液压凿岩机臂架机构设计_带图纸
液压凿岩机臂架机构设计[20191210110728]
摘要
液压凿岩机，主要用于基建、建筑及矿山作业时的深孔钻孔、地质条件开采作业的检测等，液压凿岩机械的发展和应用有着很多的优点，例如可提高工作效率、节约能源和改善环境；而凿岩机臂架作为液压凿岩机的主要工作部件，其功能直接决定着液压凿岩机的工作能力。因此，有一定的必要研究液压凿岩机的臂架。本文课题来自国家自然科学基金项目，结合现有的液压凿岩设备对臂架系统进行研究。其主要工作如下：
结合现有的液压凿岩技术，设计出一种适合小断面巷道掘进作业的液压凿岩机臂架机构，并对该液压凿岩机臂架进行结构设计和计算。对臂架机构进行运动学和动力学分析，推导出运动学方程，并能进行一定的动力学分析；对臂架中的液压缸进行受力分析，并且推导出公式进行计算。运用三维设计软件进行臂架机构的绘图工作，生成三维及二维工程图。
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关键字:液压凿岩机臂架机构运动学动力学
目录
1 绪论 1
1.1前言 1
1.2液压凿岩机的发展 2
1.2.1 国外发展概况 2
1.2.2 国内发展现状 3
1.3液压凿岩机的发展现状与趋势 3
1.4课题的来源及研究意义 4
1.4.1 课题来源 4
1.4.2课题的研究意义 4
1.5论文研究的主要内容 5
2 液压凿岩机臂架整体方案的设计 6
2.1液压凿岩机臂架的设计要求 6
2.2现有的液压凿岩机臂架机构分析 6
2.3液压凿岩机臂架系统的设计 9
2.4液压凿岩机臂架机构的结构设计与计算 9
2.4.1液压缸的设计计算 10
2.4.2臂架机构的结构设计 11
2.5本章小结 12
3 液压凿岩机臂架机构运动学分析 14
3.1臂架运动特点分析 14
3.2液压凿岩机臂架机构的运动学研究 16
3.2.1从动件和连杆转角的求法 19
3.2.2用解析法求解从动件和连杆的角速度 20
3.2.3用解析法求从动件和连杆的角加速度 21
3.3本章小结 22
4 液压凿岩机臂架机构工作点动力学研究 19
4.1臂架动力学分析简介 19
4.2液压凿岩机臂架动力学研究 20
4.3本章小结 20
5 液压凿岩机臂架工程图的建立 21
5.1液压凿岩机臂架三维实体模型的创建 21
5.1.1三维设计软件UG的介绍 21
5.1.2零件的建模过程 22
5.2三维及二维工程图的生成 29
5.3本章小结 30
6 结论 31
参考文献 32
致谢 33
1 绪论
1.1前言
当前，液压凿岩机是普遍应用于矿山、公路、铁路、水电、煤炭和建筑工程施工中的主要机械设备，与之前的风动凿岩机相比，液压凿岩机具有效率高，钻孔速度快，减少矿井总安装容量，降低钻孔成本的优势。正是由于液压凿岩机的优点，这样的技术性能，所以，自从液压凿岩机一出现，世界各国矿山机械设备公司，都纷纷组织科技人才对之进行研究和技术攻关，从而推动了液压凿岩机的快速发展。尤其是近20年来，随着矿山机械设备的研发普遍运用了计算机技术，液压凿岩机技术获得了很大的提高，凿岩设备也逐步趋向于智能化的发展，并已达到实用化的水平。近年来，随着中国经济的快速增长，大规模的国家建设使得液压凿岩机需求强劲，每一年我国凿岩机械的产销量均有15%至30%的爆炸式增长.而在另一面，液压凿岩机作为技术含量较高的机械终端产品，其开发和制造涉及机械、液压传动、电气等众多行业，一个庞大的产业集群已经形成。因此，大力开展对液压凿岩机的研究和探索，提高国家产业的整体水平，促进国民经济的发展具有重大的意义。
