1、输入齿轮的各项参数：
]*kP> gavQb3EP 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；
;:8jxkx6% eE#81]'6a 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；
@SF" )j| 1%]{0P0?[ 2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区；
(F4d Fh 'aSZ! R 3、插入基准曲线（草绘）：
&\WkJ}&PnA )|59FOWg 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：
:3E8`q~c1 b3y,4ke" (|ct`KU0# 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 $@ T6g 回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
H;b'"./ 一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
R"8})a
gw 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。
?=|) n% 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%。
! )51v { 3． 知条件：运输带卷筒转速 ，
<Vr ] 2mw 减速箱输出轴功率 马力，
qI4R`P" 二、 传动装置总体设计：
D/!eov4" 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
4/mj"PBKL 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。
q)z1</B- 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：
v0H>iKh7 =E6i1x%j 三、 选择电机
+^]PBMM1w 1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7：
+g D)Yd －带传动效率：0.96
-V<=`e －每对轴承传动效率：0.99
_6QLnr&@j －圆柱齿轮的传动效率：0.96
RL]lt0O{ －联轴器的传动效率：0.993
?Ss RN jeL —卷筒的传动效率：0.96
oN1wrf}Sh 说明：
{ZBb. $}RC －电机至工作机之间的传动装置的总效率：
zvQ^f@lq2 +=29y@c ? XTg%U
2确定电机转速：查指导书第7页表1：取V带传动比i=2 4
|]]pHC_/W 二级圆柱齿轮减速器传动比i=8 40所以电动机转速的可选范围是：
ay7+H7^|hZ NdED8 iRc 符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000
,{mf+ 3&$, 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：
7 ]HIE]# 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
DT7-v4Zd r/min 额定转速
?`[ uh% r/min 重量 总传动比
R^Eu}?<f
1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
\SH D 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
'\E *W!R.] 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
ekk&TTp# 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
3K'o&>}L 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：
l.NkS 5+Zx-oWq_ 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
iHG:W wM & 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
X-2S*L' 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比：
kvO`]>#;$? 总传动比：
Iy1X n S* 分配传动比：取 则
|yl0}. () 取 经计算
+ EB,7<5< 注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。
G]3ML)l 五 计算传动装置的运动和动力参数：
,aj+mlZd2 将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴
G zZ|T7fm ——依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的传动效率。
5)zh@aJ@ 1. 各轴转速：
Drq{)#7 u>i+R"hi" '>WuukC 2各轴输入功率：
Bc"}nSjH O t4+VbB6 X=c
,`&^ LXEu^F~{u# 3各轴输入转矩：
!&:W1Jkp( Z-sN4fr a Ai_|) q
]R @:a/ /dvnQW4}8 运动和动力参数结果如下表：
G|Yp <W%o 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
k FZu/HRI 输入 输出 输入 输出
!m O] zn 电动机轴 3.67 36.5 960
Q{|'g5(O 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
p 2f
WL 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
eq 1 4 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
L"vG:Mq@D 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
Cq;K, B9 六 设计V带和带轮：
6O qnb+ 1.设计V带
@f01xh=8 ①确定V带型号
;NVTn<Uj 查课本 表13-6得： 则
ppo$&W
&z 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。
E$yf2Q~ k 查课本第206页表13-7取 。
xA1pDrfC/ 为带传动的滑动率 。
DBrzw+;e3 ②验算带速： 带速在 范围内，合适。
snzH}$Ls ③取V带基准长度 和中心距a：
v&/-&(+ 初步选取中心距a： ，取 。
D2*Q1n 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： 。
DdZ_2B2 ④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。
o6yZ@R ⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得：
] X;*\- 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
