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畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書
設計（論文）題目：手電鉆省力裝置
學生姓名：
發(fā)任務書日期：年月日
任務書填寫要求
1．畢業(yè)設計（論文）任務書由指導教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經學生所在專業(yè)的負責人審查、系
（院）領導簽字后生效。此任務書應在畢業(yè)設計（論文）開始前一周內填好并發(fā)給學生。
2．任務書內容必須用黑墨水筆工整書寫，不得涂改或潦草書寫；或者按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式
（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，要求正文小4號宋體，1.5倍行距，禁止打印在其 上 。
3．任務書內填寫的內容，必須 學生畢業(yè)設計（論文） 的情況 一 ， ，應 經 所在專業(yè)
系（院） 領導審 后 可 填寫。
4．任務書內 學院 、 專業(yè) 名 的填寫，應寫 文 ，不 寫 字 。學生的 學號 要寫
號，不 ?寫￠后2￡或1￡ 字。
5．任務書內 要?￥文? 的填寫，應按§currency1'“??學院??畢業(yè)設計（論文）fi寫fl –的要求書寫。
6． 年月日 日期的填寫，應 按§?標GB/T 7408—94currency1 據(jù)? · 格式、??· 、日期 ??
”?…–fl‰的要求，一 用? ` 字書寫?！?2002年4月2日 或 2002-04-02”。
畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書
1．?畢業(yè)設計（論文）課題應??的目的：
ˉ ?行?˙畢業(yè)設計， ¨系統(tǒng) ?學生?行設計 … ? …的???ˇ，— 學生 用所學?
論、專業(yè) 各 ? ，— 學生 用所學 ， 具體的?學 題 題的 力,?
? 、 a 得 論，?行 系統(tǒng)的工 ?ˇ，???o?? 力， 論文fi寫 ? ” 力，
?工 ‰? ，??人 — 的目的 要求。
? — 下 ¨ 力：
1．?查? 、 ?文???、 譯的 力；
2． 用? 論、專業(yè) 論 分析 ? 題的 力；
3．查 使用專業(yè)設計手冊的 力；
4．設計、計算 繪圖的 力，包括使用計算機?行繪圖的 力；
5．fi寫設計說明書（論文）的 力。
2．?畢業(yè)設計（論文）課題任務的內容 要求（包括原始 據(jù)、? 要求、工 要求 ）：
1.設計一個手電鉆省力裝置。
2.根據(jù)課題所確‰省力裝置的 要構件。
3.擬‰機構的工 原 工 式。
4.根據(jù)工 原 ，在圖 上擬‰固‰構件 傳動構件。
5. ·裝配圖、零件圖、設計說明書 設計。
畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書
3．??畢業(yè)設計（論文）課題 果的要求〔包括圖”、 物 硬件要求〕：
1、畢業(yè)設計說明書
2、 裝配圖 其 要零件圖一套
3、?文?￥資料譯文（附原文）
4、鼓勵做拓展性?
4． 要?￥文?：
[1]. 吳宗澤.機械設計課 設計手冊[M].北京: 教育出版社,2006: 21-23, 35..
[2]. 大先 編.機械設計手冊.第四版第五卷.化學工業(yè)出版社.2004
[3]. 陳 德 編.機械制造? ? . 教育出版社.2009
[4]. 陳 德 編. 機械制造裝備設計. 教育出版社.2009
畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書
5．?畢業(yè)設計（論文）課題工 ?度計劃：
2015.12.13—2016.03.09 畢業(yè)設計??；開題報告；英文 譯；
2016.03.10—2016.04.06 畢業(yè)設計查 ；收集資料；論文 綱；
2016.04.07—2016.05.04 畢業(yè)設計 驗 案 序設計 優(yōu)化；
2016.05.05—2016.05.11 畢業(yè)設計 套材料；
2016.05.12—2016.05.17 畢業(yè)設計論文預審；畢業(yè)設計答辯；
所在專業(yè)審查意見：
ˉ
負責人： 2016 年 1 月 18 日
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
設計（論文）題目：手電鉆省力裝置
學生姓名：
年 月 日
開題報告填寫要求
1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此
報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，經指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查
后生效；
2．開題報告內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式打印，禁止打印在其它紙
上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見；
3．“文獻綜述”應按論文的框架成文，并直接書寫（或打印）在本開題報告第一 目內，學生寫文獻綜述的
文獻應 15 （ 手 ）；
4． 年月日 日期的填寫，應 按 標GB/T 7408—94 據(jù) 交 格式 交 日期 時
的要求，一?用￠￡? ￥書寫。?“2004年4月26日”或“2004-04-26”。
5 開題報告（文獻綜述）￥§currency1按'§ “??書寫，? fi1.5fl。
畢 業(yè) 設 計（論文） 開 題 報 告
1． –畢業(yè)設計（論文）?題?·， 據(jù)所查?的文獻資料，???寫 1000￥”?的文獻綜述：
手電鉆省力裝置的…‰
一 …‰的目的及意
電鉆 ? `，它的′用??ˉ?˙¨。 ??? ?的?ˇ裝置?— ? 。 ?打 的 鉆依
? ?力， ?為 設計?ˇ裝置 ?“ a ??電鉆所??業(yè)? ， ? ? o對
的′用???— ? 上 ?一 ?ˇ ???用? ˉ? 給力，為
設計 ˉ?的省力裝置
手電鉆它本身輕巧 方便 便 移a,?一 ?成熟的 。 ?在實際運用中,?果它被運用在單一重復的
?用時,完全??在 給力的話,這樣盡管本身?輕松的工作也會變得繁重。
曾經在一 通風工程全 工程 中??,手電鉆被用在風管 蘭上的大 模鉆孔。 蘭?由厚 3-5mm的
角鐵做成，鉆孔時也?需要一 ?力的.在整 工程中手電鉆的?用時貫穿整 工程全程的，?果全由?力完
成??繁重的。而且手電鉆 時會在?狹“的空 ?用，那樣時候操作?? 太??力的，?果這時待鉆孔的
工?材質又?硬，那將??難操作的。所 想設計一`輕便， 安裝在手電鉆上并且一起移a的省力裝置，
這樣即保持?手電鉆本身具 的靈活的優(yōu)勢，又 ? 操作?負擔。
獨立完成畢業(yè)設計這大學最后一門?， 鍛煉自己的文?搜索 外文翻譯 軟??用 獨立解決問題的能力。
時也?最后檢驗自己大學?年 的學習成果。
二 內外 類…‰概·
手電鉆目前在? ?業(yè)中?用，從而也衍生出許 ?ˇ裝置。?在主要 用 鉆垂直孔的裝置，用 改裝的支
架?其 像立式鉆床一樣?用。
然而在省力方 ，?在的手電鉆支架其實 能做到，它?也 解決? 重復 作中提高效率? 工作負擔的
作用。 ?它? 存在一 缺陷， 能像手電鉆本身那樣能靈活的?用。在 ??題并在網(wǎng)上搜索 類
時??， 機械工?：冷 工 2013年十二期上手電鉆安裝夾具設計的工具，它 理想中的比較接近。它
也?唯一的一 ?，也許此類設計也?存在，只 過“ 模運用吧。
三 …‰內容
本?題?在通風工程工 實際工作中??的。設計一 裝置 ?用杠 或? 省力的機 安裝在手
電鉆上，具 一 的 ， 方便，′用 大 手電鉆，且能 到理想的效果。
?
