of the convenient and flexible.This paper design a class can be installed in hand electric drill and flexible use of the device, the device makes a drill jig drill accessaries. This device by electric drill fixed module, save Labour institutions, feed mechanism, unit of fixed modules. According to the different fixed way of between device and artifacts, through the analysis of the corresponding optimal solution are obtained.Plan a, only applies to the edge of the hole. Electric drill fixed module, using the circular woolly live electric drill and fastening; Institutions, adopts lever principle; Feed movement, the use of slider-crank mechanism; Device is fixed, use the jaw buckle workpiece bottom directly. Energy institutions and compound feed mechanism, the crank and connecting rod joint, extension of crank lever. Plan b, ionly applicable to the surface of the drill and the workpiece roughness cannot too big occasions. Electric drill fixed module, using the circular woolly live electric drill and fastening; Institutions, adopts lever principle; Feed movement, using slider-crank mechanism; Device fixed, adsorbed on the surface using negative pressure suction cups. Energy institutions and compound feed mechanism, the crank and connecting rod joint, extension of crank lever. The extension based on the plan b, adsorbed on the surface can design a machine tool with mobile platforms, this will be the direction of further research.This paper presents a kind of labor-saving devices can be installed on the electric drill, the purpose is to reduce the burden of workers. Specific innovation points are as follows:1、Change the traditional way to rely on people in under force.2、Under the simple structure, meet the design requirements, itself can be used.3、Abandon the workbench, expanded the scope of operation.Keywords: electric drill ，energy, simple and easyVI 第一章 绪论第一章 绪 论本章节主要介绍现今电钻的主要类型，展望电钻附属产品的应用前景。