第1章 金属切削机床总体设计

第一章金属切削机床

的总体设计内容：1.机床的总体方案设计；2.机床主要参数尺寸参数运动参数动力参数的设计第一节机床的基本要求**1、工艺范围2、加工精度和表面粗糙度3、生产率和自动化程度4、可靠性一、机床应具有的性能指标：5、机床的效率和寿命

机床的效率：机床的有效功率与电动机输出功率之比。

机床的寿命（精度保持性）：机床保持其应有加工精度的使用期限。6、系列化、通用化、标准化

目的：便于机床的设计、使用、维修。7、环境保护

噪声、油雾、粉尘、腐蚀介质8、其它

机床操纵必须方便、省力、易于掌握，美观大方标准化是指将产品（特别是零部件）的质量，规格，性能，结构等方面的技术指标加以统一规定并作为标准来执行。系列化是指对同一产品，在同一基本结构或基本条件下规定出若干不同的尺寸系列。通用化是指在不同种类的产品或不同规格的同类产品中尽量采用同一结构和尺寸的零部件。第一节机床的基本要求1、工艺范围是机床适应不同生产要求的能力。一、机床应具有的性能指标：**机床的工艺范围主要取决于生产模式。大批量生产→工序分散→工序多→设备多→工艺范围窄→专用机床单件小批量生产→工序集中→工序少→设备少→工艺范围宽→通用机床第一节机床的基本要求2、加工精度和表面粗糙度几何精度传动精度运动精度定位精度一、机床应具有的性能指标：机床本身的精度工作精度机床精度第一节机床的基本要求2、加工精度和表面粗糙度几何精度传动精度运动精度定位精度一、机床应具有的性能指标：是指机床在不运动或低速空载运动时的精度。取决于零部件的结构设计、制造、装配精度。是评价机床质量的基本指标。是指内联系传动链两末端执行件相对运动的精度。取决于传动零部件的制造精度和传动系统设计的合理性。是指机床在额定负载下运行时主要零部件的几何位置精度。取决于运动部件的制造精度

机床零部件的动态刚度机床热变形。是机床工作零部件运动终了时所达到的位置的准确性和机床调整精度第一节机床的基本要求3、生产率和自动化程度一、机床应具有的性能指标：生产率是指机床在单位时间内所能加工的工件数量。提高生产率的措施：缩短单个工件的加工时间切削加工时间装卸工件时间准备和终了时间第一节机床的基本要求4、可靠性：

在额定寿命周期内，在正常工作条件下和规定时间内出现故障的概率。无故障性——在使用过程中不易发生故障可维修性——机床出现故障后要容易维修固有可靠性——设计制造所赋予机床的可靠性使用可靠性——具体使用环境下机床的可靠性一、机床应具有的性能指标：固有可靠性＞使用可靠性第一节机床的基本要求所设计的机床应该符合人的生理和心理特征，实现人机环境高度协调统一，为操作者创造一个安全、舒适、可靠、高效的工作条件；减轻操作者精神紧张和身体疲劳。二、机床应具有的人机关系：所设计的机床造型美观大方，色彩协调，提高作业舒适度。另外噪音要小，尽量减少噪音污染。第二节机床的设计步骤创新设计变型设计模块化设计机械制造装备的设计类型★第二节机床的设计步骤创新设计机械制造装备的设计类型★创新设计是指充分发挥设计者的创造力,利用人类已有的相关科技成果进行创新构思,设计出具有科学性、创造性、新颖性及实用性的一种实践活动。创新设计一般需要较长的设计开发周期，投入较大的研制开发工作量。第二节机床的设计步骤创新设计机械制造装备的设计类型★创新设计可以从以下几个侧重点出发：1、从用户需求出发，以人为本，满足用户的需求。2、从挖掘产品功能出发，赋予老产品以新的功能、新的用途。3、从成本设计理念出发，采用新材料、新方法、新技术，降低产品成本、提高产品质量、提高产品竞争力。第二节机床的设计步骤变型设计机械制造装备的设计类型★适应型设计和变参数设计都是在原有产品的基础上，保持其基本工作原理和总体结构不变。适应型设计是通过改变或更换部分部件或结构；变参数设计是通过改变部分尺寸与性能参数，形成所谓的“变型产品”，以扩大使用范围，满足更广泛的用户需求。适应型设计变参数设计变型设计应在原有产品基础上有序的按照一定的规律演变出各种不同规格参数、布局和附件的产品，扩大原有产品的性能和功能，形成一个产品系列。系列化产品中的原有产品是技术很成熟的经过精心设计出来的产品，称为“基型产品”。第二节机床的设计步骤模块化设计（又称为组合设计）机械制造装备的设计类型模块化设计是按照合同的要求，选择适当的功能模块，直接拼装成所谓的“组合产品”。模块化设计是提高产品质量、降低成本、加快设计进度、进行组合设计的重要途径。模块是具有一定功能的零件、组件或部件，模块上具有特定的联接表面和联接方法，以保证相互组合的互换性和精确度。组合机床组合机床第二节机床的设计步骤总体设计技术设计零件设计及资料编写样机试制及试验鉴定正式生产满足要求不满足要求产品设计的步骤第二节机床的设计步骤一、总体设计1.掌握机床的设计依据2.工艺分析3.总体布局4.确定主要的技术参数机床的主要技术参数尺寸参数运动参数动力参数第二节机床的设计步骤一、总体设计1.掌握机床的设计依据机床总体设计的主要依据工件、同类型机床、有关的科技成果工件、同类型机床使用要求制造条件第二节机床的设计步骤一、总体设计加工工件的工艺方法机床的运动、传动、布局、结构、性能及经济效果加工方案优良，经济突出的工艺方案2.工艺分析第二节机床的设计步骤一、总体设计工艺方案机床总体布局分配机床运动选择传动形式选择机床支承形式选择安排操作位置拟定提高动刚度的措施造型设计与色彩选择，机床联系尺寸图（机床原始总图）传动原理图3.总体布局第二节机床的设计步骤一、总体设计机床的主要技术参数尺寸参数运动参数动力参数主参数基本参数

