目录
摘 1
Abstract 2
引 言 3
1 Z32K型摇臂钻床 6
11 摇臂钻床简介 7
12 摇臂钻床国外研究状 7
121国摇臂钻床研究现状 7
122国外摇臂钻床研究现状 7
13 Z32K型摇臂钻床减速器设计研究目意义 8
131课题背景 8
132研究目意义 8
14 文研究容 9
141研究容 9
142设计求 9
143预期研究成果 10
15章结 10
2选择原动机 11
21原动机类型 11
22原动机驱动方式 11
23选择原动机考虑素 12
24原动机性较 12
25确定原动机容量选择 13
26章结 14
3机械传动设计方案选择较 15
31设计途径评价规定 15
32传动合理分配 15
33系统设计方案较确定 16
34章结 17
4 传动机构简图齿轮材料选择 18
41升降系统传动机构简图 18
42部分传动连接设计 19
43传动轴转速功率转矩计算 19
44齿轮材料选择 21
441齿轮材料基求 21
442齿轮常材料热处理 21
45章结 23
5直齿圆锥齿轮锥齿轮轴设计计算校核 24
51直齿圆锥齿轮尺寸设计计算校核 24
52受力分析结构设计 25
53计算载荷齿面接触疲劳强度校核 26
54轮齿弯曲强度校核 27
55锥齿轮部分参数设计计算 28
56轴端部分参数设计锥齿轮轴固定 29
57渡轴设计 30
571轴失效形式材料 30
572渡轴强度校核 30
58章结 33
6轴承选择校核 34
61轴承类型 34
611滚动轴承类型 34
612滚动轴承失效形式 34
62轴承计算选择 35
63键选择 35
64章结 36
结 37
致 谢 38
参考文献 39
摘
着国家断重视技术创新力支持摇臂钻床行业技术研发摇臂钻床行业身聚集许优点质量保证处升趋势目前国摇臂钻床产品已摆脱质量低劣帽子作够进行攻修刮钻扩铰端面系列加工形式孔加工桥梁汽车锅炉轮船等行业非常适[1]现实中运作程中应种钻床缺点种钻床操作时候单手柄集中操作种机床体架实笨重操作起非常麻烦工作时候费时费力解前改进方式根杠杆原理手柄长度变长省力样操作程中点失误会发生事够提升工作效率减少工工作程中发生事概率种机床进行改良设计保证工工作时确保安全生产稳定快捷然列举合理适合进行解决方案手动装置改进动升降装置首先电动机选型种钻床工作起更加节减少噪音齿轮轴承选型然摇臂钻床重传动零件进行设计传动方案强度校核
分析明白Z32K型摇臂钻床现实生活运作起发生良情况实际工作程中产生问题进行分析样做成较低够量生产方式保证工工作时确保安全生产稳定快捷然列举适合进行传动方案中分析出合理方案加应
关键词：摇臂钻床 升降系统 电动机 齿轮 强度校核
Abstract
As the country continues to attach importance to technological innovation and vigorously supports the technical research and development of radial drilling machine industry the radial drilling machine industry has gathered many advantages and quality assurance is on the rise At present our country＇s radial drilling machine products have got rid of the hat of poor quality Its main function is to drill repair scrape drill expand and ream the end face of a series of processing forms of hole processing which is very suitable for bridge automobile boiler ship and other industries[1] But there are some disadvantages in using this kind of drilling machine in the actual operation process That is to say the operation of this kind of drilling machine is a single handle centralized operation Because of the heavy frame of this machine tool the operation is very troublesome and the work is timeconsuming and laborious Understand that the previous improvement method is to lengthen the handle length according to the lever principle to save labor however a little mistake in the operation process will lead to a big accident In order to improve work efficiency and reduce the accident probability of workers in the process of work Therefore it is necessary to improve the design of this machine tool to ensure the safety of workers and the stability of production and then list some reasonable and suitable solutions Therefore its manual device is improved to an automatic lifting device First of all the selection of the motor makes the drill work more energysaving and noise reduction as well as the selection of gears and bearings Then design the transmission plan and strength check for the important transmission parts of the radial drilling machine
Analyze and understand the bad situation of z32k radial drilling machine in the real life operation after analyzing the problems in the actual work process how to achieve a low cost and mass production mode finally to ensure the safety and stable production of workers and then enumerate some suitable transmission schemes and analyze the most The reasonable scheme should be applied
Keywords raidial drilling machine lifting system electric motor gear strength cheeks
引 言
着国家断重视技术创新力支持摇臂钻床行业技术研发摇臂钻床行业身聚集许优点质量保证处升趋势目前国摇臂钻床产品已摆脱质量低劣帽子甚许方面获国摇臂钻床质量佳口碑样着工业水提高国摇臂钻床企业发生着变化
21世纪时候生产发展速度快机床种类体型变社会机械工厂发展中钻床较中产量求少物件安装维护车间常见应特点摇臂拥围绕立柱旋转特点摇臂轴箱做径移动样钻头准加工孔轴线便进行孔加工相灵活摇臂钻床普遍性赢许工厂青睐[2]
1 Z32K型摇臂钻床
11 摇臂钻床简介
进入21世纪生产快速发展机床种类形状种样实际工作程中加区分区分进行分类配备标准型号国目前定型号标记方式国家目前通已知机床现加工形式身刀具途情形磨床齿轮加工机专加工机锯床螺纹加工机铣床车床钻床镗床刨床开槽机拉床等系列机床社会划分10类钻机种类致7类区分坐标镗床深孔钻床径钻床台式钻床立式钻床卧式钻床中心孔钻床等钻床[3]具围绕立直柱子旋转循环升摇臂特点钻床轴箱特点够摇臂进行直线挪动运作进行加工孔时候果工件刀具中想通工件转移达目必须立式钻床
