学科门类：单位代码：毕业设计说明书（论文）回转式钻孔机的设计学生姓名所学专业班级学号指导教师XXXXXXXXX系二○**年X X月目录一、绪论 (3)1.1打孔机简介与种类 (3)1.2打孔机得发展情况 (4)1.3.研究得背景与意义 (4)二、总体设计方案确定及动力元件选择 (6)2.1总体设计的要求 (6)2.2机型与传动形式得选择 (7)2.2.1机型得选择 (7)2.2.2传动形式的选择 (7)2.3 打孔机的整体布局 (7)2.3.1打孔机得总体布局 (7)2.3.2打孔机的驱动和动力输入方式 (8)2.3.3打孔机整体参数确定 (8)2.4钻机的功能单元及实现方法 (11)2.4.1钻具 (11)2.4.2回转机构 (11)2.5 电动机的选型 (12)三、减速装置设计 (13)3.1传动比确定及各级传动比分配 (13)3.2 运动参数及动力参数计算 (14)3.2.1 计算各轴转速 (14)3.2.2 计算各轴的功率 (14)3.2.2 计算各轴的功率 (15)3.3 齿轮传动的设计计算 (15)3.3.1 第一级齿轮传动副的设计计算 (15)3.3.2第二级齿轮传动副的设计计算 (18)3.3.3 三级齿轮传动副的设计计算 (22)3.4 传动轴的设计 (26)3.4.1第一传动轴的设计及计算 (26)3.4.2第二轴的结构设计及计算 (29)3.4.3三轴的结构设计及计算 (35)3.5减器箱体结构尺寸 (38)3.5.1结构尺寸 (38)3.5.2油标 (40)3.5.3通气罩 (40)3.5.4.螺塞 (41)四、链传动设计 (41)4.1链传动的特点 (41)4.2链的类型 (42)4.3链传动选择 (43)五、支架的设计 (49)5.1.机架设计准则 (49)5.2.支架的效核 (50)5.2.1 (50)5.3梁的效核 (52)5.3.1梁的强度效核 (52)5.4传动轮的设计 (52)六、钻杆钻头的设计 (53)6.1钻杆在扩孔时的作用 (54)6.2扩孔器 (54)6.3转速的确定 (55)6.4钻进液量的确定 (55)6.5管线回拖工艺 (56)6.6导向钻进 (57)6.6.1钻孔回扩时钻进液的作用 (57)6.6.3泥浆的蓦本性能 (59)6.6.4泥浆处理剂 (60)6.7冲击回转钻进原理 (60)6.7.1冲击回转钻进碎岩特点 (60)6.7.2冲击回转钻进优点 (61)6.7.3冲击回转钻进时碎岩工具作用的应力分布 (61)七、钻头的设计 (65)7.1吹洗孔和排粉槽 (66)7.2钻头体硬度 (67)7.3钻头布齿 (67)7.4扩孔钻头 (69)7.5力学模型中的几个简化处理量 (71)7.6模型建立 (71)7.7小结 (75)八、底座的设计 (76)结束语 (78)参考文献 (78)致谢 (80)翻译部分 (1)英文原文 (1)中文译文 (6)一、绪论1.1打孔机简介与种类打孔机械广泛应用与桥梁建筑、道路施工等诸多领域。
目前，打孔机械已发展成为品种众多、门类齐全的专业化机械。
打孔机的发展也与其他机械发展一样经历了漫长的发展过程。
打孔技术起源于我国。
根据古书《川盐纪要》记载，我国早在2200多年前的秦代就开始利用钻探技术凿井取盐。
后来钻探技术流传到欧、美。
而近代的钻探技术在欧、美发展迅速。
早期的打孔机是由人力驱动的简单冲击式机械，经长期不断演变、发展，成为现代具有机动动力驱动的各种冲击式钻机。
冲击式打孔机作为唯一曲钻探机械，在世界上一直沿用了相当长的历史时期。
这种打孔机有如下缺点：效率低，只能钻垂直孔；打孔过程中不能及时排出岩屑、土壤等。