主参数是代表机床规格大小及反映机床最大工作能力的一种参数。

4.确定主要的技术参数第二节机床的设计步骤二、技术设计主要技术参数机床的运动系统传动系统图机床总图和部件装配图电气系统安装接线图液压系统图控制操作系统图计算机辅助设计可靠性设计优化设计第二节机床的设计步骤三、零件设计及资料编写总图部件装配图全部零件图整理机床有关部件和主要零件的设计计算编写设计说明书制定机床的检验方法和检验标准编写使用说明书编制各类零件的明细表完善第二节机床的设计步骤四、样机试制及试验鉴定设计完成样机试制空车运转样机鉴定批量生产工业性试验（额定载荷下）未达到要求达到设计要求第三节机床的总体布局机床的总体布局设计按工艺要求决定机床所需的运动，确定机床的组成部件，确定各个部件的相对运动和相对位置关系，确定操纵机构和控制机构在机床中的配置。第三节机床的总体布局机床运动的分配的四个原则：**1．将运动分配给质量最小的零部件——简化机床的传动和结构2．运动分配应有利于提高工件的加工精度3．运动分配应有利于（提高运动部件的刚度）减小机床占地面积4．运动的分配应视工件形状而定一、分配机床的运动第三节机床的总体布局二、选择传动形式和支承形式1．机床的传动形式★机床传动有机械、液压、气动、电气及综合等多种形式。其中常见的是机械传动和液压传动。传动形式的选择原则：应根据具体情况，以满足使用要求为原则，合理选定。第三节机床的总体布局二、选择传动形式和支承形式1．机床的传动形式机械传动液压传动机械传动变速是靠滑移齿轮进行变速，机械传动是有级变速。变速级数一般少于30级。工作中不能变速。传动比准确，可靠。传递功率大。但有速度损失主要用于通用机床液压传动可以实现无级变速。液压传动可以在运动过程中实现变速。传动平稳，运动中换向冲击小，易于实现直线运动。主要用于拉床、刨床、大型矩台平面磨床。第三节机床的总体布局1．机床的传动形式（1）机床的主传动按照驱动电动机类型分为：交流电动机驱动直流电动机驱动单速电动机驱动双速电动机驱动变频调速电动机驱动机床主传动的主导形式：变频调速-多楔带-齿轮传动组合的传动二、选择传动形式和支承形式第三节机床的总体布局1．机床的传动形式（2）机床的进给运动的传动采用：机械传动液压无级传动齿轮副丝杆螺母副齿轮齿条数控机床进给运动伺服电动机-齿轮传动-滚珠丝杠副传动二、选择传动形式和支承形式单独使用，或组合使用。机床中常用的支承件床身底座立柱横梁横臂支承形式指机床支承件的形状。卧式支承立式支承支承件高度方向尺寸大于长度方向尺寸支承件高度方向尺寸小于长度方向尺寸使用方式：第三节机床的总体布局2．机床的支承形式二、选择传动形式和支承形式第三节机床的总体布局2．机床的支承形式（1）“—”形（一字形）支承（2）“|”形（柱形）支承（3）“”形（倒丁字形）支承（4）“

”形（槽形）支承（5）“”形（框形）支承支承形式可归纳为下列五种：二、选择传动形式和支承形式（1）“—”形（一字形）支承支承件是由床身或床身与底座的组合。具有这种支承形式的机床称为卧式机床。卧式车床2．机床的支承形式立钻式床（2）“|”形（柱形）支承支承件是由立柱或立柱与底座的组合。具有这种支承形式的机床称为立式机床。2．机床的支承形式（3）“”形（倒丁字形）支承支承件是由床身和立柱的组合。具有这种支承形式的机床称为复合式机床。2．机床的支承形式（4）“

