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原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763摘 要GDC1500 工程钻机是为适应深基础工程和地下连续墙以及水利工程、桥梁工程的需要，结合 CZ 系列四连杆冲击机和 DCF1500 同步卷扬双钢丝绳冲击钻机的优点而研制的，该机组具有钻进地面广、操作工艺简单、连续排渣等优点。适用于土层、卵砾石层、飘石层、基岩等复杂地层的基础工程施工。本课题通过对国内外钻机传动机构的了解，分析传动机构的原理与特性，对冲击钻机的运动特性进一步深入了解与阐述，重点研究、设计 GCD1500 钻机的机械传动系统。首先确定机械系统总体的传动方案，接着按照设计好的传动方案对各零件进行设计计算并校核各零件强度，最后绘制了机械传动系统的图纸。关键词：冲击钻机 机械传动 设计 校核原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763AbstractGDC1500 engineering drilling rig is to meet the needs of deep foundation engineering and underground continuous wall and water conservancy, bridge engineering, combined with the CZ series of four-bar linkage shock machine and DCF1500 synchronous dual advantages of wire rope hoist impact rig was developed, which has a drilling unit wide ground, simple technology, continuous slag and so on. Applicable to the infrastructure construction of soil, gravel, floating rock, rock and other complex formation.The issue of domestic rig transmission mechanism through understanding the principles and characteristics of the transmission mechanism analysis, the impact on the motion characteristics of the rig and elaborated further in-depth understanding, focusing on research, design GCD1500 mechanical drive rig. First determine the overall mechanical system transmission scheme, then follow the program designed for the transmission of the parts are designed to calculate and check the strength of the parts, and finally draw a mechanical transmission drawings.Keywords: Impact Drill mechanical transmission design verification原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763目 录摘 要 1Abstract 2第一章 绪论 51.1 课题背景与意义 .51.1.1 课题背景 .51.1.2 课题的意义 .61.2 课题研究现状 .61.2.1 国外研究现状 .61.2.2 国内研究现状 .61.3 冲击钻机概述 .81.4 研究内容及思路 9第二章 总体设计 102.1 方案的设计与分析 .112.2 方案的确定 .11第三章 设计计算 123.1 电机的选择 .123.2 传动装置传动比的分配与参数计算 123.2.1 传动装置各级传动比的分配 .133.2.2 传动装置的运动和动力参数的计算 133.3 V 带传动设计 153.3.1 选定带型 .153.3.2 确定带轮基准直径，并验算带速 153.3.3 确定带长和中心矩 a.163.3.4 验算小带轮包角 163.3.5 确定带的根数 163.3.6 单根 V 带预紧力 173.4 离合器齿轮组的设计 173.4.1 主副卷扬级 .173.4.2 四连杆机构级 193.5 卷扬机齿轮组的设计 223.5.1 冲击卷扬齿轮的设计 223.5.2 副卷扬齿轮的设计 22原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 