【JS056】带式输送机卷筒的传动装置中二级圆柱齿轮减速器设计【含4张CAD图+设计说明书】【机械类课程设计】

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带式输送机卷筒的传动装置中二级圆柱齿轮减速器设计.zip

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二级V带斜齿F=5500 V=1 D=500.doc---(点击预览)

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中速轴.DWG

低速大齿轮图.dwg

减速箱图.dwg

箱体.dwg

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关键词：: 输送卷筒传动装置二级圆柱齿轮减速器设计

资源描述：

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内容简介：: 1 目录目录 . 1 第一部分任务书 . 2 第二部分传动装置总体设计方案 . 3 第三部分电动机的选择 . 4 第四部分传动装置参数计算 . 6 第五部分 . 8 第六部分齿轮的设计 . 10 第七部分轴承和轴及联轴器的设计 . 20 第八部分键联接的选择及校核计算 . 31 第九部分轴承的选择及校核计算 . 32 第十部分减速器及其附件的设计 . 35 第十一部分润滑与密封设计 . 36 设计小结 . 37 参考文献 . 38 2 第一部分任务书一、设计课题：设计一用于带式运输机上的两级展开式圆柱齿轮减速器。运输机连续单向运转，载荷变化不大，空载起动，卷筒效率为括其支承轴承效率的损失 )，减速器小批量生产，使用期限 10 年， 2 班制工作，每班 12小时。运输容许速度误差为 5%，车间有三相交流，电压 380/220V。二 . 设计要求 : 制轴、齿轮、箱体零件图各一张。三 . 设计步骤 : 1. 传动装置总体设计方案 2. 电动机的选择 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 4. 计算传动装置的运动和动力参数 5. 设计 6. 齿轮的设计 7. 滚动轴承和传动轴的设计 8. 键联接设计 9. 箱体结构设计 10. 润滑密封设计 11. 联轴器设计 3 第二部分传动装置总体设计方案动装置由电机、减速器、工作机组成。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。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：图一 : 传动装置总体设计图初步确定传动系统总体方案如 :传动装置总体设计图所示。选择开式）。计算传动装置的总效率：为 V 带的效率，为轴承的效率，为齿轮啮合传动的效率，为联轴器的效率，为滚筒的效率（包括滚筒和对应轴承的效率）。4 第三部分电动机的选择 1 电动机的选择滚筒参数 : 1/v m s ， 500D ，拉力 5500 工作机的功率 5 5 0 0 1 5 . 51 0 0 0 1 0 0 0w w 电动机所需工作功率为 : 5 . 5 6 . 60 . 8 3wd w 滚筒转速为 : 6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 1 3 8 . 2 / m i 经查表按推荐的传动比合理范围， 3i ，二级圆柱齿轮减速器传动比2 8 40i ，则总传动比合理范围为 16 120，电动机转速的可选范围为 1 6 1 2 0 3 8 . 2 6 1 1 . 2 4 5 8 4 / m i i n r 。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选定型号为定功率为满载转速 9 6 0 / m 同步转速1000r/ 2 确定传动装置的总传动比和分配传动比（ 1）总传动比：由选定的电动机满载转速 n 和工作机主动轴转速 n ，可得传动装置总传动比为 : 0 / 9 6 0 / 3 8 . 2 2 5mi n n （ 2）分配传动装置传动比 : 01i i i5 式中1使步取1 ，则减速器传动比为 : 01/ 2 5 / 2 . 5 1 0i i i 取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为 : 12 则低速级的传动比为 : 2 3 1 2/ 1 0 / 3 . 