径钻床单孔钻床加工带方便单件批量生产称径钻孔种进行攻修刮钻扩铰端面系列加工形式孔加工设备根机床夹紧结构径钻够划分机械液压径钻夹紧结构中分析出钻床相具操作方便敏捷应领域广典型等优点径钻床独占席尤批量生产孔零件单件非常适横臂钻普通加工车间非常常机床图11示：
图11 Z32K型摇臂钻床
12 摇臂钻床国外研究状
121国摇臂钻床研究现状
摇臂钻床行业身聚集许优点质量保证处升趋势目前国摇臂钻床产品已摆脱质量低劣帽子甚品质保证方面国佳口碑样着工业水提高国摇臂钻床企业发生着变化统计国径钻机国际市场占较份额着国市场70沈阳机床股份中捷摇臂钻床限公司种产品国外十国家青睐国家申请知识产权成国重点研究生产发展象欧洲发达国家ZK种型号钻床特喜欢想代理销权全世界发生金融危机国径钻机消耗量没减少反增加综述国产摇臂钻床简单方便实成低工厂节省量资源缺点满足特殊高科技工作求复杂准确工序需改进
122国外摇臂钻床研究现状
国外发展趋势表现日美国欧洲等国家摇臂钻床世界品质精美国家中日摇臂钻床发展速度快国家日制造摇臂钻床特点成色功强高效率技术先进回收国家二手数控机床然进行次改造维修样节约成次利添加新功钻床产品模块化标准化日价格相发达西方国家相便宜质量保证中国目前先进设备日进行贸易合作提升日产品美国欧洲影响评质量保证
13 Z32K型摇臂钻床减速器设计研究目意义
131课题背景
Z32K型相钻床特点操流畅非常灵活适场开始运作摇臂钻床摇臂拥围绕立直柱子旋转特点摇臂轴箱做水线挪动单件批生产中加工体积重量较零件面孔带方便种进行攻修刮钻扩铰端面系列加工形式孔加工设备桥梁汽车锅炉轮船等行业非常适现实中运作途径中应种钻床足种钻床操作时候单手柄集中操作种机床体架实笨重操作起非常麻烦工作时候费时费力解前改进方式根杠杆原理手柄长度变长省力样操作程中点失误会发生事够提升工作效率减少工工作程中发生事概率种机床进行改良设计保证工工作时确保安全生产稳定快捷然列举合理适合进行解决方案
132研究目意义
解前改进方式根杠杆原理手柄长度变长省力样操作程中点失误会发生事够提升工作效率减少工工作程中发生事概率种机床进行改良设计保证工工作时确保安全生产稳定快捷机床利工作价值成果根市场调查发现添加减速器安装电动机达动升降功会产生成高缺点升降系统动力源选择原电动机达成面目首先变速箱里面加齿轮齿轮产生动力螺母转动前提条件开始传动系统样够解决事发生概率问题提升工作效率提高种钻床稳定性
14 文研究容
141研究容
根分析种钻床想达动升降目第研究问题研究该机械装置电动机选型样做设备工作效率更高符合工作环境设备更加具稳定性选电动机设备机械特性匹配选型时济成更低第二研究问题种类型摇臂钻床减速器设计传动方案研究传动方案设计做关键点：第点述选电动机成较低传动方案省许源第二点做零部件结构简单易懂太复杂便生产第三点前点零部件量机床表面产生矛盾合理占里面减速设备空间第四点控制电路模块发生改变做简单易懂便操作第五点Z32K型摇臂钻床减速器升降工作程中稳定快速工作性效率提升轴承齿轮强度校核满足类钻床减速器工作稳定效率高
142设计求
次设计求做减轻手动升降带噪音费时费力容易发生安全事问题里面功做求电动机选型传动方案选择齿轮材料选择强度校核直齿圆锥齿轮尺寸设计计算校核参数计算齿轮齿面必须强硬度较耐磨特性齿轮基求防止齿面磨损厉害腐蚀掉导致改变形状心部起击必须强度工作程中拥加工工艺性着工作时温度升拥较热处理性够助加工提高工作性设备实际工作程中动力机震动击会导致产生动载荷受载会齿轮产生弹性变形箱体变形进行载荷计算算出齿轮圆周力应载荷具体区分齿载荷分布动载齿间载荷分配系数齿轮齿面接触时进行校核仅验算齿面接触疲劳强度条件确定许应力制作轴端原根知道轴端部分外形尺寸
143预期研究成果
1 零件三维造型装配电子文件套
2 非标零件图（标准CAD图）电子文件套
3 装配图（标准CAD图）电子文件1张（少1张A0）
4 复杂非标件图纸印图纸3张A3图幅
5 装配图印图纸1张A1A0图幅
6 设计说明书（40页）
7 产品实物模型（3D印制非金属模型）
15章结
章介绍背景基功国外市场着影响缺点进行改进初步策划方法够动升降致原理外阐述研究容设计求
2选择原动机
原动机生产物品源源泉泛指利源产生原动力切机械通常说机械电力结合起机械设备里面机械系统基素够实现规定运动信息动作传递功率情况然界源量转化机械原动机达伺服性目够发电机产生形式量全部转化机械
21原动机类型
原动机通常量转换方式性质两类原动机汽油机水轮机蒸气机柴油机燃气轮机属第类原动机范畴液动机（液压马达）电动机气动机（气动马达）原动机种类型包括水力发动机热力发动机风力发动机电动机等前面相较电动机目前说普遍电动机运作时会产生环境污染仅易实现动化远距离控制运行便利握速度快慢停止迅速达满足许机械工作目求什数情况选择电动机种类型号
原动机运动形式三种分连续运动复运动复摆动[4]
22原动机驱动方式
原动机分：(1)水轮发电机：般情况水轮发电机立式型号启动方式水轮机转子凸极式(2)风力发电机：需根风力程度电需求转移准时控制装置达成发电(3)汽轮发电机：般情况型号卧式启动方式汽轮机启动转子隐极式(4)核发电机：总半速全塑两类实日常见火力发电厂汽轮发电机质没 (5)燃气轮发电机：量转换方式通里面气体进行加热压缩膨胀简单说热转变机械设备(6)太阳发电机：量转换程通光子击原子时产生光电效应通太阳光射半导体硅直接光转换成电发电方式[5]
述例子出驱动方式分机分驱动单机集中驱动总纳两种驱动方式两者发现单机集中驱动传动配备繁琐运行艰难功率价钱廉价种驱动方式截然相反
23选择原动机考虑素
考虑素点：第点必须满足停电时候额外电供应设备需第二点稳定性运行修理便利第三点绝数环境中畅运行基受干扰第四点成控制承受范围
24原动机性较
表21示：
表21 原动机性较
类
柴油机
气缸马达
液压马达
电动机
尺寸
较
较
较
较
功率范围
功率538000kW
功率电动机般22kW特适075kW高速传动
功率受实际油压马达尺寸约束
功率031000kW途径
重量
电动机
输出刚度
硬
软
较硬
硬
运行温度控制
较困难
排气时空气膨胀噪声较排气处应安装消声器
油箱进行风冷水冷
温度应低许应值
调整方法性
较难
气阀控制简单迅速够精确
通阀泵控制改变流量调速范围
直流电动机改变电枢电阻电压改变磁通方法交流电动机变频变极变转差率方法
噪音
较
较
较
维护需求
较
少
较
较少
初始成
高
较高
高
低
运转费
高
高
高
低
运途径
广种汽车轮船农家工程机械压缩机等
功率高速场合
较广
广需动力电源
25确定原动机容量选择
正确选择原动机原实际工作生产中定达成生产机械电动机列举功率转矩转速起动调速制动载等求运行流程中间够完全应外满足国家标准原温升选择合适原动机机械特性调速情况起动性维护价格工作方式决定
[6]根分析种钻床变速箱升降系统动力源选择原电动机电动机工作环境述例子电动机工作时候周围量灰尘水分处种潮湿环境工作防止物品发生良反应电动机外壳封闭式防爆式开启式防护式Z32K型钻床工作环境灰尘外壳选封闭式选择第四行数表22示：
表22 电动机选择
电动机型号
额定功率(kW)
满载转速（rmin）
额定转矩（Nm）
质量（Kg）
Y8014
055
1390
22
22
Y8024
075
1390
22
24
Y90S4
11
1400
22
25
Y90L4
15
1400
22
27
26章结
章介绍原动机类型工作然驱动方式然性开始通数发现选择电动机通相关查询分析出选择型号
3机械传动设计方案选择较
31设计途径评价规定
进行策划机械传动计划途径中理必须达六点：传动体系里面总传动定计算出二传动类必须采优三制定传动链布置方案四分配传动五够运算出传动体系动力学运动学参数目必须先知道尺寸基础参数六画出整体系运动图[7]
整设计途径中重首先传动方案确立目设计程中目标解性相关性评价机械传动策划方案般三规定：（1）评价目保证方案正确性必须公开防止某员倾全面评价独居说服（2）确保方案够相互较必须方案基功方案评价中具点具定性完全关果项目创新性受欢迎缺点掩盖住应该观意识进行综合评价（3）评定目标体系应系统种评定模式评价体系该考虑机械体系方面求目标涉机械传动运动方案整体功考虑求建立评价指标体系仅定性指标体系进行定量评价指标体系建立需科学知识表现评价指标体系科学性全局性
32传动合理分配
传动机构基类型根机械设计手册相关查找列出表格分析圆周速度（ms）减速功率（kW）表31示：
表31 传动合理分配
传动机构种类
齿轮
V带
链
带
蜗杆
摩擦轮
圆周速度（ms）
15120
530
1540
525
1535
1525
减速
＜48
＜815
＜610
＜5
＜80
710
功率（kW）
50000
7501200
3750
200
550
150250
33系统设计方案较确定
