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买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 属矿、非金属矿在倾斜巷道作升降物料和人员之用,也可作为小型竖井的提升设备。据制造工艺的不同,可把提升机的滚筒结构分为铸造一焊接混合型 (支轮为铸造,滚筒为焊接 )和焊接型。 机械传动系统包括减速器和联轴器 ,矿井提升机主轴的转数由于受提升速度的限制,一般在 60 转分之间,而用作拖动的电动机的转数,一般在 480 一 960 转分之间。这样,除采用低速直流电动机拖动外,一般情况下不能将主轴与电动机直接联接,中间必须经过减速器。因而减速器的作用是减速 并 传递动力。联轴器由半联轴器 、柱销等零件组成。由于柱销具有缓冲和减震作用,因而具有传动平稳、噪音小、安全可靠、易于维护等优点。主轴与减速器输出轴的连接采用齿式联轴器。 润滑系统是一切机械系统中很重要的一个环节。润滑系统的作用是:在提升机工作时,不间断地向主轴承、减边器轴承和啮合齿面压送润滑油,以保证轴承和齿轮能良好的工作润滑系统必须与自动保护系统和主电动机联锁 电动机通过主轴驱动滚筒主轴也是传动的主要部件。提升绞车主轴应能承受工作过程中的外负荷而不发生残余变形和过量的弹性变形,同时要保证一定的使用寿命。主轴往往是提升机中重量最大的一 个零件,其尺寸和传递的力矩也较大。 关键词 : 提升 绞车 减速器 联轴器 主轴 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 is It in or be as in to we of is by so it is 0 0 r/At is to is 80 60 r/In C to by is to is of of so a to so of to is a of in so is a in be to of in of At to a is of in 文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 摘 要 . 1 . 2 1 . 1 . 1 . 1 2 行星齿轮传动概述 . 3 星齿轮传动的定义及分类 . 3 星齿轮传动符号 . 4 星齿轮传动的特点 . 5 3 行星结构传动设计计算及校核 . 7 . 7 . 8 传动方案的要求 . 8 定传动方案 . 8 . 9 星齿轮传动的配齿计算 . 10 动比条件 . 10 轴条件 . 11 配条件 . 11 接条件 . 12 星齿轮传动的几何 尺寸和啮合参数计算 . 12 度圆直径 d . 14 顶圆直径. 14 根圆直径. 14 宽 b . 15 心距 a . 15 星齿轮传动强度计算及校核 . 16 择齿轮材料及精 度等级 . 16 关系数和接触疲劳极限 . 16 轮齿面强度的计算及校核 . 18 根弯曲疲劳强度校核 . 19 星齿轮传动的受力分析 . 21 4 行星机构的结构设计及相关技术要求 . 25 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 . 25 星轮间载荷分布不均匀性分析 . 25 星轮间载荷分布均匀的措施 . 27 星轮的结构及支承结构 . 29 星架结构设计 . 30 齿轮的要求 . 32 5轴承的选择及校核 . 33 . 33 . 34 . 36 键的选用步骤 . 36 接键的选择与验算 . 36 7 绞车的工作原理 . 39 8 . 40 9绞车的使用与操作 . 41 . 41 . 41 10维护与保养 . 43 致 谢 . 46 参考文献 . 47 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 1 升绞车简介 升绞车的型号含义: 00/6 30 扬 机 类 升 绞 车 爆 型 800 600 30矿用提升绞车的原理与结构特征 绞车的工作系由电动机藉弹性联轴器, 园柱齿轮减速机及一级开式齿轮带动主轴卷筒旋转。防爆绞车由主轴装置,减速机,弹性联轴器,带式 制动器,机座等部件组成。