5 7 2 . 8i i i 6 第四部分传动装置参数计算（ 1）各轴转速 : 11/ 9 6 0 / 2 . 5 3 8 4 / m i n i r 2 1 1 2/ 3 8 4 / 3 . 5 7 1 0 7 . 6 / m i nn n i r 3 2 2 3/ 1 0 7 . 6 / 2 . 8 3 8 . 2 / m i nn n i r 43 3 8 . 2 / m i nn n r（ 2)各轴输入功率 : 11 6 . 6 0 . 9 6 6 . 3 K w 2 1 2 3 6 . 3 0 . 9 9 0 . 9 7 6 . 1P P K w 3 2 2 3 6 . 1 0 . 9 9 0 . 9 7 5 . 8P P K w 4 3 2 4 5 . 8 0 . 9 9 0 . 9 9 5 . 7P P K w 则各轴的输出功率： 11 0 . 9 9 6 . 2 4P P K w 22 0 . 9 9 6P P K w 33 0 . 9 9 5 . 7P P K w 44 0 . 9 6 5 . 5P P K w (3)各轴输入转矩 : 1 i 电动机轴的输出转矩 : 6 . 69 5 5 0 9 5 5 0 6 6960dd 所以： 11 6 6 2 . 5 0 . 9 6 1 5 8 i N m 7 2 1 1 2 2 3 1 5 8 3 . 5 7 0 . 9 9 0 . 9 7 5 4 2T T i N m 3 2 2 3 2 3 5 4 2 2 . 8 0 . 9 9 0 . 9 7 1 4 5 7T T i N m 4 3 2 4 1 4 5 7 0 . 9 9 0 . 9 9 1 4 2 8T T N m 输出转矩为： 11 0 . 9 9 6 5T T N m 22 0 . 9 9 5 3 7T T N m 33 0 . 9 9 1 4 4 2T T N m 44 0 . 9 6 1 3 7 1T T N m 8 第五部分 V 带的设计 1 选择普通计算功率 1 . 1 6 . 6 7 . 2 6c A P K w 根据手册查得知其交点在 Z 型交界线范围内，故选用 Z 型 2 确定带轮的基准直径，并验算带速取小带轮直径为1 80d 则： 21 2 . 5 8 0 2 0 0d i d m m 带速验算： 1 / 6 0 1 0 0 0 9 6 0 8 0 / 6 0 1 0 0 0 4 /mv n d m s 介于 3 25 /合适。 3 确定带长和中心距 a 1 2 0 1 20 . 7 2d d a d d 00 . 7 8 0 2 0 0 2 8 0 2 0 0a 01 9 6 5 6 0a初定中心距0 378a 则带长为 : 20 0 1 2 2 1 022 / 2 / 42 3 7 8 8 0 2 0 0 / 2 2 0 0 8 0 / 4 3 7 81205L a d d d d 由表 9250dL 确定实际中心距为： 00 / 2 3 7 8 1 2 5 0 1 2 0 5 / 2 3 8 9da a L L m m 4 验算小带轮上的包角1 1 2 11 8 0 5 7 . 3 / 1 8 0 2 0 0 8 0 5 7 . 3 / 3 8 9 1 6 2 . 3 1 2 0d d a 9 5 确定带的根数： 00/ P P K K 故要取 Z = 5 根带。10 第六部分齿轮的设计（一）高速级齿轮传动的设计计算度等级，材料及模数 1）按要求的传动方案，选用圆柱斜齿轮传动； 2）运输机为一般工作机器，速度不高，故用 7 级精度；（ 8） 3）材料的选择。由 2表 10择小齿轮材料为 40质）硬度为 280齿轮的材料为 45 钢（调质）硬度为 240者硬度差为 40 4）选小齿轮齿数为 24，大齿轮齿数由 Z 得 86； 5）初选螺旋角 =14 。按公式： 23 1 )(12 （ 1）确定公式中各数值 1）试选 2）由 2图 10取区域系数）由 3图得：1=21 = 4）由 2表 10取齿宽系数d=1。 5）计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知： 10 N 。 6）由 2表 10的材料的弹性影响系数 7）由 2图 10齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限1=600齿轮的接触疲劳强度极限 2=550 11 8）由 2图 10接触疲劳寿命系数 9）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为 100，安全系数 S=1，有 H1=600=540H2=550=以 H =2 21 =2 =2) 计算 1）计算小齿轮的分度圆直径计算公式可得： 5 23 2 1 . 