种型号钻床运行情况联想发展趋势改变准备升降系统实行改良列举计划措施：
方案：手动升降系统 手柄 锥齿轮轴 锥齿轮 螺母
方案二：动升降系统 新增电动机 齿轮1 齿轮2 锥齿轮1 锥齿轮2螺母
方案三：原电动机 齿轮 四联滑移齿轮 双联齿轮 齿轮 锥齿轮轴 锥齿轮 螺母
表32示：
表32 系统传动方案性较
性指标
具体项目
方案
方案二
方案三
功效
传动精度
高
高
高
升降速度
慢
快
快
工作
性
调性
较
运转速度
慢
快
快
承载力
较
较
动力
性
加速度峰值
较
较
噪声
较
耐磨性
耐磨
耐磨
耐磨
性
济
制造性
简单
困难
简单
性
调整方便性
方便
方便
方便
源耗
般
般
般
制造费
廉价
昂贵
廉价
结构紧凑
尺寸
重量
轻
重
较轻
结构复杂性
容易
般
般
方案：然手柄长度根杠杆原理加长节省力手柄加长实质工作流程中车厢变速箱时升降进手柄容易碰撞起造成操作程中失误导致事耗时
方案二：机床普遍方法螺杆末端安装电机减速机够达成动升降必须丝杆旋转螺母固定然种机床弥补手工起重缺点会产生良反应第Z32K型摇臂钻床立柱顶部面积限附加电机减速器体积结构复杂安装困难增加成没差错安装吊环棘手问题第二电机减速机增加增加组控制电路成较高
方案三：提升系统动力源源原动机增加齿轮变速箱里面够达动升降目齿轮动力传递螺母够转动前提条件保持传动体系种办法需费便宜部件熟悉掌握易成批生产合理占里面减速设备空间零部件没机床表面产生矛盾控制电路模块没发生改变做简便易懂便操作提高稳定性
通前面结法升降系统传动方案确定第三图31示：
图31 变速箱传动图
34章结
章阐述进行策划机械传动计划途径做六点评价方案三规定介绍传动机构种类设计三方案终选择第三种稳定达动升降目
4 传动机构简图齿轮材料选择
41升降系统传动机构简图
实际生产工作中机械设备外观结构等许方面相旦组合起机械结构形状会变非常复杂部件运动取决原运动部件运动规律机构运动副类型运动尺寸部件间相整机构运动状况机构中拥运动副种类数量相位置关[8]构件线条运动副符号表示机构运动特性通运动尺寸旋转副中心运动副导路中心间隔通种方式进行制作出（运动副）间相位置简单运动图机构设计理分析模型果机构机构运动副组成符号表示图形精确例绘制目进行初步结构组成分析解作原理等种图称机构图机构图
绘制机构运动图步骤方法：够清晰表达机构运动图制作程中应适采取投影面清晰标识出框架输出机构输入机构明确机构运动传递路径解两部件间相运动关系选择适例原部件箭头指示运动方通方法初步绘制Z32K摇臂钻床改进齿轮箱举升系统传动机构运动图图41示：
图41 升降系统运动机构简图
中1—电动机2机2—轴4—花键轴35机4—直齿轮机3—双联齿轮6—四联滑移齿轮机6—锥齿轮轴7—锥齿轮机1机5—轴承
42部分传动连接设计
通述分析解系统传动路线：电动机2轴4轴机2度轴 机6锥齿轮轴 锥齿轮7 螺母里出果想容易加工设计必须机6环节参数基开始手动装置控制升降手柄结合圆锥齿轮轴样然机4齿轮选择键结合起样机3度齿轮出现什机4部分分度圆直径会约束稳固机6部分轴径方位箱体孔中心高度螺母锥齿轮方位约束中发现花键径方位箱体孔间隔长必须机4部分四联滑移齿轮间度齿轮结合机3齿轮工作效率升决定机3齿轮重新设计双联齿轮开始设置升降速度800mmmin通查询资料：初丝杆螺距P6带动螺母丝杆圆锥齿轮齿数Z36机6圆锥齿轮齿数Z20[9]根相关规定运算出机6圆锥齿轮轴转速N240rmin电动机转速N1400rmin电动机轴衔接距离短齿轮齿数四联滑移齿轮齿数28机3渡齿轮单联齿轮机6齿数Z54目传动模数相 m2出机6齿轮分度圆直径108mm箱体孔壁约束机6齿轮分度圆直径72mm缩分度圆直径缩减齿轮机3渡齿轮设计双联齿轮[10]
花键机2机6三部分轴径方位箱体孔中央三角形遍布机3分度圆直径作妥善改变
43传动轴转速功率转矩计算
已知假定升降系统速度800mmmin通述分析出：电动机转速N1400rmin P1500kW圆锥齿轮传递效率圆柱齿轮传递效率联轴器传递效率电动机转速：
确保4轴转速渡轴机2传机6锥齿轮轴
初步确定齿轮参数表41示：
表41 齿轮参数
名称
模数
分度圆直径
齿数
机4
2
72
36
机3
2
128
64
机3 Ⅱ
2
88
44
公式计算：
参数确定重新计算升降速度：13611 681666rmin然进行部件转矩进行公式计算出电动机轴
2轴转矩
机2轴转矩
4轴转矩
机6锥齿轮轴转矩
7锥齿轮转矩
部件参数值表42示：
表42 轴参数
轴号
传动
转矩
转速rmin
功率kW
效率
电动机
1023
1400
150
2轴
1018
1400
149
0995
机2轴
229
6828
200375
143
0956
4轴
306
3048
458
116
0975
机6
082
5575
24491
1405
0937
18
9533
13611
1335
089
44齿轮材料选择
441齿轮材料基求
根机械设计手册相关研究齿轮失效形式出齿轮基求做关键点：第点想做发生齿面开始腐蚀程长时间摩擦导致损坏发生变形定期保养必须做齿面定耐磨性硬度第二点防止牙根断裂突然承受击载荷提高加工力力学性第三点齿根折断阻止击载荷韧性强度必须心部加强[11]
442齿轮常材料热处理
齿轮常材料钢铸铁特殊场合会非金属材料面进行阐述：
1 钢抗击韧性强度高易制作优点机硬度热处理方式进行提升契合创建齿轮齿轮通常锻生产基碳钢合金钢选含碳量（01506）齿轮锻钢分软齿轮硬齿轮
2 旦硬度达350HBS数值软齿面齿轮般应功率精度求高场合通减速器种齿轮齿面硬度低回火正火热处理加工粗糙通常采齿轮成形滚齿方法
3 硬齿面齿轮通常快环境负载量精确周密机床该齿轮具优异材料性外较高强度硬度该齿轮调质正火精切毛坯进行表面淬火处理增强承载力耐磨性相硬齿面齿轮综合承载力提高23倍说想硬齿面齿轮传动软齿面齿轮传动种情况必须样承载力状况
4 铸钢耐磨性强度良进行退火正火解决果必话锻炼齿轮直径尺寸（400600 mm）结构复杂难锻造齿轮毛坯采铸钢制造常齿轮低速重载矿山机械中齿轮
5 铸铁灰铸铁质容易断抵抗击负荷起摩擦力太抗点蚀效果较加工性成低常稳定运行低速低功耗场合球墨铸铁力学性抗击性灰铸铁高代灰铸铁铸钢调质钢铸造直径齿轮
常齿轮表43示：
表43 常齿轮材料力学性
材料
牌号
热处
理方法
齿面硬度
强度极限
屈服极限
应
优质
45
正火
160～217HBS
580
290
低速轻载
碳
素钢
调质
217～255HBS
650
360
低速中载
表面淬火
48～55HRC
750
450
高速中载低速重载
50
正火
180～220HBS
620
320
击
合金钢
40Cr
调质
表面淬火
240～260HBS
48～55HRC
700
900
550
650
中速中载
高速中载剧烈击
42SiMn
调质
表面淬火
217～269HBS
45～55HRC
750
470
高速中载剧烈击
20Cr
渗碳淬火
56～62HRC
650
400
高速中载
承受击
20CrMnTi
渗碳淬火
56～62HRC
1100
850
高速中载
承受击
铸钢
ZG310～570
正活
表面淬火
160～210HBS
40～50HRC
570
320
中速中载直径
ZG340～640
正火
调质
170～230HBS
240～270HBS
650
700
350
380
球墨铸铁
QT6002
QT5005
正火
220～280HBS
147～241HBS
600
500
低中速轻载击
灰铸铁
HT250
HT300
工时效
170～240HBS
187～235HBS
200
300
低速轻载击
根述齿轮材料描述通改良添加齿轮中机6锥齿轮采40Cr机3双联齿轮直齿轮机4采20CrMnTi
45章结
章阐述系统传动结构简图升降系统结构简图传动轴转速功率转矩计算外齿轮材料基求常材料热处理方式然选择
5直齿圆锥齿轮锥齿轮轴设计计算校核
51直齿圆锥齿轮尺寸设计计算校核
通述分析已知：齿数36模数2配齿轮齿数20模数2根机械设计手册知公式进行带入
分度圆直径：
分度圆锥角：
齿顶高：
齿根高：
全齿高：
顶隙c：
齿顶圆直径：
齿根圆直径：
锥矩：
齿顶角：
齿根角：
量齿角：
根锥角：
顶锥角：
量齿轮分度圆半径：
量齿轮齿顶圆半径：
量齿轮齿顶压力角：
发生根切少齿数：
52受力分析结构设计
容易理解着想暂时认载荷齿轮厚度均遍布处理齿轮厚度中点螺距线法面圆柱齿轮传动机构相似分圆周力径力轴力齿面法分力计算公式次序示：
（51）
（52）
（53）
（54）
中面T1转矩单位Nmd1直径单位mm出计算结果：
53计算载荷齿面接触疲劳强度校核
述作齿轮名义载荷实际工作中考虑原动力机械运行设备震荡撞碰击齿轮啮合程中产生动载荷弹性变形产生通常情况创建组装错种情况齿轮加载产生导致轴套轴承箱着发生改变载荷齿轮厚度方均遍布啮合轮齿间载荷遍布均 [12]名义荷载应载荷系数作计算荷载计算强度应计算载荷进行圆周力相关计算载荷：