非防爆绞车由主轴装置,减速机,带制动轮弹性联轴器,电磁制动器带式制动器,机座等部件组成。 主轴装置 该装置由主轴、齿轮、制动轮、卷筒、滚动轴承等 零 件组成。两端的齿轮和制动轮用键与主轴相联。在卷筒壳外表面用螺栓固定一层木衬。以保护钢丝绳。主 轴两端轴颈分别以滚动轴承支承于机座上。 直 齿轮齿数不同 。 减速机 减速机由一级斜齿轮、机体、机盖、轴、滚动轴承等 零 件组成。减速机的箱体系剖分式的,在 机盖上设有视孔,供注入润滑油和观察齿轮的啮合情况,为了便于检查减速机内的油量及放油情况,在机体上设有油位尺和放油孔。在低速轴上装有以键连接的斜齿轮 , 一端轴颈装有 7615轴承,另一端轴颈装有 7315轴承,轴的伸出端装有以键联接的小齿轮 。高速轴为轴齿轮其两端轴颈装有 7311 轴承,入端与弹性联轴器相联。00,齿轮齿数不同。 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 带 式制动器 制动器由制动带、杠杆、手柄、重锤等 零 件组成 , 制动带用石棉带藉铜铆钉固定在钢带上,制动带上装有调节装置,可改变制动带与制动轮之间的间隙,杠杆的一端装有重锤,可以使卷筒迅速制动。卷筒的松闸是靠手动操纵来实现,根据制动力大小,重锤可以调整。 机座 机座是由槽钢,角钢及钢板等焊接而成。机座底面四个槽钢制成向上翘曲的,以便于搬运,顶面焊有四个园筒,当绞车在井下没有固定基础时,用柱子作固定绞车之用。 齿轮罩 齿轮罩由钢板,角钢焊接而成,其上设有视孔,以便观察齿轮啮合情况和加入润滑油。 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 2 行星齿轮传动概述 轮系可由各种类型的齿轮副组成。由锥齿轮、螺旋齿轮和蜗杆蜗轮组成的轮系,称之为空间轮系;而由圆柱齿轮组成的轮系,称为平面轮系。下面我们主要讨论的是平面轮系的设计问题。 2 星齿轮传动的定义及分类 普通齿轮传动 (定轴轮系) 当齿轮系运转时,如果组成该齿轮系的所有齿轮的几何轴线位置都是固定不变的,则称为普通齿轮传动(或称为定轴轮系)。在普通齿轮传动中,如果各齿轮副的轴线均互相平行,则称为平行轴齿轮传动;如果齿轮系中含有一个相交轴齿轮副或一个相错轴齿轮副,则称为不 平行轴齿轮传动(空间齿轮传动)。 行星齿轮传动 (行星轮系) 当齿轮系运转时,如果组成该齿轮系的齿轮中至少有一个齿轮的几何轴线位置不固定,而绕着其他齿轮的几何轴线旋转,即在该齿轮系中,至少具有一个作行星运动的齿轮。 行星齿轮传动按其自由度的数目可分为以下几种: 简单行星齿轮传动 具有一个自由度( W=1)的行星齿轮传动。对于简单行星齿轮传动,只需要知道其中一个构件的运动后,其余各构件的运动便可确定。 差动行星齿轮传动 具有两个自由度( W=2)的行星齿轮传动,即它是具有三个可动外接构件( a、 b 和 x)的行星轮系。对于差动行星齿轮传动,必须给定两个构件的运动后,其余构件的运动才能确定。 在行星齿轮传动中作行星运动的齿轮,称为行星齿轮(简称为行星买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 轮)。换而言之,在齿轮系中,凡具有自转和公转的齿轮,则称为行星轮。仅有一个齿圈的行星,称为单齿圈行星轮;带有两个齿圈的行星轮称为双齿圈行星轮。 在行星齿轮传动中,支承行星轮并使它得到公转的构件,称为转臂(又称为行星架),用符号 臂 为主轴线。在行星齿轮传动中,与行星齿轮相啮合的 ,且其轴线又与主轴线重合的齿轮,称为中心轮;外齿中心轮用符号 a 或 b 表示,内齿中心轮用符号 b 或 e 表示。最小的外齿中心轮 a 又可称为太阳轮。而将固定不动的(与机架连接的)中心轮,称为支持轮。 在行星齿轮传动中,凡是其旋转轴线与主轴线相重合,并承受外力矩的构件,称为其本构件。换言之,所谓基本构件就是在空间具有固定旋转轴线的受力构件;其中也可能是固定构件。而差动行星齿轮传动就是具有三个运动基本构件的行星齿轮传动。在其三个基本构件中,若将内齿轮固定不动,则可得到应用广泛的,输入件为中心轮或转臂,输出件为转臂或中心轮的行 星齿轮传动。