【工装夹具类】大直径桩基础工程成孔钻具设计【CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】
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【工装夹具类】大直径桩基础工程成孔钻具设计【CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】,工装,夹具,直径,桩基础,工程,成孔钻具,设计,cad,图纸,毕业论文,答辩,通过
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1 毕业实习 报告 与体会 学 院、系 ： 机械工程学院 专 业 ： 机械设计制造及自动化 学 生 姓 名 ： 李洪光 班 级 ： 机本 0302班 学号 26030212 指导教师姓名 ： 匡建新 职称 副教授 最终评定成绩 ： 2 实习 地点 宁波井上华翔汽车零部件有限公司 实习 时间 2007 年 3 月 1 日 2007 年 4 月 30 日 毕业实习 的 意义： 意义：这是一次理论联系实际的好机会，它将使我们以前学到的基础知识和专业知识得到综合运用，对我们的能力将是一次很大的提高，为我们以后走上工作岗位打下良好的基础。 毕业实习与毕业设计调研鉴定： 指导教师： 年 月 日 毕业实习与毕业设计调研成绩评定 指导教师建议成绩： 指导教师（签名）： 年 月 日 系毕业设计工作指导小组审定成绩： 组长签名： 机械工程系（盖章） 3 实习心得与体会 自 2007 年 3 月 1 日进入 宁波井上华翔汽车零 部件有限 公司以来，我已经历 两个 月现场实际工作。在领导及 同事 们热情、友善，积极，和谐，兢兢业业，对待工作一丝不苟 的 精神面貌和工作态度的感染和影响下，我很快融入了这个特殊的大家庭。 在这个月里经理与同事们给予我很大的帮助。 两个 月以来， 经理为我精心准备学习计划，安排何飞负责我在车间的实习，安排陈云教我 件 。 同时，我也理论联系实际努力的学习。 下面，我将结合 两个 月以来的实际工作谈谈所学所悟。 在注塑车间实习，我对公司的设备型号，工作原理以及设备的调校，产品的主要缺陷，产生缺陷的主要原因与解决方法等有了一定的了 解。 公司的主要设备是用海天的注塑机，根据锁模力的大小大致可以分为 。其工作原理如下： 注塑机是一种专用的 塑料 成型机械，它利用 塑料 的热塑性，经加热融化后，加以高的压力使其快速流入模腔 ，经一段时间的保压和冷却，成为各种形状的 塑料 制品 . 注塑机的工作循环 ： 1）锁合模：模扳快速接近定模扳 ,且确认无异物存在下，系统转为高压，将模板锁合 . 2）射台前移到位：射台前进到指定位置 . 3）注塑：可设定螺杆以多段速度，压力和行程，将料筒前端的溶料注入模腔。 4）冷却和保压：按设定多种压力和时间段，保持料筒的压力，同时模腔冷却成型。 5）冷却和预塑：模腔内制品继续冷却，同时液力马达驱 动螺杆旋转将 塑料 粒子前推，螺杆在设定的背压控制下后退，当螺杆后退到预定位置，螺杆停止旋转，注射油缸按设定松退，预料结束。 6）射台后退：预塑结束后，射台后退到指定位置。 7）开模：模扳后退到原位 . 8）顶出：顶针顶出制品。 注塑成型是一门工程技术，它所涉及的内容是将塑料转变为有用并能保持原有性能的制品。注射成型的重要工艺条件是影响塑化流动和冷却的温度，压力和相应的各个作用时 间。 然而对设备的调校也就是对注塑温度与注塑压力的控制。 一、温度控制 1、料筒温度：注射模塑过程需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。前两种温度主要影响塑料的塑化和流动，而后一种温度主要是影响塑料的流动和冷却。每一种塑料都具有不同的流动温度，同一种塑料，由于来源或牌号不同，其流动温度及分解温度是有差别的，这是由于平均分子量和分子量分布不同所致，塑料在不同类型的注 4 射机内的塑化过程也是不同的，因而选择料筒温度也不相同。 2、喷嘴温度：喷嘴温度通常是略低于料筒最高温度的，这是为了防止熔料在直通式喷嘴 可能发生的 流涎现象 。喷嘴温度也不能过低，否则将会造成熔料的早凝而将喷嘴堵死，或者由于早凝料注入模腔而影响制品的性能 3、模具温度：模具温度对制品的内在性能和表观质量影响很大。模具温度的高低决定于塑料结晶性的有无、制品的尺寸与结构、性能要求，以及其它工艺条件（熔料温度、注射速度及注射压力、模塑周期等）。 二、压力控制： 注塑过程中压力包括塑化压力和注射压力两种，并直接影响塑料的塑化和制品质量。 1、塑化压力：（背压）采用螺杆式注射机时，螺杆顶部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力称为塑化压力，亦称背压。 