二級(jí)減速器課程設(shè)計(jì)二級(jí)圓柱斜齒減速器

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1、 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 機(jī)械設(shè)計(jì) (機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)) 設(shè)計(jì)題目 二級(jí)圓柱斜齒減速器 前言 減速器是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動(dòng)所組成的獨(dú)立部件，常用在動(dòng)力機(jī)與工作機(jī)之間作為減速的傳動(dòng)裝置，在少數(shù)場(chǎng)合下也用作增速的傳動(dòng)裝置，這時(shí)就稱(chēng)為增速器，減速器由于結(jié)構(gòu)緊湊，效率較高，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠，使用維護(hù)簡(jiǎn)單，并可成批生產(chǎn)，故在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用很廣。 汽輪機(jī)的減速器都采用斜齒輪，斜齒一般具有漸開(kāi)形，新的減

2、速器齒輪采用螺線形斜齒輪。汽輪機(jī)減速器齒輪是將斜齒輪成組的組裝在一起成為人字形齒輪組，用來(lái)平衡斜齒輪工作時(shí)的軸向推力，從而保證齒輪嚙合良好。在有些小型汽輪機(jī)的減速器上，靠發(fā)電機(jī)側(cè)的大齒輪軸承，除有支承作用外，在軸承兩側(cè)還澆鑄有烏金，并開(kāi)有傾斜油槽，與裝在大齒輪軸上的兩個(gè)推力盤(pán)組成推力軸承，來(lái)承受軸向推力。大齒輪工作時(shí)的軸向推力，可能來(lái)自發(fā)電機(jī)，也可能是斜齒輪工作時(shí)殘余的軸向不平衡推力。 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 題目 設(shè)計(jì)用于帶式運(yùn)輸機(jī)上兩級(jí)斜齒輪減速器 學(xué)生姓名_______

3、 指導(dǎo)教師__張旦聞____ 1、電動(dòng)機(jī) 2、小皮帶輪 3、減速箱 4、聯(lián)軸器 5、皮帶輪 6、大帶輪 7、高速齒輪 8、低速齒輪 9運(yùn)輸帶 設(shè)計(jì)參數(shù): 運(yùn)輸帶工作拉力:F=1200N 運(yùn)輸帶工作速度:V=1.5m/s 卷筒直徑:D=200mm 工作條件: 連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷有輕微振動(dòng)，室外工作，有粉塵； 運(yùn)輸帶速度允許誤差土5％； 兩班制工作，3年大修，使用期10年。 (卷筒支承及卷筒與運(yùn)輸帶間的摩擦影響在運(yùn)輸帶工作拉力F中已考慮) 。 加工條件: 生產(chǎn)20臺(tái)，中等規(guī)模機(jī)械廠，可加工 7—8級(jí)齒輪。 設(shè)計(jì)

4、工作量: 1．減速器裝配圖1張(A0或A1)； 2．零件圖1—3張； 3．設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份。 目錄 第1章 工作機(jī)器特征的分析 1 第2章 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 1 第3章 選擇電動(dòng)機(jī) 1 3.1 求電機(jī)至工作機(jī)之間的傳動(dòng)裝置的總效率 2 3.2計(jì)算電機(jī)所需功率 2 3.3確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 3 3.4電動(dòng)機(jī)的外形和安裝尺寸 3 第4章 確定傳動(dòng)機(jī)中傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 4 4.1計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比 4 4.2計(jì)算傳動(dòng)裝置的分傳動(dòng)比 4 第5章 帶輪設(shè)計(jì) 5 第6章 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)

5、及動(dòng)力參數(shù) 8 第7章 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 9 7.1.高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 9 7.2.低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 15 第8章 軸的設(shè)計(jì) 21 8.1中間軸的設(shè)計(jì) 22 8.2高速軸的設(shè)計(jì) 32 8.3低速軸的設(shè)計(jì) 42 第9章 減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸 52 第10章 心得體會(huì) 53 第11章 參考文獻(xiàn) 54 第一章 工作機(jī)器特征的分析 由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可知：該減速箱用于卷筒輸送帶，工作速度不高（V=1.5m/s）,輸送帶工作拉力不大(F=1200N),因而傳遞的功率也不會(huì)太大。由于工作運(yùn)輸機(jī)工作平穩(wěn),轉(zhuǎn)向不變,使用壽命不長(zhǎng)(10年),故減速箱應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成閉式,箱體內(nèi)

