913_履带式锚固钻机总体设计

摘 要
履带式锚固钻机组要是由回转器、 推进架、钻机步履机构、钻机机架、钻机操纵台 管路等相应的部件组成。

履带式锚固钻机组要用于目前地铁、高层建筑、机场及其他需要 深基坑进行锚固、旋喷、降水等相应的作业。

在此次的论文课题中，我在屠德刚老师的指 导下，对钻机的结构布局、其动力回转结构、液压系统的运作等方面有了很大的认识，通 过CAD等制图软解的辅助，更加形象的刻画了履带式锚固钻机的总体以及液压系统，通过 资料的查询，对其动力系数和相应的各项参数指标了解有着本质的提升。

在分析运动及设 计结构时，要把产品的外型也要考虑在钻机设计中。

通过这几个月的学习、查询本人熟悉 了解履带式锚固钻机的工作原理以及各部件，了解其组成、如何工作及连接关系，对各部 件的材质有了相应的了解。

做到了钻机布局合理美观、安装使用方便。

关键词： 履带式锚固钻机 钻机步履机构 液压系统
Abstract
Rawler type anchor drill unit if the gyrator, propulsion, drill steps institutions, drill rack, drill control console of corresponding parts such as pipeline. Crawler type anchor drill unit to be used for the subway, high building, airport and other need to anchor deep foundation pits, jet grouting, precipitation, etc. The corresponding operations. In the thesis topic, I under the guidance of the teacher Tu, structure layout, the power of drilling rig rotary structure, hydraulic system's understanding of the operational aspects had the very big through CAD and other drawing soft solution of the auxiliary, more image depicts the crawler anchorage overall as well as the hydraulic system of drilling rig, through the data query, the power coefficient and corresponding parameter indicators to know has the nature of ascension. On the analysis of the movement and structure design, to product appearance also want to consider in the rig design. Through this a few months of learning, inquiry I understanding of crawler anchor drilling machine working principle and parts, understand its composition, how to work and connection relationship, have the corresponding knowledge of parts material. Did it drill rational layout and beautiful, easy installation and use.
Keywords: Caterpillar anchoring drill rig Drill steps institutions The hydraulic system
目 录
摘 要 (V)
Abstract (VI)
目 录 (VII)
1 绪论 (1)
1.1 钻机主要用途 (1)
1.2、主要技术参数 (3)
13、主机垂直状态：3200×2200×5000 (4)
2 钻机的总体传动设计 (5)
2.1、总体传动设计 (5)
3 动力头（回转器）设计 (7)
3.1. 动力头介绍 (7)
3.2. 设计要求 (8)
3.3 设计步骤 (8)
3.4 设计方案的分析与确定 (8)
3.5 主要零部件的结构及其选用 (8)
3.5.1. 各轴在动力头中的位置 (8)
3.5.2. 轴的结构设计 (9)
3.5.4. 轴的支承方式及轴承的选用 (9)
3.6 设计及校核 (10)
3.6.1 功率及转速计算 (10)
3.6.2 齿轮校核 (10)
3.7 典型工艺编制 (13)
3.7.2 箱体（MDL80D­2­33） (16)
4 液压设计计算及说明 (18)
4.1 液压原理的设计 (18)
4.1.1 加压提升油路设计思路 (18)
4.1.2 起塔油路的设计思路 (18)
4.1.3 支腿油路的设计思路 (18)
4.1.4 主油路的设计思路 (18)
4.2 液压系统的计算 (19)
4.2.1 实际参数的计算 (19)
4.2.2 液压系统中主油路的校验 (26)
4.3 热平衡计算 (29)
4.3.2 双联泵 CBTL­F410/F410­AFP (30)
4.3.3 小泵 CBW­F203­AFP (31)
5 泵站的设计 (32)
5.1 泵站的介绍及作用 (32)
5.2 泵站的组成 (32)
5.2.1 油泵及电动机 (34)
5.2.2 散热器 (34)
5.2.3 油箱 (34)
5.2.4 空气滤清器 (36)
5.2.5 过滤器 (36)
6 操纵台的设计 (37)
6.1 操纵台的介绍及作用 (37)
6.2 设计要求及步骤 (37)
7 管路附件 (42)
7.1 油管的种类及选择 (42)
7.1.1 油管的种类 (42)
7.1.2 油管的选择 (42)
8 推进架中油缸的设计 (45)
8.1油缸设计要点 (46)
8.2设计要求： (46)
8.3加压提升油缸主要尺寸的确定： (46)
9 结论与展望 (49)
9.1 结论 (49)
9.2 展望 (50)
致谢 (50)
参考文献 (52)
1 绪论
图 1.1 型钻机总图
1. 固定架
2. 夹持卸扣装置
3. 孔口导向装置
4. 80 回转器
5. 液压马达
6. 73 防松器
7. 单 重分流器(50 通径)
8. 推进架
9. 滑架 10. 变角机构 11. 机架 12. 转盘组件 13. 步履机构 14. 支撑组件
图 1.2
1.1 钻机主要用途
该机主要部件均采用了最新的成组技术，再设计全新的液压系统，使其成为一体，关
键元件选用国内名牌产品，全液压控制，仪表显示，操作方便灵活，大大提高了工作效率， 满足了客户需要。

