小型机械产品设计可横向进给刀具的镗孔装置
摘 要摘 要 本文设计的是一种可横向进给刀具的镗孔装置，该装置安装方便，操作简单，零、部件的标准化、通用化程度高。本次设计参考国内外已有的镗孔装置，首先确定了可横向进给刀具的镗孔装置的总体方案，确定方案后，通过计算、校核设计出各构件的尺寸，最后用Solid works软件进行建模、装配和运动仿真来确定装置的可加工性。该装置的工作原理是镗杆通过自身的内齿轮将动力传递到行星轮系上，行星轮系将动力传递给蜗杆，蜗杆带动蜗轮转动，蜗轮将动力传递给同轴的小齿轮，小齿轮再传递给与之相啮合的大齿轮上，大齿轮将动力传到与齿条啮合的齿轮上，再经齿轮转动带动齿条在燕尾槽上移动，燕尾槽的几何形状适应于被加工件的径向几何形状，齿条的移动带动刀夹的移动，从而实现了刀具在随主轴转动的同时进行横向进给运动。本装置还可以通过替换行星轮系，实现在相同主轴转速的情况下，横向进给速度的可调，以满足加工不同孔的需求，实现了柔性化加工，可以降低加工成本，提高了经济效益和社会效益，符合了绿色加工、可持续制造理念。关键词:可横向进给；镗孔装置；建模；仿真目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究背景、目的和意义 1
1.2 国内外研究现状及存在的问题 1
1.3 论文主要工作内容 2
第二章 可横向进给刀具的镗孔装置的总体方案 4
2.1镗孔装置的总体结构 4
2.1.1传动系统 4
2.1.2执行系统 4
2.1.3支承系统 4
2.2可横向进给刀具的镗孔装置的工作过程 5
2.3本章小结 5
第三章 可横向进给刀具的镗孔装置的设计 6
3.1减速器的设计 6
3.1.1行星轮系参数计算 6
3.1.2蜗轮蜗杆的设计 11
3.1.3直齿圆柱齿轮传动的设计 14
3.1.4轴的设计和计算 19
3.2齿轮齿条的设计及轴承的选取 23
3.3轴承的选取 26
3.4本章小结 28
第四章 可横向进给的镗孔装置的三维模型 29
4.1减速器三维模型 29
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
计算 6
3.1.2蜗轮蜗杆的设计 11
3.1.3直齿圆柱齿轮传动的设计 14
3.1.4轴的设计和计算 19
3.2齿轮齿条的设计及轴承的选取 23
3.3轴承的选取 26
3.4本章小结 28
第四章 可横向进给的镗孔装置的三维模型 29
4.1减速器三维模型 29
4.2 Solid works motion运动仿真插件介绍 33
4.3运动仿真步骤及过程 33
4.4本章小结 34
总结 35
致谢 36
参考文献 37
第一章 绪论
1.1 课题研究背景、目的和意义
机械加工制造是完成机械产品必不可少的一步，机械加工机器零件的可能性和方便性及加工精度决定机械产品能否实现其功能和市场前途。随着世界各地工业快速的发展，随着我们探索的领域越来越深，各种的需求也越来越多，要求也是越来越高。机械行业在各个行业中都有着举足轻重的地位，所以，各界对机械行业的要求也越来越高。机械行业为了进步，就要不断地探索与钻研。在机械加工方面，就需要由高效率、高精度、经济性、合理性等方面的突破。其中圆柱孔的加工有很多种加工工艺方法，我们可以在车床上车各种尺寸的孔，在钻床上钻各种尺寸的孔，也可以在普通镗床上镗各种尺寸的孔。但是这些普通的装置只适合加工常见的圆柱孔，有一些孔加工时需要在孔的轴向镗加工同时，实现横向进给以满足不同径向几何形状的需要，这样就必须有特殊的装置才能完成。本文因此创新设计，长期在普通的镗床上实现轴向加工圆柱孔的同时也能通过横向进给完成径向特殊几何形状的的加工。本文采用Solid Works软件设计可横向进给刀具的镗孔装置，进行建模和运动仿真。
Solid Works软件现在是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，使CAD内容更加丰富。可以对零件进行草绘，三维建模以及出工程图等，还可以对虚拟的机械系统、机械装置进行力学和运动学等相关分析，输出速度、位移、加速度和反作用力曲线。