”形（槽形）支承支承件是由床身（或底座）、立柱、横臂三者的组合。具有这种支承形式的机床称为单臂式机床。2．机床的支承形式（5）“”形（框形）支承支承件是由床身、横梁及双立柱组合而成，形成封闭的框形结构。具有这种支承形式的机床称为龙门式机床。2．机床的支承形式（5）“”形（框形）支承支承件是由床身、横梁及双立柱组合而成，形成封闭的框形结构。具有这种支承形式的机床称为龙门式机床。2．机床的支承形式第三节机床的总体布局二、选择传动形式和支承形式2．机床的支承形式机床形式与支承形式的区别机床形式与支承形式虽然都有卧式和立式，但其含义是不同的。

机床形式是指主运动执行件的状态，如卧式机床，其主轴或主运动方向是水平的。

注意：卧式机床一般用卧式支承，也可用立式支承，

如X6132A卧式铣床便采用了立式支承。X6132A卧式铣床便采用了立式支承立式支承卧式第三节机床的总体布局三、安排操作部位进行机床总体设计，在考虑达到技术经济指标的同时，必须注意机床操作者的生理和心理特征，充分发挥人和机床的各自特点，使人机的综合效能达到最佳。机床各部件相对位置的安排，应保证：1．操作者和工件有适当的相对位置，有足够的活动空间，以便于工件的装卸、刀具的安装调试、加工情况的观察和工件的检验。2．操作者与操作手柄等控制元件的适当位置，应有足够的操作空间，达到操作准确、省力、方便。3．操作件应按GB4141选用，操作件之间有合理的距离4．功能不同的按钮应有不同的颜色，而且这些颜色应和人的视觉习惯一致，符合人的心理生理特征，防止误操作。第三节机床的总体布局机床的抗振性是指机床工作部件在交变载荷作用下抵抗变形的能力。包括抵抗受迫振动和自激振动的能力，抵抗受迫振动的能力抗振性抵抗自激振动的能力切削稳定性(1)抗振性定义四、改善机床性能和技术经济指标的措施1．提高抗振性能第三节机床的总体布局1．提高抗振性能(2)提高抗振性的具体措施1）隔离振动源机床的电动机、变速箱等部件由于不平衡等原因引起振动时，可采取将这些部件与工件、刀具隔离开的方法，来减少机床的振动。2）选择合理的传动形式（如采用调速或双速电动机），应尽量缩短传动链，减少传动件个数，即减少了振动源的数量。3）提高传动链各传动轴组件，尤其是主轴组件的刚度，提高其固有频率，以防止产生共振。6）提高各结合面的表面精度和降低表面粗糙度值，以增强结合面的局部刚度。4）机床中高速转动的大传动件应作动平衡或设置阻尼机构，若工件装夹有偏心，应在适当部位增加配重。5）箱体外表面涂刷高阻尼涂层。★四、改善机床性能和技术经济指标的措施第三节机床的总体布局2．减小热变形隔离热源。是减小热变形最简单、最有效的方法。★(1)热来源外部热源（电动机、液压泵、环境温度等）内部热源（摩擦热、切削热等）(2)机床受热的影响使机床各部分温度发生变化，由于机床各部分温升不同、金属材料不同，所以机床各部分变形不一，即产生热变形。热变形使机床加工精度降低，运动部件磨损加快，严重时会导致机床无法工作，(3)减小机床热变形的措施热对称结构。改善排屑状态。四、改善机床性能和技术经济指标的措施第三节机床的总体布局3．降低噪声★(2)减小机床噪声的措施(1)噪声来源机械噪声液压噪声电磁噪声空气动力噪声1）缩短传动链，减少传动件的个数；2）采用小模数、硬齿面齿轮，降低传动件的线速度；3）提高齿轮第II组（传动平稳性）精度；4）采用增加齿数，或采用圆柱螺旋齿轮（斜齿轮）增加齿轮啮合的重合度；5）提高传动件的阻尼比，增加支承组件的刚度。机床振动不仅影响加工精度，而且也是产生噪声的主要原因，齿轮振动不仅影响传动的平稳性，也是噪声的主要来源。因此，减少（齿轮）噪声的措施主要有：四、改善机床性能和技术经济指标的措施第三节机床的总体布局五、造型设计机床的造型必须与功能相适应，功能决定造型，造型表现功能。机床（机械产品）造型总的原则是经济实用、美观大方。“经济”指的是造型成本低，并有助于提高产品的可靠性、寿命。“实用”指的是实用操作方便、舒适、符合人体的生理和心理特征。★第三节机床的总体布局五、造型设计产品造型设计1、尺度与比例2、对称与均衡3、安定与轻巧4、对比与调和5、过渡与呼应6、节奏与韵律7、重点与一般★良好的产品造型必须符合美学原则，美学原则包括以下几个方面：第三节机床的总体布局五、造型设计产品色彩1、色调选择2、配色方法机床的主色是“绿色”:绿色有助于提高劳动生产率；蓝色和紫色则降低劳动生产率高温环境宜于使用冷色低温环境宜于使用暖色在产品的造型设计中，色彩设计比形状设计更能增加产品的魅力。统一配色均衡配色重点配色分割配色（一）主参数和尺寸参数机床的主要技术参数包括机床的主参数和基本参数，基本参数可包括尺寸参数、运动参数和动力参数。第四节机床主要技术参数的确定

