喜歡這套資料就充值下載吧。。。資源目錄里展示的都可在線預(yù)覽哦。。。下載后都有，，請(qǐng)放心下載，，文件全都包含在內(nèi)，，【有疑問咨詢QQ:414951605 或 1304139763】
==========================================
喜歡這套資料就充值下載吧。。。資源目錄里展示的都可在線預(yù)覽哦。。。下載后都有，，請(qǐng)放心下載，，文件全都包含在內(nèi)，，【有疑問咨詢QQ:414951605 或 1304139763】
==========================================
學(xué)生姓名
宋欣欣
班級(jí)
機(jī)教052
指導(dǎo)教師
牛愛青
論文（設(shè)計(jì)）題目
GCPS—20型工程鉆機(jī)的設(shè)計(jì)
目前已完成任務(wù)
1.制定畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)劃；
2.查找相關(guān)文獻(xiàn)；
3.完成畢業(yè)論文開題報(bào)告；
4.確定了工程鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)形式；
5.對(duì)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步的計(jì)算。
是否符合任務(wù)書要求進(jìn)度：符合
尚需完成的任務(wù)
1 繼續(xù)對(duì)論文材料進(jìn)行組織和整理；
2 按照論文提綱，有步驟有計(jì)劃的開展論文工作，存在問題要及時(shí)與老師溝通；
3 對(duì)已完成的論文內(nèi)容進(jìn)行檢查審核，力求把問題降到最少；
4 到規(guī)定的時(shí)間完成論文初稿；
5 根據(jù)指導(dǎo)老師的指導(dǎo)意見和全部材料完成論文。
能否按期完成論文（設(shè)計(jì)）：能
存在問題和解決辦法
存
在
問
題
資料不足，對(duì)論文主題的研究不夠透徹，且相關(guān)的理論知識(shí)還不夠全面；
與指導(dǎo)老師的交流不夠充分。
擬
采
取
的
辦
法
繼續(xù)查找資料，加強(qiáng)對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的理解和掌握。
指導(dǎo)教師簽 字
日期
年 月 日
教學(xué)院長(zhǎng)（系主任）
意 見
簽字： 年 月 日
河南科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期進(jìn)展情況檢查表
Virtual Manufacturing
What is Virtual Manufacturring
Virtual manufacturing(VM) is an integrated, synthetic manufacturing environment exercised to enhance all leveles of decision and control in a manufaceturing enterprise. VM can be described as a simulated model of the actual manufacturing setup which may or may not exist. It holds all the information relating to the process , the process control and management and product specific data. It is also possible to have part of the manufacturing plant be real and the other part virtual . Virtual manufacturing is the use of computer models and simulations of manufacturing process to aid in design and production of manufactured products.
Lawrence Associate[1996], have identified three different types of Virtual Manufacturing paradigms that use Virtual Reality technology to provide the integrated environment.
(1)Design-centered VM: provides designers with the tools to design products that meet design criteria such as design for X
(2)Production-centered VM: provides the means develop and analyse alternative production the process plans;
(3)Control-centered VM: allows the evaluation of product design, production plans, and control strategy and a means to iteratively to improve all of them through the simulation of the control process.
What is the Significance of VM
VM aims at providing an integrated environment for a number of isolated manufacturing technologies such as Computer Aided Design , Computer Aided Manufacturing, and Computer Aided Process Planning, thus allowing multiple users to concurrently carry out all or some of these functions without the need for being physically close to each other. For example, a process planning engineer and a manufacturing engineer can evaluate and provide feedback to a product designer, who may be physically located in another state or country, at the same time as the design is being conceived.
Another important contribution of VM is Virtual Engerprise(VE). Lin et al[1995] defined a Virtual Enterprise as “rapidly configured multi-disciplinary network of small, process specific firms configured to meet a window of opportunity to design and produce a specific product.” Using this techonology, a group of people , or corporations can pool their expertise and resources and capitalize a market opportunity, by sharing informatiion in a VM environment. The principal advantage of this technology is its ability to provide a multi-media envirnoment , enhancing communication at all levels in a product’s life cycle.
Application of VM
Application of VM encompass the entire life cycle of a product. Reported developments include a virtual space decision support system by Imamura and Nomural[1994] at the Matsushita company in Japan. This system applied towards the marketing and sales of kitchen furniture, allows customers to experience a kitchen environment and evaluate alternatives and select the best combination according to preferences. Their preferences are stored as drawings and subsequently transferred to the company’s production facilities.
Owen[1994] presented the work implemented at John Deere Company’s production facility, that used Virtual Manufacturing for the installation of an arc welding production system. The project involved using a Virtual 3-D environment for design, evaluation, and testing of the robotic production system. Part of the work was carried out at John Deere facility’s while part of it was done by Genesis System and Technomatrix Technologies. The VM approach helped shorten the design-to-manufacturing cycle-time.
DuPont[1994] presented an overview of Virtual Reality applications, and reported about Virtual prototyping being carried out at the Coventty School of Art and Design. These virtual prototypes are constructed in a computer at the beginning of the design process and allow the designer to perform tests on the virtual prototype such as a car beforehand, by walking around or through the design, examine its performance on a virtual road , sit in the driver’s seat , and check view lines, etc. Also reported were VM applications such as the virtual concurrent design and assembly of a landing gear, and simulation of side-impact collision to test vehicle safety.
Kim et al.[1994] also reported VR applications including the use of VM by designers at Boeing Aircraft Company for the ergonomic evaluation of their airplane designs for operation as well as maintenance. Another study used a VM environment to train robots. An operator’s movements were recognized, interpreted and stored in the form of robotic movement command. Shenai described the Virtual Wafer Fabrication(VWF) infratructure which provided an framework for the optimization of the key process and design variables in the development of application specific semi-conductor devices. Other application areas discussed in Larijani[1994] include machine-vision applications for diagnosis, fault detection , inspection and preventive maintenance, safety and maintenance training, ergonomic analysis. For example , new cab or shovel configurations for each Caterpillar moving equipment are tested by real drivers for possible imbalances while handling virtual bulldozers and turcks.