这种压力的大小是可以通过液压系统中的溢流阀来调整的。在注射中，塑化压力的大小是随螺杆的转速都不变，则增加塑化压力时即会提高熔体的温度，但会减小塑化的速度。此外，增加塑化压力常能使熔体的温度均匀，色料的混合均匀和排出熔体中的气体。一般操作中，塑化压力的决定应在保证制品质量优良的前提下越低越好，其具体数值是随所用的塑料的品种而异的，但通常很少超过 20 公斤 /平方厘米。 2、注射压力：在当前生产中，几乎所有的注射机的注射压力都是以柱塞或螺杆顶部对塑料所施的压力（由油路压力换算来的）为准的。注射压力在注塑成型中所起 的作用是，克服塑料从料筒流向型腔的流动阻力，给予熔料充模的速率以及对熔料进行压实。 其实产品的缺陷是很多的，关键就是要找出缺陷的主要原因和解决方案。 现在我对自己所看到的产品的主要缺陷与如何解决这些缺陷说说： 产品名称 海大众左右门地图盒 材料 塑机型号 主要缺陷 主要原因 解决方法 缺料 注射压力太低，注射速度慢，料量不足等因素。 注射压力与速度都调高（范围增加 10）储料一般加 2。 花斑 原料预热不足，背压太低，原料搅拌不均匀，射速慢，脱模剂使用太多。 原料预热处理要到位，调节背压，原料搅拌均匀，加大注射速度，保持模温，使流体不要提前冷却，尽量减少脱模剂的使用量。 顶白 射出压力太大，使产品太饱满，射出速度太快，托模顶出太快，摩擦力过大。 减小射出压力与速度，打脱模剂，减小摩擦，产品太饱满，减少料量（ 2 5 产品名称 后座杂物盒 材料 塑机型号 要缺陷 主要原因 解决方法 缩水 保压不够，射出压力不够，模具温度过高，射出速度太慢。 增加保压时间，调整射出压力与速度（调整 5调节好冷却系统。 缺料 注 射压力太低，注射速度慢，料量不足等因素。 注射压力与速度都调高（范围增加 10），储料一般加 2。 白斑 原料预热不足，背压太低，原料搅拌不均匀。 原料预热处理要到位，调节背压，原料搅拌均匀。 产品名称 本体盖板 材料 塑机型号 主要缺陷 主要原因 解决方法 顶白 射出压力太大，使产品太饱满，射出速度太快，托模顶出太快，摩擦力过大。 减小射出压力与速度，打脱模剂，减小摩擦。产品太饱满可以防止缩水。 杂质 模具表面没清洗干净，原料与回料的配比不当。 要尽量清洗干净模 具表面，原料要根据产品的性能来配。 产品名称 右前门上饰板骨架 材料 塑机型号 要缺陷 主要原因 解决方法 缺料 注射压力太低，注射速度慢，料量不足等因素。 注射压力与速度都调高（范围增加 10），储料一般加 2。 变形 由残余应力所照成。 可通过降低注射压力、提高模具并使模具温度均匀及提高树脂温度或采用退火方法予以消除应力。 飞边 射出压力太大，模具温度过高，排气系统不好。 降低注射压力 ， 降低 模具温度，延长冷却时间， 提高锁模力 。 6 在吹塑 车间实习，我主要对 塑料中空吹塑成型的种类，影响吹塑成型的因素以及主要吹塑产品的缺陷进行了了解。 一 塑料中空吹塑成型的种类： 塑料中空吹塑成型可采用挤出吹塑和注射吹塑两种方法。在成型技术上两者的区别仅在型坯的制造上，其吹塑过程基本相似。两种方法也各具特色，注射法有利于型坯尺寸和壁厚的准确控制，所得制品规格均一、无接缝线痕，底部无飞边不需要进行较多的修饰；挤出法制品形状的大小不受限制，型坯温度容易控制，生产效率高，设备简单投资少，对大型容器的制作，可配以贮料 器以克服型坯悬挂时间长的下垂现象。现在我们公司所采取 的方法是 挤出法。 二 吹塑产品工艺调整的目的与影响吹塑成型的因素： 吹塑产品工艺调整的目的主要是 在实现产品的真正成型后，要求产品各部分满足产品最小壁厚要求的基础上，产品壁厚尽可能均匀，产品重量尽可能小 (减少材料消耗 )。 影响吹塑成型的因素很多，但主要与以下因素有关 : 7 三、吹塑过程的阶段以及各阶段对产品 壁厚 的影响因素： 根据吹塑的流变学原理，整个吹塑过程大致可分为： (1) 型坯形成阶段：聚合物在挤出机中的输送、熔融、混炼、泵出成型为型坯的阶段； (2) 型坯 下料阶段：型坯从模唇与模芯的间隙中挤出下料阶段； (3) 型坯预吹阶段：为避免型坯内表面的接触、粘附，改善制品壁厚的均匀性，对型坯进行预吹胀阶段； (4) 型坯高压吹阶段：高压吹胀型坯，使之贴紧模具型腔，实现产品塑性成型阶段。 在型坯形成阶段，聚合物的固体流变性能主要决定挤出机的进料特性，熔体流变性能主要决定挤出机内聚合物的熔融、混炼与熔体输送及模具成型的特性，在这一阶段，影响壁厚分布的主要工艺参数有： (1) 材料： 分子量分布； 平均分子量； (2) 吹塑机： 温度控制系统： (a)料斗温度； (b)料筒 1 区、 2 区、 3 区、 4 区温度； (c)法兰温度； (d)储料模头 1 区、 2 区、 3 区、 4 区温度； 螺杆转速。 