| wuyanjun |
2008-12-30 18:51 |
1、输入齿轮的各项参数： vzI>:Bf
liP rxuP`
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 ,j! %N
;} L 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； [C4{C4TX
t=Rl`1 =(K
2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区； kYkA^Aq
6/wC StZ
3、插入基准曲线（草绘）： E]~ #EFc
yxu7YGp%
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： #pAN
xM<aQf\j
/7S g/d%c
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 { /!ryOA65
回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33 I_8 n>\u
一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器 3t9+Y dNKU
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。 ,/p+#|>C=
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%。 o<48' > [
3． 知条件：运输带卷筒转速 ， .{t5_,P
减速箱输出轴功率 马力， -:_3N2U=+
二、 传动装置总体设计： nnRb
1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。 [^a7l$fmi
2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。 Mj>Q V(L8t
3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 其传动方案如下： x4kQG e(
C3=0 st$
三、 选择电机 8SroA$^n
1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7： ] rqx><!
－带传动效率：0.96 uYlyU~M:D
－每对轴承传动效率：0.99 <^>
nR3E
－圆柱齿轮的传动效率：0.96 Da[#X`Kp$
－联轴器的传动效率：0.993 1
Lg {l
—卷筒的传动效率：0.96 ZGh6- /
说明： =[aiW|Y
－电机至工作机之间的传动装置的总效率： \>oy2{=;'
M*T!nwb
e9'0CH<
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 t
4M-;y
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： a|y'-r90
<6.`(isph
符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000 f\$_^dV
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： HI:1Voy
方案 电动机型号 额定功率 同步转速 45-x$o
r/min 额定转速 (0y!{ (a
r/min 重量 总传动比 >u0XV "g$
1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 R9- mq; u+
2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 }vP (SF 6
3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 '"Uhw$#t
4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 Rc9>^>w
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： a|]deJU^
Xep2 )3k>
额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB 4,YL15.
4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 yfqe6-8U
四 确定传动装置的总传动比和分配传动比： NyC&j`d
总传动比： _ A{F2M
分配传动比：取 则 z&#^ 9rM"
取 经计算 )iC@n8f7o
注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。 k=p[Mlic/
五 计算传动装置的运动和动力参数： V#Y"0l+~
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 #_3ZF"[zq
——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。 B )\;Ja
1. 各轴转速： 1n6%EC| X
=%I;Y& K
icVB?M,m
2各轴输入功率： gCRPaF6
?Ec{%N%
^HuB40
&>Z;>6J,
3各轴输入转矩： hZo f
BVus3Y5IJQ
~-sG& u>
p,(W?.ZDN?
HHgv, bC!
运动和动力参数结果如下表： \v{HjqVkC
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min ]TtID4qL
输入 输出 输入 输出 2"}Vfy
电动机轴 3.67 36.5 960 )L":I
1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 I
5ZDP|
2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68 nsq7dhq
3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 V+U89 j1g
4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 k %sxA
六 设计V带和带轮： Apgg Tzh@
1.设计V带 ,j(E>g3
①确定V带型号 sUiO~<Ozpk
查课本 表13-6得： 则 n8\88d
根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。 v/v PU
查课本第206页表13-7取 。 Ui1s ]R
为带传动的滑动率 。 d|W=_7 z
②验算带速： 带速在 范围内，合适。 Tg l a_sMb
③取V带基准长度 和中心距a： z 'O+B}
初步选取中心距a： ，取 。 8aM\B%NGWi
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： 。 d}|z+D
④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。 !N][W#:
⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得： u2 fp~.'P
查课本第203页表13-3由内插值法得 。 S|6i] /
R7h3O0@!
S$40nM
EF=0.1 (m2_ Eh;
=1.37+0.1=1.38 7&]|c?([4
LU @1Gol
x wwL
PAC=LQn&
EF=0.08 oS Ybx:2wo
HvZSkq^
* c$UIg
Oi@|4m o
查课本第202页表13-2得 。 *p\fb7Pu_3
查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009 g "c7$
=0.95+0.009=0.959 x] R0zol
; "RyHow
v:w^$]4
X1[zkb
TnKOr~ @*
PJ<qqA`!
