光环投影测量机设计【含全套9张CAD图纸】【答辩毕业资料】

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光环投影测量机设计

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摘要

在国内制材行业中，制材厂对原木形状的检测以及材积的测量计算一直采用人工检尺的方法：由人工目测每根原木的外部形状，进行分类加工；人工用卷尺或卡尺量取原木的长度和检尺直径，然后，再通过查找《材积手册》得到单根原木的材积，经过逐根检尺测量和累加计算才能得到整堆原木的材积；逐堆测量之后才能得到原木的进货量，检尺的工作量是非常大的。本课题针对我国原木检测技术的发展现状，提出采用8点检测，4点组合回归描述的方法，运用自动检测技术及计算机模拟技术，对原木输送机上运行的原木进行快速在线测量，可以提高设备的检测效率。
从原木外形轮廓与制材生产之间的关联性出发，探讨和研究了原木检测机设计的原理及设计的方法，为原木检测机的设计和制造提供了理论依据，原木检测技术越来越为世界各国制材企业所重视。本论文所设计的原木检测机作为一种试验阶段的设备，在整体性能上还存在许多有待解决和改进的方面，这些将会对今后的研究工作起到促进作用。

关键词：光环投影测量机；识别；自动测量；定心；回归描述

ABSTRACT

In our country, the wood manufacture industry inspect the shape and the volume of the log by manual work. Estimate log’s outer shape with eyes, and then label them before throwing into processing. People uses tape and caliper to confirm a log’s length and diameter of the section, and look for it in the manual to obtain one log’s volume. By accumulating all the volume of the log, the number of the stock can be gotten The work of inspecting the log by manual is very heavy. In this paper, the theory of the eight point inspection and the four point compounding simulation are presented. So we can quickly measure and get the log’s external shape parameter accurately on-line with the automatic inspecting technique and computer stimulating technique. The equipment can enhance work efficiency.
Based on the relativity of log shape and production, the design theory and method of log’s shape inspecting equipment are discussed. At the same time, the theoretical basis for design and manufactury is provided in this paper. Log inspection technique is recognized increasingly by lumbering. The equipment designed in this paper is a sort of experiment facility and also there are many question and juvenility. All these will accelerate researching work for the future.

Keywords: Log Shape；Identify；Automatic Inspection；Shape Identify；Regression

摘要 I
Abstract II
第1章绪论 1
1.1 概述 1
1.2 国内和国外原木检测机设备的发展分析 1
1.3 本课题研究的目的和意义 4
1.4 选题的研究内容和设计设想 5
第2章原木检测机总体设计 6
2.1 原木检测机总体原理介绍 6
2.1.1 原木检测机设计原理 6
2.1.2 原木形状识别机设计方案 6
2.2 结构实现方法 8
2.3 原木检测机机械部分设计 9
2.4 机架结构设计和计算 10
2.5 输送机构结构设计 11
2.6 本章小结 12
第3章动力部件选择和传动机构的计算 13
3.1 电动机的选择 13
3.2 链传动的计算 14
3.2.1 小链条的选择和校验 14
3.2.2 大链条的校验计算 17
3.2.3 链轮的设计计算 18
3.3 链轮轴的设计和校核 22
3.3.1 轴的材料的选择 22
3.3.2 按扭转强度条件计算 22
3.3.3 按弯扭合成强度条件计算 24
3.3.4 轴的安全系数校核 27
3.4 轴承的选择和校核 29
3.4.1 选择轴承 29
3.4.2 轴承的选用计算 29
3.5 链轮轴键的选择和键联接的强度计算 30
3.5.1 键的类型选择 30
3.5.2 计算键工作面剪切 30
3.5.3 计算键工作面挤压 30
3.6 螺栓的选择和校核 31
3.7 本章小结 32
第4章检测机构的设计计算 33
4.1 检测机构结构设计 33
4.2检测系统原理的计算 34
4.3 检测机构的零件的选择和校核 37
4.3.1 传感器的选择和原理 37
4.3.2 检测摆杆轴的选择和校核 38
4.3.3 弹簧丝的选择和计算 38
4.3.4 传感器中轴承的选择和计算 39
4.4 本章小结 40
结论 41
参考文献 42
致谢 43

第1章绪论

1.1 概述
随着现代木材加工工业技术的发展，传统的制材技术正在逐步更新，以制材学和测树学为基础的原木描述理论已经不能适应现代木材工业的发展。因此，有必要在理论、方法、手段上建立一套全新的原木外形及其缺陷的描述体系，采用新的、高精度的计算公式，将制材学与测树学的原木描述理论向前推进一步；采用新发明、新技术制造新设备，实现原木检测过程的高度自动化，以适应现代木材加工工业的发展。一般情况下原木模型的实测参数越多，重建模型的精度越高。但实测参数越多会使检测设备复杂，数据处理和优化计算量增大，导致对计算机的容量要求高、投

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内容简介：: 毕业设计任务书学生姓名初志超院系机电工程学院专业、班级机械设计制造及其自动化0813指导教师姓名职称讲师从事专业机电工程是否外聘是否题目名称光环投影测量机设计一、设计目的、意义1、设计目的:我国木材出材率和综合利用率与发达国家相比，有很大的差距。而我国的森林资源低于世界平均水平，木材加工时的极大浪费与当前森林资源的短缺极不协调。因此，要开发引进先进技术来提高木材的利用率以降低各种木制品的木材消耗量。本设计的原木检测机提供了一种纵向快速检测原木外形轮廓的机械设备及工艺技术，它利用8个检测触头检测原木的外形轮廓。2、设计意义:本次毕业设计将设计一台结构合理，功能完整且精度满足要求的原木检测机。通过设计过程，使学生了解原木检测机的基本工作原理，掌握对原木检测机各组成部件的结构尺寸的计算、强度校核、验算过程，驱动系统的选择等，了解和熟悉常规工程设计过程。通过对该设备的设计，可以提高学生对书本理论知识的认识，增强实际的工程应用能力，为将来从事工程设计工作打下基础。二、设计内容、技术要求（研究方法）1、设计内容 1.结构设计：对机构的整体布局进行设计，确定工作方式； 2.传动机构设计：传动类型和方式的设计； 3.零部件校核：对传动系统主要部件和机构的主要受力部件进行校核； 4.检测机构设计：对框架的选材、检测摆杆分布和摆杆轴端角度传感器的安装。2、技术要求（1）检测原木最大直径： 300mm （2）检测原木最小直径： 200mm （3）检测原木最大长度： 5,000mm （4）检测原木最小长度： 1,000mm （5）机床功率： 0.75KW （6）送料速度： 15mmin （7）机床外形尺寸（长宽高）： 3,500 6501,500mm 三、设计完成后应提交的成果（一）说明部分说明书一份，字数不少于1.5万字。（二）图纸部分0号图1张，零件图若干张，总图量相当于3张0号图。四、设计进度安排2012年2月27日3月15日，调研、收集相关文献，确定设计方案，撰写开题报告；2012年3月16日4月30日，方案设计、整体结构的设计，设计计算和校核； 2012年5月1日5月31日，结构设计，绘制装配图及零件图；2012年6月1日6月11日，撰写论文、提交图纸、设计说明书，进行审核；2012年6月12日6月15日，准备答辩。五、主要参考资料1 王三民,诸文俊.机械原理与设计M.机械工业出版社,2010.12.2成大先.机械设计手册单行本机械制图极限与配合M.北京：化学工业出版社， 2004.3 王连明.机械设计课程设计M.哈尔滨工业大学出版社,2010.2.4 陈铁鸣,王连明,王黎.机械设计（修订版）M.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2009.5 寇尊权.机械课程设计M.长春:吉林科学技术出版社,2008.6 何七荣.机械制造方法与设备M.北京:中国人民大学出版社,2007.7 邹青.机械技术基础课程设计指导M.北京:机械工业出版社,2009.8 吴宗泽.机械零件设计手册S.机械工业出版社,2009. 9 金维洙,蔡立新,韩玉杰等.世界原木定心技术现状及发展趋势J.世界林业研究,2009, 12(4):28-31. 10 Charles W. M. Application of Automatic Image Analysis To Wood Sciencel J. Wood Science,2009,14(3):36-39. 11 Bryan-R. W. Special Topic Electronics in Mills and Wood J. Forest Industries, 2009,106(1):28-35.六、备注指导教师签字：年月日系部主任签字：年月日摘要在国内制材行业中，制材厂对原木形状的检测以及材积的测量计算一直采用人工检尺的方法：由人工目测每根原木的外部形状，进行分类加工；人工用卷尺或卡尺量取原木的长度和检尺直径，然后，再通过查找材积手册得到单根原木的材积，经过逐根检尺测量和累加计算才能得到整堆原木的材积；逐堆测量之后才能得到原木的进货量，检尺的工作量是非常大的。本课题针对我国原木检测技术的发展现状，提出采用8点检测，4点组合回归描述的方法，运用自动检测技术及计算机模拟技术，对原木输送机上运行的原木进行快速在线测量，可以提高设备的检测效率。从原木外形轮廓与制材生产之间的关联性出发，探讨和研究了原木检测机设计的原理及设计的方法，为原木检测机的设计和制造提供了理论依据，原木检测技术越来越为世界各国制材企业所重视。本论文所设计的原木检测机作为一种试验阶段的设备，在整体性能上还存在许多有待解决和改进的方面，这些将会对今后的研究工作起到促进作用。