机床的尺寸参数是指影响机床加工性能的一些尺寸。

主参数是代表机床规格大小及反映机床最大工作能力的一种参数。

为了更完整的表示机床的工作能力和加工范围，可在主参数后面标出第二主参数，

★机

床主参数名称折算系数第二主参数立式车床最大车削直径1/100卧式车床床身上工件最大回转直径1/10最大工件长度摇臂钻床最大钻孔直径1/1最大跨距卧式镗床主轴直径1/10坐标镗床工作台工作面宽度1/10工作台工作面长度内圆、外圆磨床最大磨削直径1/10最大磨削长度矩台平面磨床工作台工作宽度1/10工作台工作面长度齿轮加工机床最大工件直径1/10最大模数龙门铣床工作台工作面宽度1/100工作台工作面长度立式及卧式升降台铣床工作台工作面宽度1/10工作台工作面长度龙门刨床最大刨削宽度1/100最大刨削长度插床及牛头刨床最大插削及刨削长度1/10拉床额定拉力（吨）1/1最大行程机床的主参数及第二主参数（一）主参数和尺寸参数除了确定主参数、第二主参数外，还要确定与被加工零件有关的尺寸，以及与标准化工具或夹具安装有关的尺寸参数。比如：普通车床的最大回转直径和最大工件长度外，还要确定在刀架上工件的最大回转直径，以及主轴孔所允许通过的最大棒料直径等。第四节机床主要技术参数的确定（一）主参数和尺寸参数除了确定主参数、第二主参数外，还要确定与被加工零件有关的尺寸，以及与标准化工具或夹具安装有关的尺寸参数。龙门铣床工作台面的长度和宽度为主参数，还应确定：横梁的最高和最低位置。

第四节机床主要技术参数的确定（一）主参数和尺寸参数除了确定主参数、第二主参数外，还要确定与被加工零件有关的尺寸，以及与标准化工具或夹具安装有关的尺寸参数。摇臂钻床最大孔径、最大跨距外，还应确定主轴下端面到底座之间的最大和最小间距。第四节机床主要技术参数的确定（一）主参数和尺寸参数除了确定主参数、第二主参数外，还要确定与被加工零件有关的尺寸，以及与标准化工具或夹具安装有关的尺寸参数。主参数、第二主参数和其他一些尺寸参数确定后，就基本上确定了机床所能加工和安装的最大工件尺寸。机床的尺寸参数的确定基本上是围绕被加工零件的尺寸进行的。第四节机床主要技术参数的确定摇臂钻床最大孔径、最大跨距外，还应确定主轴下端面到底座之间的最大和最小间距。

运动参数是指机床执行件如主轴、工作安装部件（工作台、刀架）的运动速度。

专用机床和组合机床是为特定工件的某一特定工序而设计的，每根主轴一般只有一种转速，根据最佳切削速度而定。

通用机床是为适应多种工件加工而设计的，工艺范围广，工件尺寸变化大，主轴需要变速，因此，需确定主轴的变速范围。（2）主运动是直线运动的机床，主运动参数为刀具或工件的每分钟往复次数。不同机床，对主运动参数的要求是不同的。（1）主运动为旋转运动的机床，主运动的运动参数为主轴的转速。第四节机床主要技术参数的确定（二）运动参数（1）主运动为旋转运动的机床，主运动的运动参数为主轴的转速。n——主轴的转速(r/min)。v——切削速度(m/min)。d——工件或刀具直径(mm)。主轴的转速：（2）主运动是直线运动的机床，主运动参数为刀具或工件的每分钟往复次数。（刨床、插床、插齿机）第四节机床主要技术参数的确定主运动的运动参数的确定（二）运动参数（1）通用机床是为了适应多种工件的加工（多种工序）而设计的。要求通用机床主轴应有多种速度，需要进行变速。因此应确定主轴的变速范围，确定最高转速和最低转速。主轴变速的实现方式：（2）专用机床（组合机床）是为特定工件的某一特定工序而设计的，每根主轴只有一种转速。一般不需要变速。这种转速是根据最佳速度确定的。

无级变速——液压传动有级变速——机械传动第四节机床主要技术参数的确定主运动的运动参数的确定（二）运动参数（1）

最低转速（nmin）和最高（nmax)转速的确定分析在所设计的机床上可能进行的工序，从中找出要求最高转速和最低转速的工序，按照这些典型工序的切削速度和刀具（工件）的直径，便可计算出最低转速nmin

、最高转速nmax、变速范围Rn最低转速:最高转速:变速范围：注意：dmin和dmax不是指机床可能加工的最小直径和最大直径，而是指在实际使用的情况下，采用vmax或vmin时常用的经济加工直径。第四节机床主要技术参数的确定（二）运动参数确定机床主轴的最高转速nmax，主要考虑以下几个因素：1）机床的主传动类型主运动传动系统包括变速部分和传动部分。按照传动方式主运动传动系统可分为机械传动机电结合传动零传动2）采用的刀具类型、材质和切削角度第四节机床主要技术参数的确定（1）

