1、输入齿轮的各项参数：
|K%}}g[<e; ;4 ,'y 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；
5^yG2&># [*Q-nZ/L 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；
Rho5s@N 7 L?!$ EPr 2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区；
_R)&k%i} N[pZIH5ho= 3、插入基准曲线（草绘）：
!Cw!+fZ\l MU|{g
5/
) 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：
E#8_hT]5 qU#$2 U
IfH*6X 本篇教程来源于 完全教程网 原文链接：
http://203.208.35.101/search?q=cache:Ud8Xi5GRvbsJ:www.pcstu.com/IndustrialDesign/Pro_E/proym/20070214/32062.html+%E6%96%9C%E9%BD%BF%E5%9C%86%E6%9F%B1%E9%BD%BF&hl=zh-CN&ct=clnk&cd=4&gl=cn&st_usg=ALhdy29tKpA6uTN7VmfcxRYwRSxWz-o5TQ [[w 2p 回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
6 *Zj]is 一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
,+s e 1． 要求：拟定传动关系：由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。
Pey //U 2． 工作条件：双班工作，有轻微振动，小批量生产，单向传动，使用5年，运输带允许误差5%。
Km,*)X.-5 3． 知条件：运输带卷筒转速 ，
&pM'$}T* 减速箱输出轴功率 马力，
I:i<>kG 二、 传动装置总体设计：
B| tzF0;c 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
?4 qkDtm 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。
bp#fyG" 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：
i X%[YQ | QQF f 5^ 三、 选择电机
b$Ln} < 1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7：
[Eu]; －带传动效率：0.96
vI Vr@1S －每对轴承传动效率：0.99
FPF6H puV －圆柱齿轮的传动效率：0.96
#zt*xS[{0 －联轴器的传动效率：0.993
Q[uAIyv0 —卷筒的传动效率：0.96
=h |ww QE 说明：
M LV :U －电机至工作机之间的传动装置的总效率：
r,4lqar;E D<t~e$ H "b]#MO}P 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
cD2+hp|9 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：
]d G\j^e| :I
\9YzSs@ 符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000
f "Vgefk 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：
^/dS>_gtHv 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
^P?vkO"pB? r/min 额定转速
1CkdpYjsj r/min 重量 总传动比
B_ k2u 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
b{M}5~e=B 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
X\\7$ 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
>&WhQhZ3kg 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
vX;HC'%n 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：
_y v Lu j ', { 7% G9 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
pjw aL^ 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
FRZs[\I|iT 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比：
*V 1J4 u 总传动比：
Qf
xH9_ 分配传动比：取 则
^:u?ye; 取 经计算
RV+E^pkp$ 注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。
d lD ki. 五 计算传动装置的运动和动力参数：
.VM 3D0aV 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
qaVy. ——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。
>o~Z>lr 1. 各轴转速：
8uch i aXY ->< % }&(h/= e 2各轴输入功率：
<&<,l58[c }$kQs!# ?WpenUWk ]|U-y6 45 3各轴输入转矩：
.A6lj).: 9o0!m Cq KrcgIB8X TWd;EnNM E4i0i!<z 运动和动力参数结果如下表：
o>?*X( +le 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
yz\c 5 输入 输出 输入 输出
e ZL MP 电动机轴 3.67 36.5 960
jb[!E^'&> 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
(GcT(~Gq)D 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
z ; Q<F 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
%gd(wzco 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