关键词：光环投影测量机；识别；自动测量；定心；回归描述IABSTRACTIn our country, the wood manufacture industry inspect the shape and the volume of the log by manual work. Estimate logs outer shape with eyes, and then label them before throwing into processing. People uses tape and caliper to confirm a logs length and diameter of the section, and look for it in the manual to obtain one logs volume. By accumulating all the volume of the log, the number of the stock can be gotten The work of inspecting the log by manual is very heavy. In this paper, the theory of the eight point inspection and the four point compounding simulation are presented. So we can quickly measure and get the logs external shape parameter accurately on-line with the automatic inspecting technique and computer stimulating technique. The equipment can enhance work efficiency.Based on the relativity of log shape and production, the design theory and method of logs shape inspecting equipment are discussed. At the same time, the theoretical basis for design and manufactury is provided in this paper. Log inspection technique is recognized increasingly by lumbering. The equipment designed in this paper is a sort of experiment facility and also there are many question and juvenility. All these will accelerate researching work for the future.Keywords: Log Shape；Identify；Automatic Inspection；Shape Identify；Regression目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1 概述11.2 国内和国外原木检测机设备的发展分析11.3 本课题研究的目的和意义41.4 选题的研究内容和设计设想5第2章原木检测机总体设计62.1 原木检测机总体原理介绍62.1.1 原木检测机设计原理62.1.2 原木形状识别机设计方案62.2 结构实现方法82.3 原木检测机机械部分设计92.4 机架结构设计和计算102.5 输送机构结构设计112.6 本章小结12第3章动力部件选择和传动机构的计算133.1 电动机的选择133.2 链传动的计算143.2.1 小链条的选择和校验143.2.2 大链条的校验计算173.2.3 链轮的设计计算183.3 链轮轴的设计和校核223.3.1 轴的材料的选择223.3.2 按扭转强度条件计算223.3.3 按弯扭合成强度条件计算243.3.4 轴的安全系数校核273.4 轴承的选择和校核293.4.1 选择轴承293.4.2 轴承的选用计算293.5 链轮轴键的选择和键联接的强度计算303.5.1 键的类型选择303.5.2 计算键工作面剪切303.5.3 计算键工作面挤压303.6 螺栓的选择和校核313.7 本章小结32第4章检测机构的设计计算334.1 检测机构结构设计334.2检测系统原理的计算344.3 检测机构的零件的选择和校核374.3.1 传感器的选择和原理374.3.2 检测摆杆轴的选择和校核384.3.3 弹簧丝的选择和计算384.3.4 传感器中轴承的选择和计算394.4 本章小结40结论41参考文献42致谢43第1章绪论1.1 概述随着现代木材加工工业技术的发展，传统的制材技术正在逐步更新，以制材学和测树学为基础的原木描述理论已经不能适应现代木材工业的发展。因此，有必要在理论、方法、手段上建立一套全新的原木外形及其缺陷的描述体系，采用新的、高精度的计算公式，将制材学与测树学的原木描述理论向前推进一步；采用新发明、新技术制造新设备，实现原木检测过程的高度自动化，以适应现代木材加工工业的发展。一般情况下原木模型的实测参数越多，重建模型的精度越高。但实测参数越多会使检测设备复杂，数据处理和优化计算量增大，导致对计算机的容量要求高、投资增大、不利于推广应用。所以，找出一种即可以保证原木描述精度，又不需要大量检测参数的原木最佳形状识别体系，一直是国内外从事原木模型描述学者潜心研究的课题。另外，如何利用先进的原木检测技术，对原木形状进行真实再现，以利于木材的分类、选择、合理加工、提高其利用率，对制材企业来说显得尤为重要。1.2 国内和国外光环投影测量机设计设备的发展分析我国对原木检测技术的研究始于上世纪80年代以前，从国内的研究形势和方向看，今后我国的研究重点可能会向以下几个方面发展： (1)根据原木干形，建立原木的分段模型，提高原木的检测精度。 (2)原木模型的设计必须与检测设备的研究同步进行。最佳的模型优化设计应节省设备投资，抛弃不实用的数学模型，推广和完善有利于普及和应用的数学模型。 (3)逐步提高离散模型和仿真模型矩阵的阶数发，展动态检测技术，使离散模型尽快地应用于实际生产中。目前，国内采用最多的原木检测形式是人工检测的方法。手工检尺存在着诸多不利方面，其检测结果受人为因素影响很大。这种方法完全由人操作、控制，依据工人的眼看心算，获得原木的尺寸、规格等参数。检尺员的工作经验、工作态度等导致了工作结果差别很大。另外，这种方法的劳动强度大，效率低。随着科学技术的进步和社会生产率的快速提高，这种传统方法难以适应制材行业的发展。因此，人工检测的方法是一种落后的生产方式，随着计算机技术的迅速发展与普及，这种生产方式终将被淘汰。我国在原木检测领域与发达国家相比差距较大。国内生产企业中只有少数大型厂家采用光环定心机对原木进行定心检测。光环定心机的工作原理是:采用两组同心光环分别打在原木的两个端面上，由人工目测确定原木两端面的中心点，然后通过液压控制的机械式升降台架来调整原木的位置，通过操作者的目测使其在两端面上原木与光环相内接，从而确定出两端面的最大内接圆。光环定心机对弯曲度不超过3%的大径级原木进行定心比较有效，但对于弯曲度较大的小径级原木来讲就显得有些力不从心。特别是随着大径级原木的不断锐减以及单板旋切速度的不断提高，对原木定心精度和定心速度的要求也随之提高。现在国外最高的定心速度已经达到每分钟10根以上，光环定心机已经无法满足这样旋切生产节拍的要求。除此之外，我国还有许多胶合板生产厂家还使用根据3点定心和4点定心原理研制开发的机械定心机对原木进行定心。虽然这些机械定心机的定心精度比人工定心精度要高且出材率可提高2%4%，但在实际生产过程中这种机械式定心机对原木的径级和截面圆形度的要求较高，所以较难满足实际生产的需求。我国对原木旋切定心机的研制基本上是经历了一个从人工定心到3点、4点定心再到光环定心的过程。但是我国对定心机的研制起步较晚，目前只有信阳木工机械厂等少数几个厂家可生产较为先进的光环投影定心机(例如信阳木工机械厂生产的BD1516和BD1526型光环投影定心机)。多数厂家还停留在3点、4点及普通光环定心机的制造上。现在我国已经在试制6点机械式定心机及激光扫描定心机。将计算机技术应用到原木形状识别领域，是近十年兴起的新技术，在我国尚处于研究开发阶段。计算机本身具有许多优点，如运算速度快、工作可靠、可进行人机对话、随机数据存储与查询、模拟技术等，完全可以承担对原木直径、长度、外形轮廓的自动检测。国内在这方面有一些新的研究，如南京林业大学在其国家自然科学基金项目“原木断层扫描图像识别与虚拟切削研究”中，应用X-CT扫描技术，重构原木内部缺陷信息的三维图像，通过图像处理与识别提取原木的外形和缺陷信息，同时进行多种方案的模拟切削，以最优化的方案获得最大的出材率和经济效益，进而控制锯解或旋切木材的出材率；由北京航空航天大学和广西南宁凤凰纸业有限公司合作研制开发的“原木材积自动化检测系统”，结合自动化测试技术与计算机视觉技术,采用工控机控制高分辨率的工业CCD（电荷耦合器）数字成像单元，对原木端面摄像，并把图像数据传输到工控机，利用相应的图像处理和识别软件处理后，将结果存入数据库，实现了随时调用。国外原木检测理论发展较早。70年代中期，世界上研究原木数学模型有了新的进展。1973年Airth和Calvert提出了只为特定工序的专业下锯设备应用的几种附加的数学模型。同一时期，Pneumations也建立了同样的数学模型，弥补了传统原木描述理论的不足。从那时起这种以截顶圆锥体为理论基础的原木数学模型，一直是原木数学描述领域中的权威模型。到1982年，Petrouskii提出了以二次干曲线绕轴旋转形成的圆截顶原木数学描述理论。同时期，美国BOF研究室在研究中开始考虑了原木芯部缺陷和节子的分布。它假设节子在过轴心线的平面内，形状是个圆锥体，原木的实测参数是材长、小头直径和锥角。这些改进脱离了传统的原木描述形式，开始趋向实用化描述原木缺陷数学模型建立的研究阶段。由于原木描述方法开始用于描述原木缺陷，因此，在制材工业先进国家中，这种原术数学模型开始广泛使用。后来BOF(下锯优化)研究的权威Lewis教授在“改进的BOF系统”中提出了中间弯曲的原木模型，在数学模型的建立过程中增测了小头的长径、短径及水平面中间弯曲高度，使原木数学模型的建立从原木圆截面数学描述过渡到原木椭圆截面数学模型的描述，从直中心线过渡到弯曲中心线，开始了原木形状数学描述的新领域。之后，原木数学描述学者又提出了弓形弯曲、翘曲和偏心原木的数学模型，使原木数学模型的建立有了新的进展。目前，世界上针对原木检测机设备主要有以下几种：图1.1是3点定心原理图和图1.2是法国瓦莱特格洛公司生产的机械式原木3点定心机。它在工作时，木段上料支架将木段放在定心机构上，随后在液压缸的推动下，两组3点连动定心机构分别独立用其定心触点将木段顶起，随后由上木机构完成上木，实现一个定心上木工作循环。这种定心上木机构具有结构紧凑、定心上木生产效率高、自动化程度高、定心原理可靠等优点，整个生产线包括定心、上木、旋切等工序，整个过程仅由一人操作。该机构最大的问题是其定心原理与原木实际截面轮廓之间的差异，当原木截面为圆形时这种定心方法的定心精度极高，遇到截面不规则或有缺陷原图1.1 3点定心原理图图1.2 机械式3点定心机木时，定心精度会受到很大的影响。图1.3是激光扫描原木检测系统原理图，图1.4是芬兰生产的原木外形激光扫描系统。对于各大制材企业来说，合理利用原木资源，不仅是获取利润的要求，也是企业能否长期生存，发展壮大的关键。另外，我国林区各大贮木场长期以来在原木检尺和原木等级分选方面采用人工方法，这样统计出的数据人为因素较多，既无法实现科学管理，又浪费了大量人力、财力。同时，无法与先进的制材加工设备实现数据共享，提高加工效率。当前，世界许多国家都在研究原木检测设备，使这一领域的技术日趋成熟，木材检测设备日臻完善。卡轴激光管光电接收器被测原木图1.3 激光扫描原理图图1.4 原木外形激光扫描系统图1.5、图1.6是在近几年世界木工机床展览会上展出的最新木材检测设备的照片：对于各大制材企业来说，合理利用原木资源，不仅是获取利润的要求，也是企业能否长期生存，发展壮大的关键。另外，我国林区各大贮木场长期以来在原木检尺和原木等级分选方面采用人工方法，这样统计出的数据人为因素较多，既无法实现科学管理，又浪费了大量人力、财力。同时，无法与先进的制材加工设备实现数据共享，提高加工效率。当前，世界许多国家都在研究原木形状识别设备，使这一领域的技术日趋成熟，木材检测设备日臻完善。图1.5 原木检测设备图1.6 原木检测设备1.3 本课题研究的目的和意义目前，我国木材出材率和综合利用率指标与发达国家相比，有较大的差距，而我国的森林资源低于世界平均水平，木材加工时的极大浪费与当前森林资源的短缺极不协调。因此，开发引进先进加工技术，千方百计提高木材出材率和利用率以降低各种木制品和各种用途用产品木材的消耗量是十分必要的。其中提高原木定心精度和效率也是达到上述目的的措施之一。高精度和高效率必然会带来提高经济效益的结果。此外，考虑经济效益还应兼顾出材率和优等品出材率两方面。在这种情况下，对原木外形特征描述时，要考虑节子、开裂、弯曲等缺陷对板材或单板等级的影响，以达到木材质量的高效利用。目前原木定心技术最发达的国家是芬兰。芬兰Raute公司定心上木机，采用激光对原木7个断面扫描。每个断面每隔10为一个测点，共即252个点。计算机接受扫描数据，绘制木段形状图及确定其最大的内接圆柱体，找出最佳回转中心，木段最终旋切位置精度达到0.005mm.我们在研究、开发原木定心技术时可借鉴芬兰的先进技术。我们的研究不仅要赶上世界先进水平，而且要超过世界先进水平，并要积极促进该技术向生产转化。80年代以后，我国的家具制造业和建筑材料业迅猛发展，经济连续高速的发展消耗了大量的林木资源。国家近几年相继出台了保护林木的若干政策，以防止我国的林木由于过度开采而枯竭。因此，对于制材行业的众多企业来说，如何有效地利用有限的林木资源是企业发展的关键。森林资源减少，限制采伐，必然形成国内制材业原料短缺，原料价格上涨，使各个企业生产成本增加，竞争加剧的局面。在这种情况下，如何提高原材料的利用率，细化每一根原木的可利用部位，做到优化下锯，最大限度扩大木材的可利用率，是当务之急。在面对国际竞争方面，近几年由于进出口贸易的增加以及木材价格的开放，将使我国的原料价格与国际市场价格拉平。随着21世纪到来，我国的制材企业更多地参与国际竞争。在先进的制材国家中，利用高精度原木检测仿真系统对原木形状进行精确的描述，进而引导加工设备合理加工，从而实现BOF制材，已经变成企业生存的必要条件。在此基础上，国外主要制材设备制造厂家均在他们生产的数控设备上采用了这些技术，瑞典、芬兰、加拿大和美国的公司都在全球推销基于BOF技术的制材设备。国外著名的制材专家指出：在自动化制材中，应进一步提高对原木沿长度方向的形状识别，特别是对弓形弯曲、翘曲和偏心原木的更精确的识别。