基于PLC控制的小型鉆床機(jī)械設(shè)計(jì)【三軸鉆床】,三軸鉆床,基于PLC控制的小型鉆床機(jī)械設(shè)計(jì)【三軸鉆床】,基于,plc,控制,節(jié)制,小型,鉆床,機(jī)械設(shè)計(jì)
上海電機(jī)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
課 題 基于PLC控制的小型鉆床機(jī)械設(shè)計(jì)
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
年 級(jí) 2011級(jí)
姓 名 學(xué) 號(hào)
指 導(dǎo) 教 師 （簽字）
學(xué) 院（系）院長(zhǎng)（簽字）
2014 年 月 日
注：本任務(wù)書(shū)由上海電機(jī)學(xué)院教務(wù)處印制。
任務(wù)書(shū)反面：
課題
來(lái)
源
企業(yè)項(xiàng)目
課
題
的
目
的
、
意
義
本課題來(lái)源于亞龍YL-221型自動(dòng)化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)項(xiàng)目，該機(jī)械加工自主創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)模擬了實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械加工的不同階段設(shè)置了多個(gè)工作站：自動(dòng)存取型高架倉(cāng)庫(kù)、搬運(yùn)機(jī)械手站、直線輸送機(jī)站、90度轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)站、綜合機(jī)械加工站、裝配站、工件碼堆站。
本課題將設(shè)計(jì)綜合機(jī)械加工站中的基于PLC控制的三軸鉆床主體結(jié)構(gòu)。通過(guò)本課題的研究，學(xué)生不僅可以了解自動(dòng)生產(chǎn)線的工作過(guò)程，還可以深入了解其組成部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。希望學(xué)生通過(guò)本課題設(shè)計(jì)，能充分運(yùn)用已學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，設(shè)計(jì)出可行、優(yōu)化的裝置，并完成機(jī)械裝配圖，重要零件的加工圖，在畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中，選用合理的動(dòng)力元件，計(jì)算設(shè)計(jì)零件的合理尺寸，體現(xiàn)合理的設(shè)計(jì)思路，綜合應(yīng)用機(jī)械原理和設(shè)計(jì)、工程制圖，以及現(xiàn)代制造理念。
要
求
課題的技術(shù)要求：
定位精度：±0.5mm ；運(yùn)動(dòng)速度：>2m/min；功率：50W；
加工孔徑范圍:1.5-10mm；
轉(zhuǎn)速范圍：50-1500rpm；
工作范圍：X:150mm, Y:150mm, Z:100mm；
工作要求：X、Y軸用于被加工孔中心位置的精確定位，Z軸則完成快速接近工件以及加工進(jìn)給，動(dòng)力頭完成夾緊鉆頭并使鉆頭按給定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。
課題工作量要求：
設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)1.5萬(wàn)字以上；完成總裝圖，A0圖紙1張；完成零、部件圖等合計(jì)A0圖紙1張。
課
題
主
要
內(nèi)
容
及
進(jìn)
度
課題主要內(nèi)容：
收集、研讀國(guó)內(nèi)外三軸鉆床的設(shè)計(jì)技術(shù)資料，特別是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的資料；
根據(jù)技術(shù)要求擬定設(shè)計(jì)方案，包括整體結(jié)構(gòu)，機(jī)械傳動(dòng)方案；
設(shè)計(jì)詳細(xì)結(jié)構(gòu)，畫(huà)出總裝配圖、部件圖并完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算；
挑選部分典型零件設(shè)計(jì)零件工作圖；
撰寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。
工作進(jìn)度：
2014.12 調(diào)研，查找相關(guān)資料
2015.01 開(kāi)題，擬定課題總體方案
2015.02 修改、完善開(kāi)題報(bào)告
2015.03-2015.04 設(shè)計(jì)計(jì)算，初步完成總裝圖、部件圖和零件圖
2015.05-2015.06 完善圖紙，撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，準(zhǔn)備答辯。
以上各項(xiàng)由指導(dǎo)教師填寫(xiě)（請(qǐng)用鋼筆填寫(xiě)）
濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
上海電機(jī)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)
課 題 基于PLC控制的小型鉆床機(jī)械設(shè)計(jì)
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
