jiz-10a型電鉆的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　JIZ-10A型電鉆的設(shè)計(jì)</p><p>　　2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)書</p><p>　　專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　電鉆是一種切削類電動(dòng)工具，它適用于在金屬材料和非金屬材料上作鉆孔加工。其特點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕、便于

2、攜帶、操作靈活及使用安全等，因此，在機(jī)械、建筑、維修、家居裝修等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，隨著建筑裝潢業(yè)的發(fā)展，電鉆的應(yīng)用更加普及。</p><p>　　電鉆由電動(dòng)機(jī)、齒輪減速機(jī)構(gòu)、鉆夾頭、外殼、開(kāi)關(guān)和電源聯(lián)接裝置等組成，其工作原理是：電動(dòng)機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)通過(guò)一對(duì)圓柱斜齒輪減速后，驅(qū)動(dòng)工作頭作鉆孔加工。本文首先通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外電鉆的比較和對(duì)電鉆發(fā)展趨勢(shì)的分析，確定了電鉆的總體設(shè)計(jì)方案及主要技術(shù)參數(shù)，然后對(duì)電鉆各個(gè)部分的

3、設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，如電動(dòng)機(jī)及其輔助元件的選型、齒輪傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)、外殼的設(shè)計(jì)和控制電路設(shè)計(jì)等，其中著重介紹了齒輪傳動(dòng)裝置的分析、設(shè)計(jì)與計(jì)算過(guò)程，并運(yùn)用了大量的圖表對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。另外，本文還特別介紹了人體工程學(xué)技術(shù)以及它在電鉆外殼設(shè)計(jì)中的運(yùn)用；電子無(wú)級(jí)調(diào)速技術(shù)在電路中的應(yīng)用使電鉆具有鉆孔和擰螺釘兩種功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電鉆，設(shè)計(jì)，人體工程學(xué)技術(shù)，電子無(wú)級(jí)調(diào)速</p><p>

4、;<b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The electric drill is a kind of electric metal-cutting tools which is applied to the metal and non-metallic materials for drilling. It has many characteristics such as

5、 the small cubage, the light quality, easy to carry, safety and reliability .Therefore, it has been widely used in the machinery, metallurgy, transport and other fields. In recent years, with the construction and decorat

6、ion development, the electric drill will be applicated more widely. </p><p>　　Electric drill consists of the electric motor, the speed reducer gear, drill chuck, the outer covering, the switch and the power

7、connecting devices. The working principle is : The electric motor rotating with a high-speed ,through the speed reducer gear, to drive the drill bit for drilling. This article has first analyzed the electric drill, deter

8、mined the overall design of the electric drill program and the main technical parameter. Then the design of each part has been introduced, such as the </p><p>　　Keywords: Electric drill，Design，Ergonomic tech

9、nology, Electronic variable speed technology</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 概述1</b></p><p>　　1.1 電鉆及其應(yīng)用1</p><p>　　1.2 電鉆的基本結(jié)構(gòu)1</p

10、><p>　　1.3 電鉆的發(fā)展概況2</p><p>　　1.4 存在的問(wèn)題與解決方案2</p><p>　　第2章 電鉆的總體設(shè)計(jì)方案4</p><p>　　2.1 電鉆的結(jié)構(gòu)及工作原理4</p><p>　　2.2 主要技術(shù)參數(shù)的確定4</p><p>　　2.3 電鉆的

11、傳動(dòng)裝置4</p><p>　　第3章 電動(dòng)機(jī)及電器元件的選擇5</p><p>　　3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇5</p><p>　　3.1.1 單向串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和規(guī)格5</p><p>　　3.1.2 單向串勵(lì)電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇6</p><p>　　3.2 風(fēng)扇的選擇7</p>&

12、lt;p>　　3.2.1 風(fēng)扇的直徑7</p><p>　　3.2.2 葉片數(shù)7</p><p>　　3.2.3 葉片形狀7</p><p>　　3.3 換向器的選擇7</p><p>　　3.4 電刷裝置的選擇8</p><p>　　3.5 開(kāi)關(guān)的選擇9</p><p

13、>　　3.6 電源線及護(hù)套的選擇9</p><p>　　第4章 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)10</p><p>　　4.1 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)10</p><p>　　4.1.1 斜齒輪的強(qiáng)度計(jì)算10</p><p>　　4.1.2 斜齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)15</p><p>　　4.2 齒輪軸的設(shè)計(jì)16<

14、;/p><p>　　4.2.1基本參數(shù)的計(jì)算16</p><p>　　4.2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.2.3軸的強(qiáng)度計(jì)算17</p><p>　　4.3 主軸的設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.3.1基本參數(shù)的計(jì)算20</p><p>　　4.3.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20

15、</p><p>　　4.3.3軸的強(qiáng)度計(jì)算21</p><p>　　第5章 其他零部件的設(shè)計(jì)25</p><p>　　5.1 鉆夾頭的設(shè)計(jì)25</p><p>　　5.2 鉆頭的選擇26</p><p>　　5.3 外殼的設(shè)計(jì)26</p><p>　　5.3.1 人體工程學(xué)

16、的概述26</p><p>　　5.3.2 外殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27</p><p>　　5.4 零件的緊固和聯(lián)接31</p><p>　　第6章 控制電路的設(shè)計(jì)32</p><p>　　第7章 三維建模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)補(bǔ)充說(shuō)明34</p><p><b>　　結(jié)論40</b></p&g

17、t;<p><b>　　參考文獻(xiàn)41</b></p><p><b>　　致謝42</b></p><p><b>　　附錄43</b></p><p><b>　　第1章 概述</b></p><p>　　1.1 電鉆及其應(yīng)用<

18、;/p><p>　　手持式電鉆通常稱為手電鉆，亦稱電鉆，是開(kāi)發(fā)最早、使用最廣泛的電動(dòng)工具。它適用于金屬材料上鉆孔，也可在木材、塑料、磚等非金屬構(gòu)件上鉆孔加工。其特點(diǎn)是：體積小、質(zhì)量輕、便于攜帶、操作簡(jiǎn)單、使用靈活等。</p><p>　　電鉆的種類繁多，按使用電源可分為：?jiǎn)蜗啻畡?lì)、三相工頻和永磁直流電鉆；按速度可分為：?jiǎn)嗡?、雙速和無(wú)級(jí)電子調(diào)速電鉆；按電氣安全方式可分為：?jiǎn)谓^緣、雙重絕緣和特低安

