课题的主要内容（观点）、创新之处： 1．课题的主要内容（观点）： 本课题的主要任务是设计出一种新型的桩基成孔钻具的运动结构以及钻具整个整体机构，它要综合实现回旋钻和冲击钻的各自优点，同时还具有一个显著特点：采用星型运动原理，用点切削代替面切削，提高钻具的工作效率和使用寿命。 在设计中，在充分考虑在现有的生产条件，重点研究如下问题：整体结构设计、传动方案设计、气举升渣方案以及方案的具体实施、冲击锤的具体实施方案、材料选择及热处理，同时论证分析新型钻具的可行性、实用性以及它的经济性。 2．创新之处： 1、星形运动机构使钻具兼有冲击钻和回旋钻两种成孔原理的优点； 2、小直径钻具的刃具群既可单独径向转动，以旋削软散小颗粒岩土，又可轴向冲击运动，强化了对嵌岩和胶结砾石的破碎能力，所以适应各种地质条件施工。而且钻具相对质量轻，对钻压无特别要求。刃具工作断面小，钻入力强，而摩阻力小，无效功耗小，功率因数高。与同直径常规钻具相比，配套钻机功率较小，能耗低； 3、特别适合气举反循环排渣施工，由于钻具刃具的运动空间，同时也是一稳定的成渣自由空间，有利于实现对成渣的实时拢耙和泥浆流集渣功能，所以对于小于排渣管入口直径的成渣颗粒，可直接及时地气举排渣，大大减少磨削耗能和耗时。 研究方法、设计方案或撰写提纲： 1．分析冲击钻和回旋钻的工作原理和各自的优点，建立星形运动结构的运动原理，并分析论证星型运动原理的可行性； 2．论证钻头运动轨迹与空间位置的内在关系，选择钻具合理的空间位置； 3．研究冲击锤实施的方案（包括冲击动力来源、冲击力的大孝冲击锤的功能作用）以及工作钻头的受力情况； 4．计算出各零件在施工过程中的受力以及整个钻具的受力平衡问题； 5．设计气举升渣的工作原理并进行具体结构设计； 在桩基工程施工中大量使用的回旋钻头，其工况状态的一个最大特点，就是切削刀刃与孔壁和孔底保持整体的线面接触状态，以挤压作用效应为主，刮削切入阻力大，成渣能力低，且线速分布不均，作用能量分散，无效功耗大，所以刮削作用难以有效发挥。如果能使单个小直径刃具能实现如图1所示的平面单迹线运动，切削刀刃与孔壁和孔底保持近似点状态接触，并同时具有径向旋削和轴向冲击破碎岩石的功能，则由数个小直径刃具组成的刃具群将会在成孔运动中产生群体作用效应，这样由若干连续点的钻削运动，形成周边圆形的细密网状的成孔平面，从而实现钻具群体逐层由上至下的整体成孔运动。 在目前的建筑工程上，主要采用旋转式钻孔机和冲击式成孔机。其中旋转式成孔机具有适应性强（只要变更钻头类型和压重数量，就可以适应各种松软覆盖层直至极应的硬岩层），并可以满足各种施工要求：桩径可以由10cm直至几米；钻孔深度可以由几米直至上千米。还具有噪声低、振动轻微、成孔率高等特点，故广泛应用在建筑工程上。冲击式成孔机的工作原理是利用成孔机的曲柄连杆机构，将动力的回转运动改变为往复运动，通过钢丝绳带动钻头上下运动，使钻头产生冲击作用，将地质层的卵石或岩石破碎，同时钻渣由取渣筒取出。冲击式成孔机能适用于任何土质条件，对于直径大于300mm，含量又在10上的大漂石岩层或整体岩层只能采用冲击式成孔。但是，1、普通回旋成孔钻，成孔稳定，但成渣能力低，对不同工程地质条件适应性差，特别不适应胶结砾石地质和破岩成孔，地质适应范围受限，所需配备设备功率大，能量损耗大。2、一般冲击钻虽然地质适应性好，破岩能力强，但对于大直径成孔施工进度慢，震动大易致孔壁坍塌，同时大直径的重型冲击锤自旋性差，还易使成孔失圆。 回旋冲击钻建立起了切削刃具群的星形运动。通过小直径刃具群的星形运动，又同时具有转动切削和冲击破石的功能，则小直径刃具群的复合运动和作用，可提高成孔效率，使钻具兼有冲击钻和回旋钻两种基本钻型成孔原理的优点，即保留旋转钻机的成孔率高，成孔稳定等特点，同时利用冲击钻地质适应性强的特点，较好地回避了岩石的韧性和耐磨性，而利用了岩石的脆性和不耐冲击的特性，增大了钻具的地质适用范围，既适用于在松软地层和砾石层成孔，也适用于基岩嵌入成孔。同时利用气举排渣实现快速排渣，根据实际工作要求的需要使钻具用较小的功率达到旋转钻机和冲击式钻机的综合优点。 通过综合比较，创新设计出来的回旋冲击钻应广泛适用于各种软硬不同的地质条件：适用于地质等级为X～IVa，即流沙，沼泽土壤，含水黄土及其他含水土壤至比较坚固的页岩层、各种不坚固的页岩，致密的泥灰岩，砂质页岩，页岩或砂岩（岩石的单轴抗压强度为3～50MPa）。参照一般普通回旋钻具，回旋冲击钻的主轴旋转速度为16～45r/mi
n（参考KQ潜水电机主轴转速）,传递扭矩为1.9～4.6KN.m，冲击频率为45r/mi
n。 同时，设计出来的钻具有以下特点：1、在钻同直径的地下孔，回旋冲击钻与普通的旋转式成孔机和冲击式成孔机相比，所消耗的功率要小，成孔效率要高；2、设计出来的回旋冲击钻要求其小钻兼有自旋运动和往复移动的冲击功能，实现地下成孔。其中自旋运动是用来拨松孔底的泥土沙石，往复的冲击功能则是用来击碎孔底较大的沙石颗粒，便于钻具实现快速排渣；3、回旋冲击钻的使用寿命比一般的钻具使用寿命长。