虛擬制造技術(shù)
什么是虛擬制造技術(shù)
虛擬制造是人們使用的一種高度集成化的、虛擬的生產(chǎn)環(huán)境，其目的是為了增強(qiáng)制造業(yè)的各種決策和控制力。在現(xiàn)實(shí)生活中，人們把虛擬制造技術(shù)描述成一個(gè)可存在或可不存在的實(shí)際生產(chǎn)機(jī)構(gòu)的仿真模型。該模型包含了所有與生產(chǎn)過程、生產(chǎn)過程控制管理和產(chǎn)品詳細(xì)數(shù)據(jù)有關(guān)的信息；同時(shí)它也可能包含部分實(shí)際上存在或不存在的有關(guān)生產(chǎn)企業(yè)的信息。虛擬制造技術(shù)通過使用計(jì)算機(jī)模型來(lái)模擬生產(chǎn)過程， 以達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)與之招商有所幫助的目的。
1996年Lawrence Associate吧虛擬制造技術(shù)（該技術(shù)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)提供集成環(huán)境的）分成3種不同的模式。
(1)以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造。該技術(shù)的特點(diǎn)是向設(shè)計(jì)者提供適當(dāng)?shù)墓ぞ邅?lái)設(shè)計(jì)不同的產(chǎn)品。
(2)以生產(chǎn)為中心的虛擬制造。該技術(shù)的特點(diǎn)是向生產(chǎn)決策者提供一定的方法來(lái)分析、研究待選擇的生產(chǎn)加工計(jì)劃。
(3)以控制為中心的虛擬制造。該技術(shù)的特點(diǎn)是允許生產(chǎn)設(shè)計(jì)管理人員對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃和控制決策進(jìn)行評(píng)估，同時(shí)也允許生產(chǎn)設(shè)計(jì)管理人員采用對(duì)控制過程進(jìn)行摸你的方法對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃和控制覺車進(jìn)行不斷的改進(jìn)。
虛擬制造技術(shù)的意義
虛擬制造技術(shù)的目的是向許多獨(dú)立的制造技術(shù)提供一個(gè)集成化環(huán)境。這些技術(shù)包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造和過程規(guī)劃。在這個(gè)虛擬制造的成環(huán)境中，有多種應(yīng)用目的的用戶無(wú)需將上述各技術(shù)緊密結(jié)合，就可完成部分甚至所有的任務(wù)。例如，一個(gè)生產(chǎn)過程的計(jì)劃工程師和一個(gè)制造工程師能夠?qū)ιa(chǎn)過程進(jìn)行評(píng)估，并且可以將評(píng)估的結(jié)果反饋給住在異地的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師，由他對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。
虛擬制造技術(shù)的另外一個(gè)重要貢獻(xiàn)是虛擬企業(yè)。1995年Lin et al.把虛擬企業(yè)定義成快速構(gòu)造的小型專業(yè)公司的多學(xué)科聯(lián)合。構(gòu)造該企業(yè)的目的是完成某種專門產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。通過分享虛擬制造環(huán)境中的信息資源，許多人和公司借助該技術(shù)科共享它們之間的相關(guān)技術(shù)、資源和有利的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。因此，虛擬制造技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠向用戶提供一個(gè)擁有多種媒體的虛擬環(huán)境，加強(qiáng)了產(chǎn)品循環(huán)周期各個(gè)層次的信息交流。
虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用
在實(shí)際應(yīng)用過程中，虛擬制造技術(shù)往往貫穿產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，比如，1994年日本Matsushita公司的Imamura和Nomura的一項(xiàng)研究成果中包括了一個(gè)可視化的空間決策系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要應(yīng)用于廚具銷售領(lǐng)域。它首先允許顧客去感受某種廚房環(huán)境，然后由顧客對(duì)這些廚具進(jìn)行比較，最后根據(jù)他們自己的喜好選擇出最好的組合。當(dāng)然，這些顧客的喜好會(huì)被記錄起來(lái)，然后反饋給公司的生產(chǎn)機(jī)構(gòu)。
Owen在1994年向公眾介紹了John Deere公司生產(chǎn)部門所完成的一項(xiàng)研究成果，該成果利用虛擬制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)了某種生產(chǎn)系統(tǒng)的安裝過程。該項(xiàng)成果包括運(yùn)用虛擬三維技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)、 評(píng)估和測(cè)試機(jī)器人生產(chǎn)系統(tǒng)。在這項(xiàng)成果的研制過程中，有一些工作由John Deere公司完成的，而另外一些工作由Genesis系統(tǒng)和Technomatrix技術(shù)公司完成.此項(xiàng)虛擬制造技術(shù)的運(yùn)用對(duì)于縮短該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)-生產(chǎn)周期起了一定的作用。
1994年DuPont對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用做了總的介紹，同時(shí)他對(duì)英國(guó)的Coventry藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院完成的虛擬樣機(jī)進(jìn)行了報(bào)道。這些虛擬樣機(jī)剛開始是在計(jì)算機(jī)中構(gòu)造完成的，這使得設(shè)計(jì)者可以在計(jì)算機(jī)上預(yù)先對(duì)它們（例如汽車）進(jìn)行一些方面的測(cè)試。通過在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行這些虛擬樣機(jī)，設(shè)計(jì)者可以對(duì)汽車在虛擬道路上的行駛性能、駕駛員坐在駕駛室的舒適程度及其開車時(shí)的視野狀況等方面做一定的測(cè)試和檢查。另外，虛擬制造技術(shù)還可應(yīng)用在虛擬并行設(shè)計(jì)，飛機(jī)起落架的虛擬裝配合和檢測(cè)汽車碰撞性能的仿真等方面。
Kim et al.在1994年也報(bào)道了一些虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用的實(shí)例，其中包括波音飛機(jī)公司的設(shè)計(jì)師們利用虛擬制造技術(shù)對(duì)所設(shè)計(jì)的飛機(jī)在操作和維護(hù)方面所做的一些有關(guān)飛機(jī)對(duì)環(huán)境影響方面的評(píng)估。另一個(gè)有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用實(shí)例是利用虛擬制造技術(shù)的環(huán)境訓(xùn)練機(jī)器人，即以機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令的形式對(duì)操作者的行為進(jìn)行識(shí)別、解釋并最終儲(chǔ)存起來(lái)。Shennai描述了虛擬制造技術(shù)在膠片結(jié)構(gòu)制作方面的應(yīng)用（該技術(shù)被稱為虛擬膠片構(gòu)造技術(shù)）。該技術(shù)為特殊半導(dǎo)體在研制過程中的主要工藝和設(shè)計(jì)變量的優(yōu)化提供了一定的方法。1994年Larijani還介紹了其他有關(guān)虛擬制造技術(shù)應(yīng)用方面的實(shí)例，主要包括虛擬可視化技術(shù)在機(jī)器的故障診斷、故障檢測(cè)、檢查預(yù)防性維護(hù)、安全和維護(hù)培訓(xùn)及環(huán)境分析設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用。比如，Caterpillar公司的每一輛汽車和推土機(jī)均由實(shí)際駕駛?cè)藛T通過在計(jì)算機(jī)上操作虛擬推土機(jī)和汽車，來(lái)檢測(cè)它們?cè)趯?shí)際運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的不平衡的問題。
出處：趙運(yùn)才﹒機(jī)電工程專業(yè)英語(yǔ)﹒北京大學(xué)出版社﹒2006
河南科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書
題目名稱：GCPS—20型工程鉆機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
宋欣欣
所學(xué)專業(yè)
機(jī)電技術(shù)教育
學(xué)號(hào)
20050314202
指導(dǎo)教師姓名
牛愛青
所學(xué)專業(yè)
農(nóng)機(jī)修造
職稱
高級(jí)實(shí)驗(yàn)師
完成期限
2008年12月26 日至2008年12月21日
一、論文（設(shè)計(jì)）主要內(nèi)容及主要技術(shù)指標(biāo)
1.主要內(nèi)容：
GCPS—20型鉆機(jī)是一種復(fù)合式多功能鉆機(jī)，為適應(yīng)我國(guó)深基礎(chǔ)工程和連續(xù)墻以及水利工程、橋梁工程的發(fā)展與需要，結(jié)合大口徑鉆機(jī)灌注樁和地下連續(xù)墻施工的特點(diǎn)，為解決在復(fù)雜地層、硬巖中成孔而研制，特別卵石層、基石、漂石層能大幅度提高施工效率，在各種成孔方法中是比較經(jīng)濟(jì)有效的方法。
2. 技術(shù)指標(biāo)：
1.沖擊卷?yè)P(yáng)機(jī)
提升能力 （KN） 60
提升速度 （m/s） 0.4 .05 0.6
2. 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速 (r/min) 13, 17, 21, 26, 42, 52
3. 主機(jī)動(dòng)力型號(hào)(功率) YD280S 55 KW (1480 r/min )
4. 鉆塔額定負(fù)載 (KN) 180
二、 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要求