明确电钻省力装置设计的现实意义，同时对比分析了同类型产品的国内外研究状况。1.1电钻的原理及分类现今电钻的工作原理大同小异，电磁旋转式或电磁往复式小容量电动机的电机转子做磁场切割做功运转，通过机械传动驱动作业装置，带动齿轮加大钻头旋转的动力，从而使得钻头刮削物体表面，使钻头更好的洞穿物体。现有的电钻可以分成三类：手电钻、冲击钻、锤钻。图1.1手电钻手电钻：其功率最小，它的使用范围仅限于钻木或当个电动改锥用，但部分手电钻可以根据其用途改成专门工具，因此其用途及型号较多。图1.2冲击钻冲击钻：现今的冲击电钻其冲击机构有犬牙式与滚珠式这两种滚珠式的冲击电钻其主要由动盘、定盘、钢球等其他零件构成。它的动盘带有十二个钢球，是用螺纹使之与主轴相连；其定盘带有四个钢球，是用销钉使之固定在机壳上，其在推力的作用下，十二个钢球沿着四个钢球滚动，从而使钻头产生旋转冲击运动，那样就能在砖块，石头或混凝土等性能较脆的材料上钻孔。若脱开销钉的话，定盘将与动盘一起转动，从而不会产生冲击，这样讲可以作为普通电钻使用。图1.3锤钻锤钻：可以在多种性能较硬的材料上钻孔，从而它的使用范围也就更加广泛。以上三种电钻的价格是由低到高进行排列的，与之相应，他们的功能也是随之增加的，所以在选用上具体得要结合自身的适用范围和使用上的要求。1.2现在电钻的市场与使用情况图1：手电钻近年百度搜索指数走势图图2：电钻行业市场增长速度分析（单位：千元）图3：市场规模现状与预测（单位：亿元）结合图1与图2不难看出，过去几年电钻行业的市场在持续的增长，未来的需求也将变大。图3是基于14年-18年电钻市场调研报告得出的数据，充分显示了电钻行业未来市场规模持续扩大。既然市场的需求仍是巨大的，那么在此行业上继续的拓展也仍是可行的。在上面介绍三种电钻类型时，附上三种电钻的插图中不难发现，三种类型的电钻使用时，钻孔所需要的进给力是靠人提供的。在冲击钻与锤钻的图中更是突出，直接加了一个把手，让操作者可以双手握持，更方便提供切削进给力。这样的结构增加了操作者的使用负担，有待改进。基于市场数据，此方面的研究是有前景的。1.3研究的目的及意义电钻的主要分类有三种，它的适用范围更是宽广，涉及许多行业8。但是现今电钻使用上，钻削作业时进给力依旧全部靠操作者提供。在大量的重复性的操作中其缺点是显而易见的，其工作量对操作者而言十分繁重，所以辅助进给装置的出现是必然的。对于使用者而言省力机构的出现将减少工作负担，并且能极大地提高工作效率。省力装置或者其他辅助夹具的设计，必须要具备两个重要因素。一：实现装置与手电钻的固定。装置与手电钻固定才能推动电钻，提供切削工件所需进给力进行切削。二：实现装置与工件之间的固定。只有当辅助装置相对于工件位置固定时，在进给力的反作用力下，辅助装置与工件不产生相对运动。实现上述需求中装置与手电钻固定，所采用的方式是比较通用与简单的。其原理虽简单，但很实用。用简单的环形套件套住电钻，再使用螺钉紧固。现在所采用实现工件与辅助装置与工件之间固定的方式是有局限的。现有的辅助装置都是仿照大型机床设置底座作为工作台，将需要加工的工件放置于工作台上。这样设计确实简单方便，但同时也被限制。这样的装置加工范围受上部电钻可移动范围的影响，与小型钻床已经没有区别。所以设计一类可安装在手电钻上并能灵活使用的装置是有必要的。本次研究主要解决省力装置的实现与辅助装置与工件的固定这两个问题。本装置将减小操作者的工作量，提高工作效率。在工件固定的情况下，移动电钻到适当位置钻孔，电钻本身灵活移动的特性得以保持，将极大地拓展这种装置的适用性。