1.2液压凿岩机的发展
1.2.1 国外发展概况
液压凿岩机的发展历程如下：
第一台气动凿岩机在1844年成功地被研发出来，并成功应用于隧道工程。是地下凿岩钻孔的主要施工设备，但由于受到自身条件的限制，其本身有噪声大，能量损耗大，效率低等缺点。那时用凿岩机进行凿岩钻孔，钻机的定位和搬迁都是手工完成，施工人员劳动强度大，工作条件恶劣，而作业的效率很低。
在1970期间，世界上第一台液压凿岩设备在法国的蒙塔贝特公司诞生了，与其配套液压凿岩机也随之产生。液压凿岩机和气动凿岩机相比，具有良多的显著优点，这在国际上引发了极大的关注。陆陆续续有20多个国家的几十家公司参与了液压凿岩机及其配套液压钻车的研发，并且取得了显著的研究成果。
同年，瑞典的阿特拉斯·科普柯公司研制出了RPH35型液压凿岩机及其配套的液压钻车；在1973年，该公司相继研制出了COPl038HD型液压凿岩钻车、COPl238 液压凿岩钻车及其换代产品； 在1988 年，研制出了宽度只有 1.26m BoomerH123XN型液压凿岩钻车；研制出的最新产品—Simba H4000系列全液压钻车，与其配套的是COP4050型液压凿岩机，主要用于地下深空钻凿，钻孔直径可达89mm-127mm，和潜孔钻机的工作能力相仿，但其凿岩速度是潜孔钻机的2倍。
1973年，芬兰的汤姆洛克公司也参与了液压凿岩机及其配套的液压钻车的大发展，并且开发出了HE和HL两个系列的产品。在此之后，该公司对液压凿岩机进行了全面的研发，大到超重型，小到手持型，现已拥有7个系列的产品。1996年4月，该公司推出了两辆具有世界领先水平的液压钻车—Solo60；最新推出Mercury lLCl0型液压凿岩钻车，采用四轮驱动的铰接式底盘，两轮间距为1.6m，能够在有限且狭窄的空间里移动，机动灵活；该液压凿岩机的平行钻孔宽度能到达5.3m，远远大于相同外形尺寸的钻车。
在1987年，世界采矿机械大型展览会在斯德哥尔摩成功举行，Rash公司推出了外形结构十分紧凑的TIMY型和TMU200型两种只有一条机械臂的液压凿岩机，其臂架机构是由三节折叠臂组成。
此外，像美国的Ingersoll-Rand公司、英国的皮拉德公司，日本的东洋工业公司和古河矿业公司、瑞典的Linden Alimak公司等也都研发出了属于自己的系列产品，并投入生产使用。
液压凿岩机的优越性和高效性得到了许多需要此设备的用户的认可，并且被广泛的应用。近年来，随着科技的快速发展，液压控制技术和机电液一体化等技术也取得了极大的发展，其技术在液压凿岩钻车上也得到了应用，使得液压凿岩机朝着智能化和自动化的方向发展，极大的提高了凿岩机的使用效率及功能，而产业工人也得以从脏、累、苦的工作环境中解救出来，并且实现人机分离操作。于是，大家将这种具有智能化。自动化的液压凿岩机称作“凿岩机器人”
于是在1978年的时候，凿岩机器人样机首先在挪威问世，紧接着，1982年，日本的东洋公司也成功研发出双臂和四臂凿岩机器人。
1985年，瑞典的阿特拉斯·科普柯公司推出了具有很高技术含量的凿岩机器人Robot Boomer，并实现了系列化；该系列的凿岩机器人具有设备各功能的检测和诊断、自动防卡钎装置、自动上下钻杆装置等功能，通过钻杆上的传感器，其在隧道中的凿岩工况与图像即可传到电脑屏幕上，这样就可以随时观察及调整液压凿岩机的使用。这家公司最近又成功研发出L3系列凿岩机器人，这种机器人全部采用计算机控制，并且能够通过各种传感器反馈给用户界面，以方便实时监控和操作。这种液压凿岩设备代表了世界先进水平。