v q!uD!lr 六 设计V带和带轮：
kK i A 1.设计V带
u~1o(Zn
= ①确定V带型号
7 &B$HZ 查课本 表13-6得： 则
z@Hp,|Vy[ 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。
ZA(T
查课本第206页表13-7取 。
%o w^dzW 为带传动的滑动率 。
"T S ②验算带速： 带速在 范围内，合适。
'+Xlw ③取V带基准长度 和中心距a：
4 !#a3=_ 初步选取中心距a： ，取 。
6#e::GD 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： 。
831JwS R ④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。
bKDA!R2 ⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得：
p'94SXO_ 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
XYEv&-M`?w TDt Amk en*d/>OVJ EF=0.1
E?)6 56F[ =1.37+0.1=1.38
sJG5/w 58V[mlW)O0 b)# Oc, Ts$@s^S] EF=0.08
H1EDMhn/ CC^E_j T YDC&u8 %9v@0}5V 查课本第202页表13-2得 。
w
ej[+y- 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
8, "yNq =0.95+0.009=0.959
vZj`| @Xp~2@I=ls U/l?>lOD\ Jc6R{C xdvh-%A4 tw=oH9c80 PU<PhuMd
则
2";SJF'5\ 取 根。
@`3 6ku ⑥求作用在带轮轴上的压力 ：查课本201页表13-1得q=0.10kg/m，故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力：
I@#;nyAj" 作用在轴上压力：
U_G gCI) 。
5Por "&% 七 齿轮的设计：
*f%> YxF 1高速级大小齿轮的设计：
N_pUv ①材料：高速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
!p /%lU65 ②查课本第166页表11-7得： 。
nC1zzFFJ 查课本第165页表11-4得： 。
vmTs9"ujF, 故 。
yp .[HMRD 查课本第168页表11-10C图得： 。
mEyK1h1G @ 故 。
LUX*P7*B ③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数 ，取齿宽系数 计算中心距：由课本第165页式11-5得：
y
!$alE 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
*Lqg=9kzr 则 取
uw(NG.4 实际传动比：
$Fkaa<9;P 传动比误差： 。
KnhoaBB 齿宽： 取
?S$i?\ Qh 高速级大齿轮： 高速级小齿轮：
39wa|:I ④验算轮齿弯曲强度：
`
|IUGz 查课本第167页表11-9得：
%WTEv?I{Ga 按最小齿宽 计算：
Ian[LbCWB 所以安全。
g-c ; }qz ⑤齿轮的圆周速度：
s~I6SA&i 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
HB+|WW t> 2低速级大小齿轮的设计：
' H5M|c$s ①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。
]?O2:X 低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
j>uj=B@ ②查课本第166页表11-7得： 。
X$%4$ 查课本第165页表11-4得： 。
9,j-V p!G 故 。
<f@"HG
l 查课本第168页表11-10C图得： 。
Wq*b~ Lw 故 。
$$b
9&mTl# 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
;Gx)Noo/> 计算中心距： 由课本第165页式11-5得：
/sM~U q? e:H26 SW 取 则 取
y[B>~m8$ 计算传动比误差： 合适
~ Tbj=f 齿宽： 则取
lif&@o f 低速级大齿轮：
QrO\jAZ{Ag 低速级小齿轮：
3(TsgP >` ④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：
akw,P$i 按最小齿宽 计算：
}Sy=My89r 安全。
}_=eT] ⑤齿轮的圆周速度：
;%tF5 8& 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
kmzH'wktt 八 减速器机体结构尺寸如下：
lj+u@Z<xA 名称 符号 计算公式 结果
Zo1,1O 箱座厚度
] Q]W5WDe: 4DZ-bt' 10
=X.LA%Sf=u 箱盖厚度
uq z]J$ ^B8b%'\ 9
c'/l ,k 箱盖凸缘厚度
`al<(FwGE )95f*wte 12
WA dCF-S 箱座凸缘厚度
PkI :*\ R dy_:-2S 15
%v20~xW :o 箱座底凸缘厚度
Ft}@ 1w5 .r*2| 25
jKt7M>P 地脚螺钉直径
RKPO#qju\F 4apL4E"r M24
;b-XWK= 地脚螺钉数目
J:V?EE,\- 查手册 6
cnTaJ/o 轴承旁联结螺栓直径
ou dxm[/U @)J+,tg/7 M12
U&O:
_>~ 盖与座联结螺栓直径
P.gb 1$7< =（0.5 0.6）
9B; {]c M10
t!RiU ZAo 轴承端盖螺钉直径
{ <<U^<6} =（0.4 0.5）
|i++ 0BU ):iA\A5q[ / m=HG^! 10
A~-b!Grf 视孔盖螺钉直径
UX7t`l2R =（0.3 0.4）
c/sC&i;%O 8
!qG7V:6 定位销直径
G^ :C+/) =（0.7 0.8）
K6R.@BMN 8
9 T<x& ， ， 至外箱壁的距离
P&f7@MOV.P 查手册表11—2 34
-B +4+&{T 22
)ut &@] 18
B
{>7-0 ， 至凸缘边缘距离
=E. w v
查手册表11—2 28
YPxM<Gfa8 16
|ZmUNiAa 外箱壁至轴承端面距离
{;2PL^i = + +（5 10）
YOcO4
50
a |X a3E 大齿轮顶圆与内箱壁距离
H j}K{20 >1.2
@{2 5xTt 15
}4,L%$@n 齿轮端面与内箱壁距离
?` ?)Q E8 >
jnn}V~L 10
\ .-bZ$ 箱盖，箱座肋厚
2Wdyxj Q {tW f 9
D A \2rLs 8.5
o 2F)%T DY 轴承端盖外径
