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微型电钻的设计

摘要：世界上第一个诞生的电动工具便是电动钻，当时由于技术以及加工制造水平低下，最终的产品体积较大，经过不断的创新与发展使得其体积越来越小，质量越来越轻，功能越来越强大，直到今天，电动钻已成为电动工具中应用最为广泛的一种。电动钻的基本工作原理是以电动机作为动力机构的主要部分，将扭矩通过传动机构传递至钻夹头处，钻夹头带动钻头实现钻削运动。现阶段的电动钻已经向标准化以及系列化大步迈进，建筑行业、机械行业以及医疗行业等充满了它的身影，相信凭借着其独特的性能和不断的创新发展，电动钻的发展会迈向更高的台阶。本设计就是一款电动钻的创新产品，论文将采用分总的叙述方式为大家介绍整个的设计过程。

关键词：电动钻；标准化；台阶；创新；设计

 

目 录

第一章 微型电钻的分析 2

1.1 微型电钻的背景及意义 2

1.2 电动钻的市场分析及概述 2

1.3 微型电钻的技术特点 5

1.4 微型电钻的研究内容 5

第二章 设计过程 7

2.1 产品的总体设计方案 7

2.1.1 产品的工作过程 8

2.1.2 产品所需要满足的要求 8

2.2 设计方案 8

2.2.1 动力机构的设计 8

2.2.2 动力传动机构的设计 10

2.2.3 刀具夹持机构的设计 18

2.2.4 传动连接部分的设计 20

2.2.5 活动连接 23

2.2.6 刀具连接机构的校核 24

三、结论 27

四、致谢 28

参考文献 29

 

（一）主要内容：

课题研究的目的是设计一个精度高、方便携带、价格低廉的手枪钻，方便更多的操作者使用。

（二）本课题主要研究及要解决的问题

 1 产品的动力机构

 2 一级齿轮箱的增速机构

 3 钻头的夹紧机构

4传动连接机构

5活动连接

（三）根据项目要求解决钻头夹紧机构设计的问题必须实现钻头夹紧功能等。

（四）研究步骤

本课题的工作步骤分为四个阶段：

第一阶段：查阅文献，市场调研、收集资料、确定课题方案，完成开题报告；

第二阶段：完成系统构架，进行结构设计、；

第三阶段：进行资料整合，设计2套方案，对方案的可行性以及经济性评估    

第四阶段：整理技术资料，完成毕业设计论文及答辩。

（五）工作方法及措施：

工作方法：本课题主要采用实验法。

措施：基于阅读相关资料所获得的实践经验，在教师指导下，以现有手枪钻为基础，设计开发微型钻

 

第一章 微型电钻的分析

1.1 微型电钻的背景及意义

选题简介：目前市场上手枪钻的产品有很多，根据用途可以划分为工业用手枪钻、医用手枪钻，这些手枪钻的动力源也有很多种，现阶段主要以电动及气动为主，其价格也参差不齐，医用手枪钻的价格要远远高于工业所用的手枪钻，医用手枪钻特点是尺寸小，较为精密，产品对于材料的要求较高，工业用的手枪钻特点是价格较为低廉。由于我本身是机械行业出身，在日常工作中经常接触到工业手枪钻，在使用时发现它的体积较大，使用时不是很好掌握，平时出差时也会带着此类工具，由于质量较重，携带时也较为不便。

选题意义：市场工业用手枪钻产品杂乱无章，优缺点都比较明显，所以我就产生了一个将其进行改进的想法，设计一个噪音小、方便携带、价格低廉的手枪钻，方便更多的人使用，同时也希望的设计能够给更多人带来灵感和启发[1]。

1.2 电动钻的市场分析及概述

现阶段，随着经济的迅速发展，机械行业也紧随经济发展的脚步稳健的迈向更高的台阶，机电一体化的趋势日益突出，像电动锯、电动钻、电动椅等电动工具也紧跟着这股浪潮，处于蓬勃发展的阶段。本设计就是电动工具中的一种--电动钻，下面将为大家介绍一下市场上现有的电动钻以及电动钻相关的产品，希望大家能够对电动钻以及电动工具有一个简单的认识和了解。

