【正文】 擇材料、熱處理、齒輪精度等級(jí)小齒輪選45鋼，正火處理，硬度169～217 HBS，；大齒輪材料45鋼，硬度169～217 HBS，；選擇齒輪精度8級(jí)。②按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 計(jì)算公式 （19） 由手冊(cè)查得：軟齒面齒輪，非對(duì)稱安裝，取齒寬系數(shù)=，使用系數(shù)=, 試取動(dòng)載系數(shù)=。按齒輪在兩軸中間非對(duì)稱布置，取=。按齒面未硬化，直齒輪，8級(jí)精度，100 N/mm,=。 （20）初步確定節(jié)點(diǎn)區(qū)域在,重合度系數(shù)，查手冊(cè)確定彈性。由齒面接觸許力 （21） 查取齒輪材料接觸疲勞極限應(yīng)力=450 MPa，=250a。小齒輪應(yīng)力循環(huán)系數(shù)，大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，求得接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算壽命系數(shù)（允許有一定量點(diǎn)飾） （22）查取工作硬化系數(shù)=,安全系數(shù)=1。 MPa MPa =mm （23）取小齒輪寬度=24mm，大齒輪寬度=32mm。分度圓直徑 mm，mm 中距mm （24）具體尺寸和精度要求如下： 圖7 Ⅴ軸齒輪 Fig. 7 Ⅴ shaft gear 軸的設(shè)計(jì) （1）軸的選擇 按照承受彎、扭載荷的不同，軸分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸三類。工作中既受彎矩又受轉(zhuǎn)矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸。只承受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)矩的軸稱為心軸，心軸又分為轉(zhuǎn)動(dòng)的心軸和不轉(zhuǎn)動(dòng)的心軸兩種。只承受轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩很小的軸稱為傳動(dòng)軸。根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇轉(zhuǎn)軸為為組合機(jī)床主軸箱的傳動(dòng)軸較適合。由于軸Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ為直接加工工件的軸，則選取該3軸為設(shè)計(jì)對(duì)象。 （2）軸的材料選擇 軸的材料主要采用碳素鋼和合金鋼。碳素鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中和敏感性小，又可通過(guò)熱處理提高其耐磨性及疲勞強(qiáng)度，故應(yīng)用比較廣泛，其中最常用的是45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼。根據(jù)設(shè)計(jì)要求考慮經(jīng)濟(jì)情況選擇45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼較適合，再進(jìn)行調(diào)制和正火處理提高其力學(xué)性能。因此該3根軸均采用45鋼，正火處理，硬度169217 HBS。（3）軸徑尺寸的確定：本套傳動(dòng)系統(tǒng)中有三根主軸，三根傳動(dòng)軸，其中一根主軸也起傳動(dòng)作用。 圖8 Ⅳ軸齒輪 Fig. 8 Ⅳ shaft gear各傳動(dòng)軸的計(jì)算結(jié)果如下： 軸3： （25）查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》：選取直徑d=15mm，為了提高軸的剛度，并減小傳動(dòng)件的規(guī)格，選取軸徑d=20mm。 軸4: （26） 同上 選取軸徑d=20mm。 軸5： （27） 查表 選取軸徑d=20mm；但此軸既是主軸又是傳動(dòng)軸，負(fù)荷較大，為提高軸的剛度，取軸徑d=25mm。 軸6： （28） 此軸為主傳動(dòng)軸，由其傳遞的扭矩是由動(dòng)力箱輸出的，扭矩大，此外，該軸還是手柄軸，根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》，選取軸徑 d=30mm。由于Ⅰ軸和Ⅱ軸傳動(dòng)過(guò)程相同，則具體尺寸也相同。