年 級(jí) 2011級(jí)
姓 名 學(xué) 號(hào)
指 導(dǎo) 教 師 （簽字）
學(xué) 院（系）院長(zhǎng)（簽字）
2015 年 月 日
注：本任務(wù)書(shū)由上海電機(jī)學(xué)院教務(wù)處印制。
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摘 要
此次設(shè)計(jì)的小型鉆床設(shè)計(jì)。鉆孔工藝是加工孔類的基礎(chǔ)部分，只要鉆孔工藝的加工精度提高了，在后面的加工工藝過(guò)程就會(huì)更加簡(jiǎn)潔，提高加工效率，節(jié)省時(shí)間，提高經(jīng)濟(jì)效益。
本文對(duì)小型鉆床進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要完成機(jī)械結(jié)構(gòu)部分設(shè)計(jì)。整機(jī)結(jié)構(gòu)主要由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力將需要的動(dòng)力傳遞到帶輪上，然后通過(guò)帶輪傳遞到帶輪，通過(guò)小齒輪再過(guò)渡到卷雙聯(lián)齒輪上，雙聯(lián)齒輪軸上裝有鉆頭機(jī)構(gòu)。同時(shí)本文對(duì)該方案小型鉆床關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)闡述，其主要內(nèi)容包括系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)、電動(dòng)機(jī)的選擇、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、傳動(dòng)零部件的設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)與校核以及軸承的選擇等。
本論文研究?jī)?nèi)容：
(1) 小型鉆床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
(2) 小型鉆床工作性能分析。
(3)電動(dòng)機(jī)的選擇。
(4) 小型鉆床的傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行部件。
(5)對(duì)設(shè)計(jì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算分析和校核。
(6)繪制整機(jī)裝配圖及重要部件裝配圖和設(shè)計(jì)零件的零件圖。?
關(guān)鍵詞：滾珠絲杠；電動(dòng)機(jī)；變速箱；鉆孔工藝
ABSTRACT
The design of the small drilling machine design. The drilling process is a fundamental part of the processing hole, as long as the machining precision drilling technology improves, the process behind the more concise, improve processing efficiency, save time, improve economic efficiency.
This paper carries on the design to the small drilling machine, mainly completes the design of mechanical structure. The whole structure is mainly composed of the motor power will need to transfer the power to the wheels through a belt pulley, and then transferred to the belt wheel, pinion and then transition to the volume of the duplex gear through, double gear shaft is provided with a drill bit body. At the same time, this paper elaborates on the scheme of small machine key components design process, the main content includes the overall system design, the choice of motor, actuator design, transmission parts of the design, design of shaft and bearing selection and checking.
The content of this paper:
(1) the overall structure design of small drill.
(2) analysis of small drilling performance.
(3) the choice of motor.
(4) transmission system, execute parts of small drill.
(5) the design of parts of the design calculation and check.
(6) the assembly drawing and parts drawing assembly drawings and parts drawings design.
