Z32K型摇臂钻床变速箱的改进设计

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床在实际使用过程中出现的问题，在理论分析，计算的基础上，针对型摇臂钻床的升降系统是单手柄集中操作，操作起来比较麻烦，摇臂钻床体架太重，费力又费时，将其手动改进为自动升降，并提出了具体可行的解决方案。关键词摇臂钻床手动自动升降系统电动机齿轮强度校核英文摘要及关键词使用和管理，将各种机床都进行了分类和和编制型号。分类方法也有多种。主要是按照加工的性质和所用的刀具进行分类。根据国家规定的机床型号的编制方法，目前将机床分为大类车床钻床镗床磨床齿轮加工机床螺纹加工机床铣床刨插床拉床特种加工机床锯床及其他机床。在每类机床中，又可以按照工艺范围步型型式和结构等等，可以分为若干组，每组又可以分为若干系列。如钻床又包括坐标镗钻床深孔钻床摇臂钻床台式钻床立式钻床卧式钻床中心孔钻床及其他钻床。在上述的基本分类方法的基础上，还可以根据机床的其他特征进步进行分类。同类型机床按照应用范围通用性程度，可以分为通用机床或者称万能机床专门化机床和专用机床三大类。其中通用机床是可以加工多种工件，完成多种多样工序的加工范围较广的机床，如卧式车床摇臂钻床等等。摇臂钻床是摇臂绕立柱回转和升降的，主轴箱在摇臂上作水平运动的钻床。对于大，中型工件上的孔，通常采用摇臂钻床加工。加工时工件固定不动，移动主轴刀具可以方便地对准被加工孔的位置。摇臂钻床广泛用于大中型零件的多孔加工。摇臂钻床主要由立柱，摇臂，主轴箱，和底座等部分组成。主轴箱装在摇臂上，可沿立柱上下移动，以适应加工不同高度工件的要求。此外，摇臂还可以随外立柱在范围回转，因此主轴很容易调整到所需要的加工位置。为了使主轴在加工时保持确定的位置，摇臂钻床还具有内立柱，摇臂及主轴箱的夹紧机构，当主轴的位置调整确定后，可以快速将它们夹紧。摇臂钻床的其他变形如万向摇臂钻床摇臂和主轴箱可以回转或倾斜，使主轴可在空间任意方向都可以进行钻削，适用于重型机器，机车车辆，船舶和锅炉等制造业中加工大型工件。车式摇臂钻床的底座有车轮，可以在轨道上移动，适用于桥梁和机床等行业窄长形工件的孔加工。.摇臂钻床的国内发展动态及趋势目前国内摇臂钻床生产厂家有许多家，但是在这个行业做的较好的厂家不是很多。其中沈阳机床股份有限公司中捷摇臂钻床厂的产品国内市场占有率高达，出口产品遍及中东北美西欧等个国家和地区。进入市场经济后，国内机床行业竞争日趋激烈，与中捷摇臂钻厂生产相同型号产品的企业有多家，中捷摇臂钻厂产品领先优势受到挑战。为了应对挑战，中捷摇臂钻厂在产品卖得正火的时候，提出了进行跨越产品结构调整。第，用先进技术改造传统产品。如普通摇臂钻床实现了五轴联动，价格由几万元上升到几十万元，达到中国摇臂钻床最高水平。第二，向国际先进水平靠拢，不断扩大产品领先优势。系列桥式和动桥系列产品，十几项技术居国内领先地位。获得自主知识产权，并成为国家重点新产品万向摇臂钻，在任何空间任意方向任意位置上实现钻削功能，不仅填补了国内空白，在国外也不多见。在国际著名的芝加哥机床展览会上，中捷摇臂钻厂参展产品被位美籍华商相中并当场拉走。德国意大利西腊瑞典伊朗等国家和地区纷纷提出做中捷牌摇臂钻的代理经销商。在上海国际机床展览会上，沈阳机床股份有限公司参展的数控钻铣床，同时被国内三家企业看好。摇臂钻床和大多数机床样，将向数控自动化机电体化和智能化方向发展。摇臂钻床未来的发展趋势是应用电子计算机技术，简化机械结构，提高和扩大自动化工作的功能，使机床适应于纳入柔性制造系统工作提高功率主运动和进给运动的速度，相应提高结构的动静刚度以适应采用新型刀具的需要，提高切削效率提高加工精度并发展超精密加工机床，以适应电子机械航天等新兴工业的需要。第二章原动机的选择机械系统通常是由原动机传动装置工作机和控制操纵部件及其它辅助部件组成。