半自动钻床设计.docx
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1、半自动钻床设计摘要 台式钻床的简称为台钻,现已普遍于零件加工,以及机械修理的应用。但是此类的缺陷在于需要手动进给,非常影响生产效率。根据现有的台钻的基础上,来增加两个装置来激发此类钻床的潜力。一是自动进给装置能够做出“快速进给,工作进给,快速退回,停留”的动作,二是在主轴上安装多轴装置来提升产能。从而也可以降低劳动者的工作强度,降低成本。 本文首先介绍了台式钻床的国内外发展情况。其次根据课题需要,确定了此钻床的基本构造。选择电机传动为主要驱动机构,通过带轮传动和凸轮传动带动旋转。对凸轮辊进行了设计计算和校核,然后对带轮传动、齿轮传动进行了部分计算和校核。 关键词:台式钻床,自动进给,多孔钻削
2、Abstract The drilling machine is referred to as bench drill, has generally to the parts processing, and the application of mechanical repair. But this kind of defect is the need for manual feeding, greatly affected the production efficiency. Based on the existing bench drill, to increase two to stim
3、ulate the potential of drilling device. One is the automatic feeding device can make rapid feed, feed, quick return, stay in action, two multi axis device is mounted on the spindle to improve productivity. It can also reduce the work intensity of workers, reduce the cost. This paper firstly introduc
4、es the development situation of the drilling machine at home and abroad. Secondly, according to the need of the subject, the basic structure of this drilling machine. Select the drive motor is the main drive mechanism, rotate by the belt wheel transmission and cam drive. The cam roller is designed a
5、nd calculated and checked, and then the calculation and check of the belt drive, gear drive. Keywords: bench drilling machine,automatically feed ,porous drilling半自动钻床设计 - 0 - 目录 1.前言 - 1 1.1 项目背景 - 1 1.2研究内容 - 2 1.3研究方案 - 2 2.设计中有关的计算 - 6 2.1电动机的选择 - 6 2.2传动装置总传动比的计算及其分配 - 12 2.3蜗轮蜗杆传动系统的设计与校核 - 12
6、2.4齿轮参数的确定 - 16 2.5齿面接触强度校核 - 19 2.6齿面弯曲强度校核 - 23 2.7轴的计算 - 24 2.8轴直径及各段长度计算 - 25 2.11 螺栓组的连接强度计算 - 36 2.12强度校核- 40 3.结论 - 42 3.1 运动链的选择 - 42 3.2 传动比的分配 - 42 3.3动力源的选择 - 42 4.设计总结 - 46 5.致谢 - 47 6.参考资料 - 48 1 前言 1.1 项目背景 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、机床制造等行业有关零件的钻孔加工得到应用。台式钻床是机械
