课题设计打孔机设计说明书

1、百度文库让每个人平等地提升自我目录摘要1笫一章引盲1打孔机简介1打孔机得特点及设计要求1第二章整体设计方案肯定及动力元件选择2整体设计的要求2机型与传动形式的选择2机型的选择2传动形式的选择3打孔机的整体布局3打孔机的整体布局3打孔机的驱动和动力输入方式3打孔机整体参数肯定4钻机的功能单元及实现方式6钻具6回转机构6电动机的刎7第三章减速装置设计8传动比肯定及各级传动比分派8运动参数及动力参数计算8计算各轴转速8计算各轴的功率8计算各轴的扭矩9齿轮传动的设计计算9第一级齿轮传动副的设计计算9第二级齿轮传动副的设计计算12第三级齿轮传动副的设计计算.15传动轴的蚓17第一传动轴的设计及计算.17

2、第二轴的结构设计及计算20第三轴的结构设计及计算.24减速箱体结构尺寸26结构尺寸26第四章链传动设计27链传动的特点27链的类型27链传动选择27第五章支架的设计30机架设计准则30支架的校核30梁的校核31传动轮的设计32第六章钻杆钻头的设计33钻杆在扩孔时的作用33扩孔器33转速的肯定33结论34参考文献35II百度文库让每个人平等地提升自我第一章、引言1.打孔机简介打孔机械普遍应用与桥梁建筑、道路施工等诸多领域。目前，打孔机械已发展成为品种众多、门类齐全的专业化机械。打孔机的发展也与其他机械发展一样经历了漫长的发展进程。打孔技术起源于我国。按照古书川盐记要记教，我国早在2200连年前的

3、秦朝就开始利用钻探技术凿井取盐。初期的打孔机是由人力驱动的简单冲击式机械，经长期不断演变、发展，成为现代具有机动动力驱动的各类冲击式钻机。随着社会生产的不断发展，这种打孔机已逐渐不能适应要求。19世纪中期以后，出现了回转式的打孔机。回转式打孔机具有钻进效率高，能钻进各类倾角的钻孔；有利于多种钻探工艺和方式的利用等长处，因此发展很快，井迅速在钻探、穿孔领域中占据了主导地位。打孔机得特点及设计要求打孔机与其他机械育某些一路的地方，但钻机具有独特的生产对象和利用条件.因此形成自身的一些特点。其王耍特点反映在以下几方面：1 .打孔方式扣钻进工艺的多样性钻机生产采用的钻近方式扣钻近工艺昼多种多样的。就钻

4、近方式而言，按破碎岩石的方式可分为冲击、回转、振动。复合式几种：收集用的破岩材料分为：钻粒钻进、硬合金钻进、金刚石钻进。超硬材料钻进；按是不是取芯乂分为取芯钻进和全面钻进，就钻进工艺而言依照冲洗液循环方式可分为正循环钻进，局部反循环钻进及全孔反循环钻进，全孔反循环钻进工艺乂分为水力反循环，气举反循环'依照取芯方式可分为常规提钻取芯、持续取芯、绳索取芯。对于某一种具体的钻机，不可能实现所有的钻进方式和钻近工艺。这就产生了能实现不同钻进方式和钻进工艺的各类类型的钻进。2 .利用条件的复杂性钻进工作的区域普遍，从平原到山区，从陆地到海洋，从地面到地下，从热带到寒带，几乎地球上的每一个地方都可

5、能是钻进工作的地方。不同地域有不同的环境、气候条件，这就带来了钻进利用条件的复杂性。加上钻进属露天作业机械，作业对象为岩石，一般利用易产生污染的泥浆作冲洗液，这进一步造成钻进工作条件的恶化。为适应这些条件，钻进必需知足一些特殊的要求。本论文设计所设计的钻孔机属于回转式钻孔机，主要可应用于短距离路面下方和建筑物下方的非开挖管道铺设施工。整个设计由整体方案设计、机械传动系统布置、动力部件及连接件选型、钻管支架布置设计、钻管及钻头设计和钻进土壤的排出装置设计组成，着重进行了传动系统中减速装置设计及较核计算。第二章、整体设计方案肯定及动力元件选择整体设计的要求打孔机是直接用于钻孔的机械，设计打孔机时，

6、首先应以保证设计的打孔性能高效、地质、安全、低耗完成钻孔为前提，使设计的打孔机技术先进、经济合理,具有良好的经济技术指标。在进行具体设计时，应以知足下述的要求为依据。（1）打孔机的性能及其参数应具有普遍的适应性，能按照不同地层，不同钻进方式及不同的钻头类型和结构实现合理的钻进规程参数。（2）要配备必要的检测及指示仪表，以便及时掌控和控制打孔机的运转和孔内钻进情况。（3）打孔机应能传递足够的动力，保证各工作机构正常工作的性能。（4）应具有较强的孔处置孔内事故的能力和完成特种功能的性能。（5）运转平稳，震动小，打孔时对钻杆的导向性好。（6）自动化、机械化程度要高；钻进进程中最理想的是打孔性能按照孔

