一种便携式打桩机激振器的设计

荆楚理工学院

课程设计成果

学院：机械工程学院班级：08机制1班

学生姓名：学号：

设计地点（单位）：机械工程学院

设计题目：一种便携式打桩机激振器的设计

完成日期：2011年12月30日

指导教师评语：

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成绩（五级记分制）：

教师签名：

荆楚理工学院课程设计任务书设计题目：一种便携式打桩机激振器的设计

学生姓名

课程名称专业课课程设计专业

班级

机制专业2008级1班

地点起止

时间

2011.12.5~2011.12.30

设计内容及要求

1.偏心块的设计。根据所给的激振力和激振频率设计相应的偏心块，要求尺寸合理，并且能够产生要求的激振力。

2.齿轮的设计。确定齿轮的几何尺寸，并对齿轮进行受力分析，最后校核齿轮的强度。

3.皮带传动的设计。确定传动带的型号、根数、长度；确定带轮的结构尺寸。

4.激振器主动轴、从动轴的设计及强度校核。

5.激振器箱体的设计。

6.作图。把偏心块、齿轮、带轮、主动轴、从动轴各画在一张A4图纸上；把激振器的装配图画在一张A2图纸上。

7.编制设计说明书。用A4纸抄写，采用标准的统一格式。

进

度

要

求

见附件。

参考资料1．濮良贵主编．机械设计．第八版．北京：高等教育出版社，2006 2．吴宗泽主编．机械零件设计手册．第一版．北京：机械工业出版社，2004 3. 数据库中相关文献资料。

其它

说明

1．本表应在每次实施前一周由负责教师填写二份，教研室审批后交学院院备案，一份由负责教师留用。2．若填写内容较多可另纸附后。3．一题多名学生共用的，在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。

教研室主任：指导教师：

2011 年 11 月 10日

一、设计题目：

一种便携式打桩机激振器的设计

本设计旨在设计一种单层偏心块式的激振器，这种激振器是振动打桩机的核心装置，其结构简图如下。

M

同步齿轮

箱体

偏心块

轴

带轮

二、原始数据和技术要求：

激振力的选择：16 kN

激振频率的选择：1800 r/min

三、进度安排：

内容时间

1天

阅读设计任务书，明确设计任务和应上交的资料；查阅相关资料，

收集和阅读资料。

偏心块的设计2天

齿轮的设计2天

皮带传动的设计2天

激振器主动轴、从动轴的强度校核。2天

箱体的设计2天

作图5天

编写设计说明书3天

答辩和上交资料1天

目录

第一节：振动打桩机及其工作原理 (1)

1.1振动打桩机的结构 (1)

1.2振动打桩机的工作原理 (2)

第二节偏心块的设计 (3)

2.1偏心块材料的选择 (3)

2.2 偏心块的结构设计 (3)

第三节电动机的选择和各轴参数 (6)

3.1电动机的选择 (6)

3.2电动机的主轴和工作轴的传动比 (6)

3.3传动装置的运动和参数计算 (6)

第四节传动零件的设计计算 (7)

4.1 V带传动的设计 (7)

4.2激振器齿轮设计 (9)

4.2.1激振器齿轮设 (9)

4.2.2齿轮的受力分析 (9)

4.2.3齿轮强度校核 (9)

4.3激振器的传动 (10)

4.3.1轴的结构设计 (10)

4.3.2从动轴的受力分析与强度校核 (11)

第五节箱体的设计 (13)

总结 (14)

参考文献 (15)

附图：偏心块、带轮、齿轮、主动轴、从动轴、激振器装配图

第一节：振动打桩机及其工作原理

1.1振动打桩机的结构

振动打桩机的振动锤主要由原动机、激振器、夹装器、减振装置和电气操作箱组成。基本机构如图1-1所示。

图1-1电动式振动打桩机振动锤

1、原动机：原动机是振动打桩机的动力元件，一般采用异步电机，要求在强烈的振动状态下能可靠的运转，并且要有较高的启动力矩和过载能力。

2、激振器：激振器包括轴、偏心块、齿轮等，为了适应不同类型的桩锤以及土壤环境，可以采用改变偏心块中固定块与活动块之间的相位差来达到调矩的的。如图1-2

3、减振器：为了避免将振动桩锤产生的振动传至桩架在吊钩与减震器之间必须减振，减振器一般是由压缩弹簧组成，由于弹簧的减振作用，使振动器所产生的较大振幅传速到吸振器时将大为减弱。

4、夹桩器：振动桩锤工作时必须与桩刚性连接，这样才能把振动桩锤所产生不断变化大小和方向的激振力传给桩体。因此，振动桩锤都有夹桩器，一般为于激振器的下面夹桩器将桩夹紧，使桩与振动桩锤成为一体，一起振动。

图 1-2 激振器简图

1.2振动打桩机的工作原理

有等量偏心力矩的二块偏心体左右对称布置，以相同转速左右反向回转，其产生的离心水平方向相抵，垂直方向叠加，机械仅发生垂直振动，如图1-3所示。振动桩锤利用夹头将振动传递给桩体，使桩周围的土发生共振，从而使桩周围的摩擦阻力和端部阻力急剧降低。利用这一原理，打桩时由于桩的地盘反力降低，靠振动桩锤与桩的重量使桩下沉。拔桩时靠起重机等的引拔力将桩拔起。

图1-3 偏心体的回转与振动的发生原理

电动式普通型振动桩锤是振动桩锤的基本型，品种多，应用最广。由于振动桩锤具有贯入力强、使用方便、施工速度快、成本低等特点，因此应用广泛，但是目前使用的电力驱动振动桩锤（单极调矩或两级调矩）存在如下问题：

（1）根据不同的土壤固有频率和阻力大小，应对振动桩锤作相应的频率和力矩调整，以接近土壤频率，使沉桩阻力最小，功率利用系数最高。但普通型振

动桩锤在运转过程中不能变频变幅，给施工带来许多不便。