| wuyanjun |
2008-12-30 18:51 |
1、输入齿轮的各项参数： *
]D{[hV
I%<pS ,p
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； $:A80(#+
]$-<< N{}'
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； AW!A +?F6
?jvuTS 2
2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区； ;R@D
{([`[7B>a<
3、插入基准曲线（草绘）： Uaj_,qb(
6 =G=4{q
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： aej'c bO
Y%}N@ ,lT
5-&"nn2*}1
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 _S-@|9\&#
回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33 T_9o0Q k
一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器 e3[Q6d&|
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。 43O5|8o
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%。 [1z.JfC :S
3． 知条件：运输带卷筒转速 ， B;piO-hH
减速箱输出轴功率 马力， 7 Z?
Hyv
二、 传动装置总体设计： #]gmM
1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。 Zz b?Nbf
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。 Nn U`u.$D
3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 其传动方案如下： V"} Jsr
O*W<za;
三、 选择电机 >
+00[T
1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7： ua ky2SgN
－带传动效率：0.96 }O| 9Qb
－每对轴承传动效率：0.99 MGr e_=Dm_
－圆柱齿轮的传动效率：0.96 _qo\E=E
－联轴器的传动效率：0.993 ,^DP
—卷筒的传动效率：0.96 +B&+FGfNU
说明： !E)|[:$XT
－电机至工作机之间的传动装置的总效率： GY^;$ ?
+m/n~- 6q
VC% .u.< F
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 >6)|># Wi
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： TgHUH>k
MpIiHKQ
G9
符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000 E \p"%
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： V\l@_%D[(v
方案 电动机型号 额定功率 同步转速 ,@Kn@%?$
r/min 额定转速 qL[ SwEc
r/min 重量 总传动比 Q7tvpU
1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 (Fq:G) $
2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 p UW7p
3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 :-$8u;!M
4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 cL~Y QJYp
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比，可见第3种方案比较合适，因此选用电动机型号为Y132M1-6，其主要参数如下： ,(f W0d#
8.+
yZTg
额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB 9QL%q;
#
4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 k1s5cg=n(
四 确定传动装置的总传动比和分配传动比： nb 6Y/`G
总传动比： SQ/HZ
分配传动比：取 则 )OVa7[-T
取 经计算 1EW ZA
注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。 1X9s\JKQ
五 计算传动装置的运动和动力参数： "^;h'
将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴 NSH4 @x
——依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的传动效率。 !]RSG^%s{
1. 各轴转速： )?c , &
U =U5EdN;
,LxkdV
2各轴输入功率： y~VI,82*
Chx+p&!
y\Utm$)j
8F@Sy ,D
3各轴输入转矩： .aVt d
[
vUOl@UQ5
XrWWV 2[
.`V$j.a
`u PLyS.
运动和动力参数结果如下表： 3JkdP h
轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
UT9u?
输入 输出 输入 输出 HXztEEK6
电动机轴 3.67 36.5 960 J_m@YkK
1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 " Aw)0a[j1
2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68 GNq
f
3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 Pz\K3-
4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 r\Kcg~D>
六 设计V带和带轮： c %Cbq0+2
1.设计V带 Kfr1 k
①确定V带型号 F * r)
查课本 表13-6得： 则 g.vE%zKL
根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。 tMp! MQ
查课本第206页表13-7取 。 Ki7t?4YE
为带传动的滑动率 。 IF\ @uo`
②验算带速： 带速在 范围内，合适。 o)^ W z
③取V带基准长度 和中心距a： SgehO u
初步选取中心距a： ，取 。 /F(n%8)Yq
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： 。 ~(kqq# =s
④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。 (V ]3w
⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得： .R'M'a#*!A
查课本第203页表13-3由内插值法得 。 Jww#zEK
Y?3tf0 t/
N' R ^ gL
EF=0.1 WvSm!W
=1.37+0.1=1.38 $~W5! m
lw.[qP
aekke//y
3}F>t{F Dk
EF=0.08 DL1nD5
kLZVTVSJt
l &'q+F
i/1 $uQ
查课本第202页表13-2得 。 * 4}NLUVX
查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009 vc&+qI +I3
=0.95+0.009=0.959 'wG1un;t
qqf*g=f
| |awNSt
C&MqH.K
hpb|| V
#~"IlBk\
Zr2!}jD9a
则 ] \ _tO
取 根。 zI jfx K
⑥求作用在带轮轴上的压力 ：查课本201页表13-1得q=0.10kg/m，故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力： 10 *Tk 8
作用在轴上压力： x5BS|3W$a
。 J
3C^tV
七 齿轮的设计： -bzlp7q*
1高速级大小齿轮的设计： 1BU 97 !
