1、输入齿轮的各项参数：
vtR<(tOu@ ; 5my(J*b 齿数：tooths；模数：mn；压力角：angle；螺旋角：helix；变位系数：xn；齿高变动系数：teeth_change_modulus；
6BW- AZc R- `{W:S 径向间隙系数：c_modulus；齿顶高系数：ha_modulus；齿宽：teeth_width；齿厚等于
http://www.ji-xie.net.cn齿槽宽的圆的直径：dse；
5g F}7D@ [HF)d#A 2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区；
la)f\Nk z-[Jbjhd 3、插入基准曲线（草绘）：
pSQ3 SM QC4_\V>[ FRONT平面作为草绘平面，绘制4个圆，圆的直径分别设定为：da, db, df, dse；完成后如下图：
De tBZ . #` z!f0
P v{H23Cfh: 本篇教程来源于 完全教程网 原文链接：
http://203.208.35.101/search?q=cache:Ud8Xi5GRvbsJ:www.pcstu.com/IndustrialDesign/Pro_E/proym/20070214/32062.html+%E6%96%9C%E9%BD%BF%E5%9C%86%E6%9F%B1%E9%BD%BF&hl=zh-CN&ct=clnk&cd=4&gl=cn&st_usg=ALhdy29tKpA6uTN7VmfcxRYwRSxWz-o5TQ t l ;?/ 回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
^! {oyw
一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
?jw)%{iKYV 1． 要求：拟定传动关系：由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。
K/Q;]+D 2． 工作条件：双班工作，有轻微振动，小批量生产，单向传动，使用5年，运输带允许误差5%。
RfN5 X}&A 3． 知条件：运输带卷筒转速 ，
HLYM(Pz 减速箱输出轴功率 马力，
_?kf9 . 二、 传动装置总体设计：
q,u >`]} 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
-rH4/Iby 2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。
fhH* R*4 3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 其传动方案如下：
2:p2u1Q
O b${Kj3( 三、 选择电机
pe , c 1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7：
DX$`\PA －带传动效率：0.96
I_pA)P*Q(6 －每对轴承传动效率：0.99
42z9N\ f －圆柱齿轮的传动效率：0.96
k% In
－联轴器的传动效率：0.993
M*c\ =( —卷筒的传动效率：0.96
G#dpSNV3| 说明：
L@a-"(TN+ －电机至工作机之间的传动装置的总效率：
a pY m,_ &~E=T3 ~d{E> J77j 2确定电机转速：查指导书第7页表1：取V带传动比i=2 4
/cI]Z^& 二级圆柱齿轮减速器传动比i=8 40所以电动机转速的可选范围是：
G>:l(PW: KL5rF,DME 符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000
r`<e vwIe 根据电动机所需功率和转速查手册第155页表12-1有4种适用的电动机型号，因此有4种传动比方案如下：
y]?$zbB 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
+\:I3nKs% r/min 额定转速
/E] 4N =T r/min 重量 总传动比
tD4IwX 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
,\=u(Y\I[ 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
}FM<uBKW 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
(O`=$e 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
u'32nf? 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比，可见第3种方案比较合适，因此选用电动机型号为Y132M1-6，其主要参数如下：
nosEo? { 'Y
vW|Iq 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
}U^9( 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
`J-"S<c?_ 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比：
]/$tt@h 总传动比：
%mcuYR'D} 分配传动比：取 则
V 9<[v?.\ 取 经计算
~NTpMF 注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。
n Isi 五 计算传动装置的运动和动力参数：
wfZ 'T#1 将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴
$%t{O[ ( ——依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的传动效率。
b-O4IDIT 1. 各轴转速：
\C<rg| xxV{1, H2 D 'u+3 2各轴输入功率：
"(C }Dn# fptW#_V2 !Uj !Oy oO UVU}H 3各轴输入转矩：
2j"%}& n]o+KT\ *|=&MU*+ k~vmHb L>L4%? 运动和动力参数结果如下表：
r+lY9 l 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
ol YSr .Q` 输入 输出 输入 输出
A?7%q^;E 电动机轴 3.67 36.5 960
N A3yd^sr 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
?%LD1 <ya 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
gai?LXM
l} 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
!tb R qW6v 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
g
S a ,A 六 设计V带和带轮：
}40/GWp<f 1.设计V带
Maxnk3n ①确定V带型号
>`NM?KP s 查课本 表13-6得： 则
.K7A!; 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。
h:GOcLYM@X 查课本第206页表13-7取 。
sO 为带传动的滑动率 。
-p;o e}| ②验算带速： 带速在 范围内，合适。
z$<6;2 ③取V带基准长度 和中心距a：
/f6]XP\'`+ 初步选取中心距a： ，取 。
m9q%l_ 由课本第195页式（13-2）得： 查课本第202页表13-2取 。由课本第206页式13-6计算实际中心距： 。
q%y_<Fw#E ④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。
Ke/P [fo ⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得：
&x3"Rq_ 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
57j:Lw~
'&9 a% DRzpV6s EF=0.1
(dT!u8O e =1.37+0.1=1.38
KYl^{F c]"B)I1L lLJb3[
e. ,U tw!] EF=0.08
Ey n3 Vv?v &t8_J3?Z woT" 9_tN 'qP^MdoE%~ 查课本第202页表13-2得 。
vV'^HD^v 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
SKtEEFyIR_ =0.95+0.009=0.959
H @3+K$|v I^wj7cFo5 -'0AV,{Z 0F3>kp4u \=_8G:1 h1kPsg zR $XI<s$P%(% 则
lxmS.C 取 根。
* c%@f<R~ ⑥求作用在带轮轴上的压力 ：查课本201页表13-1得q=0.10kg/m，故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力：
n=SZ8Rj7 作用在轴上压力：
Y5NbY02E 。
,C&>mv xA 七 齿轮的设计：
.J @[v 1高速级大小齿轮的设计：
j(BS;J$i ①材料：高速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
EUn"x'
②查课本第166页表11-7得： 。
` MwQ6%lf 查课本第165页表11-4得： 。
T7T!v 故 。
YBCjcD[G 查课本第168页表11-10C图得： 。
&59#$LyH`% 故 。
"@?|Vv ,vn ③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数 ，取齿宽系数 计算中心距：由课本第165页式11-5得：
iR_Syk`G*A 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
otIJ[Mvyq 则 取
^hHeH:@ 实际传动比：
0B4(t6o 传动比误差： 。
Y) h%<J 齿宽： 取
#-Rz`Y<& 高速级大齿轮： 高速级小齿轮：
PVU"oz&T ④验算轮齿弯曲强度：
bsP ; 查课本第167页表11-9得：
F^NR qE 按最小齿宽 计算：
=qtoD e 所以安全。
Fp6Y Y
⑤齿轮的圆周速度：
X@:fW @ 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
Vtg/,1KQ 2低速级大小齿轮的设计：
R>U<8z"i ①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。
5p|@ ) 低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
/C:'qhY, ②查课本第166页表11-7得： 。
5Hm!5:ZB 查课本第165页表11-4得： 。
`eWc p^| 故 。
j~E +6f \ 查课本第168页表11-10C图得： 。
?iLd 5 Z 故 。
!TOi ]`vqc ③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数 ，取齿宽系数
