| wuyanjun |
2008-12-30 18:51 |
1、输入齿轮的各项参数： 2 Sge
`FUFK/7
w\
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； f;. SSiT
QF\kPk(CtD
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； fd4;mc1T
RK?jtb=&A
2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区； 3PsxOb+
a*Rz<08
3、插入基准曲线（草绘）： -NAmu97V}
B ,V( LTE
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： xM&EL>m>L
k_]\(myq
X(IyvfC
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 /sy-;JDnsu
回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33 FyCBN tCv
一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器 T3=(`
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。 wi>DZkR
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%。 Jf2e<?`
3． 知条件：运输带卷筒转速 ， F
y b[{ "
减速箱输出轴功率 马力， g{e/X~
二、 传动装置总体设计： .+OB!'dDK^
1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。 ]de\i=?|
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。 d>Un J)V}
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： O{~K R/
5i6VZv
三、 选择电机 pg+b[7
1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7： sT iYf
－带传动效率：0.96 *t^eNU A
－每对轴承传动效率：0.99 X1Qr _o-BR
－圆柱齿轮的传动效率：0.96 k=e`*LB\
－联轴器的传动效率：0.993 C ?/r;
—卷筒的传动效率：0.96 {t&*>ma6)
说明： }7%9}2}Iw
－电机至工作机之间的传动装置的总效率： >E, Q
m;c3Z-
Hoj8okP
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 E$ { J
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： 8yn4}`Nc@
#*^e,FF<
符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000 wZQ)jo7*g
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： )T9~8p.
方案 电动机型号 额定功率 同步转速 +, z) #
r/min 额定转速 rS4%$p"
r/min 重量 总传动比 RB [/q:
1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 }w#F6
2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 %yfE7UPS]
3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 J smB^
4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 m^Glc ?g<
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比，可见第3种方案比较合适，因此选用电动机型号为Y132M1-6，其主要参数如下： 6AAswz'$P
B X*69
额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB #ra*f~G
4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 ypl G18
四 确定传动装置的总传动比和分配传动比： Tpb"uBiXoo
总传动比： H'Nq#K
分配传动比：取 则 `Ug t vo
取 经计算 >OK#n)U`
注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。 gX^ PSsp
五 计算传动装置的运动和动力参数： P3!Atnv2
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 J1X~vQAe
——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。 Z5$fE7ba+
1. 各轴转速： DHv2&zH
*GJ:+U&m[
q*bt4,D&Es
2各轴输入功率： -%,"iaO
BZ+;n
|<r
>'b=YlUL
)S*1C@
3各轴输入转矩： &?y 7I Pp
&n>7Ir
*C7F2o
gfN2/TDC]P
t"|DWC*
运动和动力参数结果如下表： H O*YBL
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min o/^ 1Wm=
输入 输出 输入 输出 h&`y$Jj
电动机轴 3.67 36.5 960 wt?o
7R2
1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 Z7z]2v3}c
2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68 y Q%"U^.m
3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 G?xJv`"9iC
4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 2.n E
k
六 设计V带和带轮： y3JMbl[S0
1.设计V带 64um u l
①确定V带型号 nZ
E )_
查课本 表13-6得： 则 2khh4?| \
根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。 Z!_n_F k
查课本第206页表13-7取 。 0%#\w*X8
为带传动的滑动率 。 lP3h<j
②验算带速： 带速在 范围内，合适。 :h*a
rT4{
③取V带基准长度 和中心距a： (%'9CfPx
初步选取中心距a： ，取 。 ||Y<f *
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： 。 ~*-qX$gr
④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。 jn =:G+0
⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得： 'SV7$, mK@
查课本第203页表13-3由内插值法得 。 cG_Vc [
fd 1C {^c
e.8$g a{
EF=0.1 G3a7`CD
=1.37+0.1=1.38 g) 1X&>
B(,:h aAr
t)a;/scT
W5 ec
EF=0.08 fzPZ|
izuF !9
>2lwW XA
L'E^c,-x~
查课本第202页表13-2得 。 # { PmNx%M
查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009 E!mmLVa9
=0.95+0.009=0.959 .z kP~xQ~
Q2QY* A
/tj$luls5
/XbW<dfl
-6C +L bV
r\qz5G *6
N$#\Xdo
则 QJBr6
取 根。 7x k|+!