1.4国内同类产品研究概况装置1装置2手电钻在很多行业中使用，从而衍生出许多辅助装置7。现在用来钻垂直孔的装置，如上图改装后当立式钻床使用。省力方面，现在的手电钻支架都能做到，它们也可以解决重复劳作中极大工作负担的问题。但它们都存在一个缺陷，不能像手电钻本身那样能灵活的运用。装置一、装置二上部与电钻相连的设计是采用了相同的原理，使用环形装置加螺钉拧紧。他们的底座设计也是相同的，都是将工件放置在工作台上。其余部位支撑杆高度调节都是相似的。唯一的不同就是省力机构的选用。装置一中采用的是曲柄滑块机构的变形。装置二中采用了齿轮与齿条啮合，增长驱动力臂来达到省力效果。但是它们的加工范围还是受到电钻钻头与支撑杆距离的限制。1.5国外同类产品研究概况装置3国外的产品装置三也是一种辅助电钻钻孔的装置16。此装置中66为底座，64为支撑杆，46为电钻，19为把手。图中把手20与把手30是调节支撑杆高度的，使此装置能加工不同厚度的工件。46处的紧固机构也是如国内产品环状套件加螺钉紧固。此项装置它的省力原理完全就是杠杆结构，这同时也带来了相应的缺点。电钻相对于支点中心是做圆弧运动9，虽然调节支点两端力臂的长度和计算出最佳的旋转角度，能最大限度的使所钻孔成垂直状态，但是仍是存在一定误差的。图1.4装置三相比于装置一与二的优化在它的底座不是固定的，底座与支撑杆之间类似于销链接，这样的情况下底座是可以旋转的17。在此种情况下装置三的适用范围立马提高了一大截，它的适用范围将不受支撑杆的限制，在工件表面无论多大表面，无论任何位置都可以钻孔,只要在底座处施加力。它的使用范围将是所有的面上钻孔，只要能将底座固定，甚至斜面也是可以的。当然在适用性增加的同时，它的缺点也暴露出来，而且是致命的。它的底座是不稳定的，只能靠施加外力来固定。在钻直径为10以上的孔时，所需的进给力是很大的，这样也就要求底座处的力也将很大。而且在切削过程中，工件产生的反作用力与震动将会使底座发生偏移，在这种情况下，钻孔的位置也会发生偏移，影响钻孔的精度。所以此装置是优点与缺点并存的351.6论文主要研究内容本论文研究的装置是用于手电钻上的省力机构。机构的本身要达到省力这最基本的要求，应该是一种简易装置。在满足基本要求的条件下，尽可能实现其余的需求如取代工作台，尽可能适用于大部分的情况。本论文主要研究的是，装置与工件之间的固定。现今做此类设计，装置与工件的固定多是靠工作台来实现，但观察后能发现工作台的存在限制了钻头的水平面内的运动，最好能舍弃工作台的存在。该装置最后成型时，结构必须精简，钻孔时最好能是垂直孔。 第二章 省力装置的设计与实现第二章省力装置的设计与实现本章节首先提出设计研究思路和几种可行方案，其次通过比较确立了符合设计要求的最优方案。最后根据装置各模块的功能要求，设计了具体的机械结构。 2.1研究的思路省力机构的设计，必须要具备两个重要因素。其一：实现装置与手电钻固定。只有与手电钻固定才能推动电钻，才能提供切削工件所需的进给力。二：实现装置与工件的固定。只有辅助装置相对于工件位置固定，并在进给力的反作用力，辅助装置紧固工件的部位才能与工件不产生相对运动。对于因素一，本文不再在原来的基础上做改变。因为夹持装置本身就很实用11，结构上也很紧凑，在此方面做文章完全没有必要的。本文重研究的的重点在因素二上。本文摒弃了传统的设置工作台的方法，而是想办法将装置固定或者是吸附到工件上，这样能解决进给力的反作用力，同时工作范围也将不受到工作台的限制。提出如下几种解决方案:一、利用机械结构紧扣工件。工件的形状是不确定的，纯机械结构的使用，是不可能适用于所有的状况，此种方法不行。但是在否定方案之前注意到，在比较特别的工作情况下，钻孔有时只限于工件的边缘，提出使用钩子勾住工件底面。图2.1卡爪原理图二、利用磁铁吸附力扣紧工件。在机床上磁性表座是很常见的，采用磁铁本身产生的磁场来吸附于金属工件。磁性表座的原理通过控制磁铁的磁场，来控制表座对金属的吸附力大小。