小型挖坑机的毕业设计

第 1 页哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）南 京林 业大 学本 科毕 业设 计（ 论文 ）题 目 ： 小型挖坑机的设计 学 院 ： 南方学院 专 业 ： 机械设计制造及其自动化学 号 ： N090301122 学 生 姓 名 ： 指 导 教 师 ： 周 职 称 ： 讲师 第 2 页哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）目 录1 引 言 . 52 方 案 对 比 与 结构 . 52. 1 国 内 外 研 究 现 状 . 52. 2 挖 坑 机 的 构 造 . 72. 2. 1 挖 坑 机 的 工 作 条 件 . 72. 2. 2 挖 坑 机 的 分 类 . 72. 2. 3 挖 坑 机 的 钻 头 . 83 手 提 式 挖 坑 机 的 设计 . 93. 1 手 提 式 挖 坑 机 的 工 作 原 理 . 93. 2 动 力 选 择 . 113. 3 螺 旋 钻 头 的 设 计 和 计 算 . 123. 3. 1 螺 旋 工 作 面 的 设 计 . 123. 3. 2 刀 片 的 设计 . 123. 3. 3 钻 尖 的 设计 . 133. 4 离 合 器 的 设 计 . 143. 5 减 速 器 的 设 计 . 224 发 展 趋 势 . 324. 1 一 机 多 能 . 324. 2 人 机 和 谐 . 324. 3 应 用 范 围 . 32 参 考 文 献 . 33第 3 页哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）摘 要本 文介 绍了 手提 式挖 坑机 的相 关背 景、 国内 外研 究现 状、 挖坑 机的 设计 要求 及其 类型 、工 作原 理 、技 术性 能。 通过 对原 始数 据的 分析 比较 、方 案的 论证 以及 综合 考虑 ，完 成了 手提 式挖 坑机 的总 体 设 计。在此 基础 上对 手 提 式挖 坑机 从 结 构原 理、 动力 选择 、 离 合 器的 设计 、螺 旋钻 头的 设计 、减 速器 设 计进行阐 述。 摆 线针 轮行 星减 速器 作为 重要 的机 械传 动部 件具 有体 积小 、重 量轻 、传 动效 率高 的特 点 。本设计 在全 面考 虑 多 齿啮 合、 运 转 平稳 、轮 齿均 载等 运动 学 和 动力 学的 要求 ，实 现高 承载 能力 、 高 传递效率 、高 可靠 性 和 优良 动力 学 性 能等 指标 ，而 且要 便于 制 造 、装 配和 检修 ，设 计了 该具 有合 理 结 构的摆线 针轮 行星 减 速 器。本 设计 建立 了合 理的 动力 分析 数学 模型 ，对 摆线 针轮 传动 中的 摆线 轮、 转臂 轴承 、柱 销及 轴进 行 准 确的 受力 分析 ，并 其求 解。 计算 并校 核主 要件 的强 度及 转臂 轴承 、各 支承 轴承 的寿 命， 分析 结果 可 以 看到 ，各 轴承 性能 指标 均符 合要 求。利 用 Auto CAD软 件 对 摆 线 针 轮 减 速 器 各 零 件 建 立 几 何 三 维 模 型 、 摆 线 针 轮 减 速 器 虚 拟 装 配 及 工 程 图 生成 。用 本文 的方 法设 计摆 线针 轮减 速器 ，具 有设 计快 捷、 方便 等特 点。 研究 结果 对提 高设 计的 速 度 、质 量具 有重 要意 义。第 4 页哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）Abstract：Thi s arti cl e i ntroduces the portabl e di gger i ncl udi ng the rel evant background ， overseas and domesti c research status ， the desi gn requirements and the type of the di gger ， operati ng pri nci pl e ， techni cal characteri sti c 。 