1、21世紀(jì)是人類開發(fā)利用地下空間的世紀(jì)。在地下空間的開發(fā)利用中,采用隧道掘進(jìn)機進(jìn)行快速施工成為總的發(fā)展趨勢。目前應(yīng)用最為普遍的盾構(gòu)施工法及頂管施工法存在著一些不足和局限,如推進(jìn)長度限制和轉(zhuǎn)彎靈活性等。這些局限使得城市地下管網(wǎng)建設(shè)和地下空間開發(fā)受到很大地限制。因此,目前急需研究一種可自由穿行于城市地下土體、具備空間急曲線轉(zhuǎn)彎、自行走功能的隧(管)道施工技術(shù)并研發(fā)相應(yīng)的設(shè)備。
　　 論文依托十一五國家科技支撐重點項目——“城市市政隧(

2、管)道自行走式施工技術(shù)和裝備研究”,對地下自行走管道掘進(jìn)機進(jìn)行了相關(guān)理論研究及機械系統(tǒng)設(shè)計。
　　 (1)論文在對掘進(jìn)機直線、曲線自行走的工作原理分析研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步分析了掘進(jìn)機進(jìn)行長距離自驅(qū)動前行所需滿足的條件,并進(jìn)行了相應(yīng)的力學(xué)分析計算。
　　 (2)根據(jù)性能要求,對掘進(jìn)機整體進(jìn)行機構(gòu)設(shè)計選型。并對掘進(jìn)機整體機構(gòu)構(gòu)型中的并聯(lián)調(diào)姿機構(gòu)進(jìn)行位姿分析,應(yīng)用解析法建立調(diào)姿機構(gòu)位置逆解模型與速度映射模型,得到動平臺位姿與各

3、驅(qū)動桿之間的位移及速度關(guān)系方程。
　　 (3)論文利用ADAMS軟件的仿真功能對并聯(lián)調(diào)姿機構(gòu)仿真分析。首先,并聯(lián)調(diào)姿機構(gòu)進(jìn)行正、反運動學(xué)的仿真,得到并聯(lián)機構(gòu)位姿的正解及反解,得到了動平臺位姿與各驅(qū)動桿之間的關(guān)系曲線。然后,對并聯(lián)位姿調(diào)整機構(gòu)進(jìn)行動力學(xué)仿真,得到各運動副受力曲線。
　　 (4)論文對掘進(jìn)機進(jìn)行機械結(jié)構(gòu)設(shè)計包括掘進(jìn)機推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計、掘進(jìn)機增阻系統(tǒng)設(shè)計以及掘進(jìn)機整體結(jié)構(gòu)裝配三部分。推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計包括掘進(jìn)機推力計算、

4、推進(jìn)液壓缸規(guī)格參數(shù)、液壓缸選型以及布置方式等幾個方面;增阻系統(tǒng)設(shè)計主要包括增阻系統(tǒng)的選擇方案分析、增阻塊設(shè)計與增阻塊撐起系統(tǒng)設(shè)計;掘進(jìn)機整體結(jié)構(gòu)裝配主要包括掘進(jìn)機各節(jié)的機械設(shè)計、各節(jié)之間連接結(jié)構(gòu)設(shè)計以及密封裝置設(shè)計。
　　 (5)對掘進(jìn)機進(jìn)行組裝調(diào)試并進(jìn)行現(xiàn)場試驗,驗證自行走功能是否能夠?qū)崿F(xiàn)。在試驗中發(fā)現(xiàn)問題和缺陷,為后續(xù)樣機的設(shè)計研制奠定基礎(chǔ)。
　　 本文對地下自行走管道掘進(jìn)機從理論計算、仿真分析、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計到掘進(jìn)機