1.畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告：有400字左右的中英文摘要，正文后有20篇左右的參考文獻(xiàn)，其中正文中要引用5篇以上文獻(xiàn)，并注明文獻(xiàn)出處。
2.有不少于2000漢字的與本課題有關(guān)的外文翻譯資料。
3.畢業(yè)設(shè)計(jì)字?jǐn)?shù)在20000字以上。
4.程序清單和圖紙。
5.作品及照片。
三、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度安排
1.2008年12月16日-2008年12月21日，下達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書；寒假期間完成英文資料翻譯和開題報(bào)告。
2. 2009年2月16-2月27日（第1-2周），指導(dǎo)教師審核開題報(bào)告、設(shè)計(jì)方案和英文資料翻譯。
3. 2009年3月2日-4月24日（第3-10周），畢業(yè)設(shè)計(jì)單元部分設(shè)計(jì)。
4. 2009年4月20日-4月30日（第10-11周），畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查。
5. 2009年5月4日-5月22日（第12-14周），設(shè)計(jì)仿真、程序調(diào)試、線路板制作調(diào)試，
整理、撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告。
6. 2009年5月25-6月5日（第15-16周）上交畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告，指導(dǎo)教師、評(píng)閱教師審查評(píng)閱設(shè)計(jì)報(bào)告，畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯資格審查。畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯，學(xué)生修改整理設(shè)計(jì)報(bào)告。
河南科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告
題目名稱： GCPS—20型工程鉆機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
宋欣欣
專業(yè)
機(jī)電技術(shù)教育
學(xué)號(hào)
20050314202
指導(dǎo)教師姓名
牛愛青
所學(xué)專業(yè)
農(nóng)機(jī)修造
職稱
高級(jí)實(shí)驗(yàn)師
完成期限
2009年 2月 16日至 2009年 2月27日
一、選題的目的意義
隨著國(guó)家4萬(wàn)億基本建設(shè)的資金投入，由于大量基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需要，對(duì)工程鉆機(jī)技術(shù)的要求更高，鉆機(jī)不僅要具有高效性、環(huán)保性，更要具有復(fù)合性。通常使用的工程鉆機(jī)在工作時(shí)只有鉆進(jìn)，但當(dāng)遇到較為堅(jiān)硬的巖石層。如卵石、灰?guī)r、花崗巖等巖石地層，就不得不改進(jìn)鉆進(jìn)方位，或另鉆它孔，為解決此問題在老師的指導(dǎo)下我設(shè)計(jì)這臺(tái)帶有沖擊鉆的多功能復(fù)合型鉆機(jī)，它可有效的解決上述問題，我相信這臺(tái)鉆機(jī)一定會(huì)有很廣闊的市場(chǎng)前景!
二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,各類建筑和工程施工的數(shù)量激增,工程難度日益加大,質(zhì)量要求越來(lái)越高,極大的推動(dòng)了各類基礎(chǔ)處理施工技術(shù)的發(fā)展,尤其是近 20 年來(lái),由于建筑的大型化和高層化,各種處理范圍廣,效率高,污染少,成本低的深基礎(chǔ)施工工法，如大型旋挖樁、地下連續(xù)墻、各種錨固、高壓旋噴、深層攪拌等已成為基礎(chǔ)工程施工的重要手段。而現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)施工設(shè)備效率低下,污染嚴(yán)重,不能適應(yīng)新施工技術(shù)的要求,施工企業(yè)一直在大量進(jìn)口該類設(shè)備。加大開發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的新型基礎(chǔ)工程施工鉆機(jī)的力度,滿足市場(chǎng)急需,替代進(jìn)口,是該類設(shè)備制造業(yè)的首要任務(wù)。
三、主要研究?jī)?nèi)容
這臺(tái)鉆機(jī)設(shè)計(jì)為散裝式轉(zhuǎn)盤沖擊、回轉(zhuǎn)復(fù)合式多功能鉆機(jī)，適用于基礎(chǔ)工程和連續(xù)墻以及水利工程、鉆鑿高層建筑、橋梁、港口基礎(chǔ)樁孔的鉆進(jìn)，也用于大口徑水井及其他工程孔的鉆，主要用于第四世紀(jì)地層及其卵石、灰?guī)r、花崗巖、漂石層等硬巖地層。
主要應(yīng)用于建筑工程、水利工程、橋梁工程、礦井鉆進(jìn)等領(lǐng)域。
四、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的研究方法或技術(shù)路線
首先查閱有關(guān)鉆機(jī)設(shè)計(jì)的相關(guān)資料， 了解鉆機(jī)的組成和鉆機(jī)設(shè)計(jì)的一般步驟，了解當(dāng)前實(shí)際生產(chǎn)中鉆機(jī)的應(yīng)用情況，確定零件加工工藝，根據(jù)零件工藝精度等要求，確定鉆機(jī)個(gè)主要結(jié)構(gòu)類型。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查閱確定鉆機(jī)相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。按需要選用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件型號(hào)，確定非標(biāo)準(zhǔn)件形狀、尺寸，根據(jù)參數(shù)選取電機(jī)設(shè)備。繪制鉆機(jī)裝配圖。
五、 主要參考文獻(xiàn)與資料
1.GPS——20型工程鉆機(jī)使用說明﹒ 上海金泰股份有限公司探礦機(jī)械廠，1998
2.成大先﹒機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)減（變）速速器·電機(jī)與電器﹒化學(xué)工業(yè)出版 社，2004
3.殷琨﹒發(fā)展中的沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)﹒探礦工程（第5期），1997
4.胡家秀﹒簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)使用手冊(cè)﹒機(jī)械工業(yè)出版社﹒1999
5.成大先﹒機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)聯(lián)接與緊固﹒化學(xué)工業(yè)出版社，2004
六、 指導(dǎo)教師審批意見
簽名：
年 月 日
河 南 科 技 學(xué) 院
2009屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
GCPS-20型工程鉆機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名： 宋 欣 欣
所在院（系）： 機(jī) 電 學(xué) 院
所學(xué)專業(yè)： 機(jī) 電 技 術(shù) 教 育
導(dǎo)師姓名： 牛 愛 青
完成時(shí)間：2009年6月2日
摘 要
GCPS—20型鉆機(jī)是一種多功能復(fù)合式的工程鉆機(jī)，可以有效提高我國(guó)深基礎(chǔ)工程和連續(xù)墻以及水利工程、橋梁工程的施工效率。本篇論文重點(diǎn)設(shè)計(jì)了工程鉆機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，查閱相關(guān)機(jī)械手冊(cè)，按照機(jī)械設(shè)計(jì)的要求和機(jī)械原理的原則，進(jìn)行了包括電機(jī)的的確定，帶輪的選擇，和變速箱的設(shè)計(jì)及計(jì)算，變速箱的設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)計(jì)算和軸的計(jì)算，分別對(duì)變速箱進(jìn)行齒輪校驗(yàn)和軸的校驗(yàn)，同時(shí)進(jìn)行彎矩和扭矩的計(jì)算，確定危險(xiǎn)截面及安全系數(shù)校核計(jì)算，并且確定聯(lián)軸器等其余部分零部件。
關(guān)鍵詞：工程鉆機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)，變速箱，校核
The Design of Model GCPS-20 Engineering Driller
Abstract
The types GCPS-20 drill the machine is a kind of compound type multi-function drill the machine, can effectively improve the efficiency of our country development and demands of the deep foundation and consecution wall and marine hydraulic engineering, the bridge engineering, This paper focused on the design of the drive system of drilling engineering, machinery inspection manual, in accordance with the requirements of mechanical design and mechanical principles of principle and conduct, including the determination of the motor, the choice of pulley and gearbox design and calculation speed box design includes the structure of the calculation and the calculation of axis, respectively, carried out on the gearbox shaft gear check and check, at the same time the calculation of bending moment and torque, to determine the risk of cross-section and check the safety coefficient calculation, and determine the coupling such as the rest of the parts.
