| wuyanjun |
2008-12-30 18:51 |
1、输入齿轮的各项参数： LbkF
!7kG!)40
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； }nL7T'$>
8p: j&F
径向间隙系数：c_modulus；齿顶高系数：ha_modulus；齿宽：teeth_width；齿厚等于http://www.ji-xie.net.cn齿槽宽的圆的直径：dse； H XmS|PX
C<P%CG&;
2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区； L>3x9
!Ze5)g%H
3、插入基准曲线（草绘）： * cgI.+
lqm1!5dt
FRONT平面作为草绘平面，绘制4个圆，圆的直径分别设定为：da, db, df, dse；完成后如下图： (,8$V\
%;rHrDP(>
MP>dW nl
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 fc
|GArL#}
回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33 Zd')57{
一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器 c|#8T*`C
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。
&MCbYph,
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%。 c\Q7" !e
3． 知条件：运输带卷筒转速 ， 0DJ+I
减速箱输出轴功率 马力， fP(d8xTx2y
二、 传动装置总体设计： /|D*w^ >
1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。 <x<"n t
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。 ~W{2 Jd
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： J{k79v
IyWI5Q"t
三、 选择电机 sk=-M8;\
1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7： !K'} K>iT
－带传动效率：0.96 l\@)y4
+
－每对轴承传动效率：0.99 iLkZ"X.'|1
－圆柱齿轮的传动效率：0.96 50o~ P!Lz|
－联轴器的传动效率：0.993 c1E'$-
K@
—卷筒的传动效率：0.96 LyAn&h }
说明： uLWh |
－电机至工作机之间的传动装置的总效率： PEW=@xj2y
Z\k&gio5C^
`.i!NBA'6
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 (aH'h1,G
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： /J WGifH
vy \RcP
符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000 r(RKwr:m
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： T-U}QM_e
方案 电动机型号 额定功率 同步转速 _t^{a]/H
r/min 额定转速 oyYR-4m\
r/min 重量 总传动比 rV T{90,
1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 XBp? w
2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 -De9_0#R
3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 UOx kO
4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 /(.mp<s 0
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： /assq+H
d'G0m9u2
额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB Yq%9M=#k
4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 CnG+Mc^
四 确定传动装置的总传动比和分配传动比： V 7Ek-2M
总传动比： USM 4r!x
分配传动比：取 则 K*X_FJ
取 经计算 0 g?z&?
注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。 ?'KL11@R
五 计算传动装置的运动和动力参数： -)RH5WG S
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 $h*L=t(
——依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的传动效率。 %)0*&a 4
1. 各轴转速： @ CZ T
/Sc l#4bW
d\jPdA.a=
2各轴输入功率： &C "L
hHT_V2*
".<DAs j
8j=}u/T @F
3各轴输入转矩： /XzH?n/{R
W8KDX_vGJ
)~HUo9K9
6 1F(<!
T<55a6NoK
运动和动力参数结果如下表： 98uV6b~g
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min \kU &^H i
输入 输出 输入 输出 K"4>D aK2P
电动机轴 3.67 36.5 960 wv\w;'
1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 '<ZlGFt'n
2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68 .U?'i<
3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 JU^lyi!
4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 _YLf L
六 设计V带和带轮： to=y#$_
1.设计V带 YW60q0:
①确定V带型号 X0haj~o[
查课本 表13-6得： 则 Cif>7]M
根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。 C
ihAU"
查课本第206页表13-7取 。 }l],.J\BGX
为带传动的滑动率 。 R}4So1
②验算带速： 带速在 范围内，合适。 32/MkuY^u
③取V带基准长度 和中心距a： [g:$K5\6 4
初步选取中心距a： ，取 。 jN6uT &{T
由课本第195页式（13-2）得： 查课本第202页表13-2取 。由课本第206页式13-6计算实际中心距： 。 F pa_qjL;
④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。 JST uXW
⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得： Y[$!`);Ye
查课本第203页表13-3由内插值法得 。 9&_<f }ou
1>E<8&2[L
( +FfB"3]
EF=0.1 ak |WW]R
=1.37+0.1=1.38 5[YDZ7g"~
TTt#a6eJ
^ml '?
o8-^cP1
EF=0.08 Z^IPZF
/eOzXCSws
Te}8!_ohyC
Htgx`N|
查课本第202页表13-2得 。 Z3& _
查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009 cxr=k%~}J
=0.95+0.009=0.959 +E.GLn2 /
Q^e}?v%=%3
tj luk
BC&9fr
}9W4"e 2)
8= Z9T<K
t`,` 6@d
则 (KF=On;=Y
取 根。 W^] 3XJP
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： j"'(sW -
作用在轴上压力： I$ 0)Px%z
。 kAC&S!n
七 齿轮的设计： 4*cU <
1高速级大小齿轮的设计： @ vrV*!