在型坯下料阶段，型坯离模膨胀和型坯垂伸这两种现象影响型坯成型，在这一阶段，影响壁厚分布的主要工艺参数有： (1)吹塑机： 模头直径； 壁厚控制系统 (控制模唇与模芯的间隙 )： (a)轴向壁厚控制系统； (b)周向壁厚控制系统。 在型坯预吹阶段，从型坯下方往型坯内喷气，以护持型坯，减小其垂伸，在这一阶段，影响壁厚分布的主要工艺参数有： (1)预吹压力； (2)预吹时间。 在型坯高压吹阶段，影响产品塑性成型 主要有两种因素： (1)型坯受高压吹胀变形；(2)型坯与模腔接触变形。在这一阶段，影响壁厚分布的主要工艺参数有： (1)材料：材料收缩率； (2)高压吹： 吹气压力； 吹气时间； (3)模具： 模具材料； 模具结构； 模具排气系统； 模具冷却系统： (a)冷却水道分布； (b)冷却水进水温度 。 四、主要吹塑产品的缺陷 扰流板 主要工艺步聚： 经之前下料的过程打开模具、模具内放入金属嵌件后合上模具 模具内吹入气体，型胚在模具内定型后停止吹入气体，产品在模具内冷却、打开模具、取出产品 产品去除飞边后放入定型支架上定 型冷却后放入流转 。 主要缺陷： 针孔，黑点，壁厚不均（产品质量不达标），表面缺料，吹针孔严重缩水，表面波纹等。 其中表面缺料是由于射料的长度不够，一般只要加长射出长度时间。 吹针孔严重缩水的原因：（ 1）、吹针打进产品的速度；（ 2）、吹气的时间；（ 3）、吹针本身的角度。 解决方案：调节吹针打进速度与吹气的时间，修改吹针本身的角度。 8 表面波纹主要是由于模具影响的。 因此，吹塑产品与注塑产品的主要缺陷产生的原因一样，主要是机床，模具与工艺三方面。 以上是我在吹塑车间所学到的知识，下面我将谈谈注塑模具的注意事项 。 在模具师傅的指导下，我了解到模具的注意事项主要是如下几方面： 一 模具的安装作业： 1 注塑机的大小能力，应与产品的大小配套。 1） 平常应使用，动作稳定的注塑机。 2） 模具安装面不应有灰尘、异物。 3） 模具安装面不应凹凸。 2 应使用指定螺栓直接把模具装上去，如果不能时才使用压板。 3 使用压板时应考虑好模具重量与成型状态再进行安装。使用螺栓的数量： 1 吨以上的模具固定侧、移动侧各 8 个， 1 吨以下的模具固定侧、移动侧各 4 个。 4 推顶器杆应使用同一长度，同一直径的并取好平衡顶出。 5 确认射嘴 R 1） 射嘴 R 应小于模具唧嘴接触部分 R。 2） 射嘴的 孔径应小于模具的孔径。 3） 确实对好中心。 4） 射嘴接触部位不应有裂纹、伤痕。 6 注塑机模具开闭冲程调整。 7 确认油压型心拉出器回路的设定。 8 用注塑机紧固模具时，确认其平行度低速合模。 一定要取下开关保险销配件。 9 推杆、推板是否正常动作，是否完全反射。 应充分注意，并确认与推杆，滑板型芯及内腔干涉部分。 二、成型作业： 10 在开始成型作业时，一定要事先对模具进行加温。 11. 成型作业中应关好安全门，安全门处于关闭状态时，不要从安全门的上部、下部把身体伸进到里面去。 12. 成型作业开始时，不要把树 脂一次充填完，应从充填不足状态开始分 3 4 次全部充填完。 13. 不要施加不适当的合模力。（在所需的最小限度内）。 14. 万一由于过量填充出现溢料时，要马上完全清除。 1） 滑板中心、弹簧、螺栓头部、导套等空隙里流有溢料时，应完全清除。 2） 去掉溢料后，确认动作是否异常。 15 绝对不要进行二次成形。 16 对于模具的开闭动作，应一直目视到动作结束为上止。 17 确认是否在留有灰尘，毛刺以及筋部残留树脂的状态下进行成形。 1. 确认树脂是否堵塞在模具里。 2. 模具内是否有灰尘等。 18 确认模具的滑板型芯是否正常动作。 19 确认推杆，倾斜销有否 卡住，有无异常磨耗。 20 导销，导套，机械手，滑板型芯是否断油。 9 1. 模具摺动面一周应涂一次润滑油。（清除脏油） 2. 确认涂在模具摺面上的油，是否粘到产品上。 三、模具的保管： 21 生产结束时，休息前停机时一定要把模具内部的水抽掉，不然会引起模具内部生锈，冷却效果不良，水路堵塞现象。一定要用压缩空气把残留的水吹出来。 22. 生产结束时，休息前，停机时一定要往模具上涂上清净的防锈油。 23. 从成形机取下模具时，一定要装上模具的开关保险销配件。 以上就是这个月我在吹塑车间所学到的知识。车间实习已经圆满结束 ，然而我非常感谢领导给我在车间实习的机会，让我学到许多在书本上找不到的知识。同时，感谢领导与同事们对我两个月以来的照顾与无微不至的关心。 在车间呆了两 个月，我发现每个工艺员在调工艺时，都是先打出产品，看看产品的缺陷是怎样的，在依照缺陷调整相应的工艺。因此，正如经理与何飞说的，做什么事，学什么东西都不能只看表面现象，重要的是做的思路与学的思路。尤其对于我们新来的项目工程师必须要有目标，有计划，有思路的做好每一个项目，每一件事，提高自身的能力。 