Keywords: Engineering Driller, Transmission System, Gearbox, Check
目 錄
1 緒論 ……………………………………………………………………………………1
1.1 項(xiàng)目的研究意義…………………………………………………………………1
1.2 國(guó)內(nèi)外科技現(xiàn)狀…………………………………………………………………1
1.3 設(shè)計(jì)產(chǎn)品的用途和應(yīng)用領(lǐng)域……………………………………………………1
2 鉆機(jī)的總體設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………2
2.1 總體布局設(shè)計(jì)……………………………………………………………………2
2.1.1 傳動(dòng)系統(tǒng)…………………………………………………………………2
2.1.2 氣動(dòng)系統(tǒng)…………………………………………………………………2
2.1.3 電氣系統(tǒng)…………………………………………………………………2
2.1.4 工具系統(tǒng)…………………………………………………………………2
2.1.5 各部件的功能……………………………………………………………2
2.2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)……………………………………………………………………3
3 電機(jī)確定 ………………………………………………………………………………4
3.1 按鉆頭鉆進(jìn)所需功率計(jì)算………………………………………………………4
3.2 按鉆機(jī)沖擊鉆進(jìn)所需功率計(jì)算…………………………………………………6
4 帶輪選擇 ………………………………………………………………………………6
5 變速箱的設(shè)計(jì)及計(jì)算 …………………………………………………………………9
5.1 變速箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ……………………………………………………………9
5.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算 ………………………………………………………………………9
5.2.1 初步選定 ………………………………………………………………9
5.2.2 選定變速箱傳動(dòng)公比……………………………………………………9
5.2.3 按彎曲強(qiáng)度確定齒輪模數(shù) ……………………………………………10
5.2.4 按接觸強(qiáng)度確定齒輪分度圓直徑與中心距 …………………………11
5.2.5 齒寬的確定 ……………………………………………………………11
5.2.6 齒輪齒數(shù)確定 …………………………………………………………12
5.2.7 計(jì)算齒輪相關(guān)參數(shù)、確定齒輪 ………………………………………13
5.3 齒輪校驗(yàn) ………………………………………………………………………13
5.3.1 齒輪受力分析 …………………………………………………………13
5.3.2 齒輪傳動(dòng)齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 ……………………………………14
5.3.3 齒輪傳動(dòng)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 ……………………………………16
5.4 變速箱軸的計(jì)算 ………………………………………………………………18
5.4.1 一軸計(jì)算 ………………………………………………………………18
5.4.2 二軸計(jì)算 ………………………………………………………………19
5.4.3 三軸計(jì)算 ………………………………………………………………19
5.5 軸的校驗(yàn) ………………………………………………………………………19
5.5.1 按轉(zhuǎn)矩計(jì)算 ……………………………………………………………20
5.5.2 軸上受力分析 …………………………………………………………20
5.5.3 求支反力 ………………………………………………………………21
5.5.4 作彎矩和轉(zhuǎn)矩圖 ………………………………………………………21
5.5.5 確定危險(xiǎn)截面及安全系數(shù)校核計(jì)算 …………………………………23
6 鉆機(jī)其余部分零部件選擇 ……………………………………………………………26
6.1 聯(lián)軸器的選用 …………………………………………………………………26
6.2 減速器齒輪安排 ………………………………………………………………27
7 結(jié)束語(yǔ) …………………………………………………………………………………29
致謝 ………………………………………………………………………………………30
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………………31
1 緒論
1.1 項(xiàng)目的研究意義
隨著西氣東輸、京滬高速鐵路等一批國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目的陸續(xù)啟動(dòng),國(guó)家對(duì)基本建設(shè)的投入持續(xù)增長(zhǎng),對(duì)工程鉆機(jī)技術(shù)要求更高，鉆機(jī)不僅要具有高效性、環(huán)保性，更要具有復(fù)合性。通常使用的工程鉆機(jī)在工作時(shí)只有鉆進(jìn)，當(dāng)遇到較為堅(jiān)硬的巖石層，如卵石、灰?guī)r、花崗巖等硬巖石地層，就不得不改變鉆進(jìn)方位，或另鉆它孔，為解決此問題在老師的指導(dǎo)下我設(shè)計(jì)這臺(tái)帶有沖擊鉆的多功能復(fù)合型鉆機(jī)，它可有效的解決上述問題。我相信這臺(tái)鉆機(jī)一定會(huì)有很廣闊的市場(chǎng)前景!
1.2 國(guó)內(nèi)外的科技現(xiàn)狀
隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,各類建筑和工程施工的數(shù)量激增,工程難度日益加大,質(zhì)量要求越來(lái)越高,極大的推動(dòng)了各類基礎(chǔ)處理施工技術(shù)的發(fā)展,尤其是近 20 年來(lái),由于建筑的大型化和高層化,各種處理范圍廣,效率高,污染少,成本低的深基礎(chǔ)施工工法，如大型旋挖樁、地下連續(xù)墻、各種錨固、高壓旋噴、深層攪拌等已成為基礎(chǔ)工程施工的重要手段。而現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)施工設(shè)備效率低下,污染嚴(yán)重,不能適應(yīng)新施工技術(shù)的要求,施工企業(yè)一直在大量進(jìn)口該類設(shè)備。加大開發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的新型基礎(chǔ)工程施工鉆機(jī)的力度,滿足市場(chǎng)急需,替代進(jìn)口,是該類設(shè)備制造業(yè)的首要任務(wù)。
1.3 設(shè)計(jì)產(chǎn)品的用途和應(yīng)用領(lǐng)域
這臺(tái)鉆機(jī)設(shè)計(jì)為散裝式轉(zhuǎn)盤沖擊、回轉(zhuǎn)復(fù)合式多功能鉆機(jī)，適用于基礎(chǔ)工程和連續(xù)墻以及水利工程、鉆鑿高層建筑、橋梁、港口基礎(chǔ)樁孔的鉆進(jìn)，也用于大口徑水井及其他工程孔的鉆，主要用于第四世紀(jì)地層及其卵石、灰?guī)r、花崗巖、漂石層等硬巖地層。
主要應(yīng)用于建筑工程、水利工程、橋梁工程、礦井鉆進(jìn)等領(lǐng)域。
2 鉆機(jī)的總體設(shè)計(jì)
2.1 總體布局設(shè)計(jì)
鉆機(jī)由底座、傳動(dòng)裝置、減速器（分動(dòng)箱）、主副卷?yè)P(yáng)機(jī)、沖擊卷?yè)P(yáng)機(jī)、轉(zhuǎn)盤、鉆塔、氣動(dòng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、工具系統(tǒng)組成。
2.1.1 傳動(dòng)系統(tǒng)
電機(jī)的動(dòng)力經(jīng)皮帶傳至變速器，變速器為一進(jìn)三出結(jié)構(gòu)，一路輸出經(jīng)齒輪傳至主副卷?yè)P(yáng)機(jī)；一路輸出至減速器，經(jīng)由萬(wàn)向軸傳至轉(zhuǎn)盤，供回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)；一路輸出經(jīng)鏈輪傳動(dòng)沖擊卷?yè)P(yáng)機(jī)，供沖擊提升。