cO RM R! 计算中心距： 由课本第165页式11-5得：
H|)1T-% 5y3TlR 取 则 取
mo,l`UL 计算传动比误差： 合适
M96( Rg 齿宽： 则取
$048y
X 7M 低速级大齿轮：
?Bzi#Z 低速级小齿轮：
a-E-hX2 ④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：
.lBY"W&{ 按最小齿宽 计算：
M',D 安全。
bQy%$7UmX, ⑤齿轮的圆周速度：
KY`96~z 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
--twkD 八 减速器机体结构尺寸如下：
bX H^ Bm 名称 符号 计算公式 结果
o1WidJ" 箱座厚度
qZJ*J+ D i'u%r 10
^CPfo/! 箱盖厚度
Jo3(bl %u V0Z7o\-J 9
/plUzy2 Yu 箱盖凸缘厚度
F!&pENQ , imvA5 12
L{LU@.;1 箱座凸缘厚度
3> #mO}\ tt ]V$V 15
ARdGh_yJ& 箱座底凸缘厚度
-+rF]| Wi Dum`o^l# 25
5g1M_8e'+ 地脚螺钉直径
O_Rcd&<mr &@HNz6KO M24
B`B%:# 地脚螺钉数目
{*
j^g6; 查手册 6
N+M&d3H` 轴承旁联结螺栓直径
]rg+n c3 [b.'3a++ M12
>I&
jurU# 盖与座联结螺栓直径
q Iy^N:C2' =（0.5 0.6）
d%lHa??/ h M10
sk
?'^6Xh 轴承端盖螺钉直径
Yv>BO K =（0.4 0.5）
^ Y7 /Ow Ok>(>K<r `8(h,aj; 10
E ;! <Z4 视孔盖螺钉直径
XU_,Z/Yw_ =（0.3 0.4）
`_1(Q9Q 8
@mx$sNDkL 定位销直径
D*cyFAF =（0.7 0.8）
'^U tbp 2< 8
7<:Wq=e!r ， ， 至外箱壁的距离
rocB"0 查手册表11—2 34
'q92E( 22
u\ XkXS` 18
lU $4NU wM ， 至凸缘边缘距离
gr>o
E#7 查手册表11—2 28
M%&A.j[ 16
+`*qlP; 外箱壁至轴承端面距离
;T.s!B$Uu = + +（5 10）
>7nV$.5S 50
abo>_ "9- 大齿轮顶圆与内箱壁距离
*`ZB+ \* >1.2
'B3Wz a. 15
nuSN)}b<Q 齿轮端面与内箱壁距离
eA?uny
f2r >
=_RcoG/^~ 10
J q$_=X& 箱盖，箱座肋厚
Kx- s0cw G#e9 $! 9
2f19W#
'0 8.5
{} _ Nep/; 轴承端盖外径
" ^HK@$ +（5 5.5）
6F*-qb3 120（1轴）
_ }E-~I> 125（2轴）
#zS1Z f^KP 150（3轴）
S jVsF1d_ 轴承旁联结螺栓距离
O 3kg Uz gA26; 120（1轴）
r$GPYyHK 125（2轴）
9-
xlvU,o 150（3轴）
Ot`LZ"H: 九 轴的设计：
XM6".eF)M 1高速轴设计：
v i]r ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
*jM_ wwG ②各轴段直径的确定：根据课本第230页式14-2得： 又因为装小带轮的电动机轴径 ，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且 所以查手册第9页表1-16取 。L1=1.75d1-3=60。
=db'#m{$ 因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查手册85页表7-12取 ，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。
GilQtd3\ 段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
C4QeDvpI L3=B+ +2=16+10+2=28。
erx 5j\ 段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
J~Cc9"( 装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：
w9RF2J 查手册51页表4-1得：
d/D,P=j" 得：e=5.9＜6.25。
hv+|s( 段装配轴承所以 L6= L3=28。
k"xGA*B| 2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96
BB HK 作用在齿轮上的圆周力为：
Deg!<[Nw 径向力为
l0gY~T /#3 作用在轴1带轮上的外力：
sl/=g
求垂直面的支反力：
/g_ 9m q0,kDM66 ))7LE|1l 求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：
&v^!y=Bt ?X\3&Ujy$ CSMeSPOm] 求水平面的支承力：
'_:(oAi,C 由 得
#6Jc}g< ?g N
+I t#Z3 N
IY=/` g 求并绘制水平面弯矩图：
`79[+0hL' lT 8#bA ?4XnEDA m 求F在支点产生的反力：
2w+U$6e C qG<7hr@x] 9\H R60V 求并绘制F力产生的弯矩图：
^+ZgWS^%
_7U]&Nh99 /;?M?o"H F在a处产生的弯矩：
:Sr?6FPc >F1G!#$0 求合成弯矩图：
x^G 'rF"nT 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
