【正文】 在靜態(tài)選型中，主要 以回轉(zhuǎn)支承承受的最大當(dāng)量載荷為參數(shù)，而以有力學(xué)分析經(jīng)驗(yàn)可知回轉(zhuǎn)支承受力最為苛刻的情況通常出現(xiàn)在桅桿在水平位置工作時(shí)或桅桿在豎直位置工作時(shí)。 當(dāng)接觸角 =45? 時(shí) 1 . 2 2 5 , 2 . 6 7 6arkk?? 螺栓的計(jì)算載荷： mkNMkM kNHkVkF a ra ??? ??? 當(dāng)量載荷計(jì)算： mkNfMMkNfFF????? 4 64`44`4 根據(jù)圖 4— 1，按承載能力曲線選取合適的回轉(zhuǎn)支承的類型，得出這種情況下最小應(yīng)選用型號(hào)為 的的回轉(zhuǎn)支承和精度為 8 級(jí)的螺栓。接觸角的回轉(zhuǎn)支承所受力和力矩比較均衡，使用壽命應(yīng)高于 o45 接觸角的回轉(zhuǎn)支承，故選接觸角為 60176。 對(duì) 于 高 強(qiáng) 度 的 螺 栓 一 般 取 x= k k 1 . 5 ~ 2 . 0yy ?— — 結(jié) 合 面 緊 密 安 全 系 數(shù) 。 1 sinnp i iiT G l ???? （ 47） = 3 ~ 4??— — 坡 道 角 度 ， 一 般 取，取 o4?? mNlGGlGlGlGT p ???????? i n])([ 454332211 ? 所以： mNTTTTT pgWm ?????? 回轉(zhuǎn)的啟動(dòng)力矩和制動(dòng)力矩 : 回轉(zhuǎn)的最大啟動(dòng)力矩和最大制動(dòng)力矩不應(yīng)超過行走部分與地面的附著力矩 M? . 僅靠液壓制動(dòng)時(shí)，作用在回轉(zhuǎn)支承上的最大制動(dòng)力矩： =~? 行走部分與地面的附著力矩 M? 43= 22 8 ( mM G N? ? ? ） （ 48） = 0 . 5??— 附 著 系 數(shù) ， 取 4433= 2 2 8 ( m = K N = 3 6 0 5 6 . 8M G N N m? ? ? ? ? ?） 2 2 8 0 . 5 （ 75 ） ?MB ?令 mNNM B ???? 8 0 2 6 0 5 附著力矩。 蝸輪蝸桿傳動(dòng)的主要特點(diǎn)有： （ 1） 實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)比，結(jié)構(gòu)緊湊，零件數(shù)目少 （ 2） 嚙合齒的對(duì)數(shù)多，傳動(dòng)平穩(wěn)性好，沖擊載荷小 （ 3） 在螺旋角小于當(dāng)量摩擦角時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)自鎖。故在此選用圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)為設(shè)計(jì)的傳動(dòng)類型。115319o 壓力角? 23176。39。 （ 1）蝸桿軸的最小軸徑 由上一節(jié)蝸輪蝸桿的傳動(dòng)計(jì)算中，可知作用在蝸桿軸上的扭矩和受力分別為： mNT ?? kNFFFkNkNdTFFkNkNdTFFtrratat50411422122121121????????????????? 蝸桿軸的材料： 40Cr 蝸桿軸在扭矩 T 的作用下，由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì) 算蝸桿軸上最小軸徑 1d 為： 3 311 ][ 10??? Td （ 413） []? —— 蝸桿軸的材料許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，在此取 [ ]=50 paM? 求得： mmM P amNTd ][ 10 333 311 ?? ????? ? （ 2）蝸桿軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 4— 3 蝸桿軸的初步設(shè)計(jì) ① 擬定蝸桿軸的裝配零件和裝配方案 在 AB 和 DE 段是安裝圓錐滾子軸承，利用 BC 和 HD 段的軸肩作為軸承的定位面。參照工作要求并根據(jù)安裝軸承段 mmdAB 70? ，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)選取圓錐滾子軸承的型號(hào)為： 31314，其基本尺寸為 d*D*T=70x150x38mm。 mNmmKNM H ???? 3 31 2 a x mNmmkNM V ???? 4 21 2 a x 現(xiàn)將已計(jì)算出該截面的 vMH M、 以及 M 的值列于下表。 