【導(dǎo)讀】天采礦等施工任務(wù)。國內(nèi)多功能鉆機不能很好的適應(yīng)在不同的施工環(huán)境下進行不同的施工作。國內(nèi)部分單位引進了國外車載全液壓動力頭頂驅(qū)鉆機，在實際使用過程中顯示了其優(yōu)越。性，但價格比較高，配件供應(yīng)周期長，使鉆機的保養(yǎng)維修出現(xiàn)一些困難。因此需要有研發(fā)出。近年來我國大規(guī)模修建鐵路，從2020年到2020年鐵路建設(shè)投資規(guī)模將突破5萬億元，目前隧道、地鐵的工程施工過程中的安全性雖然已經(jīng)有了較大的改善，但是施。工中所面臨的安全形勢依然不容樂觀，而且并沒有從根本上改變安全基礎(chǔ)工作薄弱的局面，救援，地質(zhì)災(zāi)害治理等功能于一身的工程機械，將可有效減小施工安全事故的發(fā)生。到進一步的推廣。工程施工過程中，在工程施工造價中地埋管井施工站著較大的分量。排出，工作強度大，從而也導(dǎo)致了施工成本的增加。但目前市場上的多功能鉆機普片采用液壓鑿巖機，因為其具有消耗能量少、多功能鉆機也可按照破巖造孔方式進行分類，可分為回轉(zhuǎn)式、沖擊式以及回轉(zhuǎn)沖擊式，

　　

【正文】 21iT? （ 49） i—— 傳動比， i=21 =90%??——傳動效率， 以上，%90?? mNiTT ?? ? 受力分析： 圖 4— 2 kNFFFkNkNdTFFkNkNdTFFtrratat50411422122121121????????????????? 圓弧圓柱蝸輪蝸桿的傳動強度計算 : 蝸輪齒面接觸疲勞強度校核： lim limHHHHSS???? limlimHHHS??— — 渦 輪 齒 面 接 觸 應(yīng) 力— — 蝸 輪 齒 面 接 觸 疲 勞 極 限— — 最 小 安 全 系 數(shù) ， 見 下 表 表 4— 3 )1??sm渦輪圓周速度（ 10? 10? ? 5? ）—精度等級（ 198 8100 89GB 5 6 7 8 m inHS最小安全系數(shù) 已知mmDrn 504,min1 ??，則可知smv ? 所以取精度等級為 8，lim 2HS ? 蝸輪齒面的接觸應(yīng)力： 2tH F?? 22 2 2( 2 )tm z mFZYb d xm? ? ? （ 410） 110= = mZZ d— — 系 數(shù) ， ? ?2 2 = ??——蝸輪的平均齒寬， ZY——蝸桿齒的齒形系數(shù)，見下表 4— 4。 表 4— 4 tan? 0 ZY 39。 39。39。tan=tan115319=?，通過差值法取zY= MPammmm kNmxdbYZ Fmzm tH 33 )1291 4(63 )2( 222 2 ??????????? 蝸輪齒面的疲勞極限： lim 0=K hH nwfff? （ 411） 00K K === 5=1hhnnwwffff— — 蝸 輪 蝸 桿 的 配 對 材 料 系 數(shù) ， 此 時 取— — 壽 命 系 數(shù) ， 取— — 速 度 系 數(shù) ， 經(jīng) 計 算 取 ：— — 載 荷 系 數(shù) ， 載 荷 平 穩(wěn) 時 ， lim 0=K == nwfff M? ?? ? ???? HHimS ?? 所以蝸輪齒面的接觸疲勞強度滿足要求。 （傳動的材料：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，2b ?； MPammmm kNbmFC fntF os12 a x2m a x ??????? ??? axl im ???? MPaMPaCCS FFF 所以齒根彎曲強度滿足要求。 蝸桿軸設(shè)計 蝸桿是回轉(zhuǎn)支撐運動中傳遞力矩和動力的重要零件，而軸的工作能力很大程度決定于軸的強度、剛度和穩(wěn)定性，所以要合理設(shè)計蝸桿軸，并進行一定的熱處理提高蝸桿軸的抗疲勞強度。 （ 1）蝸桿軸的最小軸徑 由上一節(jié)蝸輪蝸桿的傳動計算中，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)驗公式計 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 圖 4— 3 蝸桿軸的初步設(shè)計 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。 EF段是與液壓馬達連接段，采用的內(nèi)矩形平鍵連接。 ② 初步選擇滾動軸承。 因為蝸桿軸需要同時承受軸向力和徑向力，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)安裝軸承段 mmdAB 70? ，根據(jù)機械設(shè)計選取圓錐滾子軸承的型號為： 31314，其基本尺寸為 d*D*T=70x150x38mm。所以長度為 mmlAB 38? 。 蝸桿軸上的載荷計算 蝸桿軸上的受力分析如圖 11。 圖 4— 4 蝸桿軸的受力分析 在 XY 平面上，計算軸承反力 1RHF 、 2RHF ： rHRHR FFF ?? 12 求得： kNF HR ? kNkNFFF rHRHR ????? 在 XZ 平面內(nèi)： 2125 2114125 111 ? ????? arHR FFF 2121 tVRVR FFF ?? 