买文档后送图纸， 摘 要 液压钻动力头是采取了液压驱动、 长进给行程的动力式钻机。着重介绍了该钻机的结构特点、主要技术参数、动力头机构组成、动力传动方案、动力头回转机构、进给机构和液压控制管理系统的设计等。文章叙述了液压钻动力头的结构及工作原理，并对液压钻动力头的主要参数选择和设计计算做了详细的介绍。液压钻动力头是国内最新开发的新系列组合机床通用部件。自成独立加工单元，用以完成对铸铁、钢及有色金属件钻孔、钻深孔。其主要特征是结构紧密相连，替代了过去钻削头与滑台组合的加工单元。可配置成回转工作台式组合机床或直线式小型组合机床自动线等，应用广泛 ABSTRACT The hydraulic pressure drills, power head is a kind of power type drilling machine which uses the hydraulic pressure actuation to progress for the traveling schedule. This aiticle introduces this drilling machines unique feature emphatically、ajor technique parameter、ower head organization composition、power drive plan、ower head swiveling mechanism、advanced gear and hydraulic control systems designThe article narrates the hydraulic pressure drill and power heads structure and principle of work, and gives a detailed introduction of the main parameter choice and the design calculation of the hydraulic pressure. The hydraulic pressure drills power head is the newest development of new series aggregate machine-tool general part in our nation. It has an independent processing unit, to drill deep holes in the cast iron, the steel and the non-ferrous metal. Its main feature is that the structure is compact, and it substitutes the past way to drill with truncates and the sliding table combination processing unit. It can be disposed as the rotation work table model aggregate machine-tool or the orthoscopic small aggregate machine-tool from the generatrix and so on, and it is widely used Key words：Drilling Power head, Hydraulic pressure 目 录 中文摘要 Ⅰ ABSTRACT Ⅱ 1绪论 1 1.1 课题的目的和意义 1 1.2国内外液压技术发展分析比较 1 1.3液压钻动力头钻机优点 3 1.4液压钻动力机构简介 3 1.5动力头、进给运动及主轴 4 2传动机构的设计计算 4 2.1主轴的选择计算 5 2.1.1轴的材料 