1.2.2 国内发展现状
由于我国的特殊的历史原因，对液压凿岩钻车的研制在20世纪60年代才开始起步；进入70年代，在液压钻车的产品设计和关键技术等方面有了很大的突破，相继有30余种产品样机问世，并对产品的测试、实验和关键部件进行了“三化”工作。1980年9月，第一台液压凿岩机YYG-80和与其配套的液压钻车CGJ-2Y在我国技术人员的自主研发下成功出现。在自主研发的同时，我国也加大了对外国先进经验和技术的借鉴，80年代末，我国先后从国外买进了500多台套液压凿岩设备，共计30多个型号用于技术分析和借鉴；同时，国内各大机械厂，如沈阳风动工具厂、宣化采掘机械厂、天水风动工具厂等也纷纷到国外采购先进的液压凿岩设备，引进液压钻车的设计制造技术用于自主研发。到90年代，我国投入使用的液压钻车达到了10余种，在液压凿岩钻车的自主研发和设计领域实现了新的突破，打破了只能依靠进口的格局。
到90年代中后期，随着国外凿岩机器人的研发和广泛使用，我国的各高校及科研人员对凿岩机器人也做了大量的工作。
1986年中南工业大学在实验室里对液压凿岩机器人进行了大量的钻研。
近年来，越来越多的科技人员对凿岩机器人的钻臂定位、液压钻车定位和凿岩过程的控制，钻臂的运动学、动力学分析和仿真等做了大量的设计和研究工作，并取得了一定的科研成果。最终在1998年上半年，凿岩机器人项目获准列入国家“863”计划，在咱们国家真正意义上进入了实用化和产业化阶段。
1.3液压凿岩机的发展现状与趋势
自从上个世纪60年代中期，液压凿岩设备出现以来，它以其较快的响应速度、较高的工作效率、优越的节能表现、很低的噪声和污染、不错的自动化程度等优点，广泛应用于铁路(公路)建设、水电涵洞、矿山采掘等领域，对世界各地的工程建设作出了巨大贡献。
然而，尽管液压凿岩设备的自动化程度比风动设备要高很多，其作业效率却在很大程度上依赖于凿岩工。此外，爆破的效果也很大程度上依赖于钻孔的精度，凿岩机钻孔的效率越高，爆破效果就好。而一般的液压凿岩机不会很成功地平衡好每一个能够影响凿岩精度的因素。
随着计算机技术的快速发展，为了解决上述问题，世界各国开始研发把凿岩技术与计算机技术以及自控技术相结合，从而构成了一个全新的凿岩技术领域—智能凿岩。从液压凿岩机及台车这几十年的应用发展历程来看，智能凿岩台车代表了当代台车发展的趋势。
智能控制凿岩对操作工人的熟练程度要求不高；并且能够对作业环境进行改善；不需要在所要作业的断面画爆破孔；炮孔的深度、角度和位置可以做到精确控制，这样可以获得精确的隧道断面轮廓，提高作业效率，降低作业成本；经过钻孔布置的优化，达到单位进尺炸药消耗量最少和炮孔利用率最高，获得较好的爆破进尺和破碎块度；根据钻孔作业过程中自动记录的穿孔速度数据，预测岩层条件及其破碎带，这样可以优先确定开挖参数、支护工作量以及是否需要加固，准确地确定钻磨周期和设备维修周期。通过计算机的智能计算进行快速地自动定位、定向，以减少凿岩机臂架的定位时间；经过计算机控制完成凿岩过程各输出参数的最优匹配，从而使穿孔推进速度或效率达到最优，这样液压凿岩设备的机械损耗大大减小。
由于计算机控制的智能凿岩设备具有诸多优点，在液压凿岩设备出现不久后，世界各国就开始对智能凿岩设备进行了实践研究，于是近十几年来采用计算机控制的全自动、半自动各种型号的液压凿岩设备被投入使用。其中，对于全自动液压凿岩设备，我们称为凿岩机器人，而半自动的液压凿岩钻车我们称之为计算机辅助凿岩钻车或电脑导向钻车。