相关结果实现了刀具随主轴转动的同时可横向进给，在加工一些需要径向进给的孔的时候可以提高加工效率，使得生产水平有显著的提高，这样就能跟得上社会发展进步的脚步了。同时该结果对今后研究提高机械加工机器零件可能性、方便和效率具有一定的参考意义。
1.2 国内外研究现状及存在的问题
镗床作为一种常用的机床，广泛应用于机械制造工业。镗床作为很普遍应用的机床，我国投入了非常大的人力、物力进行研发。我国镗床虽然在结构上、性能上、技术水平、装置质量等方面，都有显著的提高。但是，与国外同类产品相比，还有相当大的差距。我国的自主创新设计、制造能力不够，大多数是仿制，缺乏自主创新意识。还有产品质量问题，尤其是整机的可靠性，有很大的差距。镗床主要用镗刀对工件上的预制孔进行镗削的机床。使用不同的刀具可以进行钻削、铣削、切螺纹及加工外圆和端面等。
通常用于加工尺寸比较大，精度要求很高的孔，孔的轴心线之间有非常高的垂直度、同轴度、孔间距精度及平行度等要求，特别是分布在不同表面上，孔距和位置精度要求较高的孔，如箱体上的孔，还可以进行铣削，钻孔，扩孔，铰孔等工作。专用镗床主要用于大批量大件生产，具有生产率高，能加工大型难加工零件，且结构简单，制造成本低等特点。
我们常见的镗床大多数加工圆柱孔效率高，但是在加工需要径向进给的孔的时候就会变的相当麻烦。这样在加工的时候会大大的降低了我们的加工效率，使我们产品生产上的效率也会降低。所以说在孔的轴向镗加工同时，实现刀具横向进给以满足不同径向几何形状的需要的装置还不太成熟，加工效率太低，大大的影响了社会的需要。
1.3 论文主要工作内容
本课题经过对国内外已有的一些镗孔装置进行研究分析，了解已有装置的优缺点，通过比较设计出更为实用、更方便、更合理的可横向进给刀具的镗孔装置。最终要完成的任务是:经过对国内外装置的比较，设计一套更合理更实用的可横向进给刀具的镗孔装置。原理是通过镗杆上的内齿轮将镗杆上的动力传递给行星轮减速器以及蜗轮蜗杆减速器，最后通过齿轮齿条将镗杆上的圆周动力转换成直线运动，这样刀具在随主轴转动的同时可以横向进给。确定总方案以后，需要对装置中的零件以及组件进行尺寸设计和强度校核。最后根据实装置中零件以及组件的尺寸参数，利用Solid Works软件绘制草图，建立三维模型，对三维模型进行装配，出工程图把三维模型成功导入motion仿真分析软件中能实现包括模型显示和仿真运动等在内的一系列功能。
全套机构包括：
带内齿轮的镗杆；
行星轮减速器；
蜗轮蜗杆减速器；
起稳定支撑作用的外壳；
齿轮齿条。
本次设计包括了：
行星轮减速器的设计；
蜗轮蜗杆的设计；
齿轮齿条的设计；
壳体的设计；
零件的材料选择及受力分析；
零件的尺寸设计和强度校核。
第二章 可横向进给刀具的镗孔装
第一章 绪论 1
1.1 课题研究背景、目的和意义 1
1.2 国内外研究现状及存在的问题 1
1.3 论文主要工作内容 2
第二章 可横向进给刀具的镗孔装置的总体方案 4
2.1镗孔装置的总体结构 4
2.1.1传动系统 4
2.1.2执行系统 4
2.1.3支承系统 4
2.2可横向进给刀具的镗孔装置的工作过程 5
2.3本章小结 5
第三章 可横向进给刀具的镗孔装置的设计 6
3.1减速器的设计 6
3.1.1行星轮系参数计算 6
3.1.2蜗轮蜗杆的设计 11
3.1.3直齿圆柱齿轮传动的设计 14
3.1.4轴的设计和计算 19
3.2齿轮齿条的设计及轴承的选取 23
3.3轴承的选取 26
3.4本章小结 28
第四章 可横向进给的镗孔装置的三维模型 29
4.1减速器三维模型 29
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
计算 6
3.1.2蜗轮蜗杆的设计 11
3.1.3直齿圆柱齿轮传动的设计 14
3.1.4轴的设计和计算 19
3.2齿轮齿条的设计及轴承的选取 23
3.3轴承的选取 26
3.4本章小结 28
第四章 可横向进给的镗孔装置的三维模型 29
4.1减速器三维模型 29
4.2 Solid works motion运动仿真插件介绍 33
4.3运动仿真步骤及过程 33
4.4本章小结 34
总结 35
致谢 36
参考文献 37
第一章 绪论
1.1 课题研究背景、目的和意义