电动钻主要是用来钻孔使用的，它的动力来源是电力，市场上也有一些使用其他能量作为动力的，比如气体等，由于本文的设计对象是电动钻，所以其他动力来源的钻在此就不再赘述了。电动钻在实际的工作以及生活中的应用都是非常广泛的，像一些钢铁、木材、工程塑料等材质钻孔大都是使用电动钻来完成的，电动钻的年销量是电动工具中销量最高的。相信很多人在生活中都见到过电动钻，一般的电动钻钻头夹持口的大小都是可以调节的，进而可以夹持不同直径的钻头，因为为了适应不同直径孔的钻削，钻头的尺寸逐渐的标准化、系列化，市场上现有钻头的主要规格有4、6、8、10、13、16、19、23、32、38、49mm等。关于电动钻的分类也有很多种，按照使用用途可以分为，医用电动钻，工业用电动钻，农业用电动钻等等；由于使用场合的不同，对应产品的性能要求以及零部件的质量以及精度等也都不尽相同，也有根据电动钻的尺寸大小来进行分类的，我们机加工中所使用的钻床就经常被人们成为大型的工业电动钻。

下面介绍一下常见的几种电动钻，让大家加深一下对电动钻的了解：

（1）手动电动钻：它的名字的由来是因为其为手动控制开关，依靠电力作为动力来源来进行工作的一种钻，由于该名字比较拗口又难以理解，同时其形状酷似手枪，所以在工业中又习惯将其称为手枪钻。手枪钻有直流和交流两种，直流手枪钻转速和动力都比交流手枪钻要小的多，但是其是靠电池提供能量的，不需要像交流手枪钻一样还要电源线与电源相连接，它主要是用来钻削一些较薄较软的材质，对于一些厚度较大的钢铁等都需用交流手枪钻。手枪钻主要有电动机，开关电源按钮，动力传动机构、钻头夹持机构以及钻头等几大部分组成，手枪钻属于小型的钻削工具，与大型的钻床相比，其塔基更小，操作起来更加的灵活方便，所以在建筑行业，机械行业以及家具行业的应用都比较广泛。手枪钻还有一个特点是能够进行正反转，一般的还具有锁死按钮。钻头的种类也有很多种，分类也较多，可以根据钻头的形状、钻头的材质等来进行分类，比较常见的钻头主要有麻花钻，木头钻以及玻璃钻几种，手枪钻很早以前就已经被发明出来了，初次使用大约在19世纪末20世纪初，世界上第一把手电钻采用直流电池作为动力，是德国泛音制造出来的，下图是一张手枪钻的实物图[2]。

（2）冲击钻：冲击电钻顾名思义其是依靠钻头的旋转和冲击来进行钻削的，我们都知道单一的冲击对于一些坚硬的物体而言损伤是微不足道的，所以冲击电钻具有非常高的冲击频率，可以产生连续的力来进行钻削，较高的可以达到几万转每分钟。冲击钻的原理是利用内轴上的齿轮相互跳动来实现冲击效果，冲击电钻的冲击机构有两种，应用比较多的是滚珠式的。其主要是由动盘、定盘、钢球等组成。动盘与主轴是通过螺纹连接的，二者之间装有12个钢球；定盘是固定在机壳上的，无法自由转动，其带有4个钢球，施加推力是，动盘上的12个钢球沿着定盘上的4个钢球滚动，使硬质合金钻头产生旋转冲击运动。定盘是通过销钉固定在机壳上的，一旦销钉脱落，定盘便可随着动盘一起转动，但不具有冲击作用，此时等同于普通手枪钻的作用。但是其一般不当做普通电钻使用，原因是其使用方向不易把握，开孔误差较大；开孔不平整，会残留毛刺和裂纹。冲击电钻使用的材质有混凝土地板、墙壁、砖块，石料，木板和多层材料等，由于其冲击力并不是非常大，对于一些钢筋混凝土的钻削场合无法使用。冲击电钻主要由控制开关、变速机构、齿轮组以及一些辅助配件组成，它具有顺逆转向控制机构、松紧螺丝和攻牙等功能。下图是一张典型冲击电钻的实物图。