19、全電壓電鉆；按手柄類型可分為：直筒式、手槍式、后直手柄（D型柄）+ 側(cè)手柄電鉆等類型。</p><p>　　電鉆廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、造船、車輛等領(lǐng)域，隨著建筑裝潢業(yè)的不斷發(fā)展，電鉆的應(yīng)用更加普遍，并開(kāi)始進(jìn)入家庭。</p><p>　　1.2 電鉆的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　電鉆的基本結(jié)構(gòu)如圖1.1所示，它由電動(dòng)機(jī)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、外殼、鉆夾頭和電源聯(lián)接裝置等

20、組成。</p><p>　　[圖片來(lái)源：汪鎮(zhèn)國(guó)主編.電機(jī)工程手冊(cè)（第二版）6應(yīng)用卷（一）圖6.2.1]</p><p>　　1-電動(dòng)機(jī) 2-外殼 3-齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 4-鉆夾頭 5-手柄 6-電源開(kāi)關(guān)</p><p>　　圖1.1電鉆的基本結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　1.3 電鉆的發(fā)展概況</p><p>　　

21、世界上最早的電動(dòng)工具出現(xiàn)在歐洲，1985年，一臺(tái)采用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆頭的手電鉆在德國(guó)Fein廠誕生，其外殼是鑄鐵的，重達(dá)7.5kg，能在鋼鐵件上鉆直徑4mm的孔。它雖然簡(jiǎn)單而且顯得笨重，但它已具備電動(dòng)工具的典型結(jié)構(gòu)和基本特征，使手工勞動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電鉆在不斷的改進(jìn)。1900年，出現(xiàn)了采用三相異步電動(dòng)機(jī)的電鉆；1905年，電鉆外殼開(kāi)始采用鋁合金，減輕了整機(jī)重量。1912~1

22、913年間，第一批交直流兩用單相串激電鉆問(wèn)世，這使電鉆的單位重量出力有了很大提高。1914年，美國(guó)Blacr&Decker廠槍式手柄電鉆正式申請(qǐng)專利。為提高電鉆的使用安全性，1946年，美國(guó)出現(xiàn)采用熱固性酚醛塑料外殼的電鉆；從1950起，英國(guó)Wolf、德國(guó)AEG等歐洲電動(dòng)工具廠開(kāi)始生產(chǎn)雙重絕緣結(jié)構(gòu)的電鉆。隨后為擴(kuò)大使用范圍、提高鉆孔精度，又出現(xiàn)角向電鉆、調(diào)速電鉆、磁座鉆等。1961年，美國(guó)Blacr&Decker廠制造出

23、用電池做電源的永磁直流電鉆。</p><p>　　我國(guó)電動(dòng)工具制造史也是由電鉆開(kāi)始的。1941年，上海大威電機(jī)廠開(kāi)始仿造美國(guó)香賓牌電鉆。新中國(guó)成立后，上海華生和亞美電器廠分別仿制生產(chǎn)英國(guó)狼牌電鉆。1954年，大威電機(jī)廠明確為電動(dòng)工具專業(yè)生產(chǎn)廠，試制了生產(chǎn)6、13、19、23mm單相串激和三相工頻電鉆。1965年，沈陽(yáng)電動(dòng)工具廠試制成功JIZ-10型雙重絕緣電鉆；1988年，上海宇宙電動(dòng)工具廠開(kāi)發(fā)成功JOD-SZ0

24、1-6型電池式雙速多能電鉆。近年來(lái)，我國(guó)電動(dòng)工具產(chǎn)品在品種、規(guī)格、產(chǎn)量、質(zhì)量上都有較大發(fā)展。</p><p>　　1.4 存在的問(wèn)題與解決方案</p><p>　　由于我國(guó)電動(dòng)工具生產(chǎn)起步較晚，因此我國(guó)的產(chǎn)品始終與國(guó)外先進(jìn)水平有著一定的差距。過(guò)去我國(guó)產(chǎn)品存在著品種少、外觀差、噪音大、有電磁干擾、單位重量輸出低和使用壽命短等問(wèn)題，且大量的產(chǎn)品及原材料依賴于進(jìn)口，經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展，我國(guó)在電動(dòng)工具

25、生產(chǎn)上取得了可喜的成績(jī)，如今已成為世界電動(dòng)工具的生產(chǎn)大國(guó)和出口大國(guó)，逐漸縮小了與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距，但是我國(guó)的產(chǎn)品在質(zhì)量與水平上仍存在一些問(wèn)題：</p><p>　　一是單位重量出力低。國(guó)產(chǎn)的電鉆單位重量出力大都在120w/kg以下，國(guó)外電鉆都在150w/kg，有的甚至超過(guò)200w/kg。二是國(guó)外電鉆大都采用電子調(diào)速，還有不少采用電子控制，除了調(diào)速功能外，還有起動(dòng)保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、電刷自停保護(hù)量顯示等。國(guó)內(nèi)僅有部分

26、產(chǎn)品采用電子調(diào)速，電子控制產(chǎn)品則剛開(kāi)發(fā)。三是噪聲、振動(dòng)比較大。據(jù)了解，國(guó)產(chǎn)電鉆噪聲約比國(guó)外高2分貝以上，有的還有高頻尖叫聲，國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品聲音柔和，對(duì)人體健康危害小。并經(jīng)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，表明振動(dòng)指標(biāo)，我國(guó)尚未開(kāi)展此項(xiàng)研究。四是在外殼設(shè)計(jì)上不夠完美。國(guó)外先進(jìn)水平產(chǎn)品的外殼均采用人體工程學(xué)原理設(shè)計(jì)，其外形美觀，操作舒適，低疲勞，避免了長(zhǎng)期手持操作而產(chǎn)生腕管綜合癥等。此外，我國(guó)產(chǎn)品的平均使用壽命也較國(guó)外低。</p><p>　

27、　針對(duì)以上提出的問(wèn)題，本文將從以下幾個(gè)方面來(lái)解決：</p><p>　　一、提高單位重量出力?？梢酝ㄟ^(guò)提高電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速，使額定負(fù)載轉(zhuǎn)速與空載轉(zhuǎn)速基本相同來(lái)提高單位重量出力，還可采用深槽定子結(jié)構(gòu)、提高絕緣結(jié)構(gòu)的耐熱等級(jí)、提高電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速等技術(shù)措施。</p><p>　　二、采用電子無(wú)級(jí)調(diào)速開(kāi)關(guān)裝置，使電鉆能夠?qū)崿F(xiàn)從0~額定負(fù)載轉(zhuǎn)速之間無(wú)級(jí)調(diào)速，并有正反轉(zhuǎn)和自鎖功能。</p>