13041397633.6 四连杆机构齿轮组的设计 223.7 轴 I 设计 233.7.1 材料的选择 233.7.2 估算轴的最小直径 233.7.3 按弯扭合成强度校核轴颈 233.8 轴 II 设计 .243.9 轴 III 设计 253.10 轴 IV 设计 253.11 轴 V 设计 .263.12 轴承寿命计算 273.13 键的选择和校核 273.14 联轴器的选择和校核 293.15 密封方式的选择和设计 29第四章 钻机的维护与保养 334.1 钻机维护保养的重要性 .334.2 维护保养的要求 .334.3 主要部件保养项目 344.4 安全操作注意事项 35第五章 个人总结 36致 谢 37参考文献 38附录：英文文献翻译 39毕业设计（论文）外文翻译原文 42原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763第一章 绪论1.1 课题背景与意义1.1.1 课题背景随着我们伟大的社会主义祖国四个现代化的实现，广大城乡的工业、生活用水、城市高层建设和公路、桥梁不断增加，同时各项重大工程也陆续展开，工程的难度与规模都在扩大，对质量的要求也在不断地提高，在很大程度上促进了建筑施工技术的进步，尤其是各地的建筑迅速发展，规模在扩大，施工范围在拓展，工期紧、污染少、成本低的设备成为现代施工的重要手段之一。由于岩土钻掘工程的目的与施工对象各异，因而钻机种类较多。钻机可按用途分类，如岩心钻机、石油钻机、水文地质调查与水井钻机、工程地质勘查钻机、坑道钻机及工程施工钻机等。按钻进方法可把钻机分成四类：冲击式钻机,又分为钢丝绳冲击式、钻杆冲击式两种钻机。 回转式钻机,又分为下面三种： 立轴式- 手把给进式、螺旋差动给进式、液压给进式钻机； 转盘式-钢绳加减压式、液压缸加减压式钻机； 移动回转器式-全液压动力头式、机械动力头式钻机。 振动钻机。 复合式钻机：振动、冲击、回转、静压等功能以不同组合方式复合在一起的钻机。冲击反循环钻机是一种采用连杆机构或卷扬机带动钢丝绳提升冲击钻具,利用冲击钻具下落的动能产生冲击作用,破碎岩土实现钻进的工程钻机。冲击反循环钻机具有钻进地层面广、操作工艺简单、连续排渣等优点。适用于土层、卵砾石层、飘石层、基岩等复杂地层的基础工程施工。冲击反循环钻机液压步履的系统在狭小、泥泞的场地施工，移动、对孔位灵活方便，具有明显的优势；钻机的主副卷扬机及工具卷扬机具有很强的辅助功能，能够代替吊车完成很多辅助工作；主扬机设有双绳自动同步结构。钻孔平稳，成孔质量高；钻机设有四连杆自动冲击、手动卷扬冲击两大功能可根据不同的地域、不同的选择不同的操作，大大的提高钻孔的效率，降低工人的劳动强度，因此给冲击钻机注入新的活力。近几十年来，冲击反循环钻机广泛用于铁路、公路桥梁、城市高层建筑的基桩孔钻进、港口码头、水利水电连续墙施工。1.1.2 课题的意义近几年，随着我国基本建设的不断加速，反循环钻机由于其成本低廉、市场需求旺盛、盈利能力强而受到很多企业追捧。反循环桩孔钻机是在传统无循环成孔钻机的基础上发展起来的新机型，该原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763机将传统的无循环钻进工艺改成先进的反循环钻进工艺，克服了无循环钻进造成的孔底重复破碎的致命弱点，使钻效提高数倍之多，总体性能得到很大的提高。同时，该类钻机既保留了冲击钻机适应性强的特点，又保留了冲击钻机可靠、设备操作简单、施工成本低的优点。在目前施工中，对一些用回转钻进比较困难甚至不能钻进的砾石层、岩石等复杂底层，多采用冲击反循环钻机施工，并取得较好的效果。因此，冲击反循环钻机在岩土钻掘的领域中发挥越来越重要的作用为了适应各种地层的钻孔需要，设计 GCD1500 工程钻机机械传动系统，提高机械传动效率，钻进效率高，成孔质量高；能大大提高工程的效率和减少工程的时间，满足现代社会建设的需要。1.2 课题研究现状1.2.1 国外研究现状冲击反循环钻机在 70 年代先后在意大利、日本、法国研制成功并取得满意的使用效果。意大利马塞伦蒂公司生产的机械式 MR-2 型冲击反循环钻机是一种拖车装钻机。采用卷扬冲击方式，冲击钻进时由 2 台同步卷扬机提落钻头来完成，为确保 2 台卷扬机同步，配有补偿机构，采用泵吸反循环方式。日本神户制钢生产的 KPC-1200 型冲击反循环钻机采用液压驱动方式，由液压马达通过传动装置分别带动提排渣的卷筒卷扬机和冲击钻机用的双筒同步卷扬机，用离合器进行冲击，通过自动控制装置可自动调节冲击行程和次数。排渣方式以气举反循环为主。冲击钻机时用套管跟进护壁。近年来很多国家都在研究推广利用洗孔介质传递动力的井下冲击，并把它和回转结合起来的冲击-回旋钻进法。有些国家将冲级与震动结合起来成为井上的震动- 冲击钻进法。这些方法都是由冲击钻进法演变而来的。1.2.2 国内研究现状80 年代初期国内就开始研制冲击反循环钻机,地矿、水利、铁道等部门先后研制出不同冲击方式的机型并批量投入市场,在基础灌注桩和坝基防渗墙等基础 工程施工中发挥了较大的作用。