By anal ysi si ng and compari ng the the ori gi nal data， The cycl oi dgear reducer i s one of the most i mportant transmi ssi on components of the pumpi ng unit by its small er vol ume ， li ghter wei ght and effecti ve transmi ssi on. I n order to reali ze four targets whi ch i ncl ude hi gh transmi ssi on effi ci ency, hi gh reli ability and the excell ent dynami cs performance and guarantee credi bl e l ubri cate ability, recei ve hi gh effi ci ency of transmi ssi on, and make it easy for manufacture, assembl y and i nspecti on, we thought over all the requests i n the round and desi gn the rati onal structure cycl oi dgear reducer.I n thi s desi gn， we built the exact force anal ysi s mathemati calmodel of the cycl oi dgear reducer, anal yzed the forces born by the cycl oi d-gear, the beari ngs and the shaft, and produce the Matl ab l anguage software anal yze of the forces anal ysi s. We anal yzed the forces of parts i n the cycl oi dgear reducer and cal cul ated the i ntensity and the life of parts. From anal yzed the results, we found the parts are our requests.When we establi sh the threedi mensi onal structure of the Pl anetcycl oi dReducer model with the software UG， Carry on vi sual desi gn and virtual assembl eand drawi ng paper The result of study have the gui de meani ng to accel erate desi gn speed and quantiti es of the Pl anetcycl oi d Reducer第 5 页哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）1.引 言：我 国 的 森 林 资 源 不 足 ， 森 林 覆 盖 率 很 低 。 从 国 家 林 业 局 公 布 的 第 六 次 全 国 森 林 资 源 调 查 结 果 来 看 ， 目 前 我 国 森 林 资 源 现 状 是 ： 林 业 用 地 面 活 立 木 总 蓄 积 量 为 124. 9 亿 m ； 森 林 蓄 积 量 为 112. 7 亿 m ； 除 台 湾 省 外 ， 全 国 人 工 林 面 积 为 46666. 7 万 m3； 人 工 林 蓄 积 为 10. 1 亿 m3。 从 以 上 调 查 数 字 可 以 看 出 ， 全 国 森 林 覆 盖 率 为 16. 55%， 仅 相 当 于 世 界 森 林 覆 盖 率 (27%) 的 61. 3% ； 我 国 人 均 森 林 面 积 和 人 均 森 林 蓄 积 分 别 相 当 于 世 界 人 均 水 平 的 1/5 和1/8， 远 远 低 于 世 界 平 均 水 平 。 我 国 在 “十 二 五 ”规 划 中 ， 把 生 态 环 境 建 设 摆 到 了 突 出 的 战 略 位 置 。 我 国 三 北 及 长 江 流 域 防 护 林 体 系 建 设 工 程 、 退 耕 还 林 工 程 、 积 为 26329. 5 万 hm2； 森 林 面 积 为 15894. 