机械毕业设计（论文）打桩机动力装置结构设计【单独论文不含图】

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1、湘潭大学兴湘学院毕业设计说明书题 目：打桩机动力装置结构设计单独论文不含图，加153893706专 业：机械设计制造及其自动化学 号： 2010963126 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2014年5月29日 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目：打桩机动力装置结构设计 学号：2010963126 姓名： 专业：机械设计制造及其自动化 指导教师： 系主任： 一、主要内容及基本要求 介绍一种打桩机动力装置的工作原理及组成结构，阐述该种打桩机的设计要点，给出了动力装置的工作原理图及主要零件的结构图，并且介绍柴油打桩机动力装置的设计过程及主要部分的计算。了解打桩机在施工中的作

2、用性及其意义,介绍打桩机动力装置的设计过程、计算、各部件的强度校核。设计要求： 1）打桩机动力装置要满足打桩机所需的功率； 2）打桩机动力装置的电动机选择符合工程需要； 3）打桩机动力装置的电机支架要求有一定的强度抗压； 4）打桩机动力装置的油箱满足桩锤及手臂的动力需要。 具体要求： 1）采用Solidworks进行三维实体建模和装配； 2）形成若干A0-A4工程图图纸； 3）字数8000字左右的设计报告。二、重点 打桩机动力装置的油箱尺寸的结构设计；支架材料的选择；电机的选择；减速器的结构设计；各种辅助原件的配合应用。 三、进度安排序号各阶段完成的内容 完成时间1查阅资料、调研2013年12

3、月2开题报告、制订设计方案2014年2月3结构设计2014年2月4三维建模2014年3月5写出初稿2014年4月6修改，写出第二稿2014年5月7写出正式稿2014年5月8答辩2014年5月四、应收集的资料及主要参考文献1杨培元，朱福元.液压系统设计简明手册M.北京：机械工业出版社，1999. 2刘新德.袖珍液压气动手册M.北京:机械工业出版社,2004. 3严金申,张培生.液压传动M.北京:国防工业出版社,1979. 4成大先.机械设计图册M.北京:化学工业出版社,2004. 5王胜.新型液压打桩锤机电一体化设计与控制D.西安建筑科技大学,2005. 6 邓长峰.多功能打桩机.中国专利：20

4、0610070513.5，2007-05-09. 7王更新.日本SEV-40型低空间打桩机J.建筑机械，1997，（03）. 8罗忠辉.PLC在低空间落锤式打桩机上的应用J.机床电器2002，(02). 9吴宗泽.罗圣国.机械设计课程设计手册M.北京:高等教育出版社,1999. 10王永华.现代电气控制及PLC应用技术.北京:北京航空航天大学出版社,2007.11杨东洲.柴油打桩机J.建筑机械化，1995，（01）. 12 刘古岷.桩工机械.北京：机械工业出版社，2001，（04）. 13 程志红.机械设计课程上机与设计.南京：东南大学出版社，2006.10. 湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）

5、评阅表学号 2010963126 姓名 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目：打桩机动力装置结构设计评价项目评 价 内 容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术

6、用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。综合评 价王林峰同学的毕业设计为打桩机动力装置结构设计，论文选题符合培养目标要求，能体现学科专业特点，达到了综合训练的目的。该生具有较强的文献查阅、资料综合归纳整理的能力，能在设计工作中较熟练运用所学知识，毕业设计技术方案可行，工作量适当，设计思路较清晰，研究内容具有一定的实际应用价值，论文质量中等，同意参加答辩。评阅人： 年 月 日湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）鉴定意见 学号：2010963126姓名：王林峰专业：机械设计

7、制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 33 页 图 表 7 张论文（设计）题目：打桩机动力装置结构设计 内容提要： 本设计打桩机动力装置的组成及主要参数的确定，运行方式、总体选形及稳定性做了一定的介绍与总结。根据打桩机动力装置的技术指标及一些相关参数对该系统进行了方案设计，对其功能和工作原理进行分析初步确定了动力装置的基本结构及主要元件。按照动力装置性能参数进行元件的选择计算，对动力装置的支架的结构进行设计并对相关部分进行验算和校核，最后通过对系统性能的验算和发热校核，满足了该打桩机所要达到的要求。并通过三维建模及二维工程图,详细细致的介绍本动力装置各零部件之间的运行情况、尺寸配合及其作用。

