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钻机回转器和变幅机构设计及Solidworks软件建模研究
摘要
工厂内通用的钻机是一种机电液一体化程度较高，功能多，技术含量高的灌注桩成孔施工工程机械设备，主要用于大直径深孔灌注桩成孔施工等。钻机以其优良的性能，逐渐取代了其它工作效率低、污染严重的桩工工程机械设备。在施工过程中，为保证成孔精度和成孔质量，变幅机构和回转器的设计与分析具有重要的理论意义和实用价值。本文结合变幅机构和回转器的工作原理及其受力特性，研究了变幅机构和回转器的组成、工作原理及特点，并用尺寸优化方法对其轴套轴内外径、轴段长进行了改进设计，最后利用Solidworks软件对其进行了零件设计和计算，并对变幅机构和回转器进行了尺寸优化，为钻机变幅机构和回转器的结构设计、结构优化、轻量化提供了理论依据和参考。
关键词：回转器；变幅机构；钻机
目录
TOC\o1-3\h\u摘要 I
第1章绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2国内外钻机研究现状及发展趋势 1
1.2.1钻机国外研究现状及应用趋势 1
1.2.2钻机国内研究现状 2
1.2.3全液压锚固钻机国内外研究技术现状 3
第2章钻机变幅机构概述 4
2.1钻机变幅机构的结构 4
2.2钻机变幅机构的工作原理 5
第3章钻机变幅机构的力学分析 5
3.1钻机变幅机构的自由度计算 5
3.2工作装置总成的重心计算 7
3.3变幅机构动力 8
3.4工况分析 10
3.5工况下力学建模与分析 12
第4章变幅机构设计 14
4.1钢丝绳的选择 14
4.2卷筒的设计和绕绳系统的计算 15
第5章回转器结构及原理 16
5.1校核计算 16
5.2仿真验证 18
第6章变幅机构三维仿真 20
6.1变幅机构三维仿真 20
6.2三维建模 20
6.3装配模型建立 20
第7章结语 21
参考文献 23
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绪论
1.1研究背景及意义
自改革开放以来，我国对于各类基础建设需求扩大，同时在我国经济实力、国力稳步提升的背景下，各地基础设施建设也全面展开，各类大型工程项目陆续上马。随着项目规模的不断扩大，在桩基础方面，也有着更加严苛的要求，特别是高速公路、城市地铁轻轨、铁路等项目，相比较一般的基建工程，此类桩基工程不仅有着较长的工期，而且工作量大，施工强度大，进度要求高，环境要求高，施工难度大，如果采用传统的施工技术，使用常规设备，要满足要求是有着较大难度的，在人文思想、环保意识更加提升的背景下，加之相关法律制度越加完善的限制，对施工也有着更高的要求。因使用现浇混凝土灌注桩的方法进行桩基施工有着良好表现，以及施工技艺较完善的优势，使得它在各类工程项目中获得广泛运用，因此种方法的桩基承载力表现优异，因而对其它施工方法也实现更多的取代，成为国内最多使用到的一种施工方法，是桩工机械设备发展的未来走向。在国外，在灌注桩施工使用到的机械中，钻机已成为主力军，在部分国家，钻机在现场灌注桩施工机械中的比例甚至超过80%。随着在基础设施建设方面发展中国家的脚步不断加速，钻机施工不仅更多的应用到混凝土灌注桩工程施工中，而且在各类钻孔灌注桩工程中也获得更广泛的应用。
钻机有许多特点：施工效率高，机、电、液一体化集成度高，噪音小，装机功率大，功能多，输出扭矩大，地层适应性强，轴向压力大，成孔质量好，机动灵活，污染小，易于操作。大孔径深孔灌注桩，更多的采用成孔施工方式。采用旋挖钻孔工具（长短螺旋钻、捞砂钻斗等），并与摆管机等配合，能够实现全套管壁的成孔作业，对地下连续墙，能够使用抓斗实现钻孔作业，合理使用类型不同的各类钻机，能够适应不同的施工环境条件，譬如：卵石层、粘土层、风化泥岩等，从而做到一机多能，并且能够使得机械形态以更快的速度进行调整，为施工创造便利条件。当前，在各类钻孔灌注桩施工中，钻机的应用已然非常的广泛，是桩工机械发展的未来走向。
旋挖式钻机技术含量高，钻进速度快，对环境污染小，已成为建筑桩基工程理想的施工机械，广泛应用于建筑工程中，如灌注桩、咬合桩、地下连续墙桩等，是今后桩基工程的代表，具有广阔的发展前景。因此，围绕旋转式钻机的相关技术进行分析与研究也就越加迫切。
1.2国内外钻机研究现状及发展趋势
1.2.1钻机国外研究现状及应用趋势
由于其操作方便，地层适应范围广，施工效率高，环保性好，目前在国外市场上的灌注桩应用十分广泛。特别是在欧美及一些发达国家，灌注桩已成为主导产品。
钻机是综合了全套管钻