机械原理课程设计

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1、目录一、设计任务题目、数据及要求二、机械主体运动方案拟定三、主体运动方案的选择确定四、主体机构的运动分析与分析五、机械系统的运动简图六、设计总结七、参考资料一、设计任务题目、数据及要求1、设计任务题目井下坑道钻机运输装置方案设计井下坑道钻机运输装置可以在井下将钻井机搬运，并能在机器工作时作为机架，稳定地支撑住机器，能承受足够的倾翻力矩作用。2、设计任务数据立轴式坑道钻机重量为3T，巷道宽度为2m，高度为3m；机器尺寸为1.8m*1m*1.5m。3、设计任务要求针对上述设计内容，使学生受到机械设计的全面训练，起到培养学生的设计能力、创新能力和工程实践能力的目的。在按照上述内容

2、进行设计的过程中还应做到以下工作要求：（1）针对设计题目开展调查研究，了解与待设计题目相类似产品的情况，增加设计的感性知识。（2）设计过程中，由于学生是第一次从事机械设计，缺乏实践经验、应认真参加与之相关的机械设计实验。（3）综合课程设计完成后，应参加答辩，答辩成绩作为评分的重要依据。二、机械主体运动方案拟定该装置要满足能够在狭窄的井下巷道内移动，且地面松软潮湿，并能够实现对该机器的搬运和稳定地支撑住机器，所以，该装置的支座面应该要尽可能大，以能使该机器不下陷，并能够实现前进、后退和转向，并且应能使机器稳定，同时，应该有能够固定立轴式坑道钻机的方式。下面，有三种方案供选择：

3、方案一：带履带的行走机构优点：支承面积大，接地比压小，履带支承面上有履齿，不易打滑，牵引附性能好，有利于发挥较大牵引力。缺点：结构复杂，质量大，运动惯性大，减震功能差，使得零件易损坏，因此，行驶速度不能太高，机动性能差。履带行走机构结构简图方案二：步行式行走机构优点：质量小，运动惯性小，机构行走灵活，转向方便，机动性能好。缺点：结构复杂，支承面积小，接地比压大，在松软潮湿地面容易下陷。另外，行走机构实现困难。方案三：轮式行走机构优点：质量小，运动惯性小，机构行走灵活，可仿用汽车差速器结构控制前轮实现快速灵活地转向。缺点：车轮与地面的接触面积小，接地比压大，在松软潮湿地面容易

4、下陷和打滑，增大行车阻力，需要更大的驱动力。二、主体运动方案的选择确定合理的运动方案应该要满足该机器的工作及运输要求，即在该机器工作的时候，能够稳定住机器，不使该机器发生倾斜；此外，该运动方案也应使该运输装置简单，能够完成运输任务，另外也应该使该装置尺寸紧凑，加工制造方便，成本低廉，使用维护费用低。综上所述，我们比较上面三种运动方案，可以得出，我们可以选择履带行走机构方案。此装置包括：履带、行走减速机、驱动轮、行走架、支重轮、托链轮、张紧装置、导向轮等组成。三、主体机构的运动分析与设计（一）履带查资料可知，目前工程钻机主要使用的是组合式履带。组合式履带由链轨、履带板、销子和

5、衬套组成。履带是用来将整个钻机的重量传给地面、并保证钻机有足够的牵引力、履带直接和土壤、沙石等较复杂地面接触，并趁手地面不平所带来的冲击和局部负荷，因此，履带除应具有良好的附着性能外，还要有足够的强度、刚度、耐磨性和耐腐蚀性。1、履带支承长度L、轨距B和履带板宽b令l——驱动轮和引导轮之间轮距；h——表示高度；G——表示整机质量（t）(二)行走减速机此行星减速器是第一级太阳轮a1作为输入，第三级行星架c1固定，内齿圈b作为输出。本次计算时采取给整个行星齿轮传动系统加一个公共的角速度，使得内齿圈角速度为零（相当于将其固定），把原系统转化成为以太阳轮a1为输入，第三级内齿圈b固

6、定，行星架c1为输出的传动系统。内齿圈固定时，各级传动比为：(二)驱动轮驱动轮的形状决定于它同履带的啮合形式。一般分为整体式履带啮合的驱动轮和组合式啮合的驱动轮。驱动轮有整体铸造齿圈和轮毂、分开铸造以及分段铸造三种。后两种形式一般采用螺栓固定，磨损后修复方便也可以节约钢材。但与整体式比较制造较为复杂。(三)行走架行走架是履带行走装置的承重结构，一般由底架和履带架组成，通常由高强度钢板焊接而成。工程钻机用履带行走装置的行走架通常由组合式和整体式两种。（1）组合式行走架组合式行走架底架为框架结构，横梁一般为焊接的箱型梁，履带架通常采用下部敞开的“门”形截面，下面安装支重轮，一端

7、安装行走减速机和驱动轮，另一端安装引导轮。组合式行走架可做成可伸缩式履带行走装置。可伸缩式履带行走装置一般应用于10吨米以上的旋挖钻机，大型挖掘机、履带式起重机、地下连续墙抓槽机等大型设备，这些设备要求作业时稳定性要好，需要将履带向外伸出增大支撑面，提高作业稳定性，运输时将履带收回减小运输尺寸，有的特大型设备运输时还需要将两个履带架拆下，以减小运输尺寸和单件运输质量。（1）整体式行走架目前工程钻机常用的整体式行走架有H型和X型两种，根据使用要求的不同，又有带回转支承和不带回转支承之分。H型行走架结构简单，成本低，制