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:aJ #
②查课本第166页表11-7得： 。 jhg;%+KB
查课本第165页表11-4得： 。 G6FEp`
故 。 ?`#/ 8PN
查课本第168页表11-10C图得： 。 30.@g[~
故 。 eK!V
);
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： *Ie7{EhJ'
考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 ~ ArP9
K "
则 取 HAJ 7m!P
实际传动比： pFH z"]
传动比误差： 。 ( m:Zk$
齿宽： 取 {'2@(^ 3
高速级大齿轮： 高速级小齿轮： _cJ2\`M
④验算轮齿弯曲强度： pD01,5/
查课本第167页表11-9得： naw0$kXTA
按最小齿宽 计算： CCWg{*og
所以安全。 0#S W! b|%
⑤齿轮的圆周速度： x>* Drm 7
查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 g;8jK 8 Kh
2低速级大小齿轮的设计： :9_L6
①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。 7e#? e+5+A
低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。 ,;Hu=;
②查课本第166页表11-7得： 。 D6G oa(!9d
查课本第165页表11-4得： 。 6^"=dn6K
故 。 [5MJwRM^!;
查课本第168页表11-10C图得： 。 Qe} `~a9P
故 。 X 90J!
③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数 ，取齿宽系数 *i- _6s
计算中心距： 由课本第165页式11-5得： 8$ma;U d
.72S o T
取 则 取 V8HnUuz
计算传动比误差： 合适 [-;_ZFS{
齿宽： 则取 <p\6AnkMr
低速级大齿轮： %y |)=cm[
低速级小齿轮： k=B] &F
④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得： RQ'H$r.7g
按最小齿宽 计算： elG<k%/2
安全。 (h5'9r
⑤齿轮的圆周速度： <Gt2(;
查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 #&m0WI1
八 减速器机体结构尺寸如下： l#H#+*F
名称 符号 计算公式 结果 ]zQo> W$
箱座厚度 3`B6w$z>(
hDcEGU_
10 bBS,-v N
箱盖厚度 k?z98 >4
`> ?ra-
9 _:-ha?W$;y
箱盖凸缘厚度 'eJ+JM<0%
j|/]#@Yr
12 ?}RSw l
箱座凸缘厚度 dz *7gL;7G
%9M ~f*
15 GA ?87N
箱座底凸缘厚度 z(fAnn
T?
B,K>rCZ/
25 :w<V
地脚螺钉直径 839IRM@'5
+AHUp)
M24 (A?H1 9
地脚螺钉数目 ~d%Pnw|
查手册 6 tvu!< dxZ
轴承旁联结螺栓直径 | pmZ.r
+H9 >A0JF
M12 VGceD$<
盖与座联结螺栓直径 '{J&M|<A
=（0.5 0.6） {iv<w8C U)
M10 $`wMX{
轴承端盖螺钉直径 L. EiO({W
=（0.4 0.5） <HJl2p N
o4%y >d)
GHsilb a
10 ;Ww7"-=sw
视孔盖螺钉直径 E/09hD Q
=（0.3 0.4） z%e8K (
8 )E,\H@A
定位销直径 ;Y; qg
=（0.7 0.8） #SX8=f`K5
8 /,X[k !