6、用油液潤(rùn)滑,軸承用脂潤(rùn)滑.要盡可能使減速箱外形及體內(nèi)零部件尺寸小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,造價(jià)低廉,生產(chǎn)周期短,效率高。 第2章 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中已給定的傳動(dòng)方案及傳動(dòng)簡(jiǎn)圖，分析其有優(yōu)缺點(diǎn)如下： 優(yōu)點(diǎn)： (1)電動(dòng)機(jī)與減速器是通過(guò)皮帶進(jìn)行傳動(dòng)的，在同樣的張緊力下，V帶較平帶傳動(dòng)能產(chǎn)生更大的摩擦力，而且V帶允許的中心中距較平帶大，傳動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便，價(jià)格低廉。故在第一級(jí)（高速級(jí)）采用V帶傳動(dòng)較為合理，這樣還可以減輕電動(dòng)機(jī)因過(guò)載產(chǎn)生的熱量，以免燒壞電機(jī)，當(dāng)嚴(yán)重超載或有卡死現(xiàn)象時(shí)，皮帶打滑，可以起保護(hù)電機(jī)的作用。 （2）斜齒圓柱齒輪較直齒圓柱齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力大、

7、噪音小，能減輕振動(dòng)和沖擊，若設(shè)計(jì)時(shí)旋向選擇合理，可減輕軸的負(fù)荷，延長(zhǎng)使用壽命，故此減速器的兩對(duì)齒輪均采用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 （3）高速級(jí)齒輪布置在遠(yuǎn)離扭矩輸入端，這樣可以減小軸在扭矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形，以及彎曲變形引起的載荷沿齒寬分布不均勻的現(xiàn)象。 缺點(diǎn)：（1）皮帶傳動(dòng)穩(wěn)定性不夠好，不能保證精確的傳動(dòng)比，外廓尺寸較大。 （2）齒輪相對(duì)軸和軸承不能對(duì)稱(chēng)分布，因而對(duì)軸的要求更高，給制造帶來(lái)一定麻煩。 綜上所述，這種傳動(dòng)方案的優(yōu)點(diǎn)多，缺點(diǎn)少，且不是危險(xiǎn)性的缺點(diǎn)，故這種傳動(dòng)方案是可行的。 第3章 選擇電動(dòng)機(jī) 3.1 求電機(jī)至工作機(jī)之間的傳動(dòng)裝置的總效率 傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖3.1：

8、 圖3.1傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 總效率：（V帶）=0.96，（滾動(dòng)軸承）=0.99，（齒輪）=0.97，（聯(lián)軸器）=0.99，,（平摩擦傳動(dòng)）=0.90。（數(shù)據(jù)摘自參考文獻(xiàn)［3］） 即： －V帶傳動(dòng)效率：0.96 －滾動(dòng)軸承（潤(rùn)滑最佳時(shí)一對(duì)）傳動(dòng)效率：0.99 －齒輪傳動(dòng)效率：0.97 －彈性聯(lián)軸器傳動(dòng)效率：0.99 －平面帶與卷筒摩擦傳動(dòng)效率：0.90 3.2計(jì)算電機(jī)所需功率 已知運(yùn)輸帶工作拉力F=1200N、運(yùn)輸帶的速度V=1.5m/s，求運(yùn)輸帶的功率 已知平面帶與卷筒摩擦傳動(dòng)效率：0.90 求出工作機(jī)的功率

9、 電動(dòng)機(jī)的功率： 3.3確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 已知運(yùn)輸帶工作拉力F=1200N，平面帶與卷筒摩擦傳動(dòng)效率=0.90 可以求得卷筒圓周力F1，卷筒的轉(zhuǎn)速n 二級(jí)減速器的傳動(dòng)比i=8-40，所以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為: nd =in=（8~40）143.32=（1146.56~5732.8）r/min 根據(jù)電動(dòng)機(jī)功率和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速查（機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)）符合條件的電動(dòng)機(jī)有： 表3-1 型號(hào) 功率/KW 轉(zhuǎn)速（r/min） Y100L2-4 3 1420 3.4電動(dòng)機(jī)的外形