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。 1p$ (\
②查课本第166页表11-7得： 。 ['. ])
查课本第165页表11-4得： 。 3?]81v/
故 。 ;M4[Liw~O
查课本第168页表11-10C图得： 。 x]x 3iFD
故 。 %\HPYnIe
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： GyN|beou
考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 jg IG";:Q
则 取 e8^/S^ =&d
实际传动比： AG=PbY9
传动比误差： 。 sA| SOAn
齿宽： 取 T :X*
高速级大齿轮： 高速级小齿轮： XxS#~J?:_
④验算轮齿弯曲强度： uH%b rbrU
查课本第167页表11-9得： LkS tU)
按最小齿宽 计算： J 'X}6Q
所以安全。 [07E-TT2U
⑤齿轮的圆周速度： \]]K{DO
查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 XNJZ~Mowb
2低速级大小齿轮的设计： z}u`45W+
①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。 klT?h[I!
低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。 bHnKtaK4c
②查课本第166页表11-7得： 。 t8EI"|
查课本第165页表11-4得： 。 )__ sw
故 。 )- &@ 8`
查课本第168页表11-10C图得： 。 @M4 c/k}
故 。 ZY `9
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 JR.)CzC
计算中心距： 由课本第165页式11-5得： zP #:Tv'
C?gqX0[ q
取 则 取 Za |iU`e\
计算传动比误差： 合适 w!6 {{m
齿宽： 则取 y,x 2f%x
低速级大齿轮： pxTtV g.
低速级小齿轮： Cy$~H
④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得： bTimJp[b
按最小齿宽 计算： zl :by?
安全。 '2lzMc>wvP
⑤齿轮的圆周速度： yC\UT
~j/
查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 5S!#^>_
八 减速器机体结构尺寸如下： HZRFE[ 9nb
名称 符号 计算公式 结果 @e3+G s
箱座厚度 |JIlp"[
m_/U t
10 3Jizv,?
箱盖厚度
JHa1lj
B 1 }-
9 $\J5l$tU
箱盖凸缘厚度 azv173XZ
PzSL E>Q
12 ';FJs&=I
箱座凸缘厚度 1*hE bO
OXrm!'
15 u>l t} 0
箱座底凸缘厚度 P-4$Qksx
z)C/U
25 3xs<w7
地脚螺钉直径 z ni9
+=E\sEe
M24 9
fB|e|
地脚螺钉数目 Nq`;\E. M
查手册 6 CjpGo}a/
轴承旁联结螺栓直径 K{ DC{yLu
{UP[iw$~
M12 h^=;\ng1l
盖与座联结螺栓直径 s oY\6mHio
=（0.5 0.6） i0{\c}r:4b
M10 HfSx*@\s
轴承端盖螺钉直径 Li5&^RAo|J
=（0.4 0.5） GO"|^W
v mAnBY
p\ =T #lb
10 1 7 KQ
视孔盖螺钉直径 1 }\p:`
=（0.3 0.4） _ZhQY,
8 Vt}QP Nt
定位销直径 GoybkwFjZ
=（0.7 0.8） ]`$yY5 &W0
8 h-ii-c?R@0
， ， 至外箱壁的距离 :%sBY0 yF
查手册表11—2 34 !} h)
|
22 $XQgat@&]
18 gEk;Tj
， 至凸缘边缘距离 N0w?c 5>
查手册表11—2 28 %9>w|%+;U+
16 rlKR
<4 H
外箱壁至轴承端面距离 TbD
= + +（5 10） 9Q,>I6`l
50 &q<k0_5Q
大齿轮顶圆与内箱壁距离 s*Qyd{" z
>1.2 es6YxMg
15 {V>F69IU
齿轮端面与内箱壁距离 KU U {X~w
> (y]Z *p:EW
10 s_y8+BJaV
箱盖，箱座肋厚 a 4ViVy
,7@\e &/&
9 i24k
]F
8.5 Y_[7q<L
轴承端盖外径 l-%] f]>
+（5 5.5） .hx(9
120（1轴） zF`a:dD$d
125（2轴） GV0@We~
150（3轴） flPS+
轴承旁联结螺栓距离 Aeh #
HU> >\t?d
120（1轴） Cl&mz1Y;]1
125（2轴） `$> Y
150（3轴） C,+
九 轴的设计： Qq:}Z7
H
1高速轴设计： b_ TI_
①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 Ni>Ns=n
②各轴段直径的确定：根据课本第230页式14-2得： 又因为装小带轮的电动机轴径 ，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且 所以查手册第9页表1-16取 。L1=1.75d1-3=60。 W |8VE,"7
