座式焊接变位机回转机构设计 毕业论文.doc

湘潭大学函授毕业论文 题目：座式焊接变位机回转机构设计 函 授 站：常德华智函授站院 （系）：继续教育学院专 业：机械设计制造及自动化学 号：姓 名： 指导老师：完成日期：2012年2月15日目 录目 录1摘要、关键词3abstract4第一章 焊接变位机械性能及结构5 1.1 焊接变位机械5 1.2 焊接变位机械应具备的性能5 1.3 焊接变位机的功能及结构形式6 1.4 主自由度及全功能焊接变位机7第二章 焊接变位机方案设计82.1 焊接变位机整体方案设计8 2.1.1 座式焊接变位机的用途及结构形式8 2.1.2焊接变位机的驱动系统8 2.1.3 设计方案简介92.2 回转机构的设计9 2.2.1 回转机构传动简图9 2.2.2 原始数据10 2.2.3 工作条件10 2.2.4 电动机的选择10第三章 回转机构减速器的设计11 3.1 总传动比11 3.2 总传动比的分配11 3.3 传动装置的运动和动力参数设计113.3.1 各轴的转速113.3.2 各轴的功率113.3.3 各轴的转矩123.3.4 各数据汇总12 3.4 传动零件的设计123.4.1 同步带传动的设计123.4.2 第一级蜗杆传动的设计133.4.3 第二级蜗杆传动的设计173.4.4 一级蜗杆轴的设计203.4.5 二级蜗杆轴的设计213.4.6 二级蜗轮轴的设计223.4.7 轴的校核233.4.8 键的选择25总 论26参考文献27任务书28鉴定意见29座式焊接变位机回转机构设计摘要：焊接变位机已经成为制造业的一种不可缺少的设备，在焊接领域把它划为焊接辅助机，其型式系列和品种规格约有十余个系列、百余个品种，正在形成一个新兴行业。本题目是设计能载重1.0吨工件，可进行全位置焊接的座式变位机械。主要内容是关于焊接时工作台与工件回转倾斜的控制、电机选择、减速器的选择、各个轴和轴承的确定以及校核等等。设计的具体过程是根据预定的载荷和要求的焊接速度确定设备所需要的电动机类型，包括：电动机的转速、额定功率、电压电流等，在此基础上计算第一级蜗杆传动轴的相关数据、第二级蜗杆传动轴的相关数据以及选择相应配件的型号，并且对其进行相关的强度、使用寿命等的校核。最后使用cad软件绘制相关的零件图、总装图。关键词：焊接变位机，减速器，电机类型，机械设计abstract welding positioner has become indispensable manufacturing equipment, in the welding area it designated as welding auxiliary machines. series and products specifications on the type of case, has been available, and nearly a dozen more series, more than one hundred varieties and specifications, is forming a new industry. this subject is designed to load 1.0t parts, for all position welding of block variable-bit machines. mainly on the welding machine of the rotary turning the control, motor selection, the choice of reducer, worm shaft and bearing all the determination and checking, and so on. the specific process design is based on pre-load and required welding speed to determine the equipment needed to motor types, including: motor speed, rated power, voltage