在本设计中到反作用力将很大，若采用本种方案，最终装置的体积将比较大，而且自身重量会较重。因此舍弃本种方案。图2.2磁性表坐原理图图2.3磁性表坐 三、利用电磁铁扣紧工件。通电螺线管会将管内铁芯磁化产生磁场，从而吸附于工件表面。按此种方案设计，装置将与电源连接形成一个完整的电路，与设计的初衷简易相违背，所以放弃。图2.4电磁铁原理图图2.5简易电磁铁四、利用吸盘吸附工件。由于吸盘内的空气被挤压，吸盘表面与外界产生气压差，从而产生吸附力使吸盘吸附于工件表面。此种方案相比于二与三易于实现，并且吸附的工件材料将不限于金属，相比之下适用性更加广泛。图2.6真空吸盘2.2整体结构设计2.2.1方案一图2.7方案一装配图本设计采用的思路是将机构夹紧在工件上，但是工件的外形尺寸是不尽相同的，想要在不同外形的工件上都能适用，所以此机构的设计必定是比较偏门的。采用卡爪扣住工件底面，是所能作到的比较通用的形式了。本装置功用较为单一，只有在需要钻边缘孔时有使用价值。但本装置的优势在于其结构简单，制造方便，功能实现较全面10。在机构的设计方面,要达到省力的要求,那么施力处的力臂就要大于受力处的力臂。在实际应用中使用较多的还是杠杆，齿轮，滑轮这些机构，但在设计的过程中还是选取了杠杆机构。因为杠杆制造简单成本相对较低。若使用齿轮，它的加工工艺复杂，齿轮的配合所需精度也较高，成本上相应也会大为提高。而滑轮机构比较占空间，在工件的边缘处，空间上有时是会有限制的，所以没有加以考虑。本设计原定位为简易机构，在考虑制造的方便，与成本的情况下还是选用了杠杆机构。图2.8杠杆而在进给运动的实现上，单纯的杠杆运动运动轨迹是弧线的，在钻孔过程中若想忽略弧度的存在，那么它的旋转角度与钻孔的深度将深受限制。所以此处的设计必须要再做修改。而简单曲柄滑块机构却是可以实现滑块部位的直线运动。因此在设计的过程中，将杠杆与曲柄滑块机构3复合，形成下面图2.9的结构。图示机构的原理是变异的曲柄滑块机构，在钻孔的过程中装置能达到省力的效果，且做到钻垂直孔。上支架2是通过环形件套住电钻1并通过两个螺栓就可以夹住电钻，在曲柄滑块机构中相当于固定的支座。这种机构比较常见，但是非常的适用。并且可以在环形机构内加上橡胶垫圈，因为大部分手电钻外壳是塑料的，可以在夹紧的过程中一定上保护电钻的外壳。杠杆3一端是通过销链接在固定在上支架上，并且通过连杆4连接到滑块6上。滑块6是通过其上的四个定位孔与上支架相连，上支架延伸出的四根较长的杆是滑块的移动导杆。其中杠杆2是此装置中的曲柄。在杠杆2上施加向上的力，杠杆受力向上转动。滑块通过连杆4与杠杆2相连，所以当杠杆向上运动时拉动滑块6，滑块6受力沿着上支架的移动导杆向上移动。因为上支架2的移动导杆是竖直的，所以上支架6相对滑块4是做竖直向下的直线运动。图2.9变曲柄滑块机构并且此装置钻孔的深度，在一定程度上也是可以控制的。在上支架2其中两个外露的移动导杆上是有螺纹的。在图中可以看见在一根移动导杆上分别装了两个螺母，它们的作用是相似的。下部螺母的存在是为了防止滑块6在移动导杆上脱落，它的位置是定死的。然而上部的螺母是可以在整个移动导杆上旋转移动的，这样就会限制滑块的移动距离，从而达到控制钻孔的深度。将下端螺母的位置定死，滑块同时也移动到最下端。此时以滑块的上表面为原点，沿着移动导杆标上尺寸。在实际操作的过程中，滑块6会因为重力自动滑落到下端的螺母处，根据所钻孔的深度调节上部螺母的位置。在此装置的操作过程中，将可以在一定程度上控制钻孔的深度。图2.10卡爪部位在此机构中，装置的固定是靠卡爪直接扣住工件下表面来实现的。卡爪是通过紧固螺母与滑块连接的，滑块受力向上运动，所以在钻孔的过程中，卡爪相对于上支架是做向上的直线运动。然而在钻孔的过程中，反作用力、震动和不对称转矩会让卡爪在一定程度上偏移原来的位置，但考虑到钻此类孔大都过程是及其快速的，所以采取折中的方法，在卡爪的上表面可以加上橡胶垫。在不同的使用环境中，工件的厚度或钻头的长度是不确定的。那么卡爪的伸出长度也要是可调节的。所以滑块与卡爪是分成了两个不同的部位，它们是通过空心套管实现伸缩，在调节好距离后通过紧固螺母来固定位置13。