李洪光 5 月 1 日 1 of of a of a of a a to of to by in of is of of at in at to to to of a to of by to 2, of to is to a of to 3, to is to of to be 2, a is to of to of of to or As DD to of a in to to of to DD 2 of of in to of be in of a to of of is to of To of of to of in to In a of in in of by to a a of to of of is an In be to a to or of In to to on of be in of is to in of to is of in of of to in no of a of on of 3 of to 2, (1) to It is in of (2) a) to (b) as to In (3) to (4) to of to , to (1) to 30 to to a of of be to (200a 20 (500to of in of a of C to of to (2) to on 0 In is TA Is a to is in to be so TA (200a 20 (500 (3) be by 4 2 (300 a of (4) to 30 be 2 (300 to in in 5 水平定向钻机孔底钻具的研究与应用 湖南工业大学机械工程学院机本 0302 班 12 号 李洪光（译） 一、孔底钻具的组成与功能 、导向孔施工 钻具组成：钻杆、发射器容纳管和导向钻头。 导向孔施工钻具具有钻孔、变向、通磁和输送钻液的功能。通过人机协调控制，严格按已设计的轨迹完成导向孔施工。钻孔施工是以高压钻液射流和钻头板切削共同完成的；钻头板以及安装板上的钻牙，在钻头旋转钻进时起辅助的切削作用，在钻杆推进时起变向作用；发射器容纳管用来放置发射器，在容纳管上开有通磁槽，并用非金属材料密封以防止高压钻液进入，发射器发射的电磁波经通磁槽向外发射。钻杆和钻头内部应提供足够大的通道以满足对钻液流量的需求。 、扩孔施工 钻具组成：钻杆、回扩头、 旋转接头和回拉钻杆。 当导向孔钻进完成后，卸下导向钻头、发射器容纳管，接上反向扩孔钻头和旋转接头，然后在旋转接头后接上回拉钻杆，进行回拉扩孔钻进。对直径较大的孔，可进行多次扩孔钻进，使钻孔直径逐渐扩大至尺寸要求。 、回拉铺管施工 钻具组成：回拉钻杆、回扩头、旋转接头和拉管头。 当扩孔钻进完成后，在回拉钻杆后接上回扩头和旋转 接头，在旋转接头后接上拉管头和待铺设的管线进行反扩铺管。 二、主要钻具的研究与应用 、钻杆 钻杆的质量是施工成功的关键，施工中钻杆的损坏将导致与钻杆连接的孔底钻具的丢失，无论是回扩头还是价格昂贵的泥浆马达、管线等。由于钻杆对 6 施工技术的成功起着基础性的作用，所以近年来，钻杆制造商们不断采用先进技术致力于改进钻杆的结构，提高其性能和质量。 目前，钻杆主要分为整体式和焊接式两种结构形式。 摩擦焊接式钻杆实现了钻杆最佳结构组合，这就意味着为满足不同需要的、不同性能的材料能 够被用来做钻杆的不同部位。磨擦焊接钻杆具有很高的机械性能、耐磨性能，而且重量轻、柔韧性好，可方便地实现不同形式的螺纹接头与不同规格的钢管的焊接组合。 摩檫焊接式钻杆的技术关键是焊接质量，如果焊接及热处理过程控制得当，摩擦焊接的连接强度应达到甚至高于母材本身强度。 为了保证焊接质量，国外制造商用于制造摩擦焊接钻杆的设备均采用先进的计算机监控和数据记录技术。通过监控系统确保每根钻杆所有焊接重要参数均按照预先给定的数值执行。也就是说，一批钻杆中的任何一根钻杆，均控制在严格的公差范围内，由计算机监控系统确保 其焊接性能的一致性。而且通过单根钻杆试验测试，能够提供一批钻杆中的每根钻杆的完整的、可靠的性能数据。 焊后整体电磁感应热处理，是整个处理过程的重要阶段。近年来通过科研部门不断研究与试验，目前能够使得焊接后焊缝的机械性能达到甚至超过母材本身性能，包括耐久性能、焊接安全方面等。 为了提高螺纹表面硬度，防止螺纹本身产生任何可能的咬合，加工后的螺纹接头的表面，特别是螺纹部分都要进行渗氮处理。 用于制造钻杆的钢管采用高等级无缝钢管，且经过淬火和回火处理。 摩擦式焊接钻杆另一好处是，可以对钻杆内部钻液通 道进行设计。其中螺纹接头内孔通道的设计充分考虑了尽量减少液体通过时的液压损失，特别是减少螺纹连接头部分造成的损失，能大大提高钻液系统的工作效率。 在螺纹接头设计上采用了切去顶端的、园锥型的螺纹设计，这种设计既能增加连接强度，又能在不用附加垫圈的帮助下起到很好的密封作用。 实践表明，要使用更强有力的孔底钻具和钻进设备，获得最大的钻孔直径和最小的曲率半径，就需要特殊设计的高品质的钻杆以满足施工要求。 