10、和安裝尺寸 中心高度H 長(zhǎng)寬高 L( 安裝尺寸 AB 軸伸尺寸 DE 平鍵尺寸 FG 100 380282.5245 160140 2860 824 圖3.2 Y100L2—4型電動(dòng)機(jī)外形圖 第4章 確定傳動(dòng)機(jī)中傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 4.1計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比 式為電動(dòng)機(jī)滿(mǎn)載時(shí)轉(zhuǎn)速（r/min），n為卷筒轉(zhuǎn)速（r/min） 4.2計(jì)算傳動(dòng)裝置的分傳動(dòng)比 已知中傳動(dòng)比，求兩級(jí)減速器傳動(dòng)比： 因?yàn)闉樾饼X輪傳動(dòng)比 則取 V帶傳動(dòng)比=1.2 由得：

11、 =3.067 為高速級(jí)傳動(dòng)比，為低速級(jí)傳動(dòng)比 第5章 帶輪設(shè)計(jì) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 5.1設(shè)計(jì)帶輪的功率，選取V帶類(lèi)型 查表7-7得工作情況系數(shù),根據(jù) 依據(jù)、，從圖7-9中選用A型普通V帶。 A型普通V帶 5.2確定帶輪基準(zhǔn)直徑 由表7-8查得主動(dòng)輪的最小基準(zhǔn)直徑，根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑系列，取。 根據(jù)式，計(jì)算從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑： 根據(jù)基準(zhǔn)直徑系列，取。 dd1=100mm dd2=118mm 5.3驗(yàn)算帶的速度 根據(jù)得 速度在5-25m/s內(nèi)，適合 v1=

12、7.432m/s 5.4確定普通V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距 根據(jù)得 初步確定中心距。 根據(jù)計(jì)算帶的初選長(zhǎng)度： 根據(jù)表7-3選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 根據(jù)式計(jì)算帶的實(shí)際中心距為 根據(jù) 、，中心距可調(diào)整范圍為： a0=300mm L0=942.7mm Ld=1000mm a=328.65mm 5.5驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 根據(jù) 主動(dòng)輪上包角大于1200，包角適合。 =176.860 5.6計(jì)算V帶的根數(shù)Z 由A型普通V帶，、，查表7-4得；由，查表7-6得

13、;由，查表7-5得;由，查表7-3得.則根據(jù)有： 取Z=4根。 Z=4 5.7計(jì)算初拉力F0 根據(jù)式，查表7-2得q=0.010kg/m，有： F0=114N 5.8計(jì)算作用在軸上的壓力FQ 根據(jù)得： FQ=911.7N 5.9帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與技術(shù)設(shè)計(jì) 注：以上表格及數(shù)據(jù)均摘自參考文獻(xiàn)［1］。

14、 圖5.1帶輪的結(jié)構(gòu)示意圖 第6章 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù) 對(duì)電動(dòng)機(jī)： 對(duì)于Ⅰ軸： 對(duì)于II軸： 對(duì)于III軸： 對(duì)工作機(jī)： 表6-1 帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置各主軸主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果 參數(shù) 軸名 電動(dòng)機(jī)軸 Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅲ軸 工作機(jī)軸 轉(zhuǎn)速/(r/min) 1420 1183 385.