3 1 . 5 8 1 0 4 . 5 7 2 . 4 3 3 1 8 9 . 8()1 1 . 6 5 3 . 5 7 5 3 1 . 2 5 =)计算圆周速度。 v=100060 11 nd t= 3 . 1 4 4 8 . 1 9 3 8 46 0 1 0 0 0=）计算齿宽 b 及模数。 b=td =1 1 t =h=b/h= ）计算纵向重合度。 = 1 24 =）计算载荷系数 K。已知使用系数 1，据 v= 7 级精度。由 2图 10KH= 2图 10得 KF= 2图 10得 KH=KH=载荷系数： K=KH KH=1 =)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径： d1=3 ）计算模数 1 = 5 6 .9 co s 1 424 =按公式： 3 2121c o （ 1）确定计算参数 1）计算载荷系数。 K=KF=1 =）根据纵向重合度= 2图 10得螺角影响系数 Y= 3）计算当量齿数。 31142v=23386c o s c o s 1 4Z =）查取齿形系数由 2表 10得 0216 5）查取应力校正系数由 2表 10得）由 2图 10得小齿轮的弯曲疲劳强度极 1=500齿轮的弯曲疲劳强度极限 2=380）由 2图 10弯曲疲劳寿命系数 K 1K 2 8）计算弯曲疲劳许用应力 13 取弯曲疲劳安全系数 S=有： F1=1= F2=2=9）计算大、小齿轮的并加以比较 111= 222 Y= （ 2）设计计算 2 2 . 0 4 1 . 5 8 1 0 0 . 8 8 c o s 1 4 0 . 0 1 6 4 91 2 4 1 . 6 5 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数曲疲劳强度计算的法面模数，取可满足弯曲疲劳强度，用接触疲劳强度算得分度圆直径是由： 5 6 .9 co s 1 42 = 28，则 Z 112 =8 =100 （ 1）计算中心距 a= 21 2 8 1 0 0 ) 22 co s 1 4 =整为 132 2）按圆整后的中心距修正螺旋角 =( 21 = 2 8 1 0 0 ) 22 1 3 2= 因值在允许范围内，故等参数不用修正（ 3）计算大，小齿轮的分度圆直径 14 8 2c o s c o s 1 4 0 0 2c o s c o s 1 4= 4）计算齿轮宽度 b= 11整后取 82. 大小齿轮各参数见下表高速级齿轮相关参数名称符号计算公式及说明法面模数 2nm 端面模数 2 2 . 0 6c o s c o s 1 4 . 1 4nt m m 法面压力角 n 0 端面压力角 t t a n t a n 2 0a r c t a n a r c t a n 2 0 . 6c o s c o s 1 4 . 1 4o o 螺旋角齿顶高 1 2 2a a n nh h m m m 齿根高 ( ) ( 1 0 . 2 5 ) 2 2 . 5f a n n nh h c m m m 全齿高 h 2 2 . 5 4 . 5h h m m 分度圆直径 1d 111 2 2 8 5 7 . 7 5c o s c o s 1 4 . 1 4 m m 2d 222 2 1 0 0 2 0 6 . 2 5c o s c o s 1 4 . 1 4 m m 齿顶圆直径 111 2 5 7 . 7 5 2 2 6 1 . 7 5d h m m 222 2 2 0 6 . 2 5 2 2 2 1 0 . 2 5d h m m 齿根圆直径 111 2 5 7 . 7 5 2 2 . 5 5 2 . 7 5d h m m 222 2 2 0 6 . 2 5 2 2 . 5 2 0 1 . 2 5d h m m 基圆直径 111 c o s 5 7 . 7 5 c o s 2 0 . 8 5 4d m m 15 222 c o s 2 0 6 . 2 5 c o s 2 0 . 8 1 9 2 . 8d m m 中心距 a 12 2( ) ( 2 8 1 0 0 ) 1 3 22 c o s 2 c o s 1 4 . 1 4n z z m m （二）低速级齿轮传动的设计计算度等级，材料及齿数 1）按选定的齿轮传动方案，选用圆柱斜齿轮； 2）选用 7 级精度；（ 3）材料的选择。