在目前批量投产的冲击反循环钻机中,按冲击方式可分为 3 种机型,即卷扬冲击、曲柄连杆冲击、液压缸冲击,现选这 3 种冲击方式的各一种有代表性的机型作简单分析介绍。（1）GJD-1500 型钻机由中国地质科学院勘探技术研究所与张家口探矿机械厂共同研制的一种具原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763有回转、冲击 2 种功能的反循环机械动力头钻机,可单独进行回转或冲击钻进。其冲击是采用液压冲击机构,由预紧卷扬机、2 个冲击油缸、制动轮、电液控制系统等组成。2 个冲击油缸固定在动力头上,由给进主油缸完成冲击给进,每冲击钻进一根钻杆期间不需放绳给进。冲击钻进时由 2 个冲击油缸用 2 根钢丝绳提落冲击钻头,用电液控制系统完成自动冲击,期间可任意调整冲程和冲次并自动调节冲程和冲次的匹配关系,不会发生打空锤,2 根绳的同步由液压系统解决。由于冲击油缸提钻头时有一个油缸建立过程,大大减少了提绳的惯性力,柔性提锤避免了钢丝绳受到大的冲击力,可延长钢丝绳工作寿命。同时液压冲击可减少振动和噪声,有利于环保。（2）GCF-1500 型钻机由中国地质大学(北京、武汉)和张家口探矿机械厂合作研制的机械式冲击反循环钻机,冲击方式采用卷扬冲击。该机中首次研制了带差动机构的双筒同步卷扬机,成功地解决了 2 绳的同步问题,给机械传动的冲击反循环钻机闯出了一条新路。冲击钻进时通过双筒同步卷扬机的片式离合器的离合进行提落钻头,离合器是由电液控制系统控制完成自动或单动冲击,用卷扬冲击方式其冲程和冲次可根据地层情况任意调节,但更适合长冲程低冲次工况下冲击钻进,以避免频繁离合使离合器过热。采用泵吸反循环方式,排渣管由一台单筒卷扬机提吊。（3）CJF-12、CJF-20 型钻机这 2 种钻机是山东省地质探矿机械厂在 90 年代开发的产品,是机械传动的曲柄连杆游梁式冲击反循环钻机。用差动同步双筒主卷扬机来确保 2 绳同步,用曲柄连杆游梁机构进行冲击,此结构适合较小冲程较高冲次的工况下冲击,采用机电液联合控制。CJF-20 型钻机可用曲柄连杆游梁机构进行冲击钻进,也可用差动同步双筒主卷扬机通过离合器进行冲击钻进,具有 2 种冲击方式的优点,可视地层状况而选择。采用泵吸反循环,用副卷扬机提排渣管,液压起落钻塔。设有步履机构便于现场移位,整机结构紧凑,性能稳定可靠。该钻机自投产后深受用户青睐,到目前为止已生产 200 余台,产品分布全国 25 个省、市、自治区。在国内一些大型工程项目中使用,如小浪底工程黄河大桥、芜湖长江大桥、河北黄壁庄水库6m 防渗墙、江苏江阴长江大桥、湖南浏阳河大桥、香港西铁工程兆康工地以及京福、忻太、洛三、灵三高等级公路路桥等,在卵砾石等复杂地层的桩孔施工中,获得用户的好评,取得良好的社会效益和经济效益。是目前国内生产较多、使用较广的冲击反循环钻机。随着我国的经济腾飞,以及西部大开发宏伟战略的实施,宏大的基本建设将形成一个新的高潮。由于社会的需求和科学技术的进步,促使建设项目趋向大型化发 展,因此对基础工程施工工艺和设备都将提出更新、更高的技术要求,以确原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763保工程施工的质量和速度。作为钻掘设备的冲击反循环钻机,也必须在现有的技术水平上有所创新、有所发展,才能更好的发挥其特长,赢得用户,占领市场,能在岩土钻掘领域中始终占有重要位置。1.3 冲击钻机概述目前，冲击反循环钻机使用的冲击反循环钻机主要有两类：一类是卷扬机式冲击反循环钻机，另一类是曲柄连杆游梁式冲击反循环钻机。这 2 种类型的冲击反循环钻机均以机械传动为主。卷扬机式冲击反循环钻机通过卷扬机交替正转和反转，经钢丝绳和钻塔提动钻头上升和下降，实现冲击作业。卷扬机的正、反转切换通过离合器来完成。由于离合器需要频繁的接合和脱离，离合器易发热烧损，卷筒和钢丝绳也较易磨损，钻机的冲击频率一般为 510 次/min，自动控制程度较低。本课题以 GCD1500 型冲击反循环钻机作为研究对象，主要研究其机械传动系统。GDC150 工程钻机是为适应深基础工程和地下连续墙以及水利工程、桥梁工程的需要，结合 CZ 系列四连杆冲击机和 DCF1500 同步卷扬双钢丝绳冲击钻机的优点而研制的，该机组具有钻进地面广、操作工艺简单、连续排渣等优点。适用于土层、卵砾石层、飘石层、基岩等复杂地层的基础工程施工，主要特点为：（1） 钻机为机械传动、液压电器联合控制和手动机械控制，性能稳定；（2） 钻机有两种冲击功能（四连杆自动冲击、手动卷扬冲击）。在一般地层时，一般静压强7000MPa 时，四连杆冲击进度较慢，可转换为手动卷扬冲击，加大钻头冲击高度以提高钻进效率；（3） 主机液压步履系统能使钻机方便地在工地上自行移位；而运输时液压步履不需拆卸，钻塔采用油缸起落。GCD1500 工程钻机在基础工程施工中冲击钻具以自由落体方式冲击岩土。由于钻具质量大冲击末速度比较高，能够有效地破碎较硬的岩石，适用于土层、砂土层、基岩、卵砾石层、飘石层等复杂地层的基础工程施工。冲击钻机其功率消耗低，与回转钻机相比，当设备功率相同时，冲击钻机可用较大的直径钻孔。