Z3040-H型钻床的总体设计毕业设计（150521立柱夹紧和升降） - 图(2)

柱、主轴箱、摇臂、工作台、底座等，合理的布局是良好运行的基础，对机床的应用具有重要意义。本次总体设计考虑了具体的工艺范围、运行模式、生产率、性能指标（精度、刚度等）、驱动方式等，进行运动功能设计、基本参数设计、传动系统设计、总体布局设计等，并对各种方案进行综合评价。 本课题的主要工作包括以下几个方面： （1）掌握机械产品设计的一般步骤和常用方法；

（2）调查研究、中外文献资料，培养查阅及综合分析的能力； （3）综合所学知识和技能，独立分析问题和解决问题的能力；

（4）训练正确运用国家标准和技术语言阐述理论和技术问题，撰写科技论文和技术报告的能力；

（5）通过计算机绘图撰写论文等工作，提高计算机应用能力； （6）培养严谨的科学态度和促进创新能力的提高。

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2 摇臂钻床结构设计的总体方案

2.1钻床总体结构

Z3040-H摇臂钻床钻床主要由床身、工作台、钻头、主传动系统、电机等部分组成。各部分布局如下图所示：

2.2设计方案的选取

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。

2.2.1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。一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一阶段也是需要的。一个机械传动运动方案要求某一工艺动作过程，这一工艺动作过程又可以分解成若干个动作，采用一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。选用某一机构型式时往往对各评价指标反应不一。有时也会相互矛盾。因此，需要建立一个评价体态，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。

2.2.2机械传动设计方案评价的原则

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机械传动设计方案评价的原则有：（1）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。（2）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一致性，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“突出一点，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。（3）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一种评价模式。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。

2.2.3系统设计方案的比较与确定

根据Z3040型摇臂钻床的工作情况，以及结合毕业设计课题，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：

方案一： 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3-1 系统传动方案性能的比较

性能指标 功能 具体项目 传动精度 升降速度 工作 性能 可调性 运转速度 承载能力 动力 性能 加速度峰值 噪声 耐磨性 方案一 高 慢 好 慢 大 小 较小 耐磨 方案二 高 快 好 快 较大 较大 小 耐磨 方案三 高 快 较好 快 较大 较大 小 耐磨 - 8 -

可靠性 经济 性 制造性 调整方便性 能耗大小 制造费用 结构紧凑 尺寸 重量 结构复杂性 可靠 易 方便 一般 便宜 小 轻 简单 可靠 难 不方便 一般 贵 小 重 一般 可靠 易 方便 一般 便宜 小 较轻 一般 方案一：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一起，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。那是一种传动的自动升降系统。很多机床都用的上。但是针对Z3040-H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：（1）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。（2）增加一个动力源、减速器和一组控制电路，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：（1）利用原电动机作为动力源，成本低。（2）附加零件部件结构简单、容易生产。（3）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。（4）控制电路部分保持不变，操作简单、方便。（5）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。

2.2.4尺寸选择方案的比较与确定

在初始方案设计时，在满足加工性能要求的前提下，初步设计了下表的三组设计方案，并进行了对比： ①尺寸方案一：

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项目 最大钻孔直径 最大方案一 mm mm mm mm mm No. mm r/min mm/r kw 40 1250 350 1250 350 4 315 6 63-1600 6 0.10-0.4 4.0 主轴中心线至立柱母线距离 最小 最大 主轴端面至底座工作面距离 最小 主轴圆锥孔（莫氏） 主轴行程 主轴转速级数 主轴转速范围 主轴进给量（转数）级数 主轴进给范围 主电机功率

②尺寸方案二

项目 最大钻孔直径 最大 方案二 mm mm mm mm 40 1600 400 1250 主轴中心线至立柱母线距离 最小 主轴端面至底座工作面距离 最大 - 10 -

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