（55）
公式中：K载荷系数Ftc计算载荷Ft圆周力
K＝ （56）
中：—系数动载荷系数预料原动机工作机工作特性产生功率载会齿轮负载产生定影响数表51示：
表51 数表
工作机
原动机工作特性示例
工作特性
中等击
缸燃机
轻微击 汽轮机液压马达
均匀稳 电动机均速转动汽轮机
严重击
单缸燃机
均匀稳
125
110
100
150
轻微击
150
135
125
175
中等击
175
160
150
200
面表格数分析通计算出取系数125
动载荷系数部附加动载荷轮齿受载影响源啮合误差齿轮副啮合原委中轮齿载荷作直齿圆柱齿轮传动计算范围105～14斜齿圆柱齿轮传动102～12直齿锥齿轮传动11～14齿轮精度低转速高时取值否取值设计计算时取13
代表齿载荷分配系数轴改变原形态齿轮产生偏差会出现齿宽方载荷分配均良影响直齿圆柱齿轮传动中软齿取1～12两硬齿面取11～135直齿圆锥齿轮传动取11～13宽径BD1较齿轮称布置两支座中间轴刚度时选择值否选择值设计计算中取12代表齿间载荷分配系数斟酌齿间载荷匀作直齿圆柱齿轮传动取1～12斜齿圆柱齿轮传动齿轮精度等级高7级（含7级）1～12齿轮精度等级低7级12～14直齿圆锥齿轮传动取1齿轮制造精度等级低齿面硬齿面时取值精度等级低齿面软齿面时取值设计计算时取1
K12513121195
N
54轮齿弯曲强度校核
确定许应力查机械设计原理方法P368页图10—38计算出480Mpa14～15出15u 1810~12取112
： （57）
测试轮齿弯曲强度求条件：
计算工作转矩T955确定载荷系数K195
取080
计算轮齿弯曲应力：
3378<
公式中T转矩单位NmY齿形系数b齿宽单位mmS安全系数K载荷系数达求
55锥齿轮部分参数设计计算
通述分析已知：齿数202配齿轮齿数36 模数2
分度圆直径：
分度圆锥角：
齿顶高：
齿根高：
全齿高：
顶隙c：
齿顶圆直径：
齿根圆直径：
锥矩：
齿顶角：
齿根角：
量齿角：
根锥角：
顶锥角：
量齿轮分度圆半径：
量齿轮齿顶圆半径：
量齿轮齿顶压力角：
56轴端部分参数设计锥齿轮轴固定
正确轴端外形外形尺寸设计出轴端关键果想整体布局获明显变通性符合原效求设计约束作轴端构造策划成分现莫稳定轴端完美构造型式[13]设计时应斟酌素：简便部件容易安装二做轴承零件间稳定松动三务必应力妥应力回合运行起方便 [14]通面阐述锥齿轮轴端构造策划图52示：
图51 锥齿轮轴
57渡轴设计
变速器零件必须零件支撑工作支撑部分称轴轴机械设备关键功重功效维持旋转运动部件传达运动动力
571轴失效形式材料
转轴基机械设备轴中常着边承担扭转切应力然边承担弯曲应力功交变应力根失效形式疲劳断裂交变应力作情况[15]轴材料工作程中抗疲劳力外必须优秀应力聚集灵敏性精良加工性前面分析求中碳类型钢合金钢轴材料选择[16]针应轴定选择良碳素结构钢生产45号钢种钢加工性优良价钱相说廉价外回火正火解决具优异力学性承受重量转速央浼严关键允许选取般碳素结构钢生产达节约钱目[17]合金钢力学效良热处理方式
碳钢关键轴前提条件起压力变形轻巧部构造严密然选取合金钢40Cr钢[18]
碳钢弹性模量合金钢基相合金钢提高轴强度然碳钢价格廉价应力集中灵敏性较低拥普遍然轴够球墨铸铁生产制造[19]铸铁易铸成复杂形状具良减振耐磨性应力集中敏感性低抗击韧性较差选择合金结构钢40Cr作度轴材料
572渡轴强度校核
进行程时候算拟定轴扭矩T影响出现切应力圆截面实心轴遵循扭转强度求够：
（58）
出
公式中轴扭转切应力单位MPT代表扭矩单位Nmm代表抗扭截面系数02单位P代表传递功率单位kWn代表转速单位rmin []代表许扭转切应力单位MPad代表直径单位mm
力学模型创设：强度校核期间基会身面零件重视然区分外伸梁悬臂梁简支梁集中力影响面零件分布力中心位置作点然力迁移轴支点反作点似取轴承宽度中点简化计算受力图图52示：
图52 受力图
绘制出轴水面受力图图53示：
图53 水受力图
弯矩图图54示：
图54 水弯矩图
画出垂直面受力图图55示：
图55 垂直受力图
弯矩图图56示：
图56 垂直弯矩图
作出合成弯矩图M图57示：
图57 合成弯矩图
作出扭矩图T图58示：
图58 扭矩图
做量弯矩图图59示：
图59 量弯矩图
通绘图计算出危险截面轴径
渡轴处截面直径均1622强度满足求
58章结
章阐述选择齿轮进行校核计算参数计算受力分析结构设计检策齿轮疲劳弯曲强度建立力学模型图检测强度分析轴设计失效形式
6轴承选择校核
61轴承类型
通相关资料轴承支撑轴部件摩擦特性分析解目前类型两种滑动摩擦轴承滚动摩擦轴承第二种数机械设备中获普遍维修容易运作受妨碍滚动轴承工作时产生振动噪音原两点身径尺寸二设备精度轴工作速度关常中低速高精度求环境种轴承拥轴承没优点
[20]工作速度快击振动径空间必须部分安装结构设计尺寸限者潮湿环境作非常关键
611滚动轴承类型
基关键部件刹滚动维持旋转零件般基开始规范规定策划途中够设备承受工作量少速度快慢传动精度系列运行央浼采取承载力检查构造策画滚动轴承外圈圈滚动体保持架组成[21]滚动体通常讲保持架均分开会损害严重般圈会稳轴颈轴承座里面会安外圈普遍工作格局圈轴颈旋转外圈稳偶尔外圈旋转圈动起动
612滚动轴承失效形式
滚动轴承工作时鉴部件间留间隙滚动轴承应力状态会发生规律变更开始运行途中元件承受工作量外力会变更变化频率抉择滚动体焦点圆速度果采角接触轴承者圆锥滚子轴承场合确保稳运转应少处受力状态滚动体半部分工作状态滚动轴承失效模式疲劳点蚀塑性变形[22]
62轴承计算选择
目前检查渡轴承设计选深沟球轴承6005GBT27694n200375rmin轴径d25mm22248N65048N温度低100℃轻微击预期寿命深沟球轴承没导出轴力查关设计手册知6005轴承额定静载荷查表轻微击取12查表采线性插值法出e0234
根查表出：
出：
计算轴承寿命已知球轴承工作温度低120℃1
查询公式： （61）
公式中c额定动载荷单位Nn转速单位rmin ε寿命指数 P量动载荷单位N
出结果：
采6005深沟球轴承较合适
63键选择
键联结作轴轴传动部件凸轮齿轮皮带轮等连接起成功达成轴模块部件轴稳固进传达扭矩极键够完成轴轴零件轴稳固动静结合键选择考虑类型选择键类型该键身联接构造特征运需求工作条件进行选择键尺寸标准样板强度需求决定通常情况键宽b键高h表示长度L代表键尺寸中表示截面尺寸直径d必须通相关资料标准进行决定长度L通常轮毂长度决定键长度等略短集线器长度直径d选键长应吻合准划定长度体系锥齿轮轴轴头选键联接B型66 L10 GB109579
64章结
章阐述轴承类型选择失效形式寿命进行计算键连结轴搭配根国家规定选择键
结
次毕业设计考查身学年学知识进行总结目现实实中学知识应处理实际生产问题考验理解分析力设想出较理想良机械设备次设计目摇臂钻床变速箱改进设计通走访查询实际工作程中产生良反应提升系统进行改进设计通重新改进起重系统手动动两种功运行途径中然问题动起重启动时手动系统会工作工安全着想手柄设定弹簧推压装置时间体力限法改进防止手动手柄动升降时移动动升降状态应取手动手柄
首先电机选型Z32K型钻床工作环境灰尘外壳选封闭式电动机型号Y系列Y90L4额定功率15kW满载转速1400rmin额定转矩22Nm质量27Kg拟定适合传动路线升降传动机构运动图中解传动部件功率运作关键零件实施设计校核齿轮选择直齿圆锥齿轮直齿圆锥齿轮优点：低速轻载传输环境够工作轻松创造安装场合更正添加齿轮材料采取40Cr中速中载高速中载剧烈击环境应双联齿轮直齿轮材料选择20CrMnTi种材料高速中载承受击环境中应
参考文献
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[21]杨黎明杨志勤机械设计简明手册[M] 北京国防工业出版社2008
[22]关慧珍冯辛安机械制造装配设计[M] 北京机械工业出版社2013
致 谢
次毕业设计中学期努力毕业设计已圆满完成知识工作实践限设计程中存问题请老师批评纠正然里面感谢指导老师杨征老师佳岐老师通悉心指导学许基础知识途中遇困难举手措难应通老师深厚专业知识讲解慢慢解中原理方法提出许解决方法效意见解决许头疼难题
前少接触摇臂钻床重部分技术参数确定三维造型传动方案分析说项务三维造型技术参数中心然方面花费较时间制图方式更深解老师课讲解方法融入吸收慢慢提升速度三维制作容易
刚开始方面窍通学难度知识眼界难想象时候更脸茫然陌生带恐惧畏怯时带惊奇渴缺乏验摇臂钻床专门知识总体设计太紧凑逻辑严谨必然导致计算结果偏差外装配图零件图应国家机械制图标准绘制图纸应CAD软件绘制通次设计觉CAD绘图力提高工作中该努力工作思考足学知识
杨老师老师指导终力成功完成次毕业文设计感谢位老师悉心指导工作中会更加努力工作学
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摘 1
