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1、）摘 要电钻是一种切削类电动工具，它适用于在金属材料和非金属材料上作钻孔加工。其特点是体积小、质量轻、便于携带、操作灵活及使用安全等，因此，在机械、建筑、维修、家居装修等领域得到了广泛应用。近年来，随着建筑装潢业的发展，电钻的应用更加普及。电钻由电动机、齿轮减速机构、钻夹头、外壳、开关和电源联接装置等组成，其工作原理是：电动机的高速旋转通过一对圆柱斜齿轮减速后，驱动工作头作钻孔加工。本文首先通过对国内外电钻的比较和对电钻发展趋势的分析，确定了电钻的总体设计方案及主要技术参数，然后对电钻各个部分的设计进行了详细说明，如电动机及其辅助元件的选型、齿轮传动装置的设计、外壳的设计和控制电路设计等，其中
2、着重介绍了齿轮传动装置的分析、设计与计算过程，并运用了大量的图表对其进行说明。另外，本文还特别介绍了人体工程学技术以及它在电钻外壳设计中的运用；电子无级调速技术在电路中的应用使电钻具有钻孔和拧螺钉两种功能。关键词：电钻，设计，人体工程学技术，电子无级调速VABSTRACTThe 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
3、 as 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 decoration development, the electric drill will be applicated more widely. Electric
4、drill consists of the electric motor, the speed reducer gear, drill chuck, the outer covering, the switch and the power 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
5、first analyzed the electric drill, determined 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 selection of the electric motor and its auxiliary components, the design of gear wheel actuator, the outer co
6、vering and the control circuit. Among them, this paper has introduced the analysis, the design and the calculate process of the gear wheel actuator. And this paper has used a lot of graphics and charts to explain it. Additionally, this paper has also introduced a special ergonomic technology and how
7、 to use that in an electric drill casing design; The application of electronic variable speed technology in circuit design make the electric drill has two functions of drilling hole and scerw. Keywords: Electric drill，Design，Ergonomic technology, Electronic variable speed technology目 录第1章 概述11.1 电钻及
8、其应用11.2 电钻的基本结构11.3 电钻的发展概况21.4 存在的问题与解决方案2第2章 电钻的总体设计方案42.1 电钻的结构及工作原理42.2 主要技术参数的确定42.3 电钻的传动装置4第3章 电动机及电器元件的选择53.1 电动机的选择5 3.1.1 单向串励电动机的结构和规格5 3.1.2 单向串励电动机型号的选择63.2 风扇的选择73.2.1 风扇的直径73.2.2 叶片数73.2.3 叶片形状73.3 换向器的选择73.4 电刷装置的选择83.5 开关的选择93.6 电源线及护套的选择9第4章 传动装置的设计104.1 齿轮传动的设计104.1.1 斜齿轮的强度计算104.
9、1.2 斜齿轮的结构设计154.2 齿轮轴的设计164.2.1基本参数的计算164.2.2轴的结构设计164.2.3轴的强度计算174.3 主轴的设计204.3.1基本参数的计算204.3.2轴的结构设计204.3.3轴的强度计算21第5章 其他零部件的设计255.1 钻夹头的设计255.2 钻头的选择265.3 外壳的设计265.3.1 人体工程学的概述265.3.2 外壳的结构设计275.4 零件的紧固和联接31第6章 控制电路的设计32第7章 三维建模结构设计补充说明34结论40参考文献41致谢42附录43湖南工业大学本科毕业设计（论文）第1章 概述1.1 电钻及其应用手持式电钻通常称为