在这样操作下，就可以调节钻头到工件的距离，以适应不同的操作环境。图2.11装置一爆炸图此装置在钻边缘孔的特殊场合下使用的。它能大量的重复性工作中，减少操作者的工作负担，且提高工作效率12。杠杆的长度也是可以在不同的适用场合做出延伸，省力效果更佳。2.2.2方案二图2.12装置二装配图本设计采用的思路是将装置吸附在工件的表面。许多工件的光滑度是达到吸盘吸附要求的，而且采用吸盘就可以忽略工件的材质，这样装置在大部分的平面中都是适用的14。此装置适用于大多数的平面工件钻孔。使用较大的力在工件表面钻孔时，钻头的位置会因为反作用力和震动发生偏移4，而本装置不会发生此类状况。此装置集省力机构与定位机构集于一体，在使用的过程中，减小操作负担，提高工作效率，保证一定的位置精度。在机构的设计方面,要达到省力的要求,那么施力处的力臂就要大于受力处的力臂。在实际应用中使用较多的还是杠杆，齿轮，滑轮这些机构，但在设计的过程中还是选取了杠杆机构。因为杠杆制造简单成本相对较低。若使用齿轮，它的加工工艺复杂，齿轮的配合所需精度也较高，成本上相应也会大为提高。而滑轮机构比较占空间，在工件的边缘处，空间上有时是会有限制的，所以没有加以考虑。本设计原定位为简易机构，在考虑制造的方便，与成本的情况下还是选用了杠杆机构。图2.13杠杆而在进给运动的实现上，单纯的杠杆运动运动轨迹是弧线的，在钻孔过程中若想忽略弧度的存在，那么它的旋转角度与钻孔的深度将深受限制。所以此处的设计必须要再做修改。而简单曲柄滑块机构却是可以实现滑块部位的直线运动。因此在设计的过程中，将杠杆与曲柄滑块机构复合，形成下面图2.9的结构。图示机构的原理是变异的曲柄滑块机构，在钻孔的过程中装置能达到省力的效果，且做到钻垂直孔。上支架2是通过环形件套住电钻1并通过两个螺栓就可以夹住电钻，在曲柄滑块机构中相当于固定的支座。这种机构比较常见，但是非常的适用。并且可以在环形机构内加上橡胶垫圈，因为大部分手电钻外壳是塑料的，可以在夹紧的过程中一定上保护电钻的外壳。杠杆3一端是通过销链接在固定在上支架上，并且通过连杆4连接到滑块6上。滑块6是通过其上的四个定位孔与上支架相连，上支架延伸出的四根较长的杆是滑块的移动导杆。其中杠杆2是此装置中的曲柄。在杠杆2上施加向上的力，杠杆受力向上转动。滑块通过连杆4与杠杆2相连，所以当杠杆向上运动时拉动滑块6，滑块6受力沿着上支架的移动导杆向上移动。因为上支架2的移动导杆是竖直的，所以上支架6相对滑块4是做竖直向下的直线运动。图2.14变曲柄滑块机构并且此装置钻孔的深度，在一定程度上也是可以控制的。在上支架2其中两个外露的移动导杆上是有螺纹的。在图中可以看见在一根移动导杆上分别装了两个螺母，它们的作用是相似的。下部螺母的存在是为了防止滑块6在移动导杆上脱落，它的位置是定死的。然而上部的螺母是可以在整个移动导杆上旋转移动的，这样就会限制滑块的移动距离，从而达到控制钻孔的深度。将下端螺母的位置定死，滑块同时也移动到最下端。此时以滑块的上表面为原点，沿着移动导杆标上尺寸。在实际操作的过程中，滑块6会因为重力自动滑落到下端的螺母处，根据所钻孔的深度调节上部螺母的位置。在此装置的操作过程中，将可以在一定程度上控制钻孔的深度。图2.15深度控制图2.16装置下部结构此装置设计的重点就在下部吸附固定机构。此处采用的原理是吸盘表面产生的气压差来固定位置的。然而普通吸盘的吸附力有限，因此采用负压吸盘，负压的产生则靠绳拉动活塞。同时要需要设计一种机械结构，使拉力能够实现，并能保持住一段时间，因此采用了定向自锁棘轮的结构。同时滑块与工件上表面的距离也要是可以调节的13。图2.17高度调节原理图此部位的实现最复杂的细节如上图所示，为底架与滑块之间的连接。在功能上,底座要与滑块连接同时能在一定程度上调整距离,且底座的气缸里要加滑轮装置。图2.18滑轮安装部位在底架的设计上,在满足设计原理的同时，考虑到了制造的问题，上下连接的细节如上图2.18所示。