由 2表 10择小齿轮材料为 40质）硬度为280齿轮材料为 45 钢（调质）硬度为 240者的硬度差为 40 4）初选小齿轮齿数为 4，大齿轮 4 = 68； 5）初选螺旋角 14 。 3 22 )(12 （ 1）确定公式内各数值 1）初选）由 2图 10区域系数）由 3图取：3=43 =）由 2表 10取齿宽系数d=1 5）计算小齿轮传递的转矩： 10 N )由 2表 10得材料的弹性影响系数 7 ）由 2图 10齿面硬度得小齿轮齿面接触疲劳强度极限3=600齿轮的齿面接触疲劳强度极限 4=551）由 2图 10接触疲劳寿命系数 K 3K 46 9）计算接触疲劳许用应力取失效概率为 1%。安全系数 S=1，有 H3=600=540H4=550=以 H=2 43 =2 = 2）计算 1）计算小齿轮分度圆直径公式得 3 2 1 . 3 1 4 5 . 7 1 0 3 . 8 2 . 4 3 3 1 8 9 . 8( ) 7 3 . 9 71 1 . 6 4 2 . 8 5 3 1 . 2 5 2）计算圆周速度 V=100060 23 nd t= 3 . 1 4 7 3 . 9 7 1 0 7 . 66 0 1 0 0 0=）计算齿宽 b 及模数 b=1 3c o s 7 3 . 9 7 c o s 1 424 =h=b/h= )计算纵向重合度= 14）计算载荷系数 K 已知使用系数 K A =1，据 v= 7 级精度。由 2图 10K V =KH= 2图 10得 KF= 2表 10得 K =K=V K H KH=1 7 6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 d3=3 ）计算模数 1 =由 2式 10知 3 2122c o （ 1）确定计算参数 1）计算载荷系数 K=KF=1 ）计算纵向重合度 = 2图 10得螺旋角影响系数 Y=3）计算当量齿数 33144V=343684=）查取齿形系数由 2表 10得）查取应力校正系数由 2表 10得）由 2图 10得小齿轮的弯曲疲劳强度极限3500齿轮的弯曲疲劳强度极限 4=380 7）由 2图 10弯曲疲劳寿命系数 K 3K 48）计算弯曲疲劳许用应力 18 取弯曲疲劳安全系数 S=有： F 3=3=F4 4=）计算大小齿轮的并加以比较 3 33 Y 4 44 Y （ 2）设计计算 2 1 . 9 7 2 . 5 1 0 0 . 8 8 c o s 1 4 0 . 0 1 6 3 91 2 4 1 . 6 4 可取由于两级中心距相等，所以由 a= 43 以及算得的 a=132立解得 27， 76 （ 1）按圆整后的数值修正螺旋角 =4()2 ( 2 7 7 6 ) 2 3 2= 因值相差不多，故参数等不用修正（ 2）计算大小齿轮的分度圆直径 27 =4 7 6 2 . 5c o s c o s 1 2 . 7 4= 3）计算齿轮宽度 b= 1=1 整后取 7049 低速级大小齿轮各相关参数名称符号计算公式及说明法面模数端面模数 2 . 5 2 . 5 6c o s c o s 1 2 . 7 4nt m m 法面压力角 n 0 端面压力角 t t a n t a n 2 0a r c t a n a r c t a n 2 0 . 5c o s c o s 1 2 . 7 4o o 螺旋角齿顶高 1 2 . 5 2 . 5a a n nh h m m m 齿根高 ( ) ( 1 0 . 2 5 ) 2 . 5 3 . 1 2 5f a n n nh h c m m m 全齿高 h 2 . 5 3 . 1 2 5 5 . 6 2 5h h m m 分度圆直径 3d 33 2 . 5 2 7 6 9 . 2c o s c o s 1 2 . 7 4n m m 4d 44 2 . 5 7 6 1 9 4 . 8c o s c o s 1 2 . 7 4n m m 齿顶圆直径 333 2 6 9 . 2 2 2 . 5 7 4 . 2d h m m 444 2 1 9 4 . 8 2 2 . 5 1 9 9 . 8d h m m 齿根圆直径 333 2 5 5 . 4 2 3 . 1 2 5 4 9 . 1 5d h m m 444 2 1 5 5 . 8 2 3 . 1 2 5 1 4 9 . 5 5d h m m 基圆直径 333 c o s 5 5 . 4 c o s 2 0 . 4 6 5 1 . 9d m m 444 c o s 1 5 5 . 8 c o s 2 0 . 