Keywords: ball screw; motor; gearbox; drilling technology
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目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
1 緒論 1
1.1 鉆床簡(jiǎn)介 1
1.2 鉆床的發(fā)展及趨勢(shì) 1
1.3 本課題解決的問(wèn)題和設(shè)計(jì)時(shí)主要的工作 1
2 三軸鉆床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體方案 3
2.1課題的技術(shù)要求 3
2.2鉆床總體結(jié)構(gòu) 3
2.3 小型鉆床的動(dòng)力選擇 3
2.4 小型鉆床的驅(qū)動(dòng)方式 4
2.5 小型鉆床的動(dòng)力性能比較 4
2.6 小型鉆床動(dòng)力的計(jì)算與選擇 5
3 小型鉆床主軸箱設(shè)計(jì) 7
3.1 基本傳動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算 7
3.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 8
3.3 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 9
3.3.1 第一級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 9
3.3.2 第二級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)： 11
3.4 軸的校核 13
3.5 鍵的校核 19
3.6 軸承的校核 20
3.7 傳動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的選用 22
4 鉆頭軸向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 24
4.1 鉆頭軸向進(jìn)給絲杠螺母副的計(jì)算和選型 24
4.1.1工作臺(tái)基本參數(shù) 24
4.1.2計(jì)算進(jìn)給牽引力 24
4.1.3計(jì)算最大動(dòng)載荷C 24
4.1.4滾珠絲杠螺母副的選型 25
4.1.5 傳動(dòng)效率計(jì)算 25
4.1.6剛度檢驗(yàn) 26
4.1.7穩(wěn)定性校核 28
4.2步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型 28
4.2.1初選電機(jī)型號(hào) 28
4.2.2電機(jī)校核計(jì)算 28
5 X軸、Y軸的設(shè)計(jì) 32
5.1工作臺(tái)滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型 32
5.1.1工作臺(tái)基本參數(shù) 32
5.1.2計(jì)算進(jìn)給牽引力 32
5.2軌道的選擇 33
6 PLC控制程序的編寫(xiě) 34
6.1 可編程控制器的選取 34
6.2 PC的I/O地址分配 36
6.3 PLC狀態(tài)圖及梯形圖（程序）的設(shè)計(jì) 39
結(jié) 論 45
參 考 文 獻(xiàn) 46
致謝 47
1 緒論
1.1 鉆床簡(jiǎn)介
目前將機(jī)床分為12大類：車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床、銑床、刨插床、拉床、特種加工機(jī)床、鋸床及其他機(jī)床。在每一類機(jī)床中，又可以按照工藝范圍、步型型式和結(jié)構(gòu)等等，可以分為若干組，每一組又可以分為若干系列。如鉆床又包括：坐標(biāo)鏜鉆床、深孔鉆床、搖臂鉆床、臺(tái)式鉆床、立式鉆床、臥式鉆床、中心孔鉆床及其他鉆床。在上述的基本分類方法的基礎(chǔ)上，還可以根據(jù)機(jī)床的其他特征進(jìn)一步進(jìn)行分類。同類型機(jī)床按照應(yīng)用范圍（通用性程度），可以分為通用機(jī)床（或者稱萬(wàn)能機(jī)床）、專門化機(jī)床和專用機(jī)床三大類。其中通用機(jī)床是可以加工多種工件，完成多種多樣工序的加工范圍較廣的機(jī)床，如臥式車床、搖臂鉆床等等。
搖臂鉆床主要由立柱，搖臂，主軸箱，和底座等部分組成。主軸箱裝在搖臂上，可沿立柱上下移動(dòng)，以適應(yīng)加工不同高度工件的要求。此外，搖臂還可以隨外立柱在360°范圍回轉(zhuǎn)，因此主軸很容易調(diào)整到所需要的加工位置。為了使主軸在加工時(shí)保持確定的位置，搖臂鉆床還具有內(nèi)立柱，搖臂及主軸箱的夾緊機(jī)構(gòu)，當(dāng)主軸的位置調(diào)整確定后，可以快速將它們夾緊。 搖臂鉆床的其他變形如萬(wàn)向搖臂鉆床搖臂和主軸箱可以回轉(zhuǎn)或傾斜，使主軸可在空間任意方向都可以進(jìn)行鉆削，適用于重型機(jī)器，機(jī)車車輛，船舶和鍋爐等制造業(yè)中加工大型工件。車式搖臂鉆床的底座有車輪，可以在軌道上移動(dòng)，適用于橋梁和機(jī)床等行業(yè)窄長(zhǎng)形工件的孔加工。
1.2 鉆床的發(fā)展及趨勢(shì)