从以上分析可以看出，原木的形状识别在制材行业的地位是举足轻重的。由此可以看出，在未来几年，木材检测技术将在我国制材企业的实际生产中扮演重要角色。1.4 本章小结该原木检测机分为机架，驱动机构，检测机构，数据采集机构，数据计算机构及计算机模拟形状图象等，本设计就不介绍数据采集，计算和计算机模拟图象信息，本设计主要介绍原木检测机的机械结构组成，机械工作原理，驱动系统结构和动力部件选择和校核。本系统在分析各种方法的基础上提出了一种全新的思路，即首先检测原木横截面上均匀分布的8个点，然后将这8个点的坐标值输入计算机，利用其中的四个点进行组合后，回归出原木的横截面模型，实现原木检测的计算机化；同时，在检测方式上，采用了在线快速实时测量，可以提高设备的检测效率。第2章光环投影测量机设计总体设计2.1 光环投影测量机设计总体原理介绍 2.1.1 光环投影测量机设计原理原木检测机床提供了一种纵向快速检测原木外形轮廓的机械设备及工艺技术。它利用8个检测触头检测原木的截面形状，为下一步计算机模拟识别原木整体外形提供必要的实测数据。其工作原理如下：原木由运输辊台送入，启动电机后，传输链负载原木以一定速度匀速向前运动。当原木运动到检测框时，原木端部将检测杆推开，检测杆绕芯轴转动，最终所有摆杆的底部触头落到原木表面，8根检测杆在原木外轮廓上做相对运动。在原木行进过程中，因为其外表面不可能是光滑等直径的，某一时刻下原木表面的凹凸起伏变化会引起摆杆转动，从而导致角度传感器输出值的变化。通过计算机实时采集到8个传感器的输出值，确定出相应检测杆的转角，经运算处理后，得出原木当前截面上8个采样点的坐标值。整根原木检测完毕后，沿长度方向上的所有采样截面的检测数据被自动保存，并实时在计算机屏幕上显示刷新，作为原木形状三维仿真和分析计算原木端面径级等几何参数的数据基础。图2.1为整个硬件系统的工艺流程：图2.1 光环投影测量机设计系统的工艺流程2.1.2 光环投影测量机设计设计方案本系统要求完成对原木截面形状数据的自动实时检测。根据实测数据，对原木外形进行计算机模拟再现；经过运算分析得出原木端面径级等几何形状参数；由数据库统一存储和管理每根原木的参数信息，建立原木档案，实现数据共享；用户实时监控检测状态，当前原木的检测数据与参数的计算结果及时更新显示；系统界面形式直接，人机交互操作简单易懂，配合相应的提示和帮助，以方便用户使用。本系统综合采用了检测技术以完成对原木形状的识别过程。系统总体设计流程如图2.2所示：图2.2 光环投影测量机设计系统总体设计流程（1）检测系统设计设备采用接触式测量方法，利用8个检测触头直接与原木表面接触。由于原木是在设备上作匀速直线运动，其不同截面外径的变化和表面形状的起伏会使检测摆杆产生摆动，摆杆回转轴与角度传感器相连。在每根摆杆的摆动截面内，将原木不同截面处的直线位移值转换成检测传感器的转动角度值，然后将角度值对应的电信号经数据采集卡传输到计算机处理系统进行分析和处理。（2）数据采集系统设计多通道数据采集一般是指同时对多路信号进行采样，并把采样信号按一定格式保存下来。本机采用多个通道共享A/D转换器的方式，该方式下的每个通道通过一个多路转换开关，按某一时间间隔，依次将各个通道的信号输入到采样保持电路，再经A/D转换器将模拟信号转换成数字信号。A/D转换器输出的数字信号通过相应的计算机接口电路，输入到计算机进行保存。该采样方式的工作过程中，每个通道的采样频率均等，统一在一台计算机的控制之下，通过扫描的方式，依次将各通道的模拟信号转换成数字信号，由计算机将其读入并保存。（3）数据处理系统设计采集到的数据输入到算机，将这些数据导入到系统处理程序，进行处理。本实验采用matlab语言编制处理程序，包括每条数据带的分析，然后将计算结果导入matlab语言环境下的视窗界面，进行三维轮廓的模拟再现。同时，对话界面将显示出相应的计算结果，使操作人员可以非常方便的获知原木的轮廓信息；由于计算机界面模拟再现了原木的外轮廓，而且相应的轮廓数值也显示在人机对话界面上，这样我们就可以在计2.2 结构实现方法整体结构布局见图2.3，考虑到生产率的问题，识别机采用既可以单机作业，又可以与其他设备连线作业的方式。原木在床身上做纵向水平运动，检测架置于整个机床的中间部位，在其上按圆周布置八个检测触头。数据采集及处理设备位于控制室，通过信号传输线与检测架连接。数据采集和处理检测机构机床图2.3 系统结构布局简图数据采集机构是整个设备的关键部分，检测框架采用螺纹连接与床身紧密结合在起，其上按圆周分布着8个检测摆杆，摆杆轴端安装了检测传感器，传感器既可选择字式旋转编码器，又可选择输出信号为模拟量的角度传感器，视具体使用情况选定。原木在设备上运动时，由于原木不同截面处直径的大小变化和原木外表面的凹凸不平会使与之接触的检测摆杆绕其轴转动如图2.4，这样带动传感器转动，从而产生反映木外形的检测信号。图2.4 检测机构头部示意图本文提出了原木8点检测的方法。当沿一根原木纵向采集8条数据带时，测量机构和被测对象之间必然有相对运动。为了满足测试的精度要求，我们却不希望对象或机构有运动。因为运动不可避免地产生振动，影响检测精度。在研究了以往设备定位的基础上，我们可以设想出一种运动静态定位方法，这种方法的基本思想是：在保证检测点和我们所需要的运动的情况下，尽量消除其他方向的微小位移和振动，以保证检测精度。在实验过程中，我们采用精密输送用链条作为原木运输载体，其纵向运动可以认为是匀速的，而在链条运动过程中，为了消除其横向的移动，在两侧加装了限位装置，这样，就获得了一个很稳定的检测状态。数据采集时，要求原木只按照其长度方向运动，不能有径向摆动、滚动和较大的震动，以保证检测数据的准确性。在这里我们用两条精密辊子传输链作为原木运动的载体，同时在传输链的托板上对称安装楔形垫块，这种结构保证了原木在运动时的稳定性；同时，考虑到设备流水作业的需要，设计床身使其有足够长度，以防止当一根原木正通过检测架时，下一根原木也运动到床身上并产生振动，对当前检测产生影响。 2.3 光环投影测量机设计机械部分设计目前，原木形状的检测主要有机械、光电、激光测量以及摄像等方法。这些方法在实际应用中，要求由技术水平较高、操作熟练的技术人员来完成。其中，后两种方法的设备资金投入较大；另外，在原木形状检测过程中，上述方法所选取的原木截面数量少，较难反映出原木的实际形状。综合考虑到生产成本，生产条件和生产环境的要求，传统方法难以实用。因此，针对具体研究和应用我自行研制了原木形状检测装置MQK3102原木检测机，总体结构如图2.5所示。图2.5 原木检测机机床主视图本文设计的原木检测机的工作方式结合实际生产情况，不是针对每一根原木所作的静态检测，而是用一个检测架，在原木的输送堆垛或锯解加工的动态过程中，使原木由检测架纵向通过，从而检测出原木的外形参数，将这些数据适时储存在计算机的数据库中，以便随时提取所需原木的外形参数，并在计算机屏幕上显示出所检测原木的三维模拟图形，从而实现原木的外形分析和原木的模拟锯解和加工。在设计过程中，应用了AutoCAD设计软件进行图纸设计工作。机器主要由机架、动力机构、输送机构、检测机构等组成，实验设备主要技术参数如下：（1）检测原木最大直径： 300mm （2）检测原木最小直径： 200mm （3）检测原木最大长度： 5,000mm （4）检测原木最小长度： 1,000mm （5）机床功率： 0.75KW （6）送料速度： 15mmin （7）机床外形尺寸（长宽高）： 3,500 6501,500mm （8）机床重量（净重）： 1,112kg 2.4 机架结构设计和计算机架的作用是支承其他零部件、保证它们的相互位置、承受各种作用力等。图2.6是机架结构图：图2.6 机架结构图机架要具有在外载荷作用下抵抗变形的能力，即要有足够的刚度。我们在设计机架结构时，考虑到加工过程中的变形和应力，将机架上部设计成矩形框架，其结合处采用焊接形式，形成一个整体，保证了其上安装的导轨和轴座基准面可以在刨床上一次走刀加工完毕，确保整个机架的几何和安装精度。支腿采用梯形结构，按两端和中间三点形式布置，使整个床身受力均匀，减小了上部横梁在原木通过时承受压力而变形的可能性。支腿与床身采用螺栓连接，使整个床身结构坚固，增强了整体抗震性。实验原木外形尺寸定为长度3000mm，机架整体长度设计为3500mm，这样每两个支腿之间的距离为不足两米，这样当原木置于床身上时，床身在垂直方向上的变形可以忽略不计。机架的前部设计安装了档料护板，防止原木滚落。由于机架是支撑整个原木检测机重量和运转时候原木的重量，所以要对机架进行计算，验证机架是否可以。把原木检测机看作一个整体，机架所受的力主要包括本身，检测机构，输送机构和被测原木的共同的重力，如果对机架所受的力进行分析，将会非常的复杂，只要设计的机架大于原木检测机的重力就可以了。2.5 输送机构结构设计物料输送机构常采用的方式有：跑车、托板式皮带运输机、辊台、链条等。由于原木外表面凹凸不平，为了在检测时确保检测的准确性，原木做纵向运动时，其自身必须保持静止，既不要有纵向窜动，又不能有转动。综合考虑各种情况发现，原木在辊台上运动时，其表面的节子等突起与辊子接触时会造成原木跳动，无法保证检测精度；由于托板式皮带运输机可能会产生皮带跑偏、运动不平稳、皮带磨损等原因，故也不适合输送被检测原木；跑车不存在以上问题，而且运行平稳，原木在跑车上也易于固定，但是跑车无法实现连续工作，其一个工作循环只能运送一根原木，而且造成检测架尺寸加大，检测摆杆布置不均匀等问题。综上，我们在设计时选用了链条作为输送原木的载体，原木置于链条上，与链条一起在平滑的导轨上运动。图2.7是输送机构结构图：图2.7 输送机结构图采用精密输送用辊子链条，型号S-1-PK2-16A ，节距25.4mm，链条在机架的导轨上运动。链条共计有两条，两端有双链轮，其中一组链轮接动力机构，另一组链轮上安装有涨紧机构。双链轮如图2.8所示两个链轮安装在同一根轴上，保证了两条输送链运动同步。轴两端采用球面调心轴承，具有自动调整链轮轴的作用，这样可以保证前后两根轴具有较高的位置度。当原木运动到输送链条上时，原木相对于链条是静止不动的，链条带动原木一起向前移动。由于链条的辊子在光滑的导轨上做纯滚动，这样可保证原木平稳地通过检测架，保证其检测的精确性，从而提高检测的精度，检测机构检测原始数据，传入给检测系统，通过计算机进行处理和运算，这样就能计算出的检测原木的直径，面积以及外形轮廓。图2.8 链轮轴结构图 2.6 本章小结 (1)讨论了光环投影测量机设计的总体设计原则，并对各机构的选型作了重点分析。简要介绍了其结构。 (2)为光环投影测量机设计的设计、选型提供了较多信息，可为今后光环投影测量机设计的改进设计提供参考。 (3)本章设计了光环投影测量机设计的机械部分，综合分析了各种结构的优缺点以及本设备的具体结构，介绍了相应部分的功能及实现原理。56第3章动力部件选择和传动机构的计算纵向输送机的驱动装置是指从电动机至驱动轮之间的动力传动减速装置。目前所应用的驱动装置的结构方案达10种以上。常用的有下列四种 :(1).电动机三角带传动减速器驱动轮； (2).电动机减速器驱动轮； (3).电动机减速器链条传动驱动轮； (4).电动机三角带传动开式齿轮驱动轮。这四种传动减速方案中，第l、第2和第3种方案由于布局合理，工作可靠，因此应用最多，约占80%以上，适宜原木输送作业的要求。驱动装置的位置选择是原木纵向输送机应用中的一个重要问题。在选择驱动装置的位置时，必须设法减少牵引构件中的最大拉力，这样可使牵引构件的尺寸和重量减小。我们在设计中采用了上面的第三种方案，电动机减速器链条传动驱动轮，把电动机和减速器该用为减速电机。图3.1是驱动机构结构图：图3.1 驱动机构结构图3.1 电动机的选择电动机的选择是专门工厂批量生产的标准部件，正确的选择电动机能直接影响机床的结构和寿命，所以选择时要根据工作机的工作特性，工作环境等，选择电动机的类型，功率和转速。（1）选择电动机的类型本设计采用电动机减速器链条传动驱动轮这种传动方式时，为了便于制造，减小设备的复杂程度，我们取消了减速器这一环节，采用电动机链条传动驱动轮的方式。所以选用交流电动机，额定电压是380V，工作环境比较优良，温度一般在室温；电动机的载荷不大。（2）计算电动机的功率和转数假设选定可测原木最大直径R=300mm，最大长度是L=5000mm，一般木头的密度是g/cm所以按上面系数计算得原木的质量是707kg2120kg，取原木最大的质量2120kg，所以原木重量是G=(N) 其中g=9.8m/s2 (3.1)参考文献7里查的机床的辊子链条的动摩擦系数是。所以机床给辊子链条的摩擦阻力是=2990.7N (不考虑链条的重量)，输送台的链辊输送速度是v=15m/min，计算电动机的克服机床的运动阻力所做的功和功率。=0.744 KW 所以只要电动机满足克服原木在辊子链条上运动时候所需要克服阻力所做的功就可以，就是所选电动机的有效功率。因为大链轮的直径=213mm,电动机链轮的直径=149mm。所以，计算电动机的主轴转速是=2120 r/min 其中就是电机轮的直径。可以计算电动机输出转速=32.1 r/min 选定了电动机的类型，结构及转速，计算出了所需电动机的容量后，可以在电动机设计手册中查得电机，我们选择带有减速装置的减速电动机，该电动机具有工作稳定，工作时散热性较好，适用于木工机械，减速电动机主要参数如下：（1）减速电机型号 XWD0.55-3-59 （2）减速电机输出功率 0.75KW（3）电动机转数 2,120r/min （4）电动机输出转速 32r/min 3.2 链传动的计算 3.2.1 小链条的选择和校验机床上常用的链传动主要有滚子链和齿形链，链传动多用于进给运动和辅助运动。