传动系统：扩大变速范围

1）增加变速组

由式（4-3）可知，主轴的变速范围Rn等于各变速组的变速范围的乘积，因此增加变速组可以扩大主轴总的变速范围。但是，当增加变速组后，最后扩大组的变速范围就可能超出4.1.3中规定的变速组的变速范围8～10，因此，当增加变速组，而最后扩大组的变速范围rj＞8时，应根据变速组变速范围的式（4-2），采取减小Xj的方法，使rj小于8，而不影响增大Rn的效果。

在图4-10中，公比φ=1.41，前3个变速组形成了结构式为12=31×23×26的常规变速系统，它的最后一个变速组的级比指数是6，变速范围已达到极限值1.416=8，如此时根据实际工况，主轴的变速范围没有达到设计要求，需再增加一个变速组进一步扩大主轴的变速范围时，理论上其结构式应调整为：24=31×23×26×212，但其最后扩大组（212）的变速范围1.4112=61.7已远远超过极限值8，是无法实现的。因此就需要限制新增加的最后扩大组的变速范围，使其满足变速组变速范围极限值8的要求，这样最后一个扩大组只能是26，而不能是212。因此，结构式最终应确定为18=31×23×26×2（12-6），主轴转速级数为3×2×2×2-6=18级，如图4-10所示，最后一根轴上的中间部分有重复的6级转速。

图4-10 6级重复转速的结构网

图4-11 背轮机构(www.xing528.com)

2）采用背轮机构的传动系统

背轮机构又称单回曲机构，其结构如图4-11所示。主动轴Ⅰ和被动轴Ⅲ同轴线。当滑移齿轮Z1处于最右位置时，离合器M接合，齿轮Z1与Z2脱离啮合，运动由主动轴Ⅰ直接传动被动轴Ⅲ，传动比为1。当滑移齿轮Z1处于最左位置时，离合器M脱开，齿轮Z1与Z2啮合，运动经背轮Z1／Z2和Z3／Z4传动Ⅲ轴。若两对齿轮皆为降速，而且取极限降速比u min=1／4，则背轮机构的最小传动比u2=1／16。因此，背轮机构的极限变速范围r max=u1／u2=16，达到了扩大变速范围的目的。

3）采用分支传动

分支传动是指在串联形式变速系统的基础上，增加并联分支以扩大变速范围。如图4-12所示CA6140主传动系统中，φ=1.26，前两个变速组的结构式为6=21×32，从Ⅲ轴开始，采用了低速分支与高速分支并联传动，其中低速分支的传动路线为Ⅲ—Ⅳ—Ⅴ—Ⅵ（主轴），与前两个变速组结合，得到的结构式为18=21×32×26×212-6，使主轴得到10～500 r／min的18级转速（重复了6级）；而高速分支传动是由Ⅲ轴经齿轮63／50直接传动主轴Ⅵ，使主轴获得450～1 440 r／min的6级高转速。因此主轴转速级数等于两个并联分支——低速和高速传动的转速级数之和，即Z=18+6=24级。该分支传动系统的结构式可写为：24=21×32×（1+26×212-6），式中“×”表示串联，“+”表示并联。

图4-12 CA6140卧式车床主传动系统和转速图

分支传动是与主要传动路线并联的，分支部分增加了一些转速级数，从而增大了Rn。