该机属于全液压回转器式锚固工程钻机，整机重量小于 6000 公斤。

该钻机适用城市 中基坑支护和控制建筑物位移的锚固工程。

钻机是整体式，并且配有履带行走底盘和夹持 卸扣器。

履带底盘移动迅速，对中孔位置方便。

夹持卸扣器可以自动拆卸钻杆和套管，降 低了工人的劳动强度，提高拆卸的效率。

MDL­80D 型履带锚固钻机性能稳定，工作效率高，具有多用性，具备钻进复杂的地 层和处理事故能力。

它配套普通合金钻头等钻具可进行回转钻进；在硬岩层采用常规球齿 钻头，进行冲击回转钻进，高速成孔；与空气压缩机及气动潜孔锤配套，在卵砾石等不稳 定地层，采用跟管钻进钻具可进行跟套管钻进成孔，并增加了旋喷功能。

这台钻机主要有如下几大特点:
1、全液压控制、操作方便灵活、移位方便、机动性好、省时、省力。

2、钻机回转器采用双液压马达驱动，输出扭矩大，回转中心较同类的产品低，大大 提高了钻机钻孔的平稳性。

3、新型的变角机构使对孔更加的方便，调节范围变大，可以降低对工作面的要求。

4、针对客户当地的特殊工况，对散热系统进行了优化，确保液压系统在室外温度为 40°C时，最高温度不超过75°C。

5、配有专用跟管钻进钻具（钻杆、套管、偏心钻头等），在不稳定地层用套管护壁开 孔，常规球齿钻头终孔。

钻进效率高，成孔的质量好。

6、钻机主要适合于深基坑锚固支护，还可通过旋喷模块的更换，使钻机可以进行旋 喷施工。

1.2、主要技术参数
图 1.3
主要钻进方法：潜孔锤常规钻进、合金钻进、螺旋钻进。

1、钻孔直径（mm）：φ100～φ210
2、钻孔深度（m）：60～100
3、钻孔角度（°）：0～90
4、额定输出扭矩(Nm)：4500
5、额定转速（r/min，正反转）：Ⅰ档(低速档) 6 20 36 60 (输出扭矩 4610 N.M)
Ⅱ档(高速档) 12 40 72 120 (输出扭矩 1767 N.M)
6、额定提升力（kN）：60
7、额定给进力（kN）：30
8、给进行程（mm）：2800
9、滑移行程(mm)：900
10、动力：电动机，30kW+11kW+1.5kW
11、重量（kg）：6000
12、爬破角度：25°
13、主机垂直状态：3200×2200×5000
14、主机水平状态：4800×2200×1900 (不装固定架)
2 钻机的总体传动设计
2.1、总体传动设计
传动的类型有按工作原理分有机械式，电力式，流体式，磁力式；按运动方式分有定 传动比、变传动比，变传动比又分为有级和无级以及周期性规律变化等。