5 2.1.2轴结构设计 5 2.1.3轴强度的校核计算 6 2.2电动机的选择 7 2.2.1选择电动机的类型和结构及形式 7 2.2.2确定电动机的容量 8 2.2.3确定电动机的转速 8 2.3联轴器的选择 9 2.3.1联轴器的分类和特点 9 2.3.2联轴器的选用计算 10 2.4键的选择 10 2.4.1键的类型 10 2.4.2键的选择 10 2.5花键的选择 10 2.5.1花键的类型 11 2.5.2矩形花键 11 2.5.3花键的挤压强度校核 11 3液压控制管理系统设计 11 3.1液压系统的组成 11 3.2液压系统的类型及特点 12 3.3液压系统原理图的设计 13 2.5.1液压控制管理系统动力源的基本类型 13 2.5.2执行元件 13 2.5.3绘制液压系统原理图 14 4液压元件及参数设计 16 4.1 液压系统的主要 19 4.1.1初选系统工作所承受的压力 19 4.2液压缸主要尺寸的计算和选择 19 4.2.1计算液压缸的主要尺寸 19 4.2.2液压缸的选择 20 4.2.3液压缸流量计算 22 4.3液压泵 22 4.3.1液压泵的分类和用途 22 4.3.2液压泵的选择 22 5 结论 24 致谢 25 参考文献 26 1 绪论 1.1 课题的意义与目的 随着我们国家装备制造业的发展，特别是结合国家重大装备研制与技术引进、技术改造，制造业总体水平和综合制造能力得到了新的提高在研发设计产品的同时，。虽然我国机械制造取得了长足进步，但与发达国家先进相比，还存在着相当大的差距液压滑套钻削动力头是国内最新开发的新系列组合机床通用部件。自成独立加工单元，用以完成对铸铁、钢及有色金属件钻孔、钻深孔。其主要特征是结构紧密相连，替代了过去钻削头与滑台组合的加工单元。可配置成回转工作台式组合机床或直线式小型组合机床 自动线等，应用广泛液压技术渗透到很多领域，不断在民用工业、在、工程机械、冶金机械、塑料机械、农林机械、汽车、船舶等行业得到大幅度的应用和发展，而且发展成为包括传动、控制和检测在内的一门完整的自动化技术。现今，采取了液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。如发达国家生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传动技术。近年来，我国液压气动密封行业坚持技术进步，加快新产品研究开发，取得良好成效，涌现出一批各具特色的高新技术产品。北京机床所的直动式电液伺服阀、杭州精工液压机电公司的低噪声比例溢流阀（拥有专利）、宁波华液公司的电液比例压力流量阀（已申请专利），均为机电一体化的高新技术产品，并已投入批量生产，取得了较好的经济效益。北京华德液压集团公司的恒功率变量柱塞泵，填补了国内大排量柱塞泵的空白，适用于冶金、锻压、矿山等大型成套设备的配套。天津特压股份有限公司的三种齿轮泵，具有结构新颖、体积小、耐高压、噪声低、性能指标先进等特点。榆次液压件有限公司的高性能组合齿轮泵，可大范围的使用在工程、冶金、矿山机械等领域。另外，还有广东广液公司的高压高性能叶片泵、宁波永华公司的超高压软管总成、无锡气动技术研究所有限公司为各种自控设备配套的WPI新型气缸系列都是很有特色的新产品。现在世界各国都重视发展基础产品。近年来，国外液压技术由于大范围的应用了高新技术成果，使基础产品在水平、品种及扩展应用领域方面都有很大提高和发展我国液压产品有一定生产能力和技术水平的生产科研体系。尤其是近十年来基础产品工业得到国家支持，装备水平有所提高，目前已能生产品种规格齐全的产品，已能为汽车、工程机械、机械、机床、塑机、冶金矿山、发电设备、石油化学工业、铁路、船舶、港口、轻工、电子、医药以及国防工业提供品种基本齐全的产品。通过科研攻关和产学研结合，在液压伺服比例系统和元件等成果已用来生产。在产品CAD和CAT等方面已取得可喜的进展，并得到普遍应用。