， ， 至外箱壁的距离 aAA9$
查手册表11—2 34 u6_@.a}
22 KM !k$;my
18 >zhO7,=,
， 至凸缘边缘距离 9(L)&S{4K
查手册表11—2 28 ;+tpvnV;]
16 +q)5dYRzV
外箱壁至轴承端面距离 RtCkV xaEx
= + +（5 10） F P> )&3>_
50 S=nP[s
大齿轮顶圆与内箱壁距离 0%Z]h?EYy|
>1.2 ' /$d0`3B>
15 :OkT? (i
齿轮端面与内箱壁距离 a?6a b+7#
> hBFP 1u/E'
10 Ai/b\:V9S
箱盖，箱座肋厚 "d $m@c
E-{^E. w1
9 -CR?<A4mud
8.5 }4{fQ`HT
轴承端盖外径 ;]w<&C!=
+（5 5.5） 7 As|Ns`
120（1轴）
WJ
d%2pO]
125（2轴） Y)$ ;Ax-D
150（3轴） d5>H3D{49
轴承旁联结螺栓距离 cI=r+ OGk*
>(<ytn t=
120（1轴） gi-Yqco
125（2轴） E^rb cGJ
150（3轴） C:uz6i1
九 轴的设计： E%'~'[Q
1高速轴设计： w~ ;I7:
①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 3"kd jOB
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。 v NeCpf
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。 W?We6.%
段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。 [tH-D$V
L3=B+ +2=16+10+2=28。 Kv rX{F=
段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 JIFU;*PR1
装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴： uu/+.9
查手册51页表4-1得： RC^9HuR&
得：e=5.9＜6.25。 g
>'p >}t
段装配轴承所以 L6= L3=28。 xxm%u9@s
2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96 NziZTU}
作用在齿轮上的圆周力为： I" t(%2*q
径向力为 %&Fk4Z }M
作用在轴1带轮上的外力： " &/]@)TPz
求垂直面的支反力： GCttXAto
$%%os6y2v
SR8qt z/V
求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图： S8l1"/?aHE
F*Z=<]< +
Cv*x2KF
G
求水平面的支承力： QeDQ o
由 得 ( Si=m;g
N 6MG9 a>=
N Pe_!?:vF
求并绘制水平面弯矩图： `$YP<CJeq
c.|l-zAeX
WA$>pG5s
求F在支点产生的反力： )g|xpb
j6,ZEm
$x#FgD(iI
求并绘制F力产生的弯矩图： m$ LVCB
lg}HGG
9 Q!b t
F在a处产生的弯矩： tj*y)28-
v`c$!L5
求合成弯矩图： JTqq0OD}
考虑最不利的情况，把 与 直接相加。 7Mx 6
;&b%Se@#p
4<X!<]3]
求危险截面当量弯矩： FkqQf8HB
从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ） hAqg Iu*
T'#!~GpB
计算危险截面处轴的直径： P( SZ68
因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则： 7$k8%lI;>
,SScf98,j
因为 ，所以该轴是安全的。 >az;!7~cD
3轴承寿命校核： = pIy
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 8seBT ;S
按最不利考虑，则有： M0c 9pE
o\ `>c:.
则 因此所该轴承符合要求。 {S<>&?XB
4弯矩及轴的受力分析图如下：
?W0( |9
CodSJ,
5键的设计与校核: e# /kNHl
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 ： , xAwf49N~
采用A型普通键: ;$BdP7i:
键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取 =50得 查课本155页表10-10 所选键为： ]bgY6@M
中间轴的设计： ~/IexQB&
①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 ~JuKV&&}K
②根据课本第230页式14-2得： 7@PIM5h
段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + + =18+10+10+2=40。 t/Z:)4Z
装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。 O}#yijU3e
段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。 nN3$\gHp8i
装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。 -Y:ROoFOZ
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。 BwJuYH7QJ$
③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94 : &J8.G^
作用在2、3齿轮上的圆周力： uO >x:*^8
N ecX/K.8l
径向力： bQa oMZB
Hh kN ^S,
z}.D"
P+
求垂直面的支反力 }t>q9bZ9z
(\d K4JJ
A CV ek
计算垂直弯矩： =!ac7i\F
m]IysyFFK
rwpgBl
求水平面的支承力： ~ H[%vdR
c-5jYwV
j1$ <] f
计算、绘制水平面弯矩图： IbWPlbH
L8V3BH7B
nd+?O7~}(
求合成弯矩图，按最不利情况考虑： F*
#h9
Y
[.q(h/b
-{9Gagy2&
求危险截面当量弯矩： 2[dIOb4b
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 ） [BBpQN.^q6
dALK0U
9 .0WKcwg
计算危险截面处轴的直径： da O S8_py
n-n截面: [xpQH?
m-m截面: wk 02[
由于 ，所以该轴是安全的。 v_sm
轴承寿命校核： ]0D9N"
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 KtTza5aF
8mgQu]>
'@:[axu
则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。 <{019Oa
④弯矩及轴的受力分析图如下： "E>t,
D
⑤键的设计与校核： WF/l7u#4i
已知 参考教材表10-11，由于 所以取
q{X T
因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 7<yp"5><)
L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70 8Z:Ezg3^
根据挤压强度条件，键的校核为： (5;D7zdA
:pd&d g!5
所以所选键为:
Yg6I&#f7&
从动轴的设计： > QI~`MiI
⑴确定各轴段直径 iMWW%@U^=
①计算最小轴段直径。 ;,0lUc V
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： GOW"o"S
考虑到该轴段上开有键槽，因此取 lA{(8sKN
查手册9页表1-16圆整成标准值，取 l(Cf7o!