Abstract 2
引 言 3
1 Z32K型摇臂钻床 6
11 摇臂钻床简介 7
12 摇臂钻床国外研究状 7
121国摇臂钻床研究现状 7
122国外摇臂钻床研究现状 7
13 Z32K型摇臂钻床减速器设计研究目意义 8
131课题背景 8
132研究目意义 8
14 文研究容 9
141研究容 9
142设计求 9
143预期研究成果 10
15章结 10
2选择原动机 11
21原动机类型 11
22原动机驱动方式 11
23选择原动机考虑素 12
24原动机性较 12
25确定原动机容量选择 13
26章结 14
3机械传动设计方案选择较 15
31设计途径评价规定 15
32传动合理分配 15
33系统设计方案较确定 16
34章结 17
4 传动机构简图齿轮材料选择 18
41升降系统传动机构简图 18
42部分传动连接设计 19
43传动轴转速功率转矩计算 19
44齿轮材料选择 21
441齿轮材料基求 21
442齿轮常材料热处理 21
45章结 23
5直齿圆锥齿轮锥齿轮轴设计计算校核 24
51直齿圆锥齿轮尺寸设计计算校核 24
52受力分析结构设计 25
53计算载荷齿面接触疲劳强度校核 26
54轮齿弯曲强度校核 27
55锥齿轮部分参数设计计算 28
56轴端部分参数设计锥齿轮轴固定 29
57渡轴设计 30
571轴失效形式材料 30
572渡轴强度校核 30
58章结 33
6轴承选择校核 34
61轴承类型 34
611滚动轴承类型 34
612滚动轴承失效形式 34
62轴承计算选择 35
63键选择 35
64章结 36
结 37
致 谢 38
参考文献 39
摘
着国家断重视技术创新力支持摇臂钻床行业技术研发摇臂钻床行业身聚集许优点质量保证处升趋势目前国摇臂钻床产品已摆脱质量低劣帽子作够进行攻修刮钻扩铰端面系列加工形式孔加工桥梁汽车锅炉轮船等行业非常适[1]现实中运作程中应种钻床缺点种钻床操作时候单手柄集中操作种机床体架实笨重操作起非常麻烦工作时候费时费力解前改进方式根杠杆原理手柄长度变长省力样操作程中点失误会发生事够提升工作效率减少工工作程中发生事概率种机床进行改良设计保证工工作时确保安全生产稳定快捷然列举合理适合进行解决方案手动装置改进动升降装置首先电动机选型种钻床工作起更加节减少噪音齿轮轴承选型然摇臂钻床重传动零件进行设计传动方案强度校核
分析明白Z32K型摇臂钻床现实生活运作起发生良情况实际工作程中产生问题进行分析样做成较低够量生产方式保证工工作时确保安全生产稳定快捷然列举适合进行传动方案中分析出合理方案加应
关键词：摇臂钻床 升降系统 电动机 齿轮 强度校核
Abstract
As the country continues to attach importance to technological innovation and vigorously supports the technical research and development of radial drilling machine industry the radial drilling machine industry has gathered many advantages and quality assurance is on the rise At present our country＇s radial drilling machine products have got rid of the hat of poor quality Its main function is to drill repair scrape drill expand and ream the end face of a series of processing forms of hole processing which is very suitable for bridge automobile boiler ship and other industries[1] But there are some disadvantages in using this kind of drilling machine in the actual operation process That is to say the operation of this kind of drilling machine is a single handle centralized operation Because of the heavy frame of this machine tool the operation is very troublesome and the work is timeconsuming and laborious Understand that the previous improvement method is to lengthen the handle length according to the lever principle to save labor however a little mistake in the operation process will lead to a big accident In order to improve work efficiency and reduce the accident probability of workers in the process of work Therefore it is necessary to improve the design of this machine tool to ensure the safety of workers and the stability of production and then list some reasonable and suitable solutions Therefore its manual device is improved to an automatic lifting device First of all the selection of the motor makes the drill work more energysaving and noise reduction as well as the selection of gears and bearings Then design the transmission plan and strength check for the important transmission parts of the radial drilling machine
Analyze and understand the bad situation of z32k radial drilling machine in the real life operation after analyzing the problems in the actual work process how to achieve a low cost and mass production mode finally to ensure the safety and stable production of workers and then enumerate some suitable transmission schemes and analyze the most The reasonable scheme should be applied
Keywords raidial drilling machine lifting system electric motor gear strength cheeks
引 言
着国家断重视技术创新力支持摇臂钻床行业技术研发摇臂钻床行业身聚集许优点质量保证处升趋势目前国摇臂钻床产品已摆脱质量低劣帽子甚许方面获国摇臂钻床质量佳口碑样着工业水提高国摇臂钻床企业发生着变化
21世纪时候生产发展速度快机床种类体型变社会机械工厂发展中钻床较中产量求少物件安装维护车间常见应特点摇臂拥围绕立柱旋转特点摇臂轴箱做径移动样钻头准加工孔轴线便进行孔加工相灵活摇臂钻床普遍性赢许工厂青睐[2]
1 Z32K型摇臂钻床
11 摇臂钻床简介
进入21世纪生产快速发展机床种类形状种样实际工作程中加区分区分进行分类配备标准型号国目前定型号标记方式国家目前通已知机床现加工形式身刀具途情形磨床齿轮加工机专加工机锯床螺纹加工机铣床车床钻床镗床刨床开槽机拉床等系列机床社会划分10类钻机种类致7类区分坐标镗床深孔钻床径钻床台式钻床立式钻床卧式钻床中心孔钻床等钻床[3]具围绕立直柱子旋转循环升摇臂特点钻床轴箱特点够摇臂进行直线挪动运作进行加工孔时候果工件刀具中想通工件转移达目必须立式钻床