7、加工的常见设备之一,现有的台式钻床采用由电机带动连接在电机轴上的塔轮,通过皮带传动使安装在钻床主轴上的塔轮转动主轴上的钻头也和主轴一起随塔轮的转动而转动,从而实现对工件的钻孔加工。但是,由于受皮带塔轮直径的限制,现有的钻床电机转速与主轴转速的变速比较小,主轴的转速没法降低,不能适应某些要求慢转速或大孔径的物料钻孔的加工要求:如某些有色金属或非金属材料的钻孔,钻头转过太快时,容易产生发热粘结现象,影响加工质量。据此,现有的一种新型台式钻床应运而生。 一种台式钻床,包括底座、立柱、主轴、悬臂座、主轴套筒直线往复运动机构和主轴变速驱动机构,所述的主轴变速驱动机构由电机、主动塔轮、从动塔轮、皮带、中轴
8、及主动齿轮,从动齿轮和主轴组成,其中,电机安装在悬臂座上,主动塔轮固定在电机轴的一端上,主动塔轮通过皮带与从动塔轮转动连接,从动塔轮与主动齿轮固定在中轴上,中轴与悬臂座上的轴承连接,主动齿轮与从动齿轮啮合连接,从动齿轮与主轴连接,主动齿轮齿数大于齿轮设计的最小齿数,但小于从动齿轮齿数,主轴通过主轴套筒直线往复运动机构安装在悬臂座上。所述的台式钻床,主动齿轮与从动齿轮的齿数比为1:2,主动齿轮与从动齿轮置于同一齿轮盒中,电机轴、中轴、主轴三轴的轴心线平行且在同一平面上。本实用新型的有益效果是:由于在安装有从动塔轮的中轴与主轴之间采用一对变速齿轮传动,从而降低了主轴转速,使本实用新型所述的台式钻床
9、适应于某些要求慢转速或大孔径的加工要求。本实用新型所述的台式钻床,由于转速较慢,力矩较大,除作钻孔外,主轴套筒直线往复运动机构上的钻杆装上其他加工工具,即可改作镗孔、卷边等加工设备,若电机开关改为倒顺开关,还可作为螺母的攻丝设备。 目前传统的齿轮机构大多是采用单个的主动齿轮带动单个或多个的从动齿轮,并广泛的用于传递动力和减速器,其种类繁多,型号各异,应用范围十分广泛,随着科学技术的不断发展和生产水平的日益提高,普通齿轮传动由于接触齿数少、工作不平稳、承载能力不强、传动功率小和使用寿命短等缺点已经不能满足人们的使用要求。据此,我国研究人员发明了一种齿轮传动机构,其接触齿数多、工作平稳、承载能力强
10、、传动功率大、使用寿命长。该发明的技术方案是:一种齿轮传动机构,包括从动齿轮、输出轴和至少四个主动齿轮,所述的从动齿轮与输出轴固定连接,所述主动齿轮均与从动齿轮啮合。所述的主动齿轮有六个,六个主动齿轮均匀分布在从动齿轮外周,从动齿轮通过键与输出轴固定连接。 机械式电控自动变速器通常是在传统手动变速器的基础上,增加一套选、换挡执行机构来完成不同档位的切换,选挡和换挡动作分别有一个电机完成。以从二挡换三挡举例,在此过程中,选档电机由启动到停止工作了一次,换挡电机由启动到停止工作了两次,电机启动需要一定的响应时间,这些响应时间均会以累加的方式延长换挡的总时间,而换挡时间的长短直接关系到车辆的换挡品质
11、和动力性能,换挡时间越长,车辆的换挡品质和动力性能越差。此外,由于采用了两个电机,使系统结构复杂、成本高,控制起来也较复杂。针对以上不足,研究人员发明了一种具有响应快速,控制容易,工作可靠,成本相对较低等特点的汽车变速器换挡机构,包括有电机、齿轮减速机构、换挡拨叉、倒车灯开关和转角位置传感器,其特征在于:齿轮减速机构通过齿轮啮合连接一圆柱凸轮,圆柱凸轮另一端与转角位置传感器连接,圆柱凸轮圆周上带有多条曲线槽,多条曲线槽的波形相错,多个滚子分别卡在相应的曲线槽内,并分别与对应档位的拨叉连接。通过控制单个电机的旋转控制换挡拨叉的移动,从而实现自动换挡。 1.2研究内容 通过查阅国内外各种相关技术文
12、献资料,结合上述问题的分析,为了解决问题和便于设计改造。在零件加工,及其装配和修理中应用很普遍。在大批量生产中使用这种钻床,由于没有自动进给机构,不近影响生产率的提高,而且操作者劳动强度很大。为了满足大批量生产的需要,挖掘设备潜力,将其改装为半自动多头钻。本改装分为两部分:一是在主轴上安装一个齿轮式多轴头架,边单孔钻削为多孔钻削;二是安装一套自动进给装置,用以完成“快速进给,工作进给,快速退回,停留”的工作循环。 1.3研究方案 1.3.1 总体方案 Z512型台钻是一种小型钻床,在零件加工,及其装配和修理中应用很普遍。在大批量生产中使用这种钻床,由于没有自动进给机构,不近影响生产率的提高,而
13、且操作者劳动强度很大。为了满足大批量生产的需要,挖掘设备潜力,将其改装为半自动多头钻。 1.3.2 拟采取的技术措施 本改装分为两部分:一是在主轴上安装一个齿轮式多轴头架,边单孔钻削为多孔钻削;二是安装一套自动进给装置,用以完成“快速进给,工作进给,快速退回,停留”的工作循环。 1.3.3自动进给装置的的组成 图1 1.19-带轮 2.20-V带 3-弯板 4-转帽 5-支承板 6-凸轮 7-蜗轮 8-离合器右半部 9-离合器左半部 10-销钉 11-连接套 12-手柄 13-进给轴 14-地板 15-支承弯板 16-蜗杆17-大齿轮 18-小齿轮 21-进给手柄 22-多轴头架 23-锁定手