~ *^o[~x]\
则 Cy5iEI#
取 根。 =Uo* -EH
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： Fo~q35uB
作用在轴上压力： '*@=SM
。 ^Q+z^zlC
七 齿轮的设计： O@ dK^o
1高速级大小齿轮的设计： }5 $le]
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。 ~RBa&Y=Mb
②查课本第166页表11-7得： 。 w?M"`O(
查课本第165页表11-4得： 。 lh XD9ed
故 。 V pY,@qh
查课本第168页表11-10C图得： 。 n!Y}D:6c6
故 。 $
)2zz>4
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： `fG<iBD
考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 gv(MX
;B#
则 取 F8/n ;
实际传动比： DF Rgn
传动比误差： 。 O CCC' k
齿宽： 取 Es\J%*\u
高速级大齿轮： 高速级小齿轮： jzWgyI1b
④验算轮齿弯曲强度：
j>.1 RG
查课本第167页表11-9得： uFlf #t
=
按最小齿宽 计算： &wu1Zz[qcz
所以安全。 )U]q{0 `
⑤齿轮的圆周速度： gnb+i`
查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 Yg 2P(
2低速级大小齿轮的设计： 5 5Mt jqfp
①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。 R'atg
9
低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。 GyFA1%(o
②查课本第166页表11-7得： 。 G_ ~qk/7mF
查课本第165页表11-4得： 。 lKqFuLHwF
故 。 YZ<5-C
查课本第168页表11-10C图得： 。 n 1^h;2gz
故 。 G"Ey%Q2K
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 x sS;<uCD
计算中心距： 由课本第165页式11-5得： <'hoN/g
I,]q;lEMt
取 则 取 (b"q(:5oX
计算传动比误差： 合适 ;Cty"H,
齿宽： 则取 t9lf=+%s
低速级大齿轮： ]j$(so "
低速级小齿轮： q,;wD1_wG
④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得： wCj)@3F
按最小齿宽 计算： @ @(O##(7
安全。 SFFJy RCz
⑤齿轮的圆周速度： C?<-`$0
查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 x 7jFYC
八 减速器机体结构尺寸如下： 45jImC m
名称 符号 计算公式 结果 G"6XJYoI
箱座厚度 P /q]
u
]<Q&
10 EEx:Xk%5hX
箱盖厚度 ;W\?lGOs{
9 ;!3: 3;
箱盖凸缘厚度 /paZJ}Pr.
3m$Qd#|
12 h b} Qt Q
箱座凸缘厚度 G2P: |R
p&HO~J <w
15 [.C P,Ly
箱座底凸缘厚度 $) qL=kR
Z:2%gU&W
25 :6o|6MC!
地脚螺钉直径 l B#7j
d%E *P4Ua
M24 )6o%6$c
地脚螺钉数目 l2Rnyb<;;
查手册 6 x>T+k8[n
轴承旁联结螺栓直径 z+zEH9.'
T~g`;Q%i
M12 sx' eu;S
盖与座联结螺栓直径 ~K(mt0T )
=（0.5 0.6） 2gEF$?+q?
M10 Tv~Ho&LS
轴承端盖螺钉直径 <l eE.hhf.
=（0.4 0.5） L2 %D$!9
j;-2)ZLm
xNLgcb@v>
10 p+7#`iICE
视孔盖螺钉直径 $IdU
=（0.3 0.4） ,;<M+V3+
8 jTW 8mWNk]
定位销直径 qT#NS&T!-
=（0.7 0.8） nFn}
8 i#*lK7
， ， 至外箱壁的距离 by,3 A
查手册表11—2 34 rQ&XHG>Q*
22 J(P'!#z^
18 5%@~"YCo
， 至凸缘边缘距离 ,V zbKx,
查手册表11—2 28 >?ec"P%vS/
16 4sC)hAx&f
外箱壁至轴承端面距离 :H:+XIgoR
= + +（5 10） TnQW ~_:
50 &(|Ot`el]v
大齿轮顶圆与内箱壁距离 h&~9?B
>1.2 80Q%c ( i
15 ^a1k"|E?f
齿轮端面与内箱壁距离 [Ov/&jD"
> UoSc<h|
10 I \ID t~
箱盖，箱座肋厚 OAgZeK$
xokA_3,1F
9 ^}J,;Zhu5
8.5 z>'vS+axV
轴承端盖外径 3/]~#y%2
+（5 5.5） v`p@djM
120（1轴） J.O{+{&cd
125（2轴） HJ d{j,M
150（3轴） `91Z]zGpU
轴承旁联结螺栓距离 ^SM5o K
U VW4KUxR
120（1轴） j'lC]}kH
125（2轴） wbg ?IvY[
150（3轴） /fU -0a8
九 轴的设计： o'Y/0hkh
1高速轴设计： SA%)xGRW
①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 aNwx~t]G
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。 ,4;'s
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。 Zb'a+8[
段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。 %:sP #BQM
L3=B+ +2=16+10+2=28。 [ /<kPi
段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 *&V"x=ba,
装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴： Z&7Yl(|
查手册51页表4-1得： VA %lJ!$
得：e=5.9＜6.25。 CdtCxy5
段装配轴承所以 L6= L3=28。 %MCS_'N
J
2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96 05
.EI)7
作用在齿轮上的圆周力为： JgV4-B0
径向力为 P:5vS:s?