15、7 143 143 功率P/kW 3 2.85 1.74 2.63 2 轉(zhuǎn)矩T/(Nm) 20 23 68 175.6 133 傳動(dòng)比i 1.2 3.067 2.69 1 效率 0.96 0.97 0.97 0.99 第7章 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 7.1.高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 已知傳遞功率，小齒輪轉(zhuǎn)速，，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，雙班制工作，使用壽命10年。計(jì)算結(jié)果及步驟如下： 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算和說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 (1)選擇材料及熱處理 查參考文獻(xiàn)［3］中表8-7，小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，HBS1=217~255，取HBS1=240，大齒輪選用

16、45鋼，正火，HBS2=162~217，取HBS2=190。由表8-8知，HBS1－ HBS1=240 HBS2=190 精度等級(jí) 齒數(shù) 實(shí)際傳動(dòng)比 齒數(shù)比誤差 初選螺旋角 HBS2=40，合適。 選8級(jí)精度（GB10095—88）。 選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，圓整取 實(shí)際傳動(dòng)比為： 齒數(shù)比誤差為： 在允許誤差范圍內(nèi)（工程上允許5%的變化范圍）。 初選螺旋角 (2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) ①確定計(jì)算參數(shù) 小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩 齒輪材料彈性系數(shù) 齒寬系數(shù) 齒數(shù)比u 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 端面重合度 螺旋

17、角系數(shù) 軸向重合度 重合度系數(shù) 初選載荷系數(shù) 接觸應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) 最小安全系數(shù)SHmin 接觸疲勞極限Hlim 許用接觸應(yīng)力[]H 試計(jì)算小齒輪分度圓直徑 計(jì)算圓周速度v 使用系數(shù)KA 動(dòng)載系數(shù)KV 齒間載荷分配系數(shù) 齒向載荷分配系數(shù) 確定載荷系數(shù) 修正小齒輪分度圓直徑 ②確定齒輪參數(shù)及主要尺寸 法面模數(shù) 中心距 確定螺旋角 分度圓直徑、 確定齒寬、 （3）校核彎曲疲勞強(qiáng)度 斜齒輪當(dāng)量齒數(shù) 齒形系數(shù)YFa1、YFa2 應(yīng)力修正系數(shù)YSa1、YSa2 重合度系數(shù) 螺

18、旋角系數(shù) 彎曲疲勞強(qiáng)度極限， 彎曲應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NF 彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)YN 彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)SFmin 計(jì)算許用彎曲應(yīng)力 校核齒面彎曲疲勞強(qiáng)度 (4)計(jì)算齒輪傳動(dòng)的其他幾何尺寸 端面模數(shù) 端面壓力角 基圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒頂高 齒根高 全齒高 端面齒厚 端面齒距 端面基圓齒距 查參考文獻(xiàn)5中式8—18知設(shè)計(jì)公式： 由式得： 查參考文獻(xiàn)［3］中表8-13得： 查參考文獻(xiàn)［3

19、］中表8-14，取 u=3.067 由參考文獻(xiàn)［5］中圖8-19得： = 由參考文獻(xiàn)［5］中式（8-2）得： 由參考文獻(xiàn)［5］中圖8-8得：ZN1=1，ZN2=1 由參考文獻(xiàn)［3］中表8-10 SHmin=1 由參考文獻(xiàn)［3］中表8-9得接觸接觸疲勞極限 Hlim1=350+HBS1=(350+240)MPa=590MPa Hlim2=200+HBS2=(200+190)MPa=390MPa 由參考文獻(xiàn)［5］中式8-3得： 由于[]H2<[]H1，所以應(yīng)取較小值[]H2代入計(jì)算 = m/s

20、查參考文獻(xiàn)［5］中表8-5得：KA=1 根據(jù)vz1/100=2.48930/100=0.7467m/s，查參考文獻(xiàn)5中 圖8—10得：KV=1.07 由參考文獻(xiàn)［5］中圖8-11得： 由參考文獻(xiàn)［5］中圖8-13得： 由參考文獻(xiàn)［5］中式8-10得： 根據(jù)參考文獻(xiàn)［3］中表8-1，取標(biāo)準(zhǔn)值 圓整為 =15.60890 圓整后取=50mm，=55mm 由參考文獻(xiàn)［5］中式8-19知校核公式為： 由，，，可得 查參考文獻(xiàn)［5］中表8-7，YFa1=2.48，YFa2