~ 322dG T[9jTO?W2 %B u n @ EF=0.1
yW,#&>]# | =1.37+0.1=1.38
K dQ|$t kk./-G GN"LU>9| Gg ,k EF=0.08
d1_ * !LW$ ]qG5 Ne _ G/;aZ 91Sb= 9 查课本第202页表13-2得 。
k.f:nv5JO 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
E0%Y%PQ**{ =0.95+0.009=0.959
-hV KPIb z{+; ' 9C $W]gu G k 5kX >-WO w 4U1fPyt a_M nQ@ 则
Pb&+(j 取 根。
z`{zqP: ⑥求作用在带轮轴上的压力 ：查课本201页表13-1得q=0.10kg/m，故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力：
wq`Kyhk 作用在轴上压力：
exU=!3Ji 。
(w 七 齿轮的设计：
tl#s: 1高速级大小齿轮的设计：
[4yQbqe; ①材料：高速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
Yzx0 [_'u ②查课本第166页表11-7得： 。
hf5SpwxLiH 查课本第165页表11-4得： 。
PS; *N 8 故 。
k"-#ox! 查课本第168页表11-10C图得： 。
} ZGpd9D 故 。
A{T@O5ucj ③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数 ，取齿宽系数 计算中心距：由课本第165页式11-5得：
k(Xv& Zn 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
k$- q; VI 则 取
U C$+&&rO 实际传动比：
N>\?Aeh 传动比误差： 。
>x0lSL0y 齿宽： 取
p arG 高速级大齿轮： 高速级小齿轮：
``CADiM:S ④验算轮齿弯曲强度：
>5W"a?( 查课本第167页表11-9得：
N2Hb19/k 按最小齿宽 计算：
RIx 6& 7$ 所以安全。
2{:
J1'pC ⑤齿轮的圆周速度：
?2>v 5p 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
QP0X8%+p 2低速级大小齿轮的设计：
*dgN pJ 9 ①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。
>&z+i h 低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
|H@p^.; ②查课本第166页表11-7得： 。
="E
V@H?U 查课本第165页表11-4得： 。
YIq fGXu8 故 。
m(]Ix I 查课本第168页表11-10C图得： 。
eR;0pWVl 故 。
?LM'5 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
L #b Q`t 计算中心距： 由课本第165页式11-5得：
e:occT "b 7C0NE 取 则 取
bUL9*{>G 计算传动比误差： 合适
)C6 7qY[P 齿宽： 则取
_3>zi.J/ 低速级大齿轮：
^ Z+ D7Q 低速级小齿轮：
nmrk-#._@9 ④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：
j)*nE./3 按最小齿宽 计算：
)uWNN " 安全。
T+!kRigN~P ⑤齿轮的圆周速度：
?QVI'R:Z? 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
pSUp"wch 八 减速器机体结构尺寸如下：
OUMr}~/ 名称 符号 计算公式 结果
JFdzA 箱座厚度
M lwQ_5O ! .}{
f;Ls 10
4tWI)}+ak 箱盖厚度
Fowh3go rNp#5[e 9
\(L^ /]}G) 箱盖凸缘厚度
7^ 5BnF@ (P8oXb +% 12
*h9vMks
o 箱座凸缘厚度
ij5YV3 q>X 2=&1 15
$vz %
箱座底凸缘厚度
g p2)35 ns k
6a 25
$S{j}74[ 地脚螺钉直径
="K>yUfcFl {Wo7=aR M24
r g.if"o 地脚螺钉数目
xM \ApN~W 查手册 6
3}Qh`+Yj] 轴承旁联结螺栓直径
# w 6CL XvY-C M12
yj zNU5F 盖与座联结螺栓直径
!f 6 =（0.5 0.6）
lX 3h' h M10
*6tN o-)^ 轴承端盖螺钉直径
Hc9pWr "N =（0.4 0.5）
9v0|lS!- g G>>ynn c2/HY8ttRD 10
(%}C 视孔盖螺钉直径
Xg,BK0O =（0.3 0.4）
bk]|C!7$ 8
_!zY(9% 定位销直径
l H.2H =（0.7 0.8）
$EF@x}h:A 8
g=Di2j{A ， ， 至外箱壁的距离
|e\%pfZ 查手册表11—2 34
2F i*)\{ 22
wn&2-m*a 18
pJ[Q.QxU ， 至凸缘边缘距离
`>Cx!sYhV 查手册表11—2 28
PQ>J oRs 16
bSfQH4 F 外箱壁至轴承端面距离
5FxU=M1gF = + +（5 10）
\ 714 Pyy 50
at!?"u 大齿轮顶圆与内箱壁距离
3
6
;hg # >1.2
-w B AFr 15
hr5)$qZW 齿轮端面与内箱壁距离
}T,uw8?f! >
hh9{md\ 10
[@6iStRg7 箱盖，箱座肋厚
s25012 1oPT8 )[U 9
+zsya4r 8.5
e+wd>iiB 轴承端盖外径
F*f)Dv$p +（5 5.5）
. +>}}, 120（1轴）
_q 8m$4 125（2轴）
n>WS@ b/o 150（3轴）
~
4a aJ0 轴承旁联结螺栓距离
:z \ST Xq PJ{.jW wD 120（1轴）
W= !f 125（2轴）
#82B`y<<y/ 150（3轴）
rzu^br9X 九 轴的设计：
T (qu~} 1高速轴设计：
9!LA AE` ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
\IKr+wlN8 ②各轴段直径的确定：根据课本第230页式14-2得： 又因为装小带轮的电动机轴径 ，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且 所以查手册第9页表1-16取 。L1=1.75d1-3=60。
7F.,Xvw&@ 因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查手册85页表7-12取 ，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。
:"4~VDu 段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
Zu,f&smb L3=B+ +2=16+10+2=28。
[ C$ 0HW 段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
,P}c92; 装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：
s >5 Z 查手册51页表4-1得：
*q
RQN+% 得：e=5.9＜6.25。
F r~xN!