最低转速（nmin）和最高（nmax)转速的确定（二）运动参数1）机床的主传动类型机械传动——变速部分和传动部分均采用机械传动方式。主电机速度一定（或结合双速或三速电机变速，但仍以机械变速为主）。传统机床采用。最高转速在2000r/min左右。机电结合传动——主传动的变速部分采用主电动机变速（或结合少量机械变速，但仍以主电动机变速为主），传动部分采用机械方式。其主电动机采用交流伺服电动机或交流变频主电动机。通过定比传动的带传动将主电动机运动传给主轴。主要用于数控机床。主轴最高转速可达5000~9000r/min左右。零传动——变速部分采用主电动机变速，没有传动部分，故称为主传动的零传动。采用的是电主轴。电主轴是将主电动机与主轴集成为一体。多用在高速、精密数控机床。主轴最高转速可达10000~15000r/min左右。第四节机床主要技术参数的确定（1）

最低转速（nmin）和最高（nmax)转速的确定（二）运动参数第四节机床主要技术参数的确定主传动类型变速部分传动部分主轴最高转速应用特点机械传动机械传动机械传动2000r/min传统机床主电机速度一定机电结合传动主电动机机械方式5000~9000r/min数控机床交流伺服电动机交流变频主电动机零传动主电动机没有10000~15000r/min高速、精密数控机床电主轴是将主电动机与主轴集成为一体1）机床的主传动类型（1）

最低转速（nmin）和最高（nmax)转速的确定（二）运动参数确定机床主轴的最高转速nmax，主要考虑以下几个因素：2）采用的刀具类型、材质和切削角度刀具的最大切削速度与其类型、材质和切削角度有直接的关系。镶片车刀经过镀层后，精加工钢材的最大切削速度可从60~200m/min提高到200~520m/min。第四节机床主要技术参数的确定（1）

最低转速（nmin）和最高（nmax)转速的确定（二）运动参数

根据机床的加工工序，找出相应的最高转速和最低转速的典型工序，确定出相应的切削速度和工件（或刀具）直径。

切削速度的选择：工艺手册查取切削实验经验

其大小主要取决于刀具和工件材料，还与进给量和背吃刀量有关。第四节机床主要技术参数的确定（1）

最低转速（nmin）和最高（nmax)转速的确定（二）运动参数dmin和dmax不是指机床可能加工的最小直径和最大直径，而是指在实际使用的情况下，采用vmax或vmin时常用的经济加工直径。D——机床所能加工的最大直径（主参数）dmin和dmax的确定方式：k——系数卧式车床：k=0.5摇臂钻床：k=1第四节机床主要技术参数的确定（1）

