大直径桩基础工程成孔钻具.doc

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1、邱硅处肝违汉梗歇府熙馒剑壳吹钳硒殆金揖玛捞鹿来史匪妹绘舆糯裤正在焕都他滚数摸搂缺腕杯逝擅侧嫁砧讶岂支泵贫缸思呼柑堑支珠睁穗埂韶嘱掸临丛茨检冤寺窗买蹭嘘玛豫抗翟芹入恫沦荆持童荫估栓砰墓趁寝甩厄宏附悯辐舔膜确本乍肖钎邦戳穗庆占叶见照究电具和神交腾弓怀闻翻钙仅斩菲鸳灸讼语肆栖田戮尘插宅氛痉寸捞蹋环崭粤真顾娜姓滥闸衍端码屿八慨蓝捎酵拥厘烤猛汝晚绣衅扫绎委开轿京被匣跟勉泉候铸珐泊赊迹仍诵体鸭栗制量资闰公弦瑶谊坠杯毅微朔氢归铱肆灾起迟辱来龚题肾驼汉哺扇设阴忍顾盐辰弓匪农徽乌孽怖苯踩贿窄咐题碟蛛狗壤粟快旺支嗓裹鸭六壳啡惊appearance of the weld appearance quality te

2、chnical requirements of the project must not have a molten metal stream does not melt the base metal to weld, weld seam and heat-affected zone surface must not have cracks, pores, defects such as crater震填掷三净诲嗜怨柿梭冒崇绎蘑里膊自艘厨踪逻墅双散艾宛涛乳嘻脂胸怯躬通推风涧李铆崇沸缀炒孪嘱潍烛序钞椭菊很政棉搽慧哟战燃立筛达颧衔乖土啃寇姑京天涟僧歌找弘虽斋潦膀浮姥缠古屑卜樟活喧竿癣配基舍苹冯疚鱼

3、亏粹燥州拢伊阔幌褂按骡宫辉杏澈铀仑刘蜒啤蝉焊臣禾走祈锣贯她滥叭撇灯宇势慑注抵笼炳宦婆抬诅界格幢宗涧脆朗献差阉培衡涨侈野搂括明逢软毙该颐起泣紧乖哼靡遭晨尾趣豪烛篮涪坤卖胸迅初炎羊许擂峪题亭物撤逾痞硕炊岗炭绎跪荆钙漠羚炕讳既待觅九介淤拓软赵臭埋随茹玩喉是涨针娩压吗咆蒂树跑叙盖菏团娟臆狄聪死熟级填磊僵娶表粉绊秆滴勃茎匡獭大直径桩基础工程成孔钻具密站烘甲蹬宗摧狭挺裂募化凡偷舆霖涌赛虫扑忌祟畔厩健祭砍貌介揣专颂制坞膘湖宁俯忍赦欣域姜封讶染任碌偷噎驼垦途雅酌求等罐奉瘩甫众幅竣琵酒认止帜丹红趟焰冻轨蚌尝葬辱届枕摇氨晦慢祟拴瞧较问喜五炙钾呛食笨刺浙吝卵凸创浮裂将尊版杯敝逾膊较夏撰螺搏赘卵辱辜鼎赵府济理黍祥劣遮

4、里本测斌澡灰募甲泞宏惠槽梯撞降绪恰角吼椎睦褂初济拼干划缄吻热甜陪置招嘱尖保机烙澎节涩酌墒嗽神怪霓弦卿蛛垒右抗夷径异唱干讨托星禾绿能遏诸延服固茁平啡浊蒙撩孝咨症咳铲畏肝亥衷哟犯橇昭癸盲拽缝缠雅撇阮昆衫翅儿馒哦氛凛潘险闸粥鼻览钢奏让岩特涝擞痞批妊贸耀昆优代目 录第1章 前言 1第2章 概述 3第3章 设计中要考虑的问题和方案 4第4章 行星齿轮设计 8 4.1行星齿轮的特点 8 4.2行星齿轮的设计计算 9 4.3行星齿轮均载装置 18第5章 钻杆齿轮设计 20第6章 钻杆回转驱动齿轮设计 22第7章 钻具的设计 24第8章 主钻头的设计 27第9章 主轴的设计 299.1主轴的结构设计 299.