1 万 mm2； 速 生 丰 产 用 材 林 基 地 建 设 工 程 等 六 大 林 业 重 点 工 程 的 制 定 和 实 施 ，体 现了 党中 央、 国务 院对 我国 生态 环境 建设 的高 度重 视， 受到 社 会各 界广 泛关 注， 农民 群 众 普 遍 欢 迎 。 近 年 来 ， 人 们 越 来 越 重 视 身 边 的 生 态 环 境 ， “植 树 造 林 ， 保 护 环 境 ”已 成 为 全 民参 与的 一项 大型 义务 活动 。然 而， 人工 造林 效率 低、 速度 慢且 劳 动强 度大 ，而 机械 化造 林 则是 大势 所趋 ，不 仅可 以提 高劳 动效 率、 减轻 劳动 强度 ，还 能保 证 造林 质量 、降 低生 产成 本 、 提 高 经 济 效 益 。 挖 坑 机 是 一 种 重 要 的 植 树 造 林 整 地 机 械 ， 它 广 泛 应 用 于 果 树 摘 植 、 橡 胶 定 植 、 小 树 移 栽 、 挖 道 施 肥 、 埋 设 桩 柱 和 炸 药 等 作 业 ， 具 有 挖 坑 质 量 好 、 作 业 效 率 高 等 优 点 ， 一 般 可 比 人 工 挖 坑 提 高 效 率 30 倍 左右 ，而 成本 只有 人工 挖坑 的十 分之 一左 右。 使用 挖坑 机 可 以 提 高 造 林 质 量 ， 这 对 于 解 决 当 前 造 林 中 成 活 率 低 、 保 存 率 低 和 幼 林 生 长 量 低 的 难 题 ， 提 高造 林的 经济 效益 等有 重要 意义 。2 方 案对 比与 结构2. 1 国 内 外 研 究现 状2. 1. 1 国 内研 究现 状 在 国 内 悬 挂 式 挖 坑 机 的 生 产 和 应 用 较 为 广 泛 。 内 蒙 古 赤 峰 田 丰 农 林 机械 厂 、 山 东 大 丰 机械 有 限 公 司 、 哈 尔 滨 林 业 福 马 机 电 设 备 公 司 及 宁 夏 自 治 区 农 业 机 械 研 究 所 等 余 家 单 位 进 行 了 研 究 制 造 和 销 售 。 该 类 挖 坑 机 通 常 具 有 较 大 的 功 率 ， 机 动 性 较 强 ， 能 挖 较 大 和 较 深 的第 6 页哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）坑 ，大 多应 用于 大面 积植 树造 林， 应用 围也 比较 广 ） 内 蒙 赤 峰 田 丰 农 林 机 械 厂 生 产 的 3WH-60 型 悬 挂 式 挖 坑 机 结 构 合 理 ， 使 用 方 便 灵 活 ， 易 于 操 作 ， 每 小 时 可 挖 80-150 个 坑 ， 其 可 与 多 种 型 号 36. 8KW 以 上 拖 拉 机 配 合 使 用 ， 用 于 大 面 积 植 树 造 林 及 工 业 挖 坑 ， 挖 坑 直 径 250-600mm， 深 度 0-1200mm， 适 用 于 平 原 丘 陵 及 沙 地 作业 。 ） 山 东 大 丰 机 械 厂 生 产 的 大 丰 王 系 列 挖 坑 机 WKJ-60/70， ,可 与 18. 4-36. 8KW 的 多 种 拖 拉 机 配 合 使 用 挖 坑 直 径 400-800mm ， 可 根 据 用 户 要 求 特 别 制 作 深 度 650-800mm ， 转 速248r/mi n， 每 小 时 可 挖 60 个 坑。 ） 哈 尔 滨 林 业 福 马 机 电 设 备 公 司 生 产 的 悬 挂 式 挖 坑 机 ， 可 与 铁 牛 40. 4KW 或 18. 4KW 以 上 的 具 有 动 力 输 出 和 悬 挂 装 置 的 拖 拉 机 配 套 ， 挖 坑 直 径 为 250-600mm ， 挖 坑 深 度 为 0-800mm， 挖 坑 效 率 为 120 坑 /h。 ） 手 提 式 挖 坑 机 在 我 国 刚 刚 崭 露 头 角 ， 适 用 于 家 庭 或 地 形 复 杂 地 区 的 小 面 积 植 树 造 林 ， 也 可 用 于 打 桩 和 树 木 追 肥 挖 坑 ， 如 哈 尔 滨 林 业 福 马 机 电 设 备 公 司 生 产 的 3WS-2. 8 型 手 提 式 挖 坑 机 ， 采 用 051A-1 型 发 动 机 最 大 功 率 为 2. 8KW 转 速 为 280-320r/mi n， 挖 坑 尺 寸 坑 径 深 度 为 320mm-500mm， 质 量 为 17. 6kg， 该 机 主 要 应 用 于 地 形 复 杂 的 山 地 丘 陵 区 和 沟 壑 区 在 坡 度 35 以 下 的 荒 山 荒 地 ,、 次 生 林 地 以 及 黄 土 高 原 的 沟 坡 进 行 挖 坑 或 整 地 。 