設計的手電鉆省力裝置最? 單手操作，整§ 最?能做到 外 手電鉆的§ 。 到一 的
省力要求。
…‰前
在大 工?后期鉆孔或 孔時，一 機床 ? 工需要專用機床。? …‰出一` 移a的 機床，
a， 裝在工?上。在大工?大 上鉆孔時，鉆 一 會 a，? 設計 方便移a的
并省力裝置， 提高 又 ?“工作 。
文獻
[1]. ?. 機械設計?程設計手 [M].￠￡: 高 教?出￥?,2006: 21-23, 35.
[2]. 成大§主currency1. 機械設計手 [M].第?￥第 '.“學工業(yè)出￥?,2004.
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[13]? 高 . 手電鉆鉆 ?[J].電a工具, 2002(3):69-69
[14] a. 能手電鉆[J] . , 1999(5)
[15] ??手電鉆的?一`用?[J] 機械工?:冷 工, 2000(12)
畢 業(yè) 設 計（論文） 開 題 報 告
2．本?題要…‰或解決的問題 o 用的…‰手 （? ）：
1.…‰的問題
本?題主要…‰一`手電鉆的省力裝置。?裝置能在通風工程的重復 鉆孔的工作中,? 工?的工作 力且
提高工作效率。它將??輕的,安裝在手電鉆上,將 手電鉆一樣 ? ?用,而且最? 會 大手電鉆
的空 § 。
2.…‰的?
工 上實際 a,?解?用的?·,? 目的的 ?設計。
在網(wǎng)上或?書 查? 資料,?解???的?—??, 須˙意的 ?。
在理論上 ?設計的 ? , 出樣?。
畢 業(yè) 設 計（論文） 開 題 報 告
指導教師意見：
1．對“文獻綜述”的 ：
文獻檢索充 。
2．對本?題的深 ¨ 及工作量的意見 對設計（論文） 果的預測：
意繼續(xù)?題…‰。
3.? 意開題：√ 意 □ 意
指導教師：
2016 年 03 月 17 日
所在專業(yè)審查意見：
意
負責?：
2016 年 03 月 28 日
畢 業(yè) 設 計（論 文）外 文 參 考 資 料 及 譯 文
譯文題目： Hand-held drill leverage unit
手提電鉆的杠桿裝置（專利）
學生姓名：
?！ I(yè)：
所在學院：
指導教師：
職 稱：
譯文：
摘 要
手持電鉆杠桿裝置是用來支撐,定位,并利用杠桿來使電鉆工作。杠桿裝置有一個支撐點來支撐杠桿臂。杠桿臂的一端支撐著電鉆，相對的也就更長，柄端的杠桿通過杠桿臂的操作來控制位置，并用桿件控制電鉆工作。用戶通常抓住鉆柄的一端，杠桿臂的末端在另一端。拉動手柄的一端遠離工件，用支撐件的底座緊貼工件背面，使工件大致上固定，拉動手柄使鉆頭鉆入工件。那樣杠桿裝置就不需要被固定或到工件或其它支撐元件上，這樣使用者可以快速的移動電鉆和杠桿裝置來鉆孔。使用者只需簡單的停止拉動手柄就可以使鉆頭遠離工件，隨意的把底座從工件上拿開就可以將裝置在工件上移開。
1、發(fā)明背景本發(fā)明的領域
這項發(fā)明是和手電鉆相關的，更準確的說，一個輕便的杠桿裝置來支撐和操縱手電鉆。
2、本發(fā)明概要
這項發(fā)明是和手電鉆相關的，更準確的說，一個輕便的杠桿裝置來支撐和操縱手持電動工具。手持杠桿裝置給鉆頭提供額外的杠桿力，從而使得操作者在鉆工件時可以更加方便更加省力。
該杠桿裝置包括杠桿臂的支點軸，支撐裝置包括底座固定工件的固定裝置和其他靠近工件的支撐組件。這個杠桿裝置包含調整機制使操作更方便。底部的收縮調整可以通過移動底部支撐件來調節(jié)裝置。調節(jié)支撐長度，移動支點靠近工件，因此，調節(jié)支點可使鉆孔分成階段性步驟。這些調整可以由杠桿臂的末端來控制，這樣操作者就可以在操作過程中來完成這些調整。
3、附圖說明
圖1是手持杠桿裝置的透視圖。
圖2是圖一裝置的側視圖，其中支撐桿和腳幾乎完全伸直，雙頭箭頭表示桿件的可調整方向。
圖3是裝置的側視圖，1和2，其中支撐桿是被固定在工件附近，支撐桿被幾種固定裝置縮短。
圖4a是裝置的側視圖，1-3，說明杠桿裝置可以微微傾斜，如果必要的話，當鉆工件時可以保持垂直鉆入。
圖4b是裝置的側視圖，1-4a，其中手柄被拉離工件使鉆頭鉆入工件。
圖5是裝置的俯視圖，1-4b，說明電鉆是可以360度旋轉的。
圖6是裝置的側視圖，1-5，其中鉆頭和工件被通過調節(jié)裝置移動遠離底座。
圖7a是裝置的側視圖，其中固定底座被定位在其他的工件上。
圖7b是圖7a的頂視圖。
4、產品優(yōu)化的體現(xiàn)
這個杠桿裝置包括由手柄部分和電鉆部分組成的杠桿臂,和主桿上手柄與杠桿中間的支點裝置。力施加在手柄部分，主杠桿繞支點轉動，從而使鉆頭鉆入工件。通常情況下，杠桿裝置是當操作人員控制功率單元促使鉆頭鉆入工件。鉆頭部分通常接受常規(guī)電鉆可以自由的旋轉，如此鉆頭可以360度旋轉，從而使產品可以適用于更多不同的工件使用戶更容易操作。
支撐裝置由支撐桿和支撐底座組成，使操作人員可以再不停止轉動的條件下手動調整。此外，支撐底座可以穩(wěn)定杠桿裝置，其組成不一定要是工件；底座施于工件的力來自于手柄部分施加的驅動力；因此，底座產生的支反力通過穩(wěn)定的支點，杠桿臂繞著支點轉動由于拉動手柄遠離工件。支撐點是可以通過支撐桿調節(jié)長度，所以杠桿臂的旋轉軸可以接近或遠離工件，這可以用于在工作前的調節(jié)。同時，這個調整系統(tǒng)可以在工作的同時使用，例如，通過調低支撐點那樣使用者通過搖動桿件移動到適合的鉆孔范圍，旋轉角度在70-120度，或者最佳的在80-110度。此外，支撐底座在位置上是可調節(jié)的，調節(jié)底座位置，那樣可以使鉆頭部分像是在工件上移動。
提及圖形，下面先看一下這個手持電鉆杠桿裝置，以下簡稱杠桿裝置。如圖。1-7杠桿裝置100包括手柄部分15和電鉆部分40的杠桿臂150。杠桿臂150在圖紙中是直的，然而杠桿臂也可以是彎曲的或隨意的來使得空間更加緊湊。支撐裝置60是位于手柄15和鉆頭部分40中間，這樣杠桿臂150可以繞著支撐點60旋轉。力是施加在手柄部分15，這樣杠桿臂150可以繞著支撐點60旋轉，反過來使鉆頭部分60的鉆頭52在材料上鉆孔，并且鉆頭是否離開材料取決于施力方向。當施力使手柄部分15遠離工件W，鉆頭52就鉆入工件。
常規(guī)電鉆適用于鉆頭部分用夾頭適配器46，電鉆是可以轉動的，這樣杠桿裝置可以適用于不同的工件（例如，水平或垂直方向）。杠桿裝置100就不需要使用螺絲釘，螺栓，和其他的暫時或者永久的固定在工件上，所以杠桿裝置是便于移動的，僅需要施力和杠桿就可以工作。