但传动方案选择 必须遵循以下的几个原则 [1] ：
1、综合利用各类传动方式：
电气传动用动力机驱动和控制系统；机械传动是传动装置中支撑性的部件用于传动比 确定和精度要求较高的场合（本钻机动力头的设计就属于这种情况）；液压传动不仅担负 了传动功能同时也用于实现工作机部分的执行机构（本钻机使用液压系统一方面使桅杆竖 立，动力头上下滑动，另一方面传动给液压马达，提供动力头的动力输入和履带的动作）； 气动多用于辅助性传动场合。

2、功率是方案选择的重要因素：
小功率满足工作性能的前提下应选用结构简单，费用低廉；大功率为节能和降低成本，则 需要考虑传动效率。

3、变速要求：能实现不同转速下的钻进。

4、标准化：各零件尽量标准化。

5、固定传动比
对于固定传动比的传动优先采用机械式传动装置：
（1）合理安排传动机构顺序。

连杆机构，凸轮机构等通常设置在靠近工作机低速一级 的一端；摩擦传动，圆锥副等安排在高速端。

综上，选用液压传动为主，由泵站产生高压油，进入操纵台的五路控制阀。

高压油通 过控制阀的工作油路一路负责钻机的快速钻进，一路负责钻机一边行走马达行走、支腿油 缸的工作以及动力头的调速，另一路负责钻机的另一边行走马达行走、支腿油缸的工作以 及钻机的慢速钻进和快速提升，还有一路负责钻机旋喷施工时的起塔动作、慢速和调速提 升，最后一路负责钻机自动拆卸钻杆和套管。

MDL­80D型钻机主要有如下几个部件组成：
1、动力组件
动力组件由三台电机分别带动三组泵：其中一组是大双联泵，大泵是负责回转器的快 速回转和快速提升。

还有一组是小双联泵，是负责钻机的回转、行走、分配、回转器的加 压提升给进。

最后一组是小泵，是负责钻机的起塔、滑架移动、调速给进、支撑。

钻机开 机时要注意三个电动机的转向，其转向要与电机后壳上或泵上的黄箭头标向一致，否则钻 机不能正常工作。

2、回转器部分
回转器由双液压马达驱动，经齿轮传动变速，带动主轴和前端钻杆接头正反转，以此 驱动下面的钻杆旋转。

后面接有一个分流器，方便接气、浆等介质 (见附图回转器示意图)。

回转器箱体内贮存有齿轮润滑油，使用时应经常检查油量是否足够。

回转器的上下移动是通过链条作用下实现的，当钻机工作一段时间后，回转器会因零 件磨损而出现晃动情况，这时应及时地松开锁紧螺母，旋动回转器与推进架连接处的紧定
螺钉调整侧面和底部的滑动间隙，然后重新固定螺母。

但应注意耐磨板间隙不可过紧。

3、推进架部分
推进架是支承孔口装置、回转器组件、加压提升组件的部件。

它通过链条带动回转器 进行上下进给，连接的双头螺栓可能会因为震动等原因而松动，所以施工人员要注意检查 链条的松紧。

(见附图推进架示意图、底部滑轮示意图、滑动导轮组件示意图、顶部滑轮示 意图)
4、变角机构组件
变角机构组件是支承推进架的部件，在钻机工作时，将撑杆将底架与推进架和滑架连 接起来，这样钻机在钻孔时，推进架就不会产生晃动
5、卸扣装置组件
卸扣装置组件是用来上卸套管和钻杆的， 共有六个油缸为执行元件。

具体工作方法是， 将所要拆卸的丝扣放在两对卡瓦之间，将提升给进手柄放处于浮动状态，将分配阀处于正 位，将卸扣手柄复位后再置于中位，夹紧前后两对卡瓦，动力头慢速反转，松开主动钻杆 后，卸扣手柄上板到卸扣档，重复几次，拆卸完成。

（见附图选配件卸扣装置示意图）
6、履带底盘
钻机加装了液压履带底盘，通过手动控制阀，轻松实现钻机前进、后退、转弯及钻机 调平，从而使其具有移位方便、机动性好，省时、省力的特点。