因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查手册85页表7-12取 ，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。 v ) O0i2
段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。 :8@)W<>%
L3=B+ +2=16+10+2=28。 s\ C ,5
段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 /o4e
n
装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴： eXKEx4rU
查手册51页表4-1得： %@C8EFl% 3
得：e=5.9＜6.25。 I^A>YJW
段装配轴承所以 L6= L3=28。 *>W<n1r@]
2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96 nV8'QDQ:Al
作用在齿轮上的圆周力为： q!Ek
EW\ n
径向力为 X:s~w#>R
作用在轴1带轮上的外力： OD~Q|I(j
求垂直面的支反力： 3=n6N TL
PM TrG78p*
\ Ki3ls
求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图： AwG0E `SU
T9$~tv,5F
}Ecv6&G
求水平面的支承力： $!wU [/k
由 得 WS[Z[O
N X8m-5(uW
N /g>-s&w
求并绘制水平面弯矩图： :N<Qk
1"CWEL`i
2?7ID~\
求F在支点产生的反力： / #vt \I<x
}i^M<A O
9 RDs`>v
求并绘制F力产生的弯矩图： wzy[sB274
m ^XO77"
.i R<5.
F在a处产生的弯矩： MuWZf2C
Y$v d@Q
求合成弯矩图： ,X3D< wl
考虑最不利的情况，把 与 直接相加。 (.=Y_g.
v CsE|eMP
CP\[ 9#]:
求危险截面当量弯矩： H^kOwmSzh
从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ） =SmU ;t>t/
S8AbLl9G@>
计算危险截面处轴的直径： 6rbR0dSgx
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： "Q+wO+}6
3q`f|r
因为 ，所以该轴是安全的。 8B-PsS|'
3轴承寿命校核： (pCHj'
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 KJJ :fG8'
按最不利考虑，则有： k'%yvlv
=_=%1rI~
则 因此所该轴承符合要求。 >dK0&+A
4弯矩及轴的受力分析图如下： 7 Ku&Q<mi
u: J( 0re
5键的设计与校核: j)8$hK/e0.
根据 ，确定V带轮选铸铁HT200，参考教材表10-9,由于 在 范围内，故 轴段上采用键 ： , lS Y "
采用A型普通键: `Eg X#
键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取 =50得 查课本155页表10-10 所选键为： GmNC w5F
中间轴的设计： 9LPXhxNwB
①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 {i=V:$_#
②根据课本第230页式14-2得： >k\p%{P
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。 '%/=\Q`
装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。 FWeUZI+
段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。 HdlO Ga6C
装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。 Da)p%E>Q
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。 ;g8v7 >p
③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94 ~*3Si(4l/
作用在2、3齿轮上的圆周力： >!Y#2]@}o
N = LIb0TZ2
径向力： !otseI!!/
g]h@U&`~u_
6?5dGYAX<
求垂直面的支反力 I-8I/RRkmP
lFf>z}eLy
LsI@_,XW<
计算垂直弯矩： n}Eu^^d
.= ~2"P
aC' 6
求水平面的支承力： eK(k;$4\^Y
.!^OmT,u
1F>8#+B/W
计算、绘制水平面弯矩图： ?A\ +s,9
NApy(e 5%
,)U%6=o#}
求合成弯矩图，按最不利情况考虑： _l]
0V
g`
m[" e7>9G
AXxyB"7A}
求危险截面当量弯矩： 4 5wqX h
从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ） WF~x`w&\
x(Uv>k~i}
s+_8U}R
计算危险截面处轴的直径： /C '_-U?