滑轮安装模块与底架事先是分离的，在底架的气缸顶部原为竖直圆柱，在圆柱处去除部分材料，用来安装滑轮固定模块，气缸上部切螺纹用以实现与滑块的链接。汽缸壁的粗糙度是要达到一定的精度才能形成密闭的空间，所以在加工汽缸壁时气缸内应该为中空的。倘若滑轮安装模块与气缸为一体，那么气缸内壁是不好加工的，而且后期还要加入活塞与弹簧。因此滑轮安装模块是在气缸内壁加工完成，且放入活塞与弹簧后沿着去除部分的缝隙插在气缸壁上并固定。图2.19装置下部原理图该装置的吸附部分是靠吸盘完成的，普通吸盘的吸附力难以达到要求，所以此处加上了抽取负压的结构。在抽取负压的过程中所需的拉力也是很大的，所以在抽负压的过程中也必须使用到省力装置。并且在吸附力达到要求后在钻孔完成前，要保证吸附力的存在，所以该装置还需用到自锁机构。将上述两种要求考虑后设计出如上图所示的机构。该机构通过三芯线分别与三个活塞连接固定，然后通过滑轮转向于一处汇聚，另一端则固定在棘轮上。顺时针摇动摇杆，三芯线以相同的长度收缩，并形成相同大小的吸附力吸附在工件上。棘轮处存在单向自锁的机构，当达到一定负压时自锁。装置需要脱离时，按动卡爪，活塞会在负压与弹簧的作用下自动返回气缸底部。图2.20线的走向图该处的省力机构的设置也是比较精巧的。绳的始端并不连接在活塞上，绳的始端固定在滑轮安装模块上，这样做不仅可以省下一半的拉力，同时考虑到绳在长期使用后会产生拉伸，导致三处绳的长度出现不同，这样会使三个不同吸盘处的吸附力产生差异。而将绳的始端放置于滑轮安装模块上，这样绳的长度便于调节，可以消除这方面的影响。顺时针摇动摇杆，三芯线以相同的长度收缩，活塞向上移动，自锁装置处棘轮与卡爪的弧线部分挤压，使卡爪向上弹起。在达到所需吸附力时，卡爪的平面部位与棘轮相合，是棘轮不能反向转动。当卡爪向上弹起时，负压使活塞主动向下滑动，棘轮逆时针转动。但考虑到吸盘会有一定程度的漏气，会使活塞不能完全回到底部，此时气缸内的弹簧起到作用，会将活塞主动顶到底部。从而完成整体的循环。图2.21自锁装置图2.22装置二爆炸图此装置在操作上并不是特别的复杂。在使用时，将钻头的顶部抵在所需钻孔的位置，同时将吸盘位置调整定位，底架上的孔就是留给操作者观察用的。调节紧固螺母调整钻头的高度。若钻孔有深度要求，那就调节移动导杆上螺母的位置。摇动摇杆，使绳收缩，吸盘将紧紧地吸附于工件上，达到所需吸附力时停止，机构自锁。此时向上拉动杠杆，上支架受力带动电钻竖直向下运动。达到钻孔深度后停止拉动杠杆，返回原来位置，按动卡爪，棘轮反向转动，吸盘处吸附力消失，装置整体处于可移动状态。移动装置，重复上述的过程，就能实现在不同位置钻孔。 第三章 装置的受力分析与校核第三章 装置的受力分析与校核本章节主要对机构中危险部位进行受力分析，并对其进行校核。3.1装置一装置的材料为45调质钢1。3.1.1装置的受力分析装置的杠杆：该结构是杆件的变形2图3.1图中的杠杆图3.2受力分析图 受力分析6设图中的AB=3AC以A 为支点 (1)以C为支点 (2) (3)上支架A处所受的力滑块D处所受的力当在杠杆上提供拉力为时所得的总进给力为在实际过程中与的值是变化的。在实际的配合中的值为2.5-4在实际的操作中AB的距离可以延伸而AC的距离定死综上该结构的达到省力的效果3.1.2装置的刚度的校核在理想状态下的最危险的杆的校核5(1)确定约束力在上图所示的杠杆中，可以将其理想化。在理想化过程中，其强度较低的方位不能改变，但上图零件完全可理想的看为一根直杆，那么(2)画弯矩图，判断可能的危险截面图3.3弯矩图设=150N=300N=450NC截面： N/m (4)(3)计算危险截面上的最大正应力 计算惯性矩 I=bh3/12=4.2*10-6 m4 (5) 计算危险截面上的最大正应力 =Mmax yI=(15*0.025)/4.2*10-6=8.9*104Pa (6)最大正应力远小于许用应力250MPa3.2装置二装置的材料为45调制钢3.2.1装置的受力分析1装置的杠杆：该结构是杆件的变形图3.5杠杆图此处计算与上3.1.1相同省略2吸