and current, calculated on the basis of this axis and the corresponding parts of the model size, and its associated strength, service life can be checked. fragment using cad software, the relevant parts diagram, assembly drawing out. keywords: welding positioner, reducer, motor type, mechanical design第一章 焊接变位机械的性能及结构1.1 焊接变位机械 焊接变位机械是改变焊件、焊机或焊工位置来完成机械化、自动化焊接的各种机械装置。焊接变位机械可分为三大类：（1）焊件变位机械：包括焊接变位机、 焊接滚轮架、焊接回转台和焊接翻转机。（2）焊机变位机械：包括焊接操作机和电渣焊立架。（3）焊工变位机械：包括焊工升降机等。焊接变位机（positioner）是将工件回转、倾斜，使工件上的焊缝置于有利施焊位置的焊件变位机械。它主要用于机架、机座、法兰、封头等非长形工件的翻转变位和焊接，也可用于装配、切割、检验等。焊接滚轮架（turning rolls） 是借助主动滚轮与工件之间的摩擦力带动筒形工件旋转的焊件变位机械。它主要用于筒形工件的装配与焊接，是锅炉容器生产中的常用工艺装备。焊接回转台（welding turntable）是一种简化的变位机，它将工件绕垂直轴回转或者固定某一角度倾斜回转，主要用于回转体工件的焊接、堆焊与切割。焊接翻转机（welding tilter）是将工件绕水平轴转动或倾斜，使之处于有利装焊位置的焊件变位机。它主要适用于梁柱、框架、椭圆容器等的焊接。焊接操作机（manipulator）的作用是将焊机机头准确地送到并保持在待焊位置，或以选定的焊接速度沿规定的轨迹移动焊机机头。焊接操作机与变位机、滚轮架等配合使用，可完成纵缝、环缝、螺旋缝的焊接，还可以用于自动堆焊、切割、探伤、打磨、喷漆等作业。1.2 焊接变位机械应具备的性能 一般，通用的焊接变位机械应具备的性能是：1 焊件变位机械和焊机变位机械要有较宽的调速范围，稳定的焊接运行速度，以及良好的结构刚度。2 对尺寸和形状各异的焊件，要有一定的适用性。3 在传动链中，应具有一级反行程自锁传动，以免动力源突然切断时，焊件因重力作用而发生事故。4 与焊接机器人和精密焊接作业配合使用的焊件变位机械，视焊件大小和工艺方法的不同，其到位精度（点位控制）和运行轨迹精度（轮廓控制）应控制在0.12mm之间，最高精度应可达0.01mm。5 回程速度要快，但应避免产生冲击和振动。6 有良好的接电、接水、接气设施，以及导热和通风性能。7 整个结构要有良好的密闭性，以免焊接飞溅物的损伤，对散落在其上的焊渣、药皮等赃物，应易被清除。8 焊接变位机械要有联动控制接口和相应的自保护功能，以便集中控制和相互协调动作。9 工作台面上应刻有安装基线，并设有安装槽孔，能方便地安装各种定位器和夹紧机构。10 兼做装配用的焊件变位机械，其工作台面要有较高的强度和抗冲击性能。11 用于电子束焊、等离子弧焊、激光焊和钎焊的焊件变位机械，应满足导电、隔磁、绝缘等方面的要求。1.3 焊接变位机功能及结构形式焊接变位机按结构形式可分为三种：1.伸臂式焊接变位机，如图1-1所示，其回转工作台绕回转轴旋转并安装在伸臂的一端，伸臂一般相对于某一转轴成角度回转，此转轴的位置多是固定的，但有的也可在小于100的范围内上下倾斜。这两种运动都改变了工作台面回转轴的位置，从而使该机变位范围大，作业适应性好，但这种形式的变位机，整体稳定性较差。伸臂式的焊接变位机在手工焊中应用较多。 2.座式焊接变位机，如图1-2所示，其工作台连同回转机构通过倾斜轴支撑在机座上，工作台以焊速做回转运动，倾斜轴通过扇形齿轮或液压缸，大都在110140的范围内恒速或变速倾斜。该机稳定性好，一般不用固定在地基上，搬移方便，适用于0.550t焊件的翻转变位。是目前产量最大、规格最全、应用最广的结构形式。