仿上,当中心轮 a 固定不动时,则可得到输入件为内齿轮 b 或转臂 x,输出件为转臂 x 或内齿轮 b 的行星齿轮传动。当转臂 x 固定不动时,则可得到所有齿轮细线均固定不动的普通齿轮传动,即定轴齿轮传动。由于该定轴齿轮传动骒原来行星齿轮传动的转化机构,故又称之为准行星齿轮传动。 星齿轮传动符号 在行星齿轮传动中较常用的符号如下: n 转速,以每分钟的转数来衡量的角速度, r 角速度,以每秒弧度来衡量的角速度, 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 齿轮 r 内齿轮 r 转臂 r 行星轮 r p 内齿轮 a 的齿数比。 内齿轮 0 ,中心轮 臂 星齿轮传动的特点 最显著的特点是:在传递动力时它可以进行功率分流;同时,其输入轴与输出轴具有同轴 性,即输出轴与输入轴均设置在同一主轴上。行星齿轮传动的主要特点如下。 ( 1) 体积小,质量小,结构紧凑,承载能力大 由于行星齿轮传动具有功率分流和各中心轮的周围均匀地分布着数个行星轮来共同分担载荷,从而使得每个齿轮所承受的负荷较小,并允许这些齿轮采用较小的模数。此外,在结构上充分利用了内啮合承载能力大和内齿圈本身的可容体积,从而有利于缩小其外廓尺寸,使其体积小,质量小,结构非常紧凑,且承载能力大。一般,行星齿轮传动的外廓尺寸和质量约为普通齿轮传动的 1125(即在承受相同的载荷条件下)。 ( 2) 传动效率高 由于行星齿轮传动结构的对称性,即它具有数个匀称分布的行星轮,使得作用于中心轮和转臂轴承中的反作用力能互相平衡,从而有利于达买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 到提高传动效率的作用。在传动类型选择恰当、结构布置合理的情况下,其效率值可达 ( 3) 传动比较大 可以实现运动的合成与分解 只要适当选择行星齿轮传动的类型及配齿方案,便可以用少数几个齿轮而获得很大的传动比。在仅作为传递运动的行星齿轮传动中,其传动比可达到几千。应该指出, 行星齿轮传动在其传动比很大时,仍然可保持结构紧凑、质量小、体积小等许多优点。而且,它还可以实现运动的合成与分解以及实现各种变速的复杂的运动。 ( 4) 运动平稳、抗冲击和振动的能力较强 由于采用了数个结构相同的行星轮,均匀地分布中心轮的周围,从而可使行星轮与转臂的惯性力相互了解。同时,也使参与啮合的齿数增多,故行星齿轮传动的运动平稳,抵抗冲击和振动的能力较强,工作较可靠。 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 3 行星结构传动设计计算及校核 行星齿轮传动根据基本够件的组成情况可分为: 2K H、 3K、及K H 按 各对齿轮的啮合方式,又可分为: 、 型等,本次毕业设计所设计的行星齿轮属于 2K 关原始数据 课题 :表 3升绞车技术参数表 参数 型 号 滚筒 载荷 提升高度 钢丝绳 电 动 机 重量 个数量 直直径宽度最大静张力大静张力差绳量 m 层数 绳速 ms 绳径 率 号 速比 单位 800 600 15 15 375 4 2 0 2100 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 动方案的分析与拟定 传动方案的要求 合理的传动方案,首先应满足工作机的功能要求,还要满足工作可靠、传动精度高、体积小、结构简单、尺寸紧凑、重量轻、成本低、工艺性好、使用和维护方便等要求。 定传动方案 任何一个方案,要满足上述所有要求是十分困难的,要统筹兼顾,满足最主要的和最基本的要求。如图所示为初步拟定的传动方案,适于在恶劣环境下长期连续工作。 图 3转轮系 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 图 3车传动系统 轮 星齿轮传动的传动比和效率计算 行星齿轮传动比符号及角标含义为: 123i 其中 1 固定件、 2 主动件、 3 从动件 1各构件的转速计算 齿轮 时, 2K H( 传动的传动比 +bz/ 15 输出转速: 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 Hn=an/n/960/6=160r/( ( =可得行星轮的转速:240r/号表示与太阳轮的转向相反。 