鉆頭部分40由支架42連接到細桿17和手柄15，關鍵的42在手柄的另一端，一個卡盤適配器和可以旋轉的塊組成，其中卡盤適配器夾頭端48和桿端50組成。夾頭端48的具體配置鉆頭52和桿端50是接收卡盤端電力裝置。夾頭適配器46最好是可自由旋轉的塊44，怎樣當電鉆安裝在軸端的卡盤適配器上可以轉360度；最好，鉆頭可以在任何位置旋轉，那樣用戶可以對動力裝置和手柄360度方位的控制工作。支撐桿沿著杠桿臂手柄部分15就可以固定了。在另一個例子中，軸17和手柄和支撐桿和鉆頭可以制造成一個整體的杠桿臂。
手柄部分一端為細桿和握持部分連接到桿上鉆頭部分一端。手柄部分上裝有驅動裝置，底座驅動20和支撐桿驅動30，調整支點裝置60和杠桿裝置100.執(zhí)行單元很簡單像一對自行車手柄每個都有一個纜繩。底座調整裝置包固定件22使底座和支撐桿驅動固定在細長軸上。可旋轉裝置連接到固定裝置22和纜繩26沿著支撐桿鏈接到驅動20和桿端78擺臂74.支撐桿驅動由固定裝置32固定到支撐桿上。第二驅動手柄34固定在細長軸上，溝通過纜繩控制支撐裝置。這些單元的運動將在下面描述。
支點單元60包括一個支點塊62接收和穩(wěn)定支腿64和支腳66。支點塊62安裝在可旋轉地主桿150的支撐塊上42近鉆頭部分40，由于最佳杠桿比例2-10，所以支點在杠桿臂1/3到1/11靠近鉆頭的一端。支點塊62在支撐桿64上可以縱向垂直于主臂運動。底座裝在支撐桿上可以通過螺釘?shù)仁侄握{節(jié)。底座上可能有個孔是鉆頭鉆通工件的位置。另外，底座上可以拆卸鏈接到其他的夾持元件上，例如鉤、吸盤或者其他元件。擺臂74是在定位塊和夾頭適配器與支點單元之間。擺臂的肩端78安裝在支點端76上。
如圖二所示底座是安裝在支撐桿上的，按桿件68上的箭頭方向搖動桿件，其中支撐桿64將搖動.沿桿68的角度方向搖動支撐桿64,定位桿68將通過偏置彈簧72摩擦支撐桿使之固定.當操作者推動桿68朝向支點塊62，使桿68表面平行于支撐塊61并垂直于支桿64，桿64將被釋放使操作者可以縱向滑動桿64和底座66.操作者將可以調節(jié)鉆頭52到底座66上工件的距離，把鉆頭靠近工件表面底座頂住另一面并開始鉆孔，手柄端低于支撐點桿的角度在70到80度之間。這樣調整可以使操作者在鉆孔過程中移動最少的距離。例如，支撐桿和底座之間距離較大工件又比較薄，操作者要移動很大的角度使得鉆頭靠近工件表面。那樣杠桿臂將達到極限并不可移動了。當長度調整后彈簧72將使桿68恢復原位，桿68再次通過摩擦固定支桿64的位置。桿64的長度縮減后可以使鉆頭接觸工件表面，杠桿臂可以在最佳的旋轉角度內使鉆頭鉆孔。據(jù)了解最佳的鉆孔角度是手柄端的70度（最佳為80度）到最大角度120度（最佳為110度）。
另外，支撐桿驅動30被按動時支撐桿和底座的就處在可調整狀態(tài).如圖三.當操作者在鉆孔過程中發(fā)現(xiàn)他需要調整鉆頭到底座的距離時,為了調整杠桿臂使之在工件上鉆孔處在最佳的角度A。操作者可以一手抓住電鉆200上部或者把手部分40，另一只手按住夾緊件34.夾緊件34受力將使纜繩收緊，因此桿70將沿箭頭方向從與塊62平行且與支撐桿64垂直的位置移動到另一個相對位置。在這種情況下，杠桿摩擦著支撐桿使支撐桿向右移動，這樣就能縮短底座與鉆頭的距離。當施加的力被移除，彈簧72將推動桿70回到原來與支撐桿64垂直的位置并鎖死。重復按動把手34支撐桿將如圖3所示一樣向右移動。然而首選的并不是棘輪系統(tǒng)，因為圖中的支撐桿是光滑的，術語“棘輪”是用來表示讓把手30和桿70重復運動的步驟。其他調節(jié)支撐桿64高度的方法將在下面提及。
如果上述方法調節(jié)不能適合操作，特別鉆孔需要很高的精度時可以使用下面的這種方法。當杠桿系統(tǒng)100鉆頭部分40被轉向工件時，特別是杠桿臂不在適合的角度A內時，會鉆出一個非90度的孔。因為當桿轉動時電鉆部分相對于支桿將是以一定角度運動。因此，當轉動鉆頭時將以偏向支撐桿的方向以非90度角傾斜鉆入。為了彌補這一點，使用者可以調整支撐點的高度，如上面所說的做，或者操作者可以調整整個杠桿臂使之傾斜，那樣鉆頭相對于底座也會有一定的角度變化。那樣鉆頭就會垂直于工件。如圖四調節(jié)鉆頭將會垂直于工件。如果如圖4a的箭頭方向將底座旋轉百分之一英寸，那么鉆頭也會一樣垂直于工件。因此需要指出的是，底座或其他支撐元件并不是必要的，因此底座或支撐桿只要有一部分抵住工件就可以了。或者其他的方法也是可以使用的，比如調節(jié)電鉆部分到支撐點的長度。以上兩種方法有時并不是必要的當鉆孔不一定要垂直時或者鉆很薄的工件時，以上兩種方法有時并不是必要的。
本發(fā)明在一些實例中被稱為，一個含有杠桿臂，用來抵?。ú幌抻冢┕ぜ闹窝b置。其中杠桿臂的一端用來放置電鉆，另一端是使杠桿旋轉的單元。支撐點的元件如果用力按動它，它將并不固定，因此它將是易于拆卸的。而且該裝置并不需要其他框架或繁重的結構，來向鉆床一樣站立工作。此外，該裝置的固定不需要嵌入工件，只需要壓住或吸夾在工件上不破壞工件。
盡管這項發(fā)明使用了上面說的很多技術，但是實際上并不止這些，下面的聲明里也是包括的。
畢 業(yè) 設 計（論 文）大 綱
設計(論文)題目： 手電鉆的省力裝置設計
學生姓名：
?！ I(yè)：
所在學院：
指導教師：
職 稱：
手電鉆省力裝置的設計
第一章引言
1.1現(xiàn)在電鉆的使用狀況
1.2省力裝置設計的目的和意義
1.3主要研究的內容
第二章整體結構設計
2.1電鉆上固定裝置的設計
2.2省力杠桿的具體位置
3.3工件上固定裝置
第三章裝置受力分析
3.1材料的選擇
3.2強度的校核
第四章結束語
第五章參考文獻
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[15]馬莉莉手電鉆的另一種用途[J] 機械工人:冷加工,?2000(12)
第六章致謝
畢 業(yè) 設 計（論 文）
設計(論文)題目： 手電鉆省力裝置設計
學生姓名：
二級學院：
班 級：
提交日期：
目錄
目 錄
目 錄 II
摘要 Ⅳ
Abstract V
第一章 緒 論 1
1.1電鉆的原理及分類 1
1.2現(xiàn)在電鉆的市場與使用情況 3
1.3研究的目的及意義 5
1.4國內同類產品研究概況 6
1.5國外同類產品研究概況 7
1.6論文主要研究內容 8
第二章省力裝置的設計與實現(xiàn) 9
2.1研究的思路 9
2.2整體結構設計 12
2.2.1方案一 12
2.2.2方案二 16
第三章 裝置的受力分析與校核 24
3.1裝置一 24
3.1.1裝置的受力分析 24
3.1.2裝置的剛度的校核 26
3.2裝置二 28
3.2.1裝置的受力分析 28
3.2.2裝置的剛度的校核 29
第四章總結與展望 30
