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1、目录摘要3ABSTTRACCT41绪论51.1设设计的目目的及国国内外的的研究现现状51.2 设计方方法思想想及所要要解决的的问题52传动方方案的确确定662.1 电机机的选择择62.2 转速速图的拟拟定62.2.1 初始条条件662.2.2 转动式式的确定定62.2.3 转速图图的确定定63轴的计计算83.1 计算算轴的功功率93.2 计算算轴的最最低转速速93.3 计算算轴的最最小直径径94 齿齿轮传动动设计1004.1 确定定齿轮齿齿数1104.2 齿轮轮强度校校核1104.2.1 确定齿齿轮初始始条件1004.2.2 齿轮几几何尺寸寸的设计计104.2.3校核核齿面的的接触强强度111
2、5 轴轴的校核核125.1 轴的的强度验验算1125.2 当量量弯矩的的计算1555.3 按疲疲劳强度度校核安安全系数数156 滚动动轴承的的选择和和计算1176.1 滚动动轴承的的选择176.2 轴承承的计算算1177 润滑滑与密封封1187.1 润滑滑油的选选择1187.2 密封封的选择择18结论119参考文献献20致谢221摘要根据提供供的资料料设计一一种专用用摇臂钻钻床，摇摇臂钻床床是一种种摇臂可可绕立柱柱回转和和升降，主主轴箱又又可在摇摇臂上作作水平移移动的钻钻床。由由此主轴轴很容易易被调整整到所需需的加工工位置上上，这就就为在单单件，小小批量生生产中，加加工专用用孔带来来了很大大的
3、方便便。而我我们设计计的摇臂臂钻床是是把主轴轴箱和变变速箱分分别位于于横臂的的两端，分分别进行行设计。这这样可以以平衡两两端使其其可以适适应加工工操作。我我设计的的便是变变速箱。在在设计中中要求通通过齿轮轮之间的的配合实实现8级转速速：122，24，50，1000，1500，1800，3600，7200。在设计中中，电动动机通过过连轴器器把功率率传导到到轴上，在在通过装装在轴上上的齿轮轮的配合合实现变变速，而而齿轮则则在拨叉叉的作用用下，运运用调控控装置使使其完成成啮合达达到变的的目的。关键词：钻床，变变速，调调控装置置AbsttracctAccoordiing to infformmatii
4、on proovidded to dessignn a driill rocckerr, rrockker driilliing is a rrockker to byppasss coolummn aand rottaryy moovemmentts. Spiindlle BBox in thee arrm wwhille oon tthe levver of thee moobille ddrilllinng. Thiis sspinndlee iss veery eassy tto aadjuust thee prroceessiing of thee reequiiredd poosi
5、ttionn, wwhicch hhas pieecess inn a sinnglee, ssmalll-bbatcch pprodducttionn, aand thee ree-prroceessiing of larrge worrkpiiecees oon tthe holle iis aa biig cconvveniiencce. We dessignn thhe rrockker armm iss drrilllingg sppinddle boxx annd ggearrboxx arre llocaatedd att thhe ttwo endds oof aarm, th
