和电子工业等科学技术的发展。研究得背景与意义研究的背景意义与内容据国家统计局的资料显示，年，全国共有城市个，其中万人口以上的城市有个，我国的城市人口达到亿人，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，仅新疆库车郡善输油管道处就有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项年就放弃工程量约万元，尽管国外有可完成相应地层施工的设备，但价格奇高，单套设备万元，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在此背景下孕育而出。作为该课题的子项目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。打孔机得特点及设计要求打孔机与其他机械育些共同之处，但钻机具有独特的生产对象和使用条件因而形成自身的些特点。其王耍特点反映在以下几方面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。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，般使用易产生污染的泥浆作冲洗液，这进步造成钻进工作条件的恶化。为适应这些条件，钻进必须满足些特殊的要求。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。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。二总体设计方案确定及动力元件选择总体设计的要求打孔机是直接用于钻孔的机械，设计打孔机时，首先应以保证设计的打孔机能高效地质安全低耗完成钻孔为前提，使设计的打孔机技术先进经济合理，具有良好的经济技术指标。在进行具体设计时，应以满足下述的要求为依据。打孔机的性能及其参数应具有广泛的适应性，能根据不同地层，不同钻进方法及不同的钻头类型和结构实现合理的钻进规程参数。要配备必要的检测及指示仪表，以便及时掌控和控制打孔机的运转和孔内钻进情况打孔机应能传递足够的动力，保证各工作机构正常工作的性能应具有较强的孔处理孔内事故的能力和完成特种功能的性能。运转平稳，震动小，打孔时对钻杆的导向性好。自动化机械化程度要高钻进过程中最理想的是打孔机能根据孔内情况自动调节和控制打孔参数及时选择调整和保持最优钻进工程。为提高打孔机生产可靠性，应设备必要的过载保护装置和互锁机构重要机构要配备重复装置。打孔机还应满足机械设备的般要求具有足够的强度刚度和耐久性传动效率高能耗少对使用环境条件使用性好，能在恶劣的环境下正常工作结构简单制造容易便于维修拆装方便搬迁容易便于维修标准化通用化系列化程根据查得，。表面状况系数，根据，查得。轴肩处综和影响系数，为同截面上如有两个以上的应力集中源，取其中较大的综和影响系数来计算安全系数，故按配合处取综和影响系数，。计算安全系数如下取用安全系数则有轴的疲劳强度满足。三轴的结构设计及计算计算作用在齿轮上的作用力对于斜齿轮圆周力径向力轴向力对于直齿轮转矩圆周力径向力二初步计算轴的直径选取号钢作为轴的材料，调质处理，由式计算轴的最小直径，并加大以考虑键槽的影响。查资料取，三轴的结构方案确定确定轴的结构方案如下右轴承从轴的右端装入，靠轴套定位。齿轮从轴的右端装入，轴肩定位，左轴承从轴的左端装入，齿轮右端靠轴肩定位。确定各轴段直径和长度如下段根据圆整取，根据直齿小轮齿宽，并考虑倒角装配，选取长度。段为使直齿轮定位，轴肩高度。且符合标准密封内径，综合考虑齿轮配对和箱体内的整体布局，取段为便于装拆轴承内圈，且符合标准轴承内径滚动轴承型号为取段。为了便于安装调配取。段为了实现两斜齿轮的安装，斜齿轮宽度为，使斜齿轮可靠的压紧，取。