2 行星齿轮传动的效率计算 =1-|(n| H H = H H Ha b B 为 a g 啮合的损失系数, 为 b g 啮合的损失系数, 为轴承的损失系数, H 为总的损失系数,一般取 H =60r/n=160r/5可得 =1-|( n| H =1-|(960( 160|星齿轮传动的配齿计算 行星齿轮传动比符号及角标含义为: a 中心轮、 b 内齿轮、 g 行星轮 传动比条件 传动比的要求 传动比条件 即 +bz/ 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 同轴条件 保证中心轮、内齿轮和行星架轴线重合 同轴条件 为保证行星轮求外啮合齿轮 a b w(a )()w b 称为同轴条件。 对于非变位或高度变位传动,有 m/2(az+m/2(得 装配条件 保证多个行星轮均布装入两个中心轮的齿间 装配条件,想邻两个行星轮所夹的中心角H=2 /心轮 ,1角必须等于中心轮 a 转过 个(整数)齿所对的中心角, 即1=2 / /a 转过一个齿(周节)所对的中心角。n/ 1 / H =1+将1和H代入上式,有 2 / /+bz/ =az+ 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 邻接条件 保证相邻两行星轮的齿顶不相碰 邻接条件,在行星传动中,为保证两相邻行星轮的齿顶不致相碰,相邻两行星轮的中心距应大于两轮齿顶圆半径之和,如图 3星齿轮传动结构示意图 可得 2wa 1 8 0 / )o () 取4,则8,20 星齿轮传动的几何 尺寸和啮合参数计算 按齿根弯曲强度初算齿轮模数 m 齿轮模数 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 m= 231 1 1 l i m/m A F F P F a d K K K Y z式中算数系数,对于直齿轮传动 1T 啮合齿轮副中小齿轮的名义转矩, 1T=aT/5491P/549 22/3 960=K 使用系数,由 行星齿轮传动设计 表 6 7查得 综合系数,由表 6 5 查得2; 计算弯曲强度的行星轮间载荷分布不均匀系数, 由公式 6 5得 1小齿轮齿形系数, 图 6 22 可得1 1z 齿轮副中小齿轮齿数,1z=4; 试验齿轮弯曲疲劳极限, 2*N 由图 6 26 6 30选取340 2*N 所以 m= 231 1 1 l i m/m A F F P F a d K K K Y z=3 27 2 . 9 4 1 . 5 2 1 . 3 2 . 6 7 / 0 . 6 2 4 3 4 0 = m=3文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 分度圆直径 d ()ad= 24=72)gd=m() 48=144)bd=m() 120=360 齿顶圆直径啮合1m=3 内啮合2 *h ) m=(z)m ()2+6=78)44+6=150) 齿根圆直径 *c ) m=)文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 齿宽 b 选取d=0.6 b=d()72=5 中心距 a 对于不变位或高变位的啮合传动,因其节圆与分度圆相重合,则啮合齿轮副的 中心距为: 1、 a m(az+2=3 (24+48)/2=108、 b m(2=3 (1202=108心轮 a 行星轮 g 内齿轮 b 模数 m 3 齿数 z 24 48 120 分度圆直径 d 72 144 360 齿顶圆直径50 心距 a 08 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 星齿轮传动强度计算及校核 选择齿轮材料及精度等级 中心轮 0碳淬火,齿面硬度 56图 6 61400 2/N 340 2/N 中心轮为 6级;内齿轮 2质硬度 217图 6780 2/N 260 2/N 内齿轮 级。 