| wuyanjun |
2008-12-30 18:51 |
1、输入齿轮的各项参数： p8z "Jn2P
eGI&4JgJ.
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； w)}@svv"
~0 L:c&V
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； / KK A/
C +-sf
2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区； ]iaQD _'\
.1[pO_
3、插入基准曲线（草绘）： LhKUZX,P8
4Gsq)i17j
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： (FOJHjtkM
h6e,w$IL
sV`XJ9e|
本篇教程来源于 完全教程网 原文链接：http://203.208.35.101/search?q=cache:Ud8Xi5GRvbsJ:www.pcstu.com/IndustrialDesign/Pro_E/proym/20070214/32062.html+%E6%96%9C%E9%BD%BF%E5%9C%86%E6%9F%B1%E9%BD%BF&hl=zh-CN&ct=clnk&cd=4&gl=cn&st_usg=ALhdy29tKpA6uTN7VmfcxRYwRSxWz-o5TQ D^w<V%] .
回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33 !jN$U%/,%.
一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器 9<*<-x{A17
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。 4$4n9`odE
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%。 Q0TKM >
3． 知条件：运输带卷筒转速 ， dkO ERVRe
减速箱输出轴功率 马力， / gE9 W
二、 传动装置总体设计： KI5099 _/
1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。 +/Vzw
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。 pEiq;2{~Yn
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： -V}ZbXJD
4,ewp coC%
三、 选择电机 &0J/V>k
1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7： )H1chNI )
－带传动效率：0.96 r B3b
－每对轴承传动效率：0.99 liVDBbS_A?
－圆柱齿轮的传动效率：0.96 cP8@'l@!
－联轴器的传动效率：0.993 su Z`
—卷筒的传动效率：0.96 [, mcvO;
说明： yx/qp< =
－电机至工作机之间的传动装置的总效率： "z|%V/2b3
s _`y"' ^
^r~R]st E^
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 w7_2JS
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： 8?k.4{?
K?mly $
符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000 IV$2`)[A&X
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： OY(znVHU
方案 电动机型号 额定功率 同步转速 :,=Z)e
r/min 额定转速 7>|p_ o`e
r/min 重量 总传动比 ,
-S n
1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 IR*:i{
2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 \ffU1 5@N
3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 U c|MfxsL
4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 kA&ul
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： |} K7Q
v:@ud,d <
额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB nB86oQ/S
4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
tD}HL_
四 确定传动装置的总传动比和分配传动比： \( xQ'AQ-
总传动比： .#ATI<t
分配传动比：取 则 ^b(> Bg )T
取 经计算 [KwwhI@3
注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。 .ZOyZnr
Z
五 计算传动装置的运动和动力参数： \)9R1zp/x
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 cOEzS
——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。 .Dg'MM B M
1. 各轴转速： T 9?!.o
GE.@*W
Voc&T+A m
2各轴输入功率： Zu %oIk
e E;")t,
,<?M/'4}G
X+XbIbUuL
3各轴输入转矩： F`YxH*tO 7
&g-uQBQI#
vR"<: r47?
<0I=XsE1iX
j\8'P9~%
运动和动力参数结果如下表： tc<t%]c
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min _ a,XL<9 I
输入 输出 输入 输出 prg8Iq'w
电动机轴 3.67 36.5 960 a'ODm6#
1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 {01wW 1
2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68 >zAI#N 4
3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 7?JcB?G4
4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 Y ^f12%
六 设计V带和带轮： Y_<(~eN`
1.设计V带 =Z(#j5TGvH
①确定V带型号 OHha5n
查课本 表13-6得： 则 >qI|g={M
根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。 lb('=]3
}H
查课本第206页表13-7取 。 >xE{&
):
为带传动的滑动率 。 h/%Hk;|9
②验算带速： 带速在 范围内，合适。 > ak53Ij$
③取V带基准长度 和中心距a： 3
e9fziQ~
初步选取中心距a： ，取 。 7eg//mL"6
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： 。 %U)M?UNjw
④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。 s IJ37;ZA
⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得： {m%X\s;ni
查课本第203页表13-3由内插值法得 。 I:aG(8Bi)H
oFRb+H(E
]& q mV
EF=0.1 h&6x.ps@
=1.37+0.1=1.38 cAc i2e
4q<:%
0M|
$0zH2W
XDJQO /qN
EF=0.08 Up$vBE8i]
[]M+(8Z_P
]X)EO49
rXz,<^Hmj
查课本第202页表13-2得 。 $V8B =k~
查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009 8Q1){M9 '
=0.95+0.009=0.959 VR oeq {
;G3{ e
y|X\ f!
