1、 机械设计课程设计说明书设计题目： 台式钻孔机的设计 姓 名： XXXXX 学 号： XXXXX 班 级： XXXXX 指导教师： XXXX XXXXXXXXX校区 20XX 年 XX 月 XX 日 课 程 设 计 任 务 书专 业： XXXXX专业 姓 名： XXXX 学 号： XXXXXXXX 开题日期：20XX 年 XX 月XX日 完成日期： 20XX 年XX 月XX日题 目 台式钻孔机 1、 设计的目的 钻孔机是指利用比目标物更坚硬、更锐利的工具通过旋转切削或旋转挤压的方式，在目标物上留下圆柱形孔或洞的机械和设备统称。台式钻床简称台钻，是一种体积小巧，操作简便，通常安装在专用工作台上使
2、用的小型孔加工机床。台式钻床钻是通过钻头进行开孔加工的加工机械，孔直径一般在13毫米以下，最大不超过16毫米。其主轴变速一般通过改变三角带在塔型带轮上的位置来实现，主轴进给靠手动操作。台式钻床可安放在作业台上，主轴垂直布置的小型钻床，主要进行机械钻孔的加工。 二、设计的内容及要求 台式钻孔机采用电机为原动力，通过V带轮将电机转速和扭矩传递给主轴，使主轴获得一定的转速和扭矩实现机械钻孔的加工，同时V带轮可以实现主轴的4级变速，以便适应更多种类的机械钻孔加工。其设计内容包括以下几方面：（1）根据工作性质拟定总体设计方案。（2）根据总体设计方案选择电机，并确定传动机构。（3）根据传动机构选择齿轮，轴
3、承，轴等。（4）设计箱体外壳使结构合理。（5）建立三维模型，进行运动学仿真。（6）编写设计说明书，并附零件工程图和装配工程图等。 三、指导教师评语 四、成 绩 指导教师 (签章) 年 月 日 摘要：台式钻孔机是原动机和工作机之间的独立的开式传动装置，通过传递转速和扭矩实现主轴钻孔要求。本文按照机械设计的基本流程，选择了先设计后校核的设计路线。首先，通过先关参数对主轴进给部分的结构进行了计算、设计和校核，其次通过相关要求对各个部件进行了设计和校核。最后，通过Proe软件，绘制出夹具的三维图，并绘制出二维装配图和零件图。整个设计完成了台钻零件的尺寸定位设计。通过此次机械设计，让我学习和掌握机械设计
4、步骤，同时强化了机械装配的步骤和概念，让我对机械设计这门学课有了更深层次的学习和了解。关键词：传动装置；流程；转速；扭矩；设计；校核；装配；步骤；概念Abstract: desktop drilling machine is between the prime mover and the working machine independent open gear, by passing the spindle drilling speed and torque requirements. This article in accordance with the mechanical design
5、 of the basic process, checking after the first design chosen design line. First, the relevant parameters of the spindle by first feeding part of the structure were calculated, design and verification, followed through the relevant requirements of the various components of the design and check. Fina
6、lly, Proe software and draw a three-dimensional map jig, and draw two-dimensional assembly drawing and parts diagram. The whole design finished part dimensions bench positioning designs. Through the mechanical design, let me learn and master the mechanical design process, while strengthening the mec
7、hanical assembly steps and concepts, let me learn lesson mechanical design is a deeper level of learning and understanding.Keywords: gear; process; speed; torque; design; checking; assembly; step; concept 目录第一章 绪论11.1 台式钻孔机简介11.2 钻孔机结构11.2.1 台钻整体结构11.2.2 主轴部分结构21.2.3 V带轮传动部分结构21.2.4 钻头部分结构3第二章 台式钻孔机
8、的设计42.1 台钻的基本参数42.2 V带轮设计52.2.1 V带轮设计的要求52.2.2 带轮的材料52.2.3 V带轮设计与校核52.2.3.1 V带传动设计52.2.3.2 V带传动校核82.2.4 V带轮结构102.3 钻床主轴设计与校核11第三章 三维仿真和装配图133.1台式钻孔机Proe仿真133.1.1 台钻Proe三维造型133.1.2 工作台上下移动装置143.1.3 电机传动装置143.1.4 主轴传动装置153.1.5 三维爆炸图153.2 二维装配图和零件图163.2.1 二维装配图163.2.2 二维零件图18第四章 设计总结和参考文献194.1 设计总结194.