28、<p>　　三、減小噪聲和振動(dòng)。噪聲、振動(dòng)是影響電動(dòng)工具正常使用的重要質(zhì)量指標(biāo)，要減小振動(dòng)和噪聲，取決于選用的材料及零部件的質(zhì)量和加工工藝水平，可在齒輪的加工精度、換向器的質(zhì)量、軸絕緣工藝等方面采取技術(shù)措施。此外，電鉆在工作時(shí)會(huì)干擾無(wú)線電和電視，應(yīng)安裝無(wú)線電干擾抑制電容器。</p><p>　　四、使外殼具有外表美觀、質(zhì)輕、操作舒適等特點(diǎn)。故采用人體工程學(xué)原理設(shè)計(jì)電鉆的外殼，具體包括材料的選擇、結(jié)構(gòu)的

29、設(shè)計(jì)、手柄的設(shè)計(jì)等。</p><p>　　本設(shè)計(jì)說(shuō)明書總共分為六個(gè)章節(jié)，包括電鉆的總體設(shè)計(jì)方案、電動(dòng)機(jī)及其電器元件的選擇、傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)、外殼的設(shè)計(jì)等等。其中第四章傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)的核心，也是本設(shè)計(jì)最困難、工作量最大的一部分，匯集了大量的計(jì)算公式和圖表說(shuō)明，軸承、鍵等標(biāo)準(zhǔn)件的參數(shù)均通過(guò)嚴(yán)格查表而得。設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常用到UG、Auto CAD和公式編輯器等輔助軟件。</p><p>　

30、　第2章 電鉆的總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　2.1 電鉆的結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　電鉆由電動(dòng)機(jī)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鉆夾頭、外殼、開(kāi)關(guān)、電源聯(lián)接裝置等部分構(gòu)成。電鉆的工作原理是電動(dòng)機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)兩級(jí)齒輪減速后，驅(qū)動(dòng)工作頭作鉆孔等加工。</p><p>　　2.2 主要技術(shù)參數(shù)的確定 </p><p>　　根據(jù)[1]單相串勵(lì)

31、電鉆性能數(shù)據(jù)表，初步選定所設(shè)計(jì)的電鉆主要技術(shù)參數(shù)列于表2.1中。</p><p>　　表2.1電鉆主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　2.3 電鉆的傳動(dòng)裝置</p><p>　　電鉆的傳動(dòng)裝置采用一級(jí)齒輪傳動(dòng)。其傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖如下：</p><p>　　1—齒輪 2—軸齒輪 3—風(fēng)扇 4—電動(dòng)機(jī)</p><p>　　

32、圖2.1 電鉆傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖</p><p>　　第3章 電動(dòng)機(jī)及電器元件的選擇</p><p>　　3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　電動(dòng)機(jī)是電鉆的驅(qū)動(dòng)源，可謂電鉆的“心臟”。不同的電鉆使用的電動(dòng)機(jī)種類規(guī)格不盡相同，通常采用以下三種電動(dòng)機(jī)：?jiǎn)蜗啻畡?lì)電動(dòng)機(jī)、三相工頻電動(dòng)機(jī)和三相中頻電動(dòng)機(jī)。其中使用最廣泛的是單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)，據(jù)統(tǒng)計(jì)在交流電動(dòng)工具中有95% 使用

33、這種電動(dòng)機(jī)，其特點(diǎn)是：轉(zhuǎn)速高、體積小、重量輕、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、過(guò)載力強(qiáng)等，適用于交、直流兩種電源。因?yàn)樗奶攸c(diǎn)符合電鉆體積小、重量輕等特點(diǎn)，故采用單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　3.1.1單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和規(guī)格</p><p>　　單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子、電刷裝置及風(fēng)扇等部件組成，其中定子由定子鐵心和定子繞組構(gòu)成，定子鐵心是由硅鋼片沖制成具有凸級(jí)的定子片疊壓而成的，一般為2極，凸

34、級(jí)上繞有勵(lì)磁繞組。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、電樞繞組、換向器及轉(zhuǎn)軸等構(gòu)成，轉(zhuǎn)子鐵心也是由硅鋼片沖制成具有槽的圓片疊壓而成，轉(zhuǎn)子沖片的槽形一般是半閉口槽，在槽內(nèi)放置絕緣材料后，在鐵心上疊繞電樞線圈，線圈的進(jìn)、出線端與整流子銅片相焊接。為簡(jiǎn)化工藝，轉(zhuǎn)子鐵心的槽，一般與轉(zhuǎn)軸軸線相平行，也可以疊裝成斜槽形式。斜槽結(jié)構(gòu)可使極面和電樞間的磁組變化較小，在運(yùn)行時(shí)可減小電動(dòng)機(jī)噪聲。[1]冷卻風(fēng)扇也裝置在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸上。</p><p>　　

35、為了趕超世界先進(jìn)水平，我國(guó)早在60年代對(duì)電動(dòng)工具用單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究工作，設(shè)計(jì)制造了電動(dòng)工具用DT系列單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)，共有7種定子、轉(zhuǎn)子沖片，15個(gè)功率等級(jí)，此外，每種沖片還派生一個(gè)正反轉(zhuǎn)規(guī)格，共計(jì)22個(gè)規(guī)格。1974年，電動(dòng)工具行業(yè)在DT系列單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)中擇優(yōu)選取了、、mm三擋沖片進(jìn)行了單相串勵(lì)電動(dòng)工具的設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)的電鉆所用的電動(dòng)機(jī)將從這三檔沖片中選擇。這三擋沖片設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)性能數(shù)據(jù)列于表3.1中。表中數(shù)據(jù)來(lái)源于

36、[1] 單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)性能數(shù)據(jù)表。</p><p>　　表3.1電動(dòng)機(jī)性能數(shù)據(jù)表</p><p>　　3.3 換向器的選擇</p><p>　　轉(zhuǎn)子上與風(fēng)扇對(duì)立的一端是換向器。換向器由銅或銀等材料制成梯形換向片、塑料、內(nèi)襯套、云母片組成。換向器按片間絕緣分為半塑性和全塑性兩種。半塑性換向器是在換向片間用云母片隔開(kāi)，其下部壓入玻璃纖維酚醛塑料，不但使換向片、云母片、銅