8、还通过油箱的设计确定了油箱的尺寸大小，为液压动力的传动提供了合适的方案，使得打桩机能完成指定的动作。还进行了电动机的选择以及对工程需要的功率做了一定的设计计算。还做了电动机输出装置的设计计算，如行星齿轮减速器的设计计算说明，规范了对打桩机各个部分对动力输出所需的值，极大的提升了本装置的效能，使打桩机整体的工作性能得到了很好的提升查阅了大量的国内外资料对打桩机的发展情况有了全面的认识，特别是对打桩机动力装置这一部分的认识。指导教师评语 王林峰同学的毕业设计题目是打桩机动力装置结构设计，设计原理基本正确，结构设计合理，图纸完成质量中等。毕业设计说明书条理较清楚、计算基本正确，文字基本流畅。整个毕业

9、设计工作量和难度适中，图表完整，经常与指导老师讨论，对待论文的态度认真负责。同意其参加答辩，建议成绩评定为:指导教师： 年 月 日 答辩简要情况及评语 答辩小组组长： 年 月 日答辩委员会意见 答辩委员会主任： 年 月 日AbstractPiling machine, machine, equipment and system, collectively referred to as piling equipment, the main task of driving power device is the fuel chemical energy into heat energy, mech

10、anical energy to piling machine to produce thrust ensure piling machine work and providing total body energy consumption of all machinery and equipment, and to achieve energy transformation and distribution, in order to ensure the normal work of the piling machine. In short, piling equipment is requ

11、ired for energy generation, transmission and consumption of all power machine, organic complex machinery equipment and systems, are piling machine heart and arteries. Mainly used to control the lifting mechanism, support mechanism, slewing mechanism etc. Determine the composition and main parameters

12、 of the design of driving power device, operation mode, the overall selection of the shape and stability have been introduced and summarized. According to the technical index of piling equipment and some related parameters of the design of the system, the function and working principle are analyzed

13、preliminarily determines the basic structure and main components of the power device. Component selection is carried out in accordance with the power device performance parameters, structure frame of power device are designed and calculated and checked for the relevant part, finally through the syst

14、em performance checking and verification of the fever, meet the requirements of the piling machine.Keywords: piling machine power device bracket 目 录摘要1Abstract2第一章 绪 论31.1 概述31.2 打桩机的发展背景31.3 打桩机的定义及工作原理31.4 打桩机的种类51.5 打桩机设计的目的及意义61.6 国内外发展现状及发展趋势6第二章 总体方案设计82.1 设计内容82.2 打桩机的主要性能和参数92.3 打桩机的特点92.4 打

15、桩机三维建模9第三章 打桩机支架的结构设计113.1 打桩机电机支架的设计11第四章 打桩机动力装置动力输出结构设计124.1 电机的选型124.1 减速器的设计13第五章 打桩机动力装置油箱装置的结构设计275.1 液压油箱的结构设计275.2 顶盖275.3 液面指示275.4 液压油箱的加热与冷却27第六章 辅助元件296.1 管道296.2 管接头296.3 密封件296.4 滤油器296.5 空气滤清器29结 论31致 谢32参考文献33打桩机动力装置结构设计摘 要打桩机的机械，机器，设备和系统等统称为“打桩机动力装置”，打桩机动力装置的主要任务是将燃料化学能转化为热能，机械能使打桩

16、机产生推进力保证打桩机工作和提供能量消费的全部机械设备的总合体，并实现能量的转化和分配，以保证打桩机正常工作。总之，打桩机动力装置是所需能量产生，传递及消耗的全部动力机器，机械设备和系统的有机综合体，是打桩机的心脏和动脉。主要用来控制起升机构、支撑机构、回转机构等。本设计打桩机动力装置的组成及主要参数的确定，运行方式、总体选形及稳定性做了一定的介绍与总结。根据打桩机动力装置的技术指标及一些相关参数对该系统进行了方案设计，对其功能和工作原理进行分析初步确定了动力装置的基本结构及主要元件。按照动力装置性能参数进行元件的选择计算，对动力装置的支架的结构进行设计并对相关部分进行验算和校核，最后通过对系

17、统性能的验算和发热校核，满足了该打桩机所要达到的要求。关键字: 打桩机 动力装置 支架 AbstractPiling machine, machine, equipment and system, collectively referred to as piling equipment, the main task of driving power device is the fuel chemical energy into heat energy, mechanical energy to piling machine to produce thrust ensure piling mac