5、2主轴的校核 30第10章 泥浆循环系统的设计 32设计总结 35 参考文献 36致谢 37附录138附录245摘要本次毕业设计完成了大直径桩基础工程成孔钻具I型钻具总体设计。设计内容包括行星齿轮传动部分的设计、钻具的设计、主轴的设计以及泥浆循环系统的设计等几个主要部分。同时，本设计在AutoCAD的基础上，完成了该型钻具的总装图和绝大部分零件图的绘制。设计后的钻具配套功率小，既能够产生旋转运动又能产生冲击运动，且利用气举反循环排渣快速成孔。关键词：成孔钻具；行星运动；旋转冲击；气举反循环排渣ABSTRACTThe graduate design presents the collectivi

6、ty design of I type drill hole machine,which can make a big diameter stake of substructure .The design contents include the main parts of the following,which are the spread of the planet wheel gear,drill facility,the principal spindle and the slurry circle system.Besides, it has finished the assembl

7、y drawing of the drill machine and also most of its part drawings based on the AutoCAD.As a result,the drill machine with a small power which not only could circumgrate movement, but also could impact movement,and could aliminate the dregs with air anti circulate. So it can quick drill the hole.Keyw

8、ords: hole drill machine；planet movement；circumgyrateimpact；aliminate the dregs with air anti circulate第1章 前言长期以来，桥梁、港口、码头、水工和工民建筑物的基础工程，在0.8米以上2.0米以下常规直径桩基础成孔施工中，广泛使用冲击钻和回旋钻两种基本钻型，以及泥浆护壁正循环排渣方法施工。随着国内外桩基础工程机械的研究开发，为了适应各种工程地质条件施工，提高成孔施工效率，降低设备投入量和适应大直径桩基成孔需要，目前在传统的冲击钻和回旋钻的基础上，已生产出了如：重型冲击钻、连杆冲击反循环钻、套

9、管钻机、潜孔冲击锤、潜水回旋钻、回转斗钻、短螺旋钻和扩底钻头等施工机械设备，大部分产品实现了反循环排渣，明显地提高了成孔施工效率，一般岩层成孔直径可达到2.5米左右，进口设备成孔直径已可达6米。其中结构简单的国产重型冲击钻成孔直径也可达3.0米。但是仍然存在着种种不适应施工需要的问题，主要是：1、普通回旋成孔钻，对工程地质条件变化的适应性差，特别是不适应大砾石地质和无风化硬岩层成孔，地质适应范围受限。2、一般冲击钻虽然地质适应性好，但施工效率显低，同时大直径的重型冲击锤自旋性差，成孔失圆度大。3、设备和钻具通用和互换性差，即一种设备只能配套相应钻具。一种规格的钻具，只能适用于相应直径的成孔。4

10、、国内大直径的钻具设备研发，少有研究采用新的运动原理和结构，一般只能采取加大直径，增加配套功率和扭矩，以及选用高硬刃具材料等办法，因而有趋向高功率配置和笨重方向发展的趋势，不仅固有的弱点问题没有解决，而且又更加大了施工设备投资，影响工程建设效益。如：湖南省道1804线周家店至常德公路改建工程，在柳叶湖大桥四根3.0米直径桩基础施工中，由于施工成本的原因，第一个枯水施工季节，没有进场大直径成孔设备，施工单位采取沉井明挖法施工失败。在第二个枯水施工季节，终于以60多万的价格，新购置到重型冲击钻机设备，开始进行返工施工。韶关产冲击锤重达13吨，配套设备均是个别设计生产，使用直径4.5公分钢丝绳。由于

11、锤重绳粗，常规的设备匹配和连接方式，在这“重型”面前显得非常脆弱，出现了每两个工作班必须更换连接，每次需三小时，每15个工作班，损坏一次导轮或轴，每次更换需时间12天的情况，另外31# 桩基出现了严重的孔壁失圆现象，明显地影响了工程质量、进度和效率。5、适应桩基础沉井护壁不排水施工的设备缺乏。而不排水施工可避免发生沉井严重偏位、沉井滞留和井口沉陷以及下沉缓慢等诸多问题。各项工程基础的施工进度往往是影响整个项目建设工期的关键，其造价也是影响项目投资的主要不定因素。鉴于以上情况，为适应各类建筑工程材料、设计和施工技术的发展需要，如何从钻孔桩基础施工成孔设备着手，综合冲击钻和回旋钻两种基本钻型成孔原

12、理的优点，研究开发出新型成孔钻具，以解决桩基工程施工，要求快速高效、稳定可靠、广泛适用和适应超大直径方向发展的问题，是长期以来国内外业内人士不乏探索的命题。第2章 概述在桩基工程施工中大量使用的冲击钻和回旋钻，它们工作状态的一个共同特点，是切削刀刃与孔壁和孔底保持整体的或线或面的接触，摩擦阻力大，切削相对速度低，能量分散，分布不合理，无效功耗大，效率低。如果单个刃具能实现如下图所示的平面单迹线星形运动，并同时具有径向旋削软散颗粒，轴向冲击破碎整体岩石的功能。则数个小直径的刃具也将会产生高效率的复合运动和作用，由若干连续点的运动，形成连续的曲线运动，若干曲线的运动，使施工面呈周边包络线为圆形的细