37、襯套等固定，使之構(gòu)成圓柱體，而且起到絕緣作用。全塑性換向器是在梯形換向片間采用耐弧酚醛塑料絕緣。云母片不允許高于換向器的圓柱面，以免凸出的云母絕緣會(huì)使電刷和換向片接觸不良而在換向器上形成火花，并加快電刷磨耗。</p><p>　　換向器按其每一換向片與繞組相應(yīng)的線圈聯(lián)接的形式可分為槽形換向器和鉤形換向器。溝形換向器的換向片端部有一舌形小溝，轉(zhuǎn)子繞組引線繞在小鉤上，點(diǎn)焊，連接質(zhì)量好。換向器內(nèi)孔有金屬襯套，與塑料壓在

38、一起，與軸配合結(jié)為一體；無(wú)套則結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度不高，金屬襯套與軸配合較差。換向片燕尾槽內(nèi)設(shè)有鋼制加強(qiáng)環(huán)，或用無(wú)緯玻璃帶繞制的絕緣加強(qiáng)環(huán)，機(jī)械強(qiáng)度較高；無(wú)環(huán)則強(qiáng)度一般。綜合以上特點(diǎn)選擇溝形加固型換向器，內(nèi)孔結(jié)構(gòu)有襯套。其規(guī)格尺寸如表3.4。（該換向器為瑞安安固電器有限公司產(chǎn)品）。</p><p><b>　　表3.4 </b></p><p>　　3.4 電刷裝置的選擇

39、</p><p>　　電刷裝置由電刷、刷握和彈簧等組成，其結(jié)構(gòu)應(yīng)能保證電刷能在正確的位置與換向器保持連續(xù)不斷的全面的良好接觸，使其接觸電壓降保持恒定。</p><p>　　電刷裝置按其結(jié)構(gòu)形式可分為卡式、辮式和芯式?？ㄊ浇Y(jié)構(gòu)是盤簧通過(guò)導(dǎo)電片把電刷壓在換向器表面，隨著電刷的磨短，盤簧、導(dǎo)電片和電刷下移，當(dāng)電刷磨損使得盤簧、導(dǎo)電片被凹槽底部擋住，電刷就不再受壓，電流不再導(dǎo)通，此時(shí)需更換新電刷。

40、這種結(jié)構(gòu)的電刷產(chǎn)生火花等級(jí)在二級(jí)以內(nèi)。辮式結(jié)構(gòu)是壓縮彈簧作用于電刷上，使之與換向器表面接觸，彈簧隨著電刷磨短而伸長(zhǎng)，同時(shí)電刷辮也逐漸伸直，當(dāng)電刷磨至刷辮完全伸直時(shí)，彈簧不再對(duì)電刷施壓，此時(shí)電刷與換向器面脫離接觸，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。芯式結(jié)構(gòu)是在電刷內(nèi)部埋有帶反力彈簧的圓柱塑料芯。當(dāng)電刷磨到某一位置時(shí)，反力彈簧作用力使塑料芯沖破電刷面，同時(shí)電刷脫離換向器表面，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。[4]</p><p>　　上述三種結(jié)構(gòu)中，前兩種結(jié)

41、構(gòu)簡(jiǎn)單、易制作且成本低，但是電刷磨短至一定程度時(shí)，電刷與換向器之間的火花就會(huì)增大，從而損壞換向器。芯式結(jié)構(gòu)能彌補(bǔ)這一不足，但是加工要求較高，成本也高。由于辮式結(jié)構(gòu)較卡式結(jié)構(gòu)可靠耐用，故選擇辮式結(jié)構(gòu)。</p><p>　　電刷也稱為“碳刷”，一般采用電化石墨制成，形狀為長(zhǎng)方形，上裝有彈簧及引線。它由刷架定位，用彈簧加一定壓力使其與換向器面接觸。電刷除接通轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組外還起到電流換向作用。單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)有兩個(gè)電

42、刷，其位置相差。電刷與高速旋轉(zhuǎn)的換向器面接觸是熱動(dòng)接觸，且有一定壓力，故電刷與換向器間存在著機(jī)械磨損的振動(dòng)，電流換向時(shí)產(chǎn)生火花使用不當(dāng)時(shí)，火花會(huì)很嚴(yán)重，從而使換向器壽命大大縮短，影響電動(dòng)工具正常工作。選用電刷主要考慮它的溫升，而溫升與電刷電流密度及其與換向器之間壓降密切相關(guān)，此外還要考慮電刷硬度、磨損性能和惰性等因素。</p><p>　　電動(dòng)工具用電刷常用的型號(hào)為D374L，由表3.2可知電刷長(zhǎng)度為8mm,寬度

43、為5mm，根據(jù)電刷規(guī)格、結(jié)構(gòu)形式及性能表，查出所選電刷的規(guī)格及性能數(shù)據(jù)列于表3.5中，電刷的結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。 </p><p><b>　　表3.5</b></p><p>　　1-電刷 2-引出線 3-彈簧 4-引線銅片</p><p>　　圖3.1電刷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p>

44、<p><b>　　3.5 開(kāi)關(guān)的選擇</b></p><p>　　開(kāi)關(guān)是電鉆控制電動(dòng)機(jī)的元件，其主要功能是接通和斷開(kāi)電源。為操作方便，開(kāi)關(guān)一般裝在手柄內(nèi)，因此要求開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、安全可靠、操作方便。由于開(kāi)關(guān)直接與人接觸，為防止觸電，開(kāi)關(guān)、手柄、自鎖按鈕均采用絕緣塑料制造。目前電動(dòng)工具常用的開(kāi)關(guān)有普通電源開(kāi)關(guān)、正反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)和無(wú)級(jí)調(diào)速開(kāi)關(guān)三類。手柄的規(guī)格有倒板式、推動(dòng)式、手槍

45、式等。 </p><p>　　電鉆按照規(guī)格10mm可將手柄設(shè)計(jì)為手槍式。為使電鉆不僅用于鉆孔之外，還具備擰螺釘功能，可采用正反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，正反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)的原理是保持定子或轉(zhuǎn)子中的一個(gè)電流方向不變，另一個(gè)電流改變方向，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向也就改變了。電鉆在不同材料上鉆孔所需的轉(zhuǎn)速也不同，如在鋼材上鉆孔要求轉(zhuǎn)速較高，而在塑料、玻璃等脆性材料上，則要求轉(zhuǎn)速較低，因此為了擴(kuò)大電鉆的使用范圍，可采用電子無(wú)級(jí)調(diào)速開(kāi)關(guān)，轉(zhuǎn)速可以在零至最