4 6 1 4 5 . 9 7d m m 中心距 a 132a 20 第七部分轴承和轴及联轴器的设计轴的设计速和转矩由前面算得1P=n=384 /1T=10 N 力已知高速级小齿轮的分度圆直径为 1d= 122 2543N =2543 =aF=2543 =现初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45钢，调质处理据 2表 150A=118，于是得： 1330016 . 1384=为轴上应开 2 个键槽，所以轴径应增大 5% d=此段轴与大带轮装配，综合考虑两者要求取5 46204=此段轴长取 55 （ 1）拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，选用 2图 15装配方案 21 I V 2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）是与带轮连接的其I 25 80 2）初选轴承，因为有轴向力和径向力故选用圆锥滚子轴承，参照工作要求并据I 25轴承目录里初选 30206 号其尺寸为3 0 6 2 1 7 . 2 5d D B ，故 =30 又右边套 0）取安装齿轮段轴径为=35轮左端与左轴承之间用套筒定位，已知齿轮宽度为 62是套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于齿轮宽度故取=60 4）右边为轴承用轴肩定位，因为轴承仍选用圆锥滚子 30206所以3040 （ 3）轴上零件的周向定位齿轮，带轮与轴之间的定位均采用平键连接。按 d 由 5得平键截面 b 78h 键槽用键槽铣刀加工长为 45时为了保证带轮与轴之间配合有良好的对中性，故选择带轮与轴之间的配合为67样齿轮与轴的连接用平键12 368 齿轮与轴之间的配合为67处选轴的直径尺寸公差为（ 4）确定轴上圆角和倒角尺寸参考 2表 15轴端倒角为 2 45 先作出轴上的受力图以及轴的弯矩图和扭矩图 22 面面从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面 C 是轴的危险截面。现将计算出的截面 C 处的的值如下： 40N 44N 08N 24N 27720N 3104N 788N 22 1310427720 =30661N 22 778827720 =28793N 10 N 23 进行校核时，通常只校核危险截面的强度，则根据 2 式 15上面的数据，取 =的计算应力 ( = 2233 0 6 6 1 ( 0 . 6 7 3 4 4 0 )0 . 1 4 0=面选用轴的材料为 45 钢，调制处理，由 2表 15得 1=601 安全。轴的设计速和转矩由前面算得2 2 1 0 7 m 52 5 . 4 2 1 0T N m m 已知中间轴大小齿轮的分度圆直径为 2d= 3d= 222 52 =2424N 2 =2424 =910N 2=2424 =610N 同理可解得： 3025N，3368N，3040N 现初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45钢，调质处理据 2表 150A=112，于是得： 233025 . 81121 0 7 . 6=为轴上应开 2 个键槽，所以轴径应增大 5%又此段轴与轴承装配，故同时选取轴承，因为轴承上同时承受轴向力和径向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作条件可选 30207 其尺寸为：24 3 5 7 2 1 8 . 2 5d D T ，故 I =35端用套筒与齿轮定位，套筒长度取 42 （ 1）拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，转配示意图如下 I V 2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）为高速级大齿轮，由前面可知其宽度为 58了使套筒端面与大齿轮可靠地压紧此轴段应略短于齿轮轮毂宽度。故取56I 40 2）为大小齿轮的轴向定位，此段轴长度应由同轴条件计算得=20=50 3）为低速级小齿轮的轴向定位，由其宽度为 74取72=40）为轴承同样选用单列圆锥滚子轴承 30207，左端用套筒与齿轮定位，取套筒长度为 235（ 3）轴上零件的周向定位两齿轮与轴之间的定位均采用平键连接。