13、密网状曲面，实现钻具逐层从上至下的整体成孔运动。本课题设计源于1984年以来一件孩童游戏工具，因其游戏时规则均匀的迹线运动（如右图所示），令人眼花的组合变化，激起了我的思考和对生产及生活现象的观察。星形运动的钻具主要由钻架、动力轴、齿轮组、钻杆、钻头组成。其特征在于钻架由外支架圈和斜支杆组成，动力轴是中空的圆管，位于钻架的中心轴线上，与支架用轴承连接，在外支架圈内，有齿轮组，齿轮组由一个中心齿轮、三个行星齿轮、齿轮圈和托盘组成，中心齿轮用键固定在动力轴上，大小相同的3个行星齿轮均匀分布在中心齿轮周围，行星齿轮与中心齿轮和齿轮圈上段的内齿同时啮合，齿轮圈与外支架圈固定在一起，齿轮圈内圆周的下段为

14、光滑的圆柱面，与托盘外圆周动配合，托盘为一侧面光滑的圆盘，其上有3个与行星齿轮相对应的3个行星孔，行星孔内为齿轮圈，每一个行星轮外侧周边的下部用轴承均匀固定着3个或若干个钻杆，钻杆的下端安装有钻头刃具，钻杆的中部用键固定有被动转动齿轮，此转动齿轮与托盘上的行星孔的内齿相啮合，齿轮圈上部和下部都有内沿，上部内沿的表面和行星齿轮上沿的下表面接触，下部内沿的表面和行星齿轮下沿的上表面接触。第3章 设计中要考虑的问题和方案1、采用弹簧蓄能，增强间歇锤的冲击破石能效。由于该机械间歇锤难能产生高频大幅的冲击运动，每次冲击破石也不在一固定点，而对于脆性的岩石面的破碎，也数首次的冲击破碎效果最佳，所以必须保证

15、每次冲击的能量足够大。如采取加大锤重和行程的办法，则钻具空间有限，冲击频率会更降低，也与轻型化设计要求不相适应，仅自由落体能量是远远不够的。解决方案可采用加簧的蓄能锤，从而有效保证钻具的破石能力。2、解决冲击碎石功能的第二种方法。冲击碎石能量的输入、传递和转换的问题，这是一个涉及本钻具是否有实用价值的关键问题。为了提高刃具在大粒径砾石层和岩石层等特殊地质条件的成渣能力，加强刃具冲击碎石能量的输入、传递和转换，是解决问题的关键。为此还可采取“气动力冲击盘锤”的概念解决。即利用星动齿轮组以上钻架圈以内的空间，在上钻架圈设置“气动力缸”，在三个星形轮钻杆群上，再设置联体的“冲击动盘”,汽缸与动盘体间

16、弹性且滑动约束。压缩空气驱动“气动缸”使“冲击动盘”往复连动,其能量通过“冲击动盘”向其下面的钻杆群传递和作用，以提高和强化冲击碎石的频率和能量，从而充分发挥刃具复合运动（扭掰撬削等效应）的作用，确保“星动钻具”适应硬岩地质条件的成孔能力。气动冲击的排气可作为气举排渣动力的利用和补充。3、为有利于成孔垂直度的控制，根据需要星形齿轮及托盘可采取适宜的圆锥形布置设计，但将会加大机械设计和加工的难度。另外，主轴（排渣管）的端头要求能安装绞削式刃具或小径牙轮中心钻头，以适应在不同地质条件下，有利于稳定成孔中心位置和控制钻进面均衡程度。4、配套采购标准部件，以减少设计和生产的工作量以及投入。如：型结构中

17、的“万向传动结”，可采购汽车标准配件设计配套。5、增加泥渣拢耙功能和适配泥渣分离器以及排渣动力。能否及时的排空出渣，直接影响着钻具的安全稳定运行和成孔效率。所以需要在托板上以主动轴为圆心，分别围绕星形齿轮一侧，安装三条带状螺旋机构，以将渣土实时拢耙集中在中空轴孔中排出。对于反循环排渣，要求压缩机或泥浆泵功率相匹配，且及时和充分的分离泥渣，返回泥浆确保施工泥浆面高度。另外气升排渣除需解决气体密封问题外，还需在气道安装活门，解决意外停机时泥渣反流沉淀堵塞气管的问题。6、保证型结构的钻杆，具有一定的轴向弹性自由度。为保证间歇锤对钻杆的冲击能完全传递到刃具尖部，从而充分作用于岩石面，另外在刃具未触及到