7、液压系统(见附图液压原理图)
8、电气系统
由于钻机自身不带有动力源，故需从外部将三相交流电源接入控制电柜中。

电机采用 星三角启动，以降低启动电流，电柜总输入功率为42.5kW。

电气柜中有漏电开关作为安全 保护、又为液压系统提供过压保护及各种报警，使用户随时了解钻机的状态。

开机前要注 意电气柜接地线是否牢固可靠。

孔口导
向装置（根
据实际情况
选配）
上夹持
下夹持
图 1.4
孔口装置
图 1.5
动力头组件
图
图 1.5 步履机构
3 动力头（回转器）设计
3.1. 动力头介绍
MDL­80D 型钻机动力头（回转器）由双液压马达驱动，经齿轮传动变速，带动主轴和前
回转器
球阀
回转器接头体 （根据实际情 况选配） 轨道滚轮 组件
张紧轮 支重轮 托轮 驱动轮
端钻杆接头正反转，以此驱动下面的钻具旋转。

动力头箱体内贮存有齿轮润滑油，使用时应经常检查油量是否足够。

在箱体侧面设有 油位螺栓口，将桅杆升至垂直状态，松动动力头上的油位螺栓就可作检查。

动力头的上下移动是在链条作用下通过其下的滚轮组件实现的，当钻机工作一段时间 后，滚轮组件会因零件磨损而出现晃动情况，这时应及时地松开锁紧螺母，旋动滚轮组件 的紧定螺钉调整侧面和底部的滑动间隙，然后重新固定螺母。

但应注意耐磨板间隙不可过 紧。

3.2. 设计要求
1. 输出调速范围及各档的转速要能满足各工作机构运动速度的要求；
2. 要求能按各工作机构需要合理分配动力；
3. 要求根据需要改变工作机构的运动方向（反档）；
4. 具有足够的强度、刚度和耐磨性，保证工作可靠、运转平衡、传动效率高、发热量小、 结构简单、维修方便、布局美观、使用寿命长等 [2] ；
3.3 设计步骤
1. 根据传动系统中所给的档数，传动比与调速范围，草拟传动方案；
（1）. 调研，收集资料，分析比较；
（2）. 确定动力头的形式和布局；
（3）. 确定工作总时数（根据制造缓和使用的具体情况，一般连续工作两年）；各档时间 使用率（根据钻进工艺和钻速级数，用统计方法得出）；
（4）. 绘出动力头传动草图
2. 确定动力头的主要参数，尤其是齿轮的主要参数：
包括：齿数Z，中心距 A，齿轮模数 m，齿宽 b。

3. 根据传动比的选配齿轮，确定齿轮齿数；
4. 进行齿轮、轴、轴承等零件的强度、刚度和寿命的计算；
5. 进行结构设计，绘制装配图（应考虑结构的先进性、合理性、工艺性、装配性及系列化、 通用化、标准化等问题，还应注意与总体设计相协调）。

3.4 设计方案的分析与确定
动力头中只有一档机械变速，即只可输出一档转速。

但动力头转速可通过控制操作台 上的比例阀的工作流量来控制液压马达的转速，从而获得所需要的转速。

基于设计要求，动力头的结构比较简单，只需要一组齿轮啮合即可实现，根据输入与 输出转速的关系可以计算出齿轮的齿数。

根据设计的要求， 液压马达的输入转矩是1680N.m,主轴传递的扭矩为8000N.m。

为此， 我们采用双马达驱动，输入转矩通过齿轮轴与主轴齿轮的啮合通过主轴输出。

两个齿轮轴 齿数相同，转速相同，因此双马达对传动比没有影响，受到影响的只是主动轴齿轮的受力， 即扭矩。

3.5 主要零部件的结构及其选用
3.5.1. 各轴在动力头中的位置
在动力头中，布置轴的位置时要考虑整机布置要求以及与前后部件连接的位置关系，
并力求使各轴的位置有利于降低钻机重心，有利于操纵装置布置，有利于拨叉接近换档齿 轮，有利于齿轮在各轴上的布置。

3.5.2. 轴的结构设计
本次在设计轴时，需要解决的另一个问题是轴的结构设计，即根据轴类零件的装配和 加工，轴上零件的定位固定等要求，合理确定出轴的几何形状及结构的尺寸。