GCD1500 工程钻机的主要技术参数：（1） 钻进能力钻孔直径：0.81.5m；钻孔深度：60.0m（2） 额定钻头重量：3.5t（3） 四连杆冲击机构：原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763冲击频率：39.82 次/min；冲程：0.65、0.8、1.0m（4） 卷筒冲击机构冲击频率：1020 次/min；行程：1.53.0m（5） 冲击卷扬机提升能力：40KN提升转速、速度：23.078r/min、0.57m/s钢丝绳规格：637-24-170；绳容量：80m（6） 副卷扬机提升能力：15KN提升转速、速度：34.76r/min、0.466m/s钢丝绳规格：619-12-170；绳容量：80m1.4 研究内容及思路通过对国内外钻机传动机构的了解，分析传动机构的原理与特性，对冲击钻机的运动特性进一步深入了解与阐述，重点研究、设计 GCD1500 钻机的机械传动系统。主要研究思路：1）确定机械系统总体的传动方案；2）选择电动机；3）计算总传动比和分配各级传动比；4）传动装置运动和动力参数的计算；5）传动件（如齿轮、V 带及 V 带轮、联轴器等）的设计；6）轴的设计；7）轴承组合部件设计；8）联轴器的选择；9）箱体的设计；10）装配图和零件图设计与绘制。原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763第二章 总体设计本课题主要以 GCD1500 程钻机为研究对象，并对其他钻机进行部分了解。GCD1500 工程钻机是为适应深基础工程和地下连续墙以及水利工程、桥梁工程的需要,结合 CZ 系列四连杆冲击钻机和 GCF1500 同步卷扬双钢丝绳冲击钻机的优点而研制的。该钻机具有钻进地层面广、操作工艺简单、连续排渣等优点。适用于土层、卵砾石层、飘石层、基岩等复杂地层的基础工程施工。GCD-1500 冲击钻机采用曲柄连杆冲击梁式冲击机构，其结构简图如图 1所示。该类冲击机构是由曲柄、连杆和冲击梁等组成，将曲柄的回转运动变成钻具的上下往返运动的四杆机构，可以通过改变四杆机构的曲柄长度来调整冲击钻具的提升高度，从而达到高效钻进的目的。图1 GCD-1500钻机冲击机构结构简图1冲击齿轮（曲柄）；2连杆；3压轮；4天轮；5缓冲弹簧6钢丝绳；7导向轮；8冲击梁；9卷筒；10冲击钻具2.1 方案的设计与分析方案一：电动机-V 带- 齿轮 -离合器- 联轴器-箱外齿轮-工作机优点：高速级用 V 带传动，能吸收振动和缓和冲击，结构紧凑、成本低；还起过载保护作用；传动结构简单，维修保养方便，对于野外作业具有显著的优点。原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763缺点：传动的外廓尺寸较大，由于 V 带的滑动，不能保证固定不变的传动比，寿命短，传动效率低 。方案二：电动机- 链- 齿轮-离合器- 联轴器-箱外齿轮 -工作机优点：平均传动比准确，结构紧凑，成本低；能在高温、有油污等恶劣环境条件下工作。缺点：传动平稳性差，传动是有噪声和冲击。 2.2 方案的确定由于该钻机需带动 1.5t 的钻头冲击钻进作业，功率和负载均不大，且冲击钻进作业时传动系冲击较大，故选择方案二：电动机-V 带-齿轮-离合器-联轴器-箱外齿轮 -工作机传动方案；传动简图如图 2 所示。该方案由一个动力机驱动，其传动路线如下：第 1 条由动力机经 V 带、离合器、联轴器和齿轮驱动四连杆工作：第2、3 条，由动力机经 V 带、离合器和箱外齿轮分别驱动主副卷扬机工作。采用一个动力驱动可以减少动力机的数量，节省能源,由动力机带 V 带传动。V 带具有良好的挠性，可缓和冲击，吸收振动；结构简单、成本低廉，适用用于中心距较大的传动；还起到过载保护作用。和其他传动机构相比，V 带传动的性比价较高。再又 V 带传动带动两个离合器的传动，通过联轴器带动箱外齿轮，从而带动各工作机的传动。原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763图 2 GCD1500 钻机机械传动简1电动机；2四连杆；3副卷扬机；4主卷扬机第三章 设计计算3.1 电机的选择查阅相关资料可知冲击卷扬机冲击工作时所需功率最大，故电机的选择以冲击卷扬机冲击工作时为依据选用：冲击卷扬机的提升能力为 40KN提升速度 V（m/s） 0.57所需功率 P=FV400000.5722.8KW变速器的传递效率 =0.8所需电机的功率 =p电 2.8.50KW钻进时所需的最大功率为 28.5KW根据现场需要，动力机的选择偏大些，加大储备系数，这样可以提高钻进效率，则：P。1.228.534.2KW冲击时，转盘不工作，按钻进时选择电机 P=37KW。综合提升速度要求选用 Y225S-4 三相异步电机，其额定功率 37KW，满载转速 1480r/min。