b)主轴转速级数和转速 经低速传动路线时，主轴获得的实际转速是2×3×（2×2-1）=18级转 速，加上由高速传动路线获得的6级转速，主轴共可获得24级正转转速。 主轴反转时，有3×[1+（2×2-1）]=12级转速。
注:ⅰ) 在轴Ⅰ上装有双向多片摩擦离合器M1，使主轴正 转、反转或停止。 M1左部压紧时，正转； M1右部压紧时反转；中位停车； ⅱ)齿轮与轴的连接方式：固定、滑移、空套； ⅲ)主轴上的滑移齿轮50移至右端，使其与主轴上的齿 式离合器M2啮合。主轴获得10r/min～500r/min的低转速； ⅳ)齿式离合器M2啮合脱开，运动由轴Ⅲ直接传给主轴， 得到6级高转速，450r/min～1400r/min。
c)主轴组件
应具有较高的旋转精度及足够的刚度和良好的抗振性 。 前支承精度比后支承高一级，前后轴承间隙可调； 主轴为空心阶梯轴，其内孔用来通过棒料或通过气动、电动或液压等夹紧驱动装 置；
d)变速操纵机构 集中操纵机构，分别操纵Ⅱ轴上的双联滑移齿轮和Ⅲ 轴上的三联滑移齿轮
②溜板箱 功用：将进给运动或快速移动由进给箱或快速移动电 动机传给溜板和刀架， 使刀架实现，纵、横向和正、 反向机动走刀或快速移动。
尾座
进给箱
丝杠 床身
溜板箱
光杠
床腿
CA6140机床布局及主要技术性能 机床的主要技术性能：
床身上最大工件回转直径----------------------------------400mm 最大工件长度--------------------------750；1000；1500；2000mm 刀架上最大工件回转直径----------------------------------210mm 主轴转速：正转 24级---------------------------10～1400r/min 反转 12级---------------------------14～1580r/min 进给量： 纵向 64级---------------------------0.028～6.33mm/r 横向 64级---------------------------0.014～3.16mm/r 车削螺纹范围：米制螺纹 44种--------------------P=1～192mm 英制螺纹 20种--------------------α=2～24牙/in 模数螺纹 39种--------------------m=0.25～48mm 径节螺纹 37种--------------------DP=1～96牙/in 主电动机功率：-----------------------------------7.5kW
39 56 41 38 M1左 30 130 51 电机（ 7.5kw,1450 r/min) Ⅰ Ⅱ Ⅲ 230 43 50 50 34 22 M1右 Ⅶ 58 34 30 20 20 80 Ⅳ 80 Ⅴ 26 M2( 合 ) 50 50 58 Ⅵ（主轴） 51 50 63 50
离合器的接合与脱开由手柄18来操纵
制动器 结构
制动器 操纵
当离合器脱开时，齿条22处于中间位置，这时，齿条轴22上的凸起正处于与 杠杆14下端相接触的位置，使杠杆14向逆时针方向摆动，将制动带拉紧，使 轴凹和主轴迅速停止旋转。当齿条轴22移至左端或右端位置时，杠杆与齿条 轴凸起的左侧或右侧的凹槽相接触，使制动带放松，这时摩擦离合器接合， 使主轴旋转。
机械结构设计
机械工程学院机械设计及自动化系 宋梅利
第一章 机械结构设计导论 第二章 结构设计中常用的典型结构 第三章 典型工程结构实例 第四章 CA6140型卧式车床的结构分析 第五章 机床主运动部件设计 第六章 主轴组件设计 第七章 支承件设计 第八章 导轨设计
第四章 CA6140型卧式车床的结构分析
a)开合螺母机构 开合螺母合上，与丝杠相啮合，实现加工螺纹的进给。 反之，开合螺母分开，实现纵向、横向机动进给或快 速移动。
b)纵向、横向机动进给及快速移 动的操纵机构
纵、横向机动进给 操纵机构 1、6—手柄 2、21—销轴 3—手柄座 4、9—球头销 5、7、23—轴 8—弹簧销 10、15—拨叉轴 11、20—杠杆 12—连杆 13、22—凸轮 14、18、19—圆销 16、17—拨叉
要表示清楚主轴箱部件的结构，仅有展开图还是不够的， 因为它不能表示出各传动件之间的空间位置关系，此外， 如操纵机构、润滑装置、箱体外形等，在展开图中也无 法清楚地表示，必须用向视图及剖面图来加以补充说明。
a)卸荷带轮