進(jìn)入市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)后，國(guó)內(nèi)機(jī)床行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，與中捷搖臂鉆廠生產(chǎn)相同型號(hào)產(chǎn)品的企業(yè)有40多家，中捷搖臂鉆廠產(chǎn)品領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)受到挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，中捷搖臂鉆廠在產(chǎn)品賣得正火的時(shí)候，提出了進(jìn)行跨越產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整。第一，用先進(jìn)技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)品。如普通搖臂鉆床實(shí)現(xiàn)了五軸聯(lián)動(dòng)，價(jià)格由幾萬(wàn)元上升到幾十萬(wàn)元，達(dá)到中國(guó)搖臂鉆床最高水平。第二，向國(guó)際先進(jìn)水平靠攏，不斷擴(kuò)大產(chǎn)品領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。ZK系列、橋式和動(dòng)橋系列產(chǎn)品，十幾項(xiàng)技術(shù)居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。ZK3050獲得自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并成為國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品；Z3580A萬(wàn)向搖臂鉆，在任何空間、任意方向、任意位置上實(shí)現(xiàn)鉆削功能，不僅填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，在國(guó)外也不多見(jiàn)。在國(guó)際著名的芝加哥機(jī)床展覽會(huì)上，中捷搖臂鉆廠參展產(chǎn)品被一位美籍華商相中并當(dāng)場(chǎng)拉走。德國(guó)、意大利、西臘、瑞典、伊朗等國(guó)家和地區(qū)紛紛提出做中捷牌搖臂鉆的代理經(jīng)銷商。在上海國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上，沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司參展的數(shù)控鉆銑床，同時(shí)被國(guó)內(nèi)三家企業(yè)看好。搖臂鉆床和大多數(shù)機(jī)床一樣，將向數(shù)控自動(dòng)化、機(jī)電一體化和智能化方向發(fā)展。搖臂鉆床未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是：應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高和擴(kuò)大自動(dòng)化工作的功能，使機(jī)床適應(yīng)于納入柔性制造系統(tǒng)工作；提高功率主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度，相應(yīng)提高結(jié)構(gòu)的動(dòng)、靜剛度以適應(yīng)采用新型刀具的需要，提高切削效率；提高加工精度并發(fā)展超精密加工機(jī)床，以適應(yīng)電子機(jī)械、航天等新興工業(yè)的需要。
1.3 本課題解決的問(wèn)題和設(shè)計(jì)時(shí)主要的工作
單頭鉆床是機(jī)械行業(yè)最通用的設(shè)備，主要用于工件上孔的加工.本課題就設(shè)計(jì)了這么一種三軸鉆床，這種鉆床價(jià)格相對(duì)低廉，體積小、重量輕、操作方便、可靠性高，且可以同時(shí)鉆兩孔的工作方式大大提高了工作效率，減輕了工作量，提高了工作效率和加工精度。
本課題的主要工作包括以下幾個(gè)方面：
1. 廣泛查閱國(guó)內(nèi)外關(guān)于多軸鉆床的研究資料，闡述了課題的研究意義，在綜述了國(guó)內(nèi)外研究資料和研究目的之后，給出了本文研究的主要內(nèi)容。
2. 深入研究三軸鉆床的設(shè)計(jì)原理，提出多種三軸鉆床的總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行各功能的求解，通過(guò)分析各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，確定了最優(yōu)方案。
3.設(shè)計(jì)三軸鉆床的整體結(jié)構(gòu)。
4.對(duì)鉆床整體及各個(gè)零件進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)并進(jìn)行校核，合理調(diào)整各零件的相對(duì)位置，并繪制鉆床的裝配圖和主要零件的零件圖。
2 三軸鉆床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體方案
2.1課題的技術(shù)要求
定位精度：±0.5mm ；運(yùn)動(dòng)速度：>2m/min；功率：50W；
加工孔徑范圍:1.5-10mm；
轉(zhuǎn)速范圍：50-1500rpm；
工作范圍：X:150mm, Y:150mm, Z:100mm；
工作要求：X、Y軸用于被加工孔中心位置的精確定位，Z軸則完成快速接近工件以及加工進(jìn)給，動(dòng)力頭完成夾緊鉆頭并使鉆頭按給定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.2鉆床總體結(jié)構(gòu)
可調(diào)式立式三軸鉆床主要由床身、工作臺(tái)、鉆頭、主傳動(dòng)系統(tǒng)、電機(jī)等部分組成?？烧{(diào)式立式三軸鉆床的設(shè)計(jì)需要完成以下幾個(gè)步驟：