常与伸缩臂式焊接操作机或弧焊机器人配合使用。 3.双座式焊接变位机，如图1-3所示，该机不仅稳定性好，而且如果设计得当，可使焊件安放在工作台上后，随工作台倾斜的综合重心位于或接近倾斜机构的轴线，从而使倾斜驱动力矩大大减小。因此，重型焊接变位机多采用这种结构。 1回转工作台 2伸臂 3倾斜轴 4转轴 5机座 图1-1 伸臂式焊接变位机图1-2 座式焊接变位机 图1-3 双座式焊接变位机1.4 主自由度及全功能焊接变位机如果一台变位机拖动焊件，仅做直线运动，哪怕是三维的，也不可能改变焊缝的姿态，满足施焊要求。也就是说，变位运动是回转运动，称此回转运动为变位机的主自由度。还可以做这样一个假设：在x、y、z直角坐标系下，设有一空间直线焊缝，绕z轴可在360范围内回转，且这个z轴连同这一焊缝又可绕x（或y）轴在180范围内回转，那么，经此变位的焊缝，便可变到船角焊位置进行施焊作业。换言之，一个焊口由两个面的共线mn和夹角组成，在上述两个回转范围内，经恰当的回转，便可使其共线 mn 与水平面平行，且这两个面与水平面的夹角相等，各为/2，即变为船角焊位置。这个假设是说，任何复杂焊件，只要装在主自由度为一个全回转和一个半回转的焊接变位机上，即可实现船焊要求。我们称这种双回转式焊接变位机为全功能变位机。第二章 焊接变位机方案设计焊接变位机械是改变焊件、焊机或焊工位置来完成机械化、自动化焊接的各种机械装置。使用焊接变位机械可缩短焊接辅助时间，提高劳动生产率，减轻工人劳动强度，改善焊接质量，并可充分发挥各种焊接方法的效能。2.1 焊接变位机整体方案设计2.1.1 座式焊接变位机的用途及结构形式焊接变位机，是在焊接作业中将焊件回转并倾斜，是焊件上的焊缝置于有利施焊位置的焊件变为机械。座式焊接变位机（如图2-1）是焊接变位机的一种，其工作台连同回转机构通过倾斜轴支撑在机座上，工作台以焊速回转，倾斜轴通过扇形齿或液压缸，多在110140的范围内恒速或变速倾斜。该机稳定性好，一般不用固定在地基上，搬移方便，适用于0.550t焊件的翻转变位。常与伸缩臂式焊接操作机或弧焊机器人配合使用。图2-1 座式焊接变位机 2.1.2 焊接变位机的驱动系统焊接变位机工作台的回转运动，多采用直流电动机驱动，无级变速工作台的倾斜运动有两种驱动方式：一种是电动机经减速器减速后通过扇形齿轮带动工作台倾斜（图2-1）或通过螺旋副使工作台倾斜（应用不多）；另一种是采用液压缸直接推动工作台倾斜。这两种驱动方式都有应用，在小型变位机上以电动机驱动为多。工作台的倾斜速度多为恒定的，但对应用于空间曲线焊接及空间曲面堆焊的变位机，则是无级调速的。另外，在驱动系统的控制回路中，应有行程保护、过载保护、断电保护及工作台倾斜角度指示等功能。工作台的回转运动应具有较宽的调速范围，国产变位机的调速比一般为1:33左右；国外产品一般为1:40，有的甚至达1:200。工作台回转时，速度应平稳均匀，在最大载荷下的速度波动不得超过5% 。另外，工作台倾斜时，特别是向上倾斜时，运动应自如，即使在最大载荷下，也不应产生抖动。2.1.3 方案简介本设计主要针对1t焊接变位机的回转机构进行设计，该设计要求焊接变位机的载重量为1000kg，最大回转力矩为1500nm，最大倾斜力矩为1500nm，工作台回转速度为0.10.6r/min，工作台倾斜速度为0.5r/min，工作台倾斜角度为0120。设计中，其回转系统由0.37kw直流电动机，通过同步带传动第一级蜗杆减速第二级蜗杆减速后，带动工作台回转，该系统总传动比在36025600之间，无级可调。工作台的许用回转力矩为2606nm。设备要求直流200v供电、有足够的光照及通风换气条件、工作场地，环境温度应不超过40，相对湿度90%以下，海拔不超过1000m。2.2 回转机构的设计 2.2.1 回转机构传动简图 回转机构传动简图如图2-2所示： 图2-2 1.0吨座式焊接变位机传动简图 2.2.2 原始数据1 载重量 1000kg2 最大回转力矩 1500nm3 最大倾斜力矩 1500nm4 工作台回转速度 0.10.6r/min5 工作台倾斜速度 0.5r/min6 工作台倾斜角度 01202.2.3 工作条件使用年限4年（设每年工作300天），每天工作10小时，载荷平稳，环境清洁，有较好的通风条件。