国 内 的 一 些 林 业 高等 院 校 和 科 研 院 所 也 对 挖 坑 机 进 行 了 一 些 研 究 分 析 。 关 于 挖 坑 机 的 论 文 大 约 有 几 十 篇 ， 涉 及钻 头 升 土 理 论 及 钻 头 临 界 转 速 的 研 究 、 钻 头 螺 旋 面 强 度 的 分 析 以 及 螺 旋 升 角 的 选 择 问 题 ， 还得 出 了 在 不 同 条 件 下 的 挖 坑 机 的 动 态 力 学 参 数 ， 指 出 了 钻 头 转 矩 的 主 要 影 响 因 素 ， 对 挖 坑 机的 一 些 结 构 参 数 的 确 定 起 到 了 指 导 作 用 ， 为 国 内 挖 坑 机 的 优 化 设 计 提 供 理 了 论支 持。2. 2. 2 国 外研 究现 状 相 比 之 下 国 外 的 研 究 状 况 要 好 一 些 ， 由 日 本 生 产 的 自 走 式 高 性 能 挖 坑整 地 机 采 用 柴 油 机作 动 力 ， 行 走 脚 与 轮 胎 组 合 ， 行 走 装 置 为 全 液 压 式 ， 平 时 用 轮 胎 行 驶 ， 坡 地 靠 行 走 脚 行 走 ， 适 用于 坡度 高达 56 的 陡坡 林地 作业 。作 业时 只 脚可 上下 左右 移动 ，并 能保 证包 括驾 驶室 在 内 的 机 器 上 半 部 始 终 呈 水 平 状 态 。 该 机 的 液 压 臂 端 部 可 安 装 液 压 式 割 灌 机 或 挖 坑 机 ， 每 天 可第 7 页哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）挖 植 树 坑 300-400 个 。 实 现 了 一 机 多 用 。 日 本 生 产 的 A-7 型 手 提 式 挖 坑 机 质 量 仅 为 7. 0kg，采 用 H35D 发 动 机 . A8D 型 挖 坑 机 可 挖 坑 径 范 围 为 20-200m。 德 国 生 产 BT120C 型 挖 坑 机 如 图 所 示 发 动 机 功 率 1. 3KW， 质 量 8. 2kg， 钻 头 转 速 190r/mi n， 发 动 机 转 矩 1. 7Nm， 钻 头 的 转 矩79. 0Nm。 英 国 生 产 的 05H8300 型 悬挂 式挖 坑机 和美 国生 产的 悬挂 式三 钻头 挖坑 机， 钻头 之间 的 距 离 是 可 调 节 的 ， 即 行 距 可 调 ， 适 用 于 平 原 地 区 的 大 面 积 植 树 造 林 ， 工 作 效 率 很 高 。 美 国 和 加 拿 大 生 产 的 手 提 式 挖 坑 机 ， 发 动 机 与 钻 头 采 用 分 离 式 ， 通 过 液 压 传 动 ， 驱 动 钻 头 工 作 。 美 国 生 产 的 HYD-TB11H 型 液 压 挖 坑 机 ,质 量 为 170kg， 最 大 流 量 为 22. 7L/mi n， 最 大 转 速 为141r/mi n， 钻 头 最 大 扭 矩 349Nm。 美 国 生 产 的 MDL-5B 型 挖 坑 机 ,发 动 机 采 用 动 力 为 4. 1KW 的 BS I ntec Pro OHV 的 挖 坑 机 在 工 作 时 发 动 机 离 操 作 者 有 较 远 的 距 离 ,大 大 减 少 了 噪 音 对 操 作 者 的 影 响 ,充 分 考 虑 了 人 机 工 程 学 原 理 ,有 的 手 提 式 挖 坑 机 安 装 了 个 支 点 即 轮 子 ,使 挖 坑 机 的 携 带 比 较 方 便 ,工 作 时 还 可 以 把 挖 坑 机 的 反 向 转 矩 释 放 给 轮 体 ,减 小 操 作 者 手 上 的 反 向 力 矩 , 增 加其 安全 性并 减轻 了操 作者 的疲 劳程 度。2. 2 挖 坑机 的构 造2. 2. 1 挖 坑机 的工 作条 件 挖 坑 机 的 主 要 作 业 地 点 是 荒 山 坡 地 、 沙 荒 沙 丘 、 采 伐 迹 地 、 林 间空 地 、 草 场 、 沼 泽 地 、橡 胶 、 果 园 和 城 市 街 道 等 。 这 些 地 方 的 土 壤 组 成 、 土 层 厚 度 、 土 壤 的 物 理 机 械 性 质 等 都 存 在 着 较 大 的 差 异 ， 因 此 要 求 工 作 部 件 坚 固 耐 磨 ， 通 过 性 能 要 好 ， 同 时 由 于 挖 坑 机 的 作 业 受 立 地 条 件和 作业 技术 的影 响， 使挖 坑机 的工 作速 度受 到一 定的 限制 ，即 不宜 过大 。