1.4课题的来源及研究意义
1.4.1 课题来源
课题来源于教师科研（已立项的纵向课题或有协议的横向课题）
1.4.2课题的研究意义
近年来，随着矿山开采现代化程度越来越高，我国矿下事故频发，死亡人数众多。为了实现矿下快速安全生产，越来越多的矿产企业对危险气体的探测、抽放技术及其钻车设备提出了更高的要求，即实现长钻距、大直径钻孔。与之相应的，钻机的扭矩越来越大、体积和重量越来越大。受到矿井下空间的限制，井下搬迁时需将钻机拆分为部件，到达预订钻孔位置，再进行组装钻孔，这种方式对小型钻机比较方便，而对于中深孔钻机，搬迁、定位难度大，耗时多，工人劳动强度大，非钻孔的辅助时间增长，钻孔效率降低，研制出一种机动灵活，可在狭窄巷道里自由通行小型矿用整体式液压凿岩机能迅速改善这种状况，使广大的客户得到满足。
1.5论文研究的主要内容
该论题研究主要内容在这几个方面：
（一）完成课题相关的英文文献翻译
（二）完成液压凿岩机臂架结构设计
1.查阅资料与文献理解液压凿岩机臂架的工作原理
2.设计传动方案
（三）进行液压凿岩机臂架各零部件的设计
1.零部件的性能参数设计
2.零部件的校核
（四）完成液压凿岩机臂架的工程图的绘制
2 液压凿岩机臂架整体方案的设计
2.1液压凿岩机臂架的设计要求
本文设计出一种平巷掘进凿岩设备，钻孔作业可对金属、非金属矿山隧道施工，也适用于水利、铁路及国防工程。广泛使用液压凿岩机可提高工程作业时的安全性、减少施工人员的劳动强度、提高工作效率、节约能源并改善工作环境。其使用范围为：巷道断面：一般1800×2000毫米；最大2800×3200毫米(高×宽)；一次钻孔深度1800毫米。其伸展距离为0.9米，举升高度为1.2米。
摘要
液压凿岩机，主要用于基建、建筑及矿山作业时的深孔钻孔、地质条件开采作业的检测等，液压凿岩机械的发展和应用有着很多的优点，例如可提高工作效率、节约能源和改善环境；而凿岩机臂架作为液压凿岩机的主要工作部件，其功能直接决定着液压凿岩机的工作能力。因此，有一定的必要研究液压凿岩机的臂架。本文课题来自国家自然科学基金项目，结合现有的液压凿岩设备对臂架系统进行研究。其主要工作如下：
结合现有的液压凿岩技术，设计出一种适合小断面巷道掘进作业的液压凿岩机臂架机构，并对该液压凿岩机臂架进行结构设计和计算。对臂架机构进行运动学和动力学分析，推导出运动学方程，并能进行一定的动力学分析；对臂架中的液压缸进行受力分析，并且推导出公式进行计算。运用三维设计软件进行臂架机构的绘图工作，生成三维及二维工程图。
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关键字:液压凿岩机臂架机构运动学动力学
目录
1 绪论 1
1.1前言 1
1.2液压凿岩机的发展 2
1.2.1 国外发展概况 2
1.2.2 国内发展现状 3
1.3液压凿岩机的发展现状与趋势 3
1.4课题的来源及研究意义 4
1.4.1 课题来源 4
1.4.2课题的研究意义 4
1.5论文研究的主要内容 5
2 液压凿岩机臂架整体方案的设计 6
2.1液压凿岩机臂架的设计要求 6
2.2现有的液压凿岩机臂架机构分析 6
2.3液压凿岩机臂架系统的设计 9
2.4液压凿岩机臂架机构的结构设计与计算 9
2.4.1液压缸的设计计算 10
2.4.2臂架机构的结构设计 11
2.5本章小结 12
3 液压凿岩机臂架机构运动学分析 14
3.1臂架运动特点分析 14
3.2液压凿岩机臂架机构的运动学研究 16