n-n截面: 6&<Qj O
m-m截面: ^PE|BCs
由于 ，所以该轴是安全的。 c1i[1x%
轴承寿命校核： ~C>;0a;<:
轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取 2N |iOog
%j@/Tx/
m4uh<;C~
则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。 Iw?f 1 ]
④弯矩及轴的受力分析图如下： L$"x*2[A
⑤键的设计与校核： ~x 4]p|)</
已知 参考教材表10-11，由于 所以取 9
4bDJy1
因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 3&E@#I^] ,
L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70 /g %RIzgW
根据挤压强度条件，键的校核为： NMg(t mh
<2 kv /
所以所选键为: [vuikJP>1k
从动轴的设计： f6SXXkO+
⑴确定各轴段直径 %*<Wf4P"
①计算最小轴段直径。 pHoxw|'Y
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： oPBKPGD
考虑到该轴段上开有键槽，因此取 m@I}$
查手册9页表1-16圆整成标准值，取 BIN HCZ
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 。 `'r~3kP*NT
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: 。 F sq)co
④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取 B
k\K G
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。 I)jA dd
⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。 /_expS PHl
⑦设计轴环 及宽度b (I;81h`1G
使齿轮轴向定位，故取 取 0S+$l
, 5i{J0/'Xu)
⑵确定各轴段长度。 N|"q6M !ZL
有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到). U4Y)Jk
6
3PV R"
因为 ,所以 3 %r*~#nz
轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短 Iq19IbR8
ZF #lh]
其它各轴段长度由结构决定。 c;t3I},
（4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116 (}T},ygQ
求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 2RqV\Jik
作用在齿轮上的圆周力： rK;<-RE<[:
c w0 @Z0
径向力： I:al[V2g
x6\VIP"9L
求垂直面的支反力： 9P#kV@%(0c
6_rgRo&
eLHhfu;k
计算垂直弯矩： @kT@IQkri
kDR5kDiS
.m K'E)?NW69
求水平面的支承力。 nnu#rtvZp}
(<Cg|* s
4 8; b
计算、绘制水平面弯矩图。
f/.f08
m>w{vqPwJ
3T 0'zJ2f
求F在支点产生的反力 5[* 8C Y
z~2;u 5S&
A 3q#,%
求F力产生的弯矩图。 x=\W TC
*cX i*7|=
QR-pji
y
F在a处产生的弯矩： Ya<V@qd
Sy*p6DP
求合成弯矩图。 wYS r.T8Q
考虑最不利的情况，把 与 直接相加。 >G [:Q
s
0x&L'&SpN
求危险截面当量弯矩。 M3d%$q)<rW
从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ） ZRr.kN+F
1Z(9<M1!M
计算危险截面处轴的直径。 cs: ?Wq ^
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： Crla~h?=
[%Z{M p'g
考虑到键槽的影响，取 4]
u\5K-
因为 ，所以该轴是安全的。 HB <>x
（5）．轴承寿命校核。 (v0Q.Q@ <
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 x>J(3I5_b
按最不利考虑，则有： *xx)j:Sc2
则 , &I{5f-o*
该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。 Oq}7q!H
（6）弯矩及轴的受力分析图如下： qsQTJlq)
（7）键的设计与校核： -Vmp6XY3q
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 qckRX+P`
因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为: @6;ZP1
装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得 xj]^< oi<
因为L6=122初选键长为100,校核 &g8 Xjx&zj
所以所选键为: . :8v? 6Q
十 高速轴大齿轮的设计 4^ 0CHy
因 采用腹板式结构 uaLjHR0
代号 结构尺寸和计算公式 结果 G;pc,\MF
轮毂处直径 G8Ow;:Ro
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72 V72?E%d0
轮毂轴向长度 ^%U`|GBZp
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倒角尺寸 fNrpYR X
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齿根圆处的厚度 |$GPJaNqa
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腹板最大直径 aOUTKyR ~
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321.25 .F\[AD 5
板孔直径 m_;XhO
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62.5 9T2y2d !X
腹板厚度 aCfWbJ@qiG
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25.2
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电动机带轮的设计 wj Kc!iB
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代号 结构尺寸和计算公式 结果 ki ?V
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手册157页 38mm T7?z0DKi
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68.4mm '^' PdB
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取60mm [a#*%H{OC
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81mm Ozsvsa
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74.7mm }C
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10mm ;;432^jD
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15mm k+eeVy
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5mm kr44@!s+'
十一.联轴器的选择： {C %f~j
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。 U@}P]'`'f
十二润滑方式的确定： {CgF{7`
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。 hdbm8C3
十三.其他有关数据见装
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