18、hine work and providing total body energy consumption of all machinery and equipment, and to achieve energy transformation and distribution, in order to ensure the normal work of the piling machine. In short, piling equipment is required for energy generation, transmission and consumption of all pow

19、er machine, organic complex machinery equipment and systems, are piling machine heart and arteries. Mainly used to control the lifting mechanism, support mechanism, slewing mechanism etc. Determine the composition and main parameters of the design of driving power device, operation mode, the overall

20、 selection of the shape and stability have been introduced and summarized. According to the technical index of piling equipment and some related parameters of the design of the system, the function and working principle are analyzed preliminarily determines the basic structure and main components of

21、 the power device. Component selection is carried out in accordance with the power device performance parameters, structure frame of power device are designed and calculated and checked for the relevant part, finally through the system performance checking and verification of the fever meet the requ

22、irements of the piling machine.Keywords: piling machine power device bracket第一章 绪论1.1 概述本设计介绍了一种柴油打桩机动力装置的工作原理及组成结构，阐述了该种打桩机的设计要点，给出了动力装置的工作原理图及主要零件的结构图，并且介绍柴油打桩机动力装置的设计过程及主要部分的计算。打桩机的动力装置的主要功能就是完成打桩施工。滑轨式柴油打桩机正是能够完成各种要求的打桩机。打桩机动力装置共有四大部分组成：滑轨、桩架、柴油桩锤、控制系统1。本设计说明书主要介绍了柴油打桩机动力装置的设计过程、计算、各部件的强度校核。为实现打

23、桩机组装和拆卸的方便，其桩架本身是由槽钢和角钢等型材用螺栓连接而成，为了使它移动方便采用了由槽钢和枕木组成的简单滑轨机构，防止整机在移动时倾覆，设计了两个夹紧液压缸可以实现整机在导轨上的自动夹紧与松开。另外为了实现不同高度的打桩要求，本打桩机可以实现对桩锤和打桩机滑架的任意调整。1.2 打桩机的发展背景近年来,随着我国国民经济的逐步增强,国内各大城市的高层建筑、立交桥、海港码头、铁路公路桥梁等基本建设项目急剧猛增, 建筑业迅速发展，大口径基础桩工程得到广泛应用。工业与民用建筑大量采用桩基础，打桩施工越来越普遍，桩机的发展越来越快，广泛使用与城市建筑的各种桩基础工程、深基坑支护工程以及防洪工程中

24、的防渗坝工程等各类工业与民用建筑施工2。由于现代化的高层建筑、大型桥梁和港口码头等结构复杂,负荷十分巨大,对基础的承载能力和防止沉陷方面的要求较高。根据建设部门的资料,对高层建筑基础的处理,通常是采用箱式、地下连续墙、桩等形式作为基础。1.3 打桩机的定义及工作原理打桩机是利用冲击力将桩贯入地层的桩工机械。由桩锤、桩架及附属设备等组成。具有贯入力强，噪声小，沉桩质量好，使用方便，适用于各种不同的工作环境，操作容易，机动性高，可水下作业，同时设备还具有广阔的推广应用前景、节约投资、施工速度快、防护效果好等优点，具有较好的社会效益和经济效益3。桩锤依附在桩架前部两根平行的竖直导杆（俗称龙门）之间，

25、用提升吊钩吊升。桩架为一钢结构塔架,在其后部设有卷扬机,用以起吊桩和桩锤4。桩架前面有两根导杆组成的导向架，用以控制打桩方向，使桩按照设计方位准确地贯入地层。塔架和导向架可以一起偏斜，用以打斜桩。导向架还能沿塔架向下引伸，用以沿堤岸或码头打水下桩。桩架能转动，也能移行。打桩机的基本技术参数是冲击部分重量、冲击动能和冲击频率。桩锤按运动的动力来源可分为落锤、汽锤、柴油锤、液压锤等。桩是竖向(或微斜)埋入地层中而向底层岩土深处传递载荷的一种受力杆件,钻孔灌注桩则是按成桩方法分类而定义的一种桩型。它是一种现场浇注型的钢筋混凝土桩,系指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔

26、,并在其内放置钢筋笼,灌注混凝土而制成的桩。目前，中小型建筑施工进行基础打桩时，常用的方法有:1、开挖基础槽灌注桩法;2卷扬机打桩机打孔灌注桩法;3、静压法打桩机打孔灌注桩法;4、振动锤击法打预制桩法;5、螺旋钻打桩机钻孔灌注桩法5。下面对每一种打桩方法分别作简要介绍:1、开挖基础槽灌注桩法此种方法需先放基础线，然后按线挖至所需深度，其后用三花土(白灰与土的体积比为的混合物)填充且用电夯夯实，最后进行灌注。2、卷扬机打桩机打孔灌注桩法卷扬机打桩机由卷扬机、钢绳、滑轮组、三角架、钢桩体等组成，打桩时需先把前端为尖锥形状的钢桩体定位在设计坐标上，再由卷扬机通过钢绳、滑轮组将其拉至一定高度，然后迅速

27、放下，利用钢桩体自身产生的重力势能，使钢桩体沉入土中打出一定深度的桩孔，控制卷扬机将其拉出地面并挖出钢桩体内的土重复进行前一次的操作，经过反复多次操作将桩孔锤击至设计深度，最后用混凝土灌注桩孔。3、静压法打桩机打孔灌注桩法此种方法采用专用的夹桩机构和控制系统将桩体夹住，由夹桩箱直接将压力传给钳口，通过油缸驱动将桩体缓缓沉入土中，直至设计深度，然后用混凝土灌注桩孔。4、振动锤击法打预制桩法此种方法操作时先将预制桩吊起就位，再检查其垂直度，然后放下振动锤，使预制桩在振动锤的锤击下慢慢沉人土中，直至设计深度，最后用混凝土灌注桩孔。 5、螺旋钻打桩机钻孔灌注桩法此种方法在施工时先将螺旋钻杆及钻机头由卷

28、扬机通过钢绳、滑轮组吊起就位，检查其垂直度后缓缓将其放下，通过钻杆与钻机头的自重和螺旋钻的轴向压力，使螺旋钻杆慢慢钻入土中，直至钻到设计深度，然后由卷扬机将其拉出地面，再用混凝土进行灌注。以上各种打桩方法中，开挖基础槽灌注桩法费工费时;卷扬机打桩机打孔灌注桩法施工速度慢、效率低;静压法打桩机打孔灌注桩法桩机由于机身自重大，对施工场地要求较高，不适宜在较狭窄或建筑物较多的地区施工，因此这种打桩机不适用于中小型建筑打桩，适用范围窄;振动锤击法打预制桩法对土层结构和预制桩都有一定要求，适宜在较软土层中施工，而对于致密的砂层与结构较松散的细砂层或较硬的土层来说，施工难度大，而且容易损伤预制桩，因此适用

29、范围窄;螺旋钻打桩机钻孔灌注桩法和其他几种打桩方法仅能打某一种类型的桩，功能单一6。1.4 打桩机的种类（1）蒸汽锤打桩机。桩锤由锤头和锤座组成，以蒸汽或压缩空气为动力，有单动汽锤和双动汽锤两种。单动汽锤以柱塞或汽缸作为锤头，蒸汽驱动锤头上升，而后任其沿锤座的导杆下落而打桩。双动汽锤一般是由加重的柱塞作为锤头，以汽缸作为锤座，蒸汽驱动锤头上升，再驱动锤头向下冲击打桩。上下往复的速度快,频率高,使桩贯入地层时发生振动，可以减少摩擦阻力，打桩效果好。双向不等作用力的差动汽锤，其锤座重量轻，有效冲击重量可相对增大，性能更好。汽锤的进排汽旋阀的换向可由人工控制，也可由装在锤头一侧并随锤头升降的凸缘操纵

30、杆自动控制，两种方式都可以调节汽锤的冲击行程。（2）柴油锤打桩机。主体也是由汽缸和柱塞组成，其工作原理和单缸二冲程柴油机相似，利用喷入汽缸燃烧室内的雾化柴油受高压高温后燃爆所产生的强大压力驱动锤头工作。柴油锤按其构造形式分导杆式和筒式。导杆式柴油锤以柱塞为锤座压在桩帽上，以汽缸为锤头沿两根导杆升降。打桩时，先将桩吊到桩架龙门中就位，再将柴油锤搁在桩顶，降下吊钩将汽缸吊起，又脱开吊钩让汽缸下落套入柱塞，将封闭在汽缸内的空气进行压缩，汽缸继续下落，直到缸体外的压销推压锤座上燃油泵的摇杆时，燃油泵就将油雾喷入缸内，油雾遇到燃点以上的高温气体，当即发生燃爆，爆发力向下冲击使桩下沉，向上顶推，使汽缸回升