并且在国内建立了不少独资、合资企业，在提高我国行业技术水平的同时，为主机提供了急需的高性能和高水平产品，填补了国内空白。虽然取得上述成果，但和目前国内的需求和国外领先水平相比还有很大的差距。包括产品趋同化、构成不合理，性能低、可靠性差，创新和自我开发能力弱，自行设计水平低。 2传动机构的设计计算 设计技术指标： 1．最大进给行程240mm; 2.. 空进给速度8m/min; 4. 进给位置精度0.15mm; 5．钻头转速 150—2800rpm 传动机构设计包括决定方案，选择电机型号，分配传动比及计算传动装置的运动和动力参数，为设计计算各级传动件做准备。本次设计以3040钻床为原型，加以液压控制，因此传动方案等在此忽略。采用异步电机单传动比更换齿轮进行转速调节，因此主要进行主轴的计算校核，电机的选择，及主要零件的设计校核。 在设计传动装置时，首先要确定传动方案。它一般以运动简图的形式表达。运动简图是用一些简单的机构、构件和运动副的代表符号表示运动特征及运动链的图形，它不仅准确的表示了及其的原动机、传动装置、工作机构三者之间的结构、运动和力的传递关系，并且也是设计传动装置各零、部件的依据。传动方案的好坏，关系到设计的优劣，因此，在拟定传动方案时应从多方面考虑。首先应对设计任务作充分的了解，然后根据各类传动的特点，考虑制造、受力、尺寸大小、经济性、使用和维护方便等选择合理的方案并适当布置，使拟定的方案满足工作机构的性能要求，并且工作可靠、结构相对比较简单、尺寸紧凑、加工方便，成本低廉、传动效率高和使用维护方便等。要同时满足这些要求，常常是困难的，因此要有目的地保证重点要求。 2.1主轴的选择计算 2.1.1轴的材料 轴的材料一般是经过轧制或锻造的碳素钢或合金钢。常用的材料是优质中碳钢，其中以45号钢最为常用。不太重要及受载较小的轴可用Q235—A、Q275等普通碳素钢；对于受力较大，轴的尺寸受到限制，以及某些有特别的条件的轴可用合金钢。当采用合金钢时，应优先选用符合我国资源情况的硅锰钢、硼钢等。对结构复杂的轴（例如花键轴、空心轴等），为保持尺寸稳定性和减少热处理变形可选用铬钢；对于大截面很重要的轴可选用铬镍钢；对于高温或腐蚀条件下工作的轴可选用耐热钢或不锈钢。根据自身的需求，轴一般经过热处理或表面强化处理，以提高其力学性能及耐磨性等。在一般温度下，合金钢和碳素钢模量相差很小，故采用合金钢不能提高轴的刚度。 本次设计因主轴既做轴向进给运动，又做径向旋转运动，中间用花键连接实线主轴轴向进给运动，因此选用40Cr，其力学性能如下，参考【2】 40Cr，热处理调质，毛坯直径≤100，硬度241—286HB，N/mm2， N/mm2, N/mm2, N/mm2, 许用弯曲应力， ，,用于载荷较大，而无很大冲击的轴 按扭转强度计算轴的最小直径，计算中只考虑轴所承受的扭矩，而用降低许用应力的方法来考虑弯矩的影响。 轴的设计公式： 其中， P-轴传递的功率（kw） C-由轴的材料和承载情况确定的常数 n-轴的转速（r/min） 由上式计算出的直径为轴受扭段的最小直径，若该剖面有键槽时，应该将轴径适当放大，当有一个键槽时，增大4%-5%，若同一截面上开两个键槽时，增大7%-10%，然后圆整为标准直径。 2.1.2轴结构设计 轴的结构和形状取决于很多因素，它与轴上安装的零件类型、尺寸及配置、零件的固定方式，才和的性质、方向、大小及分布情况，轴承的类型与尺寸，轴的加工装配工艺及对轴的变形要求等有关。轴的结构设计就是使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。影响轴的结构的因素有很多，但是不论何种情况，轴的结构都应满足以下主要要求：①保证轴和轴上零件有确定的轴向位置及恰当的周向固定，常见的轴向固定有轴肩、轴环、套筒、轴端挡圈、紧定螺钉，常用的周向固定有键、花键、销、过盈联接；②轴应便于加工，轴上零件应易于装拆；③轴的受力要合理，最好能够降低应力集中。 