2.2.4 电动机的选择如下表2-1所示：表2-1 电动机型号电动机型号额定功率（kw）满载转速（r/min）额定转速（r/min）最高转速（r/min）额定电压（v）重量（kg）z3-120.3714101500300022025第三章 回转机构减速器的设计 3.1 总传动比：i总=nm/nw=1410/0.6=2350,其中nm为电动机的满载转速，nw为工作台的回转速度，故选用二级减速器。 3.2 总传动比的分配为使带传动尺寸不致过大，其中ib是带传动的传动比， ig是蜗杆传动的传动比，满足ibig。可取ib=1.4,则ig= i总/ib=2350/1.4=1687.57又 ig=i1i2 , ig=3080 所以，取i1=42，i2=40。即第一级蜗杆传动比i1=42，第二级蜗杆传动比i2=40。 3.3 计算传动装置的运动和动力参数 3.3.1 各轴的转速 n1=nm/ib=1410r/min / 1.4 =1007.14 r/min n2=n1/i1=1007.14r/min / 42 =23.98r/min n3=n2/i2=23.98r/min / 40 =0.60r/min nw=n3 =0.60r/min 3.3.2 各轴的功率 p1= pmb=0.370.98 kw=0.3626 kw p2= p1gr=0.36260.700.99 kw=0.2513 kw p3= p2gr=0.25130.700.99 kw=0.1741 kw pw= p3rc=0.17410.990.95 kw=0.1638 kw其中，b是同步带传动的效率，g是蜗杆传动的效率，r是一对滚动球轴承的传动效率，c是联轴器的效率，各效率数据由附表（10-1）1查得。 3.3.3 各轴的转矩t0=9550pm/nm=95000.37/1410 n.m =2.51 n.mt1=9550 p1/n1 =95000.3626/1007.14 n.m =3.44 n.mt2=9550 p2/n2 =95000.2513/23.98 n.m =100.08 n.mt3=9550 p3/n3 =95000.1741/0.6 n.m =2771.09 n.mtw=9550 pw/nw =95000.1638/0.6 n.m =2606.78 n.m 3.3.4 各数据汇总 表 3-1 各轴参数参数轴名称电动机轴1轴2轴3轴工作台转速/r/min14101007.1423.980.60.6功率/kw0.370.36260.25130.17410.1638转矩/nm2.513.44100.082771.092606.78传动比1.442401效率0.980.6930.6930.941 3.4 传动零件的设计 3.4.1 同步带传动的设计及计算1 设计功率pd由表33.1-504查得ka=1.7pd=kap=1.70.37kw=0.629kw2 选定带型和节距 根据pd=0.629kw和nm=1410r/min,由图33.1-134确定为l型带，pb=9.525mm3 小带轮齿数z1根据带型l和小带轮转速nm，由表33.1-514查得小带轮的最小齿数z1min=14,此处取z1=204 小带轮节圆直径d1d1=z1pb/3.14=209.525/3.14 mm=60.7 mm由表33.1-564查得其外径da1=59.88 mm5 大带轮齿数z2z2=iz1=1.420=286 大带轮节圆直径d2d2=z2pb/3.14=289.525/3.14 mm=84.9 mm由表33.1-564查得其外径da2=84.13 mm7 带速v v=d1n1/601000=60.71410/601000 m/s=4.48 m/s由于带型为l型，所以 vmax=50m/s,故vpd，即额定功率大于设计功率，故带传动能力足够。13 所需带宽 bs bs=bs0 (pd/kzp0)1/1.14 （3-4）由表33.1-484查得，l型带bs0=25.4mm，zm=9，kz=1，带入式（3-4）中得，bs=15.73mm，由表33.1-484选取标准带宽bs=19.1mm。