1、目 錄第1章 前言1第2章 概述3第3章 設計中要考慮的問題和方案4第4章 行星齒輪設計84.1行星齒輪的特點 8 4.2行星齒輪的設計計算 9 4.3行星齒輪均載裝置18第5章 鉆桿齒輪設計20第6章 鉆桿回轉驅動齒輪設計22第7章 鉆具的設計24第8章 主鉆頭的設計27第9章 主軸的設計299.1主軸的結構設計299.2主軸的校核30第10章 泥漿循環系統的設計32設計總結 35參考文獻36致謝37附錄138附錄245摘要本次畢業設計完成了大直徑樁基礎工程成孔鉆具I型鉆具總體設計。設計內容包括行星齒輪傳動部分的設計、鉆具的設計、主軸的設計以及泥漿循環系統的設計等幾個主要部分。同時，本設計在

2、AutoCAD的基礎上，完成了該型鉆具的總裝圖和絕大部分零件圖的繪制。設計后的鉆具配套功率小，既能夠產生旋轉運動又能產生沖擊運動，且利用氣舉反循環排渣快速成孔。關鍵詞：成孔鉆具；行星運動；旋轉沖擊；氣舉反循環排渣ABSTRACTThe graduate design presents the collectivity design of I type drill hole machine,which can make a big diameter stake of substructure .The design contents include the main parts of the f

3、ollowing,which are the spread of the planet wheel gear,drill facility,the principal spindle and the slurry circle system.Besides, it has finished the assembly drawing of the drill machine and also most of its part drawings based on the AutoCAD.As a result,the drill machine with a small power which n

4、ot only could circumgrate movement, but also could impact movement,and could aliminate the dregs with air anti circulate. So it can quick drill the hole.Keywords:hole drill machine；planet movement；circumgyrateimpact；aliminate the dregs with air anti circulate第1章 前言長期以來，橋梁、港口、碼頭、水工和工民建筑物的基礎工程，在0.8米以上

5、2.0米以下常規直徑樁基礎成孔施工中，廣泛使用沖擊鉆和回旋鉆兩種基本鉆型，以及泥漿護壁正循環排渣方法施工。隨著國內外樁基礎工程機械的研究開發，為了適應各種工程地質條件施工，提高成孔施工效率，降低設備投入量和適應大直徑樁基成孔需要，目前在傳統的沖擊鉆和回旋鉆的基礎上，已生產出了如：重型沖擊鉆、連桿沖擊反循環鉆、套管鉆機、潛孔沖擊錘、潛水回旋鉆、回轉斗鉆、短螺旋鉆和擴底鉆頭等施工機械設備，大部分產品實現了反循環排渣，明顯地提高了成孔施工效率，一般巖層成孔直徑可達到2.5米左右，進口設備成孔直徑已可達6米。其中結構簡單的國產重型沖擊鉆成孔直徑也可達3.0米。但是仍然存在著種種不適應施工需要的問題，主

6、要是：1、普通回旋成孔鉆，對工程地質條件變化的適應性差，特別是不適應大礫石地質和無風化硬巖層成孔，地質適應范圍受限。2、一般沖擊鉆雖然地質適應性好，但施工效率顯低，同時大直徑的重型沖擊錘自旋性差，成孔失圓度大。3、設備和鉆具通用和互換性差，即一種設備只能配套相應鉆具。一種規格的鉆具，只能適用于相應直徑的成孔。4、國內大直徑的鉆具設備研發，少有研究采用新的運動原理和結構，一般只能采取加大直徑，增加配套功率和扭矩，以及選用高硬刃具材料等辦法，因而有趨向高功率配置和笨重方向發展的趨勢，不僅固有的弱點問題沒有解決，而且又更加大了施工設備投資，影響工程建設效益。如：湖南省道1804線周家店至常德公路改建

7、工程，在柳葉湖大橋四根3.0米直徑樁基礎施工中，由于施工成本的原因，第一個枯水施工季節，沒有進場大直徑成孔設備，施工單位采取沉井明挖法施工失敗。在第二個枯水施工季節，終于以60多萬的價格，新購置到重型沖擊鉆機設備，開始進行返工施工。韶關產沖擊錘重達13噸，配套設備均是個別設計生產，使用直徑4.5公分鋼絲繩。由于錘重繩粗，常規的設備匹配和連接方式，在這“重型”面前顯得非常脆弱，出現了每兩個工作班必須更換連接，每次需三小時，每15個工作班，損壞一次導輪或軸，每次更換需時間12天的情況，另外31# 樁基出現了嚴重的孔壁失圓現象，明顯地影響了工程質量、進度和效率。5、適應樁基礎沉井護壁不排水施工的設備

8、缺乏。而不排水施工可避免發生沉井嚴重偏位、沉井滯留和井口沉陷以及下沉緩慢等諸多問題。各項工程基礎的施工進度往往是影響整個項目建設工期的關鍵，其造價也是影響項目投資的主要不定因素。鑒于以上情況，為適應各類建筑工程材料、設計和施工技術的發展需要，如何從鉆孔樁基礎施工成孔設備著手，綜合沖擊鉆和回旋鉆兩種基本鉆型成孔原理的優點，研究開發出新型成孔鉆具，以解決樁基工程施工，要求快速高效、穩定可靠、廣泛適用和適應超大直徑方向發展的問題，是長期以來國內外業內人士不乏探索的命題。第2章 概述在樁基工程施工中大量使用的沖擊鉆和回旋鉆，它們工作狀態的一個共同特點，是切削刀刃與孔壁和孔底保持整體的或線或面的接觸，摩

9、擦阻力大，切削相對速度低，能量分散，分布不合理，無效功耗大，效率低。如果單個刃具能實現如下圖所示的平面單跡線星形運動，并同時具有徑向旋削軟散顆粒，軸向沖擊破碎整體巖石的功能。則數個小直徑的刃具也將會產生高效率的復合運動和作用，由若干連續點的運動，形成連續的曲線運動，若干曲線的運動，使施工面呈周邊包絡線為圓形的細密網狀曲面，實現鉆具逐層從上至下的整體成孔運動。本課題設計源于1984年以來一件孩童游戲工具，因其游戲時規則均勻的跡線運動（如右圖所示），令人眼花的組合變化，激起了我的思考和對生產及生活現象的觀察。星形運動的鉆具主要由鉆架、動力軸、齒輪組、鉆桿、鉆頭組成。其特征在于鉆架由外支架圈和斜支桿組成，動力軸是中空的圓管，位于鉆架的中心軸線上，與支架用軸承連接，在外支架圈內，有齒輪組，齒輪組由一個中心齒輪、三個行星齒輪、齒輪圈和托盤組成，中心齒輪用鍵固定在動力軸上，大小相同的3個行星齒輪均勻分布在中心齒輪周圍，行星齒輪與中心齒輪和齒輪圈上段的內齒同時嚙合，齒輪圈與外支架圈固定在一起，齒輪圈內圓周的下段為光滑的圓柱面，與托盤外圓周動配合，托盤為一側面光滑的圓盤，其上有3個與行星齒輪相對