21、=2.18 查參考文獻(xiàn)［5］中表8-7，YSa1=1.64，YSa2=1.79 查參考文獻(xiàn)［5］中圖8-20得： 由參考文獻(xiàn)［3］中表8-9得： =320+0.45HBS1=(320+0.45240)MPa=416MPa =184+0.74HBS2=(184+0.74190)MPa=324.60MPa 由參考文獻(xiàn)［5］中式（8-2）得： /u=3.4109/3.067=1.11108 由參考文獻(xiàn)［5］中圖8-9得：YN1=1，YN2=1 由參考文獻(xiàn)［3］中表8-10 ，SFmin=1 ＜ ＜

22、 由得： da1= da2= mm T1=23Nm ZE=189.8 u=3.067 ZH=2.45 ZN1=1 ZN2=1 SHmin=1 dt1=40.19mm v=2.489m/s KV=1.07 K=1.498 d1=42.135mm

23、 d1=46.72mm d2=143.28mm =55mm =50mm YFa1=2.48 YFa2=2.18 YSa1=1.64 YSa2=1.79 YN1=1 YN2=1 = 416MPa = 324.6MPa db1=43.7mm db2=134mm da1=49.72mm da2=146.27mm df1=41.33mm df2=137.87mm ha=1.5m

24、m hf1=2.7mm h=4.2mm st=2.45mm pt=4.89mm ptb=4.577mm 7.2.低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 已知傳遞功率，小齒輪轉(zhuǎn)速r/min，，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，雙班制工作，使用壽命10年。計(jì)算結(jié)果及步驟如下： 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算和說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 (1)選擇材料及熱處理 精度等級(jí) 齒數(shù) 實(shí)際傳動(dòng)比 齒數(shù)比誤差 初選螺旋角 查參考文獻(xiàn)［3］中表8-7，小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，HBS3=217~255，取HBS3=240，大齒輪選用45鋼，正火，HBS4=162~217，取HBS4=190。由表8—8知，HBS3－HBS4

25、=40，合適。 選8級(jí)精度（GB10095—88）。 選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，圓整取 實(shí)際傳動(dòng)比為： 齒數(shù)比誤差為： 在允許誤差范圍內(nèi)（工程上允許5%的變化范圍）。 初選螺旋角 HBS3=240 HBS4=190 (2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) ①確定計(jì)算參數(shù) 小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩 齒輪材料彈性系數(shù) 齒寬系數(shù) 齒數(shù)比u 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 端面重合度 螺旋角系數(shù) 軸向重合度 重合度系數(shù) 初選載荷系數(shù) 接觸應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) 最小安全系數(shù)SHmin 接觸疲勞極限Hlim 許用接

26、觸應(yīng)力[]H 試計(jì)算小齒輪分度圓直徑 計(jì)算圓周速度v 使用系數(shù)KA 動(dòng)載系數(shù)KV 齒間載荷分配系數(shù) 齒向載荷分配系數(shù) 確定載荷系數(shù) 修正小齒輪分度圓直徑 ②確定齒輪參數(shù)及主要尺寸 法面模數(shù) 中心距 確定螺旋角 分度圓直徑、 確定齒寬、 （3）校核彎曲疲勞強(qiáng)度 斜齒輪當(dāng)量齒數(shù) 齒形系數(shù)YFa3、YFa4 應(yīng)力修正系數(shù)YSa3、YSa4 重合度系數(shù) 螺旋角系數(shù) 彎曲疲勞強(qiáng)度極限， 彎曲應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NF 彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)YN 彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)SFmin 計(jì)算許用彎曲應(yīng)力

27、 校核齒面彎曲疲勞強(qiáng)度 (4)計(jì)算齒輪傳動(dòng)的其他幾何尺寸 端面模數(shù) 端面壓力角 基圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒頂高 齒根高 全齒高 端面齒厚 端面齒距 端面基圓齒距 查參考文獻(xiàn)［5］中式8-18知設(shè)計(jì)公式： 由式得： 查參考文獻(xiàn)［3］中表8-13得： 查參考文獻(xiàn)［3］中表8-14，取 u=2.7 由參考文獻(xiàn)5中圖8-19得： = 由參考文獻(xiàn)［5］中式（8-2）得： 由參考文獻(xiàn)［5］中圖8-8得：ZN3=1，Z