6、he ddesiign. Thhis wouuld enaablee itt too baalannce itss twwo eendss off thhe bbalaancee off waastee maaterrialls. I ggreaarboox ddesiign is. Inn deesiggn ccomppanyy caalleed GGearr beetweeen thee reealiizattionn off eiightt sppeedd : 12,24,50,1000,1550,1180,3600,7220.In tthe dessignn, eelecctriica
7、ll poowerr thhrouugh thee cooupllingg off trranssmisssioon sshaffts, thhrouugh thee innstaallaatioon oof tthe shaaft geaar ttrannsmiissiion cann bee acchieevedd, aand thee rootarry ggearr inn thhe rrolee, tthe usee off coontrrol equuipmmentt too ennablle iit tto ccompplette iits traansfformmatiion m
8、esshinng sspeeed.Key worrds: Diill, trranssmisssioon, conntrool ddeviice 1 绪论1.1 设计的目目的及国国内外的的研究现现状我国摇臂臂钻床生生产技术术发展是是十分迅迅速的，摇摇臂钻床床的设计计工作，从从解放初初期的测测绘，仿仿制逐步步过渡到到自行设设计的新新阶段。我我国摇臂臂钻床品品种，目目前正处处于新，老老产品交交替，系系列更新新的阶段段。我国国摇臂钻钻床的自自主设计计有利于于中国工工业的发发展及需需求，并并且为了了打破中中国专用用钻床大大部分需需要进口口，国外外产品垄垄断中国国市场这这个局面面，建立立我国摇摇臂钻床床
9、的新系系列，填填补中国国市场的的空白局局面，中中国钻床床技术的的迅速发发展是志志在必得得的。随随着现代代生产工工业化的的发展，企企业对生生产效率率的要求求也在一一再提高高，所以以对各种种摇臂，深深孔等通通用和专专用钻床床的需求求也在攀攀升。所所以我国国的专用用钻床系系列的自自主开发发设计刻刻不容缓缓。三峡水电电站发电电机机座座由于重重量和体体积过大大等限制制，所以以对机座座安装孔孔进行加加工时需需要设计计专用钻钻床对其其加工。处处于加工工需要该该钻床需需要悬空空对机座座进行钻钻孔且该该专用钻钻床的加加工工件件体积重重量远远远超过钻钻床本身身且固定定不能移移动, 需要调调整钻头头位置来来适应加加
10、工孔位位置的要要求。所所以该机机床的主主轴箱和和变速箱箱应该分分离开来来，这有有别于通通用机床床。这就就是我们们要解决决和研究究的问题题。我国大型型水电站站加工水水轮机座座环螺孔孔的专用用钻床一一直依赖赖进口, 实现现该类专专用钻床床的自主主研制具具有重大大的工程程应用价价值和良良好的市市场前景景。为我我国工业业生产提提供技术术和物质质支持，提提高我国国工业化化水品起起到重要要作用，也也结束了了长江三三峡发电电机组安安装设备备依靠进进口的历历史, 为长江江三峡水水利枢纽纽建设做做出了贡贡献,，对我我国同类类产品的的研究与与开发提提供参考考基础。1.2 设计方法法思想及及所要解解决的问问题在设计
11、过过程中，我我主要运运用Sooliddworrks软软件进行行图形的的绘制。在在设计之之前要先先了解变变速箱的的结构及及其运行行方式和和齿轮之之间的啮啮合，轴轴与齿轮轮之间的的配合及及轴与轴轴之间的的配合。要要考虑到到齿轮之之间要平平稳运行行，以免免出现振振荡而影影响变速速箱的输输出从而而导致转转速的偏偏差较大大，使加加工精度度有所偏偏差。把机床的的主轴部部件和变变速箱分分开布置置，是分分离传动动的变速速箱。我我所设计计的就是是该变速速箱，这这种分离离能够节节省主轴轴箱的空空间大小小，便于于在狭小小空间中中加工。且且变速箱箱中产生生的振动动和热量量都不传传递给主主轴，运运转比较较平稳。而而且将