7、内情况自动调节和控制打孔参数；及时选择、调整和维持最优钻进工程。（7）为提高打孔机生产靠得住性，应设备必要的过载保护装置和互锁机构；重要机构要配备重复装置。（8）打孔机还应知足机械设备的一般要求a具有足够的强度、刚度和耐久性；b传动效率高、能耗少；c对利用环境条件利用性好，能在恶劣的环境下正常工作；拆装方便、搬迁容易、便于维修；f标准化、通用化、系列化程度高；d结构简单、制造容易、便于维修；g操作简便、劳动强度小；h造型美观，对环境污染小，为文明生产创造条件！机型与传动形式得选择机型得选择打孔机是属于工程用的。工程钻探包括工程侦查和工程施工钻探，但无论是工程斟查仍是工程施工，其打开深度都不大，

8、多数打孔机都在数十米之内。钻孔的施工周期很短，搬迁频繁，工程斟查打孔直径多在200mm之内。工程施工打孔机在多少情况下为密集不知，而且是个场地狭小，还要受到环保的限制，给施工带来必然的难度。为知足工程钻探的要求，工程钻机形成了如下的特点；(1)打孔机类型繁多，由于工程钻探服务领域普遍。钻孔的类型多样，增进了工程机电多品种、多类型化。(2)打孔方式和钻进工艺的多样性，打开方式和钻进工艺的多样性是为了适应钻进不同地层和不同类型工程孔的需要，工程打孔机可采用冲击、回转、振动、静压等钻进方式。传动形式的选择不同的传动方式，不仅会造成打孔机整体结构型式的不同，而更重如果关系到打孔机性能好坏、制造难易、本

9、钱高低、利用及维修保养的方便程度。设计打孔机时，应按照各类传动方式的特点。目前打孔机中利用的传动方式有机械传动、液压传动和气压传动。机械传动具有结构简单；传动靠得住；传动效率高；易于加工和制造，本钱低；便于大功率传递长处。但具有体积和质量大；不便于远距离传动；布置不及液压和气压传动灵活；在传动中有较大的振动和冲击等问题。在打孔机中，机械传动是最常常利用的传动方式，但纯机械传动式的打孔机已逐渐减少，目前，只有是在结构比较简单的轻便浅孔打孔机中应用。本次设计得道路地下打孔机，即可以采用此种传方式。打孔机的整体布局打孔机得整体布局打孔机的整体布局是打孔机设计的重要内容，直接影响钻机的性能和质量。整体

10、布局与各类部件的结构和传动系统的肯定是密切相关的。设计时，要对各部件的结构、传动方案、各部件间的相对位置关系、连接固定方式进行综合分析，进行多方案的对比，从当选择理想的整体布局方案。打孔机的驱动和动力输入方式打孔机的驱动方式：单独驱动打孔机的输入方式：直线输入打孔机的输入轴和动力机的输出轴布置在一条直线上，二者之间常采用弹性或半弹性联轴器、法兰盘、液力变矩器的直接输入方式，此种输入方式传动效率高、轴及轴经受力条件好、结构紧凑。但过载保护和动力机的互换性较差，适用于单独驱动方式。打孔机整体参数肯定打孔钻机工作参数主要指钻具施予孔底得轴推（压）力、钻具得回转速度、扭矩和排渣风量等。合理的选择这些参

11、数，不仅能取得最高的钻孔效率，还能延长钻具得利用寿命。按照生产或用经验公式来计算它得工作参数。轴推力（1）合理得轴推力潜孔凿岩也主如果靠钻头得冲击能量来破碎岩（矿）石，钻头回转只是用来改换位置，避免重复破碎。因此，潜孔凿岩不能用很大的轴推力。轴推力过大，不仅易产生猛烈震动，还会加速硬质合金得磨损，使钻头过早损坏;轴推力过小，则钻头不能与岩（矿）石很好地接触，影响冲击能量得传递效率，乃至致使冲击器不能正常工作，低气型潜孔钻机得合理周推理可用以下经验公式计算：P产（3035）Df（2一-1）式中PH合理得轴推力，N；D钻孔直径，cm：f岩石普氏硬度系数，f=oD10；式中0d抗压强度，icrMpa