最低转速（nmin）和最高（nmax)转速的确定（二）运动参数车床的最高转速出现在：硬质合金车刀对小直径钢料外圆半精车工艺中；

vmax=200m/min

最低转速出现在：高速钢刀具精车合金钢工件的梯形螺纹工艺中。vmin=1.5m/min

在φ400mm卧式车床上加工丝杠最大直径为φ40~50mm车床所能加工的丝杠的最大直径为50mm，第四节机床主要技术参数的确定（1）

最低转速（nmin）和最高（nmax)转速的确定例：现以机械传动的φ400mm卧式车床为例，确定其最高转速和最低转速。（二）运动参数（1）

最低转速（nmin）和最高（nmax)转速的确定例：现以机械传动的φ400mm卧式车床为例，确定其最高转速和最低转速。车削加工外圆柱面的合理的最大直径和最小直径为：取：则：最高转速出现在硬质合金刀具精车钢类构件的外圆最低转速出现在高速钢刀具精车梯形螺纹丝杠CA6140主轴转速实际为10~1400r/min，对于通用车床取0.25第四节机床主要技术参数的确定（二）运动参数实际使用中可能使用到最高转速和最低转速的典型工艺不一定只有一种，可以多选择几种工艺作为确定最低及最高转速的参考，同时考虑今后技术发展的趋势，适当提高最高转速和降低最低转速。考虑技术发展的储备取：10~1600r/min。（2）主轴转速合理排列假设，转速级数：Z确定了最大转速和最小转速以后，如果机床采用分级变速，则应进行转速分级。主轴的转速有：最理想的情况是：如果加工某一工件所需要的最合理的切削速度为v，相应的主轴转速应该为n。并且是机床分级变速中能提供的某一级转速恰好为n。通常情况是：机床不能提供这个转速。所需要的理想转速是机床提供的某两个转速nj与nj+1之间，即第四节机床主要技术参数的确定（二）运动参数应该选择机床能提供的哪个速度呢？1）如果选择较高的转速将提高切削速度，刀具耐用度将降低。2）应选择较低的转速保证了刀具耐用度。但是就会产生速度损失——生产率降低了转速损失：（2）主轴转速合理排列第四节机床主要技术参数的确定所需要的理想转速是机床提供的某两个转速nj与nj+1之间，即（二）运动参数第四节机床主要技术参数的确定相对转速损失率：最大相对转速损失率对于通用机床，一般认为每一个转速的使用机会都是相等的，最大相对转速损失率相等主轴转速数列呈等比级数规律分布，公比为最大相对转速损失率（2）主轴转速数列排列——大多呈等比级数规律分布变速范围：假设，转速级数：Z；公比：ф，变速范围？第四节机床主要技术参数的确定（二）运动参数主轴转速数列呈等比级数规律分布——简化设计如果机床的主轴转速数列是等比数列，公比为φ，转速级数Z为非质数，则主轴转速数列可以分解为几个等比数列的乘积，从而简化设计。第四节机床主要技术参数的确定主轴转速数列呈等比级数规律分布——简化设计因子数列：各因子数列项数：级比——各因子数列公比：级比指数：主轴的转速级数Z：结构式：第四节机床主要技术参数的确定主轴转速数列呈等比级数规律分布——使用方便，转速通式：代入两边取对数第四节机床主要技术参数的确定lgd与lgv成一次函数，斜率为1lgd为纵坐标，lgv为横坐标，函数图像为一条与lgv横坐标轴成45°的直线。而j=1~Z，因此共有Z条平行直线，间距相等。右图即为速度选择图。（2）主轴转速数列呈等比级数规律分布使转速范围内的任意两个相邻转速之间的相对转速损失均匀；可通过串联若干个滑移齿轮组来实现较多级转速，从而减少传动齿轮数，使传动系统得到简化；可绘制成转速选择图，根据工件或刀具的直径d，便可选择到合适的转速，使用方便。主轴转速数列呈等比级数规律分布第四节机床主要技术参数的确定（二）运动参数第四节机床主要技术参数的确定（3）标准公比原则1）工艺要求的原则则，主轴转速数列的公比φ应有：而最大相对转速损失率如果公比φ越大，则最大相对速度损失率Amax就越大为了保证机床的生产率，就必须对最大相对速度损失率Amax加以限制。规定：有：※因此主轴转速数列的公比有：假设，机床主轴转速数列是从小到大的方式排列，转速数列是递增的。第四节机床主要技术参数的确定（3）标准公比原则2）方便记忆的原则则，主轴转速数列应有：E1为自然数要求转速nj经过E1级（E1为自然数）变速后，转速数值增大10倍。第四节机床主要技术参数的确定（3）标准公比原则2）方便记忆的原则则，主轴转速数列应有：E2为自然数要求转速nj经过E2级（E2为自然数）变速后，转速数值增大2倍。第四节机床主要技术参数的确定（3）标准公比原则机床主轴转速数列的公比有：E2为自然数：E1为自然数：机床主轴的标准公比有7个最大相对速度损失率Amax≤50%转速nj经过E1级变速后，转速数值增大10倍。转速nj经过E2级变速后，转速数值增大2倍。第四节机床主要技术参数的确定（3）标准公比原则机床主轴转速数列的标准公比有：机床主轴转速数列的同时满足三个原则的公比只有：1.06，1.12，1.261.58和1.78仅符合10倍关系1.41和2仅符合2倍关系1.06——每40项增大10倍，每12项增大2倍1.12——每20项增大10倍，每6项增大2倍1.26——每10项增大10倍，每3项增大2倍1.58——每5项增大10倍，没有两倍关系1.78——每4项增大10倍，没有两倍关系1.41——没有10倍关系，每2项增大2倍2——没有10倍关系，每1项增大2倍1.06，1.12，1.26既满足10倍关系，也满足2倍关系第四节机床主要技术参数的确定（4）公比的选用机床主轴转速数列的公比选择：用于自动化与半自动化机床，因为要求较高的生产率，相对转速损失要小，故φ要取小些，可取φ＝1.12或1.26；对于大型机床，选择合理的切削速度对提高生产率作用较大，故φ也取小些，取φ＝1.12或1.26；对中型通用机床，通用性较大，要求转速级数Z要多一些，但结构又不能过于复杂，常取φ＝1.26或1.41；对于非自动化小型机床，其加工时间常比辅助时间少，转速损失影响不大，要求结构简单一些。公比可选大一些。可取φ＝1.58或1.78。第四节机床主要技术参数的确定（4）公比的选用公比的确定：根据所设计机床的使用性能和结构要求确定合适的公比。机床类型主运动公比机床类型主运动公比车床中型卧式车床1.26~1.41刨插床牛头刨床1.41~1.58大型卧式车床无级变速龙门刨床无级变速仪表车床1.41~1.58插床1.41自动与半自动车床1.12~1.26钻床摇臂钻床1.26~1.41转塔车床1.41立式钻床1.41立式车床1.26镗床卧式镗铣床1.26铣床升降台铣床1.26~1.41坐标镗床1.26或无级龙门铣床1.26齿轮加工机床滚齿机1.12~1.26插齿机1.41机床主轴转速标准公比数列标准公比为ф＝1.06的标准数列表(1~15000)1.002.04.08.01631.56312525050010002000400080001.062.124.258.51733.56713226553010602120425085001.122.214.59.01835.57114028056011202240450090001.182.294.759.51937.57515030060011802360475095001.252.55.010204080160315630125025005000100001.322.585.310.621.242.585170335670132026505300106001.42.85.611.222.44590180355710140028005600112001.53.06.011.823.647.595190375750150030006000118001.63.156.312.52550100200400800160031506300125001.73.356.713.226.553106212425850170033506700132001.83.557.1142856112224450900180035507100141001.93.757.515306011823647595019003750750015000第四节机床主要技术参数的确定机床主轴转速标准公比数列标准公比为ф＝1.06的标准数列表(1~15000)1.002.04.08.01631.56312525050010002000400080001.062.124.258.51733.56713226553010602120425085001.122.214.59.01835.57114028056011202240450090001.182.294.759.51937.57515030060011802360475095001.252.55.010204080160315630125025005000100001.322.585.310.621.242.585170335670132026505300106001.42.85.611.222.44590180355710140028005600112001.53.06.011.823.647.595190375750150030006000118001.63.156.312.52550100200400800160031506300125001.73.356.713.226.553106212425850170033506700132001.83.557.1142856112224450900180035507100141001.93.757.515306011823647595019003750750015000第四节机床主要技术参数的确定例：公比ф＝1.12，1~15000中的各级转速数列。根据公比为1.06的数列可以得出公比为1.12的转速数列。