4.1研究內容特色與創(chuàng)新 30
4.2研究前景 32
第五章參考文獻 34
第六章 致謝 35
附錄 36
III
摘要
手電鉆省力裝置設計
摘要
電鉆進給力主要靠人提供。為達到省力目的，目前的解決方案都是將電鉆固定在電鉆夾具上，形成一種小型鉆床，但也使電鉆失去了原有方便靈活的特性。
本文設計了一類可安裝在手電鉆上并能靈活使用的裝置，該裝置使電鉆夾具成為電鉆的輔件。本裝置由電鉆固定模塊，省力機構，進給機構，裝置固定模塊組成。根據(jù)裝置與工件之間不同的固定方式，通過對比分析得出對應的最優(yōu)方案。
方案一，只適用于鉆邊緣孔。電鉆固定模塊，采用環(huán)形件套住電鉆并緊固；省力機構，采用杠桿原理；進給運動，采用曲柄滑塊機構；裝置的固定，采用卡爪直接扣住工件底面。省力機構與進給機構復合，在曲柄與連桿連接處，延伸曲柄形成杠桿。
方案二，只適用于平面鉆孔且工件粗糙度不能過大的場合。電鉆固定模塊，采用環(huán)形件套住電鉆并緊固；省力機構，采用杠桿原理實現(xiàn)；進給運動，采用曲柄滑塊機構實現(xiàn)；裝置的固定，采用負壓吸盤吸附于工件表面。省力機構與進給機構復合，在曲柄與連桿連接處，延伸曲柄形成杠桿。
以方案二思路的延伸,可以設計一種吸附于工件表面具有可移動平臺的機床，這將是進一步研究的方向。
本論文提出的是一種可以裝在電鉆上的省力裝置，目的是減輕工人的操作負擔。具體的創(chuàng)新點如下：
1、改變傳統(tǒng)方式下依靠人提供進給力。
2、在簡易的結構下，達到設計要求，本身還能靈活使用。
3、舍棄工作臺，將操作范圍擴大。
關鍵詞：電鉆，省力，簡易
Hand electric drill labor-saving device design
Abstract
Electric drill to force were raised, mainly by people. To achieve energy saving purpose, the current solution is to drill on the drill jig, forming a small drilling machine, but also make the electric drill lost the original characteristics of the convenient and flexible.
This paper design a class can be installed in hand electric drill and flexible use of the device, the device makes a drill jig drill accessaries. This device by electric drill fixed module, save Labour institutions, feed mechanism, unit of fixed modules. According to the different fixed way of between device and artifacts, through the analysis of the corresponding optimal solution are obtained.
Plan a, only applies to the edge of the hole. Electric drill fixed module, using the circular woolly live electric drill and fastening; Institutions, adopts lever principle; Feed movement, the use of slider-crank mechanism; Device is fixed, use the jaw buckle workpiece bottom directly. Energy institutions and compound feed mechanism, the crank and connecting rod joint, extension of crank lever.
Plan b, ionly applicable to the surface of the drill and the workpiece roughness cannot too big occasions. Electric drill fixed module, using the circular woolly live electric drill and fastening; Institutions, adopts lever principle; Feed movement, using slider-crank mechanism; Device fixed, adsorbed on the surface using negative pressure suction cups. Energy institutions and compound feed mechanism, the crank and connecting rod joint, extension of crank lever.
The extension based on the plan b, adsorbed on the surface can design a machine tool with mobile platforms, this will be the direction of further research.
This paper presents a kind of labor-saving devices can be installed on the electric drill, the purpose is to reduce the burden of workers. Specific innovation points are as follows:
1、Change the traditional way to rely on people in under force.
2、Under the simple structure, meet the design requirements, itself can be used.
3、Abandon the workbench, expanded the scope of operation.