31、，待汽缸重新沿导杆坠落时，又开始第二次冲击循环。筒式柴油锤以汽缸作为锤座，并直接用加长了的缸筒内壁导向，省去了两根导杆，柱塞是锤头，可在汽缸中上下运动。打桩时，将锤座下部的桩帽压在桩顶上，用吊钩提升柱塞，然后脱钩往下冲击，压缩封闭在汽缸中的空气。 并进行喷油、 爆发、冲击、换气等工作过程。柴油锤的工作是靠压燃柴油来启动的，因此必须保证汽缸内的封闭气体达到一定的压缩比，有时在软土地层上打桩时,往往由于反作用力过小,压缩量不够而无法引燃起爆，就需要用吊钩多次吊起锤头脱钩冲击，才能起动。柴油锤的锤座上附有燃油喷射泵、油箱、冷却水箱及桩帽。柱塞和缸筒之间的活动间隙用弹性柱塞环密封。（3）振动锤打桩机。

32、利用桩锤的机械振动力，使桩沉入地下，适用于承载较小的预制混凝土桩、钢板桩等。（4）静力压桩机。 利用机械卷扬机或液压系统产生的压力，使桩在持续静压力的作用下压入土中，使用于一般承载力的各类预制桩。（5）低空间落锤式液压自动打桩机。在打桩的现场根据桩位的布局预先用枕木和槽钢铺设一段简易导轨，并将打桩机组装在导轨上，使自动夹紧装置处松开状，然后用人力将整机移至需要打桩的位置由于整机的重量较轻，采用人力就能较轻松地移动，在移动过程中松开的夹紧装置仍能起保护作用，防止整机移动过程中可能出现的倾翻现象，当将打桩机准确地移动到需要打桩的新桩位时，通过液压控制系统，使夹紧装置将打桩机紧紧地固定在导轨上以保证

33、打桩机能正常工作7。1.5 打桩机设计的目的及意义 柴油锤桩架采用滑轨式移动，自动化程度高，可自行装卸车，自由行走，可360度全回转，配有最好最大的四条液压油缸支腿，在恶劣的施工环境中展现其独特的有事，增加施工时的整机稳定性，可整机进行转运。塔架为可折叠式箱型立柱，法兰连接方式，塔架采用独有的两块高强度锰板并且用大型折弯机折弯技术制造而成，同时立柱内部加焊加强筋固定，增加立柱抗扭抗弯性8。1.6 国内外发展现状及发展趋势 由于打桩机的液压控制系统及电气控制系统方面已经比较成熟，国内外打桩机的发展主要体现在控制系统方面，微电子技术的飞速发展，为改进打桩机的性能、提高稳定性、加工效率方面提供了可能

34、。想比来讲，国内机型虽种类齐全，但技术含量相对较低，缺乏高技术含量的机型。在国内外打桩机中，按控制系统分类可分为三种：第一种是以继电器为主控元件的传统型打桩机，第二种是采用可编程控制器（PLC）控制的打桩机，第三种是应用高级微处理器的高性能打桩机。在英国、美国、瑞典、荷兰等发达国家，各类打桩机设备发展迅速，我国的打桩机主要采用可编程控制器（PLC）控制的液压机，但是与它们还存在较大差距。所以我们要尽快研制出满足国家需要的高效、低噪声、无污染的打桩机。国内外打桩机的发展趋势明显，具体体现在：1、 高速化、智能化、低能耗，提高打桩机的工作效率，降低生产成本。2、 机电液一体化。充分合理利用机械、液

35、压、电子方面的先进技术，促进这个系统的完善。3、 自动化、智能化。微电子技术的高速发展为打桩机的自动化、智能化提供了条件，能够对系统实现自动诊断和调整，具有故障预处理功能。4、 液压元件集成化、标准化。集成的液压系统减少了管路连接，有效的防止泄漏和污染，标准化的元件为维修带来方便9。第二章 总体方案设计2.1 设计内容图1. 1本次设计主要任务有机械结构、主要零部件的设计。打桩机的动力装置要求能够承受一定的载荷与冲击，满足强度和刚度的同时还应该节省材料，降低生产成本，提高其经济效益。为了使打桩机操纵简单可靠，减轻工人的劳动强度，本打桩机的电气控制系统采用PLC控制，满足打桩机自动打桩的要求，提