按 d 由 553得平 1 4 4 9 4 0b h L 按得平键截面 1 4 4 9 4 5b h L 其与轴的配合均为67承与轴之间的周向定位是用过渡配合实现的，此处选轴的直径尺寸公差为（ 4）确定轴上圆角和倒角尺寸参考 2表 15轴端倒角为 2 45 25 先作出轴上的受力图以及轴的弯矩图和扭矩图如图从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面 C 是轴的危险截面。现将计算出的截面 C 处的的值如下： 355N 883N 438N 00N 74779N 3675N 22 63675274779 =282060N 22 )74779 =274788N 10 N 26 进行校核时，通常只校核危险截面的强度，则根据 2 式 15上面的数据，取 =的计算应力 ( = 2232 8 2 0 6 0 ( 0 . 6 2 5 0 0 0 0 )0 . 1 4 8 =面选用轴的材料为 45 钢，调制处理，由 2表 15得 1 =601 安全。的设计速和转矩由前面算得3P=n= 27 3T=10 N 已知低速级小齿轮的分度圆直径为 3d= 3252 1 4 1 01 5 5 =8537N =8537 =3186N aF=8537 =1930N 现初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45钢，调质处理据 2表 15 12，于是得： 333035 . 71123 8 . 2=然最小直径处安装联轴器，为使所选轴直径I 联轴器的孔径相适应。故同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩3T K T查 2表 14： 53 1 . 3 6 . 6 5 1 0 8 6 4 5 0 0c a T N m m 按计算转矩应小于联轴器的公称转矩的条件查 599选用公称转矩为 1250000N 。半联轴器孔径d=40取I 40联轴器长度 L=112，半联轴器与轴配合的毂孔长度 84（ 1）拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，选用 2图 15装配方案 28 I 2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）为满足半联轴器的轴向定位，半联轴器与轴配合的毂孔长为 84保证轴端挡圈只压在联轴器上而不压在轴上，故长度应比1取 82I 2）初选轴承，因为有轴向力和径向力故选用圆锥滚子轴承，参照工作要求并据40轴承目录里初选 30209 号其尺寸为4 5 8 5 2 0 . 7 5d D B ，故 =45 又右边以=03）取安装齿轮段轴径为 50V ，已知齿轮宽为 7068V 。齿轮左边为轴肩定位，轴肩高 h 取 h=10此处 60d 。宽度 b 10l 。 4）右边为轴承用轴肩定位，因为轴承仍选用圆锥滚子 30209所以 45，所以此处轴肩高 h h=550Vd ，取 79Vl ，（ 3）轴上零件的周向定位齿轮，半联轴器与轴之间的定位均采用平键连接。按I 553 得平键截面 b 812 h 键槽用键槽铣刀加工长为 63择半联轴器与轴之间的配合为67样齿轮与轴的连接用平键16 10 齿轮与轴之间的配合为67处选轴的直径尺寸公差为（ 4）确定轴上圆角和倒角尺寸参考 2表 15轴端倒角为 2 45 。 29 先作出轴上的受力图以及轴的弯矩图和扭矩图如图从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面 C 是轴的危险截面。现将计算出的截面 C 处的的值如下： 199N 139N 60N 365N 56680N 9986N 8397N 22 99986156680 =185865N 22 18397156680 =157756N 3T=10 N 30 进行校核时，通常只校核危险截面的强度，则根据 2 式 15上面的数据，取 =的计算应力 ( = 2231 8 5 8 6 5 ( 0 . 6 6 6 5 0 0 0 )0 . 1 5 4=面选用轴的材料为 45 钢，调制处理，由 2表 15得 1 =601 安全。 31 第八部分键联接的选择及校核计算 I 轴上键的强度校核查表 4许用挤压应力为键与键槽接触疲劳强度 5 5 8 4 7l L b m m 4 4 1 5 8 0 0 04 0 . 6 1 1 02 2 7 4 7p a p

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