径钻床单孔钻床加工带方便单件批量生产称径钻孔种进行攻修刮钻扩铰端面系列加工形式孔加工设备根机床夹紧结构径钻够划分机械液压径钻夹紧结构中分析出钻床相具操作方便敏捷应领域广典型等优点径钻床独占席尤批量生产孔零件单件非常适横臂钻普通加工车间非常常机床图11示：
图11 Z32K型摇臂钻床
12 摇臂钻床国外研究状
121国摇臂钻床研究现状
摇臂钻床行业身聚集许优点质量保证处升趋势目前国摇臂钻床产品已摆脱质量低劣帽子甚品质保证方面国佳口碑样着工业水提高国摇臂钻床企业发生着变化统计国径钻机国际市场占较份额着国市场70沈阳机床股份中捷摇臂钻床限公司种产品国外十国家青睐国家申请知识产权成国重点研究生产发展象欧洲发达国家ZK种型号钻床特喜欢想代理销权全世界发生金融危机国径钻机消耗量没减少反增加综述国产摇臂钻床简单方便实成低工厂节省量资源缺点满足特殊高科技工作求复杂准确工序需改进
122国外摇臂钻床研究现状
国外发展趋势表现日美国欧洲等国家摇臂钻床世界品质精美国家中日摇臂钻床发展速度快国家日制造摇臂钻床特点成色功强高效率技术先进回收国家二手数控机床然进行次改造维修样节约成次利添加新功钻床产品模块化标准化日价格相发达西方国家相便宜质量保证中国目前先进设备日进行贸易合作提升日产品美国欧洲影响评质量保证
13 Z32K型摇臂钻床减速器设计研究目意义
131课题背景
Z32K型相钻床特点操流畅非常灵活适场开始运作摇臂钻床摇臂拥围绕立直柱子旋转特点摇臂轴箱做水线挪动单件批生产中加工体积重量较零件面孔带方便种进行攻修刮钻扩铰端面系列加工形式孔加工设备桥梁汽车锅炉轮船等行业非常适现实中运作途径中应种钻床足种钻床操作时候单手柄集中操作种机床体架实笨重操作起非常麻烦工作时候费时费力解前改进方式根杠杆原理手柄长度变长省力样操作程中点失误会发生事够提升工作效率减少工工作程中发生事概率种机床进行改良设计保证工工作时确保安全生产稳定快捷然列举合理适合进行解决方案
132研究目意义
解前改进方式根杠杆原理手柄长度变长省力样操作程中点失误会发生事够提升工作效率减少工工作程中发生事概率种机床进行改良设计保证工工作时确保安全生产稳定快捷机床利工作价值成果根市场调查发现添加减速器安装电动机达动升降功会产生成高缺点升降系统动力源选择原电动机达成面目首先变速箱里面加齿轮齿轮产生动力螺母转动前提条件开始传动系统样够解决事发生概率问题提升工作效率提高种钻床稳定性
14 文研究容
141研究容
根分析种钻床想达动升降目第研究问题研究该机械装置电动机选型样做设备工作效率更高符合工作环境设备更加具稳定性选电动机设备机械特性匹配选型时济成更低第二研究问题种类型摇臂钻床减速器设计传动方案研究传动方案设计做关键点：第点述选电动机成较低传动方案省许源第二点做零部件结构简单易懂太复杂便生产第三点前点零部件量机床表面产生矛盾合理占里面减速设备空间第四点控制电路模块发生改变做简单易懂便操作第五点Z32K型摇臂钻床减速器升降工作程中稳定快速工作性效率提升轴承齿轮强度校核满足类钻床减速器工作稳定效率高
142设计求
次设计求做减轻手动升降带噪音费时费力容易发生安全事问题里面功做求电动机选型传动方案选择齿轮材料选择强度校核直齿圆锥齿轮尺寸设计计算校核参数计算齿轮齿面必须强硬度较耐磨特性齿轮基求防止齿面磨损厉害腐蚀掉导致改变形状心部起击必须强度工作程中拥加工工艺性着工作时温度升拥较热处理性够助加工提高工作性设备实际工作程中动力机震动击会导致产生动载荷受载会齿轮产生弹性变形箱体变形进行载荷计算算出齿轮圆周力应载荷具体区分齿载荷分布动载齿间载荷分配系数齿轮齿面接触时进行校核仅验算齿面接触疲劳强度条件确定许应力制作轴端原根知道轴端部分外形尺寸
143预期研究成果
1 零件三维造型装配电子文件套
2 非标零件图（标准CAD图）电子文件套
3 装配图（标准CAD图）电子文件1张（少1张A0）
4 复杂非标件图纸印图纸3张A3图幅
5 装配图印图纸1张A1A0图幅
6 设计说明书（40页）
7 产品实物模型（3D印制非金属模型）
15章结
章介绍背景基功国外市场着影响缺点进行改进初步策划方法够动升降致原理外阐述研究容设计求
2选择原动机
原动机生产物品源源泉泛指利源产生原动力切机械通常说机械电力结合起机械设备里面机械系统基素够实现规定运动信息动作传递功率情况然界源量转化机械原动机达伺服性目够发电机产生形式量全部转化机械
21原动机类型
原动机通常量转换方式性质两类原动机汽油机水轮机蒸气机柴油机燃气轮机属第类原动机范畴液动机（液压马达）电动机气动机（气动马达）原动机种类型包括水力发动机热力发动机风力发动机电动机等前面相较电动机目前说普遍电动机运作时会产生环境污染仅易实现动化远距离控制运行便利握速度快慢停止迅速达满足许机械工作目求什数情况选择电动机种类型号
原动机运动形式三种分连续运动复运动复摆动[4]
22原动机驱动方式
原动机分：(1)水轮发电机：般情况水轮发电机立式型号启动方式水轮机转子凸极式(2)风力发电机：需根风力程度电需求转移准时控制装置达成发电(3)汽轮发电机：般情况型号卧式启动方式汽轮机启动转子隐极式(4)核发电机：总半速全塑两类实日常见火力发电厂汽轮发电机质没 (5)燃气轮发电机：量转换方式通里面气体进行加热压缩膨胀简单说热转变机械设备(6)太阳发电机：量转换程通光子击原子时产生光电效应通太阳光射半导体硅直接光转换成电发电方式[5]
述例子出驱动方式分机分驱动单机集中驱动总纳两种驱动方式两者发现单机集中驱动传动配备繁琐运行艰难功率价钱廉价种驱动方式截然相反
23选择原动机考虑素
考虑素点：第点必须满足停电时候额外电供应设备需第二点稳定性运行修理便利第三点绝数环境中畅运行基受干扰第四点成控制承受范围
24原动机性较
表21示：
表21 原动机性较
类
柴油机
气缸马达
液压马达
电动机
尺寸
较
较
较
较
功率范围
功率538000kW
功率电动机般22kW特适075kW高速传动
功率受实际油压马达尺寸约束
功率031000kW途径
重量
电动机
输出刚度
硬
软
较硬
硬
运行温度控制
较困难
排气时空气膨胀噪声较排气处应安装消声器
油箱进行风冷水冷
温度应低许应值
调整方法性
较难
气阀控制简单迅速够精确
通阀泵控制改变流量调速范围
直流电动机改变电枢电阻电压改变磁通方法交流电动机变频变极变转差率方法
噪音
较
较
较
维护需求
较
少
较
较少
初始成
高
较高
高
低
运转费
高
高
高
低
运途径
广种汽车轮船农家工程机械压缩机等
功率高速场合
较广
广需动力电源
25确定原动机容量选择
正确选择原动机原实际工作生产中定达成生产机械电动机列举功率转矩转速起动调速制动载等求运行流程中间够完全应外满足国家标准原温升选择合适原动机机械特性调速情况起动性维护价格工作方式决定
[6]根分析种钻床变速箱升降系统动力源选择原电动机电动机工作环境述例子电动机工作时候周围量灰尘水分处种潮湿环境工作防止物品发生良反应电动机外壳封闭式防爆式开启式防护式Z32K型钻床工作环境灰尘外壳选封闭式选择第四行数表22示：
表22 电动机选择
电动机型号
额定功率(kW)
满载转速（rmin）
额定转矩（Nm）
质量（Kg）
Y8014
055
1390
22
22
Y8024
075
1390
22
24
Y90S4
11
1400
22
25
Y90L4
15
1400
22
27
26章结
章介绍原动机类型工作然驱动方式然性开始通数发现选择电动机通相关查询分析出选择型号
3机械传动设计方案选择较
31设计途径评价规定
进行策划机械传动计划途径中理必须达六点：传动体系里面总传动定计算出二传动类必须采优三制定传动链布置方案四分配传动五够运算出传动体系动力学运动学参数目必须先知道尺寸基础参数六画出整体系运动图[7]
整设计途径中重首先传动方案确立目设计程中目标解性相关性评价机械传动策划方案般三规定：（1）评价目保证方案正确性必须公开防止某员倾全面评价独居说服（2）确保方案够相互较必须方案基功方案评价中具点具定性完全关果项目创新性受欢迎缺点掩盖住应该观意识进行综合评价（3）评定目标体系应系统种评定模式评价体系该考虑机械体系方面求目标涉机械传动运动方案整体功考虑求建立评价指标体系仅定性指标体系进行定量评价指标体系建立需科学知识表现评价指标体系科学性全局性
32传动合理分配
传动机构基类型根机械设计手册相关查找列出表格分析圆周速度（ms）减速功率（kW）表31示：
表31 传动合理分配
传动机构种类
齿轮
V带
链
带
蜗杆
摩擦轮
圆周速度（ms）
15120
530
1540
525
1535
1525
减速
＜48
＜815
＜610
＜5
＜80
710
功率（kW）
50000
7501200
3750
200
550
150250
33系统设计方案较确定