3.2 传动装置传动比的分配与参数计算3.2.1 传动装置各级传动比的分配（1）冲击卷扬： 13.64078.231卷电总 ni取 V 带传动比 ， 主离合器齿轮传动比.1i 32i则冲击卷扬外传动齿轮传动比为 6814213ii总（2）副卷扬： 58.4276.3180卷电总 ni原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763同上述取 V 带传动比 ， 主离合器齿轮传动比2.31i 32i则副卷扬外传动齿轮传动比为 4358213ii总（3）四杆机构： 7.82.39140杆电总 ni取 V 带传动比 ， 主离合器齿轮传动比.1i 7.2i则冲击卷扬机外传动齿轮传动比为 3.4.1213ii总3.2.2 传动装置的运动和动力参数的计算（1）冲击卷扬工作时(a)0 轴（电机轴）：kwpd37min/14800rnmNTd 75.238950(b)轴kwpd52.396.0711min/.42.810rinNnPT.739511(c)轴 kwp7.39.0852.3212 min/.42rin原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763mNnPT5.2091952(d)轴 kwp76.329.087.323 min/.154rnNT9.208933(e)轴kwp2.3097.8076.21234 min/8.34rinNpT2.1499504将上述运动和动力参数的计算结果汇总下 轴名参数 传动比 i转速 n(r/min)输入功率 P(KW）输入转矩 T( )Nm 轴 3.2 462.5 35.52 733.4 轴 3 154.2 33.77 2091.5 轴 1 154.2 32.76 2028.9 轴 6.68 23.08 30.2 12499.2（2）副卷扬工作时同理可得只有副卷扬工作时运动和动力参数如下：轴名参数 传动比 i转速 n(r/min)输入功率 P(KW）输入转矩 T( )Nm 轴 3.2 462.5 35.52 733.4 轴 3 154.2 33.77 2091.5 轴 1 154.2 32.76 2028.9 轴 4.43 34.8 31.13 8542.9（3）四杆机构工作时同理可得只有四杆机构工作时运动和动力参数如下：轴名参数 传动比 i转速 n(r/min)输入功率 P(KW）输入转矩 T( )Nm原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 轴 3.2 462.5 35.52 733.4 轴 2.7 171.3 33.77 1882.7 轴 1 171.3 32.76 1826.4 轴 4.3 39.83 31.13 74643.3 V 带传动设计3.3.1 选定带型 设计功率： = dpAk电查：工况系数 =1.6=1.637=59.2KWd根据 =59.2KW =1480 r/minp1n确定带型为 C 型 =200315mmd3.3.2 确定带轮基准直径，并验算带速由课本图 5-10 得，推荐的小带轮基准直径为 75100mm, 取小带轮直径 =315 mm，而 i=3.21d大带轮直径： =315i =1008 mm，取 = 1000 mm2 2d轴的实际转速： = = =461.54r/minn12()d(0.)14835带速：V= = = 24.4m/s，在 525m/s 范围内，带速合适160d3548603.3.3 确定带长和中心矩 a根据课本 P84 式（5-14 ）得0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)0.7(1000+315)a02(1000+315)所以有：920.5mma 02630mm，取 2000由课本 P84 式（5-15 ）得：= 2 + （ + ）+0dLa1d2210()4da原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763=22000 + 23.14685(0)240=6123 mm查取 =6000 mmdL，取 =1938.5mm0060123298.5daa3.3.4 验算小带轮包角= - =159.750 1200（适用）1a082157.3da3.3.5 确定带的根数由 =315 mm 和 =1480 r/min 查得 C 型带 =14012 KW1d1n1p考虑传动比的影响，额定功率的增量 1.4PKWZ = ()dalpk小带轮包角修正系数 = 0.96ak带长修正系数 = 1.04lk l= 5.78，取 Z= 6 根59.2Z=(14.)061.43.3.6 单根 V 带预紧力202.5()dapFmvKZm 带的每米质量 m= 0.3 1.kgm= 502.9 N 202.59.(1)0.3463.4 离合器齿轮组的设计3.4.1 主副卷扬级（1） 选择齿轮材料原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763采用非硬齿面闭式齿轮传动 由表 11.8 查得：小齿轮选用 45，调质处理，齿面硬度为 240280HRB。大齿轮选用 45，调质处理，齿面硬度为 220240HRB。