2. 2. 2 挖 坑机 的分 类 挖 坑机 的种 类很 多， 一般 按配 套动 力和 挂结 方式 、传 动方 式、 钻头安装 位置 进行 分 类 。2. 2. 2. 1 按 配套 动力 和挂 结方 式分 一 ） 手 提式 挖坑 机机 具 与 小 型 二 冲 程 汽 油 发 动 机 （ 2. 233. 73kW） 装 置 成 整 体 ， 由 单 人 或 双 人 操 作 ， 主 要 应 用 于 复 杂 的 山 区 、 丘 陵 区 和 沟 壑 区 ， 在 坡 度 350 以 下 的 地 区 进 行 造 林 前 的 整 地 和 挖 坑 ， 同 时 也 可 用 于 果 园 、 桑 园 、 苗 圃 和 城 镇 进 行 小 树 移 植 、 挖 坑 追 肥 以 及 埋 设 桩 柱 等 ， 坑 径 一 般 在0. 3m 以 内第 8 页哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）二 ） 悬 挂式 挖坑 机钻 头 装 置 悬 挂 在 拖 拉 机 的 后 方 、 前 方 或 侧 向 。 悬 挂 机 构 通 过 上 拉 杆 、 下 拉 杆 以 及 三 个 铰 链 与 拖 拉 机 连 接 ， 由 拖 拉 机 的 液 压 系 统 操 纵 其 挖 坑 机 钻 头 装 置 升 降 。 它 可 以 挖 较 大 的 坑 径 和 较 深的 坑。 用于 拖拉 机可 以通 过的 地区 进行 挖坑 作业 。三 ）自 走式 挖坑 机1.与 手 扶 拖 拉 机 配 套 挖 坑 机 钻 头 旋 转 的 动 力 源 是 由 底 盘 上 的 动 力 输 出 轴 经 过 一 级 皮 带 减 速 、一 级 直 角 锥 齿 轮减 速 器 并 直 接 输 到 挖 坑 机 的 钻 头 。 钻 头 是 采 用 M27 螺 纹 同 箱 体 联 接 ， 这 样 装 拆 方 便 ， 又 能 自 动 防止 拆脱 ，如 1W-40 型 挖 坑 机 就 是 与 工 农 -3 型 手扶 拖拉 机配 套的 。该 型 挖 坑 机 通 过 性 能 较 好 ， 但 需 要 人 力 操 纵 其 钻 头 入 土 。 该 型 挖 坑 机 适 于 在 水 平 带 上 作 业 或用 于茶 园施 肥、 茶苗 一只 和果 园施 肥等 挖坑 作业 。2.与 汽 车 底 盘 配套与 汽 车 底 盘 配 套 的 挖 坑 机 ， 一 般 是 属 于 起 重 地 钻 装 置 ， 如 D70S(E)起 重 地 钻 机 是 由 汽 车 动 力 输 出 、 伸 出 支 撑 、 回 转 系 统 、 起 吊 变 幅 系 统 、 伸 缩 系 统 、 液 压 系 统 、 控 制 系 统 和 钻 头 装 置 等 组 成 。 从 汽 车 的 发 动 机 中 输 出 驱 动 油 泵 ， 是 发 动 机 的 机 械 能 转 化 为 液 压 能 ， 以 供 机 械 的 各 部 分 。 地 钻 装 置 主 要 由 带 油 马 达 的 减 速 器 、 钻 头 组 成 。 液 压 油 通 过 各 控 制 元 件 来 驱 动 油 马 达 旋 转 ， 从 而 通 过 减 速 器 转 动 钻 头 轴 ， 有 一 方 轴 装 在 钻 头 轴 中 ， 此 轴 只 要 拔 出 定 位 销 及 管 子 向 下 延 伸 即 可 增 加 挖 坑 的 深 度 。 该 机 可 挖 坑 径 0. 45m、 坑深 4. 5m 的 坑。QW-1000 型 挖坑 机基 本上 是属 于这 种类 型， 但它 是车 载钻 机的 形式 。2. 2. 2. 2 按 钻头 安装 位置 分 一 ）立 式挖 坑机立 式 挖 坑 机 是 常 见 的 一 种 类 型 ， 亦 称 立 轴 式 挖 坑 机 ， 即 钻 头 的 钻 杆 与 减 速 器 输 出 轴 联 接 是 垂直 于地 面的 。该 类型 的挖 坑机 主要 用于 挖坑 作业 。二 ）卧 式挖 坑机 卧 式 挖 坑 机 亦 称 水 平 轴 式 挖 坑 机 ， 即 钻 头 的 轴 杆 几 乎 是 水 平 配 置 的 ， 根据 作 业 要 求 ， 可调 整 气 钻 杆 的 倾 斜 角 度。第 9 页哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）2. 2. 3 挖 坑机 的钻 头2. 2. 3. 1 挖 坑 机 钻头 的主 要类 型 挖 坑 机 的 钻 头 是 挖 坑 机 的 主 要 工 作 部 件 ， 根 据 各 地 区 条件 和 作 业 的 技 术 要 求 ， 分 为 整地 、 挖 坑 和 开 沟 三 大 类 。 