b）双向多片摩擦离合器及其操纵机构 摩擦离合器除传递运动和动力，使主轴实现正、反 转、停车外，还能起过载保险装置的作用 。
第一节CA6140型卧式车床简介
CA6140机床布局 卧式车床主要加工轴类和直径不太大的盘、套 类零件，故采用卧式布局。主轴水平安装，刀具在 水平面内作纵、横向进给运动。
主轴箱 挂 轮 机 构 刀架
尾座
进给箱
丝杠 床身
溜板箱
光杠
床腿
主轴箱内装有主轴，实现主运动 主轴端部装有三爪或四爪卡盘以夹持工件
内摩擦片3装在轴I的花键上，与轴I一起旋转
外摩擦片2外圆上4个凸起装在齿轮1的缺口槽中，外 片空套在轴I上 . 当杆7通过销5向 左推动压块8时， 使内片3与外片2 互相压紧，于是 轴I的运动便通 过内、外片之间 的摩擦力传给齿 轮1，使主轴正 向转动
图中表示的是左离合器 当压块8向右压时，右离合器工作使主轴反转 当压块8处于中间位置时，左、右离合器都处于脱开状态 主轴停止
本章简单介绍了CA6140型卧式车床的结构组成， 分析了其传动系统图和主要部件的结构 ★重点内容： CA6140型卧式车床的传动系统图 和主要部件的结构 ▲难点内容：传动系统图。
1、车床应用：主要用于加工各种回转表面 （内外圆柱 面，圆锥面及成形回转表面）和回转体的端面，有结构的步骤： i.运动分析，即机床传动系统图的分析。
ii.结构分析，即机床各部件装配图的分析。
首先对CA6140车床进行运动分析。
第二节 CA6140型卧式车床的 传动系统图分析 车床必须具备下列运动：工件的旋转运动 ─ 主运动； 刀具的直线移动 ─ 进给运动；
为实现这些运动，机床的传动系统需要具备以下传动链： a) 实现主运动的主传动链； b) 实现纵向进给运动的纵向进给传动链； 实现横向进给运动的横向进给传动链。
②进给运动传动链见教材p74-78
第三节 CA6140型卧式车床主要部件的结构分析 车床主要部件视频 ①主轴箱 主轴箱是车床的主要部件，其主要功能是支承主 轴，并实现其开、停、换向、制动和变速，把进给运 动从主轴传向进给系统（展开图）。
所谓展开图，是按照传动轴传递运动的先后顺序，沿其 轴心剖开，并将其展开而形成的图。在展开图中通常主 要表示： ①各传动件(轴、齿轮、带传动和离合器等)的传动关系； ②各传动轴及主轴上有关零件的结构形状、装配关系 和尺寸，以及箱体有关部分的轴向尺寸和结构。
c)互锁机构 作用：为了避免损坏机床，在接通机动进给或快速移 动时，开合螺母不应闭合。反之，合上开合螺母时， 就不允许接通机动进给和快速移动。
d) 安全离合器 正常工作 过载保护
进给箱的作用是变换进给量，并把运动传给溜板箱，以 带动刀架实现纵向、横向进给，快速移动或车螺纹。
主轴箱 挂 轮 机 构 刀架
尾座
进给箱
丝杠 床身
溜板箱
光杠
床腿
刀架上可装四组刀具，按需要手动转位使用
尾座用以支持工件或安装钻头等孔加工刀具。
这些部件都安装在床身上，以保持部件间相互位置精度
主轴箱 挂 轮 机 构 刀架
传动系统图是表示实现机床全部运动的传动示意图。 图中将每条传动链中的具体传动机构用简单的规定符 号，并标明齿轮和蜗轮的齿数、蜗杆头数、丝杠导程、 带轮直径、电动机功率和转速等。
①主运动传动链: 把动力源（电动机）的运动及动力传给主轴，使主轴 带动工件旋转实现主运动，并满足卧式车床主轴变速和换向的要求。 a)传动路线 两末端件：主电动机------主轴 传动路线表达式:
39 56 41 38 M1左 30 130 51 电机（ 7.5kw,1450 r/min) Ⅰ Ⅱ Ⅲ 230 50 43 50 34 22 M1右 Ⅶ 58 34 30 20 20 80 Ⅳ 80 Ⅴ 26 M2( 合 ) 50 50 58 Ⅵ（主轴） 51 50 63 50
2、车床运动：车床的主运动是由工件的旋转运动实现 的；进给运动则由刀具的直线移动完成的。
3、车床分类：按其用途和结构的不同，主要分为：卧式 车床及落地车床，立式车床，转塔车床，仪表车床，单 轴自动和半自动车床，多轴自动和半自动车床，彷形车 床及多刀专门化车床，车床。
这里仅介绍CA6140型卧式车床， 目的如下： ①通过对CA6140的学习，掌握认识机床等设备的一 般方法和步骤。从分析传动系统图到机械结构图，重 点掌握分析图样的方法，以便以后举一反三、触类旁 通。 ②CA6140是一台结构设计颇具经典性、代表性的机械 设备。通过对其典型结构的分析，以利学生掌握常用 工程机械部件、装置、构件的工作原理、用途、特点， 可在今后的结构设计中灵活运用，发展创新。