: . Wr{"` +（5 5.5）
`x*Pof!Io 120（1轴）
?{ryGhb ~ 125（2轴）
5?x>9C a 150（3轴）
Qnsi`1mASr 轴承旁联结螺栓距离
Te[n,\Nb F'21jy& 120（1轴）
rbWP78 125（2轴）
8]9%*2"! 150（3轴）
vQ
6^xvk] 九 轴的设计：
HMNLa*CL' 1高速轴设计：
) AvN\sC ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
ZQV6xoN;r 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。
_ z|65H 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。
7fZDs j: 段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
``hf=`We L3=B+ +2=16+10+2=28。
FOE4>zE 段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
Hquc
o 装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：
8.O8No:'& 查手册51页表4-1得：
K &N 得：e=5.9＜6.25。
W_"sM0
w 段装配轴承所以 L6= L3=28。
uxr #QA 2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96
5Odh b 作用在齿轮上的圆周力为：
V2wb%;q 径向力为
iP7(tnlW$ 作用在轴1带轮上的外力：
zBzZxK>$ 求垂直面的支反力：
9sYMSc~Bm )"7iJb<E \!.B+7t=I 求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：
*XIF)Q=<> at,XB.}Z] 'a@/vx&J 求水平面的支承力：
. 1Dg s=| 由 得
rlOAo`hd N
B|C2l u N
tEvut=k' 求并绘制水平面弯矩图：
Or Y/`+Cog L>Fa^jq5 M P Y[X[ 求F在支点产生的反力：
m[~y@7AK< , /Z%@-rF 8V `WO6* 求并绘制F力产生的弯矩图：
2*laAB kTOzSiq 3
/g~ A{ F在a处产生的弯矩：
/
*#r`A p>v$F iV2N 求合成弯矩图：
"o-z y'I 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
?]_$Dcmx wd8 l$*F* -b9\=U[ 求危险截面当量弯矩：
<KL,G};0pm 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
|4;Fd9q^m
M^=zt 计算危险截面处轴的直径：
) j#`r/ 因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：
`ts$(u.w "c%0P"u 因为 ，所以该轴是安全的。
3nO]Ge"w'n 3轴承寿命校核：
X9W@& zQ 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
:^6y7&o[ 按最不利考虑，则有：
O:;w3u7;u ;u_X) 则 因此所该轴承符合要求。
J?"B%B5 c 4弯矩及轴的受力分析图如下：
N X*Q F+ +SR+gE\s0 5键的设计与校核:
uP)'FI 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 ： ,
pZ.ecZe/ 采用A型普通键:
dd %6t 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：
3 w*R& 中间轴的设计：
u5`u>.! ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
EI P /V ②根据课本第230页式14-2得：
)4 e.k$X^ 段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + + =18+10+10+2=40。
oGnSPI5KGC 装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。
?Jm^< 段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。
i #n0U/ 装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。
]n n98y+ 段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + +3+ =18+10+10+2=43。
!GjQPAW ③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94
t%0VJB,Q2 作用在2、3齿轮上的圆周力：
@alK;\ N
? =Z? 6fw 径向力：
KxJ!,F{>H o q
Xg XJ;57n-? 求垂直面的支反力
g*AWE,%=| #jvt US \ TQF| a\M' 计算垂直弯矩：
O m|_{ PJ|P1O36a 0*3R=7_},o 求水平面的支承力：
VPJElRSH {UI+$/v# E4jNA }3k+ 计算、绘制水平面弯矩图：
sUO`u qZV | tH4:%Q' ? (1 y 求合成弯矩图，按最不利情况考虑：
76{ G'}B tCH!m y_ MAR 'y8I 求危险截面当量弯矩：
~Fcm[eo C 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 ）
Ty?c C ** E<Y$> uKA `4J$Et%S 计算危险截面处轴的直径：
F v 2-( n-n截面:
M'O <h m-m截面:
Dw.J2>uj 由于 ，所以该轴是安全的。
}j)e6>K]) 轴承寿命校核：
194)QeoFw 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
NH4# <)H9V-5aZ xJ]\+ 50 则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。
K($Npuu] ④弯矩及轴的受力分析图如下：
\!ZTL1b8t ⑤键的设计与校核：
QA`sx 已知 参考教材表10-11，由于 所以取
-G rE} L 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
j</: WRA`] L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
r q].UCj 根据挤压强度条件，键的校核为：