2.1.2 氣動(dòng)系統(tǒng)
空壓機(jī)輸出壓力氣，由空氣包至氣控箱，分兩路經(jīng)操縱閥控制，傳至沖擊卷?yè)P(yáng)機(jī)兩只氣胎離合器，完成沖擊提升及降落。
2.1.3 電氣系統(tǒng)
控制電機(jī)啟動(dòng)及關(guān)閉，為氣動(dòng)系統(tǒng)提供電源控制，為操縱箱提供控制系統(tǒng)。
2.1.4 工具系統(tǒng)
游動(dòng)滑車、水龍頭、主動(dòng)鉆桿、孔內(nèi)鉆桿、加重塊、刮刀鉆頭、墊叉組成回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工具系統(tǒng)。游動(dòng)滑車、水龍頭、孔內(nèi)鉆桿、沖擊排渣管、沖擊鉆頭、孔口導(dǎo)向工具、墊叉組成沖擊鉆進(jìn)工具系統(tǒng)。
2.1.5 各部件的功能
轉(zhuǎn)盤 轉(zhuǎn)盤用于驅(qū)動(dòng)主動(dòng)鉆桿及鉆具回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤系一級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過大錐齒、轉(zhuǎn)臺(tái)、大、小補(bǔ)心驅(qū)動(dòng)鉆桿工作。
減速器 減速器是進(jìn)一步降低轉(zhuǎn)速、提高扭矩而設(shè)計(jì)的，有兩檔變速，由雙聯(lián)滑動(dòng)齒輪實(shí)行。
變速箱 變速箱為二軸一級(jí)變速箱，有三擋變速，由單、雙聯(lián)齒輪滑移實(shí)現(xiàn)變速。變速箱內(nèi)有正、反轉(zhuǎn)裝置，由雙向牙嵌離合器實(shí)現(xiàn)，單向牙嵌離合器實(shí)現(xiàn)卷?yè)P(yáng)機(jī)離合。
主、付卷?yè)P(yáng)機(jī) 主、付卷?yè)P(yáng)機(jī)均為行星式卷?yè)P(yáng)機(jī)，靠制動(dòng)行星輪來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆具的提升。
底座 底座由滑臺(tái)、下座、油缸、孔口板組成，轉(zhuǎn)盤、卷?yè)P(yáng)機(jī)組固定于滑臺(tái)上，鉆塔固定于下座上，油缸一端固定于滑臺(tái)，另一端與孔口板相聯(lián)，油缸用于滑臺(tái)的后移和孔口板開合。
鉆塔 鉆塔用于懸掛游動(dòng)滑車、水龍頭和提升器等提升設(shè)備，結(jié)構(gòu)形式為“n”型，鉆塔內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向槽和主動(dòng)鉆桿后置懸掛裝置。導(dǎo)向槽用于水龍頭導(dǎo)向，懸掛裝置用于換接鉆桿時(shí)主動(dòng)鉆桿不落地。鉆塔起落由油缸完成。
2.2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)
(1) 沖擊卷?yè)P(yáng)機(jī)
提升能力 （KN） 60
提升速度 （m/s） 0.4 .05 0.6
(2) 沖擊行程 (m) 0.5—4
(3) 沖擊次數(shù) (1/min) 6—14
(4) 沖錘質(zhì)量 (kg) 3000—5000
(5) 主、副卷?yè)P(yáng)機(jī)
提升能力 (單繩KN) 30
卷繩速度 (m) 0.45, 0.68, 1.13, 1.69
0.31, 0.46, 0.77, 1.15
(6) 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速 (r/min) 13, 17, 21, 26, 42, 52
(7) 主機(jī)動(dòng)力型號(hào)(功率) YD280S 55 KW (1480 r/min )
(8) 鉆塔額定負(fù)載 (KN) 180
(9) 空壓機(jī)型號(hào)( 排量，壓力) UB 300—500
（3.55 /min, 0.8 MP）
(10) 配備砂石泵型號(hào)（型號(hào)） 6BS (180/h)
或8BS（340 /h）
(11) 外型尺寸 （長(zhǎng)X寬X高） 10000X2400X1700
(12) 重量
主機(jī)重量 （t） 10.4
全套設(shè)備總重 （t） 28
3 電機(jī)確定
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，電機(jī)的選擇偏大些，加大儲(chǔ)備系數(shù)，這樣可以提高鉆進(jìn)效率。
3.1 按鉆頭所需功率計(jì)算
設(shè)電機(jī)輸出實(shí)際功率為N。
N。＝1.2Nj
式中：Nj—鉆機(jī)所需功率 KW
Nj＝（Nh＋Ny）/η
式中: Nh—回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)所需功率 （KW） η—效率 η=0.8
Ny—油泵所需功率 （KW）
Nh=N1+N2+N3
式中: N1—井底破碎巖石、土層所需功率 （KW）
N2—鉆頭與孔底摩擦所需功率 （KW）
N3—回轉(zhuǎn)鉆桿所需功率 （KW）
Nh=N1+N2+N3的計(jì)算
N1= （1）
其中： m---鉆頭切削刀數(shù) 取m=4
n---轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù) 鉆進(jìn)時(shí) =26 r/min
h---轉(zhuǎn)進(jìn)速度 試取h=0.8cm/min
δ---巖石抗壓強(qiáng)度 其值見表3-1
A---井底破碎環(huán)狀面積
A= （2）
N2=δ×f×e×n×(R+r)/1944800 （3）
式中： f---鉆具與巖石直間的摩擦系數(shù) f=0.5
e---側(cè)摩擦系數(shù) e=1.1
R---鉆頭外圓半徑 R=200cm
r---鉆頭內(nèi)孔半徑 r=0cm
N3=(當(dāng)n<200r/min時(shí)) （4）
式中： L---孔深 取L=8000mm
d---鉆桿直徑 d=100mm
γ---沖洗液比重 γ=1.5
將上述參數(shù)及轉(zhuǎn)盤的不同轉(zhuǎn)速分別代入以上各式，所得值列表 3—2中。
表 3 - 1抗壓強(qiáng)度
巖 石 名 稱
抗 壓 強(qiáng) 度 δ（N/cm2）
大理石、石灰?guī)r
1000
煤
2000
粘土、頁(yè)巖、片狀砂巖
4000
表 3 - 2
N (KW)
或C(N/cm2 )
13r/min
17 r/min
21 r/min
N1
1000
5.83
6.23
6.57
2000
11.65
12.46
13.14
4000
23.31
24.93
26.29
N2
1000
0.37
0.48
0.59
2000
0.74
0.96
1.19
4000
1.48
1.92
2.38
N3
0.49
0.77
1.10
N回
1000
6.69
7.48
8.26
2000
12.88
14.19
15.43
4000
25.28
27.62
29.77
N (KW)
或C(N/cm2 )
26r/min
42 r/min
52r/min
N1
1000
6.93
7.81
8.24
2000
13.82
15.56
16.42
4000
27.63
37.11
40.55
N2
1000
0.74
1.19
1.47
2000
1.47
2.38
2.94
4000
2.94
4.76
5.88
N3
1.59
3.59
5.16
N回
1000
9.26
11.59
14.87
2000
16.88
21.53
26.52
4000
32.16
45.46
51.59
3.2 當(dāng)鉆機(jī)進(jìn)行沖擊鉆進(jìn)時(shí)功率計(jì)算
沖擊卷?yè)P(yáng)機(jī)的提升能力為 60KN
提升速度 V（m/s） 0.4 0.5 0.6
所需功率 P=FV
P (KW) 為 24 30 36
變速器的傳遞效率η=0.8
所需電機(jī)的功率 ==45KW
鉆進(jìn)時(shí)所需的最大功率為 51.59 KW
沖擊時(shí)，轉(zhuǎn)盤不工作，按鉆進(jìn)時(shí)選擇電機(jī) P=55KW。
4 帶輪選擇
軸轉(zhuǎn)速 793.8 r/min ,電機(jī)轉(zhuǎn)速 1480 r/min, 每天工作16 小時(shí)以上，=55KW
工作原理如圖4-1所示：
圖4-1
(1) 設(shè)計(jì)功率 = （5）
查：工況系數(shù)=1.6
由式（5）得：=1.6×55=88KW
(2) 選定帶型 根據(jù)=88KW =1480 r/min
確定帶型為 C型 =200～315mm
(3) 傳動(dòng)比 i==1.86 （6）
(4) 小帶輪直徑 =355 mm