由表 11.20 选 8 级精度 齿面粗糙度 umRa3.62（2） 确定许用应力由表 11.9 查得： 0.1HS91 104.81325460 hnjLN8213.i由表 11.25 查得：小齿轮接触疲劳极限 MPaH6501lim大齿轮接触疲劳极限 32li查图 11.28 得： 9.1NZ4.N许用接触应力： MPaSHN581lim1Z2.92li2（3）齿面接触疲劳强度设计：设齿轮按 8 级精度选择齿宽系数 查表 11.19 得 =0.9dd选择载荷系数 K 查表 11.10 得 K=1.3小齿轮上的转矩 mNT4.731小齿轮分度圆直径udHd6.24.76311齿轮的模数取 ,则 ，取 5581z541812zi原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763模数 mzd81.6根据表 11.3 取标准模数 m=7mm（1）齿轮几何尺寸的计算zd126m3852bd4.1取 02b1252中心距 mza.1(4) 验算轮齿弯曲强度齿形系数 查表 11.12 得 FY80.21FaY2.Fa应力修正系数 查表 11.13 得 S 5S781SY由表 11.9 查得 3.F许用弯曲应力 查图 11.26 MPaF01lim482li查图 11.27 得： 95.1NY许用弯曲应力：MPaSYFNF4.3651lim1FF8.02li2 1121 9.74FSFPaYzbmKT212125.8FSFFM（5）齿轮的圆周速度原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763smndv/05.316根据表 11.21 可知，选用 8 级精度实合适的。几何尺寸计算：d126d352mzadz mcmhhcfa afa5.236710892475.175 8.01212 *3.4.2 四连杆机构级（1） 选择齿轮材料采用非硬齿面闭式齿轮传动 由表 11.8 查得：小齿轮选用 45，调质处理，齿面硬度为 240280HRB。大齿轮选用 45，调质处理，齿面硬度为 220240HRB。由表 11.20 选 8 级精度 齿面粗糙度 umRa3.62（2） 确定许用应力由表 11.9 查得： 0.1HS91 104.81325460 hnjLN8213.i由表 11.25 查得：小齿轮接触疲劳极限 MPaH6501lim大齿轮接触疲劳极限 32li查图 11.28 得： 9.1NZ4.N许用接触应力：原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763MPaSZHN581lim12.92li2（3）齿面接触疲劳强度设计：设齿轮按 8 级精度选择齿宽系数 查表 11.19 得 =0.9dd选择载荷系数 K 查表 11.10 得 K=1.3小齿轮上转矩 mNT4.732根据上述齿数 ， 圆整18z6.487.212zil 492z实际传动比 .1u误差 %57.0 小齿轮分度圆直径：mzdmuKTHd81.62.243.313由表 11.3 取标准模数 m=7mm主要尺寸 dbz4.1321取 mzab5.22014按齿根弯曲疲劳强度校核齿形系数 查表 11.12 FY175.276.43FFYY应力修正系数 查表 11.13 S 951SS许用弯曲应力 F原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763由图 11.26 得 MPaF48052lim1由表 11.9 得 3.S由图 11.27 得 95.21NYMPaSFNFF8.3504.64lim43li34344 33232.1.7FSFFYzbKT齿轮的圆周速度 smndv/05.61由表 11.21 知 选 8 级精度最合理几何尺寸计算：md126d342mzadz mchhcfa afa5.2341083572475.1 85.01212 *3.5 卷扬机齿轮组的设计3.5.1 冲击卷扬齿轮的设计小齿轮上的转矩 mNT9.2083同理求的： ； 取 1191z 24.1086.13zi原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763模数 m=10mmmd180md1902取 b23.5.2 副卷扬齿轮的设计小齿轮上的转矩 NT9.081同理求的： ； 取 79z 34.79184.12zi模数 m=10mmmd180d02取 b23.6 四连杆机构齿轮组的设计小齿轮上的转矩 mNT4.1826同理求的： ；01z 86203.1zi模数 m=12mmd241d2取 mb03.7 轴 I 设计3.7.1 材料的选择由表 16.1 查得 用 45 号钢，进行调质处理， MPaB637由表 16.3 得 MPab6013.7.2 估算轴的最小直径根据表 11.6， =107-118 为取值范围C由转速 功率 P=35.52KW，确定轴的最小直径：462.5/minnrmpcd 2.504.2318073 