工作机是机械系统中的执行部分，原动机是机械系统的中的驱动部分，传动装置则是把原动机和工作机有机地联系起来，实现能量传递和运动形式转换不可缺少的部分，而其中原动机在机械系统中所起的作用是把自然界的能源变成机械能把发电机等变能机所产生的各种形态的能量转换为机械能。.常用原动机的运动形式常用原动机有以下三种运动形式，具体见表表原动机运动形式运动形式实例连续运动电动机液压马达气压马达柴油机汽油机往复运动直线电动机汽缸液压缸往复摆动摆动油缸摆动汽缸.原动机的驱动方式原动机的驱动方式分为单机集中驱动和多机分别驱动。由台原动机通过传动装置驱动执行机构工作，叫做单机集中驱动。而多机分别驱动自然而然是用多台原动机来驱动各执行机构工作。两种驱动方式中，单机集中驱动传动装置复杂，操作麻烦，功率大，但价格便宜。而多机分别驱动传动装置简单，电动机功率小，但成本比较高。.原动机选择应考虑的因素必须考虑到现场能源的供应情况及工作环境因素必须考虑原动机的机械特性与工作机的匹配情况必须考虑到维修是否方便，操作是否简单，工作是否可靠必须考虑到工作机对原动机所提出的起动过载运转平稳性等方面的要求必须考虑到其经济效益及其成本，这也是非常重要的项。.原动机的性能比较表原动机性能比较类别电动机气缸马达液压马达柴油机尺寸较大较小较小较大功率及取范围功率大.，范围广功率比电动机大般在.以下，尤其适用于.以下的高速传动功率最大受实际油压和马达尺寸的限制功率大重量大比电动机大最大大输出刚度硬软较硬较硬运行温度控制温度应低于许应值排气时空气膨胀，噪声较大，排气处应安装消声器对油箱进行风冷或水冷调整方法和性能直流电动机用改变电枢电阻电压或改变磁通的方法交流电动机用变频变极或变转差率的方法用气阀控制，简单，迅速，但不够精确通过阀或泵控制改变流量，调速范围大较难噪声小较大较大较大维护要求较少少较多较多初始成本低较高高高运转费用最低最高高高应用很广，需要动力电源小功率高速场合较广很广，如各种车辆，船舶农用机械工程机械和压缩机等等.确定原动机的选择考虑到型摇臂钻床的现场工作环境及工作需求，型摇臂钻床的起动力矩和调速范围等要求，我选择电动机作为其原动机。由于生产机械装置及工作机所处的工作环境各不相同，电动机的工作环境也自然而然就各不样。在绝大多数情况下，电动机工作的周围大气中有不同分量的灰尘和水分，有的处于潮湿之处甚至水下工作，有的周围含有腐蚀性气体甚至爆炸物，为了保证电动机能在不同的工作环境中顺利地安全运行，电动机的外壳也就有多种型式，其型式有开启式防护式封闭式防爆式。由于型摇臂钻床工作常处于灰尘较多的场合，其外壳选用封闭式，电动机型号为系列额定功率.，满载转速，额定转矩.•，质量。第三章机械传动设计方案的拟定与比较机械系统设计中的首要环节就是拟定传动设计方案。其拟定的合理与否，在很大程度上决定了机械产品的合理先进和具备市场竞争力的程度。在机械系统设计中，为了达到预定的运动和动力要求。可以采用不同的传动方案。.传动设计方案评价的目的机械运动方案的拟定和设计，最终要求通过分析比较提供最优的方案。个方案的优劣只有通过系统能够方案的评价来确定。从工作机系统设计的全过程来看，评价工作不仅在整个机械传动方案设计完成后是需要的，而且评价工作在设计全过程中的每阶段也是需要的。个机械传动运动方案要求工艺动作过程，这工艺动作过程又可以分解成若干个动作，采用些执行机构来加以实现。由于机械系统传动方案评价指标是多方面的。选用机构型式时往往对各评价指标反应不。有时也会相互矛盾。因此，需要建立个评价体态，进行全面的，综合性的评价。由此可以得出整个最优机械传动运动方案。.机械传动设计方案评价的原则机械传动设计方案评价的原则有保证评价的客观性评价的目的是为了决策，因此评价是否客观，就会影响决策是否正确。为了保证评价的客观性，要求评价资料的全面性和可靠性，要求防止评价人员的倾向性，评价人员组成要有代表性等等。保证方案的可比性各个方案要求在实现基本功能上要有可比性和致性，有的方案个别功能突出或有新颖之处。只能表明它在这个方面的优越之处，不能代替其他方面的要求，更不能掩盖其它方面的不足。