Keywords: electric drill ，energy, simple and easy
VI
第一章 緒論
第一章 緒 論
本章節(jié)主要介紹現(xiàn)今電鉆的主要類型，展望電鉆附屬產品的應用前景。明確電鉆省力裝置設計的現(xiàn)實意義，同時對比分析了同類型產品的國內外研究狀況。
1.1電鉆的原理及分類
現(xiàn)今電鉆的工作原理大同小異，電磁旋轉式或電磁往復式小容量電動機的電機轉子做磁場切割做功運轉，通過機械傳動驅動作業(yè)裝置，帶動齒輪加大鉆頭旋轉的動力，從而使得鉆頭刮削物體表面，使鉆頭更好的洞穿物體。
現(xiàn)有的電鉆可以分成三類：手電鉆、沖擊鉆、錘鉆。
圖1.1手電鉆
手電鉆：其功率最小，它的使用范圍僅限于鉆木或當個電動改錐用，但部分手電鉆可以根據(jù)其用途改成專門工具，因此其用途及型號較多。
圖1.2沖擊鉆
沖擊鉆：現(xiàn)今的沖擊電鉆其沖擊機構有犬牙式與滾珠式這兩種滾珠式的沖擊電鉆其主要由動盤、定盤、鋼球等其他零件構成。它的動盤帶有十二個鋼球，是用螺紋使之與主軸相連；其定盤帶有四個鋼球，是用銷釘使之固定在機殼上，其在推力的作用下，十二個鋼球沿著四個鋼球滾動，從而使鉆頭產生旋轉沖擊運動，那樣就能在磚塊，石頭或混凝土等性能較脆的材料上鉆孔。若脫開銷釘?shù)脑挘ūP將與動盤一起轉動，從而不會產生沖擊，這樣講可以作為普通電鉆使用。
圖1.3錘鉆
錘鉆：可以在多種性能較硬的材料上鉆孔，從而它的使用范圍也就更加廣泛。
以上三種電鉆的價格是由低到高進行排列的，與之相應，他們的功能也是隨之增加的，所以在選用上具體得要結合自身的適用范圍和使用上的要求。
1.2現(xiàn)在電鉆的市場與使用情況
圖1：手電鉆近年百度搜索指數(shù)走勢圖
圖2：電鉆行業(yè)市場增長速度分析（單位：千元）
圖3：市場規(guī)?，F(xiàn)狀與預測（單位：億元）
結合圖1與圖2不難看出，過去幾年電鉆行業(yè)的市場在持續(xù)的增長，未來的需求也將變大。圖3是基于14年-18年電鉆市場調研報告得出的數(shù)據(jù)，充分顯示了電鉆行業(yè)未來市場規(guī)模持續(xù)擴大。既然市場的需求仍是巨大的，那么在此行業(yè)上繼續(xù)的拓展也仍是可行的。
在上面介紹三種電鉆類型時，附上三種電鉆的插圖中不難發(fā)現(xiàn)，三種類型的電鉆使用時，鉆孔所需要的進給力是靠人提供的。在沖擊鉆與錘鉆的圖中更是突出，直接加了一個把手，讓操作者可以雙手握持，更方便提供切削進給力。這樣的結構增加了操作者的使用負擔，有待改進。基于市場數(shù)據(jù)，此方面的研究是有前景的。
1.3研究的目的及意義
電鉆的主要分類有三種，它的適用范圍更是寬廣，涉及許多行業(yè)[8]。但是現(xiàn)今電鉆使用上，鉆削作業(yè)時進給力依舊全部靠操作者提供。在大量的重復性的操作中其缺點是顯而易見的，其工作量對操作者而言十分繁重，所以輔助進給裝置的出現(xiàn)是必然的。對于使用者而言省力機構的出現(xiàn)將減少工作負擔，并且能極大地提高工作效率。
省力裝置或者其他輔助夾具的設計，必須要具備兩個重要因素。一：實現(xiàn)裝置與手電鉆的固定。裝置與手電鉆固定才能推動電鉆，提供切削工件所需進給力進行切削。二：實現(xiàn)裝置與工件之間的固定。只有當輔助裝置相對于工件位置固定時，在進給力的反作用力下，輔助裝置與工件不產生相對運動。
實現(xiàn)上述需求中裝置與手電鉆固定，所采用的方式是比較通用與簡單的。其原理雖簡單，但很實用。用簡單的環(huán)形套件套住電鉆，再使用螺釘緊固。
現(xiàn)在所采用實現(xiàn)工件與輔助裝置與工件之間固定的方式是有局限的。現(xiàn)有的輔助裝置都是仿照大型機床設置底座作為工作臺，將需要加工的工件放置于工作臺上。這樣設計確實簡單方便，但同時也被限制。這樣的裝置加工范圍受上部電鉆可移動范圍的影響，與小型鉆床已經沒有區(qū)別。所以設計一類可安裝在手電鉆上并能靈活使用的裝置是有必要的。
本次研究主要解決省力裝置的實現(xiàn)與輔助裝置與工件的固定這兩個問題。本裝置將減小操作者的工作量，提高工作效率。在工件固定的情況下，移動電鉆到適當位置鉆孔，電鉆本身靈活移動的特性得以保持，將極大地拓展這種裝置的適用性。
1.4國內同類產品研究概況
裝置1
裝置2
手電鉆在很多行業(yè)中使用，從而衍生出許多輔助裝置[7]。現(xiàn)在用來鉆垂直孔的裝置，如上圖改裝后當立式鉆床使用。省力方面，現(xiàn)在的手電鉆支架都能做到，它們也可以解決重復勞作中極大工作負擔的問題。但它們都存在一個缺陷，不能像手電鉆本身那樣能靈活的運用。
裝置一、裝置二上部與電鉆相連的設計是采用了相同的原理，使用環(huán)形裝置加螺釘擰緊。他們的底座設計也是相同的，都是將工件放置在工作臺上。其余部位支撐桿高度調節(jié)都是相似的。唯一的不同就是省力機構的選用。裝置一中采用的是曲柄滑塊機構的變形。裝置二中采用了齒輪與齒條嚙合，增長驅動力臂來達到省力效果。但是它們的加工范圍還是受到電鉆鉆頭與支撐桿距離的限制。
1.5國外同類產品研究概況
裝置3
國外的產品裝置三也是一種輔助電鉆鉆孔的裝置[16]。此裝置中66為底座，64為支撐桿，46為電鉆，19為把手。圖中把手20與把手30是調節(jié)支撐桿高度的，使此裝置能加工不同厚度的工件。46處的緊固機構也是如國內產品環(huán)狀套件加螺釘緊固。此項裝置它的省力原理完全就是杠桿結構，這同時也帶來了相應的缺點。電鉆相對于支點中心是做圓弧運動[9]，雖然調節(jié)支點兩端力臂的長度和計算出最佳的旋轉角度，能最大限度的使所鉆孔成垂直狀態(tài)，但是仍是存在一定誤差的。
圖1.4
裝置三相比于裝置一與二的優(yōu)化在它的底座不是固定的，底座與支撐桿之間類似于銷鏈接，這樣的情況下底座是可以旋轉的[17]。在此種情況下裝置三的適用范圍立馬提高了一大截，它的適用范圍將不受支撐桿的限制，在工件表面無論多大表面，無論任何位置都可以鉆孔,只要在底座處施加力。它的使用范圍將是所有的面上鉆孔，只要能將底座固定，甚至斜面也是可以的。
當然在適用性增加的同時，它的缺點也暴露出來，而且是致命的。它的底座是不穩(wěn)定的，只能靠施加外力來固定。在鉆直徑為10以上的孔時，所需的進給力是很大的，這樣也就要求底座處的力也將很大。而且在切削過程中，工件產生的反作用力與震動將會使底座發(fā)生偏移，在這種情況下，鉆孔的位置也會發(fā)生偏移，影響鉆孔的精度。所以此裝置是優(yōu)點與缺點并存的
