地铁隧道施工中,钻爆法爆破是一项基础性的工作。但是钻爆法会对岩石及地上建筑物造成影响甚至损坏。为了尽量避免爆破产生的此类破坏,设想将隧道需要爆破的岩石部分与保留的整体岩石通过人工开设隧道断面隔离槽,实现两部分岩石分离的方法来避免或改善爆破施工带来的影响。而隧道断面隔离槽的形成至今因无专用设备仅仅停留在设想之中。隧道断面切槽机械的研究就是针对这种现状提出的研究设计课题。本课题的研究内容是开发出一款能够开挖隧道断面隔离槽的新型隧道切槽机。在设计研究中由于无现成成熟的经验及产品予以借鉴因此只能根据其功能及施工要求,对机器所需工作系统和零部件进行分析、研究和设计。不同于其它工程机械,新式切槽机工作在预先铺设于近乎竖直的隧道断面壁的轨道上,通过新式钻头钻孔切槽。查询工程机械相关资料,确定了新型隧道切槽机工作所需要具备和实现的基本功能,并完成了该设备的整体结构组成方案的设计,确定了设备的各组成系统以及整机的各系统的布置,强调该设备的各工作系统只能集中安置在平行于该断面的竖直面板上。由于工作时隧道施工现场无易爆危险品,提出采用施工电源作为设备的动力源,并选择卧式电机为传动系统的动力源;为了将动力传递到垂直隧道断面的钻具上,动力传动系统无法采用单级机构,根据电机的位置以及钻具的布置提出选用锥齿轮传动与链传动的组合的方法,能够满足工作机构的动力传递的条件,并且能够实现动力的触动要求。该设备工作时是通过钻头的轩面和侧面与岩石的连续作用完成开挖切槽的过程,现有的岩石钻头仅有钻头端面工作。所以该设备钻头是整个设备的重要的关键点。通过大量的分析研究,参考金属加工的各类钻头的结构,结合研究设计的设备工作要求,提出并详细设计处一种独有的具有钻孔和切槽功能的新式钻头,并且设计出与之配套的钻杆等机构的设计。设计出满足加压进给要求的移动导杆机构来对钻具进行加压作业,这也是新式切槽机在工作机构中的另一个创新点。上述各系统被集成在一个边长为1米的竖直平面上,且该工作平面会在竖直断面的预先铺设的轨道上进行作业。通过上述各个部件和系统的共同作用,完成掌子面上跨度约12米、深度为1.5米,宽度为100毫米爆破预切槽。新型切槽机的研究开发,完成了整机方案设计以及工作机构的详细结构研究对重要零部件进行了相关的运动分析及受力分析,完成了重要零部件的强度校核以及电机等的选型设计,并且利用有限元软件ANSYS完成对关键零部件的工作过程中重要的受力分析,以确保该零部件能够稳定工作。