36、高工作效率10。目前打桩机有多种形式，其行走机构分履带式、轮胎式、轨道式等多种结构，为了满足高效率、打桩方便、便于拆卸等要求，其行走机构选用轨道式。2.2 打桩机的主要性能和参数 1、桩锤重量 2700kg 2、锤头重量 1200kg 3、最大提升高度 15000mm4、最大锤击能力 900kg5、每分钟锤击次数 556、油箱容量 33L7、油料消耗量 2kg/h8、机动力输出轴所需的功率：Pz=28.0606kW9、机体外形尺寸 长 10551mm 宽 2300mm 高 36100mm2.3 打桩机的组成及特点 柴油锤打桩机特点如下： 1该柴油打桩机油耗低,灵敏可靠地层愈硬,桩锤跳的愈高广泛

37、使用于水泥管桩、木桩、金属桩、混凝土预制桩、灌注桩、夯扩桩、灰土挤密桩等桩种施工，适用性非常广泛，性价比极高，一机多用11。 2柴油锤桩架为两条液压变幅油缸支撑，可自行起落主架，行走、回转、对位准确、可靠，施工效率高，劳动强度低，另有两根高强度的斜撑杆，保持塔架的绝对稳定。3桩机采用装卸与运输安装相结合的方式，整体性强，场地转移方便，费用低，适合野外施工，可免去租吊机的费用12。4整机的电气、液压、操纵、监视仪表均集中在司机室内，司钻人员操作简单方便，视野开阔。2.4 打桩机动力装置三维建模总体驱动方案 可选驱动方案 内燃机机械驱动 内燃机电力驱动 内燃机液压驱动 内燃机液力机械驱动 确定驱动

38、方案 桩机作业驱动方案 (内燃机)电力机械驱动 起升作业驱动方案 (内燃机)电力液力机械驱动 底盘驱动方案 (内燃机)电力液力机械驱动 总体驱动原理 总体驱动框图会转盘减速器动力头机电动机变幅液压缸液压泵液压泵电动机电网或发电机液压泵电动机驱动轮减速器真空泵真空泵电动机真空泵1、液位计 2、空气滤清器 3、回油过滤器 4、油箱装置 5、电机支架6、电动机 7、减震垫 8、起吊板 9、电机支座 10、齿轮泵吸油滤油器 11、变量泵滤油器 第三章 打桩机支架的结构设计图1. 23.1 电机支架的设计 电机支架用于电机起支撑和固定电机的作用。本次的支架结构设计采用的是立体方形结构，由等边角钢、D1型

39、方形钢管、槽钢、方形斜垫以及起吊板组成，所选用的钢的材料是Q235-A抗拉强度（b/MPa）：375-50015。通过焊接的方式组成。第四章 打桩机动力装置电动机的选择图1. 3机动力是打桩机主要的工作机构。它由电动机和减速器组成。机动力电动机高速旋转通过减速器后，回转盘通过其内部的套筒式主轴驱动各个油泵运转，实现打桩机打桩的主运动。4.1电动机的选型电动机输出功率的计算 机动力输出轴所需的功率：Pz=28.0606kW 传动装置总效率D机动力功率流如下图所示：由文献3表9-1以及文献14表3-1查得：挠性联轴器：1=0.99单级行星齿轮减速器：2=0.98单级圆柱齿轮减速器：3=0.98 D

40、=0.990.980.990.98=0.9413动力头输入轴所需功率 Pi： Pi=PzD=28.06060.9413=29.8105kW电动机的额定功率P与电动机输出功率P之间有以下关系：PKP式中K为功率储备系数，取K=1.2则:P1.229.8105=35.7726kW选择动力头电动机功率为37kW，查文献13表16-2:选用Y250M-6型，额定功率37kW，满载转速980r/min。4.2减速器的设计4.2.1传动方案的拟定根据传动装置各部分的相对位置，综合考虑工作机的性能要求、工作条件和可靠性，以使结构简单、尺寸紧凑、加工方便、传动效率满足要求等，选择两级渐开线行星齿轮传动和展开式

