机械设计课程设计Word文档下载推荐.docx
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学号XXXXXXXXXX
开题日期：
20XX年XX月XX日完成日期：
20XX年XX月XX日
题目金刚石钻孔机
一、设计的目的
金刚石钻孔机（又称水钻、混凝土钻孔机）是一种能在钢筋混凝土、砖石、岩石、陶瓷及耐火材料上钻孔的新型工具，具有无粉尘作业、效率高、孔壁光滑、尺寸精确地特点。
适用于设备安装、水电、煤气安装、土建、机场跑道、公路、铁路、桥梁隧道等施工、质检、安装领域，广泛应用于各种建筑工程施工的钻孔作业中。
二、设计的内容及要求
金刚石钻孔机采用优质定转子，使机器在长时间运转不发烫，使用寿命长。
在使用过程中必须加水使用，注意在打孔时避免打到钢筋，以免降低钻头使用寿命。
其设计内容包括以下几方面：
（1）根据工作性质拟定总体设计方案。
（2）根据总体设计方案选择电机，并确定传动机构。
（3）根据传动机构选择齿轮，轴承，轴等。
（4）设计箱体外壳使结构合理。
（5）建立三维模型，进行运动学仿真。
（6）编写设计说明书，并附零件工程图和装配工程图等。
三、指导教师评语
四、成绩
指导教师（签章）
年月日
摘
要
金刚石钻孔机（又称水钻、混凝土钻孔机）是一种能在钢筋混凝土、砖石、岩石、陶瓷及耐火材料上钻孔的新型工具，具有无粉尘作业、效率高、孔壁光滑、尺寸精确地特点。
本文设计的就是一种典型的金刚石钻孔机，选用Y系列的三相异步电动机作为动力装置，并以一级圆柱斜齿轮的闭式传动形式，通过校核计算，选出符合工作要求的齿轮、轴、轴承等重要元件。
Abstract
Diamonddrillingmachine（alsoknownasstones,concretedrillingmachine）isanewtoolinreinforcedconcrete,brick,stone,ceramicandrefractorymaterialsfordrilling,hasnodust,highefficiency,precisesize,smoothholewallcharacteristics.Suitableforequipmentinstallation,waterandelectricity,gasinstallation,civilengineering,airportrunway,highway,railway,bridgeandtunnelconstruction,qualityinspection,installation,drillingiswidelyusedinallkindsofconstruction.Thisdesignisakindoftypicaldiamonddrillingmachine,theYseriesthree-phaseasynchronousmotorasthepowerdevice,andtoformaclosedtransmissiongear,throughcalculation,selectthegear,shaft,bearingandotherimportantelements.
关键字：
钻孔机齿轮轴承电机
第一章绪论
1.1金刚石钻孔机的发展背景
近年来，金刚石钻孔机作为混凝土结构等静力切割、拆除的重要手段，在工业民用建筑结构改造行业中得到广泛的应用，同时也拓宽了探矿工程技术发展的新思路。
金刚石钻孔机的最初应用是在公路路面混凝土取心检查、建筑科研和质检单位进行的混凝土结构体取样中。
20世纪80年代，由北京探矿工程研究所研制出金刚石薄壁钻机，并由建筑物钻孔打眼发展到混凝土墙体切割开洞口的结构改造中。
90年代中后期，由于建筑结构内部布局调整，对结构改造加固的需求越来越多，钻切技术也有了更快的发展。
20世纪90年代末，自动进给控制器的问世实现了金刚石钻孔机的自动化，也缩短了工作人员在艰苦、危险作业环境下的停留时间，同时相应扩展了金刚石钻孔机的应用范围。
国外钻孔机已经实现了采用降音装置降低了施工中产生的噪声；
采用风冷却和集尘袋收集灰尘，减少了因冷却水造成的污染；
缩小钻机体积，增加了狭小空间操作的灵活性。
真空吸盘在钻孔机上的应用，解决了大理石、瓷砖等光滑墙面上固定钻机的难度。
现在国内金刚石钻孔机钻头直径基本形成系列化，各生产厂家钻头直径相差极小，而钻头体、胎体结构尺寸尚未形成统一的标准，但钻头与钻机都具有通用性。
大坝金刚石钻孔机施工运用了先进的技术，对钻探界钻进技术的发展提出新的思路，对探矿工程新领域的拓展具有重要意义。
1.2金刚石钻孔技术的展望
更大规模的能源、交通、城市基础建设正在全面铺开，庞大的钢筋混凝土工程在结构性能、使用功能变化中，依靠结构改造拓展其更高的使用价值成为必然的选择。
随着人们生活水平的提高和社会的进步，无噪声、无振动、无粉尘污染的环保理念正在形成，静力切割拆除技术将逐步代替传统的施工方法。