大帶輪直徑 =355i = 661.88 mm
取 = 630 mm
位置關(guān)系見下圖4-2：
(5) 軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速 = （7）
由式（7）得： ==825.6 r/min
(6) 帶速 V = （8）
由式（8）得： V = = 27.5 m/s
(7) 初定軸間距
= 1500 mm
(8) 所需基準(zhǔn)長(zhǎng)度
= 2+（+）+ （9）
由式（9）得：=2×1500 +
=4565.4 mm
查取 =4500 mm
(9) 實(shí)際軸間距
（10）
取 =1467.3 mm
(10) 小帶輪包角
= - = （11）
(11) 單根V帶基本額定功率
由 = 200 mm 和 =1480 r/min 查得C型帶 =14012 KW
考慮傳動(dòng)比的影響，額定功率的增量1=1.1KW
(12) V帶的根數(shù)
Z = （12）
——小帶輪包角修正系數(shù) = 0.96
——帶長(zhǎng)修正系數(shù) = 1.04
由式（12）= 5.78
取 Z= 6根
(13) 單根V帶預(yù)緊力
（13）
m ——帶的每米質(zhì)量 m= 0.3
由式（13）
= 654.65 N
5 變速箱的設(shè)計(jì)與計(jì)算
5.1 變速箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
變速箱為二軸一級(jí)變速箱，有三擋變速，由單、雙聯(lián)齒輪滑移實(shí)現(xiàn)變速。變速箱內(nèi)有正、反轉(zhuǎn)裝置，由雙向牙嵌離合器實(shí)現(xiàn)，單向牙嵌離合器實(shí)現(xiàn)卷?yè)P(yáng)機(jī)離合。
5.2 結(jié) 構(gòu) 計(jì) 算
5.2.1 初步選定
轉(zhuǎn)盤所需的轉(zhuǎn)速為：10、15、24、30、33、65
減速器有兩擋減速，傳動(dòng)比為:
再由轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速可知，變速器的處定轉(zhuǎn)速,
由表5.1可知，變速箱輸出轉(zhuǎn)速 (r/min) :160、250、500
表5.1
10
15
24
30
33
65
0.059
160
250
500
0.13
160
250
500
5.2.2 選定變速箱公比
=1.26
在變速箱中錐齒輪降速，二軸的轉(zhuǎn)速為（r/min） ：
500×1.26=630
250×1.26=315
160×1.26=202
確定一軸最高轉(zhuǎn)速為：=630×1.26=793.8 r/min
確定一軸其余傳動(dòng)比為： = = 2.52 =
= = 3.9 =
5.2.3 按彎曲強(qiáng)度確定齒輪模數(shù)
由公式 （14）
式中： k ——載荷系數(shù)，一般取 k=1.2～2
取 k=1.5
——小齒輪傳遞的額定轉(zhuǎn)矩 N·M
= 636.7 r/min
——復(fù)合齒形系數(shù) 取 =4.5
——齒寬系數(shù) 取 =20
——小齒輪齒數(shù) 試取 =19
——許用彎曲應(yīng)力
=
——齒輪選用氣體滲碳處理的許用應(yīng)力
取=1300
——接觸強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù)
取 = 1.1
= = 1300/1.1 =1181.8 N/
由式（14）計(jì)算 = 2.87
試取 m = 4 mm
5.2.4 按接觸強(qiáng)度確定齒輪分度圓直徑與中心距
由公式 （15）
式中 K——載荷系數(shù) 取 K = 1.5 ;
——小齒輪傳遞的額定轉(zhuǎn)矩（Nm）;
u—— 齒數(shù)比 u= 3.9
——齒寬系數(shù) = 1.0526
——許用接觸應(yīng)力 =
—— 實(shí)驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力（N/）
取 = 1300
——接觸強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù)
取 = 1.1
= = = 1181.8 N/
由式（15）計(jì)算
d1 766×0.0935 = 71.62 mm
而 =4×19= 76 mm 71.62 mm
經(jīng)計(jì)算，齒輪可用。
5.2.5 齒寬的確定
齒輪相關(guān)參數(shù)之間幾何位置關(guān)系如圖5-1所示：
圖5-1齒輪個(gè)數(shù)據(jù)位置示意圖
由公式 （16）
已知 =20 = 19
由式（16）得 = = 1.0526
公式 （17）
式中 b ——齒寬
——齒輪分度圓直徑 =4×19= 76mm
由式（17）得 = 1.0526×76 = 80 mm
5.2.6 齒輪齒數(shù)確定
齒數(shù)確定見表5.2
傳動(dòng)比
齒數(shù)和 s = 95
1.26
42
53
2.51
27
68
3.9
19
76
表5.2 齒數(shù)確定
5.2.7 計(jì)算齒輪相關(guān)參數(shù)、確定各齒輪
詳見表5.3
中心距 （18）
由式（18）得 中心距 142.5 mm
詳細(xì)數(shù)據(jù)見表5.3
齒輪
齒數(shù)
模數(shù)
分度圓直徑
齒頂高
齒根高
全齒高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
19
4
76
4
5
9
84
66
76
4
304
4
5
9
312
294
27
4
108
4
5
9
116
98
68
4
272
4
5
9
280
262
42
4
168
4
5
9
276
158
53
4
212
4
5
9
220
202
表 5.3齒輪個(gè)具體數(shù)據(jù)
5.3 齒 輪 校 驗(yàn)
經(jīng)設(shè)計(jì)可知，齒輪Z1、Z2在較高的轉(zhuǎn)速下工作，承受較大的載荷，在變速過程中又受較小的沖擊，故校驗(yàn)齒輪Z1、Z2。
5.3.1 齒輪的受力分析
直齒輪端面分度圓上的額定圓周力
（19）
式中 T——齒輪額定轉(zhuǎn)矩
d ——齒輪分度圓直徑 d=304mm
由式（19）得
5.3.2 齒輪傳動(dòng)齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核
齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件：
（1）公式 （20）
式中：——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 取=2.5
——材料彈性系數(shù) 取=189.8
——接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù)
取=1
——齒寬（mm） b=80 mm
——小齒輪分度圓直徑（mm） =76 mm
——傳動(dòng)比 =3.9
——使用系數(shù) 取 =1.35
——?jiǎng)虞d系數(shù)
= （21）
式中 、—— 齒輪精度系數(shù) 7級(jí)精度
=26.8 =0.0193
——小齒輪齒數(shù) =19
——圓周速度 =nr=0.5m/s
由式（21）得=
取 = 1.02
——齒向載荷分布系數(shù)
=
=1.379
取 =1.4
——齒間載荷分配系數(shù) 取=1.1
由式（20）得：
計(jì)算應(yīng)力
= 1403.09 N/
（2）許用應(yīng)力計(jì)算
公式 （22）
式中 ——許用接觸應(yīng)力 （N/）
——實(shí)驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力 （）
= 1300
——接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命 取=1.2
——潤(rùn)滑油膜影響系數(shù) 取 =0.95
——工作硬化系數(shù) 取 =1.0
——接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù) 取 =0.963
——接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù) 取 = 1.00
由式（22）得：
計(jì)算許用應(yīng)力
故安全，可用。
5.3.3 齒輪傳動(dòng)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算
（1）強(qiáng)度條件
由公式 （23）
式中 ——計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度 （）
——法面模數(shù) （mm）
——齒向載荷分布系數(shù) = =1.4
——齒間載荷分配系數(shù) = =1.1