、导向钻进钻具组合 （）通用型 组成：通用探测装置容纳器、变向钻头体和板式切削刀具。 通常用于中软土 壤和回填土层施工，可更换硬地型钻头牙齿，用于硬地层的施工，包括硬土、岩土、砾石和软岩层。 7 （）硬地层型 组成：通用探测装置容纳器、带弯曲式喷 射管和 （）可分开的喷射头，适用于在软土层可控喷射施工； （）岩石钻头，适用于混合层钻进，在坚硬的部分允许岩石钻头旋转钻进。 （）软岩层型 组成：通用探测装置容纳器、锤体、锤头 适用于在硬地面和软岩层中进行高穿透钻进和转向 （）岩石型 组成：通用的探测装置容纳器、转换接头、泥浆马达、岩石钻头 适用于岩石层钻进施工 8 、回扩钻进用钻具 （）带长槽的回扩头 特点： 度锥体形状，有利于高效率的切削和挤压土壤；可获得多种螺纹和背端连接形式；向前和向后喷 射钻液的喷嘴为可换式；岩石牙齿；凹槽体用来高效率排除钻屑；标准尺寸（）一（） 适用于普遍的工程条件，在中密度粘土、砾泥粘土和含岩土壤（砾石、鹅卵石等）中施工，兼有飞旋刀式切割器和锥形挤扩器的复合功能，具有很高的施工效率。 安装岩石切削牙齿，可提高切削作用。普遍适用于中等硬度土层，特别适合在硬土和岩石土层中施工。 （）飞旋刀式回扩器 特点： 开放式钻体，度锥型切削臂，与挤压式相比具有极好的排屑和混合的作用。 是一种独特地万能回扩器，在沙地、软土层、粘土层和混凝料中施工具有极好的性能，可有效的使泥浆与土壤混合成流动的混合物，具有理想的排屑和强大的混合作用。标准尺寸（）一（）。 9 （）旋桶式回扩器 特点： 适合于中大型钻机；开放式钻体，三臂式设计，具有高效率的切削和排屑能力。可更换岩石切削牙齿，可更换的向前和向后喷嘴，标准尺寸（），焊接符合工业标准。 一般用于，破碎黏土型土壤优于挤压式，这种飞刀具有卓越的切削和排屑特性，常常与桶式回扩器一起使用 。 （）桶式回扩器 特点： 适合于中大型钻机。度前后锥体；可更换的岩石切削牙齿；前后端均带有可更换的喷嘴；标准尺寸（）。桶式回扩器在黏土、砾泥、混凝料和岩土中施工具有极好的切削和挤压性能，主要用于挤压土壤（软黏土、泥炭土），在土壤中挤扩出洞孔并保持 . A to is as a A be to be by of a be a of a ( To as a of to to in on On by a to A to of a of of in at to of an If be in on of be of or a a to to of at be to at to is at In to of be to in a a be a of in a of an of of a on as of a of if at to do of of is to be as as to of on of a to as as to be to 1 he of to in It by of In in no of on as in of of 50 a in of to of on of of is so of of in a 900. an of is of it is an of is as a to 7 of as to of by of or of It s 1330, He it to an he to at A of a 348 of in 967 of s in 830, of 493 497 ” , 82 600 s of of 2 In 450 750, of of is 1525). de is to of 1694). of to a in of on 893 a in is in in 899 of A . to in of 1910), to of to of an in 5 in of 916, it 926, it in it to 937 in 920s it to 931 of on a on to a of as as 920s 930s . 950. by in 960s of In 000 4000 0 00m/s(10000 0000 ft/ 0000 0000 hp 976 to a 35h 984kw 00m/s. be in an if A 0m/s. in in of as as as of 齿 轮 直齿轮和斜齿轮 轮齿是直的、而方向又与其轴平行的齿轮称作直齿轮。一对直齿轮只能用来连接平行轴。然而，平行轴也可以用其他形式的齿轮来连接，一个直齿轮可以同一个不同形式的齿轮互相啮合，如图 1 为了避免由于热膨胀而出现的卡住现象；为了便于润滑和补偿制造中不可避免的误差，所有传递动力的齿轮必须具有侧向间隙。这就是说在互相啮合齿轮的节圆上，小齿轮的间隙宽度必须稍大于大齿轮的齿厚，反之亦然。在仪表齿轮上，可以利用从中间分开的拼合齿轮来消除侧向间隙，它的一半可相对于另一半转动。弹簧迫使拼和齿轮 的齿占满小齿轮间隙的整个宽度。 