种型号钻床运行情况联想发展趋势改变准备升降系统实行改良列举计划措施：
方案：手动升降系统 手柄 锥齿轮轴 锥齿轮 螺母
方案二：动升降系统 新增电动机 齿轮1 齿轮2 锥齿轮1 锥齿轮2螺母
方案三：原电动机 齿轮 四联滑移齿轮 双联齿轮 齿轮 锥齿轮轴 锥齿轮 螺母
表32示：
表32 系统传动方案性较
性指标
具体项目
方案
方案二
方案三
功效
传动精度
高
高
高
升降速度
慢
快
快
工作
性
调性
较
运转速度
慢
快
快
承载力
较
较
动力
性
加速度峰值
较
较
噪声
较
耐磨性
耐磨
耐磨
耐磨
性
济
制造性
简单
困难
简单
性
调整方便性
方便
方便
方便
源耗
般
般
般
制造费
廉价
昂贵
廉价
结构紧凑
尺寸
重量
轻
重
较轻
结构复杂性
容易
般
般
方案：然手柄长度根杠杆原理加长节省力手柄加长实质工作流程中车厢变速箱时升降进手柄容易碰撞起造成操作程中失误导致事耗时
方案二：机床普遍方法螺杆末端安装电机减速机够达成动升降必须丝杆旋转螺母固定然种机床弥补手工起重缺点会产生良反应第Z32K型摇臂钻床立柱顶部面积限附加电机减速器体积结构复杂安装困难增加成没差错安装吊环棘手问题第二电机减速机增加增加组控制电路成较高
方案三：提升系统动力源源原动机增加齿轮变速箱里面够达动升降目齿轮动力传递螺母够转动前提条件保持传动体系种办法需费便宜部件熟悉掌握易成批生产合理占里面减速设备空间零部件没机床表面产生矛盾控制电路模块没发生改变做简便易懂便操作提高稳定性
通前面结法升降系统传动方案确定第三图31示：
图31 变速箱传动图
34章结
章阐述进行策划机械传动计划途径做六点评价方案三规定介绍传动机构种类设计三方案终选择第三种稳定达动升降目
4 传动机构简图齿轮材料选择
41升降系统传动机构简图
实际生产工作中机械设备外观结构等许方面相旦组合起机械结构形状会变非常复杂部件运动取决原运动部件运动规律机构运动副类型运动尺寸部件间相整机构运动状况机构中拥运动副种类数量相位置关[8]构件线条运动副符号表示机构运动特性通运动尺寸旋转副中心运动副导路中心间隔通种方式进行制作出（运动副）间相位置简单运动图机构设计理分析模型果机构机构运动副组成符号表示图形精确例绘制目进行初步结构组成分析解作原理等种图称机构图机构图
绘制机构运动图步骤方法：够清晰表达机构运动图制作程中应适采取投影面清晰标识出框架输出机构输入机构明确机构运动传递路径解两部件间相运动关系选择适例原部件箭头指示运动方通方法初步绘制Z32K摇臂钻床改进齿轮箱举升系统传动机构运动图图41示：
图41 升降系统运动机构简图
中1—电动机2机2—轴4—花键轴35机4—直齿轮机3—双联齿轮6—四联滑移齿轮机6—锥齿轮轴7—锥齿轮机1机5—轴承
42部分传动连接设计
通述分析解系统传动路线：电动机2轴4轴机2度轴 机6锥齿轮轴 锥齿轮7 螺母里出果想容易加工设计必须机6环节参数基开始手动装置控制升降手柄结合圆锥齿轮轴样然机4齿轮选择键结合起样机3度齿轮出现什机4部分分度圆直径会约束稳固机6部分轴径方位箱体孔中心高度螺母锥齿轮方位约束中发现花键径方位箱体孔间隔长必须机4部分四联滑移齿轮间度齿轮结合机3齿轮工作效率升决定机3齿轮重新设计双联齿轮开始设置升降速度800mmmin通查询资料：初丝杆螺距P6带动螺母丝杆圆锥齿轮齿数Z36机6圆锥齿轮齿数Z20[9]根相关规定运算出机6圆锥齿轮轴转速N240rmin电动机转速N1400rmin电动机轴衔接距离短齿轮齿数四联滑移齿轮齿数28机3渡齿轮单联齿轮机6齿数Z54目传动模数相 m2出机6齿轮分度圆直径108mm箱体孔壁约束机6齿轮分度圆直径72mm缩分度圆直径缩减齿轮机3渡齿轮设计双联齿轮[10]
花键机2机6三部分轴径方位箱体孔中央三角形遍布机3分度圆直径作妥善改变
43传动轴转速功率转矩计算
已知假定升降系统速度800mmmin通述分析出：电动机转速N1400rmin P1500kW圆锥齿轮传递效率圆柱齿轮传递效率联轴器传递效率电动机转速：
确保4轴转速渡轴机2传机6锥齿轮轴
初步确定齿轮参数表41示：
表41 齿轮参数
名称
模数
分度圆直径
齿数
机4
2
72
36
机3
2
128
64
机3 Ⅱ
2
88
44
公式计算：
参数确定重新计算升降速度：13611 681666rmin然进行部件转矩进行公式计算出电动机轴
2轴转矩
机2轴转矩
4轴转矩
机6锥齿轮轴转矩
7锥齿轮转矩
部件参数值表42示：
表42 轴参数
轴号
传动
转矩
转速rmin
功率kW
效率
电动机
1023
1400
150
2轴
1018
1400
149
0995
机2轴
229
6828
200375
143
0956
4轴
306
3048
458
116
0975
机6
082
5575
24491
1405
0937
18
9533
13611
1335
089
44齿轮材料选择
441齿轮材料基求
根机械设计手册相关研究齿轮失效形式出齿轮基求做关键点：第点想做发生齿面开始腐蚀程长时间摩擦导致损坏发生变形定期保养必须做齿面定耐磨性硬度第二点防止牙根断裂突然承受击载荷提高加工力力学性第三点齿根折断阻止击载荷韧性强度必须心部加强[11]
442齿轮常材料热处理
齿轮常材料钢铸铁特殊场合会非金属材料面进行阐述：
1 钢抗击韧性强度高易制作优点机硬度热处理方式进行提升契合创建齿轮齿轮通常锻生产基碳钢合金钢选含碳量（01506）齿轮锻钢分软齿轮硬齿轮
2 旦硬度达350HBS数值软齿面齿轮般应功率精度求高场合通减速器种齿轮齿面硬度低回火正火热处理加工粗糙通常采齿轮成形滚齿方法
3 硬齿面齿轮通常快环境负载量精确周密机床该齿轮具优异材料性外较高强度硬度该齿轮调质正火精切毛坯进行表面淬火处理增强承载力耐磨性相硬齿面齿轮综合承载力提高23倍说想硬齿面齿轮传动软齿面齿轮传动种情况必须样承载力状况
4 铸钢耐磨性强度良进行退火正火解决果必话锻炼齿轮直径尺寸（400600 mm）结构复杂难锻造齿轮毛坯采铸钢制造常齿轮低速重载矿山机械中齿轮
5 铸铁灰铸铁质容易断抵抗击负荷起摩擦力太抗点蚀效果较加工性成低常稳定运行低速低功耗场合球墨铸铁力学性抗击性灰铸铁高代灰铸铁铸钢调质钢铸造直径齿轮
常齿轮表43示：
表43 常齿轮材料力学性
材料
牌号
热处
理方法
齿面硬度
强度极限
屈服极限
应
优质
45
正火
160～217HBS
580
290
低速轻载
碳
素钢
调质
217～255HBS
650
360
低速中载
表面淬火
48～55HRC
750
450
高速中载低速重载
50
正火
180～220HBS
620
320
击
合金钢
40Cr
调质
表面淬火
240～260HBS
48～55HRC
700
900
550
650
中速中载
高速中载剧烈击
42SiMn
调质
表面淬火
217～269HBS
45～55HRC
750
470
高速中载剧烈击
20Cr
渗碳淬火
56～62HRC
650
400
高速中载
承受击
20CrMnTi
渗碳淬火
56～62HRC
1100
850
高速中载
承受击
铸钢
ZG310～570
正活
表面淬火
160～210HBS
40～50HRC
570
320
中速中载直径
ZG340～640
正火
调质
170～230HBS
240～270HBS
650
700
350
380
球墨铸铁
QT6002
QT5005
正火
220～280HBS
147～241HBS
600
500
低中速轻载击
灰铸铁
HT250
HT300
工时效
170～240HBS
187～235HBS
200
300
低速轻载击
根述齿轮材料描述通改良添加齿轮中机6锥齿轮采40Cr机3双联齿轮直齿轮机4采20CrMnTi
45章结
章阐述系统传动结构简图升降系统结构简图传动轴转速功率转矩计算外齿轮材料基求常材料热处理方式然选择
5直齿圆锥齿轮锥齿轮轴设计计算校核
51直齿圆锥齿轮尺寸设计计算校核
通述分析已知：齿数36模数2配齿轮齿数20模数2根机械设计手册知公式进行带入
分度圆直径：
分度圆锥角：
齿顶高：
齿根高：
全齿高：
顶隙c：
齿顶圆直径：
齿根圆直径：
锥矩：
齿顶角：
齿根角：
量齿角：
根锥角：
顶锥角：
量齿轮分度圆半径：
量齿轮齿顶圆半径：
量齿轮齿顶压力角：
发生根切少齿数：
52受力分析结构设计
容易理解着想暂时认载荷齿轮厚度均遍布处理齿轮厚度中点螺距线法面圆柱齿轮传动机构相似分圆周力径力轴力齿面法分力计算公式次序示：
（51）
（52）
（53）
（54）
中面T1转矩单位Nmd1直径单位mm出计算结果：
53计算载荷齿面接触疲劳强度校核
述作齿轮名义载荷实际工作中考虑原动力机械运行设备震荡撞碰击齿轮啮合程中产生动载荷弹性变形产生通常情况创建组装错种情况齿轮加载产生导致轴套轴承箱着发生改变载荷齿轮厚度方均遍布啮合轮齿间载荷遍布均 [12]名义荷载应载荷系数作计算荷载计算强度应计算载荷进行圆周力相关计算载荷：
