钻机的总体设计(论文+DWG图纸).zip

黑龙江科技学院 毕业设计（论文）任务书 姓名： 李 国 巍 任务下达日期： 2006 年 03 月 13 日 设计（论文）开始日期： 2006 年 03 月 13 日 设计（论文）完成日期： 2006 年 06 月 20 日 一、 设计（论文）题目： GCPS20 型 工 程 钻 机 的 设 计 二、专题题目： 水平定向钻机常用结构的探讨 三、设计的目的和意义： 随着国家基本建设的投入持 续增长，尤其是像京沪高速铁路、奥运场馆等一批国家重 点项目的陆续启动,将对工程钻机技术要求更高、钻机不仅 要具有高效性、环保性，更要具有复合性。通常使用的工 程钻机在工作时只有钻进，当遇到较为坚硬的岩石层，如 卵石、灰岩、花岗岩等硬岩石地层，就不得不改变钻进方 位，或另钻它孔，为解决此问题在老师的指导下我设计这 台带有冲击钻的多功能复合型钻机，它可有效的解决上述 问题。我相信这台钻机一定会有很广阔的市场前景! 四、设计（论文）主要内容： 主要是钻机的变速箱结构 设计、转盘的设计，还涉及动力机确定、机构传动系统设 计。 五、设计目标： 使钻机不仅能应用于水利工程、钻凿高 层建筑、桥梁、港口基础桩孔的钻进，也能用于卵石、灰 岩、花岗岩、漂石层等硬岩地层的钻进。 六、进度计划： 2006. 03. 13 至 03.19 查阅相关资料，了 解设计产品性能、发展现状 03.20 至 03.26 毕业实习、参 观相关产品、收集资料 03.27 至 04.02 整理现有资料、写 实习总结、整理实习日记 04.03 至 04.09 确定设计内容、 写开题报告 04.10 至 04.16 设计产品总体装配图、画草图、 确定各部分结构、位置 04.17 至 04.23 说明书草稿出初定 04.24 至 04.30 计算相关内容 05.01 至 05.07 画总装配图 05.08 至 05.21 画变速 05.22 至 05.29 画转盘图、零件图 05.29 至 06.11 编制说明书 06.12 至 06.18 修改图纸、查找 错误 06.19 检查资料、准备答辩 七、参考文献资料： GPS20 型工程钻机使用说明 上海金泰股份有限公司探矿机械 1998。 成大先机械 设计手册减（变）速速器电机与电器化学工业出版社， 2004。 殷琨发展中的冲击回转钻进技术探矿工程 （第 5 期） ，1997。 胡家秀简明机械零件设计使用手 册机械工业出版社1999。成大先机械设计手册联接 与紧固化学工业出版社，2004。 指 导 教 师： 院（系）主管领导： 年 月 日 金属加工与特种工艺金属加工与特种工艺 金属切削加工在工业制造业中得到了广泛应用。 它的特点是工件在加工前具有足够大的尺寸，可以将工件最终的几何 尺寸包容再里面。不需要的材料以切削、颗粒等形式被去除掉，去除切削 是获得所要求的工件几何形状、尺寸公差和表面质量手段。切削量多少不 一定，可能占加工前工件体积的百分之几到 70%80%不等。 由于在金属切削加工中，材料的利用率相当低，加上预测到材料和能 源的短缺以及成本的增加，近十几年来，金属成形加工的应用越来越多。 然而，由于金属成型加工的模具和设备成本仍然很高，因此尽管金属切削 加工的材料消耗较高，在许多情况下，它们仍然是最经济的。由此可以预 料，在最近几年内，金属切削加工在制造业中仍将占有很重要的地位。而 且，金属切削加工的生产系统的发展比金属成型加工的自动生产系统的发 展要快的多。 在金属切削加工中，信息的传递是通过刚性传递介质（刀具）实现的， 刀具相对工件运动，机械能通过刀具作用于工件。因此，刀具的几何形状 和刀具与工件的运动方式决定了工件的最终形状，这个基本过程是机械过 程，实际上是一个煎切和断裂相结合的过程。 如前所述，在金属切削加工中，多余的材料由刚性刀具切除，以获取 需要的几何形状、公差和表面粗糙度。属于此例加工方法的例子有车削、 钻削、铰孔、铣削、牛头刨削、龙门刨削、拉削、磨削、研磨。 大多数切削加工（或称机械加工）过程是以两维表面成型法为基础的。 也就是说，刀具与工件材料之间需要两种相对运动。一种定义为主运动 （决定切削速度） ，另一种定义为进给运动（向切削区提供新的加工材料） 。 车削 普通车床作为最早的金属切削机床中的一种。目前仍然有许多有用的 和为人们所需要的特征。现在，这些机床主要用在规模较小的工厂中，进 行小批量的生产，而不是进行大批量的生产。 在现代的生产车间中，普通车床已经被种类繁多的自动车床所取代， 诸如自动仿形车床，六角车床和自动螺丝车床。现在，设计人员已经熟知 先利用单刃刀具去除大量的金属余量，然后利用成型刀具获得表面光洁度 和精度这种加工方法的优点。这种加工方法的生产速度与现在工厂中使用 的最快的加工设备的速度相等。 普通车床的加工偏差主要依赖于操作者技术熟练程度。设计工程师应 该认真地确定由熟练工人在普通车床上加工的实验零件的公差。在把实验 件重新设计为生产零件时，应该选用经济的公差。 六角车床 对生产加工设备来说，目前比过去更着重评价其是否具 有精确的和快速的重复加工能力。应用这个标准来评价具体的加工方法， 六角车床可以获得较高的质量平定。 I 摘摘 要要 GCPS20 型钻机是一种复合式多功能钻机，为适应我国深基础工程和连 续墙以及水利工程、桥梁工程的发展与需要，结合大口径钻机灌注桩和地下连 续墙施工的特点，为解决在复杂地层、硬岩中成孔而研制，特别卵石层、基石、 漂石层能大幅度提高施工效率，在各种成孔方法中是比较经济有效的方法。 钻机是集回转、冲击钻进工艺于一体的多功能复合型钻机，用转盘回转钻 进时可用于第四世纪覆盖层，冲击钻进时可用于卵石、灰岩、花岗岩等硬岩地 层。 本钻机的特点是结构简单，紧凑，而且各种操作手柄布置合理，操作简单， 便于使用与维护。 