（2）电动锤钻：简称为电锤，电锤是一种冲击力比冲击钻更大的钻削工具，主要用于一些高硬度材质的钻孔冲击，例如钢筋混凝土等，它与冲击钻不同，冲击钻是以旋转切削为主，同时钻头上伴有冲击机构提供的冲击力，电锤是以冲击机构提供的冲击力，其是利用一个电动机同时带动旋转切削机构和冲击机构，这两大机构关键部分均为齿轮结构。通过上述的描述我们可以知道，锤钻的冲击结构与发动机的液压冲程类似，钻削的同时伴有强大冲击。锤钻的缺点是，工作很短的一端时间，钻头就会变的非常热，所以需要停下冷却一会，现阶段已有一边工作一边用水给锤钻降温的锤钻，另外一个缺点是其在工作时会产生较大的噪音，使用时最后佩戴耳塞、防护面具等保护用具。下面是一张典型锤钻的实物图[3]。

通过上面的介绍，相信大家对电动钻有了基本的了解，我本次的设计是一个微型的电动钻，它的应用范围主要是家用以及工业上的应用，与手枪钻的应用范围基本相同，结构也与手枪钻类似，不同的是其体积更小，操作起来更加轻巧方便，对于一些操作空间较小的场合尤为适用，我希望我的设计能够得到广泛的应用，也希望我的设计能够呼吁人们开拓思想，设计出更好更完善的产品。

1.3 微型电钻的技术特点

根据本设计的选题背景即可知道其技术特点，当步入机械相关的工作岗位后，对于大学课程中所学习到的知识有了更深切更细致的了解，零部件的制造并非我们想象中的那么简单。本设计中简化优化了机械结构，使其能够在满足其自身的功能之外具有较小的体积，一些结构复杂的零部件进行标准化设计，用巧妙简单的机构代替原本复杂笨重的设计，舍弃掉一些多余的，作用不大的部件和机构，降低产品的成本，提高工作效率，具体的设计将在下文中为大家进行详细的介绍[4]。

1.4 微型电钻的研究内容

课题研究的目的是设计一个噪音小、方便携带、价格低廉的手枪钻，方便更多的操作者使用。本课题主要研究的内容有以下几大部分，产品的动力机构、一级齿轮箱的增速机构、钻头的夹紧机构。要解决的问题：钻头夹紧机构是本设计的一个创新点，也是一个难点[5]。

     研究步骤、方法及措施：找一个废弃的手枪钻，将其拆卸开来，直观的了解它的构造，通过查阅相关资料了解它的工作原理，然后整合所搜集到的资料，确立几套设计方案，对几套方案的可行性以及经济性进行评估，综合考虑下来确定一套最优的方案，然后计划好设计进程，将这套最优的方案用设计说明书的形式表达出来，遇到不懂的积极查阅资料，以及向老师同学请教，保质保量的完成此次毕业设计。

 

参考文献

1.机械设计通用手册／J.E.希格利，C.R.米什克主编／北京：机械工业出版社，1993，2.   

2.机械设计手册（4版）／机械设计手册编委会／北京：机械工业出版社，2007. 

3.机械制图(3版) ／刘小年主编／北京：机械工业出版社，2005，10.

4.工程力学／刑艳玲，赵海燕主编／北京：北京交通大学出版社，2011，3.

5.机械设计／曹萍主编／北京：化学工业出版社，2009，2.

6.工程材料与机械制造基础／陶亦亦，汪浩主编／北京：化学工业出版社，2012，1.

7.理论力学／哈尔滨工业大学理论力学教研室／北京：高等教育出版社，1996，8.

8.工程力学／李立斌主编／北京：机械工业出版社，2008，5.

9.机械原理／潘震苍主编／北京：高等教育出版社，1987，1.

10.机械设计课程设计手册／吴宗泽，罗圣国主编／北京：高等教育出版社，2006，10.

11.机械设计基础／黄晓蓉，沈冰，张汝琦主编／北京：中国电力学出版社，2006，6.