——復(fù)合齒形系數(shù) 取= 4.5
——抗彎強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù)
=1.0
由式（5—10）得：
計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度
= 483.65
（2） 許用應(yīng)力
（24）
式中 ——許用彎曲應(yīng)力 （）
——齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度基本值 （）
取 = 800
——抗彎強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù) 取 =1.2
——相對(duì)齒根圓角敏感性系數(shù) 取 =0.7
——相對(duì)表面狀況系數(shù) 取 = 1
——抗彎強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù) 取 =0.95
——彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù) 取 =1.0
由式（24）得：
許用彎曲應(yīng)力
故安全，可用。
齒輪各個(gè)相關(guān)參數(shù)如下圖5-2所示：
圖5-2
5.4 變 速 箱 軸 的 計(jì) 算
根據(jù)公式 （25）
式中 ——軸的最小直徑 mm
——軸傳遞的額定轉(zhuǎn)矩
——軸的許用轉(zhuǎn)應(yīng)力
軸的材料為 ，查取= 40～52
取=40
5.4.1 一軸
由轉(zhuǎn)速 功率 P=55KW，確定軸的最小直徑，
由式（25）得：軸最小直徑為
一軸為矩形花鍵軸傳動(dòng)，查手冊(cè)取d=46 mm
矩形花鍵軸為：
5.4.2 二軸
由最低轉(zhuǎn)速為
由式（25）得：軸最小直徑為
二軸為矩形花鍵軸傳動(dòng)，查手冊(cè)取d=72mm
矩形花鍵軸為：
5.4.3 三軸
在設(shè)計(jì)過程中二軸與三軸的轉(zhuǎn)速相同，故兩軸的最小軸徑相等， 三軸的最小軸徑為
5.5 軸的校核
通過設(shè)計(jì)可知，變速箱三軸承受的轉(zhuǎn)矩、彎矩最大，故校核三軸。軸的材料為，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，查得材料力學(xué)性能數(shù)據(jù)為：
硬度241—286HBS 抗拉強(qiáng)度 屈服點(diǎn) 彎曲疲勞極限 扭轉(zhuǎn)疲勞極限 許用靜應(yīng)力 許用疲勞應(yīng)力[-1]=194—233
軸的如下圖5-3圖示所示：
5.5.1 按轉(zhuǎn)矩計(jì)算
最小軸徑為 （26）
式中 A——按定的系數(shù) 取 A= 100
P——功率 P=55 KW
——最小轉(zhuǎn)速 =202 r/min
由式（26）得：
≥ 故安全。
5.5.2 軸上受力分析
軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 （27）
圓柱齒輪圓周力 （28）
式中——三軸圓柱齒輪分度圓直徑 mm
徑向力 （29）
錐齒輪圓周力
式中 ——三軸錐齒輪分度圓直徑 mm
徑向力
（30）
軸向力
5.5.3 求支反力
（1）在水平面內(nèi)的支反力
由得
（31）
由公式（31）得：
A點(diǎn)的支反力為：
（32）
(1)在垂直平面內(nèi)的支反力
由得
（33）
由公式（5—20）得：
A點(diǎn)的支反力為：
（34）
5.5.4 作彎矩和轉(zhuǎn)矩圖
受力分析及轉(zhuǎn)矩見圖5-5。
（1）齒輪作用在水平面的彎矩圖
（35）
（36）
（2）齒輪作用在垂直平面內(nèi)的彎矩圖
（37）
（38）
（3）合成彎矩圖
（39）
（40）
（4）作轉(zhuǎn)矩圖
5.5.5 確定危險(xiǎn)截面及安全系數(shù)校驗(yàn)計(jì)算
（1） 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖、截面H處的轉(zhuǎn)矩、彎矩最大，且有花鍵槽引起的應(yīng)力集中和軸肩處的應(yīng)力，故H面處最危險(xiǎn)，H面為危險(xiǎn)截面。
（2） 安全系數(shù)校驗(yàn)計(jì)算
由于變速器軸轉(zhuǎn)動(dòng)，彎矩引起對(duì)稱循環(huán)的彎應(yīng)力，轉(zhuǎn)距引起的為脈動(dòng)
循環(huán)的切應(yīng)力。
彎曲應(yīng)力幅為 （41）
式中 ——抗彎斷面系數(shù) 查得W=54.5=54.5m
由（5—28）得：
由于是對(duì)稱循環(huán)彎曲應(yīng)力，故平均應(yīng)力為 =0
根據(jù)公式 （42）
式中 ——40Cr彎曲對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)的疲勞極限
取 = 350
——正應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù) =1.99
——表面質(zhì)量系數(shù) =0.92
——尺寸系數(shù) 查=0.64
由公式（42）得：
計(jì)算
切應(yīng)力幅為
式中 ——抗扭斷面系數(shù)
===102.4×
根據(jù)公式 （43）
式中 ——40Cr扭轉(zhuǎn)疲勞極限 =200
——切應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù) =1.61
——表面質(zhì)量系數(shù) =0.92
——尺寸系數(shù) 查 =0.64
——平均應(yīng)力折算系數(shù) =0.21
由公式（43）得：
計(jì)算
軸 H 截面的安全系數(shù)由公式
S
由表可知=1.3～1.5
故>,該軸H截面是安全的。
鉆機(jī)的裝配圖示意圖如下圖圖5-5：
圖5-5鉆機(jī)裝配示意圖
6 鉆機(jī)其余部分零件的選擇
6.1 聯(lián)軸器的選擇
減速器與轉(zhuǎn)盤之間用萬(wàn)向節(jié)聯(lián)軸器連接，由減速器輸出的最小轉(zhuǎn)速為，傳遞的功率為55KW，計(jì)算轉(zhuǎn)矩為：
（44）
聯(lián)軸器的計(jì)算功率： （45）
式中——聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速系數(shù) =1.25
——軸承壽命系數(shù) =1.8
——聯(lián)軸器的軸間角系數(shù) =1.5
——載荷性質(zhì)系數(shù) =1.3
由式（45）得：
計(jì)算轉(zhuǎn)矩
查取下表6.1， 選擇聯(lián)軸器為： SWP-B200型（JB/T3241-2004）
實(shí)物圖如下圖圖6-1:
圖6-1
6.2 減速器齒輪安排
如下表6.2
齒數(shù)
模數(shù) m
2 4
6
3 2
6
2 1
6
3 5
6
2 0
6
3 0
6
表 6.2減速器齒輪齒數(shù)和模數(shù)
降速比：
輸入轉(zhuǎn)速為（r/min）：167、261、519
輸出轉(zhuǎn)速為（r/min）：65、85、105、130、210、260
各軸轉(zhuǎn)速為，如下表表6.3所示：
表 6.3各軸傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)速
輸入轉(zhuǎn)速（r/min）
一 軸
二 軸
三 軸
傳動(dòng)比
轉(zhuǎn)速（r/min）
傳動(dòng)比
轉(zhuǎn)速（r/min）
167
167
127.5
85
97.5
65
261
261
195
130
157.5
105
519
519
390
260
315
210
7 結(jié)束語(yǔ)
GCPS-20型鉆機(jī)設(shè)計(jì)是在GPS-20型鉆機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)的，是專門用于建設(shè)施工的專業(yè)鉆機(jī)。本篇論文重點(diǎn)設(shè)計(jì)了工程鉆機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，查閱相關(guān)機(jī)械手冊(cè)，按照機(jī)械設(shè)計(jì)的要求和機(jī)械原理的原則，進(jìn)行了變速箱的設(shè)計(jì)及計(jì)算，變速箱的設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)計(jì)算和軸的計(jì)算，分別對(duì)變速箱進(jìn)行齒輪校驗(yàn)和軸的校驗(yàn)，同時(shí)進(jìn)行彎矩和扭矩的計(jì)算，確定危險(xiǎn)截面及安全系數(shù)校核計(jì)算，并且確定聯(lián)軸器等其余部分零部件。產(chǎn)品的目的在于以最低的成本，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品必要的功能，從而達(dá)到用戶滿意，增加制造企業(yè)和用戶的經(jīng)濟(jì)效益，使工程鉆機(jī)性價(jià)比更高。