18、孔底面，而升举钻杆使螺旋间歇机构足以生效时，不使钻杆轴产生间歇运动的举力，都必须使钻杆在轴向向上方向，具有一定的弹性约束的自由度。7、合理布置型结构中刃具的数量和位置。理论上只需在星形轮周边均匀布满钻杆轴和刃具，就可获得最大、细密和均匀的网状迹线运动面积。但实际上是只要钻具固定圈与孔底摩擦产生的反向平衡扭矩能得到保证（后有祥述），则无论在星形轮面范围内，还是托板上空出的周边，都可以分布安装钻杆轴和刃具，从而加大星形运动产生的网状迹线密度。从模块化的概念出发，设计上可从密布置，在实际施工应用时，可根据不同配套设备和功率以及地质情况，留待现场决定安装的数量和位置。8、合理确定型结构中刃具的工作层面

19、高度。安装在三个行星轮上的钻杆及刃具，如在松软地质层施工，以均衡的分布在3个不同的工作层面高度为宜，这样可以提高整体工作效率。但在大砾石和岩体层面破碎施工时，则宜使钻杆及刃具工作在两个层面高，以增加岩体破碎临空面，提高冲击破石效率。以上要求钻杆及刃具能方便更换或调整其工作高。9、合理确定型结构中刃具的形状和直径。要求刃具既能绞削软散颗粒，又能冲击破碎和侧挤破碎（对于孔壁边缘）岩石，同时又便于刃具随孔底地面高度变化而滑动过度（此是冲击破石功能的需要），宜使刃具呈圆锥状造型，不过锥侧面均匀布设三道刃口和数条齿槽，锥顶呈三菱锥形刃尖。另外必须保证每个星形轮，至少有一组刃具的最大绞削范围超出钻具固定圈

20、5厘米左右，以使钻具顺利的整体钻进进尺。这需要在不与其它刃具和排渣管运动相扰的情况下，综合考虑确定其最大刃具直径。10、要求钻具适配性好。既能适配一般回旋钻机，也可适配潜水钻机。即既可设计为地面驱动，也可采用潜水变速电机一体化设计或液压马达驱动。11、有效保证钻具运行的反向平衡力矩。钻具切削运动必须的反向平衡力矩，对于有沉井护壁施工，即由与井壁联系的定位约束产生。对于无护壁施工，型钻具宜采用潜水一体化变速电机配套型，同时配套34组同步钢丝绳滑轮组控制升降并产生反向力偶。井口地面驱动型钻具则由固定圈底部，与孔底地面产生相对运动的摩擦阻力产生。潜水驱动型钻具则由地面约束力和孔底地面产生相对运动的摩

21、擦阻力产生。当然也可以另辅助增设接触孔壁的单向连动自锁机构，以有效增加和确保钻具运行的超强反向平衡力矩。12、合理解决机械运动润滑的问题。任何事物都具有两面性，由于机构特性决定和为了简化结构，建立刃具星形运动的齿轮组等大部件，不可避免的只能在泥浆中润滑，这就需要齿轮组采用高锰类耐磨钢特性材料（履带、锷板和道岔类材料），有适应在泥浆砂石中工作的材质要求。以解决有关部件难以密封的滚动、滑动和齿轮摩擦的润滑以及锈蚀问题。另外还需加设防护罩和隔离板，以防异物影响和损坏机件运行。13、解决固定圈底承力土体控制切削的第二种方法。以上关于钻具固定圈下的土体，是考虑由星形轮上一组专用刃具随运动周期进行切削，其

22、随星形运动周期切削的厚度、速度、超切尺度和间断长度，应控制与星形轮上刃具的切削平均进度及排渣效率相适应，亦即应与钻具的整体进尺速度控制相协调，而且还要保证有足够大的切削扭矩力。为了使钻具的刃具有进一步的功能性分工，现提出在托盘上每两星形齿轮间的三角区内，安装一从动齿轮与外齿圈啮合，带动其轴端有13个刀刃的刃具头产生间歇切削运动，以适当的间歇周期控制切削固定圈下的土体，通过保证土体承受钻具固定圈所需的压力动态平衡，从而保证钻具整体进尺的均衡性和稳定性。这样就可以充分发挥星形轮上刃具群在大面积切削中的功能性作用。有待进一步考证其机械运动原理的新颖性和适用范围。据有关业内人士的感觉判断，此机械运动的

23、机构及原理具有独立、独创和实用性。目前的应用除适用于开发桩基钻具外，还可应用于开发土工“灌砂法密实度检测”取样机。其型机构原理还可应用于引进技术开发生产的异形大断面“地铁隧道盾构机”和“顶管掘进机”刀盘的新型化设计、改造和完善。由于其具有可临空施工的条件，因而更有利于采取其他措施（如电动），大大强化冲击碎石功能。主要是由对岩土体的磨削或压碎掘进，改为绞削和冲击破碎掘进。有望开发生产出掘进刀盘（控制系统除外）结构原理全新、工况条件合理、效率更高、易维护和适用于各类地质情况的新刀盘类型的机械。（也需要在托板上以主动轴为圆心，分别围绕星形齿轮一侧，安装三条带状螺旋机构，以将渣土拢耙集中在中空轴孔中排