斜齿轮具有某些优点。例如：连接两平行轴时，斜齿轮比齿数相同、用相同刀具切削的直齿轮有较高的承载能力。由于轮齿的重迭作用，斜齿轮工作比较平稳、允许比直齿轮有更高的节线速度。节线速度是节圆的速度。由于轮齿与旋转轴倾斜，所以斜齿轮会产生轴向推力。如果单个使用，这一推力必须由轴承来承受。推力问题可以通过在同一坯见切削两组斜齿来克服。根据制造方法的不同，齿轮可以是连续人字形的，或者在两列斜齿之间留一间隙的双斜齿形的，以便切削刀具通过。双斜齿齿轮非常使用于高速高效的传递动力。 斜齿轮也能 用来连接既不平行也不相交的相互成任何角度的轴。最常用的角度为 90 。 蜗轮蜗杆和伞齿轮 为了使交叉轴斜齿轮获得线接触和提高承载能力，可以把大齿轮做成部分绕小齿轮弯曲，就象螺母套在螺杆上一样，结果就形成一个柱形蜗杆和蜗轮。蜗轮蜗杆提供了获得一对大速比齿轮的最简单的方法。然而，由于沿齿的附加滑动使蜗轮蜗杆的效率通常低于平行轴齿轮。同样，其效率还取决于影响螺纹效率的那些因素。大直径的单头蜗杆的导角很小，效率很低，而多头蜗杆的导角较大，效率也比较高，见图 1 为了使传递的 转动和扭矩能转一个角度，常常是用伞齿轮。所连的两跟轴，如果延长其轴线就会相交，它们通常互成 90 。 两轴不相交的螺旋伞齿轮称作偏轴伞齿轮。这种齿轮的节面不是滚锥，它们的平均直径比不等于速比。因此，小齿轮的齿数较小，其大小能适应承载的需要。 伞齿轮的齿廓不是渐开线形的。它们的形状使切齿刀具比渐开线刀具更易于制造和维修。由于伞齿轮是成对使用的，因此，只要它们能互相共轭，就不需要与齿数不同的其他齿轮共轭。 图 1 直齿轮 图 2 螺蜗轮蜗杆船 齿 轮的早期发展史 有关齿轮的最早的论著认为，齿轮是在公元前四世纪由 明的。书中指出：齿轮是由 明的这段文字实际上出自其母校的论著：“关于 机械问题”（约公元前 280 年）。问题是在有关章节中，并没有体积在平行的轮子上有齿轮，而只是光华的轮子，靠摩擦接触。因此，认为齿轮是由发明的说法不见得是正确的。 实际上，齿轮机构可能是在公元前约 250 年由 明的，他发明了螺杆用以驱动一个带齿的轮子，这种轮子用于军用发动机。 用齿轮来仿 造天体比例仪。旋机构一直用语测程计及高度和角度测量装置，这是早期使用的四轮马车里程计（里程表）和测量仪。这些装置被认为是埃及及亚力大实验装置，他写了关于理论力学及基本机械零件的 论著。所查到的最早的齿轮的遗物是 构，这是根据希腊岛屿的名字而命名的，因为这中机构是 1900 年在靠近 发现的沉船中出现的。学的 授写了论述这一机构的权威专著。这一机构不仅是齿轮传动机构的最早遗物，也是极为复杂的行星齿轮传动机构，它也被认为是用于表示太阳和月亮运行的日历计算机构，并可追溯到公元前 87 年。在罗马衰败之后的萧条时期，齿轮传动技术传遍了整个欧洲并在穆斯林仪表中得到应用，如计算天体位置的齿轮观测仪。也许是这一技术又被14 世纪欧洲的钟表仪器 制造专家再次采用，也许是一些奇特的构思，在十一世纪至十三世纪的改举运行之后，这些机构又从东方引入。 似乎是英国 住持于 1930 年又发明了行星齿轮的构思，他将其用于天文钟表，并实施建造，但当他死后才竣工。 稍后机械钟表是由 计的。根据 稿，钟表设计图中并没有差动齿轮传动系统，而他自行设计了齿轮机构。 1967 年又发现了 1830 年在国立图书馆失窃的 两本手稿，其中一本为“ ,是 1493 年至 1497年间写的，共 382 页约 1600 幅图，展示 艺术及工程才华的便是他对齿轮机构的研究，其中一些便是齿廓设计及齿轮传动机构设计，但这些机构早在几百年前就有了。 现代齿轮技术的开端 1450 1750 年间，建立了轮齿廓形的数学表达式及齿轮传动机构的理论。 u 计了外摆线齿形， 摆线齿轮作了分析，并推荐轮齿采用渐开线形状， 究了相配合齿轮定律根据这一定律可以获得稳定的速比。 由于 19 世纪 中叶的工业革命，齿轮传动机构被广泛采用，齿轮设计也符合科学原理。1893 年 表了计算轮齿应力的公式，这一公式至今仍在齿轮设计中广泛应用。 1899 年 位五家齿轮公司的创始人发表了关于齿轮的专题论文。新的发明使得齿轮传动机构有了新的应用。例如在本世纪早期，将平行轴齿轮传动机构用于当时研制的反应式汽轮机降速，它足以带动远洋船的传动螺杆。这一应用使航海行程效率提高了25。 随着汽车的发明，则需要更精确且运行平稳的齿轮。虽然早在 1916 年就有能力制造直角交错轴双 曲面齿轮，但直到 1926 年才开始用 车，它的应用能简短驱动轴并减少了所占空间。到 1937 年几乎所有的汽车都用直角交错轴双曲面齿轮为后桥。 1930 年左右研制了含抗磨损添加剂的特殊润滑剂并用于直角交错轴双曲面齿轮。 1931 年，美国机械工程师学会齿轮机构研究委员会主席 有一篇关于轮齿动态承载方面的具有里程碑意义的技术报告。