1、分類號UDC學校代碼：10616密級學號：成都理工大學碩士學位論文坑道鉆機動力頭動態(tài)設計研究宋平指導教師姓名及職稱陳光柱教授申請學位級別碩士專業(yè)名稱機械工程論文提交日期2014年5月論文答辯日期2014年6月學位授予單位和日期成都理工大學(年月)2014年6月摘要坑道鉆機動力頭動態(tài)設計研究摘要本文主要研究坑道鉆機動力頭各主要組成零部件的動態(tài)特性及動態(tài)設計方法。坑道鉆機作為坑道內作業(yè)的鉆孔機械有著與其他鉆機不同的工況和設備性能要求，傳統(tǒng)的

2、靜態(tài)設計方法所得到的設計結果往往不能很好的滿足實際工作時出現(xiàn)的動態(tài)的工作參數(shù)，尤其是對于鉆機面臨來自地層或其他振動激勵時，鉆機的振動響應可能過大甚至達到共振，這將導致鉆機結構加速破壞或者導致功能失效，因此將實際工況中的動態(tài)因素在靜態(tài)設計之后、樣機實驗之前對鉆機動態(tài)設計，是很有意義的。動態(tài)設計中，主要考慮的是鉆機動力頭各組件的模態(tài)情況，即主要從振動學理論出發(fā)，研究它們的各階固有頻率和振型變化。為了避免振動劇烈甚至共振，一般將各組件的各階固

3、有頻率遠離激振頻率，常用提高固有頻率的方法來避免這類情況的發(fā)生。不同零部件由于所處的環(huán)境和功能不盡相同，因此對動力頭上的主要零部件采用不同的動態(tài)設計方法設計。整篇文章的研究內容包括以下幾方面：(1)坑道鉆機動力頭部分機械系統(tǒng)概念設計。概念設計是工程設計的先導部分，坑道鉆機動力頭部分概念設計針對坑道鉆機動力頭所需功能進行功能建模并作功能分解，以市場上常見的動力頭驅動方式為目標，分別從多種常見考核指標出發(fā)對其評價，最后利用模糊識別模型選擇最

4、優(yōu)方案。(2)坑道鉆機動力頭靜態(tài)設計、三維建模及相關優(yōu)化設計。按照坑道鉆機鉆進過程所消耗功率，根據(jù)(1)中所選擇最優(yōu)方案，擬定動力頭動力機型號，按設計要求選定適合的減速比，利用MATLAB優(yōu)化設計傳動機構，針對目前卡盤類型及優(yōu)缺點設計新型卡盤，并初步利用三維軟件Pro／E三維建模，并對模型利用ANSYS進行動力學分析、利用ADAMS進行運動學分析。(3)坑道鉆機動力頭動態(tài)設計根據(jù)動態(tài)設計理論，分別對傳動系統(tǒng)、主軸、動力頭箱體、新型卡瓦進