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 。 \|Qb[{<:,
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: 。 v bKQ*
④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取 E&%jeR
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。 pGGV\zD^
⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。 Bn-J_-%M
⑦设计轴环 及宽度b >Zdi5')
5
使齿轮轴向定位，故取 取 Z}[xQ5
, N ?+eWY
⑵确定各轴段长度。 l<2oklo5
有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到). @xJCn}`Zj
?f@ 9n ph
因为 ,所以 |yAK@ Hl'
轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短 01nsdZ-
XTj73 MWY
其它各轴段长度由结构决定。 J" bD\%
（4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116 bp Ml =_
求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 k ZK//YN#
作用在齿轮上的圆周力： M;qb7Mu
\[T{M!s
径向力： sJ7sjrEp 1
i>"dBJh]b
求垂直面的支反力： .\)k+ R
S*rO0s:
3`rIV*&_{
计算垂直弯矩： f qX~xp
0h:G4
.m /=trj5h
求水平面的支承力。 k<, u 0
!3HsI| $<G
q\U4n[Zk
计算、绘制水平面弯矩图。 hpj UkGm5
G)~MbesJ
.uj j:>
求F在支点产生的反力 NGj"ByVjx
6s5b$x
Oh-Fp-v87
求F力产生的弯矩图。 ` #=fA
.d
e
@9<S*
F在a处产生的弯矩： s<d!+<
QnP{$rT
求合成弯矩图。 lY->ucS %P
考虑最不利的情况，把 与 直接相加。 HNFhH0+^
X
[!X>w&z|
求危险截面当量弯矩。 jjX%$Hr
从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ） Hy;901( %
e^ Aa!
计算危险截面处轴的直径。
Db,= 2e
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： )+*{Y$/U
j,4,zA1j|
考虑到键槽的影响，取 $kIo4$.Y$
因为 ，所以该轴是安全的。 T|!D>l'
（5）．轴承寿命校核。 ^ePsIl1E
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 H):-! ?:
按最不利考虑，则有： Gj5>Y!9
则 , ) (+)Q'*
该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。 p; F2z;#
（6）弯矩及轴的受力分析图如下： Q QT G9s
（7）键的设计与校核： ,b:n1
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 2k+= kt
因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为: KCl &H
装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 0FTRm2(
因为L6=122初选键长为100,校核 Vj/fAHR`>'
所以所选键为: . e/ WBgiLw
十 高速轴大齿轮的设计 T 6 , V
因 采用腹板式结构 tnN'V
代号 结构尺寸和计算公式 结果 t1 8UDR{
轮毂处直径 ,;7`{Nab
,zG <7~m
72 D9,e3.?p
轮毂轴向长度 qP qy4V. ;
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84 <8g=BWA
倒角尺寸 sE- x" c
Q6eN+i2 ;
1 ~Vwk:+):
齿根圆处的厚度 Gee~>:_Q{J
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10 BSOjyy1f
腹板最大直径 N4A&"1d&
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321.25 *&(2 `#C;
板孔直径 T=^jCH &
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62.5 wH+FFXGJs
腹板厚度 zjea4>!A2
Ft )t`E'%j
25.2 HE*7\"9
电动机带轮的设计 \5t`p67Ve_
<"hb#Tn
代号 结构尺寸和计算公式 结果 7WgIhQ~
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手册157页 38mm i5.?g <.H
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68.4mm YR?3 61FK
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取60mm >g>f;\mD7$
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81mm zhuy ePn
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74.7mm m$7x#8gF
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10mm kX@ bv"i
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15mm +R2^*
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5mm nu;} S! J
十一.联轴器的选择： ->#y (}
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。 ' 9IP;
十二润滑方式的确定： <P+G7!KZ&
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。 &=v/VRan[
十三.其他有关数据见装
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