41、一级圆柱齿轮传动串联而成，机构传动方案简图如图3-1所示。1. 电动机 2.两级行星齿轮传动 3.单级圆柱直齿齿轮传动 4.桩锤图3-1 传动方案简图4.2.2运动和动力参数的计算传动比的计算及分配(1) 电动机满载转速980r/min 工作机的转速为15r/min(2) 总传动比i=nn=98015=65.3(3) 传动比分配：行星齿轮减速器传动比为：i1=18.1 圆柱齿轮减速器传动比为：i2=3.6(4) 传动装置运动参数计算 轴1(行星齿轮传动输出轴) P1=P12=370.990.98=35.8974kWn1=ni1=98018.1=54.14r/min T1=9550P1n1=95

42、5035.897454.14=6336.787Nm 轴2(圆柱齿轮传动输入轴) P2= P11=35.89740.99=35.5384kWn2=n11=54.141=54.14r/min T2=9550P2n2=955035.538454.14=6273.414Nm 轴3(圆柱齿轮减速器输出轴) P3= P23=35.53840.98=34.8276kWn3=n2i2=54.143.6=15.03r/min T3=9550P3n3=955034.827615.03 =22129.313Nm 将以上数据列表轴号转速n(r/min)功率P(kW)转矩T(Nm)传动比i效率电机轴98037360.5

43、6118.113.60.97020.990.98轴154.1435.89746336.787轴254.1435.53846273.414轴315.0334.827622129.3134.2.3行星齿轮减速器的设计计算传动比的计算及分配 计算总传动比总传动比i=18.1因为行星轮数目cs=3时，传动比范围只有iAHB=2.113.7，故选用NGW型两级行星齿轮传动。 传动比的分配分配原则是各级传动等强度和获得较小的外型尺寸，在NGW型两级行星齿轮传动中，用角标1表示高速级参数，2表示低速级参数。设高速级与低速级外啮合齿轮材料、齿面硬度相同，则Hlim1=Hlim2；取行星轮数目cs=3；齿面工作

44、硬化系数ZW1=ZW2；低速级内齿轮分度圆直径db2与高速级内齿轮分度圆直径db1之比值以B表示，并取B=db2db1=1.2；取载荷不均匀系数KC1=KC2；取齿宽系数21=1.2。因为动载系数KV、接触强度计算的齿向载荷分布系数KH及接触强度计算的寿命系数ZN的三星乘积KV1KH1ZN2KV2KH2ZN1等于1.82.0，故取KV1KH1ZN2KV2KH2ZN1=1.9。所以A=cs12KC1KV1KH1ZN2ZW2Hlim22cs21KC2KV2KH2ZN1ZW1Hlim12=1.21.9=2.28E=AB3=2.281.23=3.94在使用文献8图6-9，查出NGW型两级行星齿轮传动的

45、传动比分配i1=4.5，i2=ii1=18.14.5=4.04.2.4 高速级配齿计算 配齿计算通常行星齿轮数目cs=3，过多会使其载荷均衡困难，过少又发挥不了行星齿轮传动的优点，由于i1=4.5距可能达到的传动比极限值较远，所以可不检验邻接条件。各齿轮数按传动比条件公式ia1c1b1za1cs=c进行配齿计算，计算中根据ia1c1b1并适当调整，使c等于整数，再求出za1应尽可能取质数，并使za1/cs整数。 则ia1c1b1za1cs=4.5za13=34所以za1=23 zb1=ccs-za1=343-23=79 zc1=12zb1-za1=1279-23=28 这些符合za1取质数，z

46、a1/cs整数，zb1/cs整数，且zb1/zc1及za1/zc1无公约数，c/cs整数的NGW型配齿要求。采用高变位，因ia1c1b1=4.54,所以太阳轮取正变位，行星轮和内齿轮取负变位，即即xa1=0.3，xc1=xb1=-0.3。如果ia1c1b1350,则取1=0.5。按接触强度初算中心距a公式：a=484u13KTAHlim2umm计算中心距 （内啮合用”-”表示）：a1=4841.22+132.4138.2150.6160021.22=60.330mm模数m=2aza1+zc1=260.33023+28=2.37，取模数m1=34.2.4.2计算A-C传动的实际中心距和啮合角AC

47、实际中心距aAC1=m12za1+zc1=3223+28=76.5mm因是直齿轮高变位，则YAC1=a-aAC1m1=76.5-76.53=0cosAC=aAC1acos=cos20所以AC=204.2.4.3计算C-B传动的中心距和啮合角CB实际中心距：aCB1=m12zb1-zc1=3279-28=76.5mm因为中心距变动系数YCB1=a-aCB1m1=76.5-76.53=0，所以啮合角CB=20。4.2.4.4几何尺寸计算按高变位齿轮传动的几何计算A、C、B三轮的几何尺寸。 分度圆直径 da1=m1za=323=69mm dc1=m1zc=328=84mm db1=m1zb=379=