28、N4=1 由參考文獻(xiàn)［3］中表8-10 SHmin=1 由參考文獻(xiàn)［3］中表8-9得接觸接觸疲勞極限 Hlim3=350+HBS3=(350+240)MPa=590MPa Hlim4=200+HBS4=(200+190)MPa=390MPa 由參考文獻(xiàn)［5］中式8-3得： 由于[]H4<[]H3，所以應(yīng)取較小值[]H4代入計(jì)算 = m/s 查參考文獻(xiàn)［5］中表8-5得：KA=1 根據(jù)vz3/100=2.730/100=0.81m/s，查參考文獻(xiàn)［5］中 圖8-10得：KV=1.08 由參考文獻(xiàn)［5］中圖8-11得：6 由參考

29、文獻(xiàn)［5］中圖8-13得： 由參考文獻(xiàn)［5］中式8-10得： 根據(jù)參考文獻(xiàn)［3］中表8-1，取標(biāo)準(zhǔn)值 圓整為 =15.1560 圓整后取=60mm、=65mm 由參考文獻(xiàn)［5］中式8-19知校核公式為： 由，，，可得 查參考文獻(xiàn)［5］中表8-7，YFa3=2.51，YFa4=2.21 查參考文獻(xiàn)［5］中表8-7，YSa3=1.62，YSa4=1.775 查參考文獻(xiàn)［5］中圖8-20得： 由參考文獻(xiàn)［3］中表8-9得： =416MPa

30、 =184+0.74HBS4=(184+0.74190)MPa=324.60MPa 由參考文獻(xiàn)［5］中式（8-2）得： /u=1.11109/2.69=4.13108 由參考文獻(xiàn)［5］中圖8-9得：YN3=1，YN4=1 由參考文獻(xiàn)［3］中表8-10 ，SFmin=1 ＜ ＜ 由得： da3= da4= mm u=2.7 ZN3

31、=1 ZN4=1 SHmin=1 KA=1 KV=1.08 =65mm =60mm YFa3=2.51 YFa4=2.21 YSa3=1.62 YSa4=1.775 YN3=1 YN4=1 SFmin=1 =324.6MPa

32、 db3=58.166mm db4=157mm da3=66.16mm da4=1717.84mm df3=54.96mm df4=160.64mm ha=2mm hf=3.6mm h=5.6mm st=3.25mm pt=6.51mm ptb=6.09mm 第8章 軸的設(shè)計(jì) 各級(jí)齒輪傳動(dòng)參數(shù)如表8-1所列: 表8-1 1 2 3 4 齒數(shù)z 法向模數(shù)mn/mm 端面模數(shù)mt/mm 齒寬b/mm 螺旋

33、角 齒向 分度圓直徑d/mm 轉(zhuǎn)速n/（r min-1） 30 1.5 1.56 55 15.60890 右旋 46.72 1183 92 1.5 1.56 50 15.60890 左旋 143.28 385.7 30 2 2.07 65 15.1560 左旋 62.16 385.7 81 2 2.07 60 15.1560 右旋 167.84 143 8.1中間軸的設(shè)計(jì) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算和說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 1、 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 選擇軸的材料為45鋼，正火處理，由參考書(shū)［5］表15-2查得其強(qiáng)度值

34、：，，，； 許用應(yīng)力由表15-6查得：，， =200MPa =95MPa =55MPa 2、計(jì)算軸的載荷 圓周力 軸向力 徑向力 高速軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩TI I=68000Nm 軸上斜齒圓柱齒輪的圓周力Ft、軸向力Fa、徑向力Fr為： TII=68Nm Ft2=949N Ft3=2188N Fa2=65N Fa3=596N Fr2=358N Fr3=825N 3、 估算軸徑，選取軸承型號(hào) 選取軸承型號(hào) 軸的圓周速度 軸承潤(rùn)滑 由參考書(shū)［5］表15-3知：45