12、。按照国内经验，低气压型潜孔钻机得轴推力乂可按表21选取。钻头名义直径Dmm合理轴推力Ph1KN钻头名义直径Dmm合理轴推力RlKN1004620010141506、102501420调节推力得计算潜孔钻机钻孔时，钻进部份得自重施予孔底有一个力（向下钻时为正，向上钻时为负），它会影响合理轴推力得大小。同时，在钻进时钻杆与孔壁之间还有摩擦阻力，所以潜孔钻机必需设有调压机构，以便调节施予钻具上得作使劲。调压机构施予钻具上的调节推（压）力按下公式计算：PT=PK-gMsinP+guMcosB+R（22）式中PT施予钻具上得调节推（压）力，N；Ph计算得合理轴推力。，N;M钻进部件得质量，kg：B孔向

13、与水平面所成得夹角，（°）；U摩擦系数，一般取U二；R冲击器钻头得反弹力，其值为活塞在每一工作循环中使气缸返回到初始位置所需的最小轴推力，No如向上钻孔时，则（22）式等号右边第二项为“+”号。当Pr为负值时，表明钻进部件自重施予孔底得轴推力大于R，必需通过调压4百度文库-让每个人平等地提升自我机构进行减压钻进；反之，则需加压，进行加压钻进。当Pr为零时，表明只靠钻进部件得自重力即可合理钻进，无需调压。钻具的回转速度钻头每冲击一次，只能破碎必然范围得岩石。当钻具转速太高时，在两次凿痕之间，必将留下一部份未被冲击破碎的岩瘤，使回阻力增大，钻具震动加重，钻头磨损加速，因没有充分利用钻头得

14、冲击能量，钻速降低。这个合理得转角与钻头直径、岩石性质、冲击能量、冲击频率、轴推力、钻头结构和硬质合金片得磨损程度等诸多因素有关，很难做出准确得计算，通常只能按照生产经验和实验方式肯定。按照国内潜孔钻机得利用经验，钻具得合理转速可按表2-2选取，或用下列经验公式计算；nF(6500ID)'(2-3)式中m钻具得合理转数，rmin；D钻孔直径，mm。表22回转转数与钻头直径得关系钻头直径Dmm回转转ml钻头直径D|mm回转转数nJ1003040200102015015'25250815钻具得回转扭矩钻具得回转扭矩主要用来克服钻头与孔底岩石得摩擦阻力矩与剪切阻力矩、钻具与孔壁得摩擦

15、阻力矩，和因裂隙等引发的夹钻阻力矩等。因此，钻具回转力矩得大小与孔径得大小、岩石性质、钻头形状、轴推力和回转速度的大小等因素有关。按照国内外生产实践得总结，回转扭矩与钻孔直径得关系可按表23肯定,也可按下列公式计算。M国Di(24)式中M钻具得回转扭矩,；D钻孔直径，mm：Kx力矩系数，Kjr-,一般取KjF1表23钻头直径与回转扭矩得关系钻头直径Dmm回转扭矩Ml(钻头直径Dmm回转扭矩(1005001000200350055001501500"300025060009000一3百度文库让每个人平等地提升自我钻机的功能单元及实现方式一般由钻具、回转供奉系统、推动机构、变幅机构和行走

16、机构等组成。为了控制和操作这几个机构，设置了液压系统和操纵系统。钻具潜孔钻具，主要由钻头、潜孔器和钻杆组成。在钻孔作业中，冲击器得活塞不断将其冲击能量通过钻头施予孔底岩（矿）石,而整个钻具乂随同钻机得回转机构一路转动，使直接破碎岩（矿）石的工具-钻头持续旋转、间歇冲击岩（矿）石。回转机构回转机构是安装和支撑主支臂、使主支臂沿水平轴或垂直轴旋转、使推动器翻转得机构，通过回转运动，使钻壁和推动器的动作范围达到巷道达到巷道掘进所需得钻孔工作区得要求。常见得回转机构有以下几种结构形式。（1）转柱；（2）螺旋幅式翻转机构（3）齿轮齿条式回转机构为了知足打孔工艺要求，提高钻孔精度，几乎所有现代钻车得钻壁都

17、装设了自动平移机构，打孔机的平移机构是指当钻壁移动时，托架和推动器随机维持平行移位得一种机构，简称平移机构。该钻孔装置设计结构简单，主要应用于土质成份的地下短距离钻孔施工。整个钻孔机设备主要由动力元件、减速装置、链传动装置、钻管推动装置、钻管及钻头等部件组成。其工作装置结构如图卜1,其中1-电动机2-联轴器3-减速器4-传动链5-钻管6-支架钻孔推动装置主要由支架和3根主动轴及从动轴组成。电动机提供动力经减速器减速以后通过传动链带动钻孔推动装置的主动轴旋转，主动轴上布置了4个螺纹面轮毂，主动轴与2根从动轴一路夹紧钻管，主动轴回转带动钻管回转，通过螺旋面的作用推动钻管顶进，从而实现钻管钻进的目的