35
1.6論文主要研究內容
本論文研究的裝置是用于手電鉆上的省力機構。機構的本身要達到省力這最基本的要求，應該是一種簡易裝置。在滿足基本要求的條件下，盡可能實現(xiàn)其余的需求如取代工作臺，盡可能適用于大部分的情況。
本論文主要研究的是，裝置與工件之間的固定?，F(xiàn)今做此類設計，裝置與工件的固定多是靠工作臺來實現(xiàn)，但觀察后能發(fā)現(xiàn)工作臺的存在限制了鉆頭的水平面內的運動，最好能舍棄工作臺的存在。該裝置最后成型時，結構必須精簡，鉆孔時最好能是垂直孔。
第二章 省力裝置的設計與實現(xiàn)
第二章省力裝置的設計與實現(xiàn)
本章節(jié)首先提出設計研究思路和幾種可行方案，其次通過比較確立了符合設計要求的最優(yōu)方案。最后根據(jù)裝置各模塊的功能要求，設計了具體的機械結構。
2.1研究的思路
省力機構的設計，必須要具備兩個重要因素。其一：實現(xiàn)裝置與手電鉆固定。只有與手電鉆固定才能推動電鉆，才能提供切削工件所需的進給力。二：實現(xiàn)裝置與工件的固定。只有輔助裝置相對于工件位置固定，并在進給力的反作用力，輔助裝置緊固工件的部位才能與工件不產生相對運動。
對于因素一，本文不再在原來的基礎上做改變。因為夾持裝置本身就很實用[11]，結構上也很緊湊，在此方面做文章完全沒有必要的。本文重研究的的重點在因素二上。
本文摒棄了傳統(tǒng)的設置工作臺的方法，而是想辦法將裝置固定或者是吸附到工件上，這樣能解決進給力的反作用力，同時工作范圍也將不受到工作臺的限制。提出如下幾種解決方案:
一、利用機械結構緊扣工件。工件的形狀是不確定的，純機械結構的使用，是不可能適用于所有的狀況，此種方法不行。但是在否定方案之前注意到，在比較特別的工作情況下，鉆孔有時只限于工件的邊緣，提出使用鉤子勾住工件底面。
圖2.1卡爪原理圖
二、利用磁鐵吸附力扣緊工件。在機床上磁性表座是很常見的，采用磁鐵本身產生的磁場來吸附于金屬工件。磁性表座的原理通過控制磁鐵的磁場，來控制表座對金屬的吸附力大小。在本設計中到反作用力將很大，若采用本種方案，最終裝置的體積將比較大，而且自身重量會較重。因此舍棄本種方案。
圖2.2磁性表坐原理圖
圖2.3磁性表坐
三、利用電磁鐵扣緊工件。通電螺線管會將管內鐵芯磁化產生磁場，從而吸附于工件表面。按此種方案設計，裝置將與電源連接形成一個完整的電路，與設計的初衷簡易相違背，所以放棄。
圖2.4電磁鐵原理圖
圖2.5簡易電磁鐵
四、利用吸盤吸附工件。由于吸盤內的空氣被擠壓，吸盤表面與外界產生氣壓差，從而產生吸附力使吸盤吸附于工件表面。此種方案相比于二與三易于實現(xiàn)，并且吸附的工件材料將不限于金屬，相比之下適用性更加廣泛。
圖2.6真空吸盤
2.2整體結構設計
2.2.1方案一
圖2.7方案一裝配圖
本設計采用的思路是將機構夾緊在工件上，但是工件的外形尺寸是不盡相同的，想要在不同外形的工件上都能適用，所以此機構的設計必定是比較偏門的。采用卡爪扣住工件底面，是所能作到的比較通用的形式了。
本裝置功用較為單一，只有在需要鉆邊緣孔時有使用價值。但本裝置的優(yōu)勢在于其結構簡單，制造方便，功能實現(xiàn)較全面[10]。
在機構的設計方面,要達到省力的要求,那么施力處的力臂就要大于受力處的力臂。在實際應用中使用較多的還是杠桿，齒輪，滑輪這些機構，但在設計的過程中還是選取了杠桿機構。因為杠桿制造簡單成本相對較低。若使用齒輪，它的加工工藝復雜，齒輪的配合所需精度也較高，成本上相應也會大為提高。而滑輪機構比較占空間，在工件的邊緣處，空間上有時是會有限制的，所以沒有加以考慮。本設計原定位為簡易機構，在考慮制造的方便，與成本的情況下還是選用了杠桿機構。
圖2.8杠桿
而在進給運動的實現(xiàn)上，單純的杠桿運動運動軌跡是弧線的，在鉆孔過程中若想忽略弧度的存在，那么它的旋轉角度與鉆孔的深度將深受限制。所以此處的設計必須要再做修改。而簡單曲柄滑塊機構卻是可以實現(xiàn)滑塊部位的直線運動。因此在設計的過程中，將杠桿與曲柄滑塊機構[3]復合，形成下面圖2.9的結構。圖示機構的原理是變異的曲柄滑塊機構，在鉆孔的過程中裝置能達到省力的效果，且做到鉆垂直孔。
上支架2是通過環(huán)形件套住電鉆1并通過兩個螺栓就可以夾住電鉆，在曲柄滑塊機構中相當于固定的支座。這種機構比較常見，但是非常的適用。并且可以在環(huán)形機構內加上橡膠墊圈，因為大部分手電鉆外殼是塑料的，可以在夾緊的過程中一定上保護電鉆的外殼。
杠桿3一端是通過銷鏈接在固定在上支架上，并且通過連桿4連接到滑塊6上?；瑝K6是通過其上的四個定位孔與上支架相連，上支架延伸出的四根較長的桿是滑塊的移動導桿。其中杠桿2是此裝置中的曲柄。在杠桿2上施加向上的力，杠桿受力向上轉動?；瑝K通過連桿4與杠桿2相連，所以當杠桿向上運動時拉動滑塊6，滑塊6受力沿著上支架的移動導桿向上移動。因為上支架2的移動導桿是豎直的，所以上支架6相對滑塊4是做豎直向下的直線運動。
圖2.9變曲柄滑塊機構
并且此裝置鉆孔的深度，在一定程度上也是可以控制的。在上支架2其中兩個外露的移動導桿上是有螺紋的。在圖中可以看見在一根移動導桿上分別裝了兩個螺母，它們的作用是相似的。下部螺母的存在是為了防止滑塊6在移動導桿上脫落，它的位置是定死的。然而上部的螺母是可以在整個移動導桿上旋轉移動的，這樣就會限制滑塊的移動距離，從而達到控制鉆孔的深度。
將下端螺母的位置定死，滑塊同時也移動到最下端。此時以滑塊的上表面為原點，沿著移動導桿標上尺寸。在實際操作的過程中，滑塊6會因為重力自動滑落到下端的螺母處，根據(jù)所鉆孔的深度調節(jié)上部螺母的位置。在此裝置的操作過程中，將可以在一定程度上控制鉆孔的深度。
圖2.10卡爪部位
在此機構中，裝置的固定是靠卡爪直接扣住工件下表面來實現(xiàn)的?？ㄗκ峭ㄟ^緊固螺母與滑塊連接的，滑塊受力向上運動，所以在鉆孔的過程中，卡爪相對于上支架是做向上的直線運動。然而在鉆孔的過程中，反作用力、震動和不對稱轉矩會讓卡爪在一定程度上偏移原來的位置，但考慮到鉆此類孔大都過程是及其快速的，所以采取折中的方法，在卡爪的上表面可以加上橡膠墊。
在不同的使用環(huán)境中，工件的厚度或鉆頭的長度是不確定的。那么卡爪的伸出長度也要是可調節(jié)的。所以滑塊與卡爪是分成了兩個不同的部位，它們是通過空心套管實現(xiàn)伸縮，在調節(jié)好距離后通過緊固螺母來固定位置[13]。在這樣操作下，就可以調節(jié)鉆頭到工件的距離，以適應不同的操作環(huán)境。
