【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過(guò)的材料。均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。程序清單等），文科類(lèi)論文正文字?jǐn)?shù)不少于萬(wàn)字。有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程。設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？

　　

【正文】 過(guò)最大流量為 : Q= MPa/4= MPa 其直通單向閥的型號(hào)參數(shù) [13]如下表 25。 表 25 DIFL32HaS 型單向閥參數(shù) 參數(shù)項(xiàng)目 公稱(chēng)通徑（ mm） 公稱(chēng)壓力（ MPa） 公稱(chēng)流量（ L/min） 正向開(kāi)啟壓力（ MPa） 參數(shù)值 32 21 200 型號(hào) DIFL32HaS型的直通單向閥 的型號(hào)代碼依次為： DIF直通單向閥代號(hào) ；中南大學(xué)本科生論文 18 L螺紋式連接 ； S上海型 。通過(guò)上述參數(shù)對(duì)比與系統(tǒng)計(jì)算的參數(shù)對(duì)比，可知其 公稱(chēng)壓力和流量都符合系統(tǒng)壓力和流量的要求的需求，所以四個(gè)單向閥 的 選 型 是 合理的。 三、 溢流閥的選型 溢流閥有直動(dòng)式和先導(dǎo)式。一般說(shuō)來(lái)直動(dòng)式響應(yīng)較快，宜用作安全閥，先導(dǎo)式啟閉特性較好，宜用作調(diào)壓閥。 啟閉特性是選用溢流閥時(shí)要考慮的重要因素。如果啟閉特 性太差，則負(fù)載壓力低于設(shè)定壓力時(shí)溢流閥開(kāi)始溢流，隨著壓力升高溢流流量加大，執(zhí)行元件速度減慢，達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)執(zhí)行元件停止。因此，執(zhí)行元件速度在負(fù)載力大時(shí)變得不穩(wěn)定，回路效率也顯著降低。溢流閥的動(dòng)態(tài)特性是很重要的。在負(fù)載激烈變化下，希望溢流閥既響應(yīng)快又穩(wěn)定。 溢流閥的調(diào)壓范圍可通過(guò)更換調(diào)壓彈簧改變，但所用的彈簧的設(shè)定壓力可能改變啟閉特性。 控制閥的流量一般要選得比實(shí)際通過(guò)的流量大一些，必要時(shí)也允許有 20%以?xún)?nèi)的短時(shí)間過(guò)流量。 根據(jù)系統(tǒng)最大工作壓力 和最大流量為 ， 溢流閥用上海 東方 YF S型板式連接溢流閥。 先導(dǎo)溢流閥的型號(hào) 參數(shù) [13]如下表 26。 表 26 YFB50H4S型板式連接溢流閥參數(shù) 參數(shù)項(xiàng)目 公稱(chēng)通徑（ mm） 公稱(chēng)壓力（ MPa） 公稱(chēng)流量（ L/min） 調(diào)壓范圍（ MPa） 參數(shù)值 50 21 500 7～ 21 型號(hào) YFB50H4S型板式溢流閥 的型號(hào)代碼依次代表： YF溢流閥代號(hào) ； B板式連接 ； S上海型 。通過(guò) 上述選取的溢流閥參數(shù)與系統(tǒng)計(jì)算的參數(shù)對(duì)比，可知 其 公稱(chēng)壓力和流量都符合系統(tǒng)所需要求， 溢流閥的 選 型是 合理 的 。 四、 插裝閥的選型 插裝閥是一種用小流量 控制油來(lái)控制大流量工作油液的開(kāi)關(guān)式。它是把作為主控元件的錐閥插裝于油路塊中，故此得名插裝閥。該閥不僅能實(shí)現(xiàn)普通液壓閥的各種要求，而且具有以下顯著特點(diǎn)： 1）通流面積大、內(nèi)阻小，適應(yīng)大流量 X— 先導(dǎo)油口， A、 B— 調(diào) 口 圖 2— 5 插裝閥 中南大學(xué)本科生論文 19 工作； 2）閥芯動(dòng)作靈敏，響應(yīng)快； 3）閥口采用錐面密封，密封性能好，泄露小； 4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，相對(duì)其他易于制作，且工作可靠，標(biāo)準(zhǔn)化程度高； 5）便于液壓系統(tǒng)集成，可以減少管路連接。 此液壓系統(tǒng)中， 根據(jù)系統(tǒng)最大工作壓力 選擇 插裝閥為榆次油研 LD32型插裝閥。其參數(shù)如 下 表 27。 表 27 榆次油研 LD32型插裝閥參數(shù) 參數(shù)項(xiàng)目 公稱(chēng)通徑（ mm） 額定流量（ L/min） 最高使用壓力（ MPa） 主閥面積比 參數(shù)值 32 500 2:1 通過(guò)參數(shù)對(duì)比可知，選擇 榆次油研 LD32型插裝閥的額定流量和最高使用壓力都符合系統(tǒng)的最大工作壓力和最大流量要求，所以選擇榆次油研 LD32型插裝閥是合理的。