18、。3根主动轴及从动轴由相应的支架支持，其中下面的两个支架可水平左右移动定位，上支架可垂直移动定位，通过支架的移动可控制夹紧顶进钻管的直径大小。该钻孔机设计的推动钻孔直径范围在100-300mm之间。电动机的选型由于该钻孔装置设计为多直径钻管顶进，随顶管直径不同，所需电机功率也有所区别。而此设备主要应用于土质成份地下钻孔施工，钻进阻力不会太大，所需动力元件功率也不需太大，一般功率电机都可知足。因此，此处电动机选型计算不详细涉及功率计算，而依据工作装置转速进行电机选型。该钻孔机的设计是通过选用三相异步电机变极调速实现变速。异步电机的变极调速设备简单，运行靠得住，机械特性较硬，虽然只能实现几种固定的

19、速度转变，但对于该钻孔机设备已能知足调速要求。综合考虑钻管的顶进速度、功率要求选择电机型号为Y160M-4o异步电机转速表达式为式中rij同步转速；a电源频率；pp电机极对数;S5一一转差率。第三章、减速装置设计传动比肯定及各级传动比分派苜先设定钻管推动装置主动轴高转速为100r/min,取钻管推动装置主动轴链轮齿数取减速器输出端链轮齿数1：=25。则可肯定减速器总传动比为._1420_总ZiooxAZ2分派传动比所要考虑的原则:对锥-圆柱齿轮减速器，为使大齿轮尺寸不致过大，高速级按下式计算：对二级齿轮减速器：（）icii、iz高低速传动比L39%经计算得h=i2=运动参数及动力参数计算计算各

20、轴转第1轴转速m>.=1846/=1420r/min第2轴转速n二a”二1：1420/二min第3轴转速n3=nn=minn电动机转速，r/min：i从电动机到减速器输出轴的各级传动比。计算各轴的功率第1轴功率px!=pxn.xn2|=uxx=第2轴功率B。:二x%x/二xx二第川3轴功率P3=X%x%=XX-式中n”二，联轴器效率Q二，轴承效率；n3=»齿轮效率。计算各轴的扭矩第1轴扭矩LI=9550X1./nd=9550X1420=NmAIL第【12轴扭矩2=9550XP2/n="=9550X二m第IH3轴扭矩T3=9550XPVn3«:=9550X=m

21、齿轮传动的设计计第一级齿轮传动副的设计计算(-)选择齿轮材料，肯定许用应力考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240286HBS,取HBS1二260HBS。大齿轮选用45钢，正火，齿面硬度2169217HBS,取HBS,=210HBSo肯定接触应力%：an=等皿3Hmm查图表得小齿轮接触疲劳极限S.产700Mpa大齿轮接触疲劳极限o-/lim2=550Mpa接触疲劳极限接触强度寿命系数Zn应力循环次数N,N=60nXjXLn得ZqZbI取接触强度最小安全系数SHmin=，则%J=700xl/=584pa,<7/2=5501/=458Mpa。肯定许

22、用弯曲应力0：,二善八MFmn弯曲疲劳极限心.，查资料取巧加=540Mpa,o-Alim,=420Mpa弯曲强度寿命系数方，查资料取八"r,=i弯曲强度的尺寸系数，查资料（模数mm5mm）取二1弯曲强度最小安全系数，取四二则bJ=540X1：（1/=386Mpab,/=420*V/=300Mpa（二）齿面接触疲劳强度设计、计算确定齿轮传动精度品级，177川/$，由资料参数表选取小轮大端公差组品级为7级。分度圆直径L为：齿宽系数平加查资料，取5前二小齿轮齿数取入=18大齿轮齿数取传动比误差上/可用教荷系数天三美7工利用系数。查资料取/二1K动载系数。由推荐值，取K二L齿向载荷散布系数。

23、由推荐值，取h二教荷系数不二材料弹性系数乙，查资料，取令事胆&出不热节点区域系数%,查资料，取4/=25计算得gm齿轮模数加，按标准圆整得m=5mm小轮大端分度圆直径i圆周速度匚齿宽j/美取乃二>"（三）齿根弯曲强度校核计算当量齿数Z,齿形系数】一，小轮二大轮）“广应力修正系数L,小轮y川二大轮L：二齿根强度知足要求。（四）齿轮的主要尺寸参数第二级齿轮传动副的设计计算(-)选择齿轮材料，肯定许用应力查资料选择，小齿轮40Cr调质大齿轮45正火许用接触应力b卜守皿»Hmin接触疲劳极限接触强度寿命系数Zn应力循环次数N,Nl=60nlXjXLn=60XXIX(1