48、237mm 齿顶高 haa1=ha*+xa1m1=1+0.33=3.9mm hac1=ha*+xc1m1=1-0.33=2.1mm hab1=ha*-ha*-xb1m1=1-0.16-(-0.3)3=3.42mm式中ha*=7.551-xb2zb=7.551+0.3279=0.16 齿根高 hfa1=ha*+c*-xa1m1=1+0.25-0.33=2.9mm hfc1=ha*+c*-xc1m1=1+0.25-(-0.3)3=4.7mm hfb1=ha*+c*+xb1m1=1+0.25+(-0.3)3=2.9mm 齿高 ha1=haa1+hfa1=3.9+2.9=6.8mm hc1=hac1+

49、hfc1=2.1+4.7=6.8mm hb1=hab1+hfb1=3.42+2.9=6.32mm 齿顶圆直径 daa1=da1+2haa1=69+23.9=76.8mm dac1=dc1+2hac1=84+22.1=88.2mm dab1=db1-2hab1=237-23.42=230.16mm 齿根圆直径dfa1=da1-2hfa1=69-22.9=63.2mmdfc1=dc1-2hfc1=84-24.7=74.6mmdfb1=db1+2hfb1=237+22.9=242.8mm4.2.4.5验算A-C传动的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度强度计算所用公式同定轴线齿轮传动，但确定KV和ZV所用的圆

50、周速度用相对于行星架的圆周速度vH=da1n11-1i1100060ms则vH=699801-14.5100060=2.75m/sKV=1+0.093vHza1100=1+0.0932.7523100=1.06动载系数速度系数ZV由文献8表6-11查得ZV=0.964。 确定计算公式中的系数 使用系数kA=1齿间载荷分布系数kHkF弯曲强度计算时，kF=1+b-1F 接触强度计算时，kH=1+b-1H式中F及H齿轮相对于行星架的圆周速度vH及大齿轮齿面硬度HB2对kHkF的影响系数，查文献8表6-29选取F=0.8、H=0.8。b星轮数目对kHkF影响系数。对于圆柱直齿轮或人字齿轮行星传动，如

51、果行星架刚性好，行星轮对称布置或者行星轮采用调位轴承，则使太阳轮和行星轮的轴线偏斜可以忽略不计，b值可由文献8图6-10查取。d=aa1da1=0.576.569=0.554查文献8图6-10选取b=1.16 kF=1+1.16-10.8=1.13 kH=1+1.16-10.8=1.13齿间载荷分布系数kHkF：先求端面的重合度：a=12z1tana1-tan+z2tana2-tan其中：a1=cos-1da1cosdaa1=cos-1690.939776.8=32.4 a2=cos-1dc1cosdac1=cos-1840.939788.2=26.5则：a=1223tan32.4-tan20

52、+28tan26.5-tan20 =12230.6346-0.3640+280.4986-0.3640 =1.59因为直齿的重合度=a，所以kH=kF=0.645=0.6451.59=1.026节点区域系数：zH=zH-0.00833-8式中zH=4.880.71-Y2，Y=xC+xAzA+zC=0所以zH=4.880.71-02-0.008330-8=2.53查文献5表6.4得弹性系数：ZE=189.8Nmm2接触强度计算的重合度系数：Z=4-a3=4-1.593=0.896接触强度计算的螺旋角系数：Z=cos=cos0=1接触强度计算的寿命系数ZN：因为当量循环次数Ne5107，则ZN=1。最小安全系数：取SHmin=1。润滑剂系数ZL：考虑用N46(30号)机械油作为润滑冷却剂，按文献8表6-10，取ZL=0.93。粗糙度系数ZR：按文献8表6-12，取ZR=0.94。齿面工作硬化系数：ZW=1。接触强度计算的尺寸系数：ZX=1。 A-C传动接触疲劳强度验算计算接触应力：HAC=Ftd1bu+1ukAkVkHkHZHZEZZ=2000T1d120.6a1.22+11.2211.061.131.0262.53189.80.8961=2000360.566920.676.51.22+11.221.228943430.25382=1