【正文】 擇材料、熱處理、齒輪精度等級小齒輪選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。②按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 計算公式 （19） 由手冊查得：軟齒面齒輪，非對稱安裝，取齒寬系數(shù)=，使用系數(shù)=, 試取動載系數(shù)=。按齒輪在兩軸中間非對稱布置，取=。按齒面未硬化，直齒輪，8級精度，100 N/mm,=。 （20）初步確定節(jié)點區(qū)域在,重合度系數(shù)，查手冊確定彈性。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)，求得接觸疲勞強度計算壽命系數(shù)（允許有一定量點飾） （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 （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)動的心軸和不轉(zhuǎn)動的心軸兩種。只承受轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩很小的軸稱為傳動軸。根據(jù)設(shè)計要求選擇轉(zhuǎn)軸為為組合機床主軸箱的傳動軸較適合。由于軸Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ為直接加工工件的軸，則選取該3軸為設(shè)計對象。 （2）軸的材料選擇 軸的材料主要采用碳素鋼和合金鋼。碳素鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中和敏感性小，又可通過熱處理提高其耐磨性及疲勞強度，故應(yīng)用比較廣泛，其中最常用的是45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼。根據(jù)設(shè)計要求考慮經(jīng)濟情況選擇45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼較適合，再進行調(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：本套傳動系統(tǒng)中有三根主軸，三根傳動軸，其中一根主軸也起傳動作用。 圖8 Ⅳ軸齒輪 Fig. 8 Ⅳ shaft gear各傳動軸的計算結(jié)果如下： 軸3： （25）查《組合機床設(shè)計》：選取直徑d=15mm，為了提高軸的剛度，并減小傳動件的規(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） 此軸為主傳動軸，由其傳遞的扭矩是由動力箱輸出的，扭矩大，此外，該軸還是手柄軸，根據(jù)《組合機床設(shè)計簡明手冊》，選取軸徑 d=30mm。由于Ⅰ軸和Ⅱ軸傳動過程相同，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 通過計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。因此其強度完全滿足要求。 通過以上計算校核分析，我們可以得出設(shè)計所需要的各種數(shù)據(jù)。 所設(shè)計如下表所示：表 3 各軸軸徑及齒輪參數(shù) Table 3 The shaft diameter of axle and gear parameters軸號軸徑齒數(shù)模數(shù)扭矩轉(zhuǎn)速 Ⅰ2025290732 Ⅱ2025290732Ⅲ2030296610Ⅳ2030296610Ⅴ25252282732Ⅵ30402452458Ⅶ303634524585 經(jīng)濟性分析 任何一個較為復(fù)雜的機械零件，都有不同的加工工藝方案，特別是一個新產(chǎn)品，從開發(fā)設(shè)計，試制，小批量投產(chǎn)到產(chǎn)品發(fā)展和成熟時期的大批量生產(chǎn)，都要經(jīng)歷不同的生產(chǎn)批量過程。作為組成這一產(chǎn)品的機械零件必須根據(jù)生產(chǎn)批量來確定其工藝方案，現(xiàn)以礦山挖掘機箱體為例，說明在不同生產(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，滿足市場的需求。達到生產(chǎn)批量的能力，同時投資小，見效快，成本低，從而獲得企業(yè)的最大經(jīng)濟效益。 ：共有粗、半精、刮環(huán)槽55等加工步驟。如果單獨采用多步驟鏜削，必須經(jīng)過16次鏜削，假設(shè)每次的鏜削成本為5元，共計80元每加工完一個零件。如果采用組合機床，組合機床設(shè)計制造成本為8萬元，每件加工成本以10元計。年產(chǎn)量按10000件計算，則每年減少加工成本70萬元[14]?？鄢M合機床的制造成本，每年節(jié)省60萬元。 通過以上分析可以得出，在本次設(shè)計中，組合機床的廣泛應(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)濟效益；合理選擇定位基準(zhǔn)可以降低加工時間。6 總結(jié) 由本文的論述，我們了解到，通過對礦山挖掘機箱體加工設(shè)備的研究與應(yīng)用，在機床和刀具方面進行合理設(shè)計和選擇，有效提高了加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量，擴大了加工適應(yīng)范圍，提高了可靠性，具備一定的先進性，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，為解決此類多孔同時加工問題舉了一件實例。 本成果設(shè)計制造的機床為六軸鉆孔雙面臥式組合機床。我們將鉆削主軸設(shè)為機械傳動，而進給系統(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)鍵部件的液壓滑臺采用國產(chǎn)通用部件。以比較簡單的方式完成旋轉(zhuǎn)運動和直線運動的同步進行，非常實用。 本機床所用夾具的通用性強，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。這種鉆頭采購比較方便，而且價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，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。 通過本成果的實施，進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)濟和社會效益顯著。而且加工精度也完全能夠滿足設(shè)計要求。則在直接經(jīng)濟效益方面，節(jié)省了大量加工工時。參考文獻[1] 姜金球. 巖巷掘進施工機械化配套方案[J].建井技術(shù). 2000年：110.[2] [M].長沙：：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].長沙：：9—156.[7] 孫桓 . 機械原理[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].長沙：：9—156.[10] [M].長沙：：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 本次礦山掘進機箱體加工組合機床設(shè)計，設(shè)計的工作有：被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖、及多軸箱裝配圖共四張圖紙，附說明書及外文翻譯。我從礦山掘進機箱體的具體結(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)計了主軸箱的主軸位置及箱體內(nèi)齒輪的排布，從而設(shè)計了多軸箱。在此次設(shè)計中，我從充分利用手中的書籍和圖書館和各種資料，學(xué)會自己獨立完成設(shè)計，掌握組合機床設(shè)計的基本方法及步驟，從中深刻體會到自己在設(shè)計中的不足之處，使自己有了前進的方向。經(jīng)過幾個月來的設(shè)計，對四年來所學(xué)習(xí)的理論知識得到了鞏固，真正了解了本專業(yè)的內(nèi)涵，在設(shè)計過程中遇到了很多在平時學(xué)習(xí)中無法掌握了解的知識，對與一些常用的各種機械手冊的使用有所掌握。這對以后參加工作是很重要的，同時在設(shè)計中老師們給的一些寶貴建議同樣也很重要，設(shè)計其實是走向社會的第一步也是在參加工作前一切都會得到完美的解決。設(shè)計已經(jīng)結(jié)束，真心的感謝莫亞武老師幾個月來的指導(dǎo)和幫助。同時也感謝機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）主要符號表32