24、5X12X365)=义IN2=Nl/i=XI。'查资料知Znl=LZn2=接触强度最小安全系数SHmn=l贝ijJ=700X1/1=700N/rniT(rll2=550X1=577Nin品许用弯曲应力0,<rf=YnYxFmn其中分limi=378N/mn<7rhm2=294N/mn弯曲强度的尺寸系数Yx=l弯曲强度最小安全系数力.二则分=378X1Xl/=2707W病弓"=294X1X1/=210N/mn(二)齿面接触疲劳强度设计计算肯定齿轮传动精度品级按Vl=(-)XnlX师L估取圆周速度Vt=4m/s,参考相关资料，得齿宽系数h,取匕二小轮齿数Z1,在推荐值

25、2040当选。Zl=25大轮齿数Z2=iXZl=X25二，圆整为Z2=89齿数比"Z2/Z1=89/25二传动比误差M/u=()/=<,适合%-利用系数，查资料取匕二1h-动载系数，由推荐值知h二L-齿间教荷分派系数K”h-齿间载荷散布系数匕二载荷系数KYJ,K：L=材料弹性系数酊，取乙二重合度系数乙由推荐值知Z,二螺旋角系数乙二而万二法面模数N,U,=dlcosAzl二*COS1225二取标准n,=中心距aa=n,(zl+z2)(2cosy?)=(25+89)(2cosl2)圆整取a=204mm分度圆螺旋角JJ=arccosR庇*12.06°分度圆直径dl=圆周速度

26、v=*dl*nl60000=ms齿宽bb=八dl*二圆整为65mm。大轮齿宽b2=b=65mm小轮齿宽bl=b2+(510)=70mm(三)齿根弯曲疲劳强度校核计算当量齿数：，Zv"“二/$尸%/七二:"%J尸%?后二齿形系数）.小轮“二大轮y小二应力修正系数一小轮匕|二大轮丫小二不变位时，端面啮合角I二arctan（出自/位的）-20.24"端面模数"，二'%浜心二。重合用=重合度系数I=+t,=螺旋角系数I由推荐值为【j二故式=；%石女%齿根弯曲强度知足（四）齿根其他主要尺寸计算大轮分度圆直径3二牲%与二飞,以的根圆直径，d.二4一2尸*二顶

27、圆直径乙乙：=4+27%=+2*=d：=+2/q=+2*二三级齿轮传动副的设计计算（-）选择齿轮材料，肯定许用应力小齿轮40Cr调质大齿轮45正火许用接触应力%,b卜守皿»Hmin接触强度寿命系数Zn应力循环次数N,Nl=60nlXjXLn=60XXIX（15X12X365）=XU*N2=Nl/i=XID'/=XI。'查资料知Znl=l,Zn2=接触强度最小安全系数SHmin=l则J=700X1/1=700Nin僚cr/2=550X1=577N/nm许用弯曲应力*=？匹八典Spmin其中071加1=378N/nnTo-flim2=294N/mn弯曲强度尺寸系数Yx（设

28、模数m小于5mm）,Yx=l弯曲强度最小安全系数力.二则叫=378X1Xl/=270N/病/J=294X1X1/=210N/mn（二）齿面接触疲劳强度设计计算肯定齿轮传动精度品级按Vl=）XnlX估取圆周速度Vt=4m/s,，令升齿宽系数h,查资料得匕二小轮齿数Z1,在推荐值2040当选。Zl=25大轮齿数Z2=iXZl=X25=，圆整为Z2=68齿数比u=Z2/Z1=68/25二传动比误差M/u=()/=<,适合Ka-利用系数，取%可心-动载系数，由推荐值知心二晨-齿间载荷分派系数3二h-齿间载荷散布系数匕二载荷系数KYJ,K：E：=材料弹性系数酊，取心二节点区域系数乙重合度系数心由推

29、荐值知乙二故dh母噜工齿轮模数m m=dl zl=取标准m=6小轮分度圆直径1I =mz 1=6*25= 150mm圆周速度 v=XdlXnl 60000= m s标准中心距 a a=m (zl+z2)2=6 (25+68)2=279mm齿宽 b b=八dl =X150=120mm大轮齿宽b2=b=120mm小轮齿宽bl=b2+ (510) =125mm(三)齿根弯曲疲劳强度校核计算由式 6-16小轮二大轮以：二应力修正系数)"，小轮丫重合度系数L大轮)一二重合度f,=25%齿根弯曲强度知足。（四）齿根其他主要尺寸计算大轮分度圆直径i：=nu：二6x68=408mm根圆直径，d 二4