作用在轴1带轮上的外力： 7loWqZ
求垂直面的支反力： pOj8-r r
*r7%'K{ C
?JW/Stua
求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图： =?N$0F!
D u_ ;!E
2Zg%4/u,Zp
求水平面的支承力： 7 h>,
由 得 W*,$0 t
N #F6M<V'
N lsgZ
求并绘制水平面弯矩图： zz8NBO
;wZplVB7y
Bw9O)++
求F在支点产生的反力： ;1>V7+/
gJg+
]-h/
y I[kaH"J
求并绘制F力产生的弯矩图： Z4m+GFY
Q9Go}}n
w{4#Q[
F在a处产生的弯矩： LC e6](Z
p<y \ ^a
求合成弯矩图： Qtt3;5m
考虑最不利的情况，把 与 直接相加。 <oSx'_dc
.&h|r>*|J
L [U?{
求危险截面当量弯矩： j %':M
从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ） #T 8Pgm R
M <SV H_
计算危险截面处轴的直径： 0W~1v
因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则： Zq:c2/\c}
jHV)
TBr
因为 ，所以该轴是安全的。 "s@q(J
3轴承寿命校核： Pj5:=d8z(
轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取 ~ K
('t9|
按最不利考虑，则有： N{6-a
o)'06FF\$
则 因此所该轴承符合要求。 }}oIZP\qM
4弯矩及轴的受力分析图如下： '<O.J(N~4!
=dp`4N
5键的设计与校核: j!@, r^(
根据 ，确定V带轮选铸铁HT200，参考教材表10-9,由于 在 范围内，故 轴段上采用键 ： , S7@/d HN
采用A型普通键: w BoP&l
键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取 =50得 查课本155页表10-10 所选键为： 6.a|w}C`
中间轴的设计： j{/5i`5m
①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 iT+t
②根据课本第230页式14-2得： #E#@6Zom T
段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + + =18+10+10+2=40。 f9O_M1=|lo
装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。 ^,J>=>,1\
段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。 lXD=uRCI
装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。 hI*6f3Vn(n
段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + +3+ =18+10+10+2=43。 Yqv!ZJ6
③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94 hW\'EJ
作用在2、3齿轮上的圆周力： :*cd$s
N M7YbRl
径向力： Un&rP70
Gsz$H_
VmZDU(M
求垂直面的支反力 hb> uHUb&
pezfB{x?
7324#Hw S
计算垂直弯矩： .g.g lQ_~=
'"h}l`
2<d'!cm
求水平面的支承力： ( v$
i
{yMkd4v
Z}3;Ych
计算、绘制水平面弯矩图： ?iL-2I3*
tv; ?W=&P
+^.xLTX`$
求合成弯矩图，按最不利情况考虑： EEvi_Z932
C\0,D9
v7D0E[)~
求危险截面当量弯矩： g O8~$Aj
从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
vF'IK,
{& FOa'bP
Qh]k)]+*|
计算危险截面处轴的直径： X @7:FzU9
n-n截面: nd5.Py$
m-m截面: 9MbF:
由于 ，所以该轴是安全的。 x$pz(Q&v
轴承寿命校核： <d{>[R)
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 ~$1g"jIw
8rNf4]5@X(
YDgG2hT/2
则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。 Q*8 x Bi1
④弯矩及轴的受力分析图如下： Iomx"y]9
⑤键的设计与校核： %iZ~RTY6 !