⑥求作用在带轮轴上的压力 ：查课本201页表13-1得q=0.10kg/m，故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力： H"Dn]$Q\Z
作用在轴上压力： 93o;n1rS
。 <]d
LX}C)
七 齿轮的设计： kbI/4IRW
1高速级大小齿轮的设计： Z :nbZHByh
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。 ,={t8lN
②查课本第166页表11-7得： 。 $/Ov2z
查课本第165页表11-4得： 。 -t-tn22
故 。 ^4pto$#@O:
查课本第168页表11-10C图得： 。 ,D=fFp n
故 。 +!yX T C
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： 'jfR t-_-
考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 m9":{JI .w
则 取 /'wF2UR
实际传动比： n}n E cXb
传动比误差： 。 >I'% !E;
齿宽： 取 0. ;}]v
高速级大齿轮： 高速级小齿轮： dh -, E
④验算轮齿弯曲强度： `I;F $ `\
查课本第167页表11-9得： zP) ~a
按最小齿宽 计算： Zv!{{XO2;
所以安全。 .\:J~(
⑤齿轮的圆周速度： 4N>>+]MWc
查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 J/x2qQ$9
2低速级大小齿轮的设计： D E/:['
①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。 CIC[1,
低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。 i$^ ZTb^
②查课本第166页表11-7得： 。 B[o`k]]
查课本第165页表11-4得： 。 %, q. ),F
故 。 <L0#O(L
查课本第168页表11-10C图得： 。 o
l ({AYB
故 。 = Lp7{09u
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 A\sI<WrH
计算中心距： 由课本第165页式11-5得： rf
K8q'@
.* /Fucr
取 则 取 9
c3E+
计算传动比误差： 合适 L
3XB"A#
齿宽： 则取 L}k/9F.5
低速级大齿轮： ;;U :Jtn2
低速级小齿轮： H=^K @Ti:
④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得： >Aq:K^D/3F
按最小齿宽 计算： rZ03x\2
安全。 gAb D7SE
⑤齿轮的圆周速度： >SmV74[s2
查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 NL"G2[e
八 减速器机体结构尺寸如下： \XzM ^K3
名称 符号 计算公式 结果 X$n(-65
箱座厚度
%Y nmuZ
LlYTv% I
10 F7}-!
箱盖厚度 ,. EBOUW^
DBH#)4do@
9 r ,(Mu
箱盖凸缘厚度 ~N0 sJ%
mTDVlw0dh
12 a[!%L d
箱座凸缘厚度 gE7L L=x
(P|pRVO
15 ;{Ux_JEg
箱座底凸缘厚度 Ri7((x]H"
GZ #a j|
25 E,[xUz"
地脚螺钉直径 v3[@1FQ"
KLWDo%%u
M24 $)~
地脚螺钉数目 'DbMF?<.
查手册 6 sy5 Fn~\R
轴承旁联结螺栓直径 3R$Z[D-
`)$_YZq|SR
M12 G;iEo4\?
盖与座联结螺栓直径 N:5[,O<m_
=（0.5 0.6） Jf;?XP ]z
M10 R
W/ z1
轴承端盖螺钉直径 va)%et0!
=（0.4 0.5） Q / x8 #X
afG{lWE)
(8a#\Y[b
10 i b6^x:HGU
视孔盖螺钉直径 ?\= /$ Gt
=（0.3 0.4） 15\Ph[6g
8 7 A$B{
定位销直径 e &< yX
=（0.7 0.8） .p`
pG3
8 ,El!fgL
， ， 至外箱壁的距离 YUWn ;#
查手册表11—2 34 ~p1EF;4 #
22 f:JlZ&
18 / +K?
， 至凸缘边缘距离 },$0&/>ft
查手册表11—2 28 ` |Z}2vo;j
16 .^(/n9|o-
外箱壁至轴承端面距离 }WLh8i?_
= + +（5 10） /! ajsn
50 I3b"|%
大齿轮顶圆与内箱壁距离 >p\e 0n
>1.2 m` AK~O2
15 v-j3bB
齿轮端面与内箱壁距离 < =K qc Hb
> Aj>[z8!,
10 22hSove .
