基于摇臂钻床轴向螺旋直线驱动设计【无CAD图】
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基于摇臂钻床轴向螺旋直线驱动设计【无CAD图】,基于,摇臂钻床,轴向,螺旋,直线驱动,设计,螺旋直线驱动
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毕业设计（论文）任务书 系 部 ： 机械工程系 专 业 ： 机械工程与自动化 学 生 姓 名： 学 号： 设计 (论文 )题目 ： 螺旋直线驱动机构原理与设计 起 迄 日 期 : 2011 年 2 月 25 日 5 月 4 日 设计 (论文 )地点 : 指 导 教 师 : 专业负责人 : 发任务书日期 : 2011 年 2 月 25 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、系部领导签字后生效。此任务书应在第七 学期结束前填好并发给学生； 2 任务书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（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴； 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部主管领导审批后方可重新填写； 4 任务书内有关“系部”、“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； 5 任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标 714 2005文后参考文献著录规则的 要求书写，不能有随意性； 6 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 2005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“ 2009 年 3 月 15 日”或“ 2009 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： （ 1）提高调查研究、中外文献检索与阅读的能力 （ 2）提高综合运用专业理论、知识分析解决实际问题的能力。 （ 3）提高独立研究与论证的能力。 （ 4）提高设计、计算与绘图的能力及计算机应用能力。 （ 5）提高撰写设计说明书的能力。 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）： 一、 课题应完成的任务： （ 1）建立机构数学模型，并进行相关的设计计算。 （ 2）应用三维设计软件进行设计、分析和绘制机构特性曲线。 （ 3）毕业设计论文及相关文档。 （ 4）主要技术参数：最大驱动力 100 N，最大速度 2m/s。 二、 课题要求： 认真查阅相关的螺旋直线驱动机构工作原理、结构特点和设计方法，确定机构方案。应用三维设计软件设计机构的主要结构，分析其运动和动力特性。 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毕业设计论文、图表、实物样品等： （ 1） 三维软件设螺旋直线驱动机构主要结构。 （ 2） 运动和动力特性分析曲线。 （ 3） 结构优化方案。 4主要参考文献： 1 沈世德等 1997 2 张毅，罗元，郑太雄等 北京 :电子工业出版社 ,2007 3 曹惟庆、徐曾荫 机械工业出版社 1998 4 陈学东 ,贾文川等 武汉 :华中科技大学出版社 ,2006 5 马香 峰 北京 :机械工业出版社 ,1991 6 邱龙辉，史俊友，叶琳 维机械设计 M2007 7 蔡自兴 北京 :清华大学出版社 ,2004 8 吴俊飞，王新智，姜生元，吴爽 . 基于 巡线机器人压紧机构的运动学仿真 . 机械设计与制造 ， 2007（ 2）： 619 张培锋， 王洪光， 房立金， 姜勇 . 一种新型爬壁机器人机构及运动学研究 . 机器人 ， 2007（ 1）： 1210刘夏石工程结构优化设计原理、方法和应用北京：科学出版社， 1984 11 江见鲸等有限元法及其应用北京：机械工业出版， 2006 12 赵经文，王宏钰结构有限元分析第 2 版北京：科学出版社， 2004 13 邱龙辉，史俊友， 叶琳 维机械设计 M2007 14 朱孝录 . 机械传动设计 手册 电子工业出版社 ,2007 15 唐中一 , 于今 , 顾庆祥 . 复合传动与控制 重庆大学出版社 ,2004 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： 起 迄 日 期 工 作 内 容 2011 年 2 月 25 日 011 年 5 月 4 日 2 月 25 日 1 日 4 月 2 日 15 日 4 月 16 日 25 日 4 月 26 日 30 日 5 月 1 日 4 日 完成英文翻译和开题报告。 