中南大學(xué)本科生論文 20 第 3章 液壓動(dòng)力 頭 的 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 計(jì)算 液壓動(dòng)力頭總體結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì) 參數(shù)要求 動(dòng)力頭額定最大工作扭矩不低于 45kN?m，且 采用低速大扭矩 驅(qū)動(dòng)裝置 經(jīng)一級(jí)減速裝置驅(qū)動(dòng)鉆桿 進(jìn)行 回轉(zhuǎn) ， 本系統(tǒng) 的 減速機(jī) 決定 采 用雙驅(qū)式一級(jí)圓柱直齒輪 減速器 傳動(dòng)系統(tǒng)。 采用雙驅(qū)式 可以使傳動(dòng)更加具有效率，傳動(dòng)比可以保證 限定 值， 更便于軸的受力平穩(wěn)。 其 液壓動(dòng)力頭 總體 結(jié)構(gòu)如圖 31 所示。 1— 液壓傳動(dòng)裝置， 2— 小齒輪軸， 3— 小齒輪軸透蓋， 4— 大齒輪， 8— 鍵 6— 輸出軸， 7— 箱蓋， 9— 法蘭盤(pán)， 10— 箱體 圖 31 液壓動(dòng)力頭 總體 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 中南大學(xué)本科生論文 21 1— 液壓傳動(dòng)裝置， 2— 法蘭盤(pán)， 3— 減速箱箱體 4— 小齒輪軸， 5— 大齒輪， 6— 鉆桿 圖 32 液壓動(dòng)力頭齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 其工作原理是： 由兩臺(tái)對(duì)稱(chēng)布置的液壓傳動(dòng)裝置 1 通過(guò)與兩個(gè)小齒輪軸 2軸端花鍵連接 驅(qū)動(dòng) 兩個(gè)小齒輪轉(zhuǎn)；小齒輪軸 2 通過(guò)齒輪傳動(dòng) 帶動(dòng)中 間 的大齒輪 4轉(zhuǎn)動(dòng)；大齒輪 4 通過(guò)鍵 5 與中間的軸 6 固定帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；而軸 6 通過(guò)鍵與法蘭 盤(pán)9 固定，法蘭盤(pán) 9 則將軸 6 與鉆桿固定；由軸 6 帶動(dòng)鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，完成鉆進(jìn)工作，達(dá)到工作要求 。 減速 器齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 計(jì)算 齒輪傳動(dòng)原理 雙驅(qū)式一級(jí)圓柱直齒輪減速箱傳動(dòng)系統(tǒng)由 兩個(gè)液壓傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)小齒輪軸 ,帶動(dòng)中間大齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng) ,從而在通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)中空輸出軸的部件轉(zhuǎn)動(dòng) ,進(jìn)而帶動(dòng)鉆具進(jìn)行工作。圖 32 所示 ,此為液壓動(dòng)力頭傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 .其中液壓傳動(dòng)裝置（ 1）， 通過(guò) 法蘭 （ 2）帶動(dòng)減速箱（ 3）內(nèi)的小齒輪（ 4）轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)大齒輪（ 5）轉(zhuǎn)動(dòng)；而大齒輪通過(guò) 法蘭盤(pán)固定 連接 鉆桿（ 6），從而 帶動(dòng) 鉆桿 轉(zhuǎn)動(dòng) 進(jìn)行鉆進(jìn)工作 ，從而達(dá)到工作 的要求 。 齒輪傳動(dòng) 的參數(shù)計(jì)算 為滿足最大輸出扭矩的要求，確定減速機(jī)的傳動(dòng)比為： 選取小齒輪的齒數(shù)為 26，則大齒輪齒數(shù)為 ，為了使各相嚙合對(duì)磨損均勻，傳動(dòng)平穩(wěn)， z2與 z1 一般應(yīng)該互為質(zhì)數(shù) 取 ；中南大學(xué)本科生論文 22 小齒輪轉(zhuǎn)速取液壓傳動(dòng)裝置的最大值 r=112r/min。 由表可查 ,選取小齒輪材料為 40 Cr (調(diào)質(zhì) ),硬度為 280HBS,大齒輪材料為 45鋼 (調(diào)質(zhì) )硬度為 240HBS,二者硬度差為 40HBS。 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式 [8]進(jìn)行試算，即 1） 確定公式內(nèi) 的各個(gè)計(jì)算值 （ 1） 試選載荷系數(shù)為 （ 2） 計(jì)算小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩 15 5 511112112 0 0. 