35、鋼， 由式知： 考慮用到滑動(dòng)軸承，取，若選用角接觸軸承，型號(hào)為7306AC由參考書(shū)3查得有關(guān)數(shù)據(jù)為：外徑D=72mm，孔徑，，，，，，， 軸承采用脂潤(rùn)滑，根據(jù)參考書(shū)［3］選用氈圈密封 d軸徑=30mm 4、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 選用鍵連接 參考圖8.1，考慮到軸上零件從軸的兩端依次安裝（大齒輪、左套筒、左端軸承由左端裝配；小齒輪、右套筒和右端軸承由右端裝配）及軸向固定，各軸段相應(yīng)直徑和長(zhǎng)度為： 軸承處直徑：

36、（由轉(zhuǎn)矩粗估基本主軸頸，再考慮滑動(dòng)軸承標(biāo)準(zhǔn)定出） 軸承處長(zhǎng)度：（為軸承寬度B+2mm+套筒長(zhǎng)度11mm+3mm，?。? 齒輪處直徑：（考慮齒輪結(jié)構(gòu)尺寸和裝拆方便，齒輪孔徑大于所通過(guò)的軸頸） 齒輪處長(zhǎng)度：，（由齒輪輪轂寬度決定，為保證套筒緊靠齒輪端面，使齒輪在軸向固定，其軸段長(zhǎng)度應(yīng)略小于輪轂長(zhǎng)度） 軸環(huán)直徑： （兩齒輪分別用軸環(huán)兩端面定位，根據(jù)軸徑為28mm。按參考書(shū)［3］推薦值，取，故軸環(huán)直徑） 軸環(huán)處寬度：，（軸環(huán)寬度一般為，?。? 兩軸承間的總長(zhǎng)度： =163mm 軸承與箱體內(nèi)壁距離S=5mm 齒輪與箱體內(nèi)壁

37、距離a=10mm 選用普通鍵連接，按參考書(shū)［3］按軸徑查相應(yīng)鍵的尺寸為：及，其中，軸上槽深轂上槽深 做軸的結(jié)構(gòu)圖如圖8.1所示 d1=d5=30mm l1=l5=35mm d2=d4=34mm l2=47mm l4=62mm d3=40mm l3=5mm S=5mm a=10mm 5、 軸的受力分析 確定跨度 求軸的支反力，做軸的受力圖 水平支反力 垂直面支反力 作彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖 水平彎矩圖 垂直面彎矩圖

38、 合成彎矩圖 轉(zhuǎn)矩圖 轉(zhuǎn)矩 L1=49mm L2=59.5mm L3=56.5mm

39、 FBH=1720.6N FAH=146.4N FBV=-296N FAV=-171N MCH= 69403.6Nmm MDH= 97213.9Nmm 6、 按彎矩和轉(zhuǎn)矩的合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 由圖8.1(f)知，截面D處彎矩最大，故校核該截面的強(qiáng)度。截面D的當(dāng)量彎矩： 由式得 查參考書(shū)［5］表15-6得 截面D的強(qiáng)度足夠 =28.15MPa

40、 =55MPa 7、 驗(yàn)算軸的疲勞強(qiáng)度 截面的抗彎模量W 抗扭截面模量WT 彎矩作用下的安全系數(shù) 轉(zhuǎn)矩 作用下的安全系數(shù) 綜合安全系數(shù) 由圖8.1(f)可知，D截面的彎矩值最大并有鍵槽，因此驗(yàn)算此截面的疲勞強(qiáng)度 該截面軸徑，槽寬，槽深，則此截面的抗彎、抗扭截面模量W、WT分別為： 此截面的應(yīng)力幅 平均應(yīng)力（忽略由軸向力作用產(chǎn)生的） 此截面的 查參考書(shū)［5］得：由表1-10等效系數(shù)：

41、， 由表1-7尺寸系數(shù)：， 由表1-8表面質(zhì)量系數(shù)： 由表1-12許用安全系數(shù)： 由表1-4應(yīng)力集中系數(shù)： 鍵槽處: ，； 配合處： ，； 按規(guī)定取中最大值,則， 滿(mǎn)足疲勞強(qiáng)度要求 W=3312mm3 WT=7242 mm3 =56.62 MPa 8、軸承壽命校核