9、2 参考文献19附录一20附录二21附录三22 第一章 绪论1.1 台式钻孔机简介 钻孔机是指利用比目标物更坚硬、更锐利的工具通过旋转切削或旋转挤压的方式，在目标物上留下圆柱形孔或洞的机械和设备统称。台式钻孔机采用电机为原动力，通过V带轮将电机转速和扭矩传递给主轴，使主轴获得一定的转速和扭矩实现机械钻孔的加工，同时V带轮可以实现主轴的4级变速，以便适应更多种类的机械钻孔加工。 台式钻床简称台钻，是一种体积小巧，操作简便，通常安装在专用工作台上使用的小型孔加工机床。台式钻床钻是通过钻头进行开孔加工的加工机械，孔直径一般在13毫米以下，最大不超过16毫米。其主轴变速一般通过改变三角带在塔型带轮上的
10、位置来实现，主轴进给靠手动操作。台式钻床可安放在作业台上，主轴垂直布置的小型钻床。 1.2 钻孔机结构1.2.1 台钻整体结构 图1.11.2.2 主轴部分结构 图 1.21.2.3 V带轮传动部分结构 图 1.31.2.4 钻头部分结构 图 1.4 第二章 台式钻孔机的设计2.1 台钻的基本参数 图 2.1 表 2.1 台钻参数规格参数最大钻孔直径（mm） 13mm主轴锥度JT6主轴行程（mm）80mm主轴转速450-1860（50HZ）520-2230（60HZ）变换速度（段）4工作直径（mm）360mm立柱外径（mm）80mm工作盘直径（mm）320mm底座尺寸（mm）300*500mm
11、主轴心至工作面最大距离（mm）450mm主轴心至底座距离（mm）620mm马力 HP1/2HP总高度（mm）1070mm2.2 V带轮设计2.2.1 V带轮设计的要求 质量小、结构工艺性好、无过大的铸造内应力；质量分布均匀，转速高时要经过动平衡；轮槽工作面要精细加工(表面粗糙度一般应为3.2)，以减小带的磨损；各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀。2.2.2 带轮的材料 带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为HT150或HT200；转速较高时宜采用铸钢(或用钢板冲压后焊接而成)；小功率时可用铸铝或塑料。2.2.3 V带轮设计与校核2.2.3.1 V带传动设计（1） 确定设计
12、功率 式中：KA为工况系数(附录一)； P为所需传递的功率。（2） 初选带的型号 根据带传动的设计功率及小带轮转速，按附录三初选带的型号。（3） 确定带轮基准直径、国家标准规定了普通V带传动中带轮的最小基准直径和带轮的基准直径系列，见附录二。当其它条件不变时，带轮基准直径越小，带传动越紧凑，但带内的弯曲应力越大，导致带的疲劳强度下降，传动效率下降。选择小带轮基准直径时，应使，并取标准直径。若传动比要求较精确时，大带轮基准直径由下式确定：(mm) 粗略计算时，可忽略滑动率 的影响，则有(mm) 、按附录二取标准值。（4） 验算带速带速的计算公式为(m/s)带速不能太高，否则则离心力大，使带与带轮
13、间的正压力减小，传动能力下降，易打滑。同时离心应力大，带易疲劳破坏。带速不能太低，否则要求有效拉力过大，使带的根数过多。一般要求在525m/s之间。当在1020m/s时，传动效能可得到充分利用。若过高或过低，可调整。（5） 中心距a、带长L和包角a 图2.2.3.1带传动的几何计算 带传动的中心距a、带轮直径d、带长L和包角a等如图5-9所示。中心距a的大小，直接关系到传动尺寸和带在单位时间内的绕转次数。中心距a大，则传动尺寸大，但在单位时间内的绕转次数减少，可增加带的疲劳寿命，同时使包角增大，提高传动能力。一般可按下式初选中心距： (mm) 带长根据带轮的基准直径和初选的中心距计算： (mm