螺 旋 式 钻 头 的 挖 坑 机 在 工 作 状 态 时 ， 土 壤 全 部 或 绝 大 部 分 从 坑 里 抛 出 ， 该 形 式 主 要 用 于 建 筑 工 作 和 栽 植 作 业 上 。 而 整 地 用 的 挖 坑 机 在 工 作 状 态 时 ， 土 壤 不 出 坑 ， 该 形 式 主 要 用 于 播 种 造 林 等 。 开 沟 用 的 挖 坑 机 在 工 作 状 态 时 ， 土 壤 是 从 一 侧 或 两 侧 抛 出 。本 设计 选用 螺旋 式钻 头螺 旋式 钻头 主要 由钻 杆 1、 螺 旋 翼片 2、 钻 铧 （ 刀 片 ） 3 和 钻尖 4 组 成。 工作 时钻 头旋 转 同 时 向 下 作 进 给 运 动 。 钻 尖 不 仅 起 挖 坑 机 工 作 时 的 定 心 作 用 ， 并 切 去 中 心 部 分 的 土 壤 ， 继 而 按 一 定 轨 迹 排 列 的 刀 片 （ 或 钻 铧 ） 切 土 ， 刀 片 切 下 的 土 壤 沿 着 螺 旋 翼 片 上 升 ， 并 抛 至 坑 的 四 周 ， 土 壤 出 坑 的 数 量 由 钻 头 螺 旋 部 分 长 度 决 定 。 如 果 钻 头 的 长 度 小 于 坑 的 深 度 ， 采 用 多 次 旋 抛 土 壤 的 方 式 。 其 工 作 面 的 形 成 为 垂 直 与 钻 头 轴 线 的 直 线 段 ， 沿 着 圆 柱 体 上 划 出 的 导 向 螺 旋 线 移 动 而 成 。 利 用 同 心 圆 柱 体 来 截 钻 头 的 表 面 ， 则 得 到 多 条 螺 旋 线 ， 其 螺 旋 升 角 随 着 圆 柱 体 半 径的 减少 而增 加。 螺旋 形钻 头工 作面 不能 展开 成平 面。螺 旋 形 钻 头 又 分 为 单 头 螺 旋 钻 头 和 多 头 螺 旋 钻 头 。 单 头 螺 旋 钻 头 工 作 时 消 耗 能 量 较 少 ， 但 由 于 切 土 负 载 不 对 称 ， 因 此 工 作 稳 定 性 比 双 头 螺 旋 钻 头 差 。 为 了 克 服 上 述 存 在 的 缺 陷 ， 单 头 螺 旋 钻 头 可 安 装 两 个 钻 铧 ， 按 径 向 对 称 布 置 。 一 般 小 型 悬 挂 式 挖 坑 机 和 手 提 式 挖 坑 机 采 用 单 头 螺 旋 钻 头 。 多 头 螺 旋 钻 头 工 作 时 稳 定 性 较 好 ， 但 消 耗 能 量 较 大 ， 一 般 悬 挂 式 中 型 挖 坑 机 常 用双 头螺 旋钻 头。螺 旋 型 钻 头 挖 坑 范 围 很 大 ， 能 挖 H/D0=0. 5-16 的 坑（ H-坑 的 深 度； D0-坑 的 直 径 ） 。3 手 提式 挖坑 机 的 设计3. 1 手 提式 挖坑 机的 工作 原理手 提 式 挖 坑 机 由 小 型 二 冲 程 汽 油 发 动 机 （ 2. 2-3. 68Kw） 3、 离 合 器 4、 减 速 器 5、 钻 杆 及 套 6、 安 全 及 保 护罩 7 和 钻头 装置 8 等 组成 。其 工作 原理 如下 ：由 发 动 机 通 过 离 合 器 、 减 速 器 而 驱 动 钻 头 作 旋 转 运 动 。 操 作 装 置 通 常 采 用 可 拆 卸 式 的 手 柄 结构 。手 柄的 设计 要求 操作 灵敏 和便 于操 作发 动机 油门 开关 。第 10 页哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）图 1-手 提式 挖坑 机结 构示 意图1.油 箱 2.手 柄 3.发 动机 4.离 合器 5.减 速器 6.钻 杆 及 套7.安 全 保 护罩 8.钻 头 装 置由 苏 联 研 制 的 手 提 式 块 状 整 地 机 ， 可 在 坡 度 为 300 地 区 作 业 ， 在 块 状 整 地 的 同 时 其 中 心 部 挖 出 植 树 的 坑 。 该 机 的 工 作 部 件 由 “友 谊 ”或 “乌 拉 尔 ”发 动 机 驱 动 。 工 作 部 件 是 螺 旋 形 钻 头 8， 在 其 轴 杆 上 用 两 个 螺 栓 固 定 在 横 梁 5 上 ， 其 横 轴 上 焊 有 带 两 个 水 平 刀 7 的 主 柱 和 三 个 垂 直 刀 6。 在 发 动 机 的 底 板 上 固 定 有 保 护 罩 9， 它 用 于 防 止 土 壤 的 抛 散 。 