基本完成设计计算和理论分析。 完成规定的设计和有限元计算。 完成论文初稿 整理和完成论文并准备答辩。 论文评阅与答辩 所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 系部意见： 系部主任： 年 月 日 毕业设计 (论文 )开题报告 学 生 姓 名： 学 号： 专 业 ： 机械工程及自动化 设计 (论文 )题目 ： 螺旋直线驱动机构原理与设计 指 导 教 师 : 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（可从教务处网页上下载）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”应按论文的格式成文，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篇科技论文的信息量，一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量（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 7408 94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“ 2009 年 3 月 15 日”或“ 2009 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 2000 字左右的文献综述： 文 献 综 述 摘要 螺纹分类很多， 直线螺纹，直观理解其结构为螺纹，并且可直接得到位移，而不需依赖旋转运动来得到直线位移，当螺杆很长时，螺纹的直线运动就可以将螺母很迅速抵达所需的位置。螺纹原理可在旋转运动时产生直线位移，将多件物体紧固在一起；或是将旋转运动转变直线运动，以达到传动目的。但旋转运动一周只能产生一个螺距的直 线位移 。 关键词 螺纹 直线 运动 螺纹必须是内螺纹和外螺纹成对使用才能够实现各种预定功能，通过内、外螺纹的相互滑动接触能够起到拧紧或传递运动的作用。螺纹按其断面形状可分为三角形螺纹、梯形螺纹和弧形螺纹等。 这是相似性原理在产品功能和结构上的应用，是一种实现标准化与多样化的有机结合及多品种、小批量与效率的有效统一的标准化方法。 ，特别是在我国加入世贸组织后，世界的制造中心就从发达国家迁移到了亚洲，我国有廉价的劳动力和广大的消费市场，因此，我国工业要想发展，就需要有相应的技术和设备来支持。 1 螺纹的分类 在圆柱或圆锥母体表面上制出的螺旋线形的、具有特定截面的连续凸起部分。螺纹按其母体形状分为圆柱螺纹和圆锥螺纹；按其在母体所处位置分为外螺纹、内螺纹，按其截面形状（牙型）分为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹及其他特殊形状螺纹，三角形螺纹主要用于联接，矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于传动；按螺旋线方向分为左旋螺纹和右旋螺纹，一般用右旋螺纹；按螺旋线的数量分为单线螺纹、双线螺纹及多线螺纹；联接用的多为单线，传动用的采用双线或多线；按牙的大小分为粗牙螺纹和细牙螺纹等，按 使用 场合和功能不同，可分为紧固螺纹、管螺纹、传动螺纹、专用螺纹等。 2 圆柱螺纹的主要几何参数 外径（大径），与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱体直径。螺纹的公称直径即大径。 内径（小径），与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱体直径。 中径，母线通过牙型上凸起和沟槽两者宽度相等的假想圆柱体直径。 螺距，相邻牙在半径线上对应两点间的轴向距离。 导程， 同一螺旋线上相邻牙在中径线上对应两点间的轴向距离。 牙型角，螺纹牙型上相邻两牙侧间的夹角。 螺纹升角，中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面之间的夹角。 工作高度，两相配合螺纹牙型上相互重合部分在垂直于螺纹轴线方向上的距离等。螺纹的公称直径除管螺纹以管子内径为公称直径外，其余都以外径为公称直径。螺纹已标准化，有米制（公制）和英制两种。国际标准采用米制，中国也采用米制。 圆柱螺纹中，三角形螺纹自锁性能好。它分粗牙和细牙两种，一般联接多用粗牙螺纹。细牙的螺距小，升角小，自锁性能更好， 常用于细小零件薄壁管中，有振动或变载荷的联接，以及微调装置等。管螺纹用于管件紧密联接。矩形螺纹效率高，但因不易磨制，且内外螺纹旋合定心较难，故常为梯形螺纹所代替。锯齿形螺纹牙的工作边接近矩形直边，多用于承受单向轴向力。 圆锥螺纹的牙型为三角形，主要靠牙的变形来保证螺纹副的紧密性，多用于管件。 3 螺旋线 将直角三角形 角三角形的斜边 边的倾斜角称为螺旋升角螺旋升角。