否则，会失去综合评价的作用。陷入“突出点，不顾其余”的错误。这种主观偏面的做法。显然不利于评选最优方案。要有评价指标体系评价指标体系是全面反映系统目标要求的种评价模式。因此，评价体系应主要考虑机械传动运动方案总功能所涉及到的对机构系统的各方面要求和指标。不考虑或少考虑其他方面的要求建立的评价指标体系，不仅是定性的要求，而且应该将各个评价的指标进行量化。评价指标体系的建立要求依据科学知识和专家的经验，要体现评价指标体系的科学性全面性格外专家经验性。.系统设计方案的比较与确定根据型摇臂钻床的工作情况，以及结合毕业设计课题，我现对摇臂钻床的升降系统进行改进，现拟定以下三种传动方案供选择方案手动升降系统手柄锥齿轮轴锥齿轮螺母方案二自动升降系统新增电动机齿轮齿轮锥齿轮锥齿轮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系统传动方案性能的比较性能指标具体项目方案方案二方案三功能传动精度高高高升降速度慢快快工作性能可调性好好较好运转速度慢快快承载能力大较大较大动力性能加速度峰值小较大较大噪声较小小小耐磨性耐磨耐磨耐磨可靠性可靠可靠可靠经济性制造性易难易调整方便性方便不方便方便能耗大小般般般制造费用便宜贵便宜结构紧凑尺寸小小小重量轻重较轻结构复杂性简单般般方案升降时费力又费时，再加上手柄长度较长，在实际操作过程中，当拖板接近变速箱时，进给手柄与升降手柄容易打在起，操作者易受伤。方案二在丝杆的端头装上小型电动机和减速器，使丝杆转动，螺母固定实现自动升降。那是种传动的自动升降系统。很多机床都用的上。但是针对型摇臂钻床来说，虽然弥补了自动升降的缺点，但又派生出另外的缺点钻床立柱的顶端面积是有限的，而附加的电动机和减速器体积较大，结构复杂，安装困难，也增加了成本，再说提重吊环的安装问题也难以解决。增加个动力源减速器和组控制电路，使成本增加。方案三直接利用原有电动机作为升降系统的动力源。在变速箱内附加若干齿轮，在原有的主运动传动系统中，通过齿轮的变化啮合，把动力传到螺母上，使螺母转动，从而实现自动升降。方案的优点利用原电动机作为动力源，成本低。附加零件部件结构简单容易生产。充分利用了变速箱的有限空间，使原机床的各部分结构和机床外观不受影响。控制电路部分保持不变，操作简单方便。升降平稳快捷工作效率高。根据以上的评价比较和分析，最终选择方案三作为升降系统的传动方案。图变速箱传动示意图第四章绘制变速箱中升降系统的传动机构运动简图在生产中实际使用的各种机械在外形构造和用途等各方面各不大相同。组成机械机器的各种机构及各个机构和形状也是很复杂的。但各构件间的运动是由原动件的运动规律及个运动副的类型和机构的运动尺寸来决定的，与各构件之间的相对运动和整个机构的运动状态与机构中所包含的运动副数量类型以及运动副之间的相对位置也即机构的运动尺寸有关。而与组成构件的零件形状和数量构件的外形及其截面积的形状和尺寸以及运动副的具体构造等等因素都无关。因此，在研究机构的运动时，为了便于分析，常常不计或者是略去那些与机构运动无关的因素，而是用规定的运动副符号及代表构件的线条来表示机构的运动特性，并根据运动学尺寸按比例画出各运动副之间的相对位置。如转动副中心间的距离和移动副导路中心位置等等。这种简单的运动图形是机构分析和设计的模型。如果仅仅以机构和运动副组成的符号表示机构，其图形若不按照精确比例绘制，目的是为了进行初步的结构组成分析，弄懂动作原理等等，则称这种简图为机构示意图或者机构简图。绘制机构运动简图的步骤与方法为了将机构运动简图表示清楚，在绘制时应该恰当地选择投影面。认清机架输出机构和输入机构。搞清楚机构运动传递路线。了解两构件间的相对运动关系。选用适当的比例。原动件标箭头表示运动方向。根据以上步骤，初步绘制出了型摇臂钻床改进后的变速箱升降系统的传动机构运动简图。图升降系统运动机构简图电动机机轴花键轴机直齿轮机双联齿轮四联滑移齿轮机锥齿轮轴锥齿轮机机轴承第五章传动部分运动及动力分析