96 0. 94 0. 97 5 0. 97 5 5025095 .5 10 = 95 .5 10 = 42 .6 5 10 mn 11 2p v m v p j m jpNk W k WPTN? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? （ 3）查表選取齒寬系數(shù)為 （ 4）由表查得材料的彈性 影響 系數(shù) 1/2 （ 5）按齒面硬度計(jì)算查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ； （ 6）查的接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1=。KHN2= （ 7）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 取失效概率為 ，安全系數(shù)為 S=1，由式得 2）計(jì)算 中南大學(xué)本科生論文 23 （ 1）試算小齒輪分度圓直徑 d1t，帶入數(shù)值得 （ 2）計(jì)算圓周速度 （ 3）計(jì)算齒寬 b （ 4）模數(shù) m t= / 齒高 h= m t= b/h=（ 5）計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)圓周速度查的動(dòng)載系數(shù) =； 直齒輪，查表得 ；使用系數(shù) 查得小齒輪非對(duì)稱(chēng)布置時(shí)， ， 帶入數(shù)據(jù)得 ；故載荷系數(shù)為 （ 6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由公式得 （ 7）計(jì)算模數(shù) m ，圓整取 m=10 中南大學(xué)本科生論文 24 由課本可知 ,彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式 [8]為 1) 確定公式內(nèi)各個(gè)計(jì)算數(shù)值 (1) 由課本圖表查得小齒輪的彎曲疲勞極限 。大齒輪的彎曲疲勞極限 。 (2) 由課本圖表查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 。 。 (3) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)為 。由公式得 (4) 計(jì)算載荷系數(shù) K K= K KAV (5) 查取齒形系數(shù) 由課本表格可得 , (6) 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由課本表格可知 , (7) 計(jì)算大小齒輪的 并加以比較 中南大學(xué)本科生論文 25 其中比較可知 ,大齒輪的數(shù)值大 2) 設(shè)計(jì) 計(jì)算 對(duì)比計(jì)算結(jié)果 ,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算模數(shù) m大于由齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算得模數(shù) ,由于齒輪模數(shù) m 的大小取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力 .而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān) ,可取彎曲強(qiáng)度算的模數(shù) m= mm,并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=10 mm,按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 ,可算得小齒輪的齒數(shù)為 ,取齒數(shù)為 26 則大齒輪齒數(shù)為 ,取 3）幾何尺寸的計(jì)算 （ 1）計(jì)算分度圓直徑 （ 2）計(jì)算中 心距 （ 3）計(jì)算齒輪寬度 取 B2 =260 mm,B1=270 mm 4) 驗(yàn)算 驗(yàn)算 可知 ， 選擇是 合格 的 。 中南大學(xué)本科生論文 26 箱體尺寸的確定 通過(guò)對(duì)齒輪減速箱內(nèi)部齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算，根據(jù)傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和計(jì)算得來(lái)的齒輪直徑、中心距，參考同類(lèi)減速器圖紙 [11]，對(duì)減速箱的外形尺寸進(jìn)行估計(jì)，合理對(duì)減速箱進(jìn)行布局。 