便于斜齿轮的定位以及轴承安装，滚动轴承型号为。段综合考虑链轮配合及减速箱装配，取，。四计算弯矩和扭矩求轴承支反力如下水平面垂直面,。求齿宽中点处弯矩如下水平面,垂直面,合成弯矩求解如下扭矩为。五按弯矩合成强度校核轴的强度轴的材料为号钢，调质处理，查得查得材料许用应力则轴的计算应力为该轴满足强度要求。六精确校核轴的疲劳强度轴的细部结构设计如下圆角半径键槽及其配合可以参考现有设计图纸设计手册图册。选择危险截面各截面均有应力集中源，选择其中应力较大，应力集中较严重的截面。选择第六段轴截面。计算危险截面的工作应力截面弯矩截面扭矩抗弯截面系数抗扭截面系数。截面上的弯曲应力截面上的剪应力弯曲应力幅弯曲平均应力扭切应力。确定轴材料机械性能如下查资料，弯曲疲劳极限，剪切疲劳极限，炭钢材料特性系数，。确定综和影响系数，键槽处有效应力集中系数由相关资料插值计算得，。计算安全系数如下取用安全系数，则有疲劳强度安全。减器箱体结构尺寸结构尺寸箱昨壁厚二级传动取箱盖壁厚二级传动取箱座上臂凸缘厚度箱盖凸缘厚度箱座底凸缘厚度地角螺钉直径地脚螺钉数目轴承旁连接螺栓直径盖与座连接栓直径连接螺栓间距轴承端盖螺钉直径检查孔盖螺钉直径定位销直径至外箱壁距离至凸缘边缘距离轴承旁凸台半径凸台高度根据低速级轴承底外径确定，便于扳手操作为准外箱壁至轴承座端面距离齿轮顶圆与内箱壁距离齿轮端面与内箱壁距离箱盖肋厚箱座肋厚轴承端盖外径为轴承外径轴承旁连接螺栓距离尽量靠近，和不可干涉油标通气罩螺塞四链传动设计链传动的特点与带传动及齿轮传动相比较链传动的优点是由于是啮合传动，没有打滑及弹性滑动现象故平均传动比准确，工作可靠传动放率较高不需张紫，所以压轴力较小能在环境温度较高多灰尘温度较高及有脯蚀等恶劣条件下工作工况相同时，比帘传动结构紧凑可根据需要选取链条长度，故传动的中心距适用范围较大。链传动的缺点是瞬时传动比下恒定，传动不平稳工作时有噪声不宜在载荷变化很大和急速反问的传动中工作只限于平行袖传动，链的类型按工作性质不同链分为传动链起重链和曳引链。起重链和拽引链王要用在起电机械和运输仉械中，而在般机械传动中，常用的是传动链，传动链按结构主要分为短节距精密澴子链简称滚子链短节距精密娄简链，饰称套筒链，齿形链，及成型链目前，应用最广是滚子链，已经标准化。将重点介绍滚于链传动的结构和般设计问题，套简链比滚子链结构简单，也己标准化，但套简易磨损，故只适用于低速传动。齿形链又称无声链，它传动平稳，振动和噪声均很小，但它比滚子链结构复杂，重量大，制造较堆，造价较高故多用于高速或运动精嚏要求较高的传动装置中链传动选择由于滚子链与链轮的啮合属非共轭啮合传动，故链轮齿形的设计有较大的灵活性。本次设计均采用滚子链传动。在中，规定了最大和最小齿槽形状，见表。表滚子链主要尺寸链轮齿形应满足下列需求保证链条能顺利进入和退出啮合受力均匀，不易拖链，便于加工。链传动相关尺寸如下表所示链传动的设计计算选择链轮齿数,小链轮齿数,故取链速查表取大链轮齿数确定链节数初选中心距则链节数为圆整确定链节距载荷系数查表小链轮齿数系数查表按套筒磙子冲击疲劳多排链条系数查表链长系数查表由式根据小链轮转速和查图确定链条型号单排链确定中心距由式验算链速计算压轴力链条工作拉力压轴力系数由式压轴力链轮参数计算分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径轮毂厚度轮毂长度轮毂直径分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径轮毂厚度轮毂长度轮毂直径五支架的设计在机器中支承或者容纳零部件的零件称为机架。如支承贮罐的塔架固定发动机的机架容纳传动齿轮的减速器壳体机床的床身等统称机架。而在本设计中，此机架用来支撑转动钻杆。不少机架都可以看成是由杆件组成的，但是并非把若干杆件随意组合起来就能称其为