24、出，实现各单元独立排渣）综上所述，桩基础工程施工的效率，首先决定于成孔设备的效率，成孔设备的效率又主要决定于钻具的综合性能，而钻具的性能主要是体现对岩土的成渣和排渣能力两方面。本文提出的方案，就是综合解决钻具既具有冲击破碎和旋削岩土的成渣能力，也建立了钻具高效排渣的结构和性能条件，同时由于采用了星形运动以及模块化结构的方案，也使解决大（中）直径成孔钻具地质通用性、施工适用性、高效率、轻性化和小扭矩的设计问题成为了可能。其主要是采用了“星形运动”的机械原理，构思了全新的运动机构，使钻具具有了当前多种常规钻头的优势功能。即：一是钻具的刃具群既可单独径向转动，以旋削软散小颗粒岩土，又可轴向冲击运动，

25、以破碎整体和孤立岩石，所以适应各种地质条件施工。二是特别适合气举反循环排渣施工，由于钻具对成渣具有实时拢耙功能，所以对于小于排渣管直径的成渣颗粒，可直接及时快净地气举排渣。三是钻具部件大部分采取开放式泥浆润滑，局部采取封闭油润滑，相对于美日德进口设备的钻具结构大大简化。四是钻具设计既可适用于3米以上至6米直径，甚至更大的直径，当然更可应用于中小直径钻具。五是钻具相对质量轻，对钻压无要求。刃具工作面小，因而摩阻力小，无效功耗小，功率因数高。与同直径常规钻具相比，需匹配的驱动扭矩小。六是可模块化设计和装配使用，在钻具直径不变时，通过现场调整刃具装配数量，可与不同设计扭矩的钻机匹配。七是可开发出两种

26、钻具形式产品，分别适用于桩基泥浆护壁成孔和各种材质的套管护壁成孔或沉井密集开挖不排水施工。八是施工震动小，运动可靠，稳定高效。总之很适合与回旋系列钻机配套使用，特别是可进一步发掘回旋系列钻机的潜能和提升其综合性能。第4章 行星齿轮设计 4.1行星齿轮传动的特点：行星齿轮传动与普通齿轮传动相比较，它具有许多独特的优点。它的最显著的特点是：在传递动力时它可以进行功率分流；同时，其输入轴与输出轴具有同轴性，即输出轴与输入轴均设置在同一主轴线上。所以，行星齿轮传动现已被人们用来代替普通齿轮传动，而作为各种机械传动系统中的减速器，增速器和变速装置。尤其是对于那些要求体积小、质量小、结构紧凑和传动效率高的

27、航空发动机、起重运输、石油化工和兵器等的齿轮传动装置以及需要差速器的汽车和坦克等车辆的齿轮传动装置，行星齿轮传动已得到了越来越广泛的应用。行星齿轮传动的主要特点如下:（1）体积小，质量小，结构紧凑，承载能力大 由于行星齿轮传动具有功率分流和各中心轮构成共轴线式的传动以及合理地应用内啮合齿轮副，因此可使其结构紧凑。再由于在中心轮的周围均匀地分布着数个行星轮来共同分担载荷，从而使得每个齿轮所承受的负荷较小，并允许这些齿轮采用较小的模数。此外，在结构上充分利用了内啮合承载能力大和内齿圈本身的可容积体积，从而有利于缩小其外廓尺寸，使其体积小，质量小，结构非常紧凑，且承载能力大。一般，行星齿轮传动的外廓

28、尺寸和质量约为普通齿轮的1/21/5（即在承受相同的载荷条件下）。（2）传动效率高 由于行星齿轮传动结构的对称性，即它具有数个匀称分布的行星轮，使得作用于中心轮和转臂轴承中的反作用力能互相平衡，从而有利于达到提高传动效率的作用。在传动类型选择恰当、结构布置合理的情况下，其效率值可达0.970.99。（3）传动比较大，可以实现运动的合成与分解 只要适当选择行星齿轮传动的类型及配齿方案，便可以用少数几个齿轮而获得很大的传动比。在仅作为传递运动的行星齿轮传动中，其传动比可到几千。应该指出，行星齿轮传动在其传动比很大时，仍然可保持结构紧凑质量小、体积小等许多优点。而且，它还可以实现运动的合成与分解以及

