3 机床主传动设计
3.1 主要技术参数的确定
机床的主要技术参数包括主参数和基本参数。主参数是机床参数中最主要的，它必须满足以下要求：
a、 直接反映出机床的加工能力和特性； b、决定其他基本参数值的大小； c、 作为机床设计的出发点； d、作为用户选用机床的主要依据。
对于通用机床（包括专门化机床），主参数通常都以机床的最大加工尺寸表示，只有在不适用于用工件最大尺寸表示时，才采用其他尺寸或物理量。如卧式镗床的主参数用主轴直径，拉床用额定拉力等。为了更完整地表示出机床的工作能力和加工范围，有时在主参数后面标出另一参数值，称为第二主参数。如最大工件长度、最大跨度、主轴数和最大加工模数等。
除主参数外，机床的主要技术参数还包括下列基本参数： a、 与工件尺寸有关的参数；
b、与工、夹、量具标准化有关的参数； c、 与机床结构有关的参数； 3.1.1 尺寸参数
表3 机床主要尺寸参数内容
最大加工直径或最大工件直径，最大加工模数、螺旋角 主轴通孔直径 最大加工长度或最大工件长度 最大工件安装尺寸。如工作台尺寸、主轴端面至工作台面最大距离、主轴中心线至工作台面最大距离或立柱间距等 最小工件加工尺寸。如主轴中心线至工作台面距离、最小车削直径、最小磨削外径或孔径等 刀架、工作台、主轴箱、横梁的最大行程 刀架、工作台、砂轮（导轮）箱或摇臂的最大回转角度 主轴或尾架套筒的锥孔大小 工件头架或尾架的顶尖安装锥度 刀杆断面尺寸、刀夹最大尺寸、安装的刀具直径 工作台T型槽的尺寸和数目 床身或摇臂的导轨宽度 花盘或圆工作台的直径 主轴中心线或工作台面至地面的高度 10
与工件主要尺寸有关的参数 最大加工尺寸 部件运动尺寸范围 与工、夹、量具标准化有关的参数 与机床结构有关的参数 尺寸参数是表示机床工作范围的主要尺寸和工、夹、量具的标准化及机床结构有关的主要参数。如普通车床横刀架上最大工件的回转直径，在相同中心高的情况下，这一尺寸参数既决定加工长工件的最大直径，又决定刀架的厚度及其刚性。
机床的主参数主要决定于工件的尺寸。对于各类通用机床，已在调查研究各种工件的基础上制定出了机床的参数标准，设计时应该遵照执行。专用机床的主参数则基本上可以根据工件尺寸决定。
主参数系列采用优先数系，这样做有如下好处：
（1）优先数按等比级数分级，能在较宽的范围内以较少的品种，经济合理地满足用户的需要，即可把产品的品种规格限制在必需的最少范围内。
（2）优先数系具有各种不同公比的系列，因而可以满足较密和较疏的分级要求。 其他尺寸参数一般根据主参数来确定。但由于机床的使用情况比较复杂，这些尺寸参数的确定还有相似分析法和图解分析法及回归分析法。由此可以得尺寸参数
表4 CK6136数控卧式车床的主要尺寸参数
参数项目
床身上最大工件回转直径 刀架上最大工件回转直径
主轴通孔直径 主轴锥孔莫氏 尾架顶尖套锥孔莫氏 最大工件长度L 刀杆截面尺寸
单位 mm mm mm Nq Nq mm mm
数值 360 180 36 6 5 750 20×20
3.1.2 运动参数
运动参数包括机床主运动（切削运动）的速度范围和级数，进给量范围和级数以及辅助运动的速度等，它是由加工表面成形运动的工艺要求所决定的。
主轴极限转速和变速范围
对于主运动为回转运动的机床，主轴极限转速为：
nmax?1000vmax(rmin)
?dminnmin?1000vmin(rmin)
?dmax式中的dmin或dmax不是该机床可能加工的的最小或最大直径，而是认为是在机床
11
全部工艺范围内可以用最大切削速度vmax来加工时的最小工件直径和用最小切削速度
vmin来加工时的最大工件直径，这样才能得出合理的极限转速值。
（1）极限切削速度Vmax、Vmin
根据典型的和可能的工艺选取极限切削速度要考虑：工序种类、工艺要求、刀具和工件材料等因素。
表5 允许的切削速度极限参考值
加工条件 硬质合金刀具粗加工 硬质合金刀具半精加工
150~250
或精加工 高速钢刀具低速光刀 安装磨头附件进行磨削