轴的直径设计 本次设计以Z3040为原型加以改造，实线液压控制，因此其主轴径取d=40mm ②轴的结构设计 实心轴.如图1 图1 ③径向尺寸和轴向尺寸的确定 ——钻主轴处直径 以Z3040为原型，取标准值=40mm。 采用双滚动轴承传递轴向力，与主轴相配符合轴承内径系列。初选滚动轴承D108。查手册【2】，D108轴承宽度B=15mm。 采用推力球轴承传递径向力，与主轴相配符合轴承内径系列。初选推力球轴承D8108。查手册【2】，D8108轴承宽度T=13mm。 因主轴要做径向旋转又要做轴向进给运动，初步决定由长套筒带动主轴做轴向进给运动，由此还需再加一个滚动轴承和一个推力球轴承，为符合同一轴上两轴承型号相同，选择滚动轴承D108，推力球轴承D8108。 d2——考虑到装配要求，锁紧螺母处直径，d2=35mm, d3———— 配合轴径，无特别的条件，直径变化5-10mm，取d3 =30mm， L3=126mm， d4——连接端盖与机架处直径，取d4=25mm，L4 =40mm 同一轴上两轴承型号相同，d7=B=40mm。取=120mm， 确定键的截面尺寸 装联轴器处：C型键，由，查手册【2】得=28mm16mm 确定键长L=0.85b，且为标准值， 2.1.3轴强度的校核计算 疲劳强度安全系数校核M 校核危险截面的疲劳强度安全系数S。轴的疲劳强度是根据长期作用在轴上的最大载荷来计算的。危险截面是受力较大、截面较小及应力集中较严重即实际应力较大的若干截面。安全系数校核公式为（转动心轴） ——材料的弯曲疲劳极限，N/mm2 ——从标准试件的疲劳极限到零件的疲劳极限的换算系数 ——有效应力集中系数 ——绝对尺寸影响系数 ——表面状态系数 M——轴在计算截面上所受的弯矩和扭矩，N/m Z——轴在计算截面的抗弯和抗扭截面模数 cm3 ——疲劳强度的许用安全系数 满足强度设计的基本要求 2.2电动机的选择 电动机是系列化的标准产品。在设计中根据工作载荷（大小、特性及变动情况）、工作要求（转速高低、允许误差和调速要求、起动和反转频繁程度）、工作环境(尘土、油、水溅、高温及爆炸气体等)、安装要求及尺寸、重量有无特殊限制等条件从产品目录中选择电动机的类型和结构及形式、容量（功率）和转速，确定具体型号。 2.2.1选择电动机的类型和结构及形式 电动机的类型根据电流种类、工作条件及载荷特点等选择。本次设计采用三相鼠龙型异步电动机，Y系列电动机是一般用途的全封闭自扇鼠龙型三相异步电动机，它具有高效、节能、启动转矩大、噪音低、振动小、可靠性高以及使用维护方便等优点。因此选用Y系列电动机 2.2.2确定电动机的容量 电动机的容量（功率）确定的是否合适，既影响电动机的工作，又影响经济性，容量小不能够满足工作要求，或长期因过载而使电动机过早损坏。若容量过大，不仅电动机价格高，其能力也不能充分的利用，而且经常不在满载下运行，其效率和功率因素都较低，这是不经济的。 电动机功率Pe等于或略大于所需电动机功率Pd即可，不必作发热计算。所需电动机功率为 ——工作机构所需功率（KW） ——由电机至工作机构的总效率。 ——工作机构的效率 = 式中分别为传动装置中每个联轴器、每对轴承和每一个传动机构的效率。 弹性联轴器0.99 滚动轴承（稀油润滑）0.99 无极变变速器0.93 滑动轴承（润滑正常）0.97 = =2.7 2.2.3确定电动机的转速 同类型的容量相同的电动机，有不同的转速。在确定电动机转速时，应考虑综合因素，做多元化的分析比较，是整个设计既合理，又较经济。为此能够准确的通过工作机构的转速要求和各传动机构的合理传动比范围算出电动机转速的可选范围，即 ——电动机的可选转速范围（r/min） ——传动装置总传动比的合理范围 ——工作机构转速（r/min） 通常多用同步转速为1500和1000 r/min的电动机，因采用齿轮更换来改变转速，因此选择常用电机Y100L2-4。