段装配轴承所以 L6= L3=28。
o#i {/# oF 2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96
5j]%@]M$Z 作用在齿轮上的圆周力为：
8/:\iPk0 径向力为
7u zN/LAF 作用在轴1带轮上的外力：
U:Y?2$# 求垂直面的支反力：
zF P Sk ] /?sV\shy ,O}zgf*H; 求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：
]Uu/1TTf b{&@ Lm0Tn ZU`"^FQ3A 求水平面的支承力：
;bX{7j 由 得
=F9-,"EAI N
L-XTIL$$ N
WCH>9Z>c j 求并绘制水平面弯矩图：
G.Q+"+* ^ Sz
=z
TPnO Xy._&&pt 求F在支点产生的反力：
*$QUE 0 0PN{
+<? . bu]bfnYi9 求并绘制F力产生的弯矩图：
_/Hu'9432 O'k"6sBb KnuqU2<
{ F在a处产生的弯矩：
(f)QEho7 B-RaAi E@ 求合成弯矩图：
=6Z 1yw7s 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
;.iy{&$ W+QI
D/ }{$@|6)R 求危险截面当量弯矩：
e. N#+ 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
^#nAS2w7U 0:XmReO+k 计算危险截面处轴的直径：
||hd (_W8 因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：
#r\uh\Cy 8W{ R&Z7aL 因为 ，所以该轴是安全的。
E:2Or~ 3轴承寿命校核：
v"`w'+ 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
n'SnqJ&} 按最不利考虑，则有：
s^cHR1^ {'/8{d S 则 因此所该轴承符合要求。
Y9ru~&/o$ 4弯矩及轴的受力分析图如下：
zQ6otDZx m 9r
X 5键的设计与校核:
k{; 2*6b0 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 ： ,
%
74}H8q_z 采用A型普通键:
.k}h'nE 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：
7>#74oy 中间轴的设计：
#(OL! B ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
]c08` ②根据课本第230页式14-2得：
bFcI\Q{4 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。
;X8eZQ 装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。
*cf#:5Nl 段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。
vV%w#ULxE~ 装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。
HM`;%0T0( 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。
'h$1vT ③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94
4g|}]K1s 作用在2、3齿轮上的圆周力：
0y?bwxkc N
YQ]W<0( 径向力：
|1#*`2j\=9 Ls( &. J=
T! 求垂直面的支反力
b^0=X!bg d+8Sypv^4* 8/k* "^3 计算垂直弯矩：
gkDB8,C< j _k&vW(O=: WmeV[iI 求水平面的支承力：
+5voAx! HUZI7rC[=) $%ps:ui~X 计算、绘制水平面弯矩图：
)KG. :BO< vLq_l 4l
@PutUYz 求合成弯矩图，按最不利情况考虑：
s~3"*,3@ QN":Qk(,q dW6sA65<Y 求危险截面当量弯矩：
Hi#hf"V 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 ）
arm26YA-, H+` Zp >HyZ~M 计算危险截面处轴的直径：
X sED I?p2 n-n截面:
&=~Jw5WK m-m截面:
/;
w(1)B 由于 ，所以该轴是安全的。
c1Skt 轴承寿命校核：
r[K%8 Y8` 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
_->d41 bZLY#g7L" ]@0C1 r 则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。
]v=A}}kS ④弯矩及轴的受力分析图如下：
!ap}+_IA7^ ⑤键的设计与校核：
:> f}rq 已知 参考教材表10-11，由于 所以取
@P@?KZ..v! 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
Phr+L9Eog L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
\(C6|-:GY 根据挤压强度条件，键的校核为：
;X , A|m$( ;0 FfP 所以所选键为:
*mby fu0q 从动轴的设计：
e w?4; ⑴确定各轴段直径
B 1je Ik, ①计算最小轴段直径。
^M0 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：
Xh+;$2l.B 考虑到该轴段上开有键槽，因此取
a]]eQ(xQ 查手册9页表1-16圆整成标准值，取
f?W_/daP 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 。