10、手电钻，亦称电钻，是开发最早、使用最广泛的电动工具。它适用于金属材料上钻孔，也可在木材、塑料、砖等非金属构件上钻孔加工。其特点是：体积小、质量轻、便于携带、操作简单、使用灵活等。电钻的种类繁多，按使用电源可分为：单相串励、三相工频和永磁直流电钻；按速度可分为：单速、双速和无级电子调速电钻；按电气安全方式可分为：单绝缘、双重绝缘和特低安全电压电钻；按手柄类型可分为：直筒式、手枪式、后直手柄（D型柄）+ 侧手柄电钻等类型。电钻广泛应用于机械制造、冶金、造船、车辆等领域，随着建筑装潢业的不断发展，电钻的应用更加普遍，并开始进入家庭。1.2 电钻的基本结构电钻的基本结构如图1.1所示，它由电动机、齿轮
11、传动机构、外壳、钻夹头和电源联接装置等组成。图片来源：汪镇国主编.电机工程手册（第二版）6应用卷（一）图6.2.11-电动机 2-外壳 3-齿轮传动机构 4-钻夹头 5-手柄 6-电源开关图1.1电钻的基本结构图1.3 电钻的发展概况世界上最早的电动工具出现在欧洲，1985年，一台采用直流电动机驱动钻头的手电钻在德国Fein厂诞生，其外壳是铸铁的，重达7.5kg，能在钢铁件上钻直径4mm的孔。它虽然简单而且显得笨重，但它已具备电动工具的典型结构和基本特征，使手工劳动实现机械化。 随着科学技术的进步，电钻在不断的改进。1900年，出现了采用三相异步电动机的电钻；1905年，电钻外壳开始采用铝合金
12、，减轻了整机重量。19121913年间，第一批交直流两用单相串激电钻问世，这使电钻的单位重量出力有了很大提高。1914年，美国Blacr&Decker厂枪式手柄电钻正式申请专利。为提高电钻的使用安全性，1946年，美国出现采用热固性酚醛塑料外壳的电钻；从1950起，英国Wolf、德国AEG等欧洲电动工具厂开始生产双重绝缘结构的电钻。随后为扩大使用范围、提高钻孔精度，又出现角向电钻、调速电钻、磁座钻等。1961年，美国Blacr&Decker厂制造出用电池做电源的永磁直流电钻。我国电动工具制造史也是由电钻开始的。1941年，上海大威电机厂开始仿造美国香宾牌电钻。新中国成立后，上海华生和亚美电器厂
13、分别仿制生产英国狼牌电钻。1954年，大威电机厂明确为电动工具专业生产厂，试制了生产6、13、19、23mm单相串激和三相工频电钻。1965年，沈阳电动工具厂试制成功JIZ-10型双重绝缘电钻；1988年，上海宇宙电动工具厂开发成功JOD-SZ01-6型电池式双速多能电钻。近年来，我国电动工具产品在品种、规格、产量、质量上都有较大发展。1.4 存在的问题与解决方案由于我国电动工具生产起步较晚，因此我国的产品始终与国外先进水平有着一定的差距。过去我国产品存在着品种少、外观差、噪音大、有电磁干扰、单位重量输出低和使用寿命短等问题，且大量的产品及原材料依赖于进口，经过不断的发展，我国在电动工具生产上
14、取得了可喜的成绩，如今已成为世界电动工具的生产大国和出口大国，逐渐缩小了与发达国家之间的差距，但是我国的产品在质量与水平上仍存在一些问题：一是单位重量出力低。国产的电钻单位重量出力大都在120w/kg以下，国外电钻都在150w/kg，有的甚至超过200w/kg。二是国外电钻大都采用电子调速，还有不少采用电子控制，除了调速功能外，还有起动保护、过载保护、电刷自停保护量显示等。国内仅有部分产品采用电子调速，电子控制产品则刚开发。三是噪声、振动比较大。据了解，国产电钻噪声约比国外高2分贝以上，有的还有高频尖叫声，国外先进产品声音柔和，对人体健康危害小。并经振动实验，表明振动指标，我国尚未开展此项研究
15、。四是在外壳设计上不够完美。国外先进水平产品的外壳均采用人体工程学原理设计，其外形美观，操作舒适，低疲劳，避免了长期手持操作而产生腕管综合症等。此外，我国产品的平均使用寿命也较国外低。针对以上提出的问题，本文将从以下几个方面来解决：一、提高单位重量出力。可以通过提高电动机额定转速，使额定负载转速与空载转速基本相同来提高单位重量出力，还可采用深槽定子结构、提高绝缘结构的耐热等级、提高电动机额定转速等技术措施。二、采用电子无级调速开关装置，使电钻能够实现从0额定负载转速之间无级调速，并有正反转和自锁功能。三、减小噪声和振动。噪声、振动是影响电动工具正常使用的重要质量指标，要减小振动和噪声，取决于选用的材料及零部件的质量和加工工艺水平，可在齿轮的加工精度、换向器的质量、轴绝缘工艺等方面采取技术措施。此外，电钻在工作时会干扰无线电和电视，应安装无线电干扰抑制电容器。四、使外壳具有外表美观、质轻、操作舒适等特点。故采用人体工程学原理设计电钻的外壳，具体包括材料的选择、结构的设计、手柄的设计等。本设计说明书总共分为六个章节，包括电钻的总体设计方案、电动机及其电器元件的选择、传动装置的设计、外壳的设