已知 参考教材表10-11，由于 所以取 Wq<H sJd/
因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 +hs:W'`%
L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70 Ia:M+20n
根据挤压强度条件，键的校核为： `'pfBVBz
,<TJh[TzC6
所以所选键为: {9~3y2:
从动轴的设计： hz h3p[
⑴确定各轴段直径 B~ j3!?
①计算最小轴段直径。 .{(gku>g(
因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式14-2得： -y/Y% ]%0
考虑到该轴段上开有键槽，因此取 9rM#w"E?<
查手册9页表1-16圆整成标准值，取 ]=Wq& ~
②为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径 。查手册85页表7-2，此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值，因此取 。 <B+
WM
③设计轴段 ，为使轴承装拆方便，查手册62页，表6-1，取 ，采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。 %B\VY+
④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取 )W1[{?
⑤设计另一端轴颈 ，取 ，轴承由挡油环定位，挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。 )?( _vrc<
⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。 *QoQ$alHH
⑦设计轴环 及宽度b a24(9(yh
使齿轮轴向定位，故取 取 ^ JU#_
, K)eyFc
⑵确定各轴段长度。 D$`$4mX@hP
有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到). xk^`4;
S= $ \S9
因为 ,所以 Yv[<c!\
轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短 @2+'s; mUV
Krr51` hZH
其它各轴段长度由结构决定。 o%$R`;
（4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116 hKe ms3
求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 qGzF@p(p 8
作用在齿轮上的圆周力： k?Njge6@
:GM3n$
径向力： l_ LH!Tu
)
gxN' z
求垂直面的支反力： :S+Bu*OyH
+t(Gt0+
NFf?~I&mfu
计算垂直弯矩： ^+ Vf*YY
8
P+rD ln {
.m A=np ?wc
求水平面的支承力。 =!($=9
^KQZ;[B
[MeFj! (
计算、绘制水平面弯矩图。 I0_>r yA
=ibKdPtTh^
W H. 3
求F在支点产生的反力 |gfG\fL3V
=r~ExW}+
&E-q(3-
求F力产生的弯矩图。 w1+
%+x
xBE}/F$ 45
1:q`KkJx
F在a处产生的弯矩： ,F=FM> o
sTxbh2
求合成弯矩图。 9]g`VD6 <v
考虑最不利的情况，把 与 直接相加。 IG!(q%Gf
]'0}fuV
求危险截面当量弯矩。 /7WdG)'
从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ） }?9 A:&
i8 =+ <d
计算危险截面处轴的直径。 .F0Q< s9
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： @
b} -<~
'lOpoWD L
考虑到键槽的影响，取 |zy` ]p9
因为 ，所以该轴是安全的。 _*wlK;`
（5）．轴承寿命校核。 HzAw
rC
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 L!Gpk) }[i
按最不利考虑，则有： <4-g2.\
则 , )vG xF}I3
该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。 Dp?lgw
（6）弯矩及轴的受力分析图如下： Dt'bbX'edw
（7）键的设计与校核： D*g
K, `
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 @CKMJ^# |
因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为: g2YE^EKU~
装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 ?JR ?PW8
因为L6=122初选键长为100,校核 /'bX}H(dq
所以所选键为: . ?:+p#&I
十 高速轴大齿轮的设计 GGsAisF"N
因 采用腹板式结构 JcC 2Zn6
代号 结构尺寸和计算公式 结果 <jh=W9.N_
轮毂处直径 ! _- Uwg
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轮毂轴向长度 3.h0
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倒角尺寸 +)_#j/
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齿根圆处的厚度 P}he}k&IR
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腹板最大直径 D&D- E~b^
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板孔直径 %Lp#2? *
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腹板厚度 -`P LewvX
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电动机带轮的设计 ;7(vqm<V2~
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代号 结构尺寸和计算公式 结果 XLlJ|xhY-K
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手册157页 38mm ,8stEp9~h]
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68.4mm wi f1|! aL
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十一.联轴器的选择： @Suww@<
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。 W 2A!BaH%
十二润滑方式的确定： }{.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。 2]H?q!l!O
十三.其他有关数据见装
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