因此Ⅰ、Ⅱ軸尺寸零件圖如下： 圖9 Ⅰ、Ⅱ軸零件圖 Fig. 9 Ⅰ、Ⅱ shaft parts drawing 圖10 Ⅴ軸零件圖 Fig. 10 V shaft parts drawing （4）軸的強(qiáng)度校核：從上述可知，各軸所能承受的扭矩： 軸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ d=20 軸Ⅴ d=25 通過(guò)計(jì)算各軸所承受載荷的情況： 軸Ⅰ、Ⅱ 軸Ⅲ、Ⅳ 軸Ⅴ 由此可以得出，各軸實(shí)際承受的扭矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于軸所能承受的扭矩最大值。因此其強(qiáng)度完全滿足要求。 通過(guò)以上計(jì)算校核分析，我們可以得出設(shè)計(jì)所需要的各種數(shù)據(jù)。 所設(shè)計(jì)如下表所示：表 3 各軸軸徑及齒輪參數(shù) Table 3 The shaft diameter of axle and gear parameters軸號(hào)軸徑齒數(shù)模數(shù)扭矩轉(zhuǎn)速 Ⅰ2025290732 Ⅱ2025290732Ⅲ2030296610Ⅳ2030296610Ⅴ25252282732Ⅵ30402452458Ⅶ303634524585 經(jīng)濟(jì)性分析 任何一個(gè)較為復(fù)雜的機(jī)械零件，都有不同的加工工藝方案，特別是一個(gè)新產(chǎn)品，從開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，試制，小批量投產(chǎn)到產(chǎn)品發(fā)展和成熟時(shí)期的大批量生產(chǎn)，都要經(jīng)歷不同的生產(chǎn)批量過(guò)程。作為組成這一產(chǎn)品的機(jī)械零件必須根據(jù)生產(chǎn)批量來(lái)確定其工藝方案，現(xiàn)以礦山挖掘機(jī)箱體為例，說(shuō)明在不同生產(chǎn)批量情況下，如何合理選擇定位基準(zhǔn)，采用適宜的生產(chǎn)設(shè)備和工藝手段，以保證加工質(zhì)量可靠，滿足市場(chǎng)的需求。達(dá)到生產(chǎn)批量的能力，同時(shí)投資小，見(jiàn)效快，成本低，從而獲得企業(yè)的最大經(jīng)濟(jì)效益。 ：共有粗、半精、刮環(huán)槽55等加工步驟。如果單獨(dú)采用多步驟鏜削，必須經(jīng)過(guò)16次鏜削，假設(shè)每次的鏜削成本為5元，共計(jì)80元每加工完一個(gè)零件。如果采用組合機(jī)床，組合機(jī)床設(shè)計(jì)制造成本為8萬(wàn)元，每件加工成本以10元計(jì)。年產(chǎn)量按10000件計(jì)算，則每年減少加工成本70萬(wàn)元[14]?？鄢M合機(jī)床的制造成本，每年節(jié)省60萬(wàn)元。 通過(guò)以上分析可以得出，在本次設(shè)計(jì)中，組合機(jī)床的廣泛應(yīng)用大大減少生產(chǎn)了成本；生產(chǎn)批量決定工藝方案，工藝方案決定經(jīng)濟(jì)效益；合理選擇定位基準(zhǔn)可以降低加工時(shí)間。6 總結(jié) 由本文的論述，我們了解到，通過(guò)對(duì)礦山挖掘機(jī)箱體加工設(shè)備的研究與應(yīng)用，在機(jī)床和刀具方面進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和選擇，有效提高了加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量，擴(kuò)大了加工適應(yīng)范圍，提高了可靠性，具備一定的先進(jìn)性，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為解決此類多孔同時(shí)加工問(wèn)題舉了一件實(shí)例。 本成果設(shè)計(jì)制造的機(jī)床為六軸鉆孔雙面臥式組合機(jī)床。我們將鉆削主軸設(shè)為機(jī)械傳動(dòng)，而進(jìn)給系統(tǒng)為液壓控制，使在滿足使用要求的前提下降低了成本。作為關(guān)鍵部件的液壓滑臺(tái)采用國(guó)產(chǎn)通用部件。以比較簡(jiǎn)單的方式完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)的同步進(jìn)行，非常實(shí)用。 本機(jī)床所用夾具的通用性強(qiáng)，工件采用液壓定位夾緊，快速方便。定位采用兩面一銷的定位方式，夾緊采用液壓加緊，采用這種方式完全能夠滿足精度要求。而且簡(jiǎn)易方便，制造成本低，通用性好。在刀具方面，由于所加工孔的尺寸精度和表面粗糙度要求都不算高，采用麻花鉆。