14 带轮结构和尺寸 传动选用的同步带为225l075； 小带轮：z1=20，d1=60.64 mm，da1=59.88 mm 大带轮：z2=28，d2=84.89 mm，da2=84.13 mm 带轮材料可按gb9439规定选用ht200。 3.4.2 第一级蜗杆传动设计1 选择蜗轮、蜗杆材料蜗杆材料用45钢，轮齿表面淬火，硬度45hrc，蜗杆材料用zcusn5pb5zn5，金属模铸造，估计vs=2.5m/s，由表7-42查得，蜗轮许用接触应力h=150mpa，以下设计计算按接触疲劳强度设计方法进行。2 选择蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2根据i=42，查表7-22得，蜗杆头数z1=1，则蜗轮齿数z2=iz1=421=42，z2在3083之间，故合乎要求。3 确定蜗杆传递的转矩t2估计效率：根据z1=1，取 =0.7蜗轮传递转矩 t2=t1i =3.44420.7nm=101.09 nm4 确定模数m和蜗杆分度圆直径d1因载荷平稳，取载荷系数ka=1.1，按公式（7-12）2可得 m2d1 ka t2（500/z2h）2 （3-5） =1.1101090(500/42150)2 mm3 =700.42 mm3由表7-12查得，m=4mm，直径系数q=12.50，蜗杆分度圆直径d1=50mm5 计算主要尺寸蜗轮分度圆直径 d2=z2m=424 mm=168 mm蜗杆导程角 中心距 a=m（q+z2）/2=4（12.50+42）/2 mm=109 mm6 验算相对滑动速度vs和传动效率 蜗杆分度圆速度 v1=d1n1/601000=3.14501007.14/601000m/s=2.64m/s 齿面相对滑动速度 vs = v1/=2.64/m/s2.644m/s ，可用油池润滑 与原估计值相近。蜗杆传动效率：按vs=2.644m/s，硬度45hrc，蜗轮材料为锡青铜，查表7-62得，fv=0.029，v=1.69，则 =（0.950.97）tan/tan(v) （3-6）=（0.950.97）tan4.67/tan()=0.6960.711 ，与原估计值 =0.7相近。7 齿面接触疲劳强度校核齿面接触疲劳强度校核公式为 h=500（kat2/d1d2）1/2h （3-7）则 h=500（1.1101.09/501682）1/2mpa =4.44mpa150mpa故齿面接触疲劳强度够用。8 热平衡计算箱体散热面积 a =0.33（a/100）1.75=0.33（109/100）1.75m2=0.38 m2室温t0：通常取为20。 散热系数ks：通风散热条件好，故取ks=17w/()。 油温t1:由式（7-16）2得 t1 =1000(1- )p1/ksa+t0 （3-8） =1000（1-0.7）0.3626/170.38+20 =36.84故油温t17090，符合要求。9 几何尺寸计算(1) 变位系数x2 x2=a/m-(d1+d2)/2m 则 x2 =109/4-(50+168)/24=0(2) 蜗杆齿顶圆直径da1 da1=d1+2ha*m 又ha*=1 则 da1 =（50+24）mm=58 mm(3) 蜗杆齿根圆直径df1 df1=d1-2m（ha*+c*） 又c*=0.2则 df1 =50-24（1+0.2） mm=40.4 mm(4) 蜗杆齿宽b1 b1（11+0.06z2）m =（11+0.0642）4 mm =44.48 mm ，取b1=60 mm(5) 蜗轮喉圆直径da2 da2=d2+2m（ha*+x2） =168+24（1+0） mm =176 mm(6) 蜗轮顶圆直径de2当z1=1时， de2 da2+2m=（176+24）mm=184 mm此处取 de2=184 mm(7) 蜗轮齿宽b2 当z13时， b20.75da1=0.7558mm=43.5mm 此处取 b2=40mm(8) 蜗轮齿顶圆弧半径ra2 ra2 =d1/2-m=(50/2-4) mm=21 mm(9) 蜗轮齿根圆弧半径rf2 rf2 =da1/2+c*m=(58/2+0.24) mm=29.8 mm(10) 