9eBD)tnw 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: 。
I'}&s| 6 ④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取
!Ah v07SI 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。
gamE^E e ⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。
? fW['% ⑦设计轴环 及宽度b
-!q^/ux 使齿轮轴向定位，故取 取
VkFMr8@| ,
>e>% AMzo[ ⑵确定各轴段长度。
w {mw? 0 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
Y
\ Gx| gWQ (B 因为 ,所以
tTOBK A89 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
} k;wSp[3 C c P OK2 其它各轴段长度由结构决定。
galzk $D （4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116
f*}}Az.4 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
1%ENgb:8 作用在齿轮上的圆周力：
L>L IN 1A Fs"i fn0 径向力：
0CO@@`~4 `J] e.K 求垂直面的支反力：
\#4mPk_" ,BUrZA2\U$ 't 6l@ _x 计算垂直弯矩：
zzK<>@c PriLV4? .m
t W+"/<U 求水平面的支承力。
_o[fjd hjyM xg;Q? }{y)a< ` 计算、绘制水平面弯矩图。
KRz~3yH{ c {]2^b ) 0<7sM#sI! 求F在支点产生的反力
d a< > a `WIZY33V \3OEC` 求F力产生的弯矩图。
~UJ.A<>Fh tn#cVB3 yDfH`]i)U F在a处产生的弯矩：
h4jo<yp\ <8(=Lv`)q 求合成弯矩图。
p[w! SR%= 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
9u^M{ 6 _V 4O#;%? 求危险截面当量弯矩。
7HkFDI()1 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
nfbR"E
jXr fcxg6W' 计算危险截面处轴的直径。
D(l,Z 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：
A| GtF3:G r1}^\ C 考虑到键槽的影响，取
$TfB72 因为 ，所以该轴是安全的。
f`:Gj A,J$ （5）．轴承寿命校核。
9w- )?? 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
O 2-n- 按最不利考虑，则有：
]XU4nNi 则 ,
yUj`vu 2 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
)7 q"l3e"u （6）弯矩及轴的受力分析图如下：
>MJ#|vO （7）键的设计与校核：
/ cb `%"Z 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
tPl 4'tW_ 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
ulxfxfd 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
@ 4hzNi+ 因为L6=122初选键长为100,校核
OKAU*}_ 所以所选键为: .
&nDXn| 十 高速轴大齿轮的设计
<Xl#}6 II 因 采用腹板式结构
VE-l6@` 代号 结构尺寸和计算公式 结果
`Jk0jj6Z 轮毂处直径
s EFQ8S Wk\(j aL% 72
I% u 2 ce 轮毂轴向长度
'{cSWa|
# ]o8]b7- 84
O`c+y 倒角尺寸
D3cJIVM K EtV 1
Vf;&z$D{r 齿根圆处的厚度
z3y{0<3 9T;4aP>6j# 10
:a6LfPEAX 腹板最大直径
V _:`K$ l3sF/zkH 321.25
!{g<RS( c 板孔直径
W w,\s5Uw c`soVqT$? 62.5
)[ A-d(y= 腹板厚度
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lG)wa 电动机带轮的设计
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^FKi VKI: 代号 结构尺寸和计算公式 结果
j:h}k a/!p i'm <{ v 手册157页 38mm
C3}:DIn"w 8cG?p d.FU) )lmD 68.4mm
>\d&LLAe -g@!\{ -B;# pTG 取60mm
I.n,TJoz4J Y~AjcqS bZ\R0[0 81mm
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r:1 j|t= %* UJL2IF-x 74.7mm
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w}j i]V} 十一.联轴器的选择：
|-Uh3WUE6 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。
CRK%^3g 十二润滑方式的确定：
9MMCWMV 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。
(QDKw}O2b 十三.其他有关数据见装