螺旋线是螺纹的基本曲线，螺纹按螺旋线卷绕的方向可分 为右旋螺纹和左旋螺纹。一条螺旋线的螺纹称为单线螺纹单线螺纹，两条以上螺旋线的螺纹分别称为双线螺纹、三线螺纹等，统称为多线螺纹多线螺纹。在圆柱轴线方向测量的螺旋线之间的距离称为螺距螺距，螺纹旋转一周沿轴向移动的距离称为导程导程。 图 斜面原理 如图 纹的工作原理可以认为与放在斜面上的物体沿斜面被上下推动时的作用相同。 拧紧螺纹 时的受力分析：拧紧螺纹时的受力状态就相当于在图 水平方向的力 F 推动负载 面介绍水平力的求法。 如图 别将和分解为平行斜面和垂直斜面的两个方向上的分力，其中，垂直斜面方向的合力为（ 如果斜面的摩擦因数为，则摩擦力 f： f（ 考虑到力在斜面方向的平衡关系，可得 f （ 所以 （ （ F= 1 设摩擦角摩擦角为 & = 于是可以得到 F=(1 =&+） 松开螺纹时的受力分析：松开螺纹时的受力状态就相当于在图 水平方向的力推动负载向下移动时的受力状态，力的求法与的求法相同，于是可以得到 =（ 1+=&） 图 图 图 拧紧螺纹时的力矩 如图 为螺栓的有效直径，为拧紧力，为作用在扳手上的力，为扳手的长度。假设力作用在螺栓的有效直径上，则用扳手拧螺母时所需要的力矩 M=L=&+） 故作用在扳手上的力 F1=&+） 4 课题研究背景 公制普通螺纹公制普通螺纹应用最广，常作为连接螺纹使用。 螺纹的应用双向螺旋如图 螺杆或中空的螺母两端分别制成左旋螺纹和右旋螺纹，将螺母向一个方向转动时，两端将 同时缩进或者同时伸出，这种机构称为双向螺旋机构双向螺旋机构。由于其结构简单，所以在机械手中应用较多。 图 建筑用长螺杆最近出现了大规模的郊外建筑器材商店，那里的建筑用长螺杆非常便宜，甚至有像表 001000螺杆。将其应用于简单的机器人上，可以组成大移动量的机构，使用非常方便（见图 滚珠丝 杠将螺纹的轴截面形状设计成圆弧形，在螺母和螺杆之间的螺旋沟槽中放入一排滚动轴承用的小钢球就构成了滚珠丝杠滚珠丝杠。钢球从螺母一端排出，通过螺母中的孔道可以返回螺母另一端的沟槽中。由于滚珠丝杠的摩擦力小，所以常作 为直线运动的驱动丝杠使用（见图 图 图 5 结束语 螺旋直线驱动机构原理与设计 是时代的需要，是时代的产物意图和最终目的就是为了满足人们对多样化的需求和适应激烈的市场竞争，在多品种、小批量的生产方式下，实现最佳的效益和质量。研究和解决某一个孤立的产品或系统的设计或构成的问题，而是解决某类产品或系统的最佳构成形式问题，即由标准化的组合而成。 螺旋直线驱动机构原理与设计， 利用这个设计原理来达到机械设计的目的， 直线 螺纹原理可在旋转运动时产 生直线位移，将多件物体紧固在一起；或是将旋转运动转变直线运动，以达到传动目的。但旋转运动一周只能产生一个螺距的直线位移 。 参 考 文 献 1 沈世德等 1997 2 张毅，罗元，郑太雄等 北京 :电子工业出版社 ,2007 3 曹惟庆、徐曾荫 机械工业出版社 1998 4 陈学东 ,贾文川等 武汉 :华中科技大学出版社 ,2006 5 马香峰 北京 :机械工业出版社 ,1991 6 邱龙辉，史俊友，叶琳 M2007 7 蔡自兴 北京 :清华大学出版社 ,2004 8 吴俊飞，王新智，姜生元，吴爽 . 基于 巡线机器人压紧机构的运动学仿真 . 机械设计与制造 ， 2007（ 2）： 619 张培锋， 王洪光， 房立金， 姜勇 . 一种新型爬壁机器人机构及运动学研究 . 机器人 ， 2007（ 1）： 1210刘夏石工程结构优化设计原理、方法和应用北京：科学出版社， 1984 11 江见鲸等有限元法及其应用北京：机械工业出版， 2006 12 赵经文，王宏钰结构有限元分析第 2版北京：科学出版社， 2004 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 本课题要研究或解决的问题 和拟采用的研究手段（途径）： 本课题主要针对 螺旋直线驱动机构原理与设计， 通过对参考文献的阅读和学习，针对任务书要求，对涉及 螺旋直线驱动机构原理与设计 做了一些初步地了解，主要以下几个步骤进行 : (1) 首先了解使用 螺旋直线驱动机构概念 。 (2) 搞懂 驱动机构原理设计 要求。 (3) 查阅 螺旋直线驱动机构相关的资料 。 (4) 完成论文的初步框架。 (5) 通过自己的设计体会，结合已有的参考文献，对 模块化生产系统软件设计 流程进行归纳总结。 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： 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： 指导教师： 年 月 日 所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 基于摇臂钻床轴向螺旋直线驱动设计 目 录 摘 要 . I . 绪论 . 1 究目的和意义 . 1 究的主要内容 . 2 2 基本内容和技术方案 . 2 3 摇臂的回转设计 . 3 套的设计 . 3 . 