湘潭大学兴湘学院专业课程设计说明书题目小型孔打孔机的设计专业机械设计制造及其自动化班级学号姓名指导教师完成日期 2017年 1 月 12日摘要小型打孔机,包括机壳、电机座、电机导轨和两个压杆,所述机壳内具有推块,机壳的顶部具有螺母,螺杆的一端通过螺母穿过机壳的顶部与推块相连,电机导轨与机壳固定连接,电机座通过电机导轨与机壳滑动连接,电机座内具有电机,电机的输出端连接有动力头;所述推块的下端具有滚轮,推块的中部两侧对称开有向上的两个斜槽,每个压杆的一端装有导向轮,导向轮在斜槽内滑动,每个压杆的中部通过回转销与机壳转动连接,每个压杆的另一端也均装有滚轮。
本实用新型的打孔机,不仅能快速的夹紧工件,三点快速夹紧,自动定心,实现自动打孔的目的。
中、长圆钢工件，加工时圆跳动大，一般须预先钻好中心孔后，再用顶尖定位一端进行车削加工。
本设计的目的在于设计一种专用的中心孔钻孔设备，可方便地对圆钢工件进行中心孔钻孔操作。
关键字：钻孔；定位；带传动；花键传动AbstractCenter punch, including chassis, motor, rail, and two compressive bar inside the casing has stated push block, the top of the chassis with a nut, one end of the screw nut, through the top of the chassis and blocks are linked together, motor guide rail and the casing is fixed, the motor seat by machine guide rail and slide casing connection, motor seat is, the output of the motor connection power head; As described in the lower end of the block with a roller, block in the middle of the bilateral symmetry runs up two chute, each one end of the push rod is equipped with guide wheel, guide wheel sliding inside the chute, each lever through back to resellers and chassis rotation connection, in the middle of each lever and on the other side of the roller. Center punching machine of the utility model not only can fast clamping workpiece, three fast clamping, automatic centering, the purpose of realizing automatic centering.Round beat, in the long round steel workpiece, processing, generally after good center hole drill in advance, then using top positioning end cutting processing. The purpose of this design is to design a special center hole drilling equipment, easily on round steel workpiece center hole drilling operation.Key words:Center hole；Center positioning；Tape drive；Spline drive目录一.引言二.总体设计方案确定及动力元件选择三.系统能量设计，电动机的选择四.传动装置的总传动比和分配传动比，动力参数五.V带传动的设计计算5.1确定计算功率5.2选择V带的带型5.3验算带速v5.4计算大带轮直径L5.5确定中心距a，并选择V带的基准长度d5.6验算小带轮上的包角a15.7计算带的根数zF5.8确定单根V带得初拉力F5.9计算带传动的压轴力p六．带轮材料及结构七．轴的设计8.1带轮传动轴的设计和校核八．整体三维建模九．结束语十．参考文献一、引言打孔机简介打孔机械广泛应用与桥梁建筑、道路施工等诸多领域。
目前，打孔机械已发展成为品种众多、门类齐全的专业化机械。
打孔机的发展也与其他机械发展一样经历了漫长的发展过程。
打孔技术起源于我国。
根据古书《川盐纪要》记载，我国早在2200多年前的秦代就开始利用钻探技术凿井取盐。
早期的打孔机是由人力驱动的简单冲击式机械，经长期不断演变、发展，成为现代具有机动动力驱动的各种冲击式钻机。
随着社会生产的不断发展，这种打孔机已逐渐不能适应要求。
l 9世纪中期以后，出现了回转式的打孔机。
回转式打孔机具有钻进效率高，能钻进各种倾角的钻孔；有利于多种钻探工艺和方法的使用等优点，因此发展很快，井迅速在钻探、穿孔领域中占据了主导地位。
二. 总体设计方案确定及动力元件选择2.1总体设计的要求小型打孔机设计模型指主要用钻头在工件上加工孔的机床。
通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。
钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换特殊刀具，可扩、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工。
加工过程中工件不动，让刀具移动，将刀具中心对正孔中心，并使刀具转动（主运动）。
钻床的特点是工件固定不动，刀具做旋转运动要配备必要的检测及指示仪表，以便及时掌控和控制打孔机的运转和孔内钻进情况。
（3）打孔机应能传递足够的动力，保证各工作机构正常工作的性能（4）应具有较强的孔处理孔内事故的能力和完成特种功能的性能。
（5）运转平稳，震动小，打孔时对钻杆的导向性好。