3.2.1从动件和连杆转角的求法 19
3.2.2用解析法求解从动件和连杆的角速度 20
3.2.3用解析法求从动件和连杆的角加速度 21
3.3本章小结 22
4 液压凿岩机臂架机构工作点动力学研究 19
4.1臂架动力学分析简介 19
4.2液压凿岩机臂架动力学研究 20
4.3本章小结 20
5 液压凿岩机臂架工程图的建立 21
5.1液压凿岩机臂架三维实体模型的创建 21
5.1.1三维设计软件UG的介绍 21
5.1.2零件的建模过程 22
5.2三维及二维工程图的生成 29
5.3本章小结 30
6 结论 31
参考文献 32
致谢 33
1 绪论
1.1前言
当前，液压凿岩机是普遍应用于矿山、公路、铁路、水电、煤炭和建筑工程施工中的主要机械设备，与之前的风动凿岩机相比，液压凿岩机具有效率高，钻孔速度快，减少矿井总安装容量，降低钻孔成本的优势。正是由于液压凿岩机的优点，这样的技术性能，所以，自从液压凿岩机一出现，世界各国矿山机械设备公司，都纷纷组织科技人才对之进行研究和技术攻关，从而推动了液压凿岩机的快速发展。尤其是近20年来，随着矿山机械设备的研发普遍运用了计算机技术，液压凿岩机技术获得了很大的提高，凿岩设备也逐步趋向于智能化的发展，并已达到实用化的水平。近年来，随着中国经济的快速增长，大规模的国家建设使得液压凿岩机需求强劲，每一年我国凿岩机械的产销量均有15%至30%的爆炸式增长.而在另一面，液压凿岩机作为技术含量较高的机械终端产品，其开发和制造涉及机械、液压传动、电气等众多行业，一个庞大的产业集群已经形成。因此，大力开展对液压凿岩机的研究和探索，提高国家产业的整体水平，促进国民经济的发展具有重大的意义。
1.2液压凿岩机的发展
1.2.1 国外发展概况
液压凿岩机的发展历程如下：
第一台气动凿岩机在1844年成功地被研发出来，并成功应用于隧道工程。是地下凿岩钻孔的主要施工设备，但由于受到自身条件的限制，其本身有噪声大，能量损耗大，效率低等缺点。那时用凿岩机进行凿岩钻孔，钻机的定位和搬迁都是手工完成，施工人员劳动强度大，工作条件恶劣，而作业的效率很低。
在1970期间，世界上第一台液压凿岩设备在法国的蒙塔贝特公司诞生了，与其配套液压凿岩机也随之产生。液压凿岩机和气动凿岩机相比，具有良多的显著优点，这在国际上引发了极大的关注。陆陆续续有20多个国家的几十家公司参与了液压凿岩机及其配套液压钻车的研发，并且取得了显著的研究成果。
同年，瑞典的阿特拉斯·科普柯公司研制出了RPH35型液压凿岩机及其配套的液压钻车；在1973年，该公司相继研制出了COPl038HD型液压凿岩钻车、COPl238 液压凿岩钻车及其换代产品； 在1988 年，研制出了宽度只有 1.26m BoomerH123XN型液压凿岩钻车；研制出的最新产品—Simba H4000系列全液压钻车，与其配套的是COP4050型液压凿岩机，主要用于地下深空钻凿，钻孔直径可达89mm-127mm，和潜孔钻机的工作能力相仿，但其凿岩速度是潜孔钻机的2倍。
1973年，芬兰的汤姆洛克公司也参与了液压凿岩机及其配套的液压钻车的大发展，并且开发出了HE和HL两个系列的产品。在此之后，该公司对液压凿岩机进行了全面的研发，大到超重型，小到手持型，现已拥有7个系列的产品。1996年4月，该公司推出了两辆具有世界领先水平的液压钻车—Solo60；最新推出Mercury lLCl0型液压凿岩钻车，采用四轮驱动的铰接式底盘，两轮间距为1.6m，能够在有限且狭窄的空间里移动，机动灵活；该液压凿岩机的平行钻孔宽度能到达5.3m，远远大于相同外形尺寸的钻车。