此鉆機(jī)主要用于深基礎(chǔ)工程和連續(xù)墻以及水利工程、橋梁工程的發(fā)展與需要，結(jié)合大口徑鉆機(jī)灌注樁和地下連續(xù)墻施工的特點(diǎn)，為解決在復(fù)雜地層、硬巖中成孔而研制，在設(shè)計(jì)中盡可能的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本。
本鉆機(jī)利用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)和成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)國(guó)情和鉆機(jī)的具體使用要求。力求簡(jiǎn)單和適用，采用純機(jī)械系統(tǒng)盡可能地利用最少的液壓元件來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)所具備的各種動(dòng)作。這樣，能夠降低故障發(fā)生概率，提高能量利用率和鉆機(jī)的可靠性，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
致謝
四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，在這四年里我學(xué)會(huì)了不少的東西，無(wú)論在學(xué)習(xí)上、生活中、思想上都有很大的轉(zhuǎn)變，從一開始帶著家人的殷切希望，懷著充實(shí)自我，掌握一技之長(zhǎng)，為以后找工作，實(shí)現(xiàn)自己的人生價(jià)值的目標(biāo)作努力，到最后找工作進(jìn)一步接觸社會(huì)，學(xué)到一些從理論上學(xué)不到東西，增加了許多經(jīng)驗(yàn)，這一切的成果都離不開眾多可敬師長(zhǎng)諄諄教導(dǎo)、不厭其煩的耐心講解傳授，以及許多同學(xué)、朋友的坦誠(chéng)相見、砥勵(lì)共勉；加上自己對(duì)本專業(yè)有一定的興趣，特別是在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，大家更是同心努力希望自己把設(shè)計(jì)搞好，因?yàn)檫@是四年大學(xué)生活最后的收尾工作，它是我們平時(shí)對(duì)我們所學(xué)的課程理解，接受能力，熟知程度，以及記憶能力的一個(gè)體現(xiàn)。在這四年中，從基礎(chǔ)課到專業(yè)課四五十門，但這都是零散的，成塊吸收，而最終的畢業(yè)設(shè)計(jì)就是把這些零散、成塊的知識(shí)有條理、系統(tǒng)化，綜合運(yùn)用。達(dá)到檢驗(yàn)所學(xué)程度的目的，既是對(duì)綜合運(yùn)用知識(shí)的能力的培養(yǎng)，又是為將來(lái)走上工作崗位的做的一次實(shí)戰(zhàn)模擬。
工程鉆機(jī)對(duì)我來(lái)說是陌生的，因?yàn)槠綍r(shí)接觸這方面的知識(shí)很少。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我學(xué)會(huì)了如何把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到設(shè)計(jì)中去，不是單一的設(shè)計(jì)一件東西，而是要靈活運(yùn)用，舉一反三，能運(yùn)用到別的設(shè)計(jì)中去，不過，在設(shè)計(jì)上還有很多缺陷，需要進(jìn)一步完善，希望各位領(lǐng)導(dǎo)和老師提出意見，批評(píng)指正，使以后不再犯同樣的錯(cuò)誤，不斷成熟、進(jìn)步，在此我感謝各位領(lǐng)導(dǎo)和老師的孜孜不倦的教悔和熱心幫助。
經(jīng)過了近3個(gè)月的時(shí)間,我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于作完了,在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中我尊敬的老師們和我的同學(xué)給予了我很大的幫助，在此我深表感謝，沒有他們的幫助我很難將這次畢業(yè)設(shè)計(jì)做好。我更加感謝的我的指導(dǎo)老師牛愛青老師，在我的整個(gè)設(shè)計(jì)過程中都給予了我很大的支持和幫助，在此,我對(duì)牛老師衷心的說一聲謝謝。我還要感謝院里的領(lǐng)導(dǎo)，因?yàn)槭撬麄優(yōu)槲姨峁┝诉@次機(jī)會(huì)。
謝謝!
參考文獻(xiàn)
［1］濮良貴﹒紀(jì)明剛﹒機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）［M］﹒高等教育出版社，2007
［2］趙運(yùn)才﹒機(jī)電工程專業(yè)英語(yǔ)［M］﹒北京大學(xué)出版社﹒2006
［3］施平﹒機(jī)械工程專業(yè)英語(yǔ)（第八版）［M］﹒哈爾濱工程大學(xué)出版社，2007
［4］胡家秀﹒簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)使用手冊(cè)［J］﹒機(jī)械工業(yè)出版社﹒1999
［5］《現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè)》編輯委員會(huì)［J］﹒現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè)﹒2001
［6］王世剛﹒張春宜，徐起賀﹒機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐［M］﹒哈爾濱工程大學(xué)出版社，2001
［7］王憲軍﹒趙存友﹒機(jī)械設(shè)計(jì)［M］﹒哈爾濱工程大學(xué)出版社，2002
［8］王知行﹒劉廷榮﹒機(jī)械原理［M］﹒高等教育出版社，2007
［9］成大先﹒機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)減（變）速速器·電機(jī)與電器［J］﹒化學(xué)工業(yè)出版 社，2004
［10］成大先﹒機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)聯(lián)接與緊固［M］﹒化學(xué)工業(yè)出版社，2004
［11］GPS——20型工程鉆機(jī)使用說明［EB/OL］﹒ 上海金泰股份有限公司探礦機(jī)械廠
［12］王隆太﹒先進(jìn)制造技術(shù)［M］﹒機(jī)械工業(yè)出版社，2003
［13］陳鐵鳴﹒機(jī)械設(shè)計(jì)［M］﹒哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2002
［14］王文斌﹒機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（新版）［M］﹒機(jī)械工業(yè)出版社，2004
［15］卜炎﹒中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典［M］﹒江西科學(xué)技術(shù)出版社，2002
［16］殷琨﹒發(fā)展中的沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)［J］﹒探礦工程（第5期），1997
［17］李華﹒機(jī)械制造技術(shù)［M］﹒機(jī)械工業(yè)出版社，1997
［18］張躍峰，陳通編著﹒AutoCAD2006入門與提高﹒第1版［M］﹒清華大學(xué)出版社﹒2006
［19］Hindhede I ，Uffe﹒Machine Design Fundamentals — A Practical Approach﹒New York：Wiley，1983
［20］Sors L﹒Fatigue Design of Machine Components﹒Oxford：Pergamon Press，［EB/OL］1971
［21］Richard P﹒Groover，Mitchell Weiss，Roger N﹒Nagel，and Nicholas G﹒Odrey，Industrial Robotics，Technology，Programming，and Applications，Mcgraw — Hill Book company［EB/OL］，1989
［22］Anthony Esposito﹒Machine Design［EB/OL］，1975
［23］Suh CH，RadcliffeCW﹒Kinematics and Mechanisms Design［EB/OL］，1978
33