对于载荷较大而且无很大冲击的重要轴，一般采用的材料为40Cr。

在设计的过程中，我的设计思路是：首先根据所需要传递的扭矩计算得出安装齿轮的 轴段直径。

这个尺寸也是轴的主要尺寸之一。

然后，综合受力的情况、额定载荷、极限转 速安装尺寸等情况选择合适形式和尺寸的轴承，并以此确定轴承所在轴段的尺寸。

需要注 意的是，轴承选择时一定要保证轴便于安装。

1. 轴上零件的轴向定位和固定
主轴上需要布置的零件主要为齿轮，轴承。

轴承需要两端的定位，采用轴肩或者 隔圈定位。

齿轮的定位方式也与轴承的类似。

2. 轴上零件的周向固定
轴上的零件除了需要进行轴向固定外，还要周向固定，以满足机器传递转矩的功能要求。

对齿轮的周向固定，我采用花键连接。

3. 轴的加工和装配工艺性
4. 合理布置轴上零件。

3.5.3. 齿轮在传动轴上的布置
各档齿轮在传动轴上的布置方式将会影响轴的挠度，轴承的受力和寿命，影响换档操 纵的方便性，以及动力头的尺寸。

因此在进行齿轮结构设计和安排齿轮在轴上的位置的时 候必须要考虑以下的几点：
1. 在允许的情况下，要尽可能的减少齿轮的齿数；
2. 齿轮结构的形状要求尽量简单；
3. 齿轮在传动轴上的布置要尽量缩短轴向尺寸，充分利用可借用的空间，以利于减少 动力头箱体的尺寸；
4. 受力大的齿轮尽可能安排在靠近轴的支承部位，以改善轴的受力情况；
3.5.
4. 轴的支承方式及轴承的选用
机器中轴系大多采用滚动轴承来进行支承。

滚动轴承类型的选择、轴承的布置和支承 结构设计等对轴系的受力、固定、运转速度、轴承寿命等等都起着重要的作用。

传动轴的支承方式取决于轴的受力状况和动力头的结构形式。

对于简支方式支承的轴而言， 当轴只承受扭矩及径向力影响时， 可以选用径向球轴承。

如果轴上受有轴向力，一般采用圆锥滚子轴承 [3] 。

对于受径向尺寸的限制，不容易采用球轴承支承的轴，多数采用滚针轴承。

这种轴承 不能够承受轴向力，不允许有角度的偏斜，极限转速也比较低。

根据轴上各部位受力的大小，结构方式和受力性质的情况，同一根轴可以采用不同类 型和规格的轴承支承，但要考虑各种类型轴承的特性，恰当的选择。

另外应当注意有些轴 承只能成对的使用，比如圆锥滚子轴承、向心推力球轴承等等。

轴承的选用与轴的支承结构形式要考虑到拆装方便。

轴的轴向定位，通常采用把一端轴承内、外圈分别固定在轴和箱体上，而另一端轴承 内圈固定在轴上，外圈可以滑动配合装在箱体孔内部，以便在轴受热后能够自由伸长，同 时，可以消除零件制造精度带来的安装误差，以及简化拆装工艺。

当轴两端采用圆锥滚子轴承支承时，为了便于调整轴承间隙，在轴承压盖与箱体之间 应装有调整垫片，或其它调整装置。

激溅润滑是利用存储在动力头箱体内一定量润滑油的油面高度，通过沉浸在油液中传 动零件的转动，激溅油液润滑其它需要润滑的零件。

此种润滑方式不要复杂的润滑装置， 但要求有一定的油面高度，为保证润滑可靠还可以采取一定的措施。

动力头箱体密封要牢靠，不然会造成润滑油的漏失，或脏物进入变速箱。

因此，在变 速箱上的所有装合面要增加加密封件，比如：轴承盖与箱体装合面要加纸垫或者橡胶密封 圈，挡盖与箱体涂抹密封胶。

另外还可以采取其它措施增加密封性能，例如：箱体采用不 钻透螺孔， 放油螺丝采用锥形细牙螺纹结构， 为防止动力头箱体温度升高时箱内空气膨胀， 迫使油液泄漏，箱盖上应设有通孔等。