30、一2二150-2*6= 135nlmd 二4 27?/ 二408-2*6=393nun顶圆直径4 +次= 150+2*6 = 162mmd1j=4+2/%=408+2*6=52Onun传动轴的设计第一传动轴的设计及计算（一）计算作用在齿轮上的作使劲转矩T=9550xP/N=x1420二圆周力F径向力/”门轴向力（二）初步估算轴的直径选取40g作为轴的材料，调质处置"三由式d>A计算轴的最小直径并加大5%考虑键槽的影响。查资料知取A=102（三）轴的结构设计肯定轴的结构方式：考虑到锥齿轮的制造装配等方面的因素，采用齿轮轴并采用悬臂式结构。肯定各轴段直径长度：1段联轴器为大体尺寸Z

31、7=k»d=40mmD=130mml=105mmL=84mm笫一段长度“=1二之广2段二段主如果锁紧螺母和轴承，选取4=有皿且符合轴承内径查GB/T297-1994暂选转动轴承32909大体尺寸是d=45D=68,暂取！,二60mm3段为便于装拆轴承内圈定位，%且4=497，Q=8>7»四段的尺寸必需知足下4段第列关系乙327LOlIcL的-a其中L为两轴承距离有轴承与锥齿轮的距离暂选L=95mm,。4=与加;，。综合考虑减速箱的布置，肯定：L=nr,4=0加，4=07”（四）绘制轴的弯矩图和扭矩图齿轮轴受力如图（a）所示，H水平面内受力如图（b）所示H竖直面内受力如

32、图（d）水平面内弯矩图如（d）垂直面内弯矩图如（e）弯矩图，扭矩图见下图:图3-1轴的弯矩、扭矩图T=合成弯矩见图（f）（五）判定危险截面，求危险截面的当量弯矩按照图，图及T图参照齿轮轴受力图，设B截面为危险截面，因该轴单向旋转，扭转剪应力按脉动循环考虑。轴为40J,调质处置查资料，由取但Q6折算系数七噌。当量弯矩人个祖读B处当量弯矩C处当量弯矩（六）验算危险截面强度危险截面直径为因1段有一键槽，最小直径应为比较计算结果与结构设计B截面直径，知足强度要求。第二轴的结构设计及计算（-）计算作用在锥齿轮上的作使劲对于锥齿轮：转矩对于斜齿轮：输出轴大齿轮分度圆直径Fl一C转矩T二夺圆周力智冬I始径向

33、力轴向力（二）初步计算轴的直径及各段长度选取45号钢作为轴的材料，调质处置，由式一24楂计算轴的最小直径，并加大3%以考虑键槽的影响查资料取A=1154声3=肯定轴的结构方案：右轴承从轴的右端装入，靠轴肩定位。齿轮和左轴承从轴的左端装入，齿轮右端靠轴肩定位。锥齿轮和左轴承之间用定位套筒定位，齿轮右.端靠轴肩定位。肯定各轴段直径和长度1段按照GB/T297-1994,暂选转动轴承32009X2。大体尺寸是但d=45,T二20,D=75,B=19,016,a七16。轴承润滑的选择：.4.一选择脂润滑。综合考虑箱体的布置及对称要求，1段长度4=S»加1段轴径/=45mm2段与3段的选择4-

34、+（1锥齿轮宽度占锥齿轮宽度为40mm,取厂=40-2=38mmo为使套筒靠得住的压紧锥齿轮，并考虑对称，取！：=35mm综上心=（步7"4=07。&74段取齿轮左端定位高度h=5mm,轴肩直径=右7，I.=20mm。5段考虑对称布置及齿轮与箱体内壁距离要求，取4=507”6 段m=Y2im7 段cl,4=207（三）轴的力学分析左右轴承支反力若按精准计算，应距外端盖截面16mm,这样选得支撑跨距支反力作用点与齿轮作使劲点及两齿轮作使劲点之间的距离别离为L=iin。水平面内支撑点A的支反力：水平面内支撑点B的支反力水平面内剖面C-C处的弯矩:水平面内剖面D-D处的弯矩:水平面

35、内剖面E-E处的弯矩垂直面内支撑点A的支反力:垂直面内支撑点B的支反力:223%尸垂直平面内剖面C-C处的弯矩：垂直平面内剖面D-D处的弯矩:垂直平面内剖面E-E处的弯矩：=<E35iLj»A剖面CC处的合成弯矩:剖面DD处的合成弯矩:剖面E E处的合成弯矩:判定危险截面，求取各截面的当量弯矩：按照M），图M”图及T图并参照轴的受力图，判定CDE断面为危险截面。因该轴单向旋转，轴为45号钢，调质处置。查资料得按总值查相料得七句/则折旧系数当量弯矩4豕C处当量弯矩：D处当量弯矩:E处当量弯矩:按弯扭合成强度校核轴的强度（中等精度）:对于cC截面对于DD截面对于EE截面对于CC截面