箱盖，箱座肋厚 ]jMKC8uz
C )-^<
9 -NGK@Yk22
8.5 ~"x5U{K48S
轴承端盖外径 U\@A _
B
+（5 5.5） UPU+ver
120（1轴） ChrY"
125（2轴） zt24qTKL
150（3轴） ^Mkk@F&1
轴承旁联结螺栓距离 Njc%_&r
IXLO>>`
120（1轴） @e xey
125（2轴） R6;Phdh<>
150（3轴） :Sg&0Wj+#j
九 轴的设计： 2.uA|~qH
1高速轴设计： B:TR2G9UT
①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 {Bvj"mL]j
②各轴段直径的确定：根据课本第230页式14-2得： 又因为装小带轮的电动机轴径 ，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且 所以查手册第9页表1-16取 。L1=1.75d1-3=60。 5v.DX`"
因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查手册85页表7-12取 ，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。 b p<^ R
段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。 j-@kW'K
L3=B+ +2=16+10+2=28。 { 16<^
段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 C2U~=q> >
装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴： Oft arD
查手册51页表4-1得： y8Xv~4qQW
得：e=5.9＜6.25。 -XK0KYhgW
段装配轴承所以 L6= L3=28。 g:ErZ;[
2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96 'vV$]/wBF
作用在齿轮上的圆周力为： `NRH9l>B7
径向力为 zR6siAV9
作用在轴1带轮上的外力： 'Ye v} QM
求垂直面的支反力： J :d of: q
P\m7 -
]DG?R68D Q
求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图： +%>:0mT
|k 2" _
BG`s6aC|z<
求水平面的支承力： &[R8Q|1 j
由 得 ;^u*hZN[Up
N "@ 3@/I
N rZ1Hf1 1C
求并绘制水平面弯矩图： _, AzJ^
P,pnga3Wu
w FtN+
求F在支点产生的反力： Ds8
EMtS
PaB!,< A
e;YW6}'}
求并绘制F力产生的弯矩图： 4E P<tV
1$lh"fHU
4NR@u\S
F在a处产生的弯矩： G* b2,9&F
A~ (l {g
求合成弯矩图： 34|a\b}
考虑最不利的情况，把 与 直接相加。 {i~8 :
t/o N>mQG
#C*8X+._y
求危险截面当量弯矩： /
jTT5
从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ） |aToUi.Q%
xG&SX#[2
计算危险截面处轴的直径： q6P
wZ_
因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则： ~}ml*<z@
S&jesG-F
因为 ，所以该轴是安全的。 <3X7T6_:@
3轴承寿命校核： !G5a*8]
轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取 ;,'igdold
按最不利考虑，则有： `BFIC7a
,.IEDF<&
则 因此所该轴承符合要求。 KGHq rc
4弯矩及轴的受力分析图如下： K!AAGj`
JOn yrks
5键的设计与校核: U_yE& 6 T
根据 ，确定V带轮选铸铁HT200，参考教材表10-9,由于 在 范围内，故 轴段上采用键 ： , H&}ipaDO
采用A型普通键: Ei>m0
~<\
键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取 =50得 查课本155页表10-10 所选键为： oT95^y\9
中间轴的设计： Tsb{25`+
①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 @R~5- m
②根据课本第230页式14-2得： >cmE
t
段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + + =18+10+10+2=40。 F9q 8SA#"
装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。 p\v Mc\
段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。 o/cjXun*
装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。 }f>H\iJe
段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + +3+ =18+10+10+2=43。 _1Z=q.sC
③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94 [t]X/O3<
作用在2、3齿轮上的圆周力： !{^\1QK
N 7YWNd^FI
V
径向力： Z^KA
PG5- ;i/
p^m5`{1]x
求垂直面的支反力 eEc4bV Qa
_+f+`]iM
w]j+9-._
计算垂直弯矩： &.i^dO^}
Wk;5/
f ,i5iSYf
求水平面的支承力： mZk0@C&:6
Y OyX[& oi
t6N*6ld2b
计算、绘制水平面弯矩图： 5__+_hO
;3
hm$X]H`uMX
[Bb utGvj
求合成弯矩图，按最不利情况考虑： e59dVFug.U
`xS{0P{uj
Mc sTe|X
求危险截面当量弯矩： !v#xb3"/
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 ） [(LV
Z5G!ct:W
n_K~ vD
计算危险截面处轴的直径： {-zMHVw=}
n-n截面: OV CR0
m-m截面: aiCFH_H4;L
由于 ，所以该轴是安全的。 V%
TH7@y
轴承寿命校核： e= P
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 ~o3Hdd_#}N
)8 gGv
d4[(8}
x$/
则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。 D6D1S/:ij'
④弯矩及轴的受力分析图如下： dm rps+L
⑤键的设计与校核： TrVW v
已知 参考教材表10-11，由于 所以取 gA#RM5x@
因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 {WN(&eax
L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70 H!e 3~+)
根据挤压强度条件，键的校核为： R_P}~l
s3s4OAY
所以所选键为: \79X{mcd
从动轴的设计： ~. Ik#At
⑴确定各轴段直径 _ =6 rE
①计算最小轴段直径。 2 mjV~