这使人们更好地了解为什么转动较快地齿轮有时承载能力不如转动较慢地齿轮。 二十世纪 20 至 30 年代期间研制了制造齿轮的高强度合金刚； 30 年代又将渗氮及表 面硬化技术用以增加齿轮传动机构的表面强度； 1950 年应用感应淬火技术； 1960 年应用了由真空熔化工艺所炼的高度清洁钢材，这对于延长齿轮的使用寿命是很有效的。 自本世纪六十年代初期以来，发电用的工业燃气轮机被广泛应用。由于成功地采用了行星齿轮机构，其功率达 1000 14， 000 马力，节线速度为 50 100m/s。在两次检修期间，齿轮组必须可靠工作 10， 000 至 30， 000 小时。 1976 年生产的用于驱动压缩机试验台的伞齿轮在功率为 29844000 马力），速度为200m/s(40,000ft/ 工作环境下成功地运行了 235 小时。所有指标表明，如果需要，这些齿轮均可作为工业应用。作为商用的弧齿螺旋伞齿轮合理的最大节线速度为60m/s(12000ft/ 已经提出了齿轮机构设计的新方法，所设计的质量轻，速度高，承载能力强的齿轮已用于航空工业。齿轮传动机构的强度，动载，以及谐振频率等问题现在可用有限元分析，对模型进行回声试验，阻压试验等技术来解决 (2007 届 ) 本科生 毕业设计（论文） 大直径桩基础工程成孔钻具 型钻具总体设计 学 院、系 ： 机械工程学院 专 业 ： 机械设计制造及自动化 学 生 姓 名 ： 李洪光 班 级 ： 机本 0302班 学号 26030212 指导教师姓名 ： 匡建新 职称 副教授 最终评定成绩 ： 2007 年 5 月 2 第一部分 过程管理资料 一、毕业设计（论文）课题任务书 (4) 二、本科毕业设计（论文）开题报告 (7) 三、本科毕业设计（论文）进展情况记录 (10) 四、本科毕业设计（论文）中期报告 (12) 五、毕业设计（论文）指 导教师评阅表 (13) 六、毕业设计（论文）评阅教师评阅表 (14) 七、毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定表 (15) 第二部分 设计说明书 八、设计说明书 (16 ) 3 2007 届 本科生毕业设计（论文）资料 第一部分 过程管理资料 4 2007 届毕业设计（论文）课题任务书 院 (系 )：机械工程学院 专业：机械制造设计及自动化 指导教师 匡建新 学生姓名 李洪光 课题名称 大直径桩基础工程成孔钻具 I 型钻具总体设计 内 容 及 任 务 在设计中，要充分考虑在现有生产条件及材料选择条件下，重点研究如下问题：整体结构设计，传动设计，钻头设计，冲击能量，材料热处理，排渣方案，成本等 研究方案大体是： 1. 论证星型齿轮数量与钻头运动轨迹的关系； 2. 计算出各零件在施工过程中的受力； 3. 冲击锤的数量，冲击能量和钻头的受力平衡； 4. 气举排渣的结构设计； 5. 计算出各零件的匹配尺寸； 控制钻头的造价在合理范围内 拟 达 到 的 要 求 或 技 术 指 标 1、设计说明书 1 份，达 字以上，且要符合规范要求； 2、设计图样全部用 制，总的绘图量达 上； 其中：装配图 1 张，爆炸图 1 张，其余为零件图等 3、全部有电子文档， 5 进 度 安 排 起止日期 工作内容 研、收集资料，熟悉课题内容，完成开题报告 成整体设计方案及材料选择及力学计算 成整体装配尺寸 计算及所有图纸。 成说明书的编写和收尾工作。 主 要 参 考 资 料 作模主编 北京：高等教育出版社 2001 官兴著 北京：人民交通出版社 1999 3. 2004 6名刚主编 北京：高等教育出版社 1996 圣国主编 北京：高等教育出版社1999 北京：高等教育出版社 1998 北京：高等教育出版社 北京：高等教育出版社 上海科学技术出版社 1983 北京：高等教育出版社 渝，胡国庆 等编著 北京 ：机械工业出版社 研室 意见 签名： 年 月 日 院 (系 )主管领导意见 签名： 年 月 日 6 湖 南 工 业 大 学 本科毕业设计（论文）开题报告 （ 2007 届） 学 院、系 ： 机械工程学院 专 业 ： 机械制造设计及自动化 学 生 姓 名 ： 李洪光 班 级 ： 学号 26030212 指导教师姓名 ： 匡建新 职称 副教授 2007 年 3 月 29 日 助教职称的填写在第二行；如只有一位指导教师则去掉第二行，如有三位教师，则再添加一行。 7 毕业设计（论文）开题报告 （ 1） 结合课题任务情况，根据所查阅的文献资料，撰写 1500 2000 字左右的文献综述。 1. 课题来源、目的、意义 长期以来，桥梁、港口、码头、水工和 工民建筑物的基础工程，在 以下常规直径桩基础成孔施工中，广泛使用冲击钻和回旋钻两种基本钻型，以及泥浆护壁正循环排渣方法施工。