圖2.11裝置一爆炸圖
此裝置在鉆邊緣孔的特殊場合下使用的。它能大量的重復性工作中，減少操作者的工作負擔，且提高工作效率[12]。杠桿的長度也是可以在不同的適用場合做出延伸，省力效果更佳。
2.2.2方案二
圖2.12裝置二裝配圖
本設計采用的思路是將裝置吸附在工件的表面。許多工件的光滑度是達到吸盤吸附要求的，而且采用吸盤就可以忽略工件的材質，這樣裝置在大部分的平面中都是適用的[14]。
此裝置適用于大多數(shù)的平面工件鉆孔。使用較大的力在工件表面鉆孔時，鉆頭的位置會因為反作用力和震動發(fā)生偏移[4]，而本裝置不會發(fā)生此類狀況。此裝置集省力機構與定位機構集于一體，在使用的過程中，減小操作負擔，提高工作效率，保證一定的位置精度。
在機構的設計方面,要達到省力的要求,那么施力處的力臂就要大于受力處的力臂。在實際應用中使用較多的還是杠桿，齒輪，滑輪這些機構，但在設計的過程中還是選取了杠桿機構。因為杠桿制造簡單成本相對較低。若使用齒輪，它的加工工藝復雜，齒輪的配合所需精度也較高，成本上相應也會大為提高。而滑輪機構比較占空間，在工件的邊緣處，空間上有時是會有限制的，所以沒有加以考慮。本設計原定位為簡易機構，在考慮制造的方便，與成本的情況下還是選用了杠桿機構。
圖2.13杠桿
而在進給運動的實現(xiàn)上，單純的杠桿運動運動軌跡是弧線的，在鉆孔過程中若想忽略弧度的存在，那么它的旋轉角度與鉆孔的深度將深受限制。所以此處的設計必須要再做修改。而簡單曲柄滑塊機構卻是可以實現(xiàn)滑塊部位的直線運動。因此在設計的過程中，將杠桿與曲柄滑塊機構復合，形成下面圖2.9的結構。圖示機構的原理是變異的曲柄滑塊機構，在鉆孔的過程中裝置能達到省力的效果，且做到鉆垂直孔。
上支架2是通過環(huán)形件套住電鉆1并通過兩個螺栓就可以夾住電鉆，在曲柄滑塊機構中相當于固定的支座。這種機構比較常見，但是非常的適用。并且可以在環(huán)形機構內加上橡膠墊圈，因為大部分手電鉆外殼是塑料的，可以在夾緊的過程中一定上保護電鉆的外殼。
杠桿3一端是通過銷鏈接在固定在上支架上，并且通過連桿4連接到滑塊6上?；瑝K6是通過其上的四個定位孔與上支架相連，上支架延伸出的四根較長的桿是滑塊的移動導桿。其中杠桿2是此裝置中的曲柄。在杠桿2上施加向上的力，杠桿受力向上轉動?；瑝K通過連桿4與杠桿2相連，所以當杠桿向上運動時拉動滑塊6，滑塊6受力沿著上支架的移動導桿向上移動。因為上支架2的移動導桿是豎直的，所以上支架6相對滑塊4是做豎直向下的直線運動。
圖2.14變曲柄滑塊機構
并且此裝置鉆孔的深度，在一定程度上也是可以控制的。在上支架2其中兩個外露的移動導桿上是有螺紋的。在圖中可以看見在一根移動導桿上分別裝了兩個螺母，它們的作用是相似的。下部螺母的存在是為了防止滑塊6在移動導桿上脫落，它的位置是定死的。然而上部的螺母是可以在整個移動導桿上旋轉移動的，這樣就會限制滑塊的移動距離，從而達到控制鉆孔的深度。
將下端螺母的位置定死，滑塊同時也移動到最下端。此時以滑塊的上表面為原點，沿著移動導桿標上尺寸。在實際操作的過程中，滑塊6會因為重力自動滑落到下端的螺母處，根據(jù)所鉆孔的深度調節(jié)上部螺母的位置。在此裝置的操作過程中，將可以在一定程度上控制鉆孔的深度。
圖2.15深度控制
圖2.16裝置下部結構
此裝置設計的重點就在下部吸附固定機構。此處采用的原理是吸盤表面產生的氣壓差來固定位置的。然而普通吸盤的吸附力有限，因此采用負壓吸盤，負壓的產生則靠繩拉動活塞。同時要需要設計一種機械結構，使拉力能夠實現(xiàn)，并能保持住一段時間，因此采用了定向自鎖棘輪的結構。同時滑塊與工件上表面的距離也要是可以調節(jié)的[13]。
圖2.17高度調節(jié)原理圖
此部位的實現(xiàn)最復雜的細節(jié)如上圖所示，為底架與滑塊之間的連接。在功能上,底座要與滑塊連接同時能在一定程度上調整距離,且底座的氣缸里要加滑輪裝置。
圖2.18滑輪安裝部位
在底架的設計上,在滿足設計原理的同時，考慮到了制造的問題，上下連接的細節(jié)如上圖2.18所示。滑輪安裝模塊與底架事先是分離的，在底架的氣缸頂部原為豎直圓柱，在圓柱處去除部分材料，用來安裝滑輪固定模塊，氣缸上部切螺紋用以實現(xiàn)與滑塊的鏈接。
汽缸壁的粗糙度是要達到一定的精度才能形成密閉的空間，所以在加工汽缸壁時氣缸內應該為中空的。倘若滑輪安裝模塊與氣缸為一體，那么氣缸內壁是不好加工的，而且后期還要加入活塞與彈簧。因此滑輪安裝模塊是在氣缸內壁加工完成，且放入活塞與彈簧后沿著去除部分的縫隙插在氣缸壁上并固定。
圖2.19裝置下部原理圖
該裝置的吸附部分是靠吸盤完成的，普通吸盤的吸附力難以達到要求，所以此處加上了抽取負壓的結構。在抽取負壓的過程中所需的拉力也是很大的，所以在抽負壓的過程中也必須使用到省力裝置。并且在吸附力達到要求后在鉆孔完成前，要保證吸附力的存在，所以該裝置還需用到自鎖機構。將上述兩種要求考慮后設計出如上圖所示的機構。
該機構通過三芯線分別與三個活塞連接固定，然后通過滑輪轉向于一處匯聚，另一端則固定在棘輪上。順時針搖動搖桿，三芯線以相同的長度收縮，并形成相同大小的吸附力吸附在工件上。棘輪處存在單向自鎖的機構，當達到一定負壓時自鎖。裝置需要脫離時，按動卡爪，活塞會在負壓與彈簧的作用下自動返回氣缸底部。
圖2.20線的走向圖
該處的省力機構的設置也是比較精巧的。繩的始端并不連接在活塞上，繩的始端固定在滑輪安裝模塊上，這樣做不僅可以省下一半的拉力，同時考慮到繩在長期使用后會產生拉伸，導致三處繩的長度出現(xiàn)不同，這樣會使三個不同吸盤處的吸附力產生差異。而將繩的始端放置于滑輪安裝模塊上，這樣繩的長度便于調節(jié)，可以消除這方面的影響。順時針搖動搖桿，三芯線以相同的長度收縮，活塞向上移動，自鎖裝置處棘輪與卡爪的弧線部分擠壓，使卡爪向上彈起。在達到所需吸附力時，卡爪的平面部位與棘輪相合，是棘輪不能反向轉動。
當卡爪向上彈起時，負壓使活塞主動向下滑動，棘輪逆時針轉動。但考慮到吸盤會有一定程度的漏氣，會使活塞不能完全回到底部，此時氣缸內的彈簧起到作用，會將活塞主動頂?shù)降撞?。從而完成整體的循環(huán)。
圖2.21自鎖裝置
圖2.22裝置二爆炸圖