46、大值之間無(wú)級(jí)調(diào)速。調(diào)速開(kāi)關(guān)是通過(guò)改變加于電動(dòng)機(jī)上的電壓來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的，改變電壓的方法最常用的是改變晶閘管的導(dǎo)通角進(jìn)行調(diào)壓。另外電鉆開(kāi)關(guān)還應(yīng)設(shè)有自鎖機(jī)構(gòu)（閉合鎖定），鎖定開(kāi)關(guān)閉合、斷開(kāi)狀態(tài)。自鎖按鈕裝置在開(kāi)關(guān)手柄的適當(dāng)部位。</p><p>　　綜合以上內(nèi)容，選擇的開(kāi)關(guān)類型為電子調(diào)速開(kāi)關(guān)，并具有正反轉(zhuǎn)功能，帶自鎖機(jī)構(gòu)。根據(jù)[1]表2-5和[2]表1-15得到開(kāi)關(guān)的規(guī)格及性能數(shù)據(jù)如表3.6所示：</p>

47、<p><b>　　表3.6</b></p><p>　　3.6 電源線及護(hù)套的選擇</p><p>　　電鉆在使用時(shí)經(jīng)常移動(dòng)，連接電源與工具的軟電纜或軟線要承受頻繁的彎曲和扭轉(zhuǎn)。因此，工具的電源線在工具進(jìn)線處除采用橡膠護(hù)套外，選用的軟電纜或軟線應(yīng)柔軟、不易扭結(jié)的有較高的耐磨性。此外，還要求電源線輕便、色澤鮮艷。[1]</p><p>

48、;　　軟電纜采用QY型輕型橡套軟電纜，常用的規(guī)格有兩芯電纜、三芯電纜和四芯電纜。電鉆是由單相電源供電，故采用兩芯電纜，其規(guī)格見(jiàn)表3.7。護(hù)套用在電源線進(jìn)線處對(duì)軟電纜或軟線進(jìn)行保護(hù)。護(hù)套采用橡膠等彈性絕緣材料制造，它能承受20000次彎曲后不發(fā)生裂紋的撕裂等缺陷；能承受試驗(yàn)電壓為2500V、頻率為50Hz、歷時(shí)1min的耐電壓試驗(yàn)。電動(dòng)工具電源線護(hù)套有A型和B型兩種，該電鉆選擇B型護(hù)套，尺寸列于表3.7中。</p><

49、p><b>　　表3.7</b></p><p>　　第4章 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　電鉆采用的齒輪一般要求速比大，體積小、重量輕、強(qiáng)度高、使用壽命長(zhǎng)，故其特點(diǎn)為模數(shù)小，按國(guó)家機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)JB111-60選用，一般為0.5～2mm范圍內(nèi)；齒數(shù)少，小齒輪最少齒數(shù)為5齒；材質(zhì)好，一般采用鉻

50、錳鈦鋼、鉻鋼和鎳鉻鋼等。精度較高，一般為6～7級(jí)精度。壽命長(zhǎng)，齒面經(jīng)高頻淬火、氯化或氮化等熱處理，以便形成表面硬化、耐磨損、芯部有韌性，不易折斷齒。</p><p>　　圓柱齒輪在電動(dòng)工具中應(yīng)用較為普遍，圓柱齒輪分為直齒和斜齒。直齒圓柱齒輪的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)計(jì)算比較簡(jiǎn)單，無(wú)軸向力，易制造；不足之處是沖擊負(fù)荷較大、噪音大。斜齒圓柱齒輪的特點(diǎn)是嚙合性能好、噪音低、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；不足之處是有軸向力，且齒的傾斜角越大，軸向力越大。

51、為減小軸向力，齒的傾斜角一般取。相比較而言，選擇質(zhì)量較好的斜齒輪。</p><p>　　4.1.1 斜齒輪的強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　4.1.1.1選擇齒輪的材料、精度等級(jí)、齒數(shù)、傳動(dòng)比及螺旋角。</p><p>　　材料及熱處理。由[5]表10-1選擇齒輪的材料為40Cr，經(jīng)調(diào)質(zhì)和高頻淬火后具有較好的強(qiáng)度和韌性，齒面硬度為48～55HRC。</p>

52、<p>　　選擇齒輪的精度等級(jí)為6級(jí)。</p><p>　　選擇小齒輪的齒數(shù)，傳動(dòng)比，則大齒輪的齒數(shù)，取整；齒數(shù)比。由于小齒輪的齒數(shù)少，為避免根切，選擇高度變位齒輪，其最小變位系數(shù)用公式計(jì)算。</p><p><b>　　螺旋角初選。</b></p><p>　　4.1.1.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)。</p><p

53、>　　按[5]式（10-21）試算，即：</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　（1）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值：</p><p><b>　　試算載荷系數(shù)。</b></p><p>　　計(jì)算小齒輪傳送的轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　

54、　（4.2）</b></p><p>　　由[5]表10-7選取齒寬系數(shù)。</p><p>　　由[6]圖13-1-7查得0.58，，則端面重合度1.38。</p><p>　　由[5]圖10-30選取區(qū)域系數(shù)。</p><p>　　由[5]表10-6查得材料彈性影響系數(shù)。</p><p>　　由[5]式1

55、0-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù)</p><p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　由[5]圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)，。</p><p>　　由[5]圖10-21e按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。</p><p>　　計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為1%，安全系數(shù)S=

56、1，由[5]式10-12得：</p><p><b>　?。?.4）</b></p><p><b>　?。?）計(jì)算</b></p><p>　　試算小齒輪分度圓直徑，由計(jì)算公式得</p><p><b>　　計(jì)算圓周速度</b></p><p><

57、;b>　?。?.5）</b></p><p><b>　　計(jì)算齒寬及模數(shù)</b></p><p><b>　　（4.6）</b></p><p><b>　?。?.7）</b></p><p><b>　　計(jì)算齒寬與齒高之比</b><

58、;/p><p>　　齒高 </p><p><b>　　計(jì)算縱向重合度</b></p><p><b>　?。?.8）</b></p><p><b>　　計(jì)算載荷系數(shù)K</b></p><p>　　

59、由[5]表10-2查得使用系數(shù)</p><p>　　根據(jù)，6級(jí)精度，由[5]圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)。</p><p>　　由[5]表10-3查得。</p><p>　　由[5]表10-4查得硬齒面齒輪6級(jí)精度，小齒輪作懸臂布置，時(shí)，</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)后得：</b></p><p&g