EF{_-FXY
~ >)GW
F#^ .L|d4
LV 94i
则 mYk5f _}
取 根。 3;`93TO{
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： `#X{ .
作用在轴上压力： hGF (E*
。 EQ>bwEG
七 齿轮的设计： % ;PPu$8K9
1高速级大小齿轮的设计： +*
)Qi)
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。 B%9[
②查课本第166页表11-7得： 。 o=_4v ^
查课本第165页表11-4得： 。 9=I(AYG{m
故 。 /BVN JNhz
查课本第168页表11-10C图得： 。 /7 h%s CX
故 。 s/Wg^(&M
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： D@Fa~O$75
考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 =k`(!r2"#
则 取 bah5 f
实际传动比： Z-H Kdv!d
传动比误差： 。 W^&t8d2
齿宽： 取 G$4lH>A&
高速级大齿轮： 高速级小齿轮： a @,tf'Sr
④验算轮齿弯曲强度： k< W]VS3N
查课本第167页表11-9得： :"O=/p+*Us
按最小齿宽 计算： e= "/oo
所以安全。 c e=6EYl
⑤齿轮的圆周速度： bTHa;* `
查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 aM.l+D P
2低速级大小齿轮的设计： qg6Hk:^r
①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。 n]co qJ
低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。 kZGhE2np
②查课本第166页表11-7得： 。 =$ Q3!bJ
查课本第165页表11-4得： 。 k C9A
故 。 a$t [ }D2
查课本第168页表11-10C图得： 。 ? *I9
故 。 3 [aJ=5
③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数 ，取齿宽系数 uNhAfZ
计算中心距： 由课本第165页式11-5得： 9i|6
HNjkRl)QR
取 则 取 +b f%]
计算传动比误差： 合适 Z {_'V+Q1
齿宽： 则取 _W#27I
低速级大齿轮： web&M!-
低速级小齿轮： S% xGXmZ
④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得： 9R;s;2$.
按最小齿宽 计算： {Y'_QW1:2
安全。 nNilT J
⑤齿轮的圆周速度： `O}.
.N]g
查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 F/EHU?_EI
八 减速器机体结构尺寸如下： "?qu(}|
名称 符号 计算公式 结果 p6}jCGJ
箱座厚度 1NOz $fW
l]v
*h0!
10 ;- ]f4O8
箱盖厚度 bR&hI9`%F
Ha
C?,
9 MB "?^~Sm
箱盖凸缘厚度 [sKdIw_
Q}fAAZ&7h
12 bh7 1Zu
箱座凸缘厚度 ^*{ xTB57
>9u6@
15 o!\O)
箱座底凸缘厚度 E!Fy2h>[ Z
0U/:Tpyr
25 %] #;
~I%
地脚螺钉直径 vCpi|a_eCu
dNJK[1e6
M24 %74 Ms
地脚螺钉数目 J0=`n (48B
查手册 6 W>DpDrO4ml
轴承旁联结螺栓直径 ap6Vmp
[#9ij3vxd
M12 "!Qhk3*
盖与座联结螺栓直径 T:!sfhrZ~<
=（0.5 0.6） { YGz=5 ^
M10 -I_lCZ{Nbi
轴承端盖螺钉直径 xd .I5
=（0.4 0.5） +qz)KtJS
dIpt& nH&$
f` IgfJN
10 yh0|f94m
视孔盖螺钉直径 4
^+hw ;
=（0.3 0.4） uRL3v01?H0
8 %~W}262
定位销直径 a<Ns C1
=（0.7 0.8） Maa.>2v<
8 x1}q!)e
， ， 至外箱壁的距离 cL Yc" "=
查手册表11—2 34 Kq S2
22 q!H 3JL
18 5AjK7[<L
， 至凸缘边缘距离 eLC&f}
查手册表11—2 28 G1n W{vce
16 RV$+g.4
外箱壁至轴承端面距离 c'|MC[^A
= + +（5 10） =:g^_Hy
50 rvmI
8
大齿轮顶圆与内箱壁距离
yCkm|
>1.2 mhVoz0%1X
15 Gz6GU.IyQy
齿轮端面与内箱壁距离 v Xnpx}B
> :O!G{./(_
10 qIqk@u
箱盖，箱座肋厚 N{`l?t0I
M|v.5l#
9 fM|g8(TK,
8.5 hv"toszj\
轴承端盖外径 __V]HcP;
+（5 5.5） F8 89JSZ%
120（1轴） V%0.%/<#5
125（2轴） ={b
]
150（3轴） Vd/S81/
轴承旁联结螺栓距离 ZKR z=(
`HS4(2+C
120（1轴） ~4>Xi*
B
125（2轴） vW{cB y
150（3轴） h/fCCfO,
九 轴的设计： @\D D|o67
1高速轴设计： y{{EC#
①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 B![5+
②各轴段直径的确定：根据课本第230页式14-2得： 又因为装小带轮的电动机轴径 ，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且 所以查手册第9页表1-16取 。L1=1.75d1-3=60。 hY1|qp