（6）自动化、机械化程度要高；钻进过程中最理想的是打孔机能根据孔内情况自动调节和控制打孔参数’。
（7）为提高打孔机生产可靠性，应设备必要的过载保护装置和互锁机构；重要机构要配备重复装置。
（8）打孔机还应满足机械设备的一般要求a具有足够的强度、刚度和耐久性；b传动效率高、能耗少；c对使用环境条件使用性好，能在恶劣的环境下正常工作；拆装方便、搬迁容易、便于维修；f标准化、通用化、系列化程度高；d结构简单、制造容易、便于维修；g 操作简便、劳动强度小；h造型美观，对环境污染小，为文明生产创造条件!2.2设计方案设计3个带轮，一个大的，两个小的，一个带轮传动轴。
轴向进给运动的实现要考虑到主轴高速转动的影响，需要特殊处理，是设计的关键。
初步设计为人工扳动手柄转动产生扭矩，经过销轴传递带动拨叉旋转，拨叉又拨动传动螺栓移动，传动螺栓与轴承套为螺纹连接，于是通过轴承套和轴承的传递，花键轴可以实现进给运动。
2.3 进给运动过程要让高速转动的花键轴能够产生轴向运动，需要通过轴承来实现。
因为钻中心孔的进给力不是很大，轴承可以采用深沟球轴承，它能承受一定的轴向力，而且采用单个轴承传动能有效缩小结构体积，使设备简单轻便。
轴承的轴向定位利用两个弹性挡圈，弹性挡圈承载性能不是很好，不过它们只是在中心钻头钻孔完毕退出工件时才承受较小的轴向力，工作进给力靠轴承套和轴承传递，所以不会因受力过大而受到损坏。
整个结构中的关键零件是轴承套，它连接着轴承和传动螺栓，要把传动螺栓的径向力传给轴承产生轴向力，起到转换器的作用。
为了使深沟球轴承能够长期稳定的工作，不至于因为偏载而失效，拨叉采取双拨叉结构，它们焊接在一个连接座上成为一体同步运动，共同推动轴承套移动。
拨叉与手柄的连接结构为两个销轴座和两根销轴，它们都安装在设备整体结构的下部，可以有效节约空间及减少外界物品的干扰。
主轴进给运动的过程为：人工扳动手柄转动产生扭矩，经过销轴传递带动拨叉旋转，拨叉又拨动传动螺栓移动，传动螺栓与轴承套为螺纹连接，于是通过轴承套和轴承的传递，花键轴可以实现进给运动。
钻中心孔时中心孔的钻孔深度基本固定，不必采用标尺标记，只需加一限位块限制拨叉前进位置即可，可将一个螺母焊接在设备架体上，旋入一个内六角螺钉并顶到拨叉上限位，螺钉的伸出长度可以调节，能够满足多种规格尺寸的加工要求。
三.系统能量设计，电动机的选择3.1系统能量传动过程电动机↓带轮↓花键轴3.2电动机工作转速假定电动机连接轴的直径为50mm ，要求最大空程速度为500mm/s ，（3-1） 直径越大，转速越小，实际取电动机转速越小。
按推荐的传动比合理范围，取V 带传动的传动比4~21=，i ,故电动机转速的可选范围：（3-2） 符合这一范围的同步转速有750m in r 。
查相关手册后，选定电动机型号为Y200L-8，15kw ，730m in r 。
min 08.191505.0100060100060r D n =⨯⨯⨯=⨯⨯=ππνm in 33.764~2.38208.1914~2,a r n i n d =⨯=•=）（，四.传动装置的总传动比和分配传动比，动力参数1.总传动比：（4-1）2.分配传动装置传动比为使V 带传动外廓尺寸不致过大，初步取I 0=1.9，则减速器传动比为：（4-2）1.各轴转速:N1=Na=730r/min （4-3） N2=Na/i=730/2=365r/min （4-4）2.各轴输入功率： a d P ηwP =kw=5.76kw （4-5）P1=5.76*0.97=5.58kw （4-6） P2=5.58*0.99*0.98=5.41kw （4-7）3.各轴的输出功率：P1=5.58*0.98=5.46kw （4-8） P2=5.41*0.98=5.3kw （4-9）4.各轴输入转矩：（4-10）（4-11）（4-12） 8.3191730N N I m a ===29.18.3I I 0a ===I 35.7573076.5*95509550===m d n P Tz 7373058.5*95509550111===n P T 14236541.5*95509550222===n P T五.V 带传动的设计计算：5.1确定计算功率：查P156表8-8得工作情况系数：A K =1.2ca P =A K P=18Kw5.2选择V 带的带型：根据计算功率ca P 和小带轮转速1n ，由P157图8-11选择V 带的带型为：C 型1. 初选小带轮的基准直径1d d ： 查P155表8-6得：min )(d d =200根据1d d ≥min )(d d 查P157表8-9取：1d d =250㎜ 5.3验算带速v ：根据P150公式8-13得：（5-1）=5.4计算大带轮直径，由公式2d d =i 1d d 并根据P157表8-9加以适当圆整取2d d =500㎜5.5确定中心距a ，并选择V 带的基准长度d L根据P152公式8-20初定中心距0a ：0.7（1d d +2d d ）≤0a≤2(1d d +2d d )得525≤0a ≤1500 于是初定0a =1000 计算相应的带长0Ld ： 据式0d L ≈02a +++)(221d d d d π2124)(a d d d d - （5-2）再根据P146表8-2选取：d L =3520m/s56.12m/s 10006096025014.3100060V 11=⨯⨯⨯=⨯⋅⋅=n d d π319310004)250500()500250(214.3100022=⨯-++⨯+⨯=按P158式8-23计算实际中心距a : a ≈0a +2d d L L -=1000+=1163 （5-3）并根据公式d dL a a L a a 03.0015.0max min +=-=】;的中心距的变化范围为1110.2~1268.65.6验算小带轮上的包角1a :1α≈180°-(12d d d d -)a3.57=180°-(500-250)≈167.68° （5-4）5.7计算带的根数z:由1d d =140㎜和1n =730r/min,查P152表8-4a 取：0P =3.69Kw ； 根据1n =730r/min,i=2和C 型带，查P154表8-4b 取2：0P ∆=0.62； 查P155表8-5取：αK =0.96;查P146表8-2取：L K =0.99于是： =r P (00P P ∆+)αK L K所以： （5-5）取Z=4根。