在1987年，世界采矿机械大型展览会在斯德哥尔摩成功举行，Rash公司推出了外形结构十分紧凑的TIMY型和TMU200型两种只有一条机械臂的液压凿岩机，其臂架机构是由三节折叠臂组成。
此外，像美国的Ingersoll-Rand公司、英国的皮拉德公司，日本的东洋工业公司和古河矿业公司、瑞典的Linden Alimak公司等也都研发出了属于自己的系列产品，并投入生产使用。
液压凿岩机的优越性和高效性得到了许多需要此设备的用户的认可，并且被广泛的应用。近年来，随着科技的快速发展，液压控制技术和机电液一体化等技术也取得了极大的发展，其技术在液压凿岩钻车上也得到了应用，使得液压凿岩机朝着智能化和自动化的方向发展，极大的提高了凿岩机的使用效率及功能，而产业工人也得以从脏、累、苦的工作环境中解救出来，并且实现人机分离操作。于是，大家将这种具有智能化。自动化的液压凿岩机称作“凿岩机器人”
于是在1978年的时候，凿岩机器人样机首先在挪威问世，紧接着，1982年，日本的东洋公司也成功研发出双臂和四臂凿岩机器人。
1985年，瑞典的阿特拉斯·科普柯公司推出了具有很高技术含量的凿岩机器人Robot Boomer，并实现了系列化；该系列的凿岩机器人具有设备各功能的检测和诊断、自动防卡钎装置、自动上下钻杆装置等功能，通过钻杆上的传感器，其在隧道中的凿岩工况与图像即可传到电脑屏幕上，这样就可以随时观察及调整液压凿岩机的使用。这家公司最近又成功研发出L3系列凿岩机器人，这种机器人全部采用计算机控制，并且能够通过各种传感器反馈给用户界面，以方便实时监控和操作。这种液压凿岩设备代表了世界先进水平。
1.2.2 国内发展现状
由于我国的特殊的历史原因，对液压凿岩钻车的研制在20世纪60年代才开始起步；进入70年代，在液压钻车的产品设计和关键技术等方面有了很大的突破，相继有30余种产品样机问世，并对产品的测试、实验和关键部件进行了“三化”工作。1980年9月，第一台液压凿岩机YYG-80和与其配套的液压钻车CGJ-2Y在我国技术人员的自主研发下成功出现。在自主研发的同时，我国也加大了对外国先进经验和技术的借鉴，80年代末，我国先后从国外买进了500多台套液压凿岩设备，共计30多个型号用于技术分析和借鉴；同时，国内各大机械厂，如沈阳风动工具厂、宣化采掘机械厂、天水风动工具厂等也纷纷到国外采购先进的液压凿岩设备，引进液压钻车的设计制造技术用于自主研发。到90年代，我国投入使用的液压钻车达到了10余种，在液压凿岩钻车的自主研发和设计领域实现了新的突破，打破了只能依靠进口的格局。
到90年代中后期，随着国外凿岩机器人的研发和广泛使用，我国的各高校及科研人员对凿岩机器人也做了大量的工作。
1986年中南工业大学在实验室里对液压凿岩机器人进行了大量的钻研。
近年来，越来越多的科技人员对凿岩机器人的钻臂定位、液压钻车定位和凿岩过程的控制，钻臂的运动学、动力学分析和仿真等做了大量的设计和研究工作，并取得了一定的科研成果。最终在1998年上半年，凿岩机器人项目获准列入国家“863”计划，在咱们国家真正意义上进入了实用化和产业化阶段。
1.3液压凿岩机的发展现状与趋势
自从上个世纪60年代中期，液压凿岩设备出现以来，它以其较快的响应速度、较高的工作效率、优越的节能表现、很低的噪声和污染、不错的自动化程度等优点，广泛应用于铁路(公路)建设、水电涵洞、矿山采掘等领域，对世界各地的工程建设作出了巨大贡献。