1.可調(diào)式雙頭鉆頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
通過(guò)齒輪間的位置轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)兩鉆頭間距離的可調(diào)性。
2.傳動(dòng)系統(tǒng)變速箱的設(shè)計(jì)：
雙軸鉆床的主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)，由主電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力通過(guò)皮帶輪傳遞給主軸箱,主軸箱是雙軸鉆床的主要驅(qū)動(dòng)裝置。主運(yùn)動(dòng)（旋轉(zhuǎn)）及進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行。主軸箱驅(qū)動(dòng)軸的運(yùn)轉(zhuǎn)由主電機(jī)經(jīng)過(guò)交換齒輪來(lái)驅(qū)動(dòng)。
3.傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型;
通過(guò)將加工工件時(shí)所需的轉(zhuǎn)矩折算到電機(jī)主軸上，通過(guò)電機(jī)主軸上的轉(zhuǎn)矩和電機(jī)轉(zhuǎn)速算出功率，然后進(jìn)行電機(jī)的篩選。
4.鉆頭軸向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：
采用滾珠絲杠軸向進(jìn)給。
5.工作臺(tái)的橫向、縱向的進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：
工作臺(tái)橫向、縱向進(jìn)給：采用滾珠絲杠進(jìn)給。
2.3 小型鉆床的動(dòng)力選擇
常用原動(dòng)機(jī)有以下三種運(yùn)動(dòng)形式，具體見(jiàn)表2-1：
表2-1 原動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)形式
運(yùn)動(dòng)形式
實(shí)例
連續(xù)運(yùn)動(dòng)
電動(dòng)機(jī)、液壓馬達(dá)、氣壓馬達(dá)、柴油機(jī)、汽油機(jī)
往復(fù)運(yùn)動(dòng)
直線電動(dòng)機(jī)、汽缸、液壓缸
往復(fù)擺動(dòng)
擺動(dòng)油缸、擺動(dòng)汽缸
2.4 小型鉆床的驅(qū)動(dòng)方式
由一臺(tái)原動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作，叫做單機(jī)集中驅(qū)動(dòng)。而多機(jī)分別驅(qū)動(dòng)自然而然是用多臺(tái)原動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。兩種驅(qū)動(dòng)方式中，單機(jī)集中驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置復(fù)雜，操作麻煩，功率大，但價(jià)格便宜。而多機(jī)分別驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)單，電動(dòng)機(jī)功率小，但成本比較高。
1）必須考慮到工作機(jī)對(duì)原動(dòng)機(jī)所提出的起動(dòng)、過(guò)載、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性等方面的要求；
2）必須考慮到其經(jīng)濟(jì)效益及其成本，這也是非常重要的一項(xiàng)。
3）必須考慮到現(xiàn)場(chǎng)能源的供應(yīng)情況及工作環(huán)境因素；
4）必須考慮原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與工作機(jī)的匹配情況；
5）必須考慮到維修是否方便，操作是否簡(jiǎn)單，工作是否可靠；
2.5 小型鉆床的動(dòng)力性能比較
表2-2 原動(dòng)機(jī)性能比較
類別
電動(dòng)機(jī)
氣缸馬達(dá)
液壓馬達(dá)
柴油機(jī)
尺寸
較大
較小
較小
較大
功率及取范圍
功率大；0.3~1000KW，范圍廣
功率比電動(dòng)機(jī)大；一般在2.2KW以下，尤其適用于0.75KW以下的高速傳動(dòng)
功率最大；受實(shí)際油壓和馬達(dá)尺寸的限制
功率大；5~38000KW
重量
大
比電動(dòng)機(jī)大
最大
大
輸出剛度
硬
軟
較硬
較硬
運(yùn)行溫度控制
溫度應(yīng)低于許應(yīng)值
排氣時(shí)空氣膨脹，噪聲較大，排氣處應(yīng)安裝消聲器
對(duì)油箱進(jìn)行風(fēng)冷或水冷
調(diào)整方法和性能
直流電動(dòng)機(jī)用改變電樞電阻、電壓或改變磁通的方法；交流電動(dòng)機(jī)用變頻、變極或變轉(zhuǎn)差率的方法
用氣閥控制，簡(jiǎn)單，迅速，但不夠精確
通過(guò)閥或泵控制改變流量，調(diào)速范圍大
較難
噪聲
小
較大
較大
較大
維護(hù)要求
較少
少
較多
較多
初始成本
低
較高
高
高
運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用
最低
最高
高
高
應(yīng)用
很廣，需要?jiǎng)恿﹄娫?