（55）
公式中：K载荷系数Ftc计算载荷Ft圆周力
K＝ （56）
中：—系数动载荷系数预料原动机工作机工作特性产生功率载会齿轮负载产生定影响数表51示：
表51 数表
工作机
原动机工作特性示例
工作特性
中等击
缸燃机
轻微击 汽轮机液压马达
均匀稳 电动机均速转动汽轮机
严重击
单缸燃机
均匀稳
125
110
100
150
轻微击
150
135
125
175
中等击
175
160
150
200
面表格数分析通计算出取系数125
动载荷系数部附加动载荷轮齿受载影响源啮合误差齿轮副啮合原委中轮齿载荷作直齿圆柱齿轮传动计算范围105～14斜齿圆柱齿轮传动102～12直齿锥齿轮传动11～14齿轮精度低转速高时取值否取值设计计算时取13
代表齿载荷分配系数轴改变原形态齿轮产生偏差会出现齿宽方载荷分配均良影响直齿圆柱齿轮传动中软齿取1～12两硬齿面取11～135直齿圆锥齿轮传动取11～13宽径BD1较齿轮称布置两支座中间轴刚度时选择值否选择值设计计算中取12代表齿间载荷分配系数斟酌齿间载荷匀作直齿圆柱齿轮传动取1～12斜齿圆柱齿轮传动齿轮精度等级高7级（含7级）1～12齿轮精度等级低7级12～14直齿圆锥齿轮传动取1齿轮制造精度等级低齿面硬齿面时取值精度等级低齿面软齿面时取值设计计算时取1
K12513121195
N
54轮齿弯曲强度校核
确定许应力查机械设计原理方法P368页图10—38计算出480Mpa14～15出15u 1810~12取112
： （57）
测试轮齿弯曲强度求条件：
计算工作转矩T955确定载荷系数K195
取080
计算轮齿弯曲应力：
3378<
公式中T转矩单位NmY齿形系数b齿宽单位mmS安全系数K载荷系数达求
55锥齿轮部分参数设计计算
通述分析已知：齿数202配齿轮齿数36 模数2
分度圆直径：
分度圆锥角：
齿顶高：
齿根高：
全齿高：
顶隙c：
齿顶圆直径：
齿根圆直径：
锥矩：
齿顶角：
齿根角：
量齿角：
根锥角：
顶锥角：
量齿轮分度圆半径：
量齿轮齿顶圆半径：
量齿轮齿顶压力角：
56轴端部分参数设计锥齿轮轴固定
正确轴端外形外形尺寸设计出轴端关键果想整体布局获明显变通性符合原效求设计约束作轴端构造策划成分现莫稳定轴端完美构造型式[13]设计时应斟酌素：简便部件容易安装二做轴承零件间稳定松动三务必应力妥应力回合运行起方便 [14]通面阐述锥齿轮轴端构造策划图52示：
图51 锥齿轮轴
57渡轴设计
变速器零件必须零件支撑工作支撑部分称轴轴机械设备关键功重功效维持旋转运动部件传达运动动力
571轴失效形式材料
转轴基机械设备轴中常着边承担扭转切应力然边承担弯曲应力功交变应力根失效形式疲劳断裂交变应力作情况[15]轴材料工作程中抗疲劳力外必须优秀应力聚集灵敏性精良加工性前面分析求中碳类型钢合金钢轴材料选择[16]针应轴定选择良碳素结构钢生产45号钢种钢加工性优良价钱相说廉价外回火正火解决具优异力学性承受重量转速央浼严关键允许选取般碳素结构钢生产达节约钱目[17]合金钢力学效良热处理方式
碳钢关键轴前提条件起压力变形轻巧部构造严密然选取合金钢40Cr钢[18]
碳钢弹性模量合金钢基相合金钢提高轴强度然碳钢价格廉价应力集中灵敏性较低拥普遍然轴够球墨铸铁生产制造[19]铸铁易铸成复杂形状具良减振耐磨性应力集中敏感性低抗击韧性较差选择合金结构钢40Cr作度轴材料
572渡轴强度校核
进行程时候算拟定轴扭矩T影响出现切应力圆截面实心轴遵循扭转强度求够：
（58）
出
公式中轴扭转切应力单位MPT代表扭矩单位Nmm代表抗扭截面系数02单位P代表传递功率单位kWn代表转速单位rmin []代表许扭转切应力单位MPad代表直径单位mm
力学模型创设：强度校核期间基会身面零件重视然区分外伸梁悬臂梁简支梁集中力影响面零件分布力中心位置作点然力迁移轴支点反作点似取轴承宽度中点简化计算受力图图52示：
图52 受力图
绘制出轴水面受力图图53示：
图53 水受力图
弯矩图图54示：
图54 水弯矩图
画出垂直面受力图图55示：
图55 垂直受力图
弯矩图图56示：
图56 垂直弯矩图
作出合成弯矩图M图57示：
图57 合成弯矩图
作出扭矩图T图58示：
图58 扭矩图
做量弯矩图图59示：
图59 量弯矩图
通绘图计算出危险截面轴径
渡轴处截面直径均1622强度满足求
58章结
章阐述选择齿轮进行校核计算参数计算受力分析结构设计检策齿轮疲劳弯曲强度建立力学模型图检测强度分析轴设计失效形式
6轴承选择校核
61轴承类型
通相关资料轴承支撑轴部件摩擦特性分析解目前类型两种滑动摩擦轴承滚动摩擦轴承第二种数机械设备中获普遍维修容易运作受妨碍滚动轴承工作时产生振动噪音原两点身径尺寸二设备精度轴工作速度关常中低速高精度求环境种轴承拥轴承没优点
[20]工作速度快击振动径空间必须部分安装结构设计尺寸限者潮湿环境作非常关键
611滚动轴承类型
基关键部件刹滚动维持旋转零件般基开始规范规定策划途中够设备承受工作量少速度快慢传动精度系列运行央浼采取承载力检查构造策画滚动轴承外圈圈滚动体保持架组成[21]滚动体通常讲保持架均分开会损害严重般圈会稳轴颈轴承座里面会安外圈普遍工作格局圈轴颈旋转外圈稳偶尔外圈旋转圈动起动
612滚动轴承失效形式
滚动轴承工作时鉴部件间留间隙滚动轴承应力状态会发生规律变更开始运行途中元件承受工作量外力会变更变化频率抉择滚动体焦点圆速度果采角接触轴承者圆锥滚子轴承场合确保稳运转应少处受力状态滚动体半部分工作状态滚动轴承失效模式疲劳点蚀塑性变形[22]
62轴承计算选择
目前检查渡轴承设计选深沟球轴承6005GBT27694n200375rmin轴径d25mm22248N65048N温度低100℃轻微击预期寿命深沟球轴承没导出轴力查关设计手册知6005轴承额定静载荷查表轻微击取12查表采线性插值法出e0234
根查表出：
出：
计算轴承寿命已知球轴承工作温度低120℃1
查询公式： （61）
公式中c额定动载荷单位Nn转速单位rmin ε寿命指数 P量动载荷单位N
出结果：
采6005深沟球轴承较合适
63键选择
键联结作轴轴传动部件凸轮齿轮皮带轮等连接起成功达成轴模块部件轴稳固进传达扭矩极键够完成轴轴零件轴稳固动静结合键选择考虑类型选择键类型该键身联接构造特征运需求工作条件进行选择键尺寸标准样板强度需求决定通常情况键宽b键高h表示长度L代表键尺寸中表示截面尺寸直径d必须通相关资料标准进行决定长度L通常轮毂长度决定键长度等略短集线器长度直径d选键长应吻合准划定长度体系锥齿轮轴轴头选键联接B型66 L10 GB109579
64章结
章阐述轴承类型选择失效形式寿命进行计算键连结轴搭配根国家规定选择键
结
次毕业设计考查身学年学知识进行总结目现实实中学知识应处理实际生产问题考验理解分析力设想出较理想良机械设备次设计目摇臂钻床变速箱改进设计通走访查询实际工作程中产生良反应提升系统进行改进设计通重新改进起重系统手动动两种功运行途径中然问题动起重启动时手动系统会工作工安全着想手柄设定弹簧推压装置时间体力限法改进防止手动手柄动升降时移动动升降状态应取手动手柄
首先电机选型Z32K型钻床工作环境灰尘外壳选封闭式电动机型号Y系列Y90L4额定功率15kW满载转速1400rmin额定转矩22Nm质量27Kg拟定适合传动路线升降传动机构运动图中解传动部件功率运作关键零件实施设计校核齿轮选择直齿圆锥齿轮直齿圆锥齿轮优点：低速轻载传输环境够工作轻松创造安装场合更正添加齿轮材料采取40Cr中速中载高速中载剧烈击环境应双联齿轮直齿轮材料选择20CrMnTi种材料高速中载承受击环境中应
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[21]杨黎明杨志勤机械设计简明手册[M] 北京国防工业出版社2008
[22]关慧珍冯辛安机械制造装配设计[M] 北京机械工业出版社2013
致 谢
次毕业设计中学期努力毕业设计已圆满完成知识工作实践限设计程中存问题请老师批评纠正然里面感谢指导老师杨征老师佳岐老师通悉心指导学许基础知识途中遇困难举手措难应通老师深厚专业知识讲解慢慢解中原理方法提出许解决方法效意见解决许头疼难题
前少接触摇臂钻床重部分技术参数确定三维造型传动方案分析说项务三维造型技术参数中心然方面花费较时间制图方式更深解老师课讲解方法融入吸收慢慢提升速度三维制作容易
刚开始方面窍通学难度知识眼界难想象时候更脸茫然陌生带恐惧畏怯时带惊奇渴缺乏验摇臂钻床专门知识总体设计太紧凑逻辑严谨必然导致计算结果偏差外装配图零件图应国家机械制图标准绘制图纸应CAD软件绘制通次设计觉CAD绘图力提高工作中该努力工作思考足学知识
杨老师老师指导终力成功完成次毕业文设计感谢位老师悉心指导工作中会更加努力工作学
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