3.6 设计及校核
3.6.1 功率及转速计算
1.在计算中其传动零件的强度大部分根据低速大扭矩进行强度校核。

齿轮，传动轴， 轴承等零件的强度校核主要参考《机械设计手册》（化学工业出版社），及相关技术书籍。

2.为确保与简化计算，在计算机械传动部分时，空载液压功率损耗与油泵传动装置的 功率损耗效率为0.875。

3.计算钻机寿命是按生产的实际需要，既不更换齿轮 10000 小时，加上钻机维护保养 及搬迁辅助时间等，可使钻机连续工作5年。

查看《机械设计课程设计手册》表1­14
钻机机械传动效率包括机械传动部分效率与液压损耗功率的效率。

在校核计算动力头部分零件强度时，只粗略地引入其平均机械效率进行算。

所取效率 为η=0.95。

升速传动中最大传动比不宜过大，传动比过大，则容易引起震动和噪声。

降速传动中最大传动比不宜过小，传动比过小，则使主动齿轮与被动齿轮直径差太大。

3.6.2 齿轮校核
此回转器为本公司通用部件，主轴最大传递的扭矩按照8000N.m计算，常用的配套液 压马达为J6K系列液压马达，马达最大输出扭矩为1690N.m
齿轮的转速属于中、低速转动，选择齿轮材料为 20CrMnTi，渗碳淬火处理后齿面硬 度 HRC56～62，心部硬度 HRC30～40，而且对传动精度要求不高，因此采用圆柱直齿轮 传动。

采用7级精度。

输出扭矩为8000Nm， 转数为50 min
/
r
输入动力源为J6K系列液压马达，输出扭矩为 575～1685 N.m，为双液压马达输入
传动比按照最大输出扭矩计算
=
i 1685
2 8000
´ =2.38
齿轮的转速属于中、低速转动，选择齿轮材料为 20CrMnTi ，渗碳淬火处理后齿面硬
度 HRC60，心部硬度 HRC35，而且对传动精度要求不高，因此采用圆柱直齿轮传动。

采 用7级精度。

再考虑到齿轮传动的效率问题，初步估算两齿轮传动比为0.41～0.45。

2. 用弯曲疲劳强度进行设计
[ ] 3
1 1
2 e
s y Y Y Y z KT m Sa Fa F
d ³ （1） 选载荷系数 K
K=1.3 （2）转矩 1 T =8000Nm （3）确定齿宽系数 d
y 齿轮为对称分布，两个齿轮为硬齿，查表得 d y =0.55
（4）初定小齿轮，即主动轮齿数为18，传动比为2.38，得大齿轮齿数为43 （5）计算齿轮的许用弯曲应力
载荷稳定时，当量循环次数为N=60 h nkt n ­­­­­­­­­­齿轮转速，m/min
k ­­­­­­­­­­齿轮每转一周同侧齿面啮合的次数
h t ­­­­­­­­­­齿轮的工作小时数，h 1 N =60 h kt n 1 =60×50×1×10000=3×
7 10 2 N = h kt n 2 60 =
u N 1
= 37
. 2 10 3 7 ´ =1.28× 7 10 查图得 1 N Y =0.97 2 N Y =0.99 则 查图得 = 1 lim F s 460MPa
= 2 lim F s 460MPa
F s ­­­­­弯曲疲劳强度安全系数MPa F
s 取1.3
[
] F
N F F S Y 1 1 lim 1 s s = = 3
. 1 97
. 0 460´ =343.22MPa [ ] F
N F F S Y 2 2 lim 2 s s = = 3
. 1 99 . 0 460´ =350.33MPa
（6）确定齿形系数
由图可查，得 1 Fa Y = 2.91 2 Fa Y =2.43
（7）确定齿根应力集中系数
由图可查，得 1 Sa Y = 1.54 2 Sa Y =1.66 （8）确定重合度系数 取 1 z =18
2 z =43，
a e =1.88­3.2× ÷ ÷ ø
ö ç ç è æ +
2 1 1 1
z z =1.88­3.2× ÷ ø ö
ç è æ + 43 1 18 1 =1.63， e Y = a
e 75
. 0 25 . 0 +
=0.71 由 [ ]
3
1 1 2
1
1
1
1
2 e s y Y Y Y z KT m Sa Fa F d ³ 确定模数
= 3
2
71 . 0 54 . 1 91 . 2 23
. 343 18 55 . 0 1685000
3 . 1 2 ´ ´ ´ ´ ´ ´ ´ =5.91
（9）确定齿轮其他参数
m 选标准值，取m =6
1 z =18
2 z =4
3 确定传动比为2.39 m z d 1
= =18×6=108 d b d y = =0.55×64.8=59.4 修正b 取60 62
2 = b 60 1 = b （为补偿安装误差）
3验算齿轮接触疲劳强度
( ) [ ] H d E H H u u d KT Z Z Z s y s e
£ + ´ = 1 2 1
3
1
（1）确定载荷系数
K=K A K V K b K a
其中，K A ­­­­使用系数，查表，取K A =1.00。