求得： kNkNFFF tVRVR 121 ???? 圓錐滾子軸承的支承反力為： 22=R RH RVF F F? 求得： kNFR ? kNFR ? 蝸桿軸上的彎矩扭矩圖： 圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖和彎矩、扭矩圖可以看出蝸桿軸齒段的中心面是危險截面。 mNmmKNM H ???? 3 31 2 a x mNmmkNM V ???? 4 21 2 a x 現(xiàn)將已計算出該截面的 vMH M、 以及 M 的值列于下表。 表 45 作用在蝸桿軸上支承反力和彎矩、扭 矩 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 kNF kNF HR HR ?? kNFF VRVR ?? 彎矩 M m?? NMH 3 3m a x mNM V ?? a x 總彎矩 mNMMM VH ???? a x2m a xm a x 扭矩 T mNT ?? 軸的強度的校核 （ 1）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 W TMca22m a x )(?? ?? （ 414） ca? —— 軸的計算應(yīng)力 maxM —— 軸所受的最大彎矩 T—— 蝸桿軸所受的扭矩 W—— 危險截面的抗彎界面系數(shù) ?—— 折合系數(shù)，在回轉(zhuǎn)運動中，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力，取 1?? 求得 : M P aW TMca )( 32222m a x ??? ???? ?? 前面已選擇蝸桿軸的材料為 40Cr，查的其調(diào)質(zhì)后的許用彎曲應(yīng)力為 1[ ] 70 paM?? ? ， c a 1[ ] 7 0 p aM?????，所以在蝸桿中心截面處強度合適，故軸在此處安全。 （ 2）精確校核軸的疲勞強度 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引起應(yīng)力集中并削弱軸的疲勞強度。由于截面 E 只承受扭矩 T，但由于軸的最小軸徑是由扭矩強度來決定的，所以截面 E 不用進行校核。 從應(yīng)力集中對蝸桿軸的疲勞強度的影響來看，截面 B 處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重。從受載方面分析，蝸桿中心截面的應(yīng)力最大，從 的強度校核，蝸桿中心截面的強度符合，不用再進行校核了。 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，也不會達到破壞軸的強度的臨界值，所以該截面 B 安全。 由于多功能微樁機在進行回轉(zhuǎn)偏擺運動時，不會產(chǎn)生大的瞬時過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)的不對稱行，故可以省略對軸的靜強度校核。至此，蝸桿軸的設(shè)計計算就完結(jié)了。 馬達選型 回轉(zhuǎn)支承回轉(zhuǎn)需要馬達來提供動力，由馬達帶動 蝸桿，蝸桿將動力傳遞給渦輪，從而使回轉(zhuǎn)支承做回轉(zhuǎn)運動。 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《機械設(shè)計手冊》后選取 EPM 型低速大扭矩液壓馬達，根據(jù)具體要求選 EPM80 型馬達，其技術(shù)參數(shù)如表 型號 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)計主要內(nèi)容是設(shè)計一種現(xiàn)代工程施工中應(yīng)用較為廣泛的多功能鉆機的變幅機構(gòu)。根據(jù)變幅機構(gòu)在多功能鉆機中所起的作用和對其功能的要求，通過對已有動功能鉆機結(jié)構(gòu)和功能進行對比之后對其進行了大體的選型，然后再根據(jù)其受力要求進行了具體的分析，先后對液壓缸 、回轉(zhuǎn)支承和渦輪蝸桿等進行了詳細的設(shè)計，對一些零部件的型號進行了選擇。并對運用 CAD 畫出了總體結(jié)構(gòu)和液壓缸的裝配圖，同時也繪出了其中一些主要零件零件圖。 此次畢業(yè)設(shè)計在某種程度上對我來說應(yīng)該是一個挑戰(zhàn)，由于我之前沒有接觸過多功能鉆機方面的知識，也缺乏這種詳細設(shè)計的經(jīng)驗。因此做畢業(yè)設(shè)計之前我對多功能鉆機方面的知識做了長時間的了解，我用了大概一個月的時間在圖書館收集文獻并對其做了認(rèn)真的研讀，而這種準(zhǔn)備活動在畢業(yè)設(shè)計中起著至關(guān)重要的作用。這次畢業(yè)設(shè)計讓我對大學(xué)中所學(xué)到的知識做了系統(tǒng)的總結(jié)并讓我學(xué)到了許多新知識，同 時我還學(xué)到了一些設(shè)計的方法和理念，我想這對我以后的學(xué)習(xí)和工作定然會有更大的幫助。在這次畢業(yè)設(shè)計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)計中還存在很多問題?？偟膩碚f，此次畢業(yè)設(shè)計