蜗杆轴向齿厚sx1 sx1 =0.5m=0.543.14 mm=6.28 mm(11) 蜗杆法向齿厚sn1 sn1 =sx1=6.28 mm=6.26 mm(12) 蜗杆分度圆齿厚s2 s2=（0.5+2x2）m za型蜗杆副传动齿形角 =20 则 s2 =（0.53.14+20）4 mm =6.28 mm(13) 蜗杆齿厚测量高度a1 a1=m=4 mm 3.4.3 第二级蜗杆传动设计1 选择蜗轮、蜗杆材料蜗杆材料用45钢，轮齿表面淬火，硬度45hrc，蜗杆材料用zcusn5pb5zn5，金属模铸造，估计vs 12m/s，由表7-42查得，蜗轮许用接触应力 h=150mpa，以下设计计算按接触疲劳强度设计方法进行。2 选择蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2根据i=42，查表7-22得，蜗杆头数z1=1，则蜗轮齿数z2=iz1=401=42，z2在3083之间，故合乎要求。3 确定蜗杆传递的转矩t2估计效率：根据z1=1，且要求有自锁性能，取 =0.48蜗轮传递转矩 t2=t1i =3.44400.48nm=160.128nm4 确定模数m和蜗杆分度圆直径d1因载荷平稳，取载荷系数ka=1.1，按公式（7-12）2可得 m2d1 ka t2（500/z2h）2=1.1160.1281000(500/40150)2 mm3=1223.2 mm3由表7-12查得，m=5mm，直径系数q=10，蜗杆分度圆直径d1=50mm5 计算主要尺寸蜗轮分度圆直径 d2=z2m=405 mm=200 mm蜗杆导程角 =arctan z1/q= arctan 1/10=3.183.28（有自锁性能）中心距 a=m（q+z2）/2=5（10+40）/2 mm=125 mm6 验算相对滑动速度vs和传动效率 蜗杆分度圆速度 v1 =d1n1/601000=3.145023.98/601000 m/s=0.063 m/s齿面相对滑动速度 vs = v1/=0.063/m/s=0.0631 m/s ，可用油池润滑。与原估计值相近。 蜗杆传动效率：按vs=0.0631m/s，硬度45hrc，蜗轮材料为锡青铜，查表7-62得，fv=0.0923，v=4.50，则 =（0.950.97）tan/tan(v)=（0.950.97）tan/tan()=0.430.49 ，与原估计值 =0.48相近。7 齿面接触疲劳强度校核齿面接触疲劳强度校核公式为 h=500（kat2/d1d22）1/2 h，则 h =500（1.1160.128/502002）1/2 mpa =4.69 mpa 150 mpa故齿面接触疲劳强度够用。8 热平衡计算箱体散热面积 a =0.33（a/100）1.75=0.33（125/100）1.75 m2=0.49 m2室温t0：通常取为20。散热系数ks：通风散热条件好，故取ks=17w/()。油温t1:由式（3-8）得： t1 =1000(1- )p1/ksa+t0 =1000（1-0.48）0.2513/170.49+20 =30.56故油温t14m/s,轴承可采用油润滑方式，不需安装甩油环，故l2b+m+c1，其中b为轴承宽度，b=16mm；m为轴承盖宽度，查表5-1 1得，l座 =+c1+c2+(38)=10+14+12+7=43mm，1 2 3 4 5 6 7 8图3-1 一级蜗杆轴示意图m=l座-b=43-16=27mm；c1为扳手空间，查表5-1 1得，c1=14mm。故l2（16+27+14）mm=57mm,可取l2=60mm。第3段和第7段为定位轴肩，轴肩高度h=5mm，所以，d3=d7=d2+2h=（30+25）mm=40mm，取l3=20mm，l7=10mm。第5段为蜗杆，与二级蜗杆轴上的蜗轮相啮合，又蜗轮外圆与箱内壁间距离11.2，为壁厚，=0.04a+38，故可取=10mm，则112mm，且de2184mm，故可取轴中心线距内壁距离为104mm，又蜗杆齿宽60mm，故l5=60mm，l4=46mm，l6=41mm。第8段安装7206ac轴承，轴长要比轴承宽度稍短一些，故取d8=30mm，l8=14mm。