4 . 5 力轴承的选择 . 6 转模型图 . 7 . 8 . 8 轨的设计 . 9 杠螺母传动设计 . 9 . 10 母的设计 . 12 杆蜗轮传动设计 . 13 杆安装轴承的选用和校核 . 14 . 15 5 右摇臂部件设计 . 16 横臂的结构设计 . 16 动轴的设计 . 17 动轴轴承的选用和校核 . 17 6总结 . 18 参考文献 . 19 致谢 . 20 I 摘 要 普通钻床只能加工形体较小 ,结构简单的工 件 ,而对于在特殊的加工条件下，如工件体积和重量都较大、固定不能移动等，普通钻床便很难加工 ,只能采用专用钻床 。 专用钻床是在普通机 床的基础上，根据待加工工件或加工所处的特殊条件而设计制造出来的 ，因而能够满足特定的加工要求。 水力发电机为了满足大发电量的要求一般都做的体积都比较大，重量可达几吨甚至几十吨。其安装孔不便于在车间里进行，只能在工地现场加工，所以需要设计出符合实际情况的专用钻床。 我国的水电站发电机机座安装孔的加工一直依赖于进口的专用摇臂钻床，价格昂贵，加工成本较高。因此设计出我国的水电站发电机安装孔专用 摇臂钻床具有重大意义。 我主要针对专用摇臂钻床的摇臂部件进行研究和设计。根据此专用摇臂钻床的设计要求，摇臂要能够绕立柱 摆动（ 360）和直线移动（ 1000直线移动能机动，到位后能夹紧 。 根据设计要求和特点，设计如下：将摇臂的结构设计成双边式的，即将变速箱与主轴箱分别安装在摇臂的两边。变速箱的动力通过中空的摇臂传递给回转部件，最后传递给主轴箱。摇臂的摆动可通过 在立柱外安装导套，导套与立柱上的丝杠组成丝杠螺母副，丝杠旋转，则可带动整个摇臂沿立柱上下移动。将摆动块安放在到导套上 ，导套与摆动块之间通过推力轴 承连接。 摇臂设计成左、右两个，分别位于摆动块的两 侧，并以摇臂的底面与摆动块组成导轨副。 导套 静止 ，摆动块可绕导套自由摆动。导套 沿立柱 上下移动到位后 、摆动块摆动到位后 ， 采用液压哈弗机构将他们加紧。 左摇臂内部通过丝杆螺母传动和蜗杆蜗轮传动驱动整个摇臂左右移动，右摇臂内部通过传动轴将变速箱的动力传递给回转部件。摇臂水平移动到位后通过摆动块上的液压加紧柱将摇臂加紧。 关键词： 摇臂钻床；变速箱；丝杠；蜗杆 。 is as is in to or of in to of of do is of of a do in at So we to a of is on of is of in is of I in to of to 360), 1000 in to to in of to to in of to in of in of in of to be on up 1 1 绪论 究目的和意义 钻床主要用来加工工件上的孔 ,其应用在各方面都广泛。常见的钻床 ，钻头的旋转为主运动，钻头的轴向移动为进给运动。钻床可 加工通孔、盲孔等，如果更换特殊的刀具，则加工范围变大，可进行扩、锪、铰或进行攻丝等加工。 钻床的结构相对较为简单，加工精度 较低。常见的钻床有立式钻床、深孔钻床和摇臂钻床，全属于普通机床 普通钻床可以加工常见的体积重量都较小的工件，可是对于在特殊的加工条件下，如工件体积和重量都较大、固定不能移动等，普通钻床便很难加工，所以普通钻床的加工范围不大，而需要专用钻床 。 专用钻床是在普通机床的基础上，根据待加工工件或加工所处的特殊条件而设计制造出的钻床。专用钻床现已广泛地在我国纺织机械、石油机械、印刷机械、包装机械、医疗器械、航空航天、汽车拖拉机、橡塑模具以及发电机制造、机床制造等行业。近年来专用钻床的发展速度很快，其中主要发展方向为：钻削孔径向小方向延伸，说明技术含量高，质量要求严格； 主轴向多轴发展 ,可以同时加工多件工件，提高加工效率；主轴转速高，应用先进的电主轴，运转平稳、精度提高；进给速度范围广且大，因此专用钻床这些年来由于先进技术的应用，水平提高很快。 国外发达国家由于发展较早，用于此加工的专用钻床早已研发出来。我国的在此方面的研究起步晚，与国外发达国家有一定的差距，但随着我国经济的迅猛发展，此方面的研究也 取得了很大的突破，与国外的先进设备和技术的差距将越来越小。 水力发电机为了满足大发电量的要求一般都做的体积都比较大，重量可达几吨或几十吨，甚至更大。因此水力发电机的制造比较难。其承受巨大的水力冲击，发电机的稳定性和安全性是很重要的，因此其机座必须深埋在地下，并用混凝土浇筑、加固后，才将发电机装在机座上。 发电机与机座的联接方式采用最常用的螺栓 螺孔。发电机机座体积、重量大、深埋于地下、形成一个圆形地坑。其安装孔的加工不便于在车间里进行，只能在工地现场加工，而常用的钻床是安装在固定的车间里的，工件运动而机床不 动。所以需要设计出符合实际情况的专用钻床。 我国的水电站发电机机座安装孔的加工一直依赖于进口的专用摇臂钻床，价格昂贵，加工成本较高。因此设计出我国的水电站发电机安装孔专用钻床具有重大意义。 通过设计此专用钻床，巩固了我们大学四年的所学知识，并且将所学的知识进行一次实战应用，培养我们分析问题，解决问题的能力，并为我以后的学习和工作积累宝贵的经验和提供指导。 