從應(yīng)力集中對(duì)蝸桿軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面 B 處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重。至此，蝸桿軸的設(shè)計(jì)計(jì)算就完結(jié)了。并對(duì)運(yùn)用 CAD 畫出了總體結(jié)構(gòu)和液壓缸的裝配圖，同時(shí)也繪出了其中一些主要零件零件圖。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中雖然我遇到了很多的挫折和挑戰(zhàn)，但終究還是圓滿的完成了雖然完成了，但我知道自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)中還存在很多問題。因此做畢業(yè)設(shè)計(jì)之前我對(duì)多功能鉆機(jī)方面的知識(shí)做了長時(shí)間的了解，我用了大概一個(gè)月的時(shí)間在圖書館收集文獻(xiàn)并對(duì)其做了認(rèn)真的研讀，而這種準(zhǔn)備活動(dòng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)中起著至關(guān)重要的作用。 上一章已經(jīng)算出蝸桿所需扭矩 mNT ?? 所需轉(zhuǎn)速 m in211 rinn ?? 由于所需轉(zhuǎn)速非常小，而且出于安裝要求，其質(zhì)量和體積越小越好，根據(jù)上述要求翻閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》后選取 EPM 型低速大扭矩液壓馬達(dá)，根據(jù)具體要求選 EPM80 型馬達(dá)，其技術(shù)參數(shù)如表 型號(hào) 排量/1??rmL 最高轉(zhuǎn)速 / 1min??r 最大轉(zhuǎn)矩 / mN? 最高輸入壓力/MPa 重量 kg 持續(xù) 間歇 持續(xù) 間歇 峰值 持續(xù) 間歇 峰值 EPM80 755 945 132 195 220 結(jié)論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)一種現(xiàn)代工程施工中應(yīng)用較為廣泛的多功能鉆機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)。 校核截面 B 左面： mNmkNlFM ABR ?????? 1 6 80 3 M P ammmNWMb 0 0 0)70( 1 6 8 3 ??? ???? 由于 MPab 70][ 1 ?? ??? ，在應(yīng)力集中的效果下，也不會(huì)達(dá)到破壞軸的強(qiáng)度的臨界值，所以該截面 B 安全。 （ 2）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 從圖 10 中可以看出，截面 B、 C 和截面 H、 D、 F 由于有軸肩和退刀槽會(huì)引起應(yīng)力集中并削弱軸的疲勞強(qiáng)度。 蝸桿軸上的載荷計(jì)算 蝸桿軸上的受力分析如圖 11。 ② 初步選擇滾動(dòng)軸承。 （傳動(dòng)的材料：蝸輪 —— 錫青銅 蝸桿 —— 35CrMo 經(jīng)調(diào)質(zhì)，不磨削） 校核蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)： limmaxFFFCS C? limFC—— 蝸輪齒根應(yīng)力系數(shù)極限值， MPa，錫青銅取li= ax—— 蝸輪齒根最大應(yīng)力系數(shù) t2maxmaxn2=mbFFC ? （ 412） t2maxF—— 蝸輪平均圓上的最大圓周力， N； nm—— 法向模數(shù)； 2b—— 為渦輪齒寬，此處 2b=100mm； f—— 蝸輪齒弧長，齒圈為錫青銅時(shí)，2b ?； MPammmm kNbmFC fntF os12 a x2m a x ??????? ??? axl im ???? MPaMPaCCS FFF 所以齒根彎曲強(qiáng)度滿足要求。 表 4— 4 tan? 0 ZY 39。 39。 傳動(dòng)蝸桿類型的選擇 通過對(duì)比各種類型的蝸桿傳動(dòng)，可知圓幅圓柱蝸桿傳動(dòng)這種蝸桿傳動(dòng)形式比普通的圓柱蝸桿傳動(dòng)油更大的承載能力 、更高的傳動(dòng)效率，也擁有更長的壽命。 圓柱蝸桿傳動(dòng)是最常用的傳動(dòng)類型。 