本设计的原木检测机采用的是滚子链，一般链速是m/s。（1）滚子链基本参数和尺寸本设计采用的滚子链的型号是16A，具体参数根据文献7的链传动得表3.1（2）滚子链传动的设计计算链传动的失效形式主要是链条的磨损，链条疲劳破坏和链条的拉断，所以链传动的设计计算以链条失效为依据。表3.1 滚子链基本参数和尺寸（GB 12843.183）单位：mm链号节距p排距q滚子外径d内链节内宽内链节外宽外链节内宽高度16A25.4029.2915.8815.7522.610.6224.13小轮齿数是，， (3.2)通常=9，应该参照链速和传动比选取，一般=27-2i应该优先选用下列齿数：17，19，21，23，25，38 说明增大链条紧边的总拉力下降，多边形效应减少，啮入时链节间的相对转角减少，磨损小，打扮尺寸和重量增大。大轮齿数是， (3.3)大时，链节距磨损允许率减少，链的寿命降低齿数比i i=1.43 通常其中小，大轮的转速r/min；传动比大时，可考虑改为两极或两极以上。张紧轮齿数，如果需要减少，甚至使，可设计非标准齿形的链轮或采用特殊的张紧装置，张紧轮一般不止在链条松边靠近小链轮处，且在链的外侧，以增加小轮的包角张紧轮至少要有3个齿与链啮合。计算链传动的功率(KW ) (3.4) (3.5)式中，P传递的名义功率；工况系数；小轮齿数系数。根据表3.2取=1.0，根据文献7中查得表3.2=0.73KW 初定中心距，一般=（3050）p, =80p表3.2 链传动工况系数载荷情况工作机种类电动机汽轮机带流体内燃机无流体内燃机链运输机离心鼓风机等1.01.01.2应首先考虑结构要求，有张紧装置时，可大于80 p；一般应满足小轮的包角不小于120。无张紧装置时25 p，所以=635mm 理论中心距a(mm) mm (3.6)系数，按查文献7得，表3.3。表3.3 值67891011120.249580.249700.249780.249830.249860.249880.24990=640.9mm实际中心距 =640.9-=638mm 其中中心距减小量，=(0.0020.004)a链条的节数(mm)= =50+21+0.5=71.5(节)应圆整为整数，尽量取偶数，以免使用过渡链节。所以链条的长度L (mm) p mm p= 1765.3mm链条的速度v m/s (3.7)v=0.23m/s有效圆周力 (N) =1000P/v=3260.87 N 静强度安全系数 = (3.8)作用在轴上的力 (N) 水平传动和倾斜传动= (1.151.2)=3913.04 N 3.2.2 大链条的校验计算初定中心距，一般=（3050）p, =80p应首先考虑结构要求，有张紧装置时，可大于80 p；一般应满足小轮的包角不小于120。无张紧装置时250备注齿根圆径向圆跳动10级11级按GB1184-80形状和位置公差未注公差的规定齿根圆处端面圆跳动10级11级链轮的润滑剂的选择，一般都采用的是润滑油，当难以采用油润滑时，可用润滑脂。或在铰链内喷镀一层耐磨塑料等，本设计链传动定期螺纹调整张紧链条。链传动是一种常见的机械传动形式，它是由链条和主。从动链轮组成工作时依靠链轮齿与链节的啮合俩传递运动和转距，是一种具有中间扰性件的啮合传动，链传动的润滑主要是采用机械油润滑。 3.3 链轮轴的设计和校核合理分析和确定轴上载荷性质和应力状态，对正确判断周的失效形式和进行轴的强度计算都是十分重要的。轴的设计准则是：针对轴在具体工作条件下最可能发生的失效形式进行响应的设计，使所设计的轴具有足够的、不发生该种失效的工作能力，并具有合理的结构和良好的工艺性。轴的设计主要内容：根据轴的该种条件等于工艺要求和经济性原则，选取适合的材料、毛坯形式及热处理方法；根据轴的受力情况、轴上零件的装配和定位、轴的加工等具体要求，确定轴的合理结构形状和尺寸，即进行轴的结构设计；轴的工作能力计算。一般的轴都需要进行强度计算；对刚度要求高的轴（如车床主轴）或受力大的细长轴（如蜗杆轴）等，还要进行刚度计算；对于高速轴，因有共振危险，应进行振动稳定性计算。轴的结构设计原则：轴的受力合理，有利于提高轴的强度和刚度；轴上零件相对于轴、轴相对于机架，应定位准确，固定可靠；轴便于制造，轴上零件便于拆卸和调整；尽量减小应力集中，并节省材料、减轻重量。3.3.1 轴的材料的选择轴的材料首先应有足够的强度，对应力集中敏感性低；还须能满足刚度、耐磨性、耐腐蚀性要求；并具有良好的加工性能，且价格低廉，易于获得。碳钢有足够高的强度，对应力集中的铭感性较低，便于进行各种热处理及机械加工，价格较廉，应用较广。一般机械中的轴，多用3050优质中的碳钢制造，尤以45钢最常用。所以轴的材料选用45钢，调质处理。3.3.2 按扭转强度条件计算这种方法是根据轴所受的转距进行计算。若轴上还作用弯距，则通过降低许用扭转剪应力来补偿其影响。对实心轴，其强度条件：= （3.12）式中，扭转切应力（MPa）； T轴所受的扭矩（Nmm）轴的抗扭截面系数（mm）； P轴传递的功率（KW）； n轴的转速（r/min）； d计算截面处轴的直径（mm）;轴的许用扭转剪应力（MPa）。由上式得轴径d（mm）的计算公式：表3.3 轴常用几种材料的及A值轴的材料Q235-A20Q275 35（1Cr18Ni9Ti）4540Cr25SiMn38SiMnMo 3Cr131525203525453555由上表4.3得知，取45。轴最小直径 d= =29.8mm 故取30mm初定各轴段直径以及长度轴承处30mm，按传递转矩算得基本直径，考虑轴承的选择等因素，该长度取93mm齿轮处35mm，考虑齿轮从右端装入，齿轮孔径应稍大于轴承处直径并为标准直径，故该段的长度取103mm轴环处40mm，按齿轮处直径d=35mm轴环高度a=（0.070.1）dx35=（2.453.5）mm，取a=2.5mm,所以该段的长度取100mm左端齿轮处取35mm，同上面的右端齿轮处相同，长度为55mm左端轴承处30mm，按传递扭矩估算得基本直径，长度考虑轴承以及轮毂的宽度，故该处取142mm 各轴端的长度以及直径如下图所示： 3.3.3 按弯扭合成强度条件计算由参考文献11中，查得选择轴的材料是45钢，调质处理。637N/mm2 =353N/mm2 -1=268N/mm2 =155N/mm2+1 b=216N/mm2 0 b=98N/mm2 -1 b=59N/mm2 轴传递的转矩T=9.55106=9.55106=17.05103Nmm作用在链轮上的力 (N) = (1.151.2)=3913.04 N 轴受的圆周力 (N) =1000P/v=3260.87 N 轴的结构设计，画轴的计算简图 mm mmN,N,N绘制弯矩图、转矩图(图3.1) 做轴的水平面弯矩图(如图3.1a)M=674.2367.5+3238.876.5=495469 Nmm 做轴的竖直面弯矩图(如图3.1b)M= 561.8367.5+269976.5=412952 Nmm 做轴的合成弯矩图(如图3.1c)M=644995 Nmm 做轴的转矩图(如图3.1d)T=316886.4 Nmm图3.1 轴所受的玩矩，扭矩按弯扭合成应力校核轴的强度，做轴的相当弯矩图(如图3.1e)M= =0.6 M=718634.3 Nmm有上式可得 =26.6N/mm校核结果: -1 b=59N/mm2 轴的强度足够。已知轴的弯矩和扭矩后，可针对某些危险截面作弯扭合成强度校核计算。按第三强度理论，计算应力 (3.13)为了考虑循环特性的影响，引入折合系数a,则计算应力为： (3.14)对于直径为d圆轴，弯曲应力，扭转切应力，将代入上式中，则轴的弯扭合成强度条件为： (3.15)其中式中：轴的计算应力，单位MPa；M轴所承受的弯矩，单位Nmm；T轴所受的扭矩，单位Nmm；W轴的抗弯截面系数，单位mm3 ；对称循环变应力时轴的许用弯曲应力。计算轴的直径: 轴计算截面上的强度条件为= （3.16）式中，为轴计算截面商店饿相当弯曲应力（MPa）；W为轴计算截面的抗弯截面模量（mm）; 为轴的许用弯曲应力（MPa）；对转轴和转动心轴，=。对实心圆轴，W=/320.1d,其计算截面处的直径为:d= =30.1mm S故轴的疲劳强度合适。静强度安全系数校核轴的静强度安全系数校核，是根据轴上的最大瞬时载荷（包括动载荷和冲击载荷）和轴材料的屈服极限，计算并判断轴危险面的静强度安全系数是否满足，其目的是检验轴对塑性变形的抵抗能力。校核公式为:S= （3.19）式4.6中，S为危险截面的静强度安全系数；S为静强度许用安全系数，S为只考虑弯曲时的静强度安全系数；S为只考虑扭转时的静强度安全系数。S= （3.20）S= （3.21）式3.19和式3.20中，、为轴材料的抗弯、抗扭屈服极限（MPa），M、T为轴危险截面上的最大弯距、最大转距（Nmm）;W、W为轴危险截面的抗弯、抗扭截面模量。S= S=所以：S=S故轴的静强度合适。3.4 轴承的选择和校核3.4.1 选择轴承根据轴的负荷力方向，选用带立式外球面轴承，该轴承额定动负荷比为1；能承受一定的双向轴向负荷；轴向位移限制在轴向游隙范围内；可自动调心，内圈比较宽，便于装拆。内外圈轴线间允许角偏位为8到16,轴承型号：U8000型（GB/T3882-95）。3.4.2 轴承的选用计算机床一般传动轴的滚动轴承失效形式，主要是疲劳破坏，所以进行轴承的疲劳寿命计算，就是计算已知轴承在给定载荷下，不发生疲劳点蚀的寿命；或在给定载荷下，通过计算，选择在预定寿命内不发生疲劳点蚀失效的可用轴承。滚动轴承寿命计算公式为: （3.22）表3.4 载荷系数载荷性质举例无冲击或轻微冲击1.01.2电动机、汽轮机、通风机、水泵等中等冲击或中等惯性力1.21.8车辆、动力机械、起重机、造纸机、冶金机械、选矿机、卷扬机、机床等强大冲击 1.83.0破碎机、轧钢机、钻探机、振动筛等根据表3.4查得，取=1.2。根据文献查得C=33200NP= (XF+YF) =1.2=9327N h符合要求，确定选用。轴承寿命和额定动负荷的修正计算 (3.23)式3.22中修正后的额定寿命; 可靠性不等于90%时的寿命修正系数; 非常规材料的修正系数; 非常规定运转条件寿命修正系数; 常规轴承材料,正常运转条件和可靠性为90%的额定寿命。=2.996 =1.2 式中材质系数; 温度系数; 硬度系数。由于本设计中需要轴转速度不高,所以就不计算轴承极限转速。3.5 链轮轴键的选择和键联接的强度计算 3.5.1 键的类型选择键的类型选择根据轴及链轮毂的结构，使用要求和工作状况来选择，还应该考虑传递转距的大小；轴上零件是否需要沿轴向移动及滑移距离的长短；对中性要求；键在轴的中部还是在端部等，本设计采用普通平键，适合使用在链轮链传动中。键的主要尺寸为其剖面尺寸（键宽b键高h）与长度（L）。键的剖面尺寸b h依据轴的直径d由标准中选取。键的长度L一般可按轮毂的长度选定，即键长略短于轮毂长，并符合标准规定的长度系列。根据轴径d=35mm，轮毂长=50mm由机械设计手册取键宽b=10mm，键高h=11mm键长L=90mm和L=45mm。3.5.2 计算键工作面剪切所以有=43.4 N/mm =90 N/mm 式中传递最大转矩(Nmm)；轴的直径(mm)；键与轮毂接触高度(mm)；键宽(mm)。 3.5.3 计算键工作面挤压平键联接可能的失效形式有：较弱零件（通常为轮毂）的工作面被压溃（静联接），工作面过度磨损（动联接），个别情况会出现键被剪断。对于尺寸按标准选择的平键联接，压溃和磨损是其主要的失效形式，因此，通常只作联接的挤压强度或耐磨性计算。在工程设计中，假定压力沿键长和键高均匀分布，则可按平均挤压强度或耐磨性的条件计算，即静联接= （3.24）根据文献7查得表3.5中，表3.5 键联接的许用挤压应力和压强许用值联接方式联接零件中较弱零件的材料载荷性质静载荷轻微冲击冲击静联接钢1251501001206090铸铁 708050603045动联接钢504030静联接钢1209060 许用挤压应力, =3045MPa 计算工作转距T=9.5510P/n =17.0510Nmm 强度验算键的工作长度: l=L-b=(90-10)=80mm 挤压高度: h=5.5mm 挤压: =N/mm =40 Pa N/mm此键安全。3.6 螺栓的选择和校核螺栓型号：GB5782-2000-M1230 性能等级为8.8.根据接合面不滑移条件要求螺栓所必须的预紧力FF (3.25)式3.24中，k为可靠系数，通常取k=1.11.3, f 为接合面摩擦系数f=0.060.10, m 为接合面数目, z 为螺栓数目。F =2364N由于预紧，螺栓螺纹部分除了受预紧力F所产生的拉应力作用外，还受到螺纹摩擦力距T引起的扭转剪应力。拉应力=4 F/（）；剪应力=16T/()=16F（d/2）tan()/()=2dtan()/d4 F/（） . 对于常用的M10M68的普通螺栓，将d/d、的平均值带入，并取=arctan0.15, 则得0.5。由第四强度理论，可得螺栓螺纹部分的强度条件为: (3.26)式3.25中，为紧螺栓联接中螺栓的许用拉应力（MPa）查参考文献2得= S=6.5 =8 =800Mpa =640MPa10()=10()=8 =MPa=3.03 MPa 螺栓合格。3.7 本章小结 (1) 在本章中比较细致的介绍了光环投影测量机设计动力部件的选择处理和对该部件的校验计算,安全计算等。