此裝置在操作上并不是特別的復雜。在使用時，將鉆頭的頂部抵在所需鉆孔的位置，同時將吸盤位置調整定位，底架上的孔就是留給操作者觀察用的。調節(jié)緊固螺母調整鉆頭的高度。若鉆孔有深度要求，那就調節(jié)移動導桿上螺母的位置。搖動搖桿，使繩收縮，吸盤將緊緊地吸附于工件上，達到所需吸附力時停止，機構自鎖。此時向上拉動杠桿，上支架受力帶動電鉆豎直向下運動。達到鉆孔深度后停止拉動杠桿，返回原來位置，按動卡爪，棘輪反向轉動，吸盤處吸附力消失，裝置整體處于可移動狀態(tài)。移動裝置，重復上述的過程，就能實現(xiàn)在不同位置鉆孔。
第三章 裝置的受力分析與校核
第三章 裝置的受力分析與校核
本章節(jié)主要對機構中危險部位進行受力分析，并對其進行校核。
3.1裝置一
裝置的材料為45調質鋼[1]。
3.1.1裝置的受力分析
裝置的杠桿：該結構是桿件的變形[2]
圖3.1圖中的杠桿
圖3.2受力分析圖
受力分析[6]
設圖中的AB=3AC
以A 為支點
(1)
以C為支點
(2)
(3)
上支架A處所受的力
滑塊D處所受的力
當在杠桿上提供拉力為時所得的總進給力為
在實際過程中α與β的值是變化的。
在實際的配合中
的值為2.5-4
在實際的操作中AB的距離可以延伸而AC的距離定死
綜上該結構的達到省力的效果
3.1.2裝置的剛度的校核
在理想狀態(tài)下的最危險的桿的校核[5]
(1)確定約束力
在上圖所示的杠桿中，可以將其理想化。在理想化過程中，其強度較低的方位不能改變，但上圖零件完全可理想的看為一根直桿，那么
(2)畫彎矩圖，判斷可能的危險截面
圖3.3彎矩圖
設=150N
=300N
=450N
C截面：
N/m (4)
(3)計算危險截面上的最大正應力
計算慣性矩
I=bh3/12=4.2*10-6 m4 (5)
計算危險截面上的最大正應力
σ=Mmax yI=(15*0.025)/4.2*10-6=8.9*104Pa (6)
最大正應力遠小于許用應力250MPa
3.2裝置二
裝置的材料為45調制鋼
3.2.1裝置的受力分析
1裝置的杠桿：該結構是桿件的變形
圖3.5杠桿圖
此處計算與上3.1.1相同省略
2吸附力的大小
圖3.6下部吸盤
在此裝置中采用的是三個直徑為2cm的吸盤
當抽取為真空時：
F=P*S=100000*0.012*π*3=94.2N (7)
取安全裕度F=60N時 人提供的拉力為20N獲得的100N進給力
在手電鉆中吸盤尺寸極限可以達到直徑為4CM
最大進給力理論可達到600N
3搖桿處所需要的力
F=60/2/7=4.3N
3.2.2裝置的剛度的校核
此處的校核與前文3.1.2相同故省略
第四章 總結與展望
第四章總結與展望
本章節(jié)是對所設計的兩個裝置的優(yōu)缺點的總結，并根據(jù)兩個裝置的研究思路進一步設計，做出了一個大概的裝置，給出后續(xù)研究的方向。
4.1研究內容特色與創(chuàng)新
圖4.1裝置一裝配圖
圖4.2裝置二裝配圖
本課題所設計的兩個裝置各有適用范圍，但是在各自的使用范圍內都是可行的。這兩個裝置的設計理念是相似的，所使用的機械結構也比較類似。這兩個裝置完全摒棄了先前其他設計中所固有的工作臺，因為一旦有了工作臺，工件的擺放位置與鉆頭可運動范圍就會受到限制。當擯棄工作臺后，該簡易機構就可以隨著電鉆運動，又不會占有太大的空間。
該裝置不僅適用于手電鉆上，只要將尺寸更改，在其他的電鉆上使用也是還無障礙的。這兩種裝置在使用時,都將減少操作者的工作負擔,在單一重復的操作上能提高工作效率。裝置一是盡可能的在保留設計所需達到的目標情況下，簡化機構。而裝置二在理論上也做到是可行的，但在實際的制造與使用中還是有待改進的。
4.2研究前景
圖4.3裝置三裝配圖
本次設計的主體理念雖然是簡易的省力機構，但在兩個裝置中其實還是有另一個理念的存在，那就是取消工作臺。
現(xiàn)在的機床因為設置了工作臺，那么這臺機床它的加工范圍就是能放在工作臺上的工件。工作臺的存在加大機床自身的重量，使機床更加平穩(wěn)，但是工作臺的存在是否可以嘗試取消掉呢。
在裝置二中我們可以看到，裝置是可以吸附在工件上，那么我們是不是可以創(chuàng)造出一種機床可以吸附在工件上呢。若在裝置二上加上移動平臺，那么是否就可以實現(xiàn)一種可以自由移動的機床呢。
圖4.3所示的裝置，為在此思想上的一種簡易實現(xiàn)。但他的主體創(chuàng)新理念其實只有兩個，那就是裝置的固定，與鉆孔位置的定位。
在裝置的固定上，使用的仍然是吸盤吸附，吸盤1的個數(shù)是可以增加或減少的。通過氣孔2連接到真空機上，真空機抽取真空，機架的主體自然也就吸附在工件上。
鉆孔位置的定位，裝置的安裝是不能保證位置度，那么定位也不能依靠裝置安裝來實現(xiàn)。所以另在主體電機8的鉆頭上部，固定不動的位置上裝三個感應器，且在工件的表面做定位標示來實現(xiàn)定位。
按上圖的設計，裝置可以在工作空間里任意移動。因此，只要將三軸上運動的精度控制加以提高，還是能解決鉆和銑的工作要求[15]。當然在進一步程度改造電機8部位的話，那么實現(xiàn)鏜孔的功能也是可能的。
本設計在理論上有一定的可行性，但是在實際的情況先仍是有許多的缺點，比如材料上，裝置自身重量上（可嘗試將裝置做成可拆分式），定位的精度上等等仍然考慮不足的，所以只能作為一種理想狀態(tài)。
參考文獻
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[16] .Hand-held drill leverage unit United States Patent 7226252
[17] .Hand Held Portable Drill Leverage Unit United States Patent Application 20090162158
致謝
致謝
時間一晃而過，轉眼大學就即將過去了。在這最后的幾個月做畢業(yè)設計的日子里，感覺自己收獲頗多。本論文是在萬老師的精心指導下完成的。在畢設的過程中，您用心為我們營造了良好的治學氛圍，并且嚴格要求我們，使每個人都能展現(xiàn)自己最優(yōu)秀的一面。
在論文的過程中，大家都遇到了無數(shù)的困難與障礙，在同課題組的同學與老師的幫助下都一一克服了。在論文寫作過程中，不僅鞏固了所學，而且在論文搜索，資料查找中也是收獲甚多。
最后再次感謝在論文寫作過程中幫助過，關心過我的同學和朋友。
附錄
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