14、) 根据初算的带长，由表5-8选取相近的基准长度。传动的实际中心距用下式计算(mm) 其中：，小带轮包角按下式计算：一般要求。（6） 确定带的根数 z z应根据计算值圆整，且不宜过多，否则各根带受力不均，一般z10。当z过大时，应改选带轮基准直径或改选带型，重新设计。4.3.1.7 确定初拉力 初拉力小，带传动的传动能力小，易出现打滑。过大，则带的寿命低，对轴及轴承的压力大。一般认为，既能发挥带的传动能力，又能保证带的寿命的单根V带的初拉力应为（7） 计算压轴力FQ 为了设计轴和轴承，需计算V带对轴的压力FQ。FQ可近似地按带的两边的初拉力的合力计算。2.2.3.2 V带传动校核（1） 计算设
15、计功率Pd 由附录一查得=1.1，故Pd=P=1.14=4.4kW（2）选择带型 根据Pd =4.4kW，=1440r/min，由附录三初步选用A型普通V带。（3） 选取带轮基准直径dd1和dd2 由附录二取dd1=100mm，由式(5-11(a)得 由附录二取直径系列值dd2=315mm。（4） 验算带速v 在525m/s范围内，带速合适。（5） 确定中心距a和带的基准长度Ld 初选中心距a0=450mm，符合0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)， 得带长： =1577.6mm 由附录三对A型带选用基准长度Ld =1600mm。然后计算实际中心距 取a=460mm（6） 小带轮包
16、角1 所以包角合适。（7） 确定带的根数 z 因dd1=100mm，v=7.54m/s 得 P0=1.31kW 得 P0=0.1kW 因1=153.22，得 K=0.926 因 Ld =1600mm，得 KL =0.99 所以 取 z=4根。（8） 确定初拉力F0 单根普通V带的初拉力129.7N（9） 计算压轴力FQ 压轴力为： 2.2.4 V带轮结构 皮带的位置会决定主轴的转速 图2.2.3.2 电机频率与主轴转速的关系 表 2.2.1ABCD50Hz5009001500250060Hz600108018003000 图 2.2.3.3优点：1、V带轮传动距离相对较远。 2、V带轮传动可以
17、实现四级变速。 3、V带轮在负载过大时可以打滑，起到保护电机作用。2.3 钻床主轴设计与校核 图 2.3.1由于考虑到主轴套筒的性质和工作特点，分析如下：主轴套筒作为钻床的主要部件之一，必需保证其的耐用性，而主轴套筒的主要失效形式为疲劳破坏，所以其选用的材料应具有较好的强度、韧性及耐磨性。所以常选用优质碳素结构钢，如35、45、50牌号的钢材。 根据传动轴的强度计算公式 得： 根据标准型台式钻床的技术标准，主轴转速最大为3000转，即n=3000rmin，最大功率为300kW，即P=300kW，主轴套筒最大直径为51mm。 带入公式得出：等于38.2MPa 表2.3.1主轴套筒材料Q235,
18、20 35 4540Cr，35SiMn F/MPa 1220 2030 3040 4052 C160135 135118118106 10697 根据查表得出，台式钻床的主轴材料应选择45号钢材。 滚动轴承的选择及校核计算 图 2.3.2 先计算轴承的径向力 所以轴承A端为压紧端 轴承D端为放松端 所以以D处，计算轴承的寿命得： 符合轴承的使用要求。 第三章 三维仿真和装配图3.1台式钻孔机Proe仿真3.1.1 台钻Proe三维造型 图 3.1.13.1.2 工作台上下移动装置 图 3.1.23.1.3 电机传动装置 图 3.1.33.1.4 主轴传动装置 图 3.1.43.1.5 三维爆炸