2 究的主要内容 此专用钻床的总体设计 主要 内容为：钻床的 3个方向的行程是 X=1000W=1500=300；钻床的主轴箱要求可以摆 动，以补偿大型钻床底座的水平度， 因此要求钻床的主轴箱在水平面内在 X 和 Y 两个方向上实现 5的摆动；钻床的的最大设计钻孔攻丝直径是 80 我所设计的摇臂部件的设计要求如下： 要求摇臂能摆动（ 360）和直线移动（ 1000直线移动能机动，到位后能夹紧。 2 基本内容和 技术方案 此摇臂的总体设计改变普通摇臂钻床的结构形式，即摇臂呈现单边悬梁式，而是采用双边式，即采用将主轴与变速箱分开安装在摇臂的两头，即变速箱在摇臂的一边，主轴在摇臂的另一边。摇臂改变为分为左右两个。 要实现摇臂的 360 摆动，则可以 先设计出一个导套， 导套与立柱配合，在导套上加工有一个通孔，且加工有全螺纹，与立柱上的丝杠组成丝杠螺母副，丝杠转动带动导套沿丝杠上下移动，在导套上有一径向的通孔，在孔中安装夹紧块，当导套移动到预定位置，采用液压力压紧夹紧块，夹紧块顶紧立柱，考夹紧块与立柱的摩擦力使上下运动定位 夹紧。 摆动块安装在导套上， 导套与摆动块的通过推力轴承连接 ,摆动块上开有摇臂移动的导轨槽 ,还开有能在导套上加紧的哈弗机构和能将移动到位的摇臂加紧的液压机构。摇臂分为两个 横臂 分别悬挂在摆动块的左右两边，左 横 臂主要实现带动摇臂 沿水平面左右移动 ，右横臂实现将变速箱的动力传递给回转部件。为了实现摇臂的移动，左横 臂除了承受变速箱、回转部件、主轴的部分重量外，还要能够移动。通过多种方案的比较，最终采用在左 横臂里面安装丝杠螺母机构来实现，即丝杠安装在左横 臂内部，螺母固定在摆动块上，由单独的电机带动丝杠转动，则摇臂则相对于摆动块 左右移动。由于在 横 臂的端部安装电机较为困难，则将电机安装在左 横 臂的侧面，这时电机的输出轴与丝杠垂直， 且电机的额定转速一般较高，需要变速装置，为了减小机床的重量和体积，减小材料的消耗，降低成本，综合分析，确定采用蜗杆 蜗轮传动机构。 将蜗轮装在丝杠上，蜗杆 垂直装在 横 臂上，蜗杆一端与电机通过联轴器连接。这样来既解决了电机输出轴与丝杠垂直的动力传递，又凭借蜗轮蜗杆可实现大传动比的特点省去了变速装置，实现结构紧凑、减小机床的重量和体积，减小材料的消耗，降低成本。右 横 臂只用来传递变速箱 到回摆部件的 动力， 故在右 横 臂内部只需安装一根传动轴即可。 由于左右 横 臂内部都得要实现传递动力的要求，则左右摇臂都设计成空心的。 整个方案如下： 3 3 摇臂的回转设计 套的设计 导套主要实现 4个功能。 1、承载摆动块和左、右横臂的重量； 2、能够使摆动块在其上 进行 360的旋转； 3、提供与立柱上的 丝杠配合的螺纹，组成丝杠螺母副，以带动摇臂能够沿立柱上下移动； 4、摇臂上下移动到位后能在立柱上加紧。根据设计思路，确定设计如下： 4 套加紧块的设计 导套加紧块用液压力来将上下移动到位的导套加紧在立柱上，立柱的外表面是圆柱面，故采用哈弗机构的形式来实现加紧。结构如下： 5 动块的设计 摆动块 通过推力轴承安装在导套上，其必须实现 4个功能。 1、与导套通过轴承连接，围绕导套实现任意角度的旋转； 2、摆动块旋转到位后能够在导套上加紧定 位； 3、为左右横臂的移动提供导轨面； 4、能对左右移动到位的横臂进行加紧。其次在摆动块上要设计出摇臂的压板安装位置和与左摇臂中的丝杠相配合的螺母安装位置。为了避免摇臂与摆动块有大接触面，还设计出间隙槽。最后还有两种加紧机构和液压缸安装位置。 6 力轴承的选择 轴承 按其所能承受的载荷方向 可分为： 径向轴承，又称向心轴承，承受径向载荷。 止推轴承 ，又称推力轴承，承 受轴向载荷。 径向止推轴承，又称向心推力轴承，同时承受径向载荷和轴向载荷。按轴承工作的摩擦性质不同可分为滑动摩擦轴承（简称滑动轴承）和滚动摩擦轴承（简称滚动轴承）两大类。 摆动块安装在导套上 ,导套要承受包括摆动块、 左右横臂 、变速箱、回转部件和主轴箱的所有重量。 为了避免摆动块与导套之间的大接触面，为了使导套上的摆动块旋转灵活，需要使用 能够承受巨大的轴向力的轴承来 连接导套和摆动块。 推力圆柱滚子轴承 属分离型轴承。 可承受单向轴向负荷，不能限制轴的径向位移。 轴承刚性大，占用空间小，轴向负荷能力大，对冲击负荷的敏感 度低。 适用于低转速，常用于推力球轴承无法适用的工作场合。 安装时不允许轴与外壳的轴线有倾斜 。 假设立柱的外径为 600需选用下层内径为 600推力轴承。 查标准得知， 只有推力圆柱滚子轴承有 600选用的滚动轴承为推力圆柱滚子轴承，代号为：滚动轴承 51811 301力 圆柱滚子 轴承 7 转模型图 总体图 加紧导套原理图 8 加紧摆动块原理图 臂 部件 设计 横臂 设计 左横臂主要用来实现驱动横臂在水平面内移动，且驱动机构适宜安装在横臂的内部，所以横臂应设计成空心的，又为了便于在摇臂中安装其他 传动机构，则将横臂做成一面挖空的盒状结构，又为了提高横臂的刚度和强度，最后还要设计一个摇臂盖板，使摇臂成为一个相对封闭的整体。 