12、主主轴箱和和变速箱箱分别放放在横臂臂的两端端可以平平衡钻床床结构。设设计中要要注意拨拨叉和齿齿轮之间间的配合合，以免免出现松松动造成成无法变变速或变变速不完完全的情情况。2 传传动方案案的确定定2.1 电机机的选择择电动机的的类型和和结构形形式应根根据电源源类型、工工作条件件、工作作时间及及载荷的的性质、大大小、启启动性能能等条件件来选择择。工业上一一般采用用三相交交流电动动机。YY系列三三相异步步电动机机由于结结构简单单、价格格廉价、维维护方便便等优点点，故其其应用最最广。当当转动惯惯量和启启动力矩矩较小时时，可选选用Y系列三三相异步步电动机机。在经经常启动动、制动动、和反反转、间间歇或短短
13、时工作作的场合合，要求求电动机机的转动动惯量和和过载能能力大，因因此，应应选用其其中的YYZ和YZRR系列三三相异步步电动机机。同一功率率的异步步电动机机有同步步转速330000、15000、10000、7500等几种种，一般般来说，电电动机的的同步转转速越高高，磁极极对数越越少，价价格越低低。电动机的的功率选选择是否否合格，对对电动机机的正常常工作好好和经济济性都有有影响。功功率选的的小，不不能保证证工作机机的正常常工作或或长期过过载而损损坏；功功率选的的过大，则则电动机机的价格格高，且且经常不不在满载载下运行行，电动动机的功功率因数数都较低低，会造造成经济济上的浪浪费。结合上述述观点和和实
14、际运运行需要要，在机机械设计计手册中中查得：电动机的的型号： Y1132MM-4电动机的的功率： 7.5KWW电动机的的转速： 14440rr/miin2.2 转速速图的拟拟定2.2.1 初始条条件P=7.5KWW N=114400r/mmin Z=242.2.2 转动式式的确定定根据“前前多后少少”原则则，确定定转动式式为8=2222.2.3 转速图图的确定定(1）传传动比的的计算：i d=45/24=1.8875 i1 =60/30=2或 i1 =722/188=4i2=72/18=4 或或i2=455/455=1 i3=71/18=4 或或i3=311/588=0.53(2) 轴的转转速
15、计算算nd=14440/i d=7688r/mminn1=7688/ i1 /i2/i3 =7768/2/44/4=24rr/miinn2=7688/ i1 /i2/i3 =7768/2/44/0.53=1800r/mminn3=7688/ i1 /i2/i3 =7768/2/11/4=96rr/miinn4=7688/ i1 /i2/i3 =7768/2/11/0.53=7188.5rr/miinn5=7688/ i1 /i2/i3 =7768/4/44/4=12rr/miinn6=7688/ i1 /i2/i3 =7768/4/44/0.53=90rr/miinn7=7688/ i1 /i
16、2/i3 =7768/4/11/4=48rr/miinn8=7688/ i1 /i2/i3 =7768/4/11/0.53=3600r/mmin传动系统统图3 轴轴的计算算联轴器和和滚动轴轴承的型型号是根根据轴端端直径确确定的，而而且轴的的结构设设计在初初步计算算轴径的的基础上上进行的的，故先先要计算算轴径。轴轴的直径径可按扭扭转强度度法进行行计算，即即 d=CC3P/n式中，PP为轴的的传递功功率,nn为轴的的转速，C为依据轴的材料和受载情况确定的系数。轴所使用的材料是40Cr，C通常取98107当只受转矩或弯矩相对转矩较小的时候，C取较小值；当弯矩相对较大时，C取较大值，除此之外，还要考虑
17、键槽对轴强度的影响，当该段轴截面上有一个键槽时，d增大5%，还要将轴径圆整成标准值。初始传动动效率：联轴器：0.998齿轮：00.988轴承：00.999则与联轴轴器联结结的轴的的功率：P=77.50.9990.999=77.355kwnd=14440r/minn3.1 计算算轴的功功率P1=7.350.9990.998=77.133kwP2=7.130.9990.998=66.922kwP3=6.9920.9990.998=66.511kwP4=6.710.9990.998=66.511kw3.2 计算算轴的最最低转速速n1=nd/i1=114400/1.8755=7668r/minnn2=