小功率高速場(chǎng)合
較廣
很廣，如各種車輛，船舶、農(nóng)用機(jī)械、工程機(jī)械和壓縮機(jī)等等
2.6 小型鉆床動(dòng)力的計(jì)算與選擇
鉆床切削力的計(jì)算包括鉆床主軸轉(zhuǎn)矩計(jì)算和主軸軸向切削力的計(jì)算。由于加工材料為Q235鋼，其屬于碳素結(jié)構(gòu)鋼，鉆頭為高速鋼麻花鉆，加工方式為鉆孔，所以查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：
鉆床轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式如下：
式中，—— 切削力矩（N·M）
—— 鉆頭直徑（mm）
—— 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm）
—— 修正系數(shù)
軸向切削力的計(jì)算公式如下：
式中，—— 軸向切削力（N）
—— 鉆頭直徑（mm）
—— 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm)
—— 修正系數(shù)
已知被加工材料為Q235結(jié)構(gòu)鋼，結(jié)構(gòu)鋼和鑄鋼取=736MPa，D=10mm，=0.2mm，所以可分別計(jì)算出切削轉(zhuǎn)矩和軸向切削為：
=13.5 N·M
=2595 N
由金屬切削原理可知，主軸切削功率的計(jì)算公式為：
式中：—— 軸向切削力（N）
—— 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm)
n——主軸固定轉(zhuǎn)速（r/min）
—— 切削力矩（N·M）
將以上數(shù)值代入公式中可計(jì)算出功率=0.35KW
考慮到小型鉆床的現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境及工作需求，小型鉆床的起動(dòng)力矩和調(diào)速范圍等要求，我選擇電動(dòng)機(jī)作為其原動(dòng)機(jī)。由于生產(chǎn)機(jī)械裝置及工作機(jī)所處的工作環(huán)境各不相同，電動(dòng)機(jī)的 工作環(huán)境也自然而然就各不一樣。在絕大多數(shù)情況下，電動(dòng)機(jī)工作的周圍大氣中有不同分量的灰塵和水分，有的處于潮濕之處甚至水下工作，有的周圍含有腐蝕性氣體甚至爆炸物，為了保證電動(dòng)機(jī)能在不同的工作環(huán)境中順利地安全運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)的外殼也就有多種型式，其型式有：開(kāi)啟式、防護(hù)式、封閉式、防爆式。由于小型鉆床工作常處于灰塵較多的場(chǎng)合，其外殼選用封閉式，電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y系列，Y801-6，額定功率2.2kW，滿載轉(zhuǎn)速960r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.2N·m，質(zhì)量17Kg。
3 小型鉆床主軸箱設(shè)計(jì)
主軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸位置和動(dòng)力轉(zhuǎn)速、各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求，設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈，把驅(qū)動(dòng)軸與各主軸連接，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)：
1)、在保證主軸的強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下，力求使傳動(dòng)軸和齒輪的規(guī)格、數(shù)量為最少。
2)、不用主軸帶動(dòng)主軸的方案，以免增加主軸負(fù)荷，影響加工質(zhì)量。
3)、為了結(jié)構(gòu)緊湊，主軸箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比不大于1/2,后蓋內(nèi)齒輪傳動(dòng)比取在1/3～1/3.5，不用升速傳動(dòng)。
4)、由于是粗鉆孔，主軸設(shè)置在第Ⅰ排位置，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形。
5）、剛性鉆孔主軸上的齒輪，其分度圓直徑大于被加工孔的孔徑，以減少振動(dòng)，提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。
6)、驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸不能超過(guò)兩根，以免給裝配帶來(lái)困難。
7）、主軸的分布被加工零件上加工孔的位置決定主軸的分布情況?？椎奈恢梅植即笾驴蓺w納為：同心圓分布、支線分布和任意分布三種類型。
3.1 基本傳動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算
計(jì)算機(jī)構(gòu)各軸的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)
a) 各軸的轉(zhuǎn)速ⅠⅡⅢ
Ⅰ 軸
Ⅱ 軸
Ⅲ 軸
b) 各軸的輸入功率
Ⅰ 軸
Ⅱ 軸
Ⅲ 軸
c) 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩
電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩
Ⅰ 軸
Ⅱ 軸
Ⅲ 軸
3.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)
3.2.1 選擇皮帶
由設(shè)計(jì)可知：V帶傳動(dòng)的功率為2.2kw，小帶輪的轉(zhuǎn)速為960r/min，大帶輪的轉(zhuǎn)速為480r/min。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知 工況系數(shù)取 KA=1.5 ，Pc=1.5×2.2=3.3kw。根據(jù)以上數(shù)值及小帶輪的轉(zhuǎn)速查相應(yīng)的圖表選取A型V帶。
3.2.2 帶輪基準(zhǔn)直徑：
查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取小帶輪基準(zhǔn)直徑為d1=100mm，則大帶輪基準(zhǔn)直徑為d2=2×100=200mm
3.2.3 帶速的確定：
3.2.4 中心矩、帶長(zhǎng)及包角的確定
由式0.7(d1+d2)
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