36、考虑到键槽的影响，最小直径其余截面类似。比较计算结果与结构设计，其它截面均知足强度要求。三轴的结构设计及计算（-）计算作用在齿轮上的作使劲对于斜齿轮：圆周力有号际6径向力存盘S86轴向力存对于直齿轮：转矩4夺缶圆周力/一金美目径向力舄毋力（二）初步计算轴的直径选取45号钢作为轴的材料，调质处置，由式d>AJC计算轴的最小直径,百度文库让每个人平等地提升自我并加大3%以考虑键槽的影响。查资料取A二H5,（三）轴的结构方案肯定右轴承从轴的右端装入，靠轴套定位。齿轮从轴的右端装入，轴肩定位，左轴承从轴的左端装入，齿轮右端靠轴肩定位。1段按照右。圆整取55mm,按照直齿小轮齿宽，并考虑倒角装配，

37、选取长度Lk123mm。2段为使直齿轮定位，轴肩高度h=c+（23）mm。4士且符合标准密封内径=9加，综合考虑齿轮配对和箱体内的整体布局，取L=90mm3段为便于装拆轴承内圈，4>4且符合标准轴承内径二65mm转动轴承型号为32013,D=100mmT=23mmC=,取l；=T=23mm4段才学守今7070mm为了便于安装调配取！：二。5段65mm为了实现两斜齿轮的安装，斜齿轮宽度为65mm，使斜齿轮靠得住的压紧，取1尸63mm。便于斜齿轮的定位和轴承安装，转动轴承型号为32912,D=85mm,T=17mm。6段综合考虑链轮配合及减速箱装配，取Di,二60mli1,TL、二。（四）计

38、算弯矩和扭矩求轴承支反力如下：H水平面R*i='Rh1二，V垂直面Ru=，3二。求齿宽中点处弯矩如下：H水平面Mh=,A/w2=V垂直面My=，Mv,合成弯矩M求解如下：Ml=oM2二。扭矩T为：T=1004340Nmmo（五）按弯矩合成强度校核轴的强度25百度文库让每个人平等地提升自我轴的材料为45号钢，调质处置，查得夕查得材料许用应力上3=»4则轴的计算应力为该轴知足强度要求。减器箱体结构尺寸结构尺寸箱昨壁厚:+128取3=8箱盖壁厚:+328取3尸8箱座上臂凸缘厚度：b=X8=12箱盖凸缘厚度:b1=51=X8=12箱座底凸缘厚度:也二8尸X8=20地角螺钉直径:&am

39、p;二20地脚螺钉数量:aW250:n=4轴承旁连接螺栓直径:d尸=X20=16盖与座连接栓直径：&二飞尸10连接螺栓&间距:L=15200轴承端盖螺钉直径:D3=10检查孔盖螺钉直径：D48定位销直径:D=8Dld2d3至外箱壁距离：Cl=22至凸缘边缘距离:C2=20轴承旁凸台半径:R1=20凸台高度:H按照低速级轴承底外径肯定，便于扳手操作为准外箱壁至轴承座端面距离：L1=50齿轮顶圆与内箱壁距离:1=10齿轮端面与内箱壁距离:2=()箱盖肋厚:Ml=箱座肋厚:M2二轴承端盖外径:D2=D+(5d3D为轴承外径第四章、链传动设计链传动的特点与带传动及齿轮传动相较较.链传动

40、的长处是：（1）由于是啮合传动，没有打滑及弹性滑动现象.故平均传动比准确，工作靠得住；（2）传动放率较高；（3）不需张紫，所以压轴力较小；（4）能在环境温度较高.多尘埃、温度较高及有脯蚀等恶劣条件下工作；（5）工况相同时，比帘传动结构紧凑；（6）可按照需要选取链条长度，故传动的中心距适用范围较大。链传动的缺点是：（1）瞬时传动比下恒定，传动不平稳；（2）工作时有噪声；（3）不宜在载荷转变很大和急速反向的传动中工作；（4）只限于平行轴传动。按工作性质不同，链分为传动链、起重链和曳引链。起重链和拽引链王要用在起电机械和运输仇械中，而在一般机械传动中，常常利用的是传动链，传动链按结构主要分为短节距精