因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查手册85页表7-12取 ，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。 Fkz
段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。 rq1kj 8%2
L3=B+ +2=16+10+2=28。 1SFKP$^
段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 q%k+x)
装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴： +_g T|vlU
查手册51页表4-1得： ii;WmE&
得：e=5.9＜6.25。 3opLLf_g
段装配轴承所以 L6= L3=28。
[;=WnG
2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96 `Q&] dE=
作用在齿轮上的圆周力为： [Kj:~~`T
径向力为 Ft7a\vn*B
作用在轴1带轮上的外力： yo*iv+l
求垂直面的支反力： &
.?HuK
7idi & h"
Qsntf.fT
求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图： ?fmt@@]T?
@ g75T` N
Xo@YTol
求水平面的支承力： VDTY<= Q
由 得 ~& 5&s
N RGO :p]t|
N (oXN >^-D
求并绘制水平面弯矩图： m"G N^V7
Is@ a,k
N}Ks[2
求F在支点产生的反力： |mk}@OEf
5 b#6 Y
aE BP9RX}z
求并绘制F力产生的弯矩图： iw
fp'
M_1Tx
, Ln
F在a处产生的弯矩： x~;EH6$5'/
H\ I!J@6g
求合成弯矩图： <}
y p
考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
xD
I/Jp,~JT*
"F "_G
求危险截面当量弯矩： g`OOVaB
从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ） {(O Iu]:
bV`C ;RPn
计算危险截面处轴的直径： sdf%
因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则： hR r1#'&
V->%)d3i
因为 ，所以该轴是安全的。 Iv(Qa6(
3轴承寿命校核： fT3*>^Uv
轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取 fcICFReyV
按最不利考虑，则有： -k&{nD|
.H^P2tp
则 因此所该轴承符合要求。 tQ~<i %;
4弯矩及轴的受力分析图如下： hoR=%pC*
Lq-33#n/
5键的设计与校核: 4C1FPrh
根据 ，确定V带轮选铸铁HT200，参考教材表10-9,由于 在 范围内，故 轴段上采用键 ： , GzFE%< 9F
采用A型普通键: um jhG6
键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取 =50得 查课本155页表10-10 所选键为： EF=dXm/\
中间轴的设计： Mjj}E
>&
①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 s^>lOQ=
②根据课本第230页式14-2得： k\pDJ7wF^
段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + + =18+10+10+2=40。 &G/|lv>j
装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。 VI24+h'J
段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。 *v
rW A
装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。 rer|k<k;]G
段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + +3+ =18+10+10+2=43。 \V^*44+
<!
③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94 \ C K(;J
作用在2、3齿轮上的圆周力： l>~ `;W
N iS1Gb$ ?
径向力： %f(S'<DhC
q[G /}
PXosFz~
求垂直面的支反力 w(/DTQc~d
t'R' :+0Vf
3@)obb
计算垂直弯矩： 0||"r&:X
yW \XNX
7qg<[
求水平面的支承力： lc [XFc
mz\NFC<
VLsh=v
计算、绘制水平面弯矩图： mX&xn2}qZ"
5VR.o!h3I
H`m:X,6}
求合成弯矩图，按最不利情况考虑： l"J*)P
;1W6"3t-Y
j z~[5m}J
求危险截面当量弯矩： AkrTfi4hC
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 ） 5`{vE4A]q
pI7Ssv i^
M8';% =@
计算危险截面处轴的直径： u7;`4P:o@
n-n截面: u#`+[AC`
m-m截面: Q,.By&
由于 ，所以该轴是安全的。 o+<29o
轴承寿命校核： H9RGU~q4s[
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 k-"<{V
nr O qH
D_ d|=i
则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。 Ic'Q5kfM
④弯矩及轴的受力分析图如下： ! ?nu?