18、n1/i2=7768/2=3384rr/miinn3=n2/i3=3384/1=3384rr/miinn4=n3/i4=3384/0.553=7710rr/miin3.3 计算算轴的最最小直径径d1=C3P1/n1=100037.13/768=244mm; 圆整整后得d1=42mmmd2=C3P2/n2=100036.92/384=266mm; 圆整整后得d2=50mmmd3=C3P3/n3=100036.71/384=255mm; 圆整整后得d3=52mmmd4=C=100036.517101.005=224mmm; 圆圆整后得得d4=566mm4 齿齿轮传动动设计4.1 确定定齿轮齿齿数对
19、于-传动动轴，有有两种传传动比，即即1：2，1：4，通过过查金属属切削机机床设计计手册，我我选取齿齿数和为为S=990。对对于-传动动轴，有有两种传传动比，即即1：4，1:11通过查查表取SS=900。对于于-传动动轴，有有两传动动比，118：71和58：31，通通过查表表取S=89。各各级齿轮轮齿数如如下：传动副传动比主动齿轮轮齿数从动齿轮轮齿数模数m中心距aa-1：418724 11801：230604-1：418724 22201：23060 4-18：77118714 117858：331583144.2 齿轮轮强度校校核4.2.1 确定齿齿轮初始始条件根据要求求，大小小齿轮均均采用材
20、材料400Cr，调调质处理理，硬度度为2441-2286HHBS。在在机械械设计手手册中中查得弯弯曲疲劳劳极限应应力=3350mmpa,接触疲疲劳极限限应力为为=8440mppa。4.2.2 齿轮几几何尺寸寸的设计计查机械械设计手手册得得：12.44 (式1-11)（1）确确定许用用弯曲应应力按照机机械设计计手册的的规定，取取YST=2,SLlim=1.6,寿寿命系数数YN=1=/SFMINYN=35002/11.61=4435.5mppa（2）计计算小齿齿轮的转转矩T1T1=95550P1/N1=955507.1137688=888.666N.MM（3）选选取载荷荷系数KK因为是直直齿圆柱柱
21、齿轮，故故k伪=1.1 ，kv=1.2; 两齿轮轮均为硬硬齿面，k尾=1.2；取kA=1.0K=(4)确确定复合合齿形参参数由YFS1=4.5 ，唯d=0.3 代代入式11-1得得12.44=3.6mmm 则取取标准模模数mn=44mma=mn*(z1+z2)/22=4（188+722）/2=2000mmu=z2/z1=72/18=4(5)计计算几何何尺寸d1=mn*z1=4430=1200mmd2=mn*z2=4460=2400mmb2=蠄d*d1=00.31200=366mmb1=b2+(5510)mm 取b1=422mm4.2.3校核核齿面的的接触强强度由机械械设计手手册中中查得=109
22、9ZEKT1(u+1)/bd12u=3577.9mmpa=*ZN*ZW/SHmin=8440111.44=6000mppa因为故满满足设计计需要。5 轴轴的校核核本节主要要校核轴轴的强强度5.1 轴的的强度验验算（1）齿齿轮上作作用力的的计算小齿轮处处为C点，大大齿轮处处为D点齿轮受力力简图T2=95550P2/N2=955506.9923844=1772.11N.MM轴上小小齿轮上上作用力力的大小小Ft2=20000T2/d1=200001722.13040=28668.33NFr2=Ft2* tgg20=10043.98NN轴上大大齿轮上上作用力力的大小小Ft3=20000T2/d2=20