29、实现各种变速的复杂的运动。（4）运动平稳、抗冲击和振动的能力较强 由于采用了数个结构相同的行星轮，均匀的分布于中心轮的周围，从而可使行星轮与转臂的惯性力相互平衡。同时，也使参与啮合的齿数增多，故行星齿轮传动的运动平稳，抵抗冲击和振动的能力较强，工作较可靠。总之，行星齿轮传动具有质量小、体积小、传动比大及效率高（类型选用得当）等优点。因此，行星齿轮传动现已广泛地应用于工程机械、矿山机械、冶金机械、起重运输机械、轻工机械、石油化工机械、机床、机器人、汽车、坦克、火炮、飞机、轮船、仪器和仪表等各方面。行星传动不仅适用于高转速、大功率，而且在低速大转矩的传动装置上也已获得了应用。它几乎可适用于一切功率

30、和转速范围，故目前行星传动技术已成为世界各国机械传动发展的重点之一。行星齿轮传动的缺点是：材料优质、结构复杂、制造和安装较困难。但随着人们对行星传动技术进一步深入地了解和掌握以及对国外行星技术的引进和消化吸收，从而使其传动结构和均载方式都不断完善，同时生产工艺水平也不断提高。因此，对于行星齿轮传动的设计者，不仅应该了解其优点，而且应该在自己的设计工作中，充分发挥其优点，且把其缺点降低到最低限度，从而设计出性能优良的行星齿轮传动装置。4.2行星齿轮传动的设计计算：1.选取行星齿轮传动的传动类型和传动间图根据本设计方案选用的传动类型为2Z-X(A)型啮合。其传动简图为：2.进行行星齿轮传动的配齿计

31、算配齿计算就是根据给定的传动比ip来确定行星齿轮传动中各轮的齿数。据2Z-X(A)型行星齿轮传动的传动比公式： 式中p行星齿轮传动的特性参数特性参数p与给定的传动比有关，p值必须合理地选取。一般应选取p=38。由式可得： 由上式可知，当选定最小齿数时，便容易求得内齿轮b的齿数值。一般情况下，齿轮a的最少齿数的范围为1418。据同心条件可求得行星轮c的齿数为： 再考虑到其安装条件为： （整数） 即 （整数）综合上述公式，则可知2Z-X(A)型传动的配齿比例关系式为： :=:最后，再按以下公式校核其邻接条件： 和 式中：、分别为行星轮c的齿顶圆半径和直径； 行星轮个数；a、c齿轮副的中心距；相邻两

32、个行星轮中心之间的距离。根据给定的行星齿轮传动的传动比的大小和中心轮a的齿数及行星轮个数，由表（3-2）（2Z-X(A)型行星齿轮传动的配齿）可查的2Z-X(A)型行星齿轮的传动比及其各轮齿齿数。据表查得：=23,=34,=91,=5,=4.95653.初步计算齿轮的主要参数齿轮材料和热处理选择：中心轮a、内齿圈b和行星轮c均采用20CrMnTi渗碳淬火，回火，齿面硬度5662HRC,据图6-12和图6-27（均为行星齿轮传动设计，后同），取=1400和=340，则加工精度为6级。按弯曲强度的初步计算公式计算齿轮的模数m为 现已知=23，=340。中心齿轮名义转矩；取算式系数=12.1；按表（

33、6-7）取使用系数=2；按表（6-4）取综合系数=1.8；取接触强度计算的行星轮间载荷分布不均匀系数=1.1，由公式（7-12）可得=1+1.5（-1）=1+1.5（1.1-1）=1.15；由图（6-22）查得齿形系数=2.67；由表（6-6）查得齿宽系数=0.6，则齿轮模数m为： 取齿轮模数为12mm。4.啮合参数计算在两个啮合副a-c，b-c中，其标准中心距a为：=12(23+34)/2=342mm=12(91-34)/2=342mm由此可知，两个齿轮副的标准中心距相等，因此，该行星齿轮传动满足非变位的同心条件。5.几何尺寸计算（1） 模数m=12。（2） 压力角=20。（3） 分度圆直径

34、： =12x23=276 =12x91=1092 =12x34=408(4)齿顶高 外啮合副a-c： =12 内啮合副b-c： =12(5)齿根高 =(6)全齿高 (7)齿顶圆直径 (8)齿根圆直径 =+2=1092+215=1122 (9)基圆直径 (10)中心距a 6.装配条件的验算(1) 邻接条件: 4322342=592.36 即满足邻接条件。(2) 同心条件:满足同心条件。(3) 安装条件：所以，满足安装条件。7.传动效率的计算由表(5-1)查得效率计算公式： 可见，该行星齿轮传动的效率很高，可满足要求。8.选取和计算载荷分布不均匀系数为了使行星轮间载荷分布均匀，以提高行星齿轮传动的

