CA6140型卧式车床主轴传动系统分析与优化

主轴传动系统的首端件是主电动机，末端件是主轴Ⅵ。由图1-3可见，运动由主电动机经Ⅴ带传至主轴箱中的轴Ⅰ。轴Ⅰ上多片式摩擦离合器M₁左半部接合时，主轴正转；右半部接合时，主轴反转。轴Ⅰ的运动经离合器M₁和变速齿轮传至轴Ⅱ和轴Ⅲ。当主轴Ⅵ上的滑移齿轮z=50处于左边位置时，运动经齿轮副63/50直接传给主轴，使主轴得到高转速；当滑移齿轮z=50向右移与齿轮离合器M₂接合时，则运动经轴Ⅲ—Ⅳ—Ⅴ—Ⅵ传至主轴，使主轴获得中、低转速。

图1-3 CA6140型卧式车床的传动系统图

CA6140车床主轴正转为24级，转速为10～1400r/min；反转为12级，转速为14～1580r/min。这里把主轴传动系统的传动链结构式列出如下：

根据传动系统图和传动链结构式，主轴正转时共有30种传动路线，应该是30级转速而不是24级转速，但是实际上，由于轴Ⅲ至轴Ⅴ间的四种传动比分别为

其中，i₂和i₃基本相等，所以实际上只有三种不同的传动比。因此，轴Ⅲ的6级转速通过上述三种传动路线，使主轴获得18级不同的转速，加上经齿轮副63/50直接传递时的6级，主轴总共可获得24级不同的转速。

同理，主轴反转时，因轴Ⅲ只有3级转速，所以只能获得12级不同转速。

主轴的转速n_主轴（单位为r/min）可按下列传动链方程式计算

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式中 n_电动机——主电动机转速（r/min）；

d₁——主动带轮直径（mm）；

d₂——从动带轮直径（mm）；

i——主轴箱中齿轮总传动比；

ε——带传动的滑动系数（ε取0.98）。

根据式（1-1），主轴最高转速的传动链方程式为

主轴最低转速的传动链方程式为

同理，可以列式分别计算出CA6140车床的24级转速为10r/min、12.5r/min、16r/min、20r/min、25r/min、32r/min、40r/min、50r/min、63r/min、80r/min、100r/min、125r/min、160r/min、200r/min、250r/min、320r/min、400r/min、450r/min、500r/min、560r/min、710r/min、900r/min、1120r/min、1400r/min。并且，这24级转速是按公比ϕ=1.25的等比级数排列的。等比级数的转速数列具有在结构上易于实现而且经济合理等优点，因而在车床主运动系统有级传动中得到广泛的使用。并且，公比ϕ已经标准化，其数值为1.06、1.12、1.25、1.41、1.60、1.78和2.0。