xc9Y M0B& U- i.(UyZ "~F3*lk#E 求危险截面当量弯矩：
7R}9oK_I 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
4({( i ,`k _|//}= 计算危险截面处轴的直径：
RK[D_SmS 因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：
lVz9k `v d= ec 因为 ，所以该轴是安全的。
<$%X<sDkq 3轴承寿命校核：
x2co>.i 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
WJ |:kuF 按最不利考虑，则有：
rcV-_+KE(B ^ W~p..DF 则 因此所该轴承符合要求。
S}(8f!9< 4弯矩及轴的受力分析图如下：
Z$ p0&~ V
A<5uk04K 5键的设计与校核:
+ WVIZZ8 根据 ，确定V带轮选铸铁HT200，参考教材表10-9,由于 在 范围内，故 轴段上采用键 ： ,
"- 31'R- 采用A型普通键:
QT!
4[ ,4 键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取 =50得 查课本155页表10-10 所选键为：
]1D%zKY%$Z 中间轴的设计：
(D<(6? ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
]mQw,S)/" ②根据课本第230页式14-2得：
.%}?b ~
段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + + =18+10+10+2=40。
~*M$O & 装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。
%f j+70 段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。
Z:*@5 装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。
fmfTSN(Q~` 段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + +3+ =18+10+10+2=43。
oc7$H>ET1 ③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94
K_~h*Yc 作用在2、3齿轮上的圆周力：
.Da'pOe N
:w`3cw Q 径向力：
('O}&F1 Yw'NX5#)g K<4Kk3 求垂直面的支反力
0V$k 7H$Z BecP T LJFG0 W 计算垂直弯矩：
z0%\OhuCcf MZV_5i@: !ErH~<f%K 求水平面的支承力：
)? =Y T b0v:12q T f4tj!t- 计算、绘制水平面弯矩图：
>(r{7Qg JTU#vq:TY *T`-|H*6@ 求合成弯矩图，按最不利情况考虑：
S?ujRp ~Y P Jez < IJu7t> 求危险截面当量弯矩：
uR;gVO+QC 从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
UlcH%pxTt1 6"/WZmOp q[3x2sR 计算危险截面处轴的直径：
-d+aV1n n-n截面:
q%(EYM5Y m-m截面:
C NsNZJ 由于 ，所以该轴是安全的。
@I`C#~ 轴承寿命校核：
Z[Qza13lo 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
%FZ2xyI. 2I/xJ+ %" D%: 则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。
6$U]9D ④弯矩及轴的受力分析图如下：
t 5B7I59 ⑤键的设计与校核：
JyL a#\ R 已知 参考教材表10-11，由于 所以取
uo\ .7[1
因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
#[{3 } %b L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
QaIjLc~W 根据挤压强度条件，键的校核为：
/ID3s`D) uhyj5u) 所以所选键为:
xu5ia|gYz7 从动轴的设计：
=Prb'8 W ⑴确定各轴段直径
kIHDeo%K} ①计算最小轴段直径。
Y;4!i?el 因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式14-2得：
3`E=#f f% 考虑到该轴段上开有键槽，因此取
s m,VYYs 查手册9页表1-16圆整成标准值，取
]\-^>!F #K ②为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径 。查手册85页表7-2，此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值，因此取 。
S$TmZk= ③设计轴段 ，为使轴承装拆方便，查手册62页，表6-1，取 ，采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。
G!w"{Bk?9 ④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取
in+}/mwfC ⑤设计另一端轴颈 ，取 ，轴承由挡油环定位，挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。
