一种便携式打桩机激振器的设计

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1、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： _ 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2011.12.52011.12.30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.

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， 20043. 数据库中相关文献资料。其 它说 明1本

3、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、一、设计题目：设计题目： 一种便携式打桩机激振器的设计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。同步齿轮偏心块箱体轴带轮M二、原始数据和技术要求：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：三、进度安排： 内 容时间

4、 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。1 天偏心块的设计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 天目目 录录第一节：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

5、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1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

6、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

7、与振动桩锤成为一体，一起振动。2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

8、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。3（2）起动和关闭振动桩锤的过渡过程，通过共振区出现启动电流大、耗时长、 运转平稳性差、噪声高、容易烧坏电机和损坏轴承等。 （3）过渡过程工作频率较低，引起桩架共振，对设备和临近施工现场的建筑物 结构有一定损害。尤其是施工噪声较大，严重影响施工现场周围居民的生活。第二节第二节 偏心块的设计偏心块的设计2.1偏心块材料的选择偏心

9、块的材料采用 Q275,其密度 = 7.8103 Kg/m。整个激振器由4 个偏心块组成，2 根轴上各分布 2 个。考虑到安装方便，其结构采用整体式。2.2 偏心块的结构设计（1）、半圆偏心块面积和偏心距的设计计算。由1得一般半圆偏心块的 外形如图 2-1 所示：其面积和偏心距的计算公式如下：图2-1偏心块结构示意图式（1） 222)(21rRrA)(1213 23 10CCAr式（2） C1 = 2R; C2 = 2r; 偏心距计算公式：式（3）2 0223324244. 0rrRrRe质量m的计算公式：式（4）4BrrRm)2(2022激振力F的计算公式：式（5） wBrRF)(32332

10、 4mewF由已知参数F=16KN, W=1800r/min=60rad/s 取B=45mm， r0=30； 式中e 偏心距；R大圆弧弦长；r 小圆弦长；r0中心孔半径；B偏心块厚度由式（3）（4）（5）可计算得： R=106mm, r=84mm , B=45mm，r0=30mm, e =34.5mm 由【2】查表t1=5.4mm ，b=25mm （2）、采用三维设计软件UG对数据验算，检查是否符合设计要求：图2-2 综上以上数据,以上设计满足结构参数。偏心块尺寸如下图 2-3 所示： 测量质量属性 显示的质量属性值5体积 =1060939.671629503 mm3 面积 = 87915.1

11、02893002 mm2 质量 = 8.306096689 kg 重量 = 81.455056586 N 回转半径 = 74.658280679 mm 质心 = 0.000000000, -16.684380152 , 22.500000000 mm 详细的质量属性 使用精度计算的分析 0.990000000 信息单位 kg - mm 密度 = 0.000007829 体积 = 1060939.671629503 面积 = 87915.102893002 质量 = 8.306096689第一力矩 Mx, My, Mz = 0.000000000, -138.582074743, 186.887175507 质心 Xcbar, Ycbar, Zcbar = 0.000000000, -16.684380152, 22.500000000 惯性距 (WCS) Ix, Iy, Iz = 29170.062587087, 29250.680883004, 47207.512939688惯性矩（质心） Ixc, Iyc, Izc = 22652.945120892, 25045.719434103, 44895.356922394惯性矩（球坐标） I = 46297.010738694惯性积 (WCS) Iyz, Ixz, Ixy = -31