根據(jù) 機(jī)械 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) [10]等資料，對(duì)液壓動(dòng)力頭減速箱的箱體尺寸 [9]進(jìn)行確定，其中 a 為中心距 a=665 mm，各個(gè)箱體部位尺寸 列于下表 31。 表 31 液壓動(dòng)力頭減速箱箱體結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)表 名稱(chēng) 符號(hào) 尺寸 （ mm） 箱座壁厚 ， 20 箱蓋壁厚 18 箱座凸緣厚度 30 箱蓋凸緣厚度 27 箱底座凸緣厚度 50 箱座加強(qiáng)肋厚 17 箱蓋加強(qiáng)肋厚 15 輸出 軸的 設(shè)計(jì) 計(jì)算 及校核 軸 的 基本參數(shù) 計(jì)算 1)軸上的基本參數(shù) 功率 p 其中 為鉆桿理論輸出功率 kW； 為軸承效率 。 轉(zhuǎn)速 n 通過(guò)前面計(jì)算可知 ,鉆桿最大轉(zhuǎn)速為 24 r/min,最小轉(zhuǎn)速為 r/min. 轉(zhuǎn)矩 T 中南大學(xué)本科生論文 27 2)軸上作用力的分析 因已知大齒輪的分度圓直徑為 由于此為直齒輪傳動(dòng)減速箱 ,則徑向力 軸向力為 其中 為齒輪嚙合角 3)初步確定軸上最小徑 先按 相關(guān)資料 [8]查詢(xún) 公式初步估算軸的最小直徑 .選取軸的材料為 40Cr,根據(jù)課本表格選取 A0=112,于是得 式中， P 為 軸所傳遞的功率， kW； N 為 軸的轉(zhuǎn)速， r/min； A0為 由材料的許用扭矩應(yīng)力所確定的系數(shù)，其 值 機(jī)械設(shè)計(jì) [8]內(nèi)相關(guān)表格查找 。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在初算軸徑的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。為滿足軸上零件的定位、緊固要求和便于軸的加工和軸上零件的裝拆，通常將軸設(shè)計(jì)成階梯軸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)是合理確定階梯軸的形狀和全部結(jié)構(gòu)尺寸。 (1)擬定軸上零件的裝配方案 [10]如圖 33。 中南大學(xué)本科生論文 28 1— 輸出軸， 2— 法蘭盤(pán)， 3— 密封圈， 10— 套筒 ， 9— 圓柱滾子軸承， 7— 大齒輪軸 圖 33 軸的結(jié)構(gòu)與裝配 （ 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 A） 軸 上裝有 大 齒輪 法蘭 盤(pán) 2 處的直徑，如圖 41 中的 DE 和 BC 段的直徑應(yīng)該取標(biāo)準(zhǔn)值，其中 DE 段的直徑為 d=270mm， 其長(zhǎng)度則應(yīng)取安裝尺寸， 長(zhǎng)度定為 l=280mm，而其中的 BC 段是法蘭盤(pán)，則其取標(biāo)準(zhǔn)直徑為 d=235mm，必須要經(jīng)前面的套筒定位，在組合法蘭盤(pán)的長(zhǎng)度尺寸可取其長(zhǎng)度為 l=340mm。 b）軸上裝有密封元件 3 和軸承元件 5處得直徑如 CD、 EF、 BC 段直徑，則應(yīng)該與密封元件和軸承元件的內(nèi)孔徑尺寸一致 ，以保證能選取標(biāo)準(zhǔn)值的標(biāo)準(zhǔn)件 。否則不能達(dá)到最佳的配合，選用的 標(biāo)準(zhǔn) 密封元件和軸承也起不到相應(yīng)的作用 ，而自制的元件代價(jià)太高，也不合理 。其中 CD、 EF 段都有軸承，應(yīng)盡量 采用相同型號(hào)，便于軸承座孔的加工。所以 CD 和 EF 段的直徑選用 d=240mm，其中 CD 段的長(zhǎng)度應(yīng)該考慮到軸承和箱體配合尺寸，所以其軸承定位的套筒 6 和套筒 8的 尺寸尤為重要，綜合考慮選取長(zhǎng)度 l=380mm，而 EF 段也有類(lèi)似的問(wèn)題，都要考慮到安裝尺寸，所以 EF段選取長(zhǎng)度 l=100mm。 c）而最后的 FG 段是應(yīng)該與混凝土輸送管道配合的， 需要相當(dāng)精密的密封和配合 ，這樣才能 既 達(dá)成 配合 大眾化 的 泵送機(jī) ， 也 才具有實(shí)用性，所以其直徑選取d=200mm，其長(zhǎng)度不應(yīng)太短，否則不能 達(dá)到 有效的配合，選取長(zhǎng)度為 l=80mm。 d） 最后， AB段是用來(lái)與鉆桿相連接的，其直徑也應(yīng)該選用標(biāo)準(zhǔn)值，只有這樣才能與標(biāo)準(zhǔn)的鉆桿聯(lián)接，所以其直徑選用 d=200 mm，而其長(zhǎng)度則要保證與鉆桿聯(lián)接 緊密的 需求。先取 l=80 mm。 中南大學(xué)本科生論文 29 e）為了降低應(yīng)力集中，軸肩處的過(guò)渡圓角不宜過(guò)小，此處得圓角選取 R5而用作零件定位的軸肩，零件配合處得倒角應(yīng)該大于軸肩處的過(guò)渡圓角半徑，以保