(2) 对原木检测机传动机构的设计和以及相应部件的校核。(3) 对于本章有些部件的计算有些不够精确的地方，希望给予谅解，本设计仅属于是实验设计计算。第4章检测机构的设计计算4.1 检测机构结构设计本设备的检测机构采用框架式，框架全部采用型钢制作，结构简单，便于制作和安装；强度和刚度较好，且机构的几何精度易于保证。检测架上安装8个检测摆杆，摆杆一端连接摆动轴，摆动轴端安装着角度传感器。这样，当原木由检测框中通过时，摆杆的运动就可以带动角度传感器转动，从而输出电压信号。为了保证检测框和机架相对位置的精度，设计时采用了精密定位销对角定位的方式，使检测框和机架实现精确装配，保证了检测架相对于机架基准面的对称度和垂直度。检测框与机架的连接采用螺栓联接的方式，增强了检测架的抗震性和稳定性，保证了检测精度。检测摆杆与原木接触的一端安装滚轮，减轻了摆杆的磨损；摆杆的轴端安装了回位、压紧弹簧，使摆杆在检测过程中杆端滚轮紧贴原木表面。角度传感器的固定板与摆杆座设计为一体件，这样在加工时可一次完成，保证了较高的同轴度。图4.1是检测机构的结构图：1.检测架 2.角度传感器 3.检测摆杆 4.原木位置图4.1 检测机构图从检测机构图4.1可以看出，8个检测摆杆的检测端在被检测原木截面上的位置最好是均布的，这样才能使检测效果达到最好。在设计时，考虑到检测的原木径级的变化范围较大，如果摆杆按其中任意一根原木的圆周进行均匀布置，这势必造成摆杆检测端的位置在其他直径原木的圆周上不是均匀分布的。为了满足以上要求，我们借助CAD可以绘制出精确的摆杆位置分布图，如图4.2：图4.2 摆杆位置分布图假设原木截面为近似圆形，我们作了11个圆，每个圆形直径相差2cm，这些圆形都与底部的V型槽接触，这与实际工作中原木在设备上运动时的位置情况十分接近。绘制出每个圆的圆心，通过圆心组绘制坐标系，令这些坐标系的y轴重合，x轴随圆的直径加大而逐次向上排列，由图4.3可以看出，将最大圆和最小圆的8个对应均布点连接，每条直线都经过这组圆的对应均布点，这样就可以确定摆杆的位置，实现无论原木径级如何变化，摆杆检测端在原木截面上都是较均匀分布的，检测点之间的夹角都接近45度。 4.2检测系统原理的计算为了验证本文所提出的8点检测4点组合回归算法的精确度和设备的检测性能，本实验所采用的原木外轮廓点数据组均为原木形状识别机适时采集的数据。通过对这些原木形状数据的计算机处理，确定所检测原木的各截面直径、面积，以及原木的长度、材积值，然后利用这些数据与用人工测量数据计算出的原木参数进行比较，进行误差分析。本实验采用自行研制的原木形状识别机检测原木截面周边上的有限离散样点。检测机构的检测原理如图4.3和图4.4所示：在原木经过位于机身中部的检测框时，检测框上面按圆周形式布置的8根检测摆杆的底端触头落到原木表面上，各摆杆展开一定角度。在原木移动过程中，原木表面的凹凸起伏引起每根摆杆角度的变化，从而使检测摆杆固定端上的角度传感器输出值产生变化。由此可计算出原木截面圆周上采样点的坐标值。将检测框左下角作为直角坐标系的原点，检测框底边水平方向作为X轴，左边垂直的方向作为Y轴。设Dx， Dy分别表示摆杆轴端的横坐标和纵坐标，d为摆杆在检测框。水平方向（m）垂直方向（m）图4.3 检测框坐标系垂直方向（m）水平方向（m）图4.4 检测状态模拟图平面XOY上的投影值，为摆杆与X轴负方向的夹角，则原木任意截面周边上的样点坐标可由下式确定：x=Dx+d cos y=Dy-d sin (4.1)若摆杆长度为l，摆杆的摆角为，则有：d=I cos (4.2)做原木的长度计算时，我们分析了原木在运动过程中的特点，如图4.5：原木跟随输送机链条做匀速运动，设定速度为12m/min。当原木与检测摆杆接触后，会推动检测摆杆绕轴转动，在这个过程中，原木的移动位置vt和检测摆杆的摆动。图4.5 原木运动与摆杆位置关系角度以及旋转轴轴线到原木与检测摆杆的接触点的垂直距离h三者之间存在如下关系： (4.3)上式表明从原木与检测摆杆接触推动其摆动到原木端面与检测摆杆分离这段时间内，对于同一根原木，由于旋转轴轴线到原木与检测摆杆的接触点的垂直距离h是不变的，所以原木运动距离与检测摆杆转角的正切值的比是一个定值。当上式成立时，可以判定检测点没有落在原木的表面上，否则即可认为检测开始。当原木与检测摆杆脱离时，情况与上述不同，可以将检测摆杆下落的过程近似看作单摆运动来加以分析如图4.6，当原木和检测摆杆脱离时，0号摆杆回落时是做单摆运动，其它7个摆杆可看作近似单摆运动，根据单摆运动周期公式有： (4.4)其中：T-摆杆摆动周期； l-摆杆长度； g-重力加速度图4.6 原木运动与摆杆位置关系图4.3 检测机构的零件的选择和校核 4.3.1 传感器的选择和原理本设计采用的是XSDA30型变阻器式角位移传感器, 变阻器式角位移传感器也称为电位器式传感器。根据欧姆定律: (4.5)其中是电阻率(mm/m); 是电阻线长度(m); 是电阻线截面积(mm)。当电阻线的直径与材料一定时,其电阻值随电阻线长度变化而变化。常用变阻器式传感器有直线位移型,角位移型等。变阻器式传感器是一个三端电阻器件,调节动触点位置可以将被测位移,角度等转换为电压的变化,当导线分布均匀时,单位位移的电阻值是一常数,传感器的输出和输入成线性关系。图4.7是变阻器式角位移传感器工作原理图：图4.7 变阻器式角位移传感器工作原理图 (4.6)表4.1 XSDA30型变阻器式角位移传感器主要参数项目值项目值标称阻值（k） 1、2、3、4总组公差（%） 15、20独立线性度（%） 0.3、0.5、1理论电器转角（） 3305、33010分辨率理论上无限输出平滑性（%） 0.1机械转角（） 360（连续）启动力矩（mN.m） 1介质耐压（v） 500（AC.RMS）1min绝缘电阻（M） 1000（500VDC）旋转负荷寿命（圈） 1010耐湿90%RH240h 表4.1是XSDA30型变阻器式角位移传感器的各项性能指标。变阻器式传感器结构简单,性能稳定,使用方便。用导电塑料制成的角度传感器克服了绕线式角度传感器分辨率低,触点和电阻丝接触表面易磨损,附着尘埃等缺点,同时也避免了触点移动中,接触电阻发生不规则变化而产生的噪声。4.3.2 检测摆杆轴的选择和校核根据检测摆杆的工作原理可以知道,摆杆轴是起支承转动零件用的,所以该轴属于心轴,只承受弯矩而不传递转矩的,要进行弯曲刚度计算,由于该轴应用于精度很高的检测中,对轴的精度要求也是很高,因为传感器中轴受的力很小,就不对它进行详细的校核了,只是简单列下轴的弯曲刚度的计算公式。弯曲刚度的计算,弯曲刚度只需计算轴的最薄弱环节的转角和挠度,确定计算的条件 (4.7)其中计算部位的计算挠度值(mm);允许挠度值(mm);计算部位的计算转角值(rad);允许转角值(rad)。4.3.3 弹簧丝的选择和计算本设计采用的弹簧是螺旋扭转弹簧,弹簧负荷属于一级负荷,受负荷作用次数在次数以上,弹簧工作条件一般，故选用价格较低的C级碳素弹簧钢丝，扭转弹簧一般用于压紧,储能或传递转距等。扭转弹簧的强度条件是 (4.8)其中，和分别是弹簧截面受弯矩和转矩，是弹簧抗弯截面系数，对圆形截面有，是曲度系数，对圆截面有，是许用弯曲应力，参考文献2 。取螺旋比=6，所以有=1.15, 取=0.5 弹簧丝直径d的试算值由式=6.3mm mm 扭转弹簧因扭转变形而产生的扭转角可按材料力学公式作近似计算。 (4.9)其中, 是弹簧丝截面惯性矩,对圆截面;是弹簧材料的弹性模量.计算弹簧圈数，弹簧工作圈数n由，取n=8圈。弹簧两端死圈各取1圈弹簧总数n为，n=n+2=10圈。高径比b=H/D=2.93, b3.7不需进行稳定性验算。检查最小间隙，轴向间隙 mm单圈弹簧最大变形量为mm最小间隙 mmmm 满足要求。结构尺寸参数的确定，弹簧外径mm弹簧内径mm弹簧丝展开长度mm弹簧刚度N/mm4.3.4 传感器中轴承的选择和计算本设计的检测机构中传感器的轴承选用双面带防尘盖的深沟球轴承6000-2Z型(GB/T276-94)，该轴承的特性是同深沟球轴承，防尘性好，装配时加入润滑剂，安装使用时不用清洗和添加润滑剂。对轴承疲劳寿命计算,根据文献7中查得（4.10）根据表3.4查得，取=1.2。根据文献查得C=25800NP= (XF+YF) =1.2=8356N h符合要求，确定选用。运转精度，发挥轴承的工作能力有重要作用，支承结构设计需要综合考虑轴承的配置，总的要求是保证功能,安装,调整方便，由于本轴承应用于高精密的检测机构中,所以会经常的对轴承进行润滑和更换。4.4 本章小结 (1) 本章设计了光环投影测量机设计的检测机构，分析了各种结构的优缺点以及检测机构的原理。 (2) 对检测机构重要零件进行了计算。 (3) 为今后光环投影测量机设计的设计储备了详尽的图纸资料。结论在我国的制材行业中，应用光环投影测量机设计的企业还不是很多。而国外一些发达国家在这方面的技术已经相当成熟，多数大型制材厂在对原木进行加工前，都对原木的外形进行检测，以达到优化下锯的目的，大大提高了原木材料的利用率。随着森林资源的减少和木制品市场需求的增加，合理地利用原木材料便显得尤为重要。应用原木形状识别技术，提高原木的出材率，是目前我国制材企业发展的必由之路。由于我国的木材加工工业飞速发展，对原木加工时的尺寸要求越来越高。采用机化检测手段可以迅速提高对原木形状尺寸的识别效率，增加检测精度，提高下锯优化率。本文所研究的原木检测机，采用近似检测理论，可极大地简化设计，使设备有成本低，检测效率高，检测精度高等特点。本文在对检测原理进行研究，结构选型行论证，检测过程进行分析的工作中，得出了以下结论： (1)提出并采用了8点检测、4点组合回归方法测量原木形状，由于检测点少，检机构简单，对采集到的数据运用充分，因此具有其可行性。 (2)检测系统在原木数据采集过程中，采用了动态实时在线采集方式，即在原木输过程中完成数据采集，设备具有较强的实用性。 (3)本项目所设计的原木检测机具有较多分析处理功能，克服了国外以往原木测设备只局限于测算原木材积这一项上的缺陷。 (4)由于本设备处理系统可以实现原木外形轮廓的计算机模拟再现，而且再现过程建立在设备数据库拥有大量原木实采参数的基础上，因此可实现原木的计算机模拟锯加工，并将数据提供给数控带锯机，实现制材的数字化。 (5)原木检测数据可实时传递到厂内计算机网络，可极大地提高制材企业的科学管水平。对设备的改进设想如下： (1)将接触式测量改为非接触式测量，用国外通常采用的激光器代替变阻器式角度感器。 (2)将检测点数提高一倍，即采用16点测量，使检测精度达到较高的水平。 (3)考虑改变原木在通过原木检测机检测框时的运动方式，实现使原木的纵向运动旋转运动的组合，以形成更加逼真的原木外包络数据空间。参考文献1金维洙,蔡立新,韩玉杰等.世界原木定心技术现状及发展趋势J.世界林业研究,2009, 12 (4):28-31.2王三民,诸文俊.机械原理与设计M.机械工业出版社, 2010,12.3宋贵江.贮木场原木纵向输送机的类型分析J.森林工程,2010,12(5):16-174王世刚,张秀亲等.机械设计实践M.哈尔滨工程大学出版社,2009,2.5肖敏慎.原木输送机的设计J.湖南农机,2008,16(3):12-13.6许恒勤.原木输送机与物料机械化运输J.森林工程,2010,17(6):19-20.7陈铁鸣，王连明.机械设计M.哈尔滨工业大学出版社,2009.8.8王连明.机械设计课程设计M.哈尔滨工业大学出版社,2010.2.9Esposito, Anthony, Thrower, James R Machine Design.M New York: Delmar Pubilishers, 2009.10寇尊权.机械课程设计M.长春:吉林科学技术出版社,2008.11邹青.机械技术基础课程设计指导M.北京:机械工业出版社,2009.12Bryan-R. 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Value of Defect Information in Automated Hardwood Edger System J. 2010,42(3):29-34. 18吴宗泽.机械零件设计手册S.机械工业出版社，2009. 19刘品、李哲.机械精度设计与检测基础M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2010.20刘鸿文.材料力学M.北京：高等教育出版社，2009，9.21周松鹤、徐烈烜.工程力学M.北京：机械工业出版社，2010.22傅有保.发达国家木工机械发展趋势J. 林业机械与木工设备，2010.23陈立德主编.机械设计基础M. 北京：高等教育出版社，2009.致谢值此论文完稿之际，首先要感谢的是我的指导老师马慧良老师。本文是在导师的指导和关怀下完成的，论文处处凝结着导师的心血和汗水。在整个论文工作中，时刻感受到导师的耐心帮助和关怀，导师渊博的学识，严谨的治学态度，敏锐的科学思想将影响我的一生。在此谨向几年来教导、培养我的指导老师师致以由衷的敬意和诚挚的感谢。感谢黑龙江工程学院机电工程系的各位老师和同学们，在这大学四年的学习、生活等方面给予了我无限的关心与帮助，在这个集体中，使得我感受到家庭的温暖。最后向所有参考文献的作者以及做毕业设计给予我帮助和关心的人致以谢意！