机械加工制造是完成机械产品必不可少的一步，机械加工机器零件的可能性和方便性及加工精度决定机械产品能否实现其功能和市场前途。随着世界各地工业快速的发展，随着我们探索的领域越来越深，各种的需求也越来越多，要求也是越来越高。机械行业在各个行业中都有着举足轻重的地位，所以，各界对机械行业的要求也越来越高。机械行业为了进步，就要不断地探索与钻研。在机械加工方面，就需要由高效率、高精度、经济性、合理性等方面的突破。其中圆柱孔的加工有很多种加工工艺方法，我们可以在车床上车各种尺寸的孔，在钻床上钻各种尺寸的孔，也可以在普通镗床上镗各种尺寸的孔。但是这些普通的装置只适合加工常见的圆柱孔，有一些孔加工时需要在孔的轴向镗加工同时，实现横向进给以满足不同径向几何形状的需要，这样就必须有特殊的装置才能完成。本文因此创新设计，长期在普通的镗床上实现轴向加工圆柱孔的同时也能通过横向进给完成径向特殊几何形状的的加工。本文采用Solid Works软件设计可横向进给刀具的镗孔装置，进行建模和运动仿真。
Solid Works软件现在是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，使CAD内容更加丰富。可以对零件进行草绘，三维建模以及出工程图等，还可以对虚拟的机械系统、机械装置进行力学和运动学等相关分析，输出速度、位移、加速度和反作用力曲线。
相关结果实现了刀具随主轴转动的同时可横向进给，在加工一些需要径向进给的孔的时候可以提高加工效率，使得生产水平有显著的提高，这样就能跟得上社会发展进步的脚步了。同时该结果对今后研究提高机械加工机器零件可能性、方便和效率具有一定的参考意义。
1.2 国内外研究现状及存在的问题
镗床作为一种常用的机床，广泛应用于机械制造工业。镗床作为很普遍应用的机床，我国投入了非常大的人力、物力进行研发。我国镗床虽然在结构上、性能上、技术水平、装置质量等方面，都有显著的提高。但是，与国外同类产品相比，还有相当大的差距。我国的自主创新设计、制造能力不够，大多数是仿制，缺乏自主创新意识。还有产品质量问题，尤其是整机的可靠性，有很大的差距。镗床主要用镗刀对工件上的预制孔进行镗削的机床。使用不同的刀具可以进行钻削、铣削、切螺纹及加工外圆和端面等。
通常用于加工尺寸比较大，精度要求很高的孔，孔的轴心线之间有非常高的垂直度、同轴度、孔间距精度及平行度等要求，特别是分布在不同表面上，孔距和位置精度要求较高的孔，如箱体上的孔，还可以进行铣削，钻孔，扩孔，铰孔等工作。专用镗床主要用于大批量大件生产，具有生产率高，能加工大型难加工零件，且结构简单，制造成本低等特点。
我们常见的镗床大多数加工圆柱孔效率高，但是在加工需要径向进给的孔的时候就会变的相当麻烦。这样在加工的时候会大大的降低了我们的加工效率，使我们产品生产上的效率也会降低。所以说在孔的轴向镗加工同时，实现刀具横向进给以满足不同径向几何形状的需要的装置还不太成熟，加工效率太低，大大的影响了社会的需要。
1.3 论文主要工作内容
本课题经过对国内外已有的一些镗孔装置进行研究分析，了解已有装置的优缺点，通过比较设计出更为实用、更方便、更合理的可横向进给刀具的镗孔装置。最终要完成的任务是:经过对国内外装置的比较，设计一套更合理更实用的可横向进给刀具的镗孔装置。原理是通过镗杆上的内齿轮将镗杆上的动力传递给行星轮减速器以及蜗轮蜗杆减速器，最后通过齿轮齿条将镗杆上的圆周动力转换成直线运动，这样刀具在随主轴转动的同时可以横向进给。确定总方案以后，需要对装置中的零件以及组件进行尺寸设计和强度校核。最后根据实装置中零件以及组件的尺寸参数，利用Solid Works软件绘制草图，建立三维模型，对三维模型进行装配，出工程图把三维模型成功导入motion仿真分析软件中能实现包括模型显示和仿真运动等在内的一系列功能。
全套机构包括：
带内齿轮的镗杆；
行星轮减速器；
蜗轮蜗杆减速器；
起稳定支撑作用的外壳；
齿轮齿条。
本次设计包括了：
行星轮减速器的设计；
蜗轮蜗杆的设计；
齿轮齿条的设计；
壳体的设计；
零件的材料选择及受力分析；
零件的尺寸设计和强度校核。
第二章 可横向进给刀具的镗孔装
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