60、t;　　由，查[5]圖10-13得。</p><p>　　故載荷系數(shù) （4.9）</p><p>　　按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由[5]式（10-10a）得</p><p><b>　　(4.10)</b></p><p>&

61、lt;b>　　計(jì)算模數(shù)</b></p><p>　　4.1.1.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　由[5]式（10-17）得設(shè)計(jì)計(jì)算公式為</p><p><b>　　（4.11）</b></p><p>　　（1）確定各計(jì)算參數(shù)</p><p><b>　　

62、計(jì)算載荷系數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)縱向重合度，從[5]圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)。</p><p>　　由[5]圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。</p><p>　　由[5]圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，。</p><p>　　計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù)，由[

63、5]式（10-12）得</p><p><b>　　（4.12）</b></p><p><b>　　計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)</b></p><p><b>　?。?.13）</b></p><p>　　由[6]圖13-1-38查得齒形系數(shù)為；由圖13-1-43查得應(yīng)力校正系數(shù)為。<

64、;/p><p>　　計(jì)算大、小齒輪的并加以比較</p><p><b>　　小齒輪的數(shù)值較大。</b></p><p><b>　　（2）設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的

65、承載能力，故可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)0.65并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由</p><p><b>　?。?.14）</b></p><p><b>　　取，則。</b></p><p>　　4.1.1.4 幾何尺寸的計(jì)算</p><

66、;p><b>　　計(jì)算中心距</b></p><p><b>　?。?.15）</b></p><p>　　將中心距圓整為17.4mm。</p><p>　　按圓整后的中心距修正螺旋角</p><p><b>　?。?.16）</b></p><p&g

67、t;　　根據(jù)螺旋角修正以下參數(shù)</p><p><b>　?。?；</b></p><p>　　計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑</p><p><b>　?。?.17）</b></p><p><b>　　計(jì)算齒輪寬度</b></p><p><b>

68、;　?。?.18）</b></p><p>　　由于齒輪過(guò)窄會(huì)降低它的承載能力，所以應(yīng)對(duì)齒寬作適當(dāng)?shù)膱A整，并且常將小齒輪的齒寬在圓整值的基礎(chǔ)上加寬。故圓整后取，。</p><p>　　計(jì)算該斜齒輪的變位系數(shù)</p><p><b>　?。?.19）</b></p><p>　　計(jì)算齒頂高（取標(biāo)準(zhǔn)值）</

69、p><p><b>　?。?.20）</b></p><p>　　計(jì)算齒根高（取標(biāo)準(zhǔn)值）</p><p><b>　　（4.21）</b></p><p><b>　　計(jì)算齒高 </b></p><p><b>　?。?.22）</b>

70、</p><p><b>　　計(jì)算齒頂圓直徑</b></p><p><b>　?。?.23）</b></p><p><b>　　計(jì)算齒根圓直徑</b></p><p><b>　?。?.24）</b></p><p><b

71、>　　計(jì)算基圓直徑</b></p><p><b>　　（4.25）</b></p><p><b>　　計(jì)算齒頂圓壓力角</b></p><p><b>　?。?.26）</b></p><p><b>　　計(jì)算總重合度</b><

72、/p><p>　　4.1.2 斜齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　由于小齒輪的直徑很小，其齒頂圓直徑小于2倍的軸的最小直徑，故將小齒輪和軸做成一體，即齒輪軸。齒輪軸的設(shè)計(jì)詳見(jiàn)4.2。大齒輪則因?yàn)槠潺X頂圓直徑，故以選用實(shí)心結(jié)構(gòu)為宜。其結(jié)構(gòu)尺寸如附圖（大齒輪零件圖）所示。</p><p>　　4.2 齒輪軸的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1基本

73、參數(shù)的計(jì)算</p><p>　　4.2.1.1求軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。</p><p><b>　　由已知可得： ；；</b></p><p>　　4.2.1.2求作用在齒輪上的力。</p><p>　　已知小齒輪的分度圓直徑為，則圓周力，徑向力及軸向力為</p><p><b>　　

74、（4.27）</b></p><p>　　4.2.1.3初步確定軸的最小直徑。</p><p>　　選取齒輪軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)熱處理。根據(jù)[5]表15-3查取 ，于是按式（15-2）初步估算軸的最小直徑得</p><p><b>　　（4.28）</b></p><p>　　軸的最小直徑應(yīng)當(dāng)與所安裝零件

75、的孔徑相適應(yīng)，根據(jù)小齒輪分度圓直徑，換向器、轉(zhuǎn)子及風(fēng)扇的內(nèi)徑可初步確定軸的最小直徑為。</p><p>　　4.2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。</p><p>　　4.2.2.1擬定軸上零件的裝配方案</p><p>　　該齒輪軸上零件的裝配方案如圖4.1所示：</p><p>　　圖4.1齒輪軸的結(jié)構(gòu)與裝配</p><p>　

76、　4.2.2.2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度</p><p><b>　　初步選擇滾動(dòng)軸承。</b></p><p>　　因軸承同時(shí)受到徑向力和軸向力的作用，且作用力不大，故選用深溝球軸承。根據(jù)，查[7]表6-2-53選擇左端軸承代號(hào)為608-Z（一面帶防塵蓋的深溝球軸承），其尺寸為，故可確定，。</p><p>　　左端滾動(dòng)軸承采

77、用軸肩進(jìn)行軸向定位。由[9]表1-31查得608-Z型軸承定位軸肩</p><p>　　高度為，則，而滾動(dòng)軸承到換向器之間的距離設(shè)為8mm，即。</p><p>　　已知換向器內(nèi)徑為10mm，總高18.5mm，取換向器到轉(zhuǎn)子端的距離為4mm。于是得到，。</p><p>　　已知轉(zhuǎn)子內(nèi)徑為11.5mm，鐵心長(zhǎng)度為52mm，取轉(zhuǎn)子總長(zhǎng)度約為74mm,可得到，。取轉(zhuǎn)子到

78、風(fēng)扇間的距離為4mm，已知風(fēng)扇內(nèi)徑為13mm，厚度12.8mm，可得，。</p><p>　　由于小齒輪齒頂圓直徑為9.44mm，故查[8]表1-5選擇右端的滾動(dòng)軸承代號(hào)為6000-Z，其尺寸為。右端滾動(dòng)軸承也采用軸肩定位，軸肩高度為，則，，。風(fēng)扇到右端軸承的距離定為4mm，故可知。</p><p>　　已知小齒輪的齒寬為18mm，故可計(jì)算出齒輪軸的總長(zhǎng)度為</p><