14、柄 自动进给装置的结构如图1所示。地板14固定在主轴带轮的罩壳上,支承弯板15,弯板3,支承板5分别固定在底板上14上,构成自动进给装置的支承骨架。小齿轮18的轴向弯板3和地板14支承,轴上装有小齿轮18跟带轮19.大齿轮17的轴由底板14和支承弯板15支承,轴上装有大齿轮17和蜗杆16.进给轴13由支承弯板15和支承板5支承,进给轴13上装有手柄12,连接套11,离合器右半部8,离合器左半部9,弹簧15,蜗轮7,凸轮6。 1.3.4自动进给装置的工作原理 图2 1.4.10.12-带轮 2.3-V带 5-小齿轮 6-大齿轮 7-蜗杆 8-连续螺钉 9-手柄 11-凸轮 13蜗轮 14-离合器
15、右半部 15-弹簧 16-离合器左半部 17-销钉 18-连续套 19-进给轴 自动进给装置的传动关系如图2所示。电动机的动力经带轮1和V带2,带动带轮10,使主轴旋转。另外,又经V带3,带轮4,带动小齿轮5旋转。通过齿轮副5,6和蜗杆副7,13,于是蜗轮13被带动旋转。这时,若离合器左半部16与离合器右半部14结合,通过连接套18和联动螺钉8,便带动进给轴19转动。由于凸轮11安装在进给轴19上,所以当进给轴19旋转时也带动凸轮11转动,又由于转帽安装在钻床主轴的顶端,被凸轮11紧紧地压着,从而实现了钻床主轴的自动进给工作循环。 离合器左半部16与离合器右半部14的结合与分离,是通过操作手柄
16、9实现的。连接套18用联接螺钉8联接在进给轴19上,又用销钉17穿过连接套18的圆筒壁,插在离合器左半部16外圆周上的斜槽内。当转动手柄9时,连接套18旋转,销钉17则带动离合器左半部16在进给轴19上前后移动,完成离合器的分离和结合。 图3转帽与钻床主轴的连接关系 1-钢球 2-轴承 3-转帽 4-小轴 5-台钻主轴 1.3.5工作循环与凸轮 工作循环 根据加工需要,本改装的工作循环是:快速进给,工作进给,快速退回,停留。有凸轮机构控制。根据工作经验和加工需要,钻削进给量取0.05-0.09MM/r,使用的加工孔深小于20mm。 凸轮轮廓线的设计 根据自动进给工作循环的要求以及自动进给装置的
17、具体结构,设计凸轮轮廓曲线时的拟定条件是:凸轮按顺时针方向转动,凸轮转动中心至转帽定点的最小距离为24mm,主轴位移与凸轮转角的关系如图4所示。 图4 1.3.6多轴头架传动方式的选定 图5 齿轮式多轴头架运动简图 2设计中有关计算 2.1电动机的选择 2.1.1由电动的选择及运动参数的计算 确定皮带轮输送机的功率 P输出p输出F输出V输出/1000=36002.2/1000=7.92KW 传动装置的效率 =123345=0.940.960.9830.990.95=0.798 电动机效率的选择 p额p输出/h=7.92kw/0.7988=0.9149kw查机械零件手册Y系列ZP44型电动机取Y
18、-1602型 确定电动机的转速P额=11KW nm=1000r/min 滚筒的工作转速n输出601000V输出/D=6010002.2/3.14430=97.76r/min 2.1.2传动比的计算及传动比的分配 传动装置的总传动比i=nm/n输出=10.23 分配传动装置各级传动比i总=i1.i2 根据常用机械传动比的范围表(附表二)得:i1=3,i2=3.14 2.1.3三角带传动设计 选择三角带型号 确定计算功率Pca由表5-9查得工作情况系数Ka=1.41.2=1.68 由公式Pca=KaP得 Pca=KaP=1.6811=18.48KW 选择V带截型 由表5-8和图5-11b得 选用s
19、pb型窄V带Dd1=160mm 四根 确定带轮直径Dd1 Dd2 由图5-11b和表5-4得Dd1=160mm 验算带速:V1=Dd1n/100060=1601000/100060=8.373m/s 从动轮带轮直径Dd2 Dd2=i1Dd1=3160=480mm 传动比i=Dd2/Dd1=480/160=3 从动轮转速:n2=n1/i1=1000/3=333.3r/min 确定中心距a和La 由公式5-23初选中心距a 0.7(Dd1+Dd2) a02(Dd1+Dd2) 392a01120 ,取a0=800mm 按公式5-24求V带计算基准长度L0 L0=2a0+/2(Dd1+Dd2)+(Dd
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