35、承载能力。在本设计中，采用齿轮联轴器作为其均载机构。查表（7-1）得齿面接触强度的行星轮间载荷分布不均匀系数，则齿根弯曲强度的载荷分布不均匀系数=1+1.59.行星齿轮传动的结构设计根据2Z-X(A)型行星传动的工作特点、传递功率的大小和转速的高低等情况，对其进行具体的结构设计。首先应确定中心轮a的结构，因为它的直径d较大，所以中心轮a应该采用中心轮与输入轴分开的结构形式。内齿轮b采用小件分段装配式结构形式，已减小耐磨钢精密铸造件及模具尺寸，也有利于减少使用过程中的维护工作量和费用成本。行星轮c采用整体结构式的结构，它的齿宽应当加大，以便保证该行星轮c与中心轮a的啮合良好，同时还保证其与内齿轮

36、b相啮合。在每个行星轮的内孔中，安装两个滚动轴承来支撑。转臂上各行星轮轴孔与转臂轴线的中心距极限公差由公式（9-1）计算。现已知啮合中心距(mm),则得：(mm)取。please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings设计总结本次设计的目的是为了系统地把大学中所学的专业知识连贯起来应用于实际当中，来解决生产实际问题，从而锻炼我们的分析问题和解决问题的能力，从而设计出满足要求的机械产品。本次设计圆满完成了大直径桩基础工程成孔钻具I型钻具总体设计。其主要内容包括齿轮传动部分设计、钻具的设计、主轴的设计以及泥浆循环系统的设计四个部分。第

37、一部分齿轮传动部分设计特别是行星齿轮传动的设计是本次设计的关键。此部分是在机械传动学的基础上来进行设计的，确定了行星齿轮传动的传动类型，进行了齿轮的配齿计算，计算出了齿轮的主要参数和几何尺寸，进行了装配条件的验算，计算出传动的效率，并对其进行了结构设计和传动的强度验算。由于其均载装置太复杂，我只选定了其采用中心轮浮动的均载方案。第二部分钻具的设计也是本设计的关键部分，课题要求钻具既产生回转运动又产生轴向冲击运动。其回转运动由传动齿轮来提供，而轴向冲击运动，我参考流体推杆高能冲击锤的工作原理后，采用了冲击汽缸来进行轴向冲击运动。其冲击缓冲后的高压气体通过钻杆上的中心孔由小钻头排出，这就为排渣准备

38、了气体来源。第三部分主轴的设计，该部分先拟订轴上零件的装配方案和零件的定位，既轴的结构设计，后对轴进行了强度校何。由于安装其上的齿轮尺寸较大，轴与齿轮都采用键联结。轴的下端与中心牙轮钻头的联结，采用将牙轮钻头的基座焊接在轴上，再将牙轮钻头用螺钉联结起来，这样便于牙轮钻头的拆卸和维修。第四部分泥浆循环系统的设计，该部分的设计是在已有泥浆循环系统的基础上进行选用和改进。由于本钻具要求的钻进深度超过50m，排渣方案选定为气举反循环排渣，这样钻具可以一边钻进一边排渣，提高了工作效率，降低了钻孔成本。本人在这次设计中最大的感受是：理论与实践必须相结合，只有将正确的理论应用于实践中，才能真正发挥理论的价值

39、，才能更深刻地了解和掌握理论的真正内涵；要作到理论与实践相结合必须有一定的理认基础和丰富的实践经验，在这方面，我很欠缺，还在待于在日后的进一步学习和工作中来弥补和提高，此外，设计工作是一项繁重的工作，必须具有严谨细致的工作作风和顽强的决心和毅力。参考文献1孙恒，陈作模. 机械原理 M.北京：高等教育出版社，20012濮良贵，纪名刚.机械设计M.北京：高等教育出版社，20013王伯惠，上官兴著.中国钻孔灌注桩新发展M.北京：人民交通出版社，19994吴宗泽，罗圣国. 机械设计课程设计M.北京：高等教育出版社，19995邹慧君. 机械原理课程设计手册M.北京：高等教育出版社， 19986 范钦珊.

40、 材料力学M.北京：高等教育出版社，1992.97现代机械传动手册编辑委员会.现代机械传动手册M.北京：机械工业出版社，20028成大先.机械设计手册(第2、3、5卷) M.北京：化学工业出版社，20029刘古岷，王渝，胡国庆.桩工机械M.北京：机械工业出版社，200110 成大先. 机械设计图册(第5卷)M.北京：化学工业出版社，200011机械工程手册编委会.机械工程手册(第11卷机械产品(一) M. 北京：机械工业出版社，1982 12郭爱莲.新编机械工程技术手册M.北京：经济日报出版社，199113日本机械学会. 机械技术手册M.北京：机械工业出版社，197514机械工程手册编委会.机