這種鉆頭采購(gòu)比較方便，而且價(jià)格比深孔鉆頭也要便宜。在刀具的幾何角度方面，麻花鉆頭的螺旋角即是其軸向前角。當(dāng)加工工件時(shí)，切削力和切削熱隨鉆頭螺旋角的增大而減小(減少)，切削輕快，刀具耐用度高。為此，我們選取鉆頭螺旋角為32，在保證強(qiáng)度的前提下，有效降低了切削力和切削溫度，提高了刀具使用壽命和生產(chǎn)效率。 通過(guò)本成果的實(shí)施，進(jìn)排氣搖臂的深孔加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率得到較大幅度提高，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。而且加工精度也完全能夠滿足設(shè)計(jì)要求。則在直接經(jīng)濟(jì)效益方面，節(jié)省了大量加工工時(shí)。參考文獻(xiàn)[1] 姜金球. 巖巷掘進(jìn)施工機(jī)械化配套方案[J].建井技術(shù). 2000年：110.[2] [M].長(zhǎng)沙：：9—156.[3] 候書林，[M].北京：：25—132.[4] [M].北京：：203—255.[5] 郭克希，[M].北京：：2—27.[6] [M].長(zhǎng)沙：：9—156.[7] 孫桓 . 機(jī)械原理[M]. 北京:高等教育出版社. 2005年：109139.[8] 吳宗澤，[M].北京::4—53.[9] 候書林，[M].長(zhǎng)沙：：9—156.[10] [M].長(zhǎng)沙：：162—269.[11] 郭克希，[M].北京：：35—65.[12] [M].：15—168.[13] [M].北京:：186363.[14] 候書林，[M].北京:：143269.[15] [M].北京:：360363.[16] [M].北京：：54—136.[17] [M].上海：：6—36.[18] [M].大連：:54.[19] 段德虎,才子龍. 加快巖巷掘進(jìn)速度的探討[J].建井技術(shù), 1992年：216.[20] Ashby．M．Jones D．R．H．Engineering Materials．V012．Oxford：pergamon．1986.[21] T．H．C．Childs，ect．Metal Machining．London．ARNOLD．2000. 致 謝 本次礦山掘進(jìn)機(jī)箱體加工組合機(jī)床設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的工作有：被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖、及多軸箱裝配圖共四張圖紙，附說(shuō)明書及外文翻譯。我從礦山掘進(jìn)機(jī)箱體的具體結(jié)構(gòu)出發(fā)及考慮定位方式的要求，力求選擇最佳的定位基準(zhǔn)，由此確定了夾緊方式，選擇了工件的夾具。根據(jù)零件孔的分布方式設(shè)計(jì)了主軸箱的主軸位置及箱體內(nèi)齒輪的排布，從而設(shè)計(jì)了多軸箱。在此次設(shè)計(jì)中，我從充分利用手中的書籍和圖書館和各種資料，學(xué)會(huì)自己獨(dú)立完成設(shè)計(jì)，掌握組合機(jī)床設(shè)計(jì)的基本方法及步驟，從中深刻體會(huì)到自己在設(shè)計(jì)中的不足之處，使自己有了前進(jìn)的方向。經(jīng)過(guò)幾個(gè)月來(lái)的設(shè)計(jì)，對(duì)四年來(lái)所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)得到了鞏固，真正了解了本專業(yè)的內(nèi)涵，在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了很多在平時(shí)學(xué)習(xí)中無(wú)法掌握了解的知識(shí)，對(duì)與一些常用的各種機(jī)械手冊(cè)的使用有所掌握。這對(duì)以后參加工作是很重要的，同時(shí)在設(shè)計(jì)中老師們給的一些寶貴建議同樣也很重要，設(shè)計(jì)其實(shí)是走向社會(huì)的第一步也是在參加工作前一切都會(huì)得到完美的解決。設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，真心的感謝莫亞武老師幾個(gè)月來(lái)的指導(dǎo)和幫助。同時(shí)也感謝機(jī)制教研組所有老師的幫助。 附錄零件結(jié)構(gòu)圖聯(lián)系尺寸圖主軸箱結(jié)構(gòu)圖具體零件圖（齒輪和軸）主要符號(hào)表32