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763因为轴上开有一个键槽且系统冲击较大，考虑到键槽对轴强度的削落，应增大轴径，此时轴径应增大 5%-15%md7.584查设计手册 mL12061轴段上有 V 带轮需要定位，因此轴段应有轴肩， md762轴段安装轴承，必须满足内径标准，故 B803轴段 md904L14轴段 mLLmd 26180565 3.7.3 按弯扭合成强度校核轴颈圆周力 NdTFt 08.14267321径向力 tr.5an水平 tBA0472垂直 NFt6.8mMI 4.253704.1 mNI 92.1375)96(NI 2.450.128086合成 2MmNIII 28.1369405221当量弯矩 6.TMIeI .522NII 321原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763校核：beIeIeIeIeI MPadW13659.1.02.83.8 轴 II 设计由表 16.1 查得 用 45 号钢，进行调质处理， MPaB637由表 16.3 得 MPab601根据表 11.6， =107-118 为取值范围C由转速 功率 P=33.77KW，确定轴的最小直径：54.2/minnrmpcd 2.71564.138073 因为轴上开有两个键槽，考虑到键槽对轴强度的削落，应增大轴径，此时轴径应增大 5%-10%：md3.78.6查设计手册取 mLd1001轴段上有联轴器需要定位，因此轴段应有轴肩， md802轴段安装轴承，必须满足内径标准，故 B53轴段 md954L64轴段 m5.883.9 轴 III 设计由表 16.1 查得 用 45 号钢，进行调质处理， MPaB637由表 16.3 得 MPab601根据表 11.6， =107-118 为取值范围C由转速 功率 P=32.76KW，确定轴的最小直径：54.2/minnrmpcd 3.692173803 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763因为轴上开有两个个键槽，考虑到键槽对轴强度的削落，应增大轴径，此时轴径应增大 5%-10%：md2.764查设计手册 取 mLd1001轴段上有联轴器需要定位，因此轴段应有轴肩， md802轴段安装轴承，必须满足内径标准，故 B3793轴段 md104L4轴段 5785轴段 1066轴段安装轴承，必须满足内径标准，故 mBd37907轴段 mLd5.4885轴段 107993.10 轴 IV 设计由表 16.1 查得 用 45 号钢，进行调质处理， MPaB637由表 16.3 得 MPab601根据表 11.6， =107-118 为取值范围C由转速 功率 P=33.77KW，确定轴的最小直径：7.3/minnrmpcd 7.683.2.17803 因为轴上开有两个键槽，考虑到键槽对轴强度的削落，应增大轴径，此时轴径应增大 5%-10%：查设计手册取 Ld10701轴段上有联轴器需要定位，因此轴段应有轴肩， md802轴段安装轴承，必须满足内径标准，故 B53轴段 md954L64原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763轴段 mLd5.68853.11 轴 V 设计由表 16.1 查得 用 45 号钢，进行调质处理， MPaB637由表 16.3 得 MPab601根据表 11.6， =107-118 为取值范围C由转速 功率 P=32.76KW，确定轴的最小直径：7.3/minnrmpcd68.1.721803 因为轴上开有一个键槽，考虑到键槽对轴强度的削落，应增大轴径，此时轴径应增大 5%-10%：md3.71.64查设计手册 取 mLd10701轴段上有齿轮需要定位，因此轴段应有轴肩， md752轴段安装轴承，必须满足内径标准，故 B393轴段 md104L4轴段 60955轴段 16轴段安装轴承，必须满足内径标准，故 mBd37907轴段 mLd075883.12 轴承寿命计算以减速箱轴承的选用与校核为例，其余轴承的选用与校核类似不一一复叙。因为考虑到载荷较大，选取圆锥滚子轴承；根据初估轴承处的轴的直径，由表 4.2 进行轴承型号的选择输入轴：选取轴承类型 7516 基本尺寸 md80D14mB26卷扬端轴：选取轴承类型 7517 基本尺寸 508原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763四杆机构轴：选取轴承类型 7517 基本尺寸 md85D10mB28计算轴承的径向力输入轴 NFr42.50卷扬端轴 r68轴承的寿命计算校核查表 17.8 X=1 查表 17.9 12.1Tpff附表 4.2 kNCkNrr 8.7040输入轴 N50.6arpYFXfP轴承工作时间 hLh1452142356.7hpcnh601合格hL3.13 键的选择和校核以减速箱键的选择和校核为例，其余键的选择和校核类似不一一复叙。