83_h J Xl#ggub? 所以所选键为:
zTSTEOP}%Y 从动轴的设计：
f}P3O3Yv& ⑴确定各轴段直径
]h+j)J}[A ①计算最小轴段直径。
+I|vzz`ZVr 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：
O<?R)NH-P 考虑到该轴段上开有键槽，因此取
R&k<AZ 查手册9页表1-16圆整成标准值，取
Ow,w$0(D ②为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径 。查手册85页表7-2，此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值，因此取 。
&j"?\f? ③设计轴段 ，为使轴承装拆方便，查手册62页，表6-1，取 ，采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。
YjKxb 9 ④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取
",; H`V ⑤设计另一端轴颈 ，取 ，轴承由挡油环定位，挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。
+a+Om73B2 ⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。
dR,fXQm ⑦设计轴环 及宽度b
/
zPO 使齿轮轴向定位，故取 取
<\^8fn ,
|)v,2 ⑵确定各轴段长度。
V U3upy< 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
yvB. &<]No + =</&Tm 因为 ,所以
2fd{hJDq;5 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
Vp DbHAg 9W2Vo [( 其它各轴段长度由结构决定。
n{mfn *r. （4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116
gjD Ho$ 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
0aB;p7~& 作用在齿轮上的圆周力：
eD6fpe\( ] (8[}CeL 径向力：
!%c\N8<>GD <0!):zraS 求垂直面的支反力：
2 FJ*f/ BRiE &GzrF NC(~l 计算垂直弯矩：
@Jw-8Q{ (O 3 nL. .m
%* }(}~ 求水平面的支承力。
EaN6^S= 83# mB:^R 4H&+dR I" 计算、绘制水平面弯矩图。
4|?;TE 5 `b$.%S8uj= N<} 5A% 求F在支点产生的反力
MQ8J<A Pf- ud('0 r',D S<Xf>-8w 求F力产生的弯矩图。
}pkzH'$HJ ( a#BV}= &F~T-i>X F在a处产生的弯矩：
$=4QO ^ [@ , 求合成弯矩图。
cbTm'}R(G 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
/j.9$H'y jse&DQ 求危险截面当量弯矩。
eJ-nKkg~a 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
ujpJ@OWj I; rGD^ 计算危险截面处轴的直径。
= dN@Sa/ 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：
utV_W& 5 nx 1 i 考虑到键槽的影响，取
0o&5 ]lEe 因为 ，所以该轴是安全的。
nqUV （5）．轴承寿命校核。
PCtzl ) 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
X"%gQ.1|{j 按最不利考虑，则有：
DN6Mo<H 则 ,
l.M0` Cn-% 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
4o5t#qP5$S （6）弯矩及轴的受力分析图如下：
CU!D hm/U （7）键的设计与校核：
}Zp,+U*" 因为d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
^U/O !GK 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
pMM8-R'W- 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
'LDQ gC*% 因为L6=122初选键长为100,校核
,I;> aE<# 所以所选键为: .
A,!-{/w c 十 高速轴大齿轮的设计
G' 1'/ 因 采用腹板式结构
_lq`a\7e 代号 结构尺寸和计算公式 结果
cFX p 轮毂处直径
xskz) kk MF'JeM;H 72
5[0? g@aO 轮毂轴向长度
#GFr`o0$^ <1TA w. 84
#KvlYZ+1 倒角尺寸
'V>-QD%1 uPvEwq*
C 1
CTmT@A{ 齿根圆处的厚度
Dw"\/p:-3 %(Icz ? 10
' Pbr
v 腹板最大直径
:k#HW6 p 2~[juWbz 321.25
+kD
R.E: 板孔直径
19 #\+LWA 7d\QB (~ 62.5
-Lg
Ei3m 腹板厚度
@2#lI .6J$,.Ig 25.2
~ }Pfu 电动机带轮的设计
Vjp y~iP4B NHE 18_v5 代号 结构尺寸和计算公式 结果
_#8MkW#]~ J . <F"r> 手册157页 38mm
~.|_ RdN vih9 KBT E?@m?@*/ 68.4mm
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取60mm
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ee=D1 qNu; |':{lH6+1 81mm
qg$ <oL@~~ |vC~HJpuv' GA.8@3 74.7mm
1 -b_~DF pK4)yu+ eJX#@`K 10mm
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to&m4+5?6 8?C5L8) .S4u- 5mm
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= 十一.联轴器的选择：
P2nu;I_ & 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。
2Z%O7V~u 十二润滑方式的确定：
J~ - 4C) 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。
Ea=P2:3* 十三.其他有关数据见装