附录国内外当前形势下旋挖钻机的发展前景随着全球经济的快速发展，继续扩大对基础设施的范围，以人为本和保护，直到不断加强基础设施，特别是现浇混凝土桩的桩位与环境有关的法律和规章的设想基础他几乎取代了空间应用范围广泛的基本基础。扶轮社是因为其效率高，污染少，更多的全面发展的功能特点，以满足钻机在就地演员，在国内建设的需要，混凝土桩已被广泛使用。旋挖钻机的旋挖钻机在英国除了各扶轮社分销业务的斗争中，我们需要短期和长期螺旋螺杆钻分布，长城钻井套管安装符合动摇抓斗控制设备等 - 将套管施工;抓斗与地下连续墙伸缩杆指导，对硬岩破碎施工直接到户;进行更换后的植物和Jet建设的是建设周期;配置可以液压锤，振动锤，柴油锤了一系列其他形式的桩等施工。旋挖钻机一般适用粘土，粉土，砂土，淤泥土，回填土一些碎石，结石形成。对于第一个大型动态扭矩和自动锁定伸展台内，可在该路口施工用的风钻杆。为了适应旋挖钻机的施工要求安装底盘和配电设备，大扭矩输出，灵活，多功能，高效率建设。目前，最大的旋挖钻机钻孔直径3米，在120m高（主要是40米），最大钻孔扭矩620kNm最大钻孔深度。 20世纪90年代末，中国旋挖钻机的业主，只有约100个，2002年，中国进口的100台旋挖钻机，为2003年底的最后期限，中国曾在2004年年底之前，41万台钻机旋挖350-400 ，旋挖钻机41万台450-500。扶轮社在全台钻机和旋转钻机斗争制定了关于第二次世界大战的基础上，美国开发的第一台旋转式CALWELD斗争中，短螺旋。 20世纪50年代，法国贝诺托桩基础施工将用于在全钻机，而欧洲国家在其产品组合，不断改进，成为今天的多功能机型发展。岩土意大利从美国公司，将被安装在卡车和第一附属于欧洲引进钻机履带式起重机，固定动力头，无法安装套管，是难以适应硬层施工在1960年德国和Gaiercigaite维尔特同时，公司开发的第一台可移动式的力量。鲍尔在1975年德国公司的发展与伸缩钻杆钻机配备BG7，直接从钻机底盘与动力配置可以达到锁定压缩钻杆钻探，钻井扭矩，可在接近实现砾石和岩石钻探。日本进口从1960年CALWELD旋挖钻机，这是发达国家15 - H的加藤生产钻机美国。之后支持在1974年能抓住动摇控制设备和钻机，挖掘机在1965年日立建机采用液压钻机设备安装与底盘，开发了液压履带起重机底盘由液压马达驱动钻机的发展。日立建机于1980年和岩土工程公司共同开发和扩大，以提高桩端承载力的建筑领域。鲍尔加入德国和日立建机与住友建机旋挖钻机的联盟，以进一步促进日本的技术的发展。日本的旋挖钻机扭矩比欧洲同类产品低。目前，主要的外国制造商的旋挖钻机：德国：宝华，利勃海尔，德尔马格在尊重的MGF，意大利SoilMec，旋转，巨细胞病毒，B200E是IMT，ENTEGO;西班牙：拉马达。日本：日本汽车，日立，住友，加藤，芬兰：JUNTTAN，汤姆洛克;：超支美国，英国：BSP的英格索兰，其他。天津探矿机械厂1984年从美国RDI的公司所造成的第一辆车旋挖钻机。 1988年北京城建机械厂仿制岩土工程公司隶属1.5米直径的旋转钻机。郑州调查机械厂于1994年引进英国公司BSP的附件旋转钻机，1998年泰有限公司和上海合作组装BG15.1999鲍尔哈尔滨通用公司和徐州工程机械工程机械公司已开发出旋转钻机和依恋型旋转钻机。新华社在2001年开发出巨大的力量旋转钻机首次成功。经过2003年3月1日，旋挖钻机数减少智力厂商已下线，产销两旺。目前，旋挖钻机的主要制造商：湖南山河智能，湖南，3月1日，徐工集团，中联重科，徐州东说，一个巨大的，鲍尔天津，石家庄，煤炭，连云港黄海哈尔滨普遍，内蒙古北方南汽，宇通汽车时代，山东鑫，郑州勘探。据如扭矩的旋挖钻机，主要的技术参数，孔直径，钻孔深度，发动机功率，质量组件可以分为三类小型，中型和大型。目前，国外旋挖钻机包括欧洲平行四边形连杆加方柱独立的代表，履带式起重机附着日本代表。欧洲的独立具有以下特点旋转钻机：（1）由一个或多个液压驱动动力头，一个用于鲍尔，邓勇，速度为代表的低，非高速相反。在其他地区，Medtech公司，卡萨内由一个动态运作的第一大代表的两个变量由一个高速反演此外小型电动驱动电机，有一种一厢情愿的种族分类，直接通过行星齿轮减速机，以实现快速逆转引发领土。第三，结构简单，液压管道，以便低成本，留下了复杂的液压控制管，传动复杂，容易发生故障，成本高。（2）钻杆与机锁摩擦。间歇性锁到另一台机器和机架。钻杆摩擦对普通地层钻进，为钻孔机锁硬地层。工作旋挖钻机，钻杆紧张和压缩时间，剪切，扭转，弯曲应力及其他复合材料。欧阳距离拉旋挖钻机钻杆的特殊的高强度合金用无缝钢管生产厂家。设计和制造有一些特殊的要求。要做到这一点重量轻，扭矩，磨损，寿命长。（3）柱箱形结构，刚性好，重量轻。使用一个正方形槽磨损无缝管，促进扭矩传输。这里有三个机构组成一个平行四边形支持一个小三角结构，其特点是不同的，可以将一孔，折叠，降低运输高度和长度。前面的缺点是附加的重量稍微稳定，不能超扭矩。对于一个三角结构，鲍尔代表，特点是简单，稳定，能承受高扭矩。缺点是运到包装，耗时和需要援助的起重设备，第三个公司拉马达，意大利，具有较高的代表性，同时还支持三角结构，起了辅助油箱飞机，也可以折叠最主要的一块，与上述两种结构类型的优势，新颖，经济实用。（4）旋挖钻机的关键部件吊装，根据下一个洞钻钻钻工具，旋转倾销），主要的市场容量，结构和旋挖钻机的钻机每个周期（建筑特色功能非常重要，对钻井的主要市场销量的生活绳长度事故的概率水平钻井效率是紧密相关的。欧洲的旋挖钻机已经停止了和权力钻杆到与绳装置，以防止损坏任意司法第一次接触。特别是Medtech公司旋挖钻机的公司，主要绞车意大利鼓容量大，单绳缠绕，以加强对该部队的常数，不重叠绳滚动，从而减少钢丝绳磨损，延长钢丝绳寿命。国外旋挖钻机提升更好地利用非旋转弹性绳，以提高生活。（5）为底盘测功机（可用横向扩展与支腿，专业堆后，3列的支持，宝华，建华等）;旋转钻机专业底盘（横向伸缩式底盘，SOILMEC，B200E，拉马达等）;履带起重机底盘（利勃海尔）;履带式推土机的底盘（车长在这里增加后方支腿，设备独立是IMT在尊重，MGF的）;汽车底盘（改善流动性，主要是在城市地区或要求快速施工的使用不同的场合，如旋转，巨细胞病毒，SOILMEC其他。）可变履带间距的底盘，低重心和可调重量的设计和布局，确保大局的稳定，满足更广泛的轨道交通需求，降低地面的压力，比上攀爬，以确保传输所需的钻井现场机械性能的能力。（6）机械和电气设计功能整合一个匹配引擎和负荷（降低燃油消耗，减少噪音），电子控制系统; 乙，手动和自动切换控制列的垂直度（垂直孔保证度）自动缠绕系统; ，精度高，旋转钻井转储位置（以防止桩变形）控制技术; 研发，钻孔深度（以防止绳子和确认洞太深）测量和显示系统; 五，故障与起动负荷（绞车过卷）检测，并显示报警信息系统; 男，一个工作（预激活状态一块之前自动），动画和虚拟仪器显示系统; G号，全球定位系统和移动电话（及时快速地接触）传输系统; H型进入（提高桩过程）反馈，记录，打印系统; （7）适应各种建筑机械集团一般用于大口径旋挖钻机螺旋和旋挖斗争，除了钻机模块化设计的多种用途，而且还以适应建设分配如下：欧杰（CFA）的演练，以及 - 抓斗完全控制，液压抓斗地下连续墙，液压锤，振动锤等。日本生产的主要是附加到主旋挖钻机。事实上，这不仅是对起重机底盘就像一个起重机，一台起重机的外观，液压系统的设计按照旋挖钻机的特点。附旋挖钻机是一个多用途（即钻机，最重要的特点，也可用于起重机）的工作范围，并可以设置为安装设备，扩大其缺点是第一个动态扭矩太小，压不长，垂直钻机良好的自我为零。近年来，国内使用的方法和消化，吸收国外先进技术的基础上不断创新，手段，它已经开发了旋挖钻机，如山脉，类型多样，河流和湖泊，徐工集团，致力于发展最终钻进;盘旋3月1日重型机械，煤炭和其他盘旋石家庄发展的挖掘机钻机结束。国内虽然国外产品旋挖钻机的整体水平仍远远落后，但主要性能已接近国际先进水平，价格明显优于热从2003年下半年，国内旋挖钻机市场已经从进口到飞机取得了飞机。目前，中国制造的旋挖钻机品种单一，大多数产品的扭矩是180 - 220kNm使用者的选择权较小，然后，根据我们的统计80-85桩径在1200以下的不超过40米的深度，在未来，可以发挥多功能旋挖钻机的最大优势，而不是片面的适合我国国情的发展条件和注重扭矩，以满足国内旋挖钻机的施工要求低价格。而在日本旋挖钻机100kNm以下就是一个例子。二手不少日本进口旋挖钻机，用户也很良好的效果。为提高桩基础施工质量的具体方法，桩负荷承载能力和增强城市环境法规，严格执行，混合物灌注桩几乎取代了其他基础设施，成为使用最广泛的基础，国内和国外钻井作业钻孔机（反周期，各类旋挖钻机，全套管一），这个比例是完全不同的，在国外大直径混凝土灌注桩施工中，旋挖钻机一般占了三分之二以上。反向循环钻机在欧洲市场几乎不再使用，国内钻井机械产品中反循环钻机的产量，近90。旋挖钻机，因为安装的功率，输出扭矩，轴向压力，灵活性，高效率，环保及其他特点的不同施工钻在我国大部分地区，为适应地质条件成为建设合适的基础设施项目孔最佳操作机器。近年来，北京地铁，环网，特别是青藏铁路，奥运场馆，新机场客运大楼和其他重大项目正在建设资金，旋挖钻机高效，环保，高效率优势的认可。随着改革的逐步深化和开放，对国内市场经济的需求，使得铁路公路和水路运输，城市公共设施及土木工程，水利，电力设施，港口建设和机场的桩基础施工机械快速发展潜在的巨大市场已经出现了。仅铁路建设，中国将在2005年接获的新项目，2020年铁路建设总投资超过2亿元。高速客运专线等作为武器，今年数百议员，西点太多，如北京，天津进入一个高速客运专线的运作超过60桥梁，桥桩的直径最合适的旋挖钻机建设，这是青藏铁路后，旋挖钻机在铁路建设较大规模的应用。旋挖钻机和北部中国建筑技术已在南部迅速蔓延，尤其是东南沿海地区由于地层较软，深桩一般较大，旋挖钻机成孔困难，主要还是反循环钻机。其实与其他建筑设备在该区域的一些旋挖钻机，有旋挖钻机，套管钻机联合建设;另一种方法是使用振动在中国已被广泛用于促进桩锤成孔钢管在软土，由浙江大学，宁波金华兰溪电厂，福建宁德电厂建设已证明是可行的。旋挖钻机是近几年大规模的应用，我们有没有相应的产品标准已用于旋挖钻机施工规范编制，没有系统的方法，技术培训不足，有待进一步研究的基本理论，旋挖钻机并结合土木工程施工技术紧密合作。研制旋挖钻机的设计技术人员应与桩基础施工，对旋挖钻机的工程技术人员使用熟悉的应该有它的工作原理的理解和操作的性能，为此，中国工程机械工业协会将和有关科研单位，主机生产厂家和建设部门在执行有关的旋挖（的工作原理，液压技术，机电控制技术的基本结构装配，安全规则等）的技术培训，构建经验交流和其他活动，及时制定旋挖钻机产品标准和相关标准，促进机械化和旋挖钻机产品的开发。Rotary drilling rig in the current situation and prospect of development at home and abroadWith the rapid development of the global economy, continuing to broaden the scope of infrastructure, people-oriented and the idea of protecting the environment-related laws and regulations until the continually strengthening the infrastructure, especially the piles of cast-in-place concrete pile foundation he has almost replaced the basic foundation for a wide range of applications of space. Rotary drilling rig because of its high efficiency and less pollution, more functional features of the comprehensive development to meet the needs of the cast-in-place concrete piles in the domestic construction has been widely used. The rotary drilling rig for Rotary Drilling Rig English, in addition to various Rotary distribution operations struggle, we need the distribution of short and long helical screw drilling, casing installation Wall Drilling meet shaken grab control devices and so on - will casing construction; Grab with telescopic rod guide for the underground continuous wall, with DTH for hard rock crusher construction; Be carried out after the replacement of plant and Jet Construction