零件的轴向固定：联轴器及齿轮处均采用 A 型普通平键连接，参考表5.25，GB/T1095、1096-2003。（1）许用挤压应力键、轴和轮毂的材料都是 40Cr，由表查得许用挤压应力，取其平均值 。MPaP805MPaP135（2）减速箱卷扬端轴键的选择和校核联接大齿轮和低速轴的键采用普通 A 型平键：联轴器上键为 ；齿轮处键为m9012m90142键的工作长度为 ；bLl 7。682键与轮毂键槽的接触高度 hk2/1/1原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763mhk72/14/2PP MaldT .7065.9102331 PPkl 5.128.2332故满足挤压强度要求。（3）减速箱四杆机构端轴键的选择和校核联接大齿轮和低速轴的键采用普通 A 型平键：联轴器上键为 ；齿轮处键为m9012m90142键的工作长度为 ；bLl 7。682键与轮毂键槽的接触高度 hk2/1/1m742PP MakldT 1.28076.802331 PPl .1332故满足挤压强度要求。3.14 联轴器的选择和校核减速器与卷扬机构及四连杆机构之间均选用弹性柱销联轴器连接，由减速器输出的转速分别为 、 ，传递的功率为 33.77KW，计算154.2/minr17.3/inr转矩为： 1min905.2091.514PTNm2in3.78.联轴器的计算功率：CnhanTKT原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763式中 联轴器转速系数 =1.25nKnK轴承寿命系数 =1.8h 3510h联轴器的轴间角系数 =1.5 载荷性质系数 =1.3aKaK计算转矩 1209.51.85.368CTNm87查取， 减速器与卷扬机构及四连杆机构之间均选择联轴器为： (/3501498)HLGBT3.15 密封方式的选择和设计（1）轴承润滑方式和润滑油牌号的选择输入轴上轴承： min/370in/5.462802 rrmnd 减速箱卷扬端轴上轴承： i/124i/.1减速四杆机构端轴上轴承： .5601 rr轴承均采用脂润滑。选用通用锂基润滑脂（GB7324-87 ） ，牌号为 ZGL1。其有良好的耐水性和耐热性。适用于-20至 120宽温度范围内各种机械的滚动轴承、滑动轴承及其他摩擦部位的润滑。润滑脂的装填量不宜过多，一般不超过轴承内部空间容积的 1/32/3。（2）齿轮润滑方式、润滑油牌号的选择和装油量的计算闭式齿轮传动的润滑方法采用浸油润滑。在齿轮传动时，就把润滑油带到啮合的齿面上，同时也将油甩到箱壁上，借以散热。齿轮浸入油中油的深度不宜超过高速级大齿轮的一个齿高，亦不应小于 10mm，不得超过低速级大齿轮分度圆半径的 1/3。为避免齿轮转动时将沉积在油池底部的污物搅起，造成齿面磨损，应使大齿轮齿顶距油池底面的距离不小于 3050mm。现取为 m40本钻机用的润滑油、润滑脂如下：变速箱、减速器和转盘： 120 号工业齿轮油（冬季用）90 号工业齿轮油（夏季用）其他部位润滑油： 润滑脂： 钙基润滑脂原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763空压机： 非溶剂性油气动三联件： 20 号机油（3）密封类型的选择（a）轴外伸处的密封设计为防止润滑剂外漏及外界的灰尘、水分和其他杂质渗入，造成轴承磨损或腐蚀，应设置密封装置。轴承为脂润滑，选用毡圈油封，材料为半粗羊毛毡。（b）剖分面的密封设计在剖分面上涂水玻璃，以防止漏油。3.16 减速箱的相关尺寸设计减速器箱体是支承和固定轴系部件、保证传动零件正常啮合、良好润滑和密封的基础零件，因此，应具有足够的强度和刚度。为提高箱体强度，采用铸造的方法制造。为便于轴系部件的安装和拆卸，箱体采用剖分式结构，由箱座和箱盖组成，剖分面取轴的中心线所在平面,箱座和箱盖采用普通螺栓连接，圆柱销定位。减速器箱体是支承和固定轴系部件、保证传动零件正常啮合、良好润滑和密封的基础零件，因此，应具有足够的强度和刚度。为提高箱体强度，采用铸造的方法制造。（1）减速器箱体的结构设计首先保证足够的箱体壁厚，箱座和箱盖的壁厚取 。m01其次，为保证减速器箱体的支承刚度，箱体轴承座处要有足够的厚度，并设置加强肋，且选用外肋结构。为提高轴承座孔处的联接刚度，座孔两侧的连接螺栓应尽量靠近（以避免与箱体上固定轴承盖的螺纹孔干涉为原则） 。为提高联接刚度，在轴承座旁联接螺栓处做出凸台，要有一定高度，以留出足够的扳手空间。由于减速器上各轴承盖的外径不等，各凸台高度设计一致。 另外，为保证箱座与箱盖的联接刚度，箱盖与箱座联接凸缘应有较大的厚度 。mb15为保证箱体密封，除箱体剖分面联接凸缘要有足够的宽度外，合理布置箱体凸缘联接螺栓，采用对称均匀布置，并不与吊耳、吊钩和定位销等发生干涉。（2）油面位置及箱座高度的确定对于圆柱齿轮，通常取浸油深度为一个齿高，对于多级传动中的低速级大齿轮，其浸油深度不得超过其分度圆半径的 1/3。为避免传动零件传动时将沉积
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