随着社会生产的不断发展，这种打孔机已逐渐不能适应要求。
l 9世纪中期以后，出现了回转式的打孔机。
回转式打孔机具有钻进效率高，能钻进各种倾角的钻孔；有利于多种钻探工艺和方法的使用等优点，因此发展很快，井迅速在钻探、穿孔领域中占据了主导地位。
钻探技术虽然起源于我国，并在古代曾有一段兴盛时期．但后来由于经历封建社会的漫长岁月．一直停滞不前，到1949年解放时，我国仍没有自己的钻探穿孔机械制造业。
旧中国遗留下来的各类钻探穿孔机也不足百台，新中国成立后，我国的钻探穿孔机械制造业从无到有、从小到大逐步得到涟勃发展。
40多年来，我国的钻探机械发展过程大致可分为三个阶段。
第一阶段为50代，是建国初期。
新中国刚诞生时，百废待兴，为了尽快恢复相发展生产，一方面从国外引进了部分钻机及配套设备，另一方面积极筹建自己的钻探穿孔机械生产厂和研究设计队伍。
第二阶段为60年代，是自行设计和研制阶段。
经过解放后十年的艰苦奋斗，到50年代末，我国已逐步走上自行设计和制造钻探穿孔机械的通路。
在这一阶段，我国不仅可以生产钻探穿孔工具和辅助设备，同时，在引进液压钻机的基础上，通过仿制和研制出一批具有我国特点的钻机。
第三阶段为70年代以后，是我国钻探穿孔机械蓬勃发展的时期。
70年代以来，我国国民经济有了较大的发展，国家各项公路、桥梁建设迅速发展，各种钻探穿孔工作量大大增加。
在这种形势下，我国的钻探穿孔机械制造业也得到迅猛的发展。
现在，我国不仅可以成套生产各种钻深机械，而且有许多产品已形成具有我国特点的系列。
产品的品种逐渐齐全、质量不断提高、性能也更加完善。
某些产品已接近或达到国际先进水平，并开始进入国际市场。
打孔机的分类很多，采用的钻进方法不同，钻机的结构和组成有较大的区别。
按各种钻进方法不同钻孔机可分为以下几种：1、冲击式打孔机通过钻头周期性的运动冲击破碎土壤、岩石。
2、回转式打孔机通过钻头在孔底回转而破碎土壤、岩石的钻机称为回转式钻机，回转式钻机可以完成多种类型的钻孔，是目前数量最多的一种钻机。
3．振动式打孔机它是采用扳动器迫使钻具产生轴向周期性振动，依靠振动所产生的力使钻头吃入地层，实现钻进。
振动式钻机适用于松软地层钻进。
4．复合式打孔机具备两种以上钻进方法的钻机视为复合式钻机。
常用的有冲击—回转复合式钻机及冲击—回转—振动—静压复合式钻机。
1.2打孔机得发展情况早期得打孔机是由人力驱动得简单冲击式机械，经长期不断演变、发展，成为现代具有机动动力驱动的各种冲击式钻机。
冲击式打孔机作为唯一的钻探机械，在世界上一直沿用了相当长的历史时期，这种钻机钻孔有如下缺点：效率低；无法取出完整的岩芯；打孔过程中不能及时排出泥浆等。
随着社会生产的不断发展，这种打孔机机已逐渐不能适应要求。
19实际中期以后，出现了回转式打孔机。
回转式打孔机具有钻进效率高；可取出完整的岩芯；能钻进各种倾角的钻机；有利于各种钻探工艺和方法的使用等优点，因此发展很快，并迅速在钻探领域占据了主导地位。
近年来，随着电子技术的飞速发展，打孔机自动化的进程也在加快。
目前，俄、日、美等过已经研制出由电子计算机程序控制的全自动打孔机：另外，有不少国家正在研究新式钻岩技术，如电子束钻、爆炸钻、高压水射流钻、激光钻、火箭喷射钻、弹射钻等等。
一旦这些心的钻岩方法研究成功，打孔机也将再次产生根本性的变故。
由打孔机的发展过程可以看出。
打孔机的发展取决于两个因素：（1）打孔方法和打孔工艺的发展；（2）冶金工业、机械制造和电子工业等科学技术的发展。