这样即满足了传动要求和结构要求，也减轻了这个钻床的重量。 左横臂内部的传动的机构有丝杠 蜗轮传动 。主要包含的零部件有丝杠、安装丝杠的轴承、轴承端盖、蜗轮、蜗杆、蜗杆安装轴承和轴承端盖。所以横臂的结构设计应充分满足其内部的零部件的 安装要求。 其次，横臂与分列与其两边的变速箱和回摆部件有连接关系，需要设计出连接结构。 最后由于丝杠 还需要安装在摇臂外的摆动块上，故需要在横臂上留出螺母的运动空间。 驱动蜗杆的电机的也需要设计出安装位置。设计如下图所示： 9 轨的设计 导轨 是 金属或其它材料制成的槽或脊，可承受、固定、引导移动装置或设备并减少其摩擦的一种装置。导轨表面上的纵向槽或脊，用于导引、固定机器部件、专用设备、仪器等。导轨又称滑轨、线性导轨、线性滑轨，用于直线往复运动场合，拥有比直线轴承更 高的额定负载， 同时可以承担一定的扭矩，可在高负载的情况下实现高精度的直线运动 摇臂在水平面内左右移动，需要设计出相应的导向和承载导轨。导轨副中运动的一方为动导轨，不动的一方为支撑导轨。动导轨 相对于支撑导轨只能有一个自由度的运动，以保证单一方向的导向性。一般的动导轨相对于支撑导轨作直线运动。按摩擦性质分，常用的导轨可分成滑动导轨和 滚动导轨。导轨的设计应满足导向精度、精度保持性、低速运动平稳性、结构简单、工艺性好的要求。 导轨材料应耐磨性好、工艺好、成本低。直线移动导轨的的截面基本形式主要有三角形、矩形、燕尾形 和圆柱形。在此横臂导轨的设计中 根据横臂与摆动块的结构特点和导轨的设计要求，巧妙的以横臂的下矩形底面为动导轨，以摆动块两侧开的矩形槽为支撑导轨，采用摩擦滑动导轨的形式 ，构成矩形导轨。导轨的材料的就使用摆动块的材料和横臂的材料，即支撑导轨采用铸铁，横臂采用淬火钢。这样既满足导向精度，又使运动平稳 ，工艺简单，制造方便，调整和维修方便，成本低廉。 铸铁与钢之间的动摩擦系数 n= 杠螺母传动设计 丝杠螺母机构又称螺旋传动机构。 当丝杠作为主动体时，螺母就会随丝杠的转动角度按照对应规格的导程 转化成直线运动，被动工件可以通过螺母座和螺母连接，从而实现对应的直线运动。 丝杠螺母机构的最大特点是利用了斜面原理，将斜面卷曲变形，从而形成罗纹。将转动变成平动。 丝杠转一圈，螺母位移一个螺距。这样省力不省功 它主要用来将旋转运动变换为直线运动或将直线运动变换为旋转运动。有以传递能量为主的 (如螺旋压力机、千斤顶等 )；也有以传递运动为主的如机床工作台的进给丝杠 )；还有调整零件之 间 相对位置的螺旋传动机构等。 丝杠螺母机构有滑动摩擦机构和滚动摩擦机构之分。滑动丝杠螺母机构结构简单，加工方便，制造成本低，具有自锁 功能，但其摩擦阻力矩大、传动效率低 (30 40 )。滚珠丝杠螺母机构虽然结构复杂、制造成本高，不能自锁，但其最大优点是摩擦阻力矩小、传动效率高 (92 98 )，精度高，系统刚度好，运动具有可逆性，使用寿命长，因此在机电一体化系统中得到大量广泛应用 10 杠的设计 假设这个移动的横臂加上 变速箱 ，回摆部件，主轴箱等部件总体的质量为 8吨，则 轴向的 驱动力 F=*1000*10*000 (N). 丝杆的轴向位移 L=1040设丝杠的转速为 n=125r/设计的螺纹线升角为 20则丝杠的轴向移动速度（摇臂的移动速度） v= 10020t a a 丝杠和螺母的材料都选用 45钢，则螺纹传动之间的当量摩擦系数 f =当量摩擦角 r c t a na r c t a n f 则丝杠与螺母传动的螺纹摩擦力矩 M= )a n (t a n (21 2 N/m) 丝杠的驱动功率 P= 012 56395 50n M(丝杠上除了螺纹的设计外，丝杠也是轴类结构，也需要按轴的设计方法。由于丝杠上还需要安装蜗轮 以需要设计出键槽等结构。丝杠的加工适宜车削，故丝杠的上需要设计出 退刀槽，丝杠的安装还需要设计出轴承的安装结构。 丝杠的耐磨性校核 本螺纹矩形，轴向载荷 F=4000N，许用比压【 】 =，采用整体式螺母，所以 以耐磨性足以满足强度 。 丝杠强度校核 11 45钢的许用应力 =220螺纹小径 5当量应力 233223)4( 172当量动载荷 P= 2 0 8 01 0 5 0 承的工作温度小于 120 ， ,圆锥滚子轴承 =310， 310 6310 6/ 10 40002500601208010 60 nL 以当量动载荷 P= 6 0 02 0 0 0 承的工作温度小于 120， ,圆锥滚子轴承 =000400601360010 60 310 6310 6 nL 63轴承的寿命满足要求。 18 6总结 为期近 3 个月的毕业设计时间很快就过去了 ,在这期间在指导老师的悉心指导下 ,在我认真努力的学习和辛勤工作下 ,我 顺利完成了毕业设计任务书中要求的设计任务 ,即 1拟订出了摇臂部件的总体方案 ,包括摇臂能摆动（ 360）和直线移动（ 1000直线移动能机动，到位后能夹紧； 完成开题报告； 2确定了摇臂部件运动和结构参数； 3完成了摇臂部件装配图设计； 4完成了主要零件的校核计算； 5画出零件工作图设计（部分） ； 6. 