41、密浪子链,简称滚子链；短节距精密娄简链，饰称套筒链,齿形链，及成型链；目前，应用最广是滚子链，已经标准化。齿形链乂称无声链,它传动平稳，振动和噪声均很小，但它比滚子链结构复杂，重量大，制造较堆,造价较高.故多用于高速或运动精嚏要求较高的传动装置中。链传动选择由于滚子链与链轮的啮合属非共枕啮合传动，故链轮齿形的设计有较大的灵活性。本次设计均采用滚子链传动。在GB/T12431997中，规定了最大和最小齿槽形状，见图4-1。链轮齿形应知足下列需求：（1）保证链条能顺利进入和退出啮合；（2）受力均匀，不易拖链；（3）便于加工。2.链传动的设计计算1）选择链轮齿数4，Z2小链轮齿数Z1，故取链速8-2

42、5m/s查表得取Z=2（大链轮齿数Z?巨哼P 40-202）肯定链节数/,初选中心距470则链节数为=祟=11Q5圆整/=11C3）肯定链节距载荷系数K.查表Ka=小链轮齿数系数Kz查表/=L1<多排链条系数K”查表0=1X2链长系数K,.查表5-13Kt=39由式5-9：按照小链轮转速/和与查图5-12肯定链条型号12A单排链/E。伍，4）肯定中心距c中三为反号6）链轮参数计算分度圆直径:sni4轮毂厚度:轮毂长度:一85z.=(S4df)O1<128-FOOd6=QB，z2轮毂直径:=852x2E=128，77分度圆直径:p1=-=-.1这O.130sMisr«-N4

43、0轮毂长度:轮毂直径:,1=462x13-第五章、支架的设计在机械中支承或容纳零、部件的零件称为机架。如支承贮罐的塔架、固定发动机的机架、容纳传动齿轮的减速器壳体、机床的床身等统称机架。而在本设冲中，此机架用来支撑转动钻杆。很多机架都可以看成是由杆件组成的，可是并非把若干杆件随意组合起来就可以称其为合理机架结构。.机架设计准则（1）工况要求任何机架的设计首先必需保证机械的特定工作要求。例如，保证机架上安装的零部件能顺利运转，机架的外形或内部结构不致有阻碍运动件通过的突起；设置执行某一工况所必需的平台；保证上下料的要求、人工操作的方便及安全等。（2）刚度要求在必需保证特定外形条件下，对机架的主要

44、要求是刚度。例如机床的零部件中，床身的刚度决定了机床的生产率和加工产品的精度；在齿轮减速器中，箱壳的刚度决定了齿轮的啮合性及运转性能。（3）强度要求对于一般设备的机架，刚度达到要求，同时也能知足刚度的要求。但对于重载设备的强度要求必需引发足够的重视。（4）稳定性要求独语细长的或薄壁的受压结构及受弯-压结构存在失稳问题；某些板壳结构也存在失稳问题或局部失稳问题。（5）散热的要求防侵蚀及特定环境的要求；对于机密机械、仪表等热变形小的要求等。.支架的效核一般机架通过挠度效核，则强度是不会有问题的。但为了设计选材方便，先都进行强度效核计算。bp="/k式中ap许用应力；b加大体许用应力；K折

45、减系数。大体许用应力(1)大体许用应力塑性材料脆性材料式中4.、勺按表64轧、锻钢铸钢钢铸铁当量截面积A=-Z-1火(/)当量惯性矩1二3一ELgl梁的强度效核梁的强度计算主如果考考受弯时的正应力单项受弯时：双向受弯时:式中M一一所计算截面的弯矩;横截面对中性轴的惯性矩；一横截面上的最大拉伸或紧缩正应力；横截面上距中性轴最远的点，y表示与x的垂直方向;嗔许用应力。F<7=一A若是梁上还有纵向拉、压力F,则还应增加一项应力:传动轮的设计在支架内布置的三个轮，用来给钻杆提供动力。上面的压紧轮用来为钻杆提供运动和动力同时压紧。此轮的上方采用螺杆传动。可以按照不同的钻杆直径，调节它的径向位置,从而达到利用的目的。如下图所示，是此支架的简图；其中1 上侧压紧轮（可径向调节）2 双侧压紧轮钱链3 钻杆4 双侧压紧轮（可轴向调节）支架考虑美观，而且知足条件的情况下个轮均取d=100mm支架总图（简图）：第六章、钻杆钻头的设计定向钻进导向孔施工完成后，一般需要用扩孔器来扩大钻孔，以便安装成品管线。扩孔的主要目的是将钻孔孔径扩大，一般要扩大到所铺管线管径的倍，以使成品管线能顺利铺入地下，减少拉管时的工作量及阻力。对直径较小的管线，必需先进行多次的预扩孔施工，使钻孔直径逐渐增大，直至