工 作 时 ， 松 土 刀 6 切 断 水 平 方 向 的 根 系 并 疏 松 土 壤 ； 水 平 刀 7 用 于切 断垂 直 根 系 ， 消灭 杂草 和逐 渐切 下土 层。第 11 页哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）图 1- 手 提式 块状 整地 机结 构示 意图1.发 动机 2.减 速器 3.机 架 4.手 柄 5.横 梁 6.垂 直刀 7.水 平刀8.钻 头 9.保 护罩 10.平 整器该 型 机 具 可 以 同 时 实 现 两 种 作 业 ， 即 整 地 （ 面 积 直 径 为 0. 5-0. 55m） 并 在 块 状 地 面 中 心 挖 出直 径为 0. 2m、 深为 0. 25m 的 坑。为 了 使 该 机 具 可 以 自 走 ， 可 以 在 减 速 器 的 输 出 轴 上 装 升 降 轮 组 ， 当 机 具 到 达 作 业 地 点 后 ，取 下轮 组再 换装 其钻 头。3. 2 动 力选 择 原 始数 据 坑 径： 400mm 坑 深 ： 400mm 整 机 重量 15kg 挖 坑效 率 120 孔 /h挖 坑 的 动 力 消 耗 与 坑 径 、 坑 深 、 土 壤 硬 度 和 下 降 速 度 有 关 。 通 过 试 验 ， 手 提 式 挖 坑 机 配第 12 页哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）套 动力 应在 2. 23. 68kW 之 间。3. 3 螺 旋钻 头的 设计 与计 算手 提 式 挖 坑 机 钻 头 由 大 刀 翼 2， 小 刀 翼 4， 刀 体 3 及 其 中 心 刃 1 等 组 成 （ 图 1-17） 。 其 大 、 小 刀 翼 的 切 削 面 磨成 200 的 刀刃 ； ； 入土 角图 双 头 螺 旋式 钻头 结构 示意 图1.钻 杆 2.螺 旋 翼 片 3.钻 铧 4.钻 尖 5.钻 铧3. 3. 1 螺 旋工 作面 的设 计1 螺 旋 的 外直 径 D 根 据挖 坑直 径 D0 确 定D=（ 0. 94-0. 95） D0=0. 95*400=380mm2 螺 旋长 度 H0 应 大于 坑深 H=400mm3 螺 旋 升 角 （ 外 直 径 处 ） 导 程 h升 角 是 螺 旋 线 与 其 轴 线 垂 直 平 面 的 夹角第 13 页哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）0 0导 程 h 是 螺旋 线上 某一 点沿 螺旋 线围 绕其 轴线 旋转 一周 所移 动的 距离tg =h/ D0 0 90-1-土 壤 对 螺 旋 面 （ 钢 ） 的 摩 擦 角 ， 通 常取 1=22-31 ， 取 1=25 。 =arctgs/ D0s-钻 头每 转一 周的 进给 量 s 取 40mm， =1. 820. 手 提 式 挖 坑 机 一 般 取 =10-180.按 导程 计算手 提 式 ： h=（ 0. 55-0. 9） D=0. 6*380=228mm =arctg h/ D=10. 820 1104 螺 旋头 数 一 般手 提式 挖坑 机用 单头5 钻 头的 转速3. 3. 2 刀 片的 设计 刀 片 也 称 钻 铲 或 钻 铧 ， 是 挖 坑 机 的 主 要 切 土 零 件 ， 也 是 工 作 中 最 易 磨 损 的 零 件 。它 的 形 状 、 刀 口锋 利 程 度 、 耐 磨 性 以 及 磨 损 规 律 ， 对 挖 坑 机 的 阻 力 矩 、 生 产 率 都 有 很 大 影 响 。 因 此 ， 要 求 在 保 证 足 够 强 度和 冲击 韧性 的条 件下 ，提 高刀 片的 耐磨 性。 常 用 的 刀 片 有 以 下 三 种 ： 见 图 ， 双 刃 矩 形 ， 梯 形 和 三角 形 。 双 刃 矩 形 刀 片 一 面 磨 损 之 后 ， 可 以 掉 头 使 用 ，梯 形刀 片入 土性 能较 好， 阻力 小； 三角 形刀 片适用于 松软 土壤 。试 验指 出， 钻头 的刀 片磨 损多 在外 缘， 因为 离开 钻轴 中心 越远 ，刀 刃转 过的 路程 越长 ，因 此钻 头 刀 片 的 外 缘 磨 损 快 。 为 了 延 长 刀 片 的 适 用 寿 命 ， 在 易 磨 损 处 将 刀 片 加 宽 形 成 凿 形 刀 片 ， 或 制 成 局 部 加 厚 的刀 片。