在桩基工程施工中 大量使用的冲击钻和回旋钻，它们工作状态的一个共同特点，是切削刀刃与孔壁和孔底保持整体的或线或面的接触，摩擦阻力大，切削相对速度低，能量分散，分布不合理，无效功耗大，效率低。如果单个刃具能实现平面单迹线星形运动，并同时具有径向旋削软散颗粒，轴向冲击破碎整体岩石的功能。则数个小直径的刃具也将会产生高效率的复合运动和作用，由若干连续点的运动，形成连续的曲线运 动，若干曲线的运动，使 施工面呈周边 包络线为 圆形的细密网状曲面 ，实现钻具逐 层从上至下的整体成孔运动。本设计，就是综合解决钻具既具有冲击破碎和旋削岩土的成渣能力，同时也建立钻具高效排渣的结构和性能条件。由于采用了星形运动以及模块化结构的方案，也使解决大（中）直径成孔钻具地质通用性、施工适用性、高效率、轻性化和小扭矩的设计问题成为了可能。目前的应用除适用于开发桩基钻具外，还可应用于开发土工“灌砂法密实度检测”取样机。其机构原理还可应用于引进技术开发生产的异形大断面“地铁隧道盾构机”和“顶管掘进机”刀盘的新型化设计 、改造和完善。很适合与回旋系列钻机配套使用，特别是可进一步发掘回旋系列钻机的潜能和提升其综合性能。 2. 国内外概况和发展趋势 随着国内外桩基础工程机械的研究开发，为了适应各种工程地质条件施工，提高成孔施工效率，降低设备投入量和适应大直径桩基成孔需要，目前在传统的冲击钻和回旋钻的基础上，已生产出了如：重型冲击钻、连杆冲击反循环钻、套管钻机、潜孔冲击锤、潜水回旋钻、回转斗钻、短螺旋钻和扩底钻头等施工机械设备，大部分产品实现了反循环排渣，明显地提高了成孔施工效率，左右，进口设备成孔 直径已可达 6 米。其中结构简单的国产重型冲击钻成孔直径也可达 。但是仍然存在着种种不适应施工需要的问题，主要是： 1、普通回旋成孔钻，对工程地质条件变化的适应性差，特别是不适应大砾石地质和无风化硬岩层成孔，地质适应范围受限。 2、一般冲击钻虽然地质适应性好，但施工效率显低，同时大直径的重型冲击锤自旋性差，成孔失圆度大。 3、设备和钻具通用和互换性差，即一种设备只能配套相应钻具。一种规格的钻具，只能适用于相应直径的成孔。 4、国内大直径的钻具设备研发，少有研究采用新的运动原理和结构，一般只能 8 采取加大直径，增加配套 功率和扭矩，以及选用高硬刃具材料等办法，因而有趋向高功率配置和笨重方向发展的趋势，不仅固有的弱点问题没有解决，而且又更加大了施工设备投资，影响工程建设效益。 5、适应桩基础沉井护壁不排水施工的设备缺乏。而不排水施工可避免发生沉井严重偏位、沉井滞留和井口沉陷以及下沉缓慢等诸多问题。 (2)要研究内容、研究思路及方案 已有工作基础和解决的主要问题 有了相关设计原理及技术要求的原始资料，借到几本桩工机械的相关书籍。 在建筑工地和常德桩工机械厂进行考察，对大直径桩基础工程成孔钻具有了更深刻的认识和理解。 已经学习了 ,等相关课程。 在设计中主要考虑钻头的总体结构和受力平衡问题，星型齿轮和钻杆的数量及安装位置，冲击重锤的数量冲击能量及受力平衡 ,气举排渣 ,材料的选择及热处理 ,总体造价等问题。 研究思路和研究方案 本课题为桩工机械的范畴，“桩工机械”处于机械与土建的边缘学科的位置。所以，本设计要求我有一定的土建知识，熟悉施工的工况和经常发生的问题。 以以往的课题设计经验为基础，采用理论和实际相结合的方法。多进施 工工地，考察现有设备的工作状况及常发生的问题。进桩工设备制造厂了解制造设备的制造情况，以便在设计中尽量运用现有设备及加工工艺。多查相关资料，多和老师、工人师傅、同学研究讨论，选择在现有生产条件下最合理的设计方案。 研究方案大体是： 击能量和钻头的受力平衡； 9 (3) 1. 查看相关资料和编写开题报告。 2. 完成整体设计方案及材料选择及力学计算。 3. 完成整体装配尺寸计算及所有图纸。 4. 完成说明书的编写和收尾工作。 课题方案的可行性、深度、广度及工作量的意见）： 指导教师 _ 年 月 日 说明：开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师指导下，由学生填写，将作为毕业设计（论文）成绩考查的重要依据，经导师签署意见及教研室审查后生效。 10 本科毕业设计（论文）进展情况记录 毕业设计 (论文 )题目： 大直径桩基础工程成孔钻具 I 型钻具总体设计 班级： 机 本 0302 班 学号： 26030212 学生： 李洪光 指导教师： 匡建新 时 间 任务完成情况 指导教师意见 第 1 周 至 第 4 周 查看相关资料和编写开题报告。 指导教师签名： 年 月 日 第 5 周 至 第 6 周 完成整体设计方案 指导教师签名： 年 月 日 第 6 周 至 第 7 周 材料选择及力学计算 指导教师签名： 年 月 日 注： 教师监督学生如实记录毕业设计（论文）过程中根据课题任
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