额定功率3KW，满载转速1420 r/min，起动转矩额定转矩2.2，最大转矩额定转矩2.2，同步转速1500 r/min。【3】 2.3联轴器的选择 2.3.1联轴器的分类和特点 联轴器一般用来连接电动机和主轴，属于中间机构。联轴器分为刚性联轴器和挠性联轴器，刚性联轴器又可分为凸缘联轴器、立式夹壳联轴器、套筒联轴器，挠性联轴器又可分为梅花形弹性联轴器、弹性柱销联轴器、弹性柱销齿式联轴器、弹性套柱销联轴器、轮胎式联轴器、滑块联轴器、滚子链联轴器、鼓形齿式联轴器和液力联轴器等。各种联轴器均有其不同的特点，凸缘联轴器结构相对比较简单，成本低，无补偿性能，不能缓冲减振，对两轴安装精度要求比较高，用于振动很小的工况条件，联接中、高速和刚性不大的且要求对中性较高的两轴；立式夹壳联轴器拆装方便，无补偿性能，被连接的轴头要加工凹槽，用于低速、无冲击载荷及立轴联接，最高使用温度为2500C；套筒联轴器结构相对比较简单，制造容易，径向尺寸最小，要求两轴安装精度高，装拆时需作轴向移动，用于低速、轻载、经常正反转，且要求两轴对中性好，工作平稳无冲击载荷；梅花形弹性联轴器结构相对比较简单，安全可靠，具有减振、缓冲以及补偿等性能，用于起动频繁经常正反转的高、中、低速轴，以及工作可靠性要求高的场合，不宜用于重载场合工作时候的温度为-35- +800C；弹性柱销联轴器结构相对比较简单，制造容易，维护方便。具有微量补偿两轴相对偏移和轻微减振性能，用于中等载荷、起动频繁的高低速传动。超负荷下工作不可靠，工作时候的温度为-20-700C；轮胎式联轴器具有补偿两轴相对偏移的较好的减振、缓冲、电绝缘性能，寿命较长，不需润滑，拆装方便，径向尺寸大，用于有冲击、振动、起动频繁、经常正反转以及潮湿、多尘的场合；球笼式同步万向联轴器轴向尺寸小，机构复杂，要求精度高，制造困难，主、从动轴同步性好，效率高，用于要求轴向紧凑，主、从动轴同步，两轴间相交角为100 -180传动中；滚力联轴器传动平稳，能隔离扭转振动，防护动力过载，可以方便地实现空载起动、离合调速，能够均匀多台原动机之间的负载分配。但传动中有功率损失，尺寸、重量较大，对于大功率的联轴器需要辅助设备，用于联接原动机与负载之间的传动，还可用于离合和调速。 根据设计需要及联轴器特点，选用弹性柱销联轴器。 2.3.2联轴器的选用计算 一般联轴器是根据负荷情况、计算转矩、轴端直径和工作转速来选择。 （） 式中 ——理论转矩， ； ——许用转矩， ； ——驱动功率，KW ； ——驱动功率，马力 ； ——工作转速，r/min ; ——工作情况系数（仅用于滚子联轴器） 对于齿式联轴器，还应考虑转速与角向补偿量的变化对传递转矩的影响。即 （） 式中——转矩修正系数 根据电机及系统工作情况，选择弹性柱销联轴器 本设计选择HL弹性柱销联轴器，型号HL2、许用转矩315、许用转速5600 r/min（钢）、轴孔直径32（GB5014）【2】 2.4键的选择 2.4.1键的类型 键可分为平键、半圆键和楔键。平键又可分为普通平键、导向平键和滑键，楔键分为普通楔键、钩头楔键和切向键。 2.4.2键的选择 键的类型可根据使用上的要求、工作条件和联接的结构特点选定。键的长度按轮毂长度从标准中 选取，并按传递的转矩对长度进行验算。本次设计选用A型普通平键，根据主轴直径选择标准件。（GB1095-79）() 2.5花键的选择 2.5.1花键的类型 花键分为矩形花键和渐开线花键。花键联接为多齿工作，承载能力高，对中性、导向性好，齿根较浅，应力集中较小，轴与毂强度削弱小。矩形花键加工方便，能用磨削方法获得较高的精度。标准中规定两个系列：情系列，用于载荷较轻的静联接，中系列用于中等载荷；渐开线花键的齿廓为渐开线，受载时齿上有径向力，能起自动定心作用，使各齿受力均匀，强度高、寿命长。加工工艺与齿轮相同，易获得较高精度和互换性。 2.5.2矩形花键 矩形花
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