is the construction cycle; Configuration can hydraulic hammer, vibratory hammer, diesel hammer out a pile of other forms, such as construction. Rotary drilling rig generally applicable clay, silt, sand, silt soil, and back fill with some gravel, stone formation. For the first large dynamic torque and automatic locking stretching drill pipe inside the rig, which can be used in construction of the intersection of breeze. In order to meet the construction requirements of rotary drilling rig is installed chassis and power distribution equipment, and large torque output, flexible, multi-purpose, the construction of high efficiency. Currently, the biggest auger drill hole diameter of 3m, the largest drilling depth of 120m (mainly 40m), the largest drilling torque 620kNm. The end of the 1990s, China rotary drilling rig owners, only around 100, in 2002, China imported 100 auger drill Taiwan, the deadline for the end of 2003, China had 410,000 rotary drilling rig 350-400 to Taiwan until the end of 2004, 410,000 of rotary drilling rig to Taiwan 450-500. Rotary drilling rig in the full-rig and the rig rotary struggle developed on the basis of the Second World War, the United States developed the first rotary CALWELD struggle, the short auger. 20th Century 1950s, France BENOTO Pile Foundation Construction will be used in full-rigs, while the European countries to its portfolio and constantly improved and developed into todays multi-function models. Italy geotechnical companies from the United States, will be installed on the first truck and crawler crane attached to the introduction of the European rig, the head of fixed power and is unable to install the casing, and it is difficult to adapt the hard layer construction, in 1960 Germany and Gaiercigaite Vildt Meanwhile, the company developed the first movable type force. Bauer German company in 1975 to develop a drill pipe equipped with a telescopic BG7 rig, the rig directly from the chassis, with the impetus to lock configuration can achieve compression drill pipe drilling, drilling torque, can be achieved at the close of gravel and rock drilling. Japan imported from the United States in 1960 CALWELD rotary drilling rig, which was developed 15-H Kato production rig. After supporting the development of a shaken can grab control devices and the rig, built in 1965 Hitachi excavator machine using hydraulic pressure device chassis fitted with rigs, in 1974 developed a hydraulic crawler crane chassis rig driven by hydraulic motors. Hitachi Construction Machinery in 1980 and geotechnical companies to co-develop and expand to improve the bearing capacity of the end of pile construction field. Bauer joined Germany and the Hitachi Construction Machinery alliance with Sumitomo Construction Machinery rotary drilling rig to further promote the development of technology in Japan. Japans torque rotary drilling rig smaller than similar products in Europe. At present, major foreign manufacturers of rotary drilling rig : Germany : BAUER, LIEBHERR, Delmag, In respect of, MGF, Italy SoilMec, spin, CMV, B200E, IMT, ENTEGO; Spain : LLAMADA. Japan : Japanese Vehicle, HITACHI, Sumitomo, Kato; Finland : JUNTTAN, TAMROCK; : APE United States, the United Kingdom : BSP Ingersoll-Rand; other. Tianjin Machinery Plant prospecting 1984 RDI companies from the United States caused the first vehicle rotary drilling rig. 1988 Beijing Urban Construction Machinery Plant imitation of geotechnical engineering company attached 1.5m diameter rotary drill rig. Zhengzhou investigation Machinery Plant in 1994 to introduce British companies BSP attachment rotary drill rig, 1998 Tai Co. Ltd. and Shanghai Cooperation assembly BG15.1999 Bauer Harbin universal Xuzhou Construction Machinery Corporation and construction machinery company has developed a rotary drill rig and attachment type rotary drilling rig. Xinhua tremendous power in 2001 developed the first successful rotary drilling rig. After March 1 2003, reduced intellectual auger drill several manufacturers have come off the assembly line, sell very well. At present, the rotary drilling rig major manufacturers : Hunan Shanhe intellectual, Hunan, March 1, XCMG, Zoomlion, Xuzhou East that, a huge, Bauer Tianjin, Shijiazhuang, coal, Lianyungang Yellow Harbin universal, Inner Mongolia North gasoline and YUTONG South car era, Shandong Xin, Zhengzhou prospecting. According to the main technical parameters of rotary drilling rig, such as torque, the hole diameter and drilling depth, engine power, quality components can be divided into three types of small, medium and large. At present, foreign rotary drilling rig consists of representatives of the European parallelogram linkage plus square column stand-alone, Japan representative of the crawler crane attachment. Europes independence rotary drill rig with the following features : (1) dynamic head by one or more hydraulic drive, one for Bauer, represented by Tang Yong, speed is low, not high-speed reverse. In the other territories, Medtech, Kasane represented by the dynamic operation of the first large one to two variable displacement motors driven by the addition of a high-speed inversion small motor-driven, there is a category of wishful race, directly through the planetary gear reducer to achieve rapid reversal thrown territories. The third simple structure, hydraulic piping to facilitate low-cost, behind a complex hydraulic control tube, drive complex and prone fault, and high cost. (2) of drill pipe into friction with machine-locking. Intermittent lock into another machine and rack. Friction Drill Pipe stratigraphic drilling for ordinary, hard formation for the drilling machine-locking. Auger drill work, drill pipe a time of