有关系数和接触疲劳极限 查 行星齿轮传动设计 ( 1)使用系数 7 选取 2)动载荷系数 6可得 3)齿向载荷分布系数于接触情况良好的齿轮副可取1 ( 4)齿间载荷分配系数 9查得 1 2 5)行星轮间载荷分配不均匀系数 13 得+ 由图 7 19 得 所以1+=1+ =文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 仿上2 6)节点区域系数 9查得 7)弹性系数 10查得 8)重合度系数 Z由图 6 10查得 Z= 9)螺旋角系数 ZZ= =1 ( 10)试验齿的接触疲劳极限图 6 11图 6 15查得 1400 2/N ( 11)最小安全系数.5、 ( 12)接触强度计算的寿命系数 11查得 13)润滑油膜影响系数Z、 17、 6 18、 6 19查得Z=Z= 14)齿面工作硬化系数 20 查得 15)接触强度计算的尺寸系数 21查得 ( 16)齿向载荷分布系数公式 6 17)齿间载荷分布系数表 6 18)行星轮间载荷分布系数 19)齿形系数文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 ( 20)应力修正系数 21)重合度系数 Y按 6= 22)螺旋角系数 Y由图 6=1 齿轮齿面强度的计算及校核 ( 1)齿面接触应力H1H=0H 12A V H H a H K K K2H=0H 22A V H H a H K K K0H=1/ 1 /H E Z Z F d b u u ( 2)许用接触应力为用接触应力可按下式计算,即 l i m l i m/H N T L V R w x Z Z Z Z S( 3)强度条件 校核齿面接触应力的强度条件:大小齿轮的计算接触应力中的较大H值均应不大于其相应的许用接触应力为即H 者校核齿轮的安全系数:大、小齿轮接触安全系数HS行星齿轮传动设计 表 6 11可得以H=1/ 1 /H E Z Z F d b u u =1买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 2026 372 45 2=0H 12A V H H a H K K K=1 1 . 0 2 1 1 . 1 1 . 2 5 =0H 22A V H H a H K K K=1 1 . 0 2 1 1 . 2 1 . 7 5 =l i m l i m/H N T L V R w x Z Z Z Z S=1400 1/250 2/N 所以H 面接触校核合格 齿根弯曲疲劳强度校核 转矩1aT/5491P/549 22/(3 960)= 1)按齿根弯曲应力的条件公式 6 1F 先按公式 6 F=0F K 0F=aY Y/用齿根应力公式 6买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 TY Y/2) 名义切向力 000aT/d=2000 3 72)= 按公式 6F=2026 1 45 3)=2026 1 45 3)=150 2/N 按公式 6p=340 2 1 78 2/N 因为齿根应力F=150 2/N 于许用齿根应力378 2/N 所以 ( 3) 在内啮合齿轮副 仍按公式 6算其齿根弯曲应力2F和按公式 6算计算许用齿根应力过查表或采用相应计算公式,可取和外啮合不同的系数买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 K=,2Y= 2F=2026 1 (45 3)=145 2/N 260 2 05 2/N 因为齿根应力F=145 2/N 于许 用齿根应力305 2/N 所以 星齿轮传动的受力分析 在行星齿轮传动中由于其行星轮的数目通常大于 1,即,且均匀对称地分布于中心轮之间;所以在 2H 基本构件(中心轮 a、 )对传动主轴上的轴承所作用的总径向力等于零。因此,为了简便起见,本设计在行星齿轮传动的受力分析图中均未绘出各构件的 径向力用一条垂直线表示一个构件,同时用符号 F 代表切向力 为了分析各构件所受力的切向力 F,提出如下三点: 在转矩的作用下,行星齿轮传动中各构件均处于平衡状态,因此,构件间的作用力应等于反作用力。 