79、p>　　4.2.2.3軸上零件的周向定位</p><p>　　換向器、轉(zhuǎn)子和風(fēng)扇均采用膠粘合的方法將其固定在軸上。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位借過(guò)渡配合來(lái)保證，此處選軸的直徑尺寸公差為j5。</p><p>　　4.2.2.4確定軸上圓角和倒角尺寸</p><p>　　參考[5]表15-2，取軸左端倒角為，各軸肩處的圓角半徑如附圖（齒輪軸零件圖）所示。</p&

80、gt;<p>　　4.2.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　4.2.3.1求軸上的載荷</p><p>　　首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（圖4.1）作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（圖4.2），軸承的支點(diǎn)位置根據(jù)軸承的類型和布置方式確定，參照[5]圖15-23得深溝球軸承的支承點(diǎn)在中點(diǎn)位置。已知608-Z型軸承寬7mm，6000-Z型軸承寬8mm。因此，作為外伸梁的軸的支承跨距為。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖

81、作出軸的彎矩圖和扭矩圖（如圖4.2）。</p><p>　　水平面： </p><p>　　手槍式手柄要求有一個(gè)最佳角度。在這個(gè)角度，握持工具的操作者既比較省力且精度又高。根據(jù)人體工程學(xué)原理，手柄角度的邊線與手握持工具時(shí)的手臂關(guān)節(jié)連線大致平行，手柄軸線與手臂關(guān)節(jié)連線間的角度應(yīng)有一個(gè)最佳角度。根據(jù)瑞典阿特拉斯·科普柯公司出版的《當(dāng)代人

82、體工程學(xué)的工具》一書中推薦的最佳角度為70度。</p><p><b>　　3、手柄的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　在手柄的外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，著重考慮人手握持工具的舒適度。根據(jù)人的手形，將手柄握手處的背部設(shè)計(jì)成一個(gè)大弧面，貼合人手，增加了手感。為了適合不同的操作者，將手柄握手處的直徑進(jìn)行由粗到細(xì)的設(shè)計(jì)。手柄的材料選擇有彈性的塑料。</p><

83、p>　　5.4零件的緊固和聯(lián)接</p><p>　　電鉆的外殼、 鉆夾頭和電源線的緊固和聯(lián)接有電氣聯(lián)接和機(jī)械聯(lián)接。螺紋形狀有金屬嵌件螺紋、自攻螺紋和成型螺紋。</p><p>　　塑料件的聯(lián)接方式有如下要求：</p><p>　　1、電氣聯(lián)接中不允許采用自攻螺紋。</p><p>　　2、機(jī)械聯(lián)接中宜采用金屬嵌裝圓螺母。對(duì)聚碳酸酯塑料件

84、，允許采用自攻螺紋和成型塑料螺紋。</p><p>　　3、螺釘在塑料螺孔內(nèi)受力部位的長(zhǎng)度一般不小于螺釘標(biāo)稱直徑的2.5~3.0倍。螺釘在擰緊的條件下，拆裝10次，塑料螺紋不得損壞。[1]</p><p>　　根據(jù)以上要求查閱手冊(cè)，將選擇的螺釘型號(hào)列于下表中。</p><p><b>　　表5.2</b></p><p>

85、;　　第6章 控制電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　電子調(diào)速技術(shù)是國(guó)外電動(dòng)工具上最早使用、最普遍使用的一種電子技術(shù)，幾乎所有品種上都以采用。采用電子調(diào)速，電動(dòng)工具能夠在設(shè)定的速度范圍內(nèi)無(wú)級(jí)變速，特別是在低轉(zhuǎn)速上能夠十分靈便地工作，從而改善了加工質(zhì)量，增強(qiáng)了使用靈活性。電子控速技術(shù)使電動(dòng)工具的串勵(lì)電機(jī)具備額定負(fù)載轉(zhuǎn)速與空載轉(zhuǎn)速基本相同或完全相同這一特殊性能，因而特別適用于嚴(yán)酷條件下作業(yè)的大功率、高轉(zhuǎn)速電動(dòng)工具，不僅

86、大大提高了工作效率，而且顯著降低了空載噪音和振動(dòng)，負(fù)載功率損失很小，延長(zhǎng)了工具使用壽命。但是這一項(xiàng)技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)才剛剛開(kāi)發(fā)，并不成熟，因此選擇電子調(diào)速技術(shù)應(yīng)用到本次電路設(shè)計(jì)中。</p><p>　　單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與加在電動(dòng)機(jī)上的電壓成正比，與電流成反比，通過(guò)改變電壓可以改變轉(zhuǎn)速，這是電鉆的調(diào)速原理。改變電壓的方法有很多種，其中之一是通過(guò)調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角來(lái)改變電壓。圖6.1為調(diào)速開(kāi)關(guān)的電路原理圖，電位器R2

87、、電阻器R3構(gòu)成取樣電路。電位器R2、二極管D2為晶閘管提供半波觸發(fā)信號(hào)。R2、電容器C1和二極管D2組成RC移相電路。合上電源開(kāi)關(guān)K，調(diào)節(jié)移相電位器R2即可調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角，使a、b兩點(diǎn)的電位發(fā)生變化，從而達(dá)到無(wú)級(jí)調(diào)速。</p><p>　　圖6.1 調(diào)速開(kāi)關(guān)的電路原理圖</p><p>　　當(dāng)電鉆的負(fù)載增大時(shí)，單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路的電流增加，轉(zhuǎn)子回路電勢(shì)增大，c點(diǎn)的電位增高，晶閘

88、管的導(dǎo)通角增大，此時(shí)a、b兩點(diǎn)電壓提高，從而保持整定的轉(zhuǎn)速不變。反之，當(dāng)負(fù)載減小，轉(zhuǎn)子回路電流減小，轉(zhuǎn)子回路電勢(shì)減小，c點(diǎn)的電位下降，從而保持整定的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦不變，達(dá)到單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速以下近似恒功率調(diào)速，即轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速下降而提高的工作特性。</p><p>　　當(dāng)轉(zhuǎn)速小于200r/min，或空載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于轉(zhuǎn)子電流小，c點(diǎn)電位下降，晶閘管導(dǎo)通角較小，晶閘管的維持電流難以保持穩(wěn)定，容易出現(xiàn)電鉆的抖動(dòng)以及運(yùn)轉(zhuǎn)