金刚石钻孔技术已成为建筑结构改造中混凝土钻机、静力切割、拆除必不可少的方法之一，因为其独特的技术特点，被广泛应用于各种建筑工程施工的钻孔作业中。
1.3课题研究的主要内容及意义
第二章电动机的选择
按已知条件和要求，选用的是Y系列的三相异步电动机Y180-M4，查表其相关参数如下：
图2.1电动机
Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件（摘自JB/T10391—2008）
电动机型号
额定功率/
额定转速/
堵转转矩
/
额定转矩
最大转矩
同步转速1500，4极
Y180M—4
18.5
1470
2.2
（注：
电动机型号Y180M—4表示异步电动机，机座中心高180mm，中机座，极数为4）
Y系列（IP44）三相异步电动机外形和安装尺寸（摘自JB/T10391—2008）
机座号
尺寸
H
A
B
C
D
E
F
180M
180
279
241
121
48
110
14
G
K
AB
AD
AC
HD
L
42.5
14.5
355
285
380
430
670
第三章传动机构的选择确定
减速器选择一级圆柱斜齿轮的闭式传动形式，它具有的优点是：
（1）比直齿圆柱齿轮传动平稳性好，常用在高速级或要求传动平稳的闭式传动中。
（2）开式齿轮传动的工作环境一般较差，润滑条件不好，磨损较严重，寿命较短。
如图所示：
图3.1传动机构简图
第四章一级齿轮传动设计
（a）（b）
图4.1斜齿轮
4.1齿轮传动形式的选择
选择闭式软齿面齿轮传动，齿面材料在变化着的接触应力作用下，它的主要失效形式为齿面点蚀，主要发生在节线附近齿根一侧，按照齿面接触疲劳强度设计，齿根弯曲疲劳强度进行校核。
4.2齿轮材料，精度等级的选择
小齿轮：
选用40Cr，调制处理，硬度取280HBS。
大齿轮：
选用45，调制处理，硬度取240HBS。
精度等级选择为7级。
4.3齿轮基本参数的选择
（1）齿数
选小齿轮的齿数为，大齿轮的齿数为，传动比。
（2）初选螺旋角为。
4.4按齿面接触强度设计
其中：
（1）选载荷系数。
（2）计算齿轮传递的转矩：
（3）选区域系数。
（4）查得材料的弹性影响系数。
（5）由表由于都为软齿面，支承相对于小齿轮不对称分布，选取齿宽系数。
（6）查标准圆柱齿轮传动的重合度表，可得，。
则。
（7）查齿轮接触疲劳强度极限图，可知小齿轮的接触疲劳强度极限为；
大齿轮的解除疲劳强度为。
（8）取接触疲劳寿命系数,。
（9）计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1%，安全系数为，可得
；
。
许用接触应力：
。
（10）小齿轮分度圆直径
（11）计算圆周速度
（12）计算齿宽b及模数
（13）计算纵向重合度
（14）计算载荷系数。
已知使用系数，根据，7级精度，查得动载系数，解除疲劳强度计算用的齿向载荷分布系数；
弯曲疲劳强度计算的齿向载荷分布系数；
齿间载荷分配系数。
载荷系数
（15）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径
（16）计算模数
4.5按齿根弯曲强度校核
（1）计算载荷系数。
（2）根据纵向重合度，查得螺旋角影响系数。
（3）计算当量齿数。
（4）查取齿形系数。
（5）查取应力校正系数。
（6）大、小齿轮弯曲疲劳强度校核
4.6齿轮受力分析
圆周力；
径向力；
轴向力。
第五章轴的选择及校核
（a）轴Ⅰ（b）轴Ⅱ
图5.1阶梯轴
轴的材料为45钢，调制处理。
取。
轴Ⅰ的最小直径
取
轴Ⅱ的最小直径
第六章轴承的选择及校核
图6.1角接触球轴承图6.2传动图
6.1轴承的选择
由于滚动轴承具有磨擦阻力小，启动灵敏，运动精度高，轴向尺寸紧凑等优点，且在该应用场合需要轴承可以同时承受径向载荷及轴向载荷。
另外一个轴承只能承受单向的轴向力，因此选择成对正装的角接触球轴承70000AC，轴承的预期寿命为15000h。
6.2轴承的校核
图6.3轴承受力
图6.4铅垂面受力
图6.5水平面受力
6.2.1两轴承受到的径向载荷
6.2.2两轴承的计算轴向力
选择7209AC型轴承，轴承派生力，因此
，则轴承1被“压紧”，轴承Ⅱ被“放松”，所以
6.2.3求轴承的当量动载荷
，对于轴承1，取，。
，对于轴承Ⅱ，取，。
轴承运转中有中等载荷冲击，取。
6.2.4验算轴承寿命
因为，所以按轴承1的受力大小验算
所选轴承满足寿命要求。
第七章箱体及部分附件
图7.1箱壳
图7.2钻头图7.3阶梯轴
图7.4滚子轴承图7.5直齿轮
图7.6传动图
图7.7手柄图7.8联轴器
图7.9方杆图7.10底座
第八章整体图、爆炸图及二维工程图
图8.1金刚石钻孔机的整体视图
图8.2金刚石钻孔机的内
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