一级蜗杆轴总长为261mm。 3.4.5 二级蜗杆轴的设计1 选择轴的材料并确定许用应力选用45钢，经调质处理，由表10-32查得，其许用弯曲应力-1b=60mpa，由表10-12查得，其强度极限b=650mpa。2 初步确定轴的直径按扭转强度估计轴的直径，由表10-22查得，取c=115，则得dmin=c(p/n)1/3=115(0.2513/23.98)1/3 mm=25.2 mm3 轴的结构设计（1） 轴上零件的定位、固定和装配轴上的蜗杆与轴是一体锻造的，左右两侧的轴承选用7206ac，b=16mm，d=30mm，靠轴套和轴肩轴向定位，过渡配合或过盈配合周向定位，一级蜗轮用轴套和轴肩轴向定位，平键周向定位。（2） 确定轴各段长度和直径1 2 3 4 5 6 7图3-2 二级蜗杆轴示意图第1段安装7206ac轴承，故d1=30mm。第1段长度由轴承和蜗轮安装尺寸确定，由表5-1 1得，蜗轮轮毂端面与箱内壁距离2=15mm，故l1=b+2+2=（16+15+2）mm=29mm。第2段安装一级蜗轮，轴肩高度h=3mm，则d2=d1+2h=36mm，则由表5-1 1得，l=（1.21.8）d2b，又齿宽b=40mm，故l=43.264.8mm，取l=47mm，轴长要比孔的长度短一些，故l2=45mm。第3段为定位轴肩，轴肩高度h=5mm，则d3=d2+2h=46mm，取l3=10mm。第5段为二级蜗杆，其位置要与二级蜗轮相配合。蜗轮外径距箱内壁1 1.2，112mm，取1=40mm，故二级蜗杆轴中心线距后箱板距离为150mm，又蜗杆齿宽b=80mm，故d5=60mm，l5=80mm，l4=83mm，d4=d6=40mm，取l6=107mm。第7段安装轴承7206ac，故d7=30mm，l7要比b稍长一些，故l7=18mm。二级蜗杆轴总长为369mm。 3.4.6 二级蜗轮轴的设计1 选择轴的材料并确定许用应力选用45钢，经调质处理，由表10-32查得，其许用弯曲应力-1b=60mpa，由表10-12查得，其强度极限b=650mpa。2 初步确定轴的直径按扭转强度估计轴的直径，由表10-22查得，取c=115，则得dmin=c(p/n)1/3=115(0.1741/0.6)1/3mm=53.4mm考虑轴输出端要开键槽，轴径增大5%，故dmin=55mm。3 轴的结构设计（1） 轴上零件的定位、固定和装配轴左右两端轴承选用7213ac，b=23mm，d=65mm，靠轴肩和轴套轴向定位，过渡配合或过盈配合周向定位。二级蜗轮靠轴肩和轴套轴向定位，平键周向定位。输出端安装工作台，配合长度为112mm，孔径56mm。（2） 确定轴各段长度和直径1 2 3 4 5 6图3-3 二级蜗轮轴示意图第1段安装7213ac轴承，故d1=65mm，轴长度应比b稍长一些，又第2段上安装的轴套也应比蜗轮轮毂稍长一些，故l1=23mm。第2段的尺寸由二级蜗轮的装配位置决定，由表5-1 1得，1=10mm，取1=30mm，l21，故可取l2=60mm，轴肩高度h=1.5mm，d2=d1+2h，故d2=68mm。第3段安装二级蜗轮，取轴肩高度h=2mm，则d3=d2+2h，故d3=72mm，则l=（1.21.3）d3=86.493.6mm，取l=92mm，轴的长度l3应比l稍短一些，故l3=90mm。第4段为定位轴肩，取轴肩高度h=4mm，则d4=d3+2h，故d4=80mm，根据110mm，取l4=70mm。第5段安装轴承7213ac、轴承端盖和毡圈油封，故d5=65mm，l5=b+m+c1，轴承座宽度l座=+c1+c2+(38)=（10+22+20+2）mm=55mm，故m=l座-b=22mm，l5（23+22+22）mm=67mm，取l5=70mm。第6段安装工作台，故d6=56mm，轴的长度应比孔的长度稍长一些，故l6=110mm。故二级蜗轮轴总长度为423mm。3.4.7 轴的校核轴的校核以第二级蜗轮轴的校核为例：第二级蜗轮轴的受力简图如图3-4所示，已知条件有：作用在蜗杆上的转矩t1=100.08nm，作用在蜗轮上的转矩t2=160.128nm，轴承支承距离l=244mm，蜗杆分度圆直径d1=50