K V ­­­­动载系数，查表，对于直齿圆柱齿轮，K V =1.05～1.4，与精度及速度有关，
齿轮的工作情况均匀平稳 v= 1000 60 1
1 ´ n d p = 1000
60 120
18 6 ´ ´ ´ ´ p =0.68 s m / ，所以本设计中按照 7
级精度计算，取 K V =1.06。

K b ­­­­齿向载荷分布系数。

当两者之一为软齿面的直齿圆柱齿轮传动，K b =1～1.2， 本设计取为 K b =1.1。

K a ­­­­齿间载荷分布系数，直齿圆柱齿轮传动K a =1～1.2，取K a =1.1。

综上，K=K A K V K b K a =1´1.06´1.1´1.1=1.28
（2）确定重合度系数 取 1 z =18
2 z =4
3 a e =1.88­3.2× ÷ ÷ ø
ö ç ç è æ +
2 1
1 1 z z =1.88­3.2× ÷ ø ö
ç è æ + 43 1 18 1 =1.63， 3
63
. 1 4 3 4 - = - =
a e e E =0.63 （3）确定材料弹性系数 E
Z
查表得， MPa Z E 8 . 189 = （4）确定节点区域系数 H
Z 5 . 2 = H Z （标准直齿） （5）计算齿面的接触强度
( ) u u d KT Z Z Z d E H H 1 2 3
1
1
1 + ´ = y s e
( ) 39 . 2 1
39 . 2 108
55 . 0 1685 28 . 1 2 62 . 0 8 . 189 5 . 2 3
+ ´ ´ ´ ´ ´
´ ´ = =874.25MPa ( ) u u d KT Z Z Z d E H H 1 2 3
2
1
2 + ´ = y s e
( ) 39 . 2 1
39 . 2 258
55 . 0 8000000 28 . 1 2 62 . 0 8 . 189 5 . 2 3
+ ´ ´ ´ ´ ´ ´ ´ = =515.91MPa （6）计算齿轮许用接触强度
查图得 lim H s =1500Mpa
= 1 N Z 1.08 = 2 N Z 1.13
H S =1.0～1.10，取 H S =1.1。

[ ] H
N H H S Z 1 1 s s = = 1
. 1 08 . 1 1500´ =1472.74MPa
[
] H
N H H S Z 2 2 s s = = 1
. 1 13 . 1 1500´ =1540.93MPa 综上， £ 1 H s [ ] 1 H s ， £ 2 H s [ ]
2 H s 安全。

3.7 典型工艺编制
3.7.1 大齿轮（MDL80D­2­10）
表 3­2 大齿轮工艺
工序号 工
序
名
称
工序内容 车
间
设备 工艺
装备
准终
工时
单件
工时
5 热 毛坯正火处理 热
处
理
10 车 三爪反夹外圆，端面车出，粗镗内孔 φ
122.5(+0.34/0)为φ119，倒角。