5|3e& ⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。
qgIb/6;xQ ⑦设计轴环 及宽度b
F{06 _T 使齿轮轴向定位，故取 取
">f erhN9 ,
z]B]QB
Y[ ⑵确定各轴段长度。
Od+6 -J 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
< 8,o50`B W1fW}0
因为 ,所以
L`f^y;Y. 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
1"Z @Q`} <q*oV 其它各轴段长度由结构决定。
Z4<L$i;/jN （4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116
-9N@$+T 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
_Zk{! 作用在齿轮上的圆周力：
2M#M"LHo glD cUCF3 径向力：
0 a8/B>
b@RHc!,>jV 求垂直面的支反力：
:w}{$v}#D; \ (226^|j L,y6^J! 计算垂直弯矩：
sn7AR88M; QaUm1 i# .m
rpeJkG@+ 求水平面的支承力。
CYOI.#m2 >U F +]=e;LN $0 计算、绘制水平面弯矩图。
HeBcT^a Qt _dEl .MO\uh0N 求F在支点产生的反力
5F`;yh+e g^*<f8 ~d %X#zj" 求F力产生的弯矩图。
DN4$J va ga?*DI8w 6'\6OsH F在a处产生的弯矩：
),%6V5a+E Y5fLmPza 求合成弯矩图。
h -iJlm 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
{vAE :W.s
:W b j\ 求危险截面当量弯矩。
Gy=B&bo Z 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
Aw&tP[N[ ]HpA5q1ck 计算危险截面处轴的直径。
a0r"N[& 因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：
v<Bynd- nUkaz*4qU 考虑到键槽的影响，取
j*~T1i 因为 ，所以该轴是安全的。
6e &>rq6C （5）．轴承寿命校核。
J2uZm Et 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
AwQ?l(iZ"p 按最不利考虑，则有：
v\(2&* 则 ,
Q:J ^" 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
i2 ~ （6）弯矩及轴的受力分析图如下：
3fN. bU9_ （7）键的设计与校核：
OY?y ^45 y 因为d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
re> rr4@ 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
&89 oO@5 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
1S@v Gq} 因为L6=122初选键长为100,校核
{Zp\^/ 所以所选键为: .
mKYeD%Pm* 十 高速轴大齿轮的设计
r|,i'T 因 采用腹板式结构
ca+[0w@S 代号 结构尺寸和计算公式 结果
;WldHaZ9r 轮毂处直径
O yqNLR IIq1\khh 72
Ivb 4P`{ 轮毂轴向长度
ZE%YXG Y!;|ld 84
L~ s3b 倒角尺寸
ZJlEKib%2 W_0>y9? 1
ZyEHzM{$ 齿根圆处的厚度
6~*9;!t h jsNF#yE> 10
PTj&3`v 腹板最大直径
[Y`,qB<B Y#g4$"G9 321.25
Q
X%&~ 板孔直径
!0N7^Z"gtz < })'Y~i 62.5
_'#x^D
腹板厚度
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^%"7Ri >MPr=W%E 25.2
dg^L= 电动机带轮的设计
@^uH`mc Y"KE7>Jf 代号 结构尺寸和计算公式 结果
Bn!$UUC x]z2Z* 手册157页 38mm
w |l1' ntmyNf?; G t wT 68.4mm
` c'W-O/ $y
b4xU g (#f:" 取60mm
[V}S <Xp / <rt1&0 5Vi> %5A>l 81mm
(!:cen~|[ E#s)52z=B nVJPR 74.7mm
S/ibb& \w'*z&`W9 "] \+? 10mm
H)(:8~c,p i<(X r a<fUI%_ 15mm
#0Tq=:AE> /x1MPP>fu ]~\sA 5mm
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十一.联轴器的选择：
F-*2LMe 计算联轴器所需的转矩： 查课本269表17-1取 查手册94页表8-7选用型号为HL6的弹性柱销联轴器。
JCW\ *R 十二润滑方式的确定：
|`jjHuQ; 因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于 ，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。
QFIL)'K 十三.其他有关数据见装