因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式14-2得： 1a0kfM$
考虑到该轴段上开有键槽，因此取 AtS;IRN@
查手册9页表1-16圆整成标准值，取 igf )Hb;5
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 。 l kIn%=Z
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: 。 z ~6y+
④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取 1xyU
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。 |rRO@18dA
⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。 @=S}= cl
⑦设计轴环 及宽度b wHjLd$ +o
使齿轮轴向定位，故取 取 4] > ]-b
, #1'\.v
⑵确定各轴段长度。 =%)+%[wv
有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到). Huw\&E
2U
kK0l s
因为 ,所以 ;E2>Ovv
轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短 4S0>-?{
"e3 [ "'
其它各轴段长度由结构决定。 Myat{OF
（4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116 XhzGLYb~I`
求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 Cm$1$?J
作用在齿轮上的圆周力： f},oj4P\
wbyE;W
径向力： Q~D`cc|]
j o +w>
求垂直面的支反力： ]Hj<IvG
` >!n
GnXNCeE`
计算垂直弯矩： 1iT\df
!3 3#. @[
.m Z!xVgM{
求水平面的支承力。 .ujT!{>v/
OIHz I 2{
?eV(1 Fr@
计算、绘制水平面弯矩图。 %wV>0gQTf
+Z2MIC|Ud
< |O^ >s;
求F在支点产生的反力 r9 y.i(j
_zxLwU1(x
)Ag/Qep
求F力产生的弯矩图。 I7 QCYB|
.UCt|> $
lor8@Qz
F在a处产生的弯矩： jkAAqR R
"i.r @<)S
求合成弯矩图。 1xNVdI
考虑最不利的情况，把 与 直接相加。 NW|f7
ItX
QlFZO4 P3|
求危险截面当量弯矩。 B
(/U3}w-
从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ） PMs z`
+eQ e%U
计算危险截面处轴的直径。 *x~xWg9^
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： vqslir C
5lKJll^2:
考虑到键槽的影响，取 ;T]d M fO
因为 ，所以该轴是安全的。 .o%^'m"=D[
（5）．轴承寿命校核。 }y%`)lz~ ;
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 b/$km?R
按最不利考虑，则有： X C86-b)E
则 , $V G*q
该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。 |XYEn7^r
（6）弯矩及轴的受力分析图如下： {C`GW}s{4
（7）键的设计与校核： =M 6[URZ
因为d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 Z!d7&T}
因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为: ?B@;QjhjiJ
装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 q: >^ "P{
因为L6=122初选键长为100,校核 -${DW^txMZ
所以所选键为: . [@ <sFP;g
十 高速轴大齿轮的设计 W^,S6!
因 采用腹板式结构 w"m+~).U
代号 结构尺寸和计算公式 结果 ?)Nj c&G
轮毂处直径 r r`;W}3
QZAB=rR
72 QR?yG+VU
轮毂轴向长度 qM4c]YIaSl
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倒角尺寸 ubsSa}$q
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1 ~8 H_u
齿根圆处的厚度 3FSqd<t;D
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10 qIUfPA= /_
腹板最大直径 dhg~$ CVO
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321.25 . D,p@4
板孔直径 h!@|RW&}qX
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62.5 -L u)'+
腹板厚度 [sV"ws
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25.2 "|Fy+'5}
电动机带轮的设计 v!3A9!.
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代号 结构尺寸和计算公式 结果 c:S] R"
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手册157页 38mm FLal}80.o:
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68.4mm !1T\cS#1%
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取60mm qs\2Z@;
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81mm |@?%Ct
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74.7mm r0t^g9K0
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10mm 2n><RZ/9
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15mm < 99M@ cF
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6K
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5mm jdKO b
十一.联轴器的选择： /[:d p<
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。
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十二润滑方式的确定： =4uSFK_L
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。 U<"WK "SM
十三.其他有关数据见装
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