然而，尽管液压凿岩设备的自动化程度比风动设备要高很多，其作业效率却在很大程度上依赖于凿岩工。此外，爆破的效果也很大程度上依赖于钻孔的精度，凿岩机钻孔的效率越高，爆破效果就好。而一般的液压凿岩机不会很成功地平衡好每一个能够影响凿岩精度的因素。
随着计算机技术的快速发展，为了解决上述问题，世界各国开始研发把凿岩技术与计算机技术以及自控技术相结合，从而构成了一个全新的凿岩技术领域—智能凿岩。从液压凿岩机及台车这几十年的应用发展历程来看，智能凿岩台车代表了当代台车发展的趋势。
智能控制凿岩对操作工人的熟练程度要求不高；并且能够对作业环境进行改善；不需要在所要作业的断面画爆破孔；炮孔的深度、角度和位置可以做到精确控制，这样可以获得精确的隧道断面轮廓，提高作业效率，降低作业成本；经过钻孔布置的优化，达到单位进尺炸药消耗量最少和炮孔利用率最高，获得较好的爆破进尺和破碎块度；根据钻孔作业过程中自动记录的穿孔速度数据，预测岩层条件及其破碎带，这样可以优先确定开挖参数、支护工作量以及是否需要加固，准确地确定钻磨周期和设备维修周期。通过计算机的智能计算进行快速地自动定位、定向，以减少凿岩机臂架的定位时间；经过计算机控制完成凿岩过程各输出参数的最优匹配，从而使穿孔推进速度或效率达到最优，这样液压凿岩设备的机械损耗大大减小。
由于计算机控制的智能凿岩设备具有诸多优点，在液压凿岩设备出现不久后，世界各国就开始对智能凿岩设备进行了实践研究，于是近十几年来采用计算机控制的全自动、半自动各种型号的液压凿岩设备被投入使用。其中，对于全自动液压凿岩设备，我们称为凿岩机器人，而半自动的液压凿岩钻车我们称之为计算机辅助凿岩钻车或电脑导向钻车。
1.4课题的来源及研究意义
1.4.1 课题来源
课题来源于教师科研（已立项的纵向课题或有协议的横向课题）
1.4.2课题的研究意义
近年来，随着矿山开采现代化程度越来越高，我国矿下事故频发，死亡人数众多。为了实现矿下快速安全生产，越来越多的矿产企业对危险气体的探测、抽放技术及其钻车设备提出了更高的要求，即实现长钻距、大直径钻孔。与之相应的，钻机的扭矩越来越大、体积和重量越来越大。受到矿井下空间的限制，井下搬迁时需将钻机拆分为部件，到达预订钻孔位置，再进行组装钻孔，这种方式对小型钻机比较方便，而对于中深孔钻机，搬迁、定位难度大，耗时多，工人劳动强度大，非钻孔的辅助时间增长，钻孔效率降低，研制出一种机动灵活，可在狭窄巷道里自由通行小型矿用整体式液压凿岩机能迅速改善这种状况，使广大的客户得到满足。
1.5论文研究的主要内容
该论题研究主要内容在这几个方面：
（一）完成课题相关的英文文献翻译
（二）完成液压凿岩机臂架结构设计
1.查阅资料与文献理解液压凿岩机臂架的工作原理
2.设计传动方案
（三）进行液压凿岩机臂架各零部件的设计
1.零部件的性能参数设计
2.零部件的校核
（四）完成液压凿岩机臂架的工程图的绘制
2 液压凿岩机臂架整体方案的设计
2.1液压凿岩机臂架的设计要求
本文设计出一种平巷掘进凿岩设备，钻孔作业可对金属、非金属矿山隧道施工，也适用于水利、铁路及国防工程。广泛使用液压凿岩机可提高工程作业时的安全性、减少施工人员的劳动强度、提高工作效率、节约能源并改善工作环境。其使用范围为：巷道断面：一般1800×2000毫米；最大2800×3200毫米(高×宽)；一次钻孔深度1800毫米。其伸展距离为0.9米，举升高度为1.2米。
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