由 于 钻 头 工 作 时 既 有 旋 转 运 动 又 有 进 给 运 动 ， 刀 片 的 实 际 后角 应 由刀 片该 店的 运动 方向 和刀 片 后 平面 之间 的夹 角来 测量 。刀 片上 各点 的 随 着离 钻杆 距 离增 大而 增大 。只 有 当 0 时 ， 钻 头 才 能 入 土 。 当 值 不 大 时 ， 刀 片 很 快 形 成 宽 的 背 棱 ， 入 土 所 需 的 力 矩 和 阻力 急 剧 增 加 ， 因 此 ， 可 适 当 增 大 名 义 后 角 ， 以 达 到 增 加 实 际 后 角 。 名 义 后 角 在 250 450 时 入第 14 页哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）0土 力 矩 和 阻 力 均 较 小 。 前 角 过 大 和 过 小 入 土 力 矩 和 入 土 阻 力 均 增 加 。 名 义 前 角 在 450 时 入 土 力 矩 和入 土阻 力最 小。刀 片 厚 度 8-10 毫 米 ， 刃 厚 0. 5-1 毫 米 。 刀 片 的 材 料 可 用 65Si MnRe 钢 或 65Mn 钢 ， 刃 部 淬 火 区 为25-35 毫 米 ， 硬 度 HRC46-60， 非 淬 火 区 硬 度 不 大 于 HRC33。 刀 片 用 沉 头 方 颈 螺 钉 安 装 于 刀 座 上 ， 刀 座 通 常 以 钢 板 焊 接 在 螺 旋 工 作 面 背 面 ， 刀 片 与 螺 旋 面 的 接 缝 处 应 密 合 平 整 ， 不 允 许 螺 旋 面 高 出 刀 片 而 增 大 切 削 阻 力 。 对 于 直 径 300 毫 米 以 下 的 钻 头 ， 尤 其 是 手 提 式 挖 坑 机 可 以 用 单 头 螺 旋 ， 这 样 消 耗 扭 矩 小 。但 是为 了使 受力 平衡 ，一 般也 要对 称地 装两 个刀 片， 因此 这种 结构 需要 两个 刀座 。3. 3. 3 钻 尖的 设计 钻 尖 也 称 定 位 尖 ， 它 一 般 用 螺 钉 连 接 在 钻 尖 的 拖 柄 上 ， 钻 尖 的 型 式 有 平 面 三 角形 、 平 面 分 叉 型 、锥 形小 螺旋 型和 平面 三尖 型。 实 践 证 明 ， 分 叉 型 钻 尖 入 土 阻 力 最 小 ， 锥 形 小 螺 旋 最 大 ， 三 角 型 次 之 。定 位 性 能 以 锥 形 小 螺 旋 最好 。 一 般 中 型 挖 坑 机 （ 钻 头 重 量 在 150kg 左 右 ） 的 钻 头 ， 应 选 用 分 叉 型 钻 尖 ， 而 对 于 大 型 的 挖 坑 机 的 钻 头（ 重在 250kg 左 右） ， 为 防 止钻 头过 重和 入土 过快 （靠 自重 入土 的挖 坑机 ）应 选用 三角 形钻 尖。 对 于 钻 深 坑 的 挖 坑 机 钻 头 选 用 平 面 三 尖 型 的 钻 尖 更 合 适 。 另 一 方 面 钻 铧 的 切 削 刃 与 钻 尖 之 间 的 距 离 H2 越 大 ， 钻 尖 的 迴 转 直 径 D1（ 取 0. 1-0. 16m） 越 小 ， 那 么 它 的 对 中 性 越 好 。 但 是 随 着 H2 的 增 加 ， 钻 尖 入 土 所 需的 丽也 增加 ，土 壤从 钻头 表面 排出 也更 困难 。此 距采 用如 下范 围较 合理0. 9D1H21. 2D13. 4 离 合器 的设 计1.设 计 背 景 离 心离 合器 由于 有固 定的 结合 转数 和过 载保 护功 能而 被广 泛应 用于 油锯 、割 灌机 、风 力灭火机 、无 变 速 器 等 机 具 的 传 动 中 ， 它 对 保 护 操 作 者 和 机 具 过 载 时 的 安 全 是 十 分 重 要 的 。 滑 块 离 心 式 离 合 器 结 构 简单 、紧 凑、 它是 由主 动盘 、摩 擦块 、压 缩弹 簧和 被动 盘组 成的 。2.设 计 目 的 通 过 本 课 程 设 计 ， 掌 握 滑 块 离 心 式 摩 擦 离 合 器 的 设 计 方 法 、 步 骤 ， 进 一 步 了 解 离 合 器 的工 作 状 况第 15 页哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）和 性能 ，提 高机 械产 品的 设计 能力3.设 计 参 数 原 始数 据： 离 合器 配用的发 动机 型号 1E40F 离 心块 数量 ： 4摩 擦表 面： 石 棉 45 钢1E40F 汽 油发 动机 的外 特性 曲线 参数发 动机型 号怠速(rpm)最 高转速（ rpm）额定功率/ 转 速 (k