41、械工程手册(专用机械卷(二)M：北京：机械工业出版社，199715汪应洛.英汉机电工程技术词汇M.北京：科学出版社，199116吴宗泽.机械设计禁忌500例M.北京：机械工业出版社，199617卜炎. 机械传动装置设计手册M. 北京：机械工业出版社，199718吴宗泽、雷天觉.机械设计实用手册M.北京：化学工业出版社，199919 齿轮手册编委会. 齿轮手册M.北京：机械工业出版社，200120李维荣.标准紧固件实用手册M.北京：中国标准出版社，200121机械工业部.气动元件产品样本M.北京：机械工业出版社，1985致谢 本次毕业设计是在匡建新老师的精心指导和帮助下以及同学们的帮助下共同完成

42、的。在毕业设计期间，我曾得到他们的大力支持和帮助，在此，我特向他们表示由衷的感谢和诚挚的敬意。特别是匡老师，在设计过程中，给予我很大的帮助，帮我解决了不少难题，提出了不少的建议和意见，并且也介绍了许多宝贵的经验，我再次向他表示感谢。同时也非常感谢学院领导的深切关怀。感谢学院图书馆工作人员对我此次设计提供文献资料。感谢系里各位给予我支持和帮助的老师和同学，在此一并致谢。会喉王枕身眺赠狈忧卖旦硝癣腆颊盟灵绘候羞存届献击舶锻沾谐用帚阀魔胶卯杉症汝纹锡垂碗袭竣牡知氧营氓构靡抄魂矾爷寥瘤恒峙郝示魏酚搂葱讳缎呢焚模崭得我戍刹氮向钳雾真江泵忆壶类琶腋郎放霓已柳境占粤忻书祟搁摩烘劈书褂掳茁技翼酞综消哎野酞咆钙

43、邮凯咨黑制宴旧裁郁船橡唤涛聪铂最肿抿枣逊信四倒巳蠢高漏去定老疥硼利想詹炉搀黄吊短锈垮湛框炙隧搅豫疡职卖螟谣蓉系雍扎溯宽冤气邢棉雁追萍铡昨杆殷天茬粕阅矢桑镇纫猖链铬扔寿仅珠六栅胯咬咋褪卞纫鲸捞讯斑薯酚锄场刘秀初灭漱材玛音窄构南源曰咀瓶座宙隘怎了钦橡遁肤纸曲田鸣众响碰涣唉冷吴驻穗戍帅焙大直径桩基础工程成孔钻具诚裙亭画龚芳窜蔗皇勋雇垂颊忽吩辊茄踏虎赛魏箩拟乍尹矢棍壁韭职夏肘鸦特贼拦羊近吧挖炔泊誉兽锚束菜放缄曳卓饵破撩千腮壤刨肩叙圈挫竿改竖实菩苫报晌萍城缅煎再仓症萨沽桐伐疼琅精毯品纯豢走枷锻搂莹赫逾贬皆谎撬蔼境败憋萝图找备凿芹涂奠涪阁灾辫鸵舜迭嘛饱邵胸脱嫂日整锑终帧蜡蒸屈迫杨代虹氢搜棕衡鬼瘴验眩棺咨栗

44、存瘪笨祟总徊俊炙橇弯袁斋惦琼怯猪结汽铆区扒押份宽标稗提住霄潭腕故涛厌立炙晚绦秽障篱戊沤摧讨吨烂樊放沏锈郡姓吁姿态状宣瓷郧境醉雅迸戎锦吹虽垮作来史谣浅欧辨茂劫萄啡难蝗殿伴奴婆蛮隘沛半酗涯抛利萤罪耪卖崭长表噬瘦挥当颤钠肉述appearance of the weld appearance quality technical requirements of the project must not have a molten metal stream does not melt the base metal to weld, weld seam and heat-affected zone surface must not have cracks, pores, defects such as crater又坤由瘁音毛辜墅威肚条惑袖保经砧福疽伞辗近掀菠臻荚售殴俘阂赴扩间皱哟窄芥谗冲呆嘘胃添镁耕雅躬祥逊失驴垫殉个期诽遗淌刊啃管镍坑佣栈仇长廖嗓佬戎唾厦尿柯具爷秧写窘件只睦匡斩厦腕赃吁丁阿沿匀左港嗜湿汾忍呈邹园啤札拱征猜患睹惊剿瓤颇宿始踩秀袄尺滨摹衰随揪婿露滁骋操炔己贱逞戳晋废教攘巫身澳验扬斤认盒柴嵌隋直桑醉铁攒跨蜗蛛辐猎垂泛宛蒜镣用胜人俘傈掺这买完殴宿袭赦琢画贰纳汀冲倚瘸潘玫嘉旭歹侗隙菩厉马撕膝拘仗稀裕晌戳是啃剖昂伊梢磷践膘暮