42、計(jì)算內(nèi)部軸向力 計(jì)算軸承所受的軸向載荷 計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 計(jì)算軸的壽命 徑向載荷: 軸向載荷方向指向右側(cè)軸承 對(duì)7306AC型軸承，查表參考書(shū)［1］表11-10，有 故右側(cè)軸承有“壓緊“的趨勢(shì)，左側(cè)軸承有被”放松“的趨勢(shì)，于是 查參考書(shū)［1］表11-6，知7306AC軸承（）的判別系數(shù)，故 再由參考書(shū)［1］表11-6，查得,,,,因而軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷為 =2132.29

43、N 查參考書(shū)［1］表11-8，得，取中間值。查表11-7，得。查參考書(shū)3得7306AC的又 因?yàn)橐?年一大修，故3年換一次軸承 所以左端軸承壽命約為222119.9h，右端軸承壽命約為20919.5h。這對(duì)軸承的工作壽命為20919.5h F1=1426.68N F2=1745.88N Fa=658N S1=970.14N S2=1187.2N Fa2=1628.14N Fa1=970.14N P1=970.14N P2=2

44、132.29N 9、 軸的零件工作圖 圖8.1中間軸的受力分析及彎矩圖 (a)計(jì)算簡(jiǎn)圖；（b）水平面受力圖；（c）水平彎矩圖；（d）垂直面受力圖； （e）垂直面彎矩圖；（f）合成彎矩圖；（g）扭矩圖 8.2高速軸的設(shè)計(jì) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算和說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 1、 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 選擇軸的材料為45鋼，正火處理，由參考書(shū)［5］表15-2查得其強(qiáng)度值：，，，； 許用應(yīng)力由表15-6查得：，， =200MPa MPa MPa 2、計(jì)算軸的載荷 圓周力 軸向力 徑向力 高速軸所傳遞的轉(zhuǎn)

45、矩TI=23Nm 軸上斜齒圓柱齒輪的圓周力Ft、軸向力Fa、徑向力Fr為： TI=23Nm Ft1=984.589N Fa1=257.067N Fr1=372.08N 3、估算軸徑，選取軸承型號(hào) 選取軸承型號(hào) 軸的圓周速度 軸承潤(rùn)滑 由參考書(shū)［5］表15-3知：45鋼， 由式知： 考慮用到滑動(dòng)軸承，取，若選用角接觸軸承，型號(hào)為7305AC由參考書(shū)［3］查得有關(guān)數(shù)據(jù)為：外徑D=47mm，孔徑，，，，，，， 軸承采用脂潤(rùn)滑，根據(jù)參考書(shū)［3］選用氈圈密封 d軸徑=25mm

46、 v=1.55m/s 4、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 選用鍵連接 參考圖8.2，考慮到軸上零件從軸兩端依次安裝（齒輪、左套筒、左端軸承由左端裝配；右套筒和右端軸承由右端裝配）及軸向固定，各軸段相應(yīng)直徑和長(zhǎng)度為： 軸承處直徑：（由轉(zhuǎn)矩粗估基本主軸頸，再考慮滑動(dòng)軸承標(biāo)準(zhǔn)定出） 軸承處長(zhǎng)度：（為軸承寬度B+套筒長(zhǎng)度15mm+3mm），（為軸承寬度B+套筒長(zhǎng)度15mm） 齒輪處直徑：（考慮齒輪結(jié)構(gòu)尺寸和裝拆方便，齒輪孔徑大于所通過(guò)的軸頸） 齒輪處

47、長(zhǎng)度：（由齒輪輪轂寬度決定，為保證套筒緊靠齒輪端面，使齒輪在軸向固定，其軸段長(zhǎng)度應(yīng)略小于輪轂長(zhǎng)度） 軸環(huán)直徑： （兩齒輪分別用軸環(huán)兩端面定位，根據(jù)軸徑為27mm。按參考書(shū)［3］推薦值，取，故軸環(huán)直徑） 軸環(huán)處寬度：，（軸環(huán)寬度一般為，?。? 裝端蓋處直徑： 長(zhǎng)度：（軸承端蓋和箱體之間應(yīng)有調(diào)整墊片，取其厚度為2mm，軸承端蓋厚度取17mm，端蓋和帶輪之間有一定