精铰孔 宽刀加工 精车丝杠或蜗轮
<10 3.5~7.5 1.5~4 1.5~3.5 1.25~1.5
vmax
80~120
vmin
选择极限转速的典型条件为：
a．最大切削速度按硬质合金车刀半精车和精车钢料来取值．考虑较小规格车床可普遍采用可转位刀片，切速可适当提高，故对主参数为Ｄ（最大工件回转直径）＝250~630mm的车床取250m/min,而大规格车床换刀费时取切速小些耐用度可以高些，故Ｄ＝800~1000mm的车床取200m/min；
b．最小切速vmin可考虑两种情况，即（a）高速钢车刀精车丝杠和（b）高速钢车刀低速光车盘类零件，故vmin分别取（a）1.5m/min和（b）8m/min；
c．最小工件直径dmin，即使用vmax时可能遇到的最小工件直径，一般取0.1Ｄ； d．最大工件直径dmax，当vmin为b中情况（a）时，即按车削丝杠可能遇到的最大直径，取0.1Ｄ，vmin为b中情况（b）时，按刀架滑板上最大工件回转直径Ｄ1（对多数车床Ｄ1＝0.5Ｄ）．
12
由上分析得到按典型加工条件选取的数值如下表所示：
表6 典型加工条件选取的数值表
主参数极限切削速度（m/min） 系列 （mm） 最大和最小工件直径变速范围Rn 最大工件回转直径Ｄ（mm） vmin dmax Rv vmax （a） ( b ) dmin （a） （b） Rn=RvRd （ a ）Rv=166.7 250~630 250 （ b ）Rv=31.25 0.11.5 8 （ a ）Rv=133.3 800~1000 200 （b） Rv=25 (b) Rn=125 D 0.1D （0.5D） (a) Rn=133.3 D1(b) Rn=156.2 (a) Rn=166.7 3.1.3 主轴转速的确定 （1）主轴最高转速NMax的确定
根据分析，用硬质合金车刀对小直径钢材半精车外圆时，主轴转速为最高，按经验，并参考切削用量资料，取Vmax?200m/min，k=0.5, Rd=0.2, 则：
dmax?k?D?0.5?360?180mm dmin?Rd?dmax?0.2?180?36mm nmax?1000Vmax??1990r/min
?dmin 13
（2）主轴最低转速NMin的确定
根据分析，主轴最低转速由以下工序决定：
用高速钢车刀，对铸铁材料的盘形零件粗车端面。按经验，并参切削用量资料，取Vmax=15m/min,则最低转速为：
nmin?1000V1000?15min??27r/min
?dmax??1803.1.4 转速范围及公比?的确定
根据最高转速与最底转速可初步得出主轴转速范围 Rn?NMax1990=＝73.7 NMin27则公比 ??z?1Rn?18?173.7?1.29 由设计手册取标准值得 ? =1.26
根据标准公比及初算NMin，查表取NMin=40r/min，则最高转速
17
NMa==40×1.2617 =2034r/min xNMin×?则主轴转速范围
N Rn?MaxN?203440?50.85
Min 且验算公比得?=1.25993く1.26,满足要求。 3.1.5 结构式与结构网的确定 1）结构式的确立
结构式的方案共有如下几种：
18=3×3×2 18=2×3×3 18=3×2×3
在上述方案中，三个方案可根据下述原则比较：从电机到主轴，一般为降速传动。接近电机处的零件，转速较高，从而转矩较小，尺寸也就较小。如使传动副较多的传动组放在接近电机处，则可使小尺寸的零件多些，而大尺寸的零件可以少些，这样就节省省材料，经济上就占优势，且这也符合“前多后少”的原则。从这个角度考虑，以取18=3×3×2的方案为好，本次设计即采用此方案。
根据设计要求确定如下结构式：
18 = 3（1）× 3（3）× 2（9）
基本组 扩一组 扩二组
2）构网的拟定
（1）传动副的极限传动比范围和传动组的极限变速范围
在降速时，为防止被动齿轮的直径过大而使径向尺寸太大，常限制最小传动比
14