23、0001722.12400=14434.1NFr3=F t3* tgg20=5222N(2)轴轴承在水水平方向向上的受受力MA=4663FB+3309Ft3-156Ft2=0 得 FB=9228NMB=4663FA+1154Ft3-307Ft2=0 得 FA=1442.99N轴承水平平面受力力简图（3）轴轴承在垂垂直面上上的受力力MA,=4663FA,+3309Fr-156Fr2=0 得FA,=5118.66NMB,=4663FB,+1154Fr-307Fr2=0 得FB,=3338N轴承垂直直面受力力简图（4）截截面C处所受受的弯矩矩在水平面面上的弯弯矩MC=3099FB+1553Fr3=3
24、3099288+155314337.22=5006.664N.M在垂直面面上的弯弯矩MC=3099FB+1553Fr3=3309338815335222=1884N.M合成弯矩矩MCH=MC2+MC=5339.002N.M（5）截截面D处所受受的弯矩矩在水平面面上的弯弯矩MD=1544FB=15549288=1442.99N.MM在垂直面面上的弯弯矩MD=1544FB=15543388=522.1NN.M合成弯矩矩MCH=MD2+MD=1552.11N.MM水平面的的弯矩图图垂直面上上的弯矩矩图合成弯矩矩图5.2当当量弯矩矩的计算算因为单向向回转，视视转矩为为脉动循循环，则则=/=0.66截面
25、C处处的当量量弯矩为为MVC=5006.664N.MMVC=2110N.M截面D处处的当量量弯矩为为MVD=1442.99N.MMMVD=1115.666N.M按弯矩扭扭合成应应力校核核轴的强强度截面C处处的当量量弯矩最最大，故故截面CC为可能能危险的的截面。已已知MVC=MC=5006N.M查机械械设计手手册得得=770MPPa。=MVC/0.1d3=5006103/0.1503=400.533MPaaS=1.5通过计算算截面AA处的强强度也满满足，故故此轴的的疲劳强强度安全全。6. 滚动轴轴承的选选择和计计算6.1 滚动动轴承的的选择由于轴承承受径向向力和轴轴向力的的作用，需需要调整整传动
26、件件的位置置，故选选用角接接触型轴轴承，根根据各轴轴的轴径径查得轴轴承的型型号。轴承类型型轴承代号号内圈d外圈D数量角接触型型轴承73077B40902角接触型型轴承73077C35804圆锥滚子子轴承32300B409026.2 轴承承的计算算由机械械设计手手册查查得轴承承的参数数如下：Cr=34.1KNN Cor=266.8KKN(1) 计算轴承承FR,轴向力力FaFA=FA12+FA2=15516.3NFB=FB12+FB2=9888NFa=0（2）计计算轴承承的径向向力FSA=0.55FA=0.515116.33=7558.115NFSB=0.55FB=0.59888=4994NFOA
27、=7588.155NFOB=FSA+Fa=7758.15NN（3）计计算当量量动载荷荷PP=XFR+YFAX=1, Y=0, FA对轴承承的寿命命影响可可以忽略略不计P=FR又PAPB故校核轴轴承A即可。根据设计计要求，假假设轴承承的工作作时间为为10年，每每天工作作16小时时，每年年工作3300天天，则其其寿命为为Lh=30001016=480000 hLh=10660n(ftcrp)蔚=4992944.933hLh所以轴承承的寿命命满足要要求。7 润滑与与密封7.1 润滑滑油的选选择齿轮传动动所用的的润滑油油的黏度度是根据据传动的的工作条条件，圆圆周度及及温度等等条件来来选择的的对于多级级
28、齿轮传传动，润润滑油的的黏度按按各级传传动的圆圆周速度度平均值值来选择择V1=2.98mm/sV2=5.78mm/s则平均速速度为：V=(V1+V2)/2=4.334m/s齿轮均采采用400Cr钢钢硬度为为2411-2886HBBS，查查课程程设计可可得润滑滑油的黏黏度为882mm2/ss根据油的的黏度查查表得到到油的型型号为中中负载荷荷齿轮油油CKCC1500(GBB59003-886)7.2 密封封的选择择对于滚动动轴承，由由于采用用的是稀稀润滑油油，且密密封处的的轴表面面圆周速速度较大大，故选选用旋转转轴唇行行密封圈圈密封，其其特点是是：密封封性能好好，且工工作可靠靠。为防止污污物进入入