如果在某一构件上作用有三个平行力,则中间的力与两边的力的买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 方向应相反。 为了求得构件上两个平行力的比值,则应研 究它们对第三个力的作用点的力矩。 在 2H K 型行星齿轮传动中,其受力分析图是由运动的输入件开始,然后依次确定各构件上所受的作用力和转矩 ,对于直齿圆柱齿轮的啮合齿轮副只需绘出切向力 F。 由于在输入件中心轮 行星轮数目2时,各个行星轮上的载荷均匀,(或采用载荷分配不均匀系数此,只需要分析和计算其中的一套即可。在此首先确定输入件中心轮 a 在每一套中(即在每个功率分流上)所承受的输入转矩为 1T=aT/5491P/549 22/3 960=得 T 中 中心轮所传递的转矩, 1P 输入件所传递的名义功率, 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 图 3星齿轮传动简图及构件的受力分析 按照上述提示进行受力分析计算,则可得行星轮 g 作用于中心轮 a 的切向力为 0001T/ 000aT/000 2=2026N 而行星轮 中心轮 2000aT/2026N 内齿轮作用于行星轮 2000aT/2026N 转臂 2000aT/052N 转臂 24000aT/4052N 输出输入(a) 传动简图 (b) 构件的受力分析 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 转臂 HT=wn 4000ad*4000 2108=在内齿轮 000aT/026N 在内齿轮 矩为 bT=wn 000=2026/360=中 中心轮 内齿轮 转臂 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 4 行星机构的结构设计及相关技术要求 轮传动的均载机 构 行星齿轮传动通常采用均载机构来体现其质量小、承载能力高等突出优点。可以补偿制造误差,还可降低对齿轮的精度要求,以均衡各行星轮传动递的载荷。 均载机构具有多种型式,我们所采用的是行星架浮动的均载机构。 行星架浮动的均载机构特点是:主要适用于三个行星轮的行星齿轮传动。基本构件(太阳轮、内齿轮或行星架)没有固定的径向支承,在受力不平衡的条件下,可以径向游动(又称浮动),以使各行星轮均匀分担载荷。在 于行星架受力较大(二倍圆周力),有利于浮动。行星架浮动不要支承,可简化结构,尤其 利于多级行星齿轮传动。但由于行星架自重大,速度高会产生较大的离心力,影响浮动效果,所以常用于速度不高的场合。 行星轮间载荷分布不均匀性分析 在传动比和名义功率相同的情况下,采用四个行星轮的行星齿轮传动装置的外形尺寸,仅为具有一个行星轮的行星齿轮传动的一半;在相同结构尺寸的情况下,行星齿轮传动所传递的转矩为普通定轴齿轮传动的 4 5倍。但是由于不可避免的制造和安装误差,以及构件的变形等因素的影响,致使行星轮间的载荷分布是不均匀的。较严重的情况是 :有时载荷可能是集中在某一行星轮上,而其他的行星轮则被闲置,而不能起着传递动力的作用。这就是某些行星齿轮传动时,认真地解决行星轮间载荷分配的不均匀性问题,这对于充分发挥其优越性就显得非常重要。 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 所谓行星轮间载荷分布均匀(或称载荷均衡),就是指输入的中心轮传递给各行星轮的啮合作用力的大小相等。 求此行星齿轮传动的载荷不均匀系数理想的制造精度和刚度的条件下,中心轮 a 上的轮齿就会与三个行星轮上的轮齿相接触(啮合),则各行星轮1c、2取中心轮 a 为受力对象,法向作用力1各行星轮作用于中心轮上的力的主矢为零,1 2 3 0c n c n c F ;而其主矩的大小则等于转矩此,中心轮 a 可达到无径向载荷地传递转矩。但是,在没 有采取任何均载措施的情况下,实际上行星轮间的载荷分布
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