89、不穩(wěn)定而出現(xiàn)異常雜聲。為增加運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，電路中加入反饋電容器C2和二極管D3，使空載時(shí)C2 、D3、SR和轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成反饋電路，以增加回路電流，保持晶閘管在低速時(shí)導(dǎo)通角的穩(wěn)定性。D1是為阻止轉(zhuǎn)子中與觸發(fā)信號(hào)反向的雜散諧波進(jìn)入晶閘管的觸發(fā)極，從而破壞晶閘管工作的穩(wěn)定性，產(chǎn)生電路工作狀態(tài)不穩(wěn)定，使單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲而設(shè)置的。R1為限流電阻 ，R3為移相、取樣電路的保護(hù)電阻。</p><p>　　上述

90、電路的特點(diǎn)是：一、轉(zhuǎn)子繞組串接在晶閘管的主回路中，反饋信號(hào)取自轉(zhuǎn)子電勢(shì)（電流），從而改變晶閘管的導(dǎo)通角，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子兩端電壓，獲得單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的近似于恒功率的調(diào)壓、調(diào)速，具有低速高轉(zhuǎn)矩的優(yōu)異機(jī)械特性。二、增加了外施反饋信號(hào)，保證了電鉆在低速、空載時(shí)的工作穩(wěn)定性。</p><p>　　第7章 三維建模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)補(bǔ)充說(shuō)明</p><p>　　電動(dòng)工具傳動(dòng)原理很簡(jiǎn)單，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整機(jī)外殼大部分由曲

91、面構(gòu)成，由于二維工程圖表達(dá)復(fù)曲面結(jié)構(gòu)的的局限性，借助三維軟件輔助設(shè)計(jì)顯得特別重要。在本次設(shè)計(jì)中，UG發(fā)揮了重要作用。</p><p>　　部分二維圖不便于表達(dá)的結(jié)構(gòu)，在此用三維模型作一些補(bǔ)充展示和說(shuō)明。</p><p>　　圖7.1裝配好的整機(jī)模型</p><p>　　圖7.2 整機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖7.3手柄+馬達(dá)部分單邊外殼

92、模型</p><p>　　圖7.4 單邊外殼內(nèi)部模型</p><p>　　圖7.5 牙箱部分外殼模型</p><p>　　圖7.6 手柄完全組裝后的模型</p><p>　　圖7.7 手柄與機(jī)身固定處的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖7.8 自攻螺釘孔加火箭骨增加受力</p><p>　　圖7.

93、9 開(kāi)關(guān)按鈕和正反轉(zhuǎn)切換撥桿</p><p>　　圖7.10 碳刷處側(cè)面散熱窗</p><p>　　圖7.11 碳刷處頂部散熱窗</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本文所設(shè)計(jì)的電鉆具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕、操作舒適及使用安全等特點(diǎn)。適合在普通鋼材及木材、塑料、磚等構(gòu)件上作鉆孔加工。該電

94、鉆具有雙重絕緣結(jié)構(gòu)和電子無(wú)級(jí)調(diào)速功能（可從0至額定負(fù)載轉(zhuǎn)速之間無(wú)級(jí)調(diào)速）；還可正反轉(zhuǎn)，使電鉆除鉆孔外還具有擰螺釘?shù)墓δ堋?lt;/p><p>　　本次設(shè)計(jì)基本上解決了文章開(kāi)頭所提出的四個(gè)問(wèn)題，通過(guò)提高電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速來(lái)提高單位重量出力；通過(guò)提高齒輪的加工精度、軸的絕緣工藝及換向器的質(zhì)量等來(lái)減小噪聲和振動(dòng)；采用人體工程學(xué)原理來(lái)設(shè)計(jì)電鉆的外殼，使外殼具有外表美觀、質(zhì)量輕、握持舒適等特點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)的兩大重點(diǎn)是傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)和

95、外殼的設(shè)計(jì)，尤其在傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)這一部分，運(yùn)用了大量的計(jì)算公式和圖表說(shuō)明，涉及到許多機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理和材料力學(xué)等方面的專業(yè)知識(shí)。</p><p>　　由于本人設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足且水平有限，因此所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品還有一些很值得改善的地方，與生產(chǎn)實(shí)際也存在一定的差距，還需要更進(jìn)一步的鉆研。</p><p>　　總之，本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容貫穿了大學(xué)四年所學(xué)習(xí)的專業(yè)課程，通過(guò)設(shè)計(jì)有效的鞏固了本專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)

96、還接觸了不少新知識(shí)，拓寬了知識(shí)面，使我受益匪淺。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 上海市電動(dòng)工具研究所編.電動(dòng)工具.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1975</p><p>　　[2] 李耀天主編.《實(shí)用電動(dòng)工具手冊(cè)》.北京：北京出版社，1999</p><p>　　[3] 機(jī)械

97、工程手冊(cè)編委會(huì)編.機(jī)械工程手冊(cè)（第二版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995</p><p>　　[4] 李邦協(xié)編著.電動(dòng)工具.北京：中國(guó)計(jì)量出版社，1990</p><p>　　[5] 濮良貴、紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）.北京：高等教育出版社，2001</p><p>　　[6] 成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).單行本.機(jī)械傳動(dòng).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004</

98、p><p>　　[7] 成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).單行本.軸承.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[8] 呂克主編.《最新國(guó)內(nèi)外軸承代號(hào)對(duì)照手冊(cè)》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[9] 吳宗澤、羅圣國(guó)主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）.北京：高等教育出版社，2005</p><p>　　[10] 唐金松主

99、編.簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000</p><p>　　[11] 王魏主編.機(jī)械制圖.北京:高等教育出版社，2003</p><p>　　[12] 王巍、錢可強(qiáng)主編.機(jī)械工程圖學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[13] 劉鴻文主編.材料力學(xué)（第四版）.北京：高等教育出版社，2005</p><

100、p>　　[14] 上海電動(dòng)工具研究所編著.《電動(dòng)工具應(yīng)用手冊(cè)》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[15] 鄭文緯、吳克堅(jiān)主編.機(jī)械原理（第七版）.北京：高等教育出版社，2004</p><p>　　[16] 汪鎮(zhèn)國(guó)主編.電機(jī)工程手冊(cè)（第二版）6應(yīng)用卷（一）．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．1997</p><p>　　[17] 朱強(qiáng)、秦泳元.人體工程