是从公比ф＝1.06的数列中每两项取出一数值（在1~15000之间），如下：解：因为1.002.04.08.01631.56312525050010002000400080001.062.124.258.51733.56713226553010602120425085001.122.214.59.01835.57114028056011202240450090001.182.294.759.51937.57515030060011802360475095001.252.55.010204080160315630125025005000100001.322.585.310.621.242.585170335670132026505300106001.42.85.611.222.44590180355710140028005600112001.53.06.011.823.647.595190375750150030006000118001.63.156.312.52550100200400800160031506300125001.73.356.713.226.553106212425850170033506700132001.83.557.1142856112224450900180035507100141001.93.757.515306011823647595019003750750015000第四节机床主要技术参数的确定例：公比ф＝1.12，1~15000中的各级转速数列。根据公比为1.06的数列可以得出公比为1.12的转速数列。是从公比ф＝1.06的数列中每两项取出一数值（在1~15000之间），如下：解：因为1.002.04.08.01631.56312525050010002000400080001.122.214.59.01835.57114028056011202240450090001.252.55.010204080160315630125025005000100001.42.85.611.222.44590180355710140028005600112001.63.156.312.52550100200400800160031506300125001.83.557.114285611222445090018003550710014100第四节机床主要技术参数的确定1.002.04.08.01631.56312525050010002000400080001.062.124.258.51733.56713226553010602120425085001.122.214.59.01835.57114028056011202240450090001.182.294.759.51937.57515030060011802360475095001.252.55.010204080160315630125025005000100001.322.585.310.621.242.585170335670132026505300106001.42.85.611.222.44590180355710140028005600112001.53.06.011.823.647.595190375750150030006000118001.63.156.312.52550100200400800160031506300125001.73.356.713.226.553106212425850170033506700132001.83.557.1142856112224450900180035507100141001.93.757.515306011823647595019003750750015000例：公比ф＝1.26，1~15000中的各级转速数列。根据公比为1.06的数列可以得出公比为1.26的转速数列。是从公比ф＝1.06的数列中每四项取出一数值（在1~15000之间），如下：解：因为第四节机床主要技术参数的确定1.002.04.08.01631.56312525050010002000400080001.252.55.010204080160315630125025005000100001.63.156.312.5255010020040080016003150630012500例：公比ф＝1.26，1~15000中的各级转速数列。根据公比为1.06的数列可以得出公比为1.26的转速数列。是从公比ф＝1.06的数列中每四项取出一数值（在1~15000之间），如下：解：因为第四节机床主要技术参数的确定1.002.04.08.01631.56312525050010002000400080001.062.124.258.51733.56713226553010602120425085001.122.214.59.01835.57114028056011202240450090001.182.294.759.51937.57515030060011802360475095001.252.55.010204080160315630125025005000100001.322.585.310.621.242.585170335670132026505300106001.42.85.611.222.44590180355710140028005600112001.53.06.011.823.647.595190375750150030006000118001.63.156.312.52550100200400800160031506300125001.73.356.713.226.553106212425850170033506700132001.83.557.1142856112224450900180035507100141001.93.757.515306011823647595019003750750015000例：公比ф＝1.41，1~15000中的各级转速数列。根据公比为1.06的数列可以得出公比为1.26的转速数列。是从公比ф＝1.06的数列中每六项取出一数值（在1~15000之间），如下：解：因为第四节机床主要技术参数的确定1.002.04.08.01631.56312525050010002000400080001.42.85.611.222.4459018035571014002800560011200例：公比ф＝1.41，1~15000中的各级转速数列。根据公比为1.06的数列可以得出公比为1.26的转速数列。是从公比ф＝1.06的数列中每六项取出一数值（在1~15000之间），如下：解：因为第四节机床主要技术参数的确定解：因为假设某机床的最低转速nmin=30r/min，主轴的转速数列公比ф＝1.26，级数Z=18级。试确定该机床的主轴转速数列。根据公比为1.06的数列可以得出公比为1.26的转速数列。是从公比ф＝1.06的数列中，取出首项30，再每四项取出一项数值，直至取出18个数值，如下：第四节机床主要技术参数的确定机床主轴转速标准公比数列标准公比为ф＝1.06的标准数列表(1~15000)1.002.04.08.01631.56312525050010002000400080001.062.124.258.51733.56713226553010602120425085001.122.214.59.01835.57114028056011202240450090001.182.294.759.51937.57515030060011802360475095001.252.55.010204080160315630125025005000100001.322.585.310.621.242.585170335670132026505300106001.42.85.611.222.44590180355710140028005600112001.53.06.011.823.647.595190375750150030006000118001.63.156.312.52550100200400800160031506300125001.73.356.713.226.553106212425850170033506700132001.83.557.1142856112224450900180035507100141001.93.757.515306011823647595019003750750015000第四节机床主要技术参数的确定机床主轴转速标准公比数列标准公比为ф＝1.06的标准数列表(1~15000)1.002.04.08.01631.56312525050010002000400080001.062.124.258.51733.56713226553010602120425085001.122.214.59.01835.57114028056011202240450090001.182.294.759.51937.57515030060011802360475095001.252.55.010204080160315630125025005000100001.322.585.310.621.242.585170335670132026505300106001.42.85.611.222.44590180355710140028005600112001.53.06.011.823.647.595190375750150030006000118001.63.156.312.52550100200400800160031506300125001.73.356.713.226.553106212425850170033506700132001.83.557.1142856112224450900180035507100141001.93.757.51530601182364759501900375075001500030，37.5，47.5，60，75，95，118，150，190，235，300，375，475，600，750，950，1180，1500第四节机床主要技术参数的确定解：因为假设某机床的最低转速nmin=30r/min，主轴的转速数列公比ф＝1.26，级数Z=18级。试确定该机床的主轴转速数列。根据公比为1.06的数列可以得出公比为1.26的转速数列。是从公比ф＝1.06的数列中，取出首项30，再每四项取出一项数值，直至取出18个数值，如下：30，37.5，47.5，60，75，95，118，150，190，235，300，375，475，600，750，950，1180，1500第四节机床主要技术参数的确定课堂作业：写出某卧式车床的各级转速已知:

nmin=25rpm，Z＝12，ф＝1.411.002.04.08.01631.56312525050010002000400080001.062.124.258.51733.56713226553010602120425085001.122.214.59.01835.57114028056011202240450090001.182.294.759.51937.57515030060011802360475095001.252.55.010204080160315630125025005000100001.322.585.310.621.242.585170335670132026505300106001.42.85.611.222.44590180355710140028005600112001.53.06.011.823.647.595190375750150030006000118001.63.156.312.52550100200400800160031506300125001.73.356.713.226.553106212425850170033506700132001.83.557.1142856112224450900180035507100141001.93.757.515306011823647595019003750750015000标准公比为ф＝1.06的标准数列表(1~15000)第四节机床主要技术参数的确定课堂作业：

写出指定公比的各级转速某卧式车床nmin=25rpm，Z＝12，ф＝1.41写出该车床的各级转速。根据公比为1.06的数列可以写出公比为1.41的转速数列。是从25开始向后每6项取一数值，（共抽取12个数）。解：因为第四节机床主要技术参数的确定标准公比为ф＝1.06的标准数列表(1~15000)1.002.04.08.01631.56312525050010002000400080001.062.124.258.51733.56713226553010602120425085001.122.214.59.01835.57114028056011202240450090001.182.294.759.51937.57515030060011802360475095001.252.55.010204080160315630125025005000100001.322.585.310.621.242.585170335670132026505300106001.42.85.611.222.44590180355710140028005600112001.53.06.011.823.647.595190375750150030006000118001.63.156.312.52550100200400800160031506300125001.73.356.713.226.553106212425850170033506700132001.83.557.1142856112224450900180035507100141001.93.757.515306011823647595019003750750015000根据公比为1.06的数列可以写出公比为1.41的转速数列。是从25开始向后每6项取一数值，（共抽取12个数）如下：解：因为第四节机床主要技术参数的确定课堂作业：

写出指定公比的各级转速某卧式车床nmin=25rpm，Z＝12，ф＝1.41写出该车床的各级转速。根据公比为1.06的数列可以写出公比为1.41的转速数列。是从25开始向后每6项取一数值，（共抽取12个数）如下：25，33.5，50，71，100，140，200，280，400，560，800，1120。解：因为第四节机床主要技术参数的确定（三）动力参数动力参数指主运动、进给运动和辅助运动的动力消耗，主要由机床切削载荷和驱动的工件质量决定。各传动件的结构参数动力参数电动机的功率液压缸的牵引力液压马达或步进电动机的额定扭矩是在调查研究，统计分析的基础上，结合计算分析，类比确定的。动力参数的确定方式第四节机床主要技术参数的确定（三）动力参数1.主电动机功率的确定P主=P切+P空+P附是在调查研究，统计分析的基础上，结合计算分析，类比确定的。P切——切削工作所消耗的功率（K