19、图 图3.1.53.2 二维装配图和零件图3.2.1 二维装配图 工作台进给装置结构装配图： 图 3.2.1 主轴进给装置结构装配图： 图3.2.2 上箱体传动机构装配图： 图 3.2.33.2.2 二维零件图 齿轮轴零件图： 图3.2.4 V带轮轴零件图： 图3.2.5 第四章 设计总结和参考文献4.1 设计总结 通过此次对台式钻孔机的机械设计，让我对台式钻孔机有了更全新的认识和了解，同时让我对机械设计这门学科有了更深次的了解。通过机械设计过程中对机械零件的设计、计算和校核，使我对机械设计的知识加深了了解和掌握，同时在设计过程中通过查阅先关资料，让我的知识面有了进一步的拓宽，使我学习到了很多
20、有关机械设计的相关知识。当然在设计过程中会有很多的困难和挫折，通过战胜它们，使我的心理素质和毅力都有一定的提高。4.2 参考文献1 纪名刚.机械设计M.北京.高等教育出版社.2006,5.2 刘正昆.间歇运动机构M.大连.大连理工大学出版社.3 郭卫东.虚拟样机与Pro/e应用实例教程M.北京.北京航空航天大学出版社.4侯洪生机械工程图学M科学出版社,2008，6.5支保军，胡静，李绍勇Pro/e入门与提高M清华大学出版社，2011，8.5姜勇，李善峰，郭华AutoCAD机械设计M人民邮电出版社，2008，8.附录一： 工况系数KA工况KA空、轻载起动重载起动每天工作小时数/h1616载荷变动
21、最小液体搅拌机、通风机和鼓风机(7.5kW)、离心式水泵和压缩机、轻载荷输送机1.01.11.21.11.21.3载荷变动小带式输送机(不钧匀载荷)、通风机(7.5kW)、旋转式水泵和压缩机(非离心式)、发动机、金牌切削机床、印刷机、旋转筛、锯木机和木工机械1.11.21.31.21.31.4载荷变动较大制砖机、斗式提升机、往复式水泵和压缩机、起重机、磨粉机、冲剪机床、橡胶机械、振动筛、纺织机械、重载输送机1.21.31.41.41.51.6载荷变动很大破碎机(旋转式、鄂式等)、磨碎机(球磨、棒磨、管磨)1.31.41.51.51.61.8注意：在选取工况系数时，在反复起动、正反转频繁、工作条
22、件恶劣等场合KA应乘以1.2。附录二 ： 普通V带轮的最小基准直径(mm)型号YZABCDE205075125200355500注：带轮直径系列为：20，22.4，25，28，31.5，35.5，40，45，50，56，63，71，75，80，85，90，95，100，106，112，118，125，132，140，150，160，170，180，200，212，224，236，250，265，280，300，315，335，355，375，400，425，450，475，500，530，560，600，630，670，710，750，800，900，1000，1060，1120，1250，1
23、400，1500，1600，1800，2000，2240，2500。附录三： V带轮的轮槽尺寸 项目符号槽型YZSPZASPABSPBCSPCDF节宽bp5.38.511.014.019.027.032.0基准线上槽深hamin1.62.02.753.54.88.19.6基准线下槽深hfmin4.77.09.08.71110.81414.31919.923.4槽间距e80.3120.3150.3190.425.50.5370.644.50.7第一槽对称面至端面的距离f7181最小轮缘厚min55.567.5101215带轮宽BB=（z-1）e+2f z-轮槽数外径dada=dd +2ha轮槽角32相应 的基 准直 径dd60_34_80118190315_3660_47560038_80118190315475600极限偏差30
