Z32K型摇臂钻床变速箱的改进设计【全套11张CAD图纸+毕业论文】

Z32K型摇臂钻床变速箱的改进设计
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Z32K型摇臂钻床变速箱的改进设计论文.doc
Z32K摇臂钻床主轴部分装配图.dwg
Z32K摇臂钻床变速箱图.dwg

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升降手柄结合件.dwg
双联齿轮.dwg
圆柱齿轮.dwg
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改进变速箱图.dwg
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窥视盖.dwg
答辩资格审查表.doc
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过渡轴.dwg
锥齿轮.dwg
锥齿轮轴.dwg
目   录
中文摘要及关键词 1
英文摘要及关键词 2
第一章 概述 ．3
1.1摇臂钻床的简介3
1.2摇臂钻床的国内发展动态及趋势 ．4
第二章 原动机的选择 ．5
2.1常用原动机的运动形式 ．5
2.2原动机的驱动形式 ．5
2.3原动机选择应考虑的因素 ．5
2.4原动机的性能比较 ．6
2.5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 ．8
3.1传动设计方案评价的目的 ．8
3.2传动设计方案评价的原则 ．8
3.3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 ．12
5.1部分传动连接设计 12
5.2传动比、各轴转速、功率及转矩的计算 12
5.3齿轮材料的选择 14
5.3.1齿轮材料的基本要求 14
5.3.2常用材料及热处理 14
5.4直齿圆锥齿轮的尺寸设计计算及校核 17
5.4.1圆锥齿轮的各参数设计计算 17
5.4.2受力分析 18
5.4.3结构设计 18
5.4.4计算载荷 19
5.4.5齿面接触疲劳强度的校核 20
5.4.6轮齿弯曲强度校核 21
5.5锥齿轮轴的设计计算及校核 21
5.5.1锥齿轮部分主要参数设计计算 21
5.5.2轴端部分参数设计 23
5.5.3锥齿轮轴的固定 23
5.6机-4齿轮设计计算及校核 ．24
5.6.1 尺寸设计计算 ．24
5.6.2结构分析 25
5.6.3受力分析 25
5.7双联齿轮的设计计算 26
5.8 过渡轴的设计 ．27
5.8.1轴的失效形式 27
5.8.2轴的材料 27
5.8.3过渡轴的强度校核 28
5.8.4过渡轴的固定 31
第六章   轴承的选择与校核 32
6.1轴承的分类 32
6.2滚动轴承及类型 32
6.3 滚动轴承的失效形式 ．32
6.4 轴承的选择计算 ．33
第七章 键的选择和键联接强度计算 35
7.1 键的选择 ．35
7.2 键联结强度计算 ．35
第八章 设计小结 37
参考文献 ．38
致谢 ．39
中文摘要及关键词
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
英文摘要及关键词
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。
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；0.3~1000KW，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；5~38000KW
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2.2N·m，质量27Kg。第八章  结  论
通过此次设计，我们能够较系统地、全面地把大学四年所学的基础知识和专业知识综合地利用起来，目的是把自己所学的知识连贯起来应用于实际当中，来解决生产实际问题，从而锻炼我们的分析问题和解决问题的能力，从而设计出满足要求的机械产品。
   本次设计的主要任务是对Z32K型摇臂钻床变速箱的改进设计，我针对调研中发现实际操作过程中存在的问题，对其升降系统进行改进设计。在设计过程中，我制定了合理的传动路线，绘制升降系统传动机构运动简图，并对其新增传动部件进行动力和运动分析，对主要的传动零件进行设计及校核。我设计改进后的升降系统具有手动和自动并存功能，但是在操作过程中也会存在安全隐患，因为在开启自动升降的同时，手动系统也会运转。为了安全起见，本应该再对其手柄改进为弹簧推卸装置，由于时间和精力有限，没能进行改进，因而在自动升降状态下，应该将手动手柄拿开，尽量避免手动手柄运动与自动升降同时进行。
   因为我以前很少接触过摇臂钻床这种机器。因此在设计开始时，我并没有太大的把握，感觉到非常棘手。但后来在指导老师们和同学的帮助下，我在设计过程中没有遇到太多的困难。由于我的设计是变速箱的改进设计，因此设计的重点自然是传动件的设计。在设计过程中，我收集了大量的相关资料和信息。其中主要来自于调研收集的资料、手册、教材以及网上搜索及指导老师反馈的意见等。各步骤都有详细计算，必要时有图表加以辅助。但是由于本人经验欠缺，加上对摇臂钻床的了解的也不是很具体，所以设计方案从总体上看结构不是很紧凑，逻辑也不够严谨。难免会导致计算的结果出现偏差，望各位多多包涵。另外，装配图和零件图尽量按国家机械制图标准习惯画法绘出，并以CAD软件绘制出所有的图纸，通过这次设计，我觉得自己的CAD制图能力也有了很大的提高。
   我在这次设计中最大的感受是：理论与实践必须相互结合，只有将正确的理论应用于实践中，才能真正其发挥理论的价值，才能够更深刻地了解和掌握理论的真正内涵；要作到理论与实践相结合就必须有一定的理论基础和丰富的实践经验，在这方面，我还是很欠缺，还希望在日后的进一步学习和工作中来弥补和提高，此外，设计工作是一项繁重的工作，必须具有严谨细致的工作作风和顽强的决心和毅力。我会努力使自己真正成为一位合格的机械设计工作者。
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