关键词：关键词： 冲击钻进 变速箱 减速器 转盘 II AbstractAbstract The types GCPS-20 drill the machine is a kind of compound type multi-function drill the machine, in order to adapt the our country development and demands of the deep foundation and consecution wall and marine hydraulic engineering, the bridge engineering, combine the big caliber to drill the machine to infuse to note the stake and the characteristics of underground continuous wall construction, in order to solve to become the bore but research to manufacture in complicated geologic strata, hard rock, significant exaltation of ability of special egg stone layer, sill, the stone layer construction efficiency, is a more economic valid method in variously become the bore method. Drill the machine is to gather the turn-over and pound at to drill into the craft in the integral whole of multi-function and compound type drill the machine, can used for to overlay the layer the fourth century while using to turn the dish turn-over to drill into, can used for the hard rock geologic strata of egg stone, ash rock, granite.etc. while pounding at to drill into. Drill the characteristics of the machine originally is a structure simple, tightly packed, and various operation hand handle III arrange reasonable, operate in brief, easy to usage and support. KeywordKeyword：The impact drill into Become soon box Deceleratethe machine Turn the dish IV 目 录 摘 要I Abstract II 第 1 章 绪论 1 1.1 项目的研究意1 1.2 国内外科技现状1 1.3 设计产品的用途和应用领域1 第 2 章 钻机的总体设计 2 2.1 总体布局设计2 2.1.1 传动系统2 2.1.2 气动系统2 2.1.3 电气系统2 2.1.4 工具系统2 2.1.5 各部件的功能2 2.2 主要设计参数3 2.3 主要性能特点4 第 3 章 动力机确定 5 3.1 按钻头钻进所需功率计算5 3.2 按钻机冲击钻进所需功率计算7 第 4 章 带轮选择 9 第 5 章 变速箱的设计及计算12 5.1 变速箱的结构特点 12 5.2 结构计算 12 5.2.1 初步选定 12 5.2.2 选定变速箱传动公比 12 5.2.3 按弯曲强度确定齿轮模数 13 5.2.4 按接触强度确定齿轮分度圆直径与中心距 14 5.2.5 齿宽的确定 15 5.2.6 齿轮齿数确定 16 V 5.2.7 计算齿轮相关参数、确定齿轮 16 5.3 锥齿轮计算 17 5.3.1 初步计算 17 5.3.2 几何计算 17 5.4 齿轮校验 22 5.4.1 齿轮受力分析 22 5.4.2 齿轮传动齿面接触疲劳强度校核 22 5.4.3 齿轮传动齿根弯曲疲劳强度校核 25 5.5 变速箱轴的计算 27 5.5.1 一轴计算 27 5.5.2 二轴计算 27 5.5.3 三轴计算 28 5.6 轴的校验 28 5.6.1 按转矩计算 28 5.6.2 轴上受力分析 29 5.6.3 求支反力 29 5.6.4 作弯矩和转矩图 30 5.6.5 确定危险截面及安全系数校核计算 33 第 6 章 转盘的计算36 6.1 转盘输出转速 36 6.2 大、小锥齿轮计算 36 6.2.1 初步计算 36 6.2.3 几何计算 37 6.3 锥齿轮齿面接触疲劳强度校验 42 6.3.1 计算公式 42 6.3.2 许用接触应力计算 43 6.3.3 齿面接触强度校核结果 44 6.4 齿根抗弯疲劳强度校核 44 6.4.1 计算公式 44 6.4.2 齿根许用弯曲应力计算 45 6.4.3 齿根弯曲强度校核结果 46 6.5 转盘轴结构计算 46 第 7 章 钻机其余部分零部件选择 48 VI 7.1 联轴器的选用 48 7.2 减速器齿轮安排 48 第 8 章 钻机的维护保养 51 8.1 钻机维护保养的重要性 51 8.2 维护保养要求 51 8.3 主要部件保养项目 52 8.3.1 转盘 52 8.3.2 变速箱 52 8.3.3 减速器 52 8.3.4 主、副卷扬机 52 8.3.5 水龙头 52 8.3.6 钻具 53 8.3.7 冲击卷扬机 53 8.3.8 气路系统 53 8.3.9 传动链条