完成 5000汉字以上的英文资料翻译 。 回顾整个毕业设计的过程，我觉得受益匪浅。在老师的指导下，我查阅与设计任务有关的设计规范、设计手册、标准图以及工程实际中的常用的方法，综合运用所学的知识，全面分析设计任务中的要求和难题， 制定出能解决 的问题的多种方案，通过综合比较各个方案的优点和不足，采用最优的方案，使最大程度的满足功能要求、结构简化要求、工艺合理要求、强度要求、寿命要求和成本低廉的要求。 我还查阅了与设计任务相关的外文资料，开阔的视野，丰富了知识的结构。这个毕业设计全面提高了我的专业理论水平和素质，又一次培养了我独立解决工程实际中的难题，增强了 工程设计的意识和创新意识。运用所学的知识又巩固了所学的知识，综合运用知识就对所学知识进行了梳理、整合和升级。解决设计中问题，必须要用到所学知识，这样又是对所学知识的检阅， 还提高了自己对新的知识的学 习能力，积累了自己的工程设计经验，为以后的工作和学习打好坚定的基础。 由于缺乏经验，毕业设计中也存在不足。首先，设计出方案后，由于缺乏对摇臂的感官的认识，不便于画出摇臂的装配图，所以采用三维建模软件 摇臂的所有零部件进行了建模，并组装出摇臂的实物模型，这样对摇臂有了感官上的认识，可是在由三维实物模型生成二维工程图时， 平面工程图编辑能力不强，使得生成的工程图不能完全符合手工绘制的工程图的标准，在装配图上该剖视的位置不能剖视，轴承内部的滚子不该剖的却剖切开来，留下 多余的 线条。其次，对设计中的摇臂部件的强度可能 估计不够，如横臂的壁厚等。 不过，在以后的工作和学习中，我会铭记经验和教训，发扬优点，改正不足，不断积累工程设计经验，提高创新意识，努力成为一名优秀的设计师。 19 参考文献 机械设计手册，成大先，化学工业出版社 机床设计手册，机床设计手册编写组，机械工业出版社 金属切削机床设计，戴曙，机械工业出版社 机床设计图册 ， 上海纺织工学院 ， 上海科学技术出版社 三峡电站右岸水轮机座环专用钻床的设计 ，杨光， 科技创业月刊 ， 专用钻床结构设计中的若干关键技术研究 ，熊海， 机械研究与应用 ， 机械设计，彭文生等主编，北京，高等教育出版社， 8 of in of 006， 46（ 12 9 O. G. An of in 1996， 36（ 9） 10 . An on in 002， 29（ 7）： 1 20 致谢 光阴似箭转 ,眼间的近三个月的毕业设计时间快要过去了。 毕业在即，我的毕业设计如期完成，在这里我向所有关心的支持我的老师、同学表 示衷心的感谢！ 感谢我的指导老师徐瑾，在我整个的毕业设计的过程中，徐老师给我们提出了宝贵的意见，并全心全意的给我们提供技术上的指导；徐老师每周准时会见我们，对我们上一周的设计内容、进度进行考察和评估，发现问题后能够及时的给我们指导出来，即使有自己不明了的问题，徐老师立刻请教学识渊博的王三武教授。徐老师这种对学术执着追求的精神，对指导的学生孜孜不倦、认真负责的态度令我们很钦佩。可以这么说，没有徐老师对我们严格的考察、监督和指导，我们不可能按时完成毕业设计。在此，我衷心的对徐瑾老师表示感谢。 感谢王三武教授对我 的毕业设计进行的细心指导。由于我缺乏对专用摇臂钻床的设计经验，在一开始的设计过程中就像是闭门造车，不切合实际，不能达到预期的设计效果，遇到很多的难题，王三武教授在百忙之中抽出宝贵的时间对我们进行耐心的教导，给我们讲解专用摇臂钻床的设计经验和设计要求。在此，我再一次地对王三武教授表示衷心的感谢！ 感谢机电工程学院的所有老师，在我大学四年的学习和生活中，是他们给我了无私的帮助。他们教会了我专业知识，教会了我运用知识的能力，教会了我学习新的知识的能力。还在潜移默化中教会了我适应社会的能力。 感谢所有评阅我的毕业设 计的老师们，是你们的认真，耐心和宽容，给了我莫大的鼓励和支持，引领者我不断追求进步、不断超越。 感谢培养我四年的母校，是母校给了我丰富的知识和人生阅历，给了我一双腾飞的翅膀。在母校周年校庆之际，作为母校的一名学子祝愿母校蓬勃发展，向世界一流大学迈进！ 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 学院 (系 )： 机械工程系 专 业： 机械及其自动化 姓 名： 学 号： 外文出处： 附 件： he is or to It in so on on of to be or is a in in so on If is to on to on in a do of as is on a to to is is to in a On be on if a to to is to is to to to A of is an A of in it to a is at is a if to is to In to to of if in in of is to up of in in to s is to is an to to in is be to on In to to on on is is In to on to (1) is 2) (3) of is (4) is (5) is to be to to in on to on of to in to or to in to to in of or in in of is a a to to be In be to so on s to of In to or to s so on to on to In is by in to in to to to of is (a) (b) (c) In of is If is to or In of to to to be to If a in in of In to a up in of or on to so of in to in in be as as to if to to or is in is of is in is it to is on in by to to In is to to on be to In to to to in in on to to in to to to to be of in to to is on to to on of by is in to in of In (a) or (b) to to to to be to In to (c) as is in (d) is (e) is by to is to of to be to on of to to 机械设计理论 机械设计是一门通过设计新产品或者改进老产品来满足人类需求的应用技术科学。它涉及工程技术的各个领域，主要研究产品的尺寸、形状和详细结构的基本构思，还要研究产品在制造、销售和使用等方面的问题。 进行各种机械设计工作的人员通常被称为设计人员或者机械设计工程师。机械设计是一项创造性的工作。设计工程师不仅在工作上要有创造性，还必须在机械制图、运动学、工程材料、材料力学和机械制造工艺学等方面具有深厚的基础知识。 如前所诉，机械设计的目的是生产能够满足人类需求的产品。发明、发现和科技知识本身并不一定能给人 类带来好处，只有当它们被应用在产品上才能产生效益。因而，应该认识到在一个特定的产品进行设计之前，必须先确定人们是否需要这种产品 。 应当把机械设计看成是机械设计人员运用创造性的才能进行产品设计、系统分析和制定产品的制造工艺学的一个良机。掌握工程基础知识要比熟记一些数据和公式更为重要。仅仅使用数据和公式是不足以在一个好的设计中做出所需的全部决定的。另一方面，应该认真精确的进行所有运算。例如，即使将一个小数点的位置放错，也会使正确的设计变成错误的。 一个好的设计人员应该勇于提出新的想法，而且愿意承担一定的风险，当新的方法不适用时，就使用原来的方法。因此，设计人员必须要有耐心，因为 所花费的时间和努力并不能保证带来成功。一个全新的设计，要求屏弃许多陈旧的，为人们所熟知的方法。由于许多人墨守成规，这样做并不是一件容易的事。一位机械设计师应该不断地探索改进现有的产品的方法，在此过程中应该认真选择原有的、经过验证的设计原理，将其与未经过验证的新观念结合起来。 新设计本身会有许多缺陷和未能预料的问题发生，只有当这些缺陷和问题被解决之后，才能体现出新产品的优越性。因此，一个性能优越的产品诞生的同时，也伴随着较高的风险。应该强调 的是，如果设计本身不要求采用全新的方法，就没有必要仅仅为了变革的目的而采用新方法。 在设计的初始阶段，应该允许设计人员充分发挥创造性，不受各种约束。即使产生了许多不切实际的想法，也会在设计的早期，即绘制图纸之前被改正掉。只有这样，才不致于堵塞创新的思路。通常，要提出几套设计方案，然后加以比较。很有可能在最后选定的方案中，采用了某些未被接受的方案中的一些想法。 心理学家经常谈论如何使人们适应他们所操作的机器。设计人员的基本职责是努力使机器来适应人们。这并不是一项容易的工作，因为实际上并不存在着一个对所有人来说 都是最优的操作范围和操作过程 另一个重要问题，设计工程师必须能够同其他有关人员进行交流和磋商。在开始阶段，设计人员必须就初步设计同管理人员进行交流和磋商，并得到批准。这一般是通过口头讨论，草图和文字材料进行的。为了进行有效的交流 ，需要解决下列问题 （ 1） 所设计的这个产品是否真正为人们所需要？ （ 2） 此产品与其他公司的现有同类产品相比有无竞争能力 ？ （ 3） 生产这种产品是否经济？ （ 4） 产品的维修是否方便？ （ 5） 产品有无销路？是否可以盈利？ 只有时间能对上述问题给出正确答案。但是， 产品的 设计、制造和销售只能在对上述问题的初步肯定答案的基础上进行。设计工程师还应该通过零件图和装配图，与制造部门一起对最终设计方案进行磋商。 通常 ，在制造过程中会出现某个问题。可能会要求对某个零件尺寸或公差作一些更改，使零件的生产变得容易。但是，工程上的更改必须要经过设计人员批准，以保证不会损伤产品的功能。有时，在产品的装配时或者装箱外运前的试验中才发现设计中的某种缺陷。这些事例恰好说明了设计是一个动态
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