⑤键的设计与校核： BhKO_wQ?:J
已知 参考教材表10-11，由于 所以取 +YTx
因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 2;G98H
L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70 <cYp~e%xIw
根据挤压强度条件，键的校核为： a3q\<"|
JO2xT#V
所以所选键为: Is13:
从动轴的设计： AD]e0_E
⑴确定各轴段直径 9\ v.qo.
①计算最小轴段直径。 u4Y M^* S.
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： @\ )fzubu
考虑到该轴段上开有键槽，因此取 A 4j<\xL
查手册9页表1-16圆整成标准值，取 nfX12y_SXL
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 。 -vV'Lw (
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: 。 `(!NYx
④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取 GR%{T'ZD`
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。 u_.H PA
⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。 %e{(t w p
⑦设计轴环 及宽度b Ep mJWbU
使齿轮轴向定位，故取 取 >uTPjR[
, "u;YI=+
⑵确定各轴段长度。 iK!dr1:wSw
有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到). 'M8aW!~
WSLy}@`Vx
因为 ,所以 y" v X~LR
轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短 :.$"kXm^
e_/x&a(i8
其它各轴段长度由结构决定。 >
\3ah4"o
（4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116 QH~Jy*\+PX
求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 'wZ_4XjD
作用在齿轮上的圆周力： R}r~p?(M
]#zZWg
zv
径向力： *| YU]b;W
_A 2Lv]vfV
求垂直面的支反力： p0M=t-
6NX3"i0 eT
\D?:J3H*]
计算垂直弯矩： +TN^NE
%/T7Z; d
.m =i>\2J%'R
求水平面的支承力。 sTkkM9
l~J*' m2
\9)#l#m
计算、绘制水平面弯矩图。 L-\ =J
/r^[a,Q#x
5& !'^!
求F在支点产生的反力 aMTFW_w
C>X|VP |C
J} TfRrf
求F力产生的弯矩图。 YEv
Lhh
8>N wCjN
+xp]:h|
F在a处产生的弯矩： 40#9]=;}
|~K( F <;j
求合成弯矩图。 dz%EM8
考虑最不利的情况，把 与 直接相加。 6~8F!b2
XE rUS80
求危险截面当量弯矩。 ;YyXT"6/p
从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ） #BY`h~&T
6/tI8H3E
计算危险截面处轴的直径。 f:woP7FP
因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则： sJZ!sznn
W7=V{}b+
考虑到键槽的影响，取 cozXb$bBY
因为 ，所以该轴是安全的。 v`DI<Lt
（5）．轴承寿命校核。 gR Nv-^
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 >w|*ei:@S
按最不利考虑，则有： M#,Q
^rH#
则 , oyx ^a9
该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。 27D!'S
（6）弯矩及轴的受力分析图如下： >t <pFh
（7）键的设计与校核： GABQUmtH
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 L{8;Ud_2r
因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为: ^6;V}2>v}
装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 |L::bx(
因为L6=122初选键长为100,校核 S VWIEH0?
所以所选键为: . C#Bz >2;#
十 高速轴大齿轮的设计 xT*d/Oa w
因 采用腹板式结构 1n=_y o
代号 结构尺寸和计算公式 结果 UM MB0(0D
轮毂处直径 'g)n1 {
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轮毂轴向长度 $ uh z
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84 oxz{ ejd{
倒角尺寸 3x@<Z68S
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齿根圆处的厚度 Pbu{'y3J
V416g |lBO
10 FjFMR
63
腹板最大直径 G"dS+,Q
X~9j$3lUBR
321.25 Pm{*.A W1
板孔直径 ZcE_f>KV
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62.5 Q<(YP.k
腹板厚度 `#mK*Buem}
,IH b+ K
25.2 )_7>nuQ6
电动机带轮的设计
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代号 结构尺寸和计算公式 结果 wBSQ:f]g
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手册157页 38mm s
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68.4mm e [h8}F
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取60mm w'T q 3-%V
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81mm uQ1@b-e`5
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74.7mm u+m,b76
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10mm 8 IQtz2
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15mm C4$:mJ>y
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5mm {Azn&|%. t
十一.联轴器的选择： BaI $S>/Q
计算联轴器所需的转矩： 查课本269表17-1取 查手册94页表8-7选用型号为HL6的弹性柱销联轴器。 _ gj&$zP
十二润滑方式的确定： G3P &{.v
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。 c_grPk2O4
十三.其他有关数据见装
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