29、箱内及及润滑油油渗透，盖盖板底部部垫有纸纸质。结论这次毕业业设计历历时三个个多月，在在答辩之之前顺利利完成了了全部任任务。在在毕业设设计开始始阶段，我我们先进进行为时时两周的的毕业实实习，主主要是为为了去积积累一些些实际生生产的相相关知识识，更深深刻的了了解和运运用课本本上所学学的知识识，为毕毕业设计计打下基基础。这这次的毕毕业设计计很特别别，要求求将主轴轴箱和变变速箱分分开设计计计算。并并且把变变速箱和和主轴箱箱分别放放在横臂臂的两端端，通过过变速箱箱把电机机的功率率传输到到主轴箱箱以实现现钻头的的旋转及及进给运运动，达达到加工工钻孔的的目的。这种设计计不同于于我们一一般在工工厂看到到的主轴
30、轴变速箱箱。在这这种设计计中变速速箱产生生的振动动和热量量都不至至于传给给主轴；当有背背轮机构构时，高高转速范范围由皮皮带直接接传动主主轴，运运转较平平稳；低低转速范范围经背背轮组传传动，扭扭矩可较较大以适适应粗加加工的要要求。虽然本次次设计通通过指导导老师指指正和多多次修改改,但是由由于本人人设计经经验不足足，专业业知识不不够全面面，所以以难免会会出现一一些小的的错误，希希望老师师能谅解解和指导导。通过过不断的的改正错错误我学学到了很很多课本本上学不不到的东东西，并并且对实实际生产产设计有有了进一一步的了了解。在设计的的过程中中我查阅阅了很多多相关资资料，这这不仅锻锻炼了我我筛选材材料的能能
31、力还了了解了很很多专业业知识，并并且设计计中用到到的各种种设计软软件，我我在设计计中多次次使用，逐逐渐熟悉悉和了解解它们的的用处和和方法，这这对以后后的工作作帮助很很大。这这次毕业业设计是是我们从从学习转转向工作作的过渡渡期，它它能使我我们以后后更好更更快的适适应以后后的工作作生活。参考文献献1机机械设计计手册.成大先，化学工业出版社.2机机床设计计手册.机床设计手册编写组,机械工业出版社.3金金属切削削机床设设计.戴曙，机机械工业业出版社社.4机机床设计计图册.上海纺织工学院，上海科学技术出版社.5三三峡电站站右岸水水轮机座座环专用用钻床的的设计.杨光，科科技创业业月刊，2008.2.6专专
32、用钻床床结构设设计中的的若干关关键技术术研究.熊海，机机械研究究与应用用，20006.6.7公公差与检检测技术术.付风岚岚胡业发发,张新宝宝，科学学出版社社.8机机械制造造装备技技术.李庆余余,张佳，机机械工业业出版社社.9机机械设计计.文生,李志明明,黄华梁梁，高等等教育出出版社.10机械械制造技技术基础础.良山,严晓光光，华中中科技大大学出版版社.11Sprrigggs GG EA hhisttoryy off fiine graaineed hharddmettalJ Innt JJ off Reefraactoory Mettal andd Haard Matteriial，19995
33、，13：2411-2555.致谢在三个多多月的毕毕业设计计当中首首先我要要感谢我我的指导导老师徐徐瑾老师师，我做做毕业设设计的每每个阶段段，从选选题到查查阅资料料，论文文提纲的的确定，中中期论文文的修改改，后期期论文格格式调整整等各个个环节中中都给予予了我悉悉心的指指导。她她在忙碌碌的教学学工作中中挤出时时间来审审查、修修改我的的论文。还还有教过过我的所所有老师师们，你你们严谨谨细致、一一丝不苟苟的作风风一直是是我工作作、学习习中的榜榜样；他他们循循循善诱的的教导和和不拘一一格的思思路给予予我无尽尽的启迪迪。我还还要感谢谢我的母母校，是是你给我我提供了了一个良良好的学学习平台台和学习习氛围。感感谢我的的同学们们，你们们在我设设计遇到到困难的的时候帮帮助了我我，为我我一一解解答难题题，其中中还有王王三武老老师，感感谢你在在繁忙的的工作中中还要抽抽空指正正我设计计中的错错误，谢谢谢您的的指导。在在您们的的帮助下下，我才才能顺利利地完成成任务。我我还要感感谢我的的父母，谢谢谢你们们一直给给我默默默的支持持，谢谢谢你们的的养育之之恩。在此，我我再次向向给与我我帮助的的老师和和同学们们还有我我敬爱的的母校致致以崇高高的敬意意和衷心心的感谢谢，谢谢谢大家。 20010年年6月7号