pT —— 坡道力矩 從上面的計(jì)算可知，微型鉆機(jī)在垂直鉆孔時(shí)其受力條件比水平鉆孔是受力條件更為苛刻，所以在下面的計(jì)算中均以垂直工作時(shí)的受力條件為計(jì)算 依據(jù)，滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置在回轉(zhuǎn)支承啟動(dòng)是產(chǎn)生的摩擦力矩按下式計(jì)算： D0 1 )54()(200????????????????? ?HHHHVMHVMmkkkHNMVNNNDT對(duì)于滾球式取與滾動(dòng)體的形狀有關(guān)，系數(shù)，總和；產(chǎn)生的法向壓力絕對(duì)值在回轉(zhuǎn)支承的滾動(dòng)體上水平力總和；產(chǎn)生的法向壓力絕對(duì)值在回轉(zhuǎn)支承的滾動(dòng)體上和力矩垂直力徑；回轉(zhuǎn)支承軌道中心圓直；回轉(zhuǎn)支承回轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)取當(dāng)量摩擦系數(shù)，滾球式?? 由于垂直力 V=0 可得 ： 0?VMN kNkNHkN HH ????? mNT m ?????? 由于微樁機(jī)的外形尺寸較小，工作高度不高，所 受的風(fēng)阻力很小，可以忽略所承受的風(fēng)力力矩 WT ； 回轉(zhuǎn)的慣性力矩 gT ： giTJ??? （ 46） 0 . 1 0 5 ( / )n r a d stt?? ?? ??iJ 桅桿上各零件對(duì)回轉(zhuǎn)支承的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 n = 1 r / m i nn— — 回 轉(zhuǎn) 速 度 ， 取 t = st— — 回 轉(zhuǎn) 機(jī) 構(gòu) 的 啟 動(dòng) 時(shí) 間 ， 取 3 對(duì)個(gè)零件進(jìn)行簡(jiǎn)化則： 1G為兩個(gè)夾持器重量約為 4000N，離回轉(zhuǎn)支承距離1l約為 2為桅桿重量約為 9000N，離回轉(zhuǎn)支承距離2l約為 1m 3I 為桅桿 上油缸重量約為 2020N，離回轉(zhuǎn)支承距離3l約為 4G為兩個(gè)液壓馬達(dá)的重量約為 2020N，離回轉(zhuǎn)支承距離4l約為 5動(dòng)力頭的重量約為 3000N，離回轉(zhuǎn)支承距離4l g 為重力加速度 ?iJ = 22454233222211 ])([ mkgglGGlGlGlG ??????? mNmkgsrT g ?????? 62 13m i n11 2 坡道力矩 pT : 多功能鉆機(jī)工作時(shí)可能會(huì)由于軌道鋪設(shè)不平或土壤地基沉陷，導(dǎo)致其回轉(zhuǎn)中心線與水平線成一夾角 ? 。 校核螺栓強(qiáng)度： 連接螺栓的最大工作載荷： 24nDPgPGMFn D nGM??— — 作 用 在 回 轉(zhuǎn) 支 承 上 的 軸 向 力— — 作 用 在 回 轉(zhuǎn) 支 承 上 的 傾— — 螺 栓 的 數(shù) 目— — 螺 栓 分 布 圓 的 直 徑 上式中，當(dāng)軸向力 PG 指向回轉(zhuǎn)支承時(shí)，取負(fù)號(hào)，當(dāng)軸向力 PG 使回轉(zhuǎn)支承偏離支撐面時(shí)，取正號(hào)。時(shí)回轉(zhuǎn)支承承受的載荷的 F 比選 o45 時(shí)的大，但其所受 M 比后者小。 當(dāng)接觸角 =45? 時(shí) 1 .2 2 5, 2 .6 7 6arkk?? 螺栓的計(jì)算載荷 221 . 2 2 5 2 0 2 . 7 6 7 5 0 1 6 2 . 8 51 . 2 2 5 3 5 4 2 . 8 8araF k V k H k N k N k NM k M k N m k N m? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? 當(dāng)量載荷 `22`221 . 2 5 1 6 2 . 8 5 2 0 3 . 5 61 . 2 5 4 2 . 8 8 5 3 . 6F fF kN kNM fM kN m kN m? ? ? ?? ? ? ? 根據(jù)圖 4— 1，按承載能力曲線選取合適的回轉(zhuǎn)支承的類型，得 出這種情況下最小應(yīng)選用型號(hào)為 的回轉(zhuǎn)支承和精度為 8 級(jí)的螺栓。 采用歐拉公式計(jì)算臨界載荷KF，此時(shí)有 : 22n EIl?? （ 34） E：活塞干材料的彈性模量，對(duì)于鋼，取為 Pa?? 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