1.3.研究得背景与意义3.1研究的背景、意义与内容据国家统计局的资料显示，2000年，全国共有城市666个，其中100万人口以上的城市有34个，我国的城市人口达到4.5亿人，城市人口的增加，将使市政基础设施的增容改造工程量大幅度增加。
近几年来，我国一直在重点建设陕北、西南、新疆等地的油、气输送管道，仅新疆库车一郡善输油管道一处就有 3.68公里管线需穿越江河、公路、铁路。
另外，我国的电信、燃气、供热、电力、有线电视等部「〕每年都有大量的管线需要铺设。
所有这一切，均为非开挖技术提供了广阔的用武空间，作为非开挖领域最具活力的定向钻进铺管技术，其前景更为可观。
受施工设备和技术的限制，国内定向钻进铺管主要用于粘土、亚粘粉沙土、回填土等松软地层或含有少量卵砾的地层。
由于施工设备远远不能满足现场需要，制、开发以及相应的工艺。
每年都有不少施工单位因此而放弃施工任务，仅中国地质科学院勘探技术研究所就岩石定向钻进非开挖铺管一项一年就放弃工程量约400万元，尽管国外有可完成相应地层施工的设备，但价格奇高，单套设备300一500万元，一般施工单位根本无力承受。
因此，开发符合中国国情的定向钻进铺管设备和工艺就成为中国钻掘工程技术人员的一项使命。
科学技术部科研院所技术开发专项资金项目“西部地区复杂地层非开挖新工艺及新器具研究”(NCSTE一2001一JKZX一185在此背景下孕育而出。
作为该课题的子项目一一岩层定向钻进非开挖技术，重点研究岩层中新钻具的研制、开发以及相应的工艺。
3.2打孔机得特点及设计要求打孔机与其他机械育某些共同之处，但钻机具有独特的生产对象和使用条件．因而形成自身的一些特点。
其王耍特点反映在以下几方面：1.打孔方法扣钻进工艺的多样性钻机生产采用的钻近方法扣钻近工艺昼多种多样的．就钻近方法而言，按破碎岩石的方式可分为冲击．回转．振动．复合式几种；采集用的破岩材料分为：钻粒钻进、硬合金钻进、金刚石钻进。
超硬材料钻进；按是否取芯又分为取芯钻进和全面钻进，就钻进工艺而言按照冲洗液循环方式可分为正循环钻进，局部反循环钻进及全孔反循环钻进，全孔反循环钻进工艺又分为水力反循环，气举反循环‘按照取芯方法可分为常规提钻取芯、连续取芯、绳索取芯。
而且随着钻探生产的发展，抖技的进步，会出现更多的钻探方法和钻进工艺。
对于某一种具体的钻机，不可能实现所有的钻进方法和钻近工艺。
这就产生了能实现不同钻进方法和钻进工艺的各种类型的钻进。
2.使用条件的复杂性钻进工作的区域广泛，从平原到山区，从陆地到海洋，从地面到地下，从热带到寒带，几乎地球上的每个地方都可能是钻进工作的地方。
不同地区有不同的环境、气候条件，这就带来了钻进使用条件的复杂性。
加之钻进属露天作业机械，作业对象为岩石，一般使用易产生污染的泥浆作冲洗液，这进一步造成钻进工作条件的恶化。
为适应这些条件，钻进必须满足一些特殊的要求。
3.类型与结构的多样性由于咱国家需要完成不同类型、不同目的的钻孔，加之钻进方法和钻进工艺的多样性，使用条件的复杂性，要求钻机有多种类型和不同的结构形式。
根据不完全统计，目前世界上各种类型的钻机达上千之多，而且有很多类型差异很大。
4.生产小批量性打孔机相对交通运输、建筑、轻工业等机械生产的批量小，特别是一些特殊用途的打孔机生产数量更少，本毕业设计所设计的钻孔机属于回转式钻孔机，主要可应用于短距离路面下方以及建筑物下方的非开挖管道铺设施工。
整个设计由总体方案设计、机械传动系统布置、动力部件及连接件选型、钻管支架布置设计、钻管及钻头设计以及钻进土壤的排出装置设计组成，着重进行了传动系统中减速装置设计及较核计算。