金
工
CY6140 30 50
20 车 调头三爪撑内孔，车端面保证尺寸 60为 63，粗车
外圆φ270（­0.05/­0.15）为φ274，倒角。

金
工
CY6140 30 40
30 热 齿坯正火。

热
处
理
40 车 三爪反夹外圆，端面车出，精镗内孔 φ
122.5(+0.34/0)为φ122（+0.1/0），倒角，端面作记
号。

金
工
CY6140 30 30
续表 3­2
工序号 工
序
名
称
工序内容 车间 设备 工艺
装备
准终
工时
单件
工时
50 车 调头三爪撑内孔，车端面保证尺寸 60 为 60
（+0.2/+0.1），车对外圆φ270（­0.05/­0.15）,
倒角。

金工 CY6140 30 20
60 平
磨
以有记号面为基准，磨另一面至图要求。

金工 M7120 30 15
70 滚 滚齿至尺寸 m=6, Z=43,
a=20°,Wk=83.321(­0.11/­0.19)。

金工 Y3180 120 210
80 钳 去毛刺,锐棱倒钝。

装配 10 90 热 渗碳 t＝0.8­1.2mm。

热处
理
100 车 三爪夹外圆，粗挖两侧端面槽为φ200×φ170
×3 深，倒角。

金工 CY6140 30 60
110 热 淬火齿面硬度 HRC56­62 ， 心部硬度 HRC30­40。

热处 理
120 车 三爪夹外圆，精挖两侧端面槽为 2­ φ222×
φ152×24 深，倒角。

金工 CY6140 30 40
130 内
磨 三爪外夹，校正三针及平面，磨内孔至φ122.5
（+0.1/0）。

金工 M2110A 30 8
140 珩 上芯轴，珩齿至尺寸。

金工 Y4132A 芯轴
自理
60 60
150 线
切
割 线切割内花键 10­φ135（+0.03/0）×φ122.5
（+0.34/0）×16（+0.105/+0.045）
外协
3.7.2 箱体（MDL80D­2­33）
图 3.1
工序号 工
序
名
称
工序内容 车
间
设
备
工艺装
备
准终
工时
单件工时
5 热 毛坯回火处理。

热
处
理
10 划 划 2­φ130H7、φ180H7 及φ210H7、2­M24、
4­φ30 孔位线，划滑轨底面及顶面加工线,划
尺寸 536 两端面加工线，打洋冲。

金
工
90 120
20 龙
刨 校正划线刨顶面。

金
工
B21
5
90 100
表 3­3 箱体工艺
30 龙
刨 以顶面为基准，刨对底面高度 331.5、滑轨面
高度及各内开挡至图尺寸。

金
工
B21
5
120 300
40 双
铣 铣导轨面两侧面至尺寸 536。

金
工
双
面
端
铣
140 60
50 卧
镗 以滑轨面为基准校正压紧，开坐标粗镗 2­φ
130H7 为 2­φ128、2­φ125H7为 2­φ123、φ
180H7 为φ178、φ202 至尺寸，刮孔端面尺
寸留 1mm余量.
金
工
T68 90 260
60 卧
镗 以滑轨面为基准校正压紧，开坐标镗对 2­φ
130H7（+0.04/0）、φ180H7（+0.04/0）、刮对
端面及反刮 180 内平面，保证尺寸 102
（+0.5/0），切对内槽φ185（+0.72/0）×6.2
（+0.14/0），保证尺寸 87.8（+0.2/+0.4），孔口
倒角。

钻 2­M24 螺纹底孔为2­φ20.9 深 33，
倒角。

金
工
T68 110 210
70 卧
镗 反向以滑轨面为基准校正压紧，开坐标镗对
2­φ215H7（+0.04/0）、φ210H7（+0.046/0）
×72（+0.5/0）至尺寸、刮对孔端面尺寸φ285
±0.2，反刮φ210 内平面，保证尺寸 78
（+0.5/0），孔口倒角，钻 2­M24 螺纹底孔为
2­φ20.9深 33，倒角。

金
工
T68 110 215
80 钻 照线钻对 4­φ30、 上钻模钻 8­φ17 刮平φ30、
11­M8螺纹底孔11­φ6.7、 15­M8螺纹底孔15­
φ6.7 至尺寸、 M18×1.5 螺纹底孔φ16.5 刮平
φ30。

金
工
Z30
35
40 90
90 钳 配作及攻各螺孔至图要求，去毛刺。

120。