tension and compression, shear, torsion, bending stress and other composites. Ouyang distance stretching drill pipe auger drill used by special high-strength alloy seamless tube manufacturers. Design and manufacture have some special requirements. This can be achieved lightweight, Torque, wear, longer life expectancy. (3) Column box structure, rigid, light weight. Use a square chute wear seamless pipe, facilitate the transmission of torque. Here are three supporting bodies form a parallelogram to a small triangular structure, it is varied in its characteristics, can put an orifice, folded, lower transport height and length. Front drawback is the weight attached slightly stability, can not afford super torque. For a triangular structure, as represented by Bauer, are characterized by simple, stable, able to withstand high torque. Drawback is transported to the package, time-consuming and need assistance lifting equipment, the third company to Llamada, Italy, features high-represented, while also supporting the triangular structure, starting with auxiliary fuel tanks planes, can also uppermost piece of folded, with the advantages of the above two types of structures, novel, economical and practical. (4) Hoisting of rotary drilling rig in the key components, according to rotary drilling rig construction characteristics of the rig each cycle (on the next hole drilling-drilling-drilling tools-rotary-dumping), the main market volume, the structure and functions are very important, and the drilling efficiency of the level of drilling accident probabilities of life rope length with the main market volumes are closely related. Europe rotary drilling rig has since stopped and power drill pipe to the first contact with the rope device to prevent damage to arbitrary justice. Italy in particular Medtech rotary drilling rig company, the main winch drum of large capacity, single rope winding order to enhance force constant, non-overlapping rope rolling, thereby reducing the rope wear to extend the life of the wire rope. Foreign rotary drilling rig Hoist better use of non-rotating flexible rope to enhance life. (5) Professional pile into chassis dynamometer (available horizontal expansion, with outrigger after, the three-column support, BAUER, BSP, etc.); Rotary drilling rig professional chassis (horizontal telescoping chassis, SOILMEC, B200E, LLAMADA etc.); Crawler crane chassis (LIEBHERR); Crawler excavators chassis (rear car length Here increase outrigger, the device independent, IMT, In respect of, MGF); Automobile chassis (to improve mobility, mainly in urban areas or require the use of the rapid construction of occasions, such as spin, CMV, SOILMEC other. ) Tracked variable spacing chassis, low center of gravity and the weight of adjustable design and layout, ensuring the overall stability, meet the transport requirements of wider track and lower ground pressure and superior climbing ability than to ensure that the rig site transfer required mechanical properties. (6) the functional integration of mechanical and electrical design A matching engine and load (lower fuel consumption, reduced noise), the electronic control system; B, manual and automatic switching control column vertical degrees (vertical hole-assurance degrees) Auto entangled system; C, high precision rotary drilling dump location (to prevent pile deformation) control technology; D, drilling depth (up to prevent rope and confirmation hole too deep) measurement and display system; E., fault (with load starting, winch off Volume) detection, alarm and display information system; F, a state of a piece of work (pre-activated automatically before), animation and virtual instrument display system; G, GPS and mobile phone (rapid contact place in a timely manner) transmission system; H-into the process of (raising pile) feedback, records, printing systems; (7) adapt to a variety of construction machinery group Generally used in large-diameter auger drill helix and Rotary Drilling struggle, in addition to the multi-purpose use of modular design rigs, but also to accommodate the construction allocation is as follows : Auger (CFA) drill, and - grab full control, hydraulic grab diaphragm walls, hydraulic hammers, and other vibratory hammer. Japanese-produced mainly Attached to the main rotary drilling rig. In fact, it is not only the chassis of the crane, just like the appearance of a crane, a platform crane, hydraulic systems are designed in accordance with the characteristics of rotary drilling rig. Attached rotary drilling rig is the most important feature of a multi-purpose (ie, for drilling rigs, cranes can also be used) operating range, and can be set to install equipment to expand its shortcoming is the first dynamic torque is too small, not long pressurized, the vertical drilling rigs good self-nil. In recent years, domestic use ways and means with digestion and absorption of advanced foreign technology, based on constant innovation, it has developed a variety of types of rotary drilling rig, such as mountains, rivers and lakes, XCMG group dedicated to the development of end-drilling; circled March 1 heavy machinery, coal and other Shijiazhuang Development circled the end of the excavator drilling rig. Domestic rotary drilling rig While the overall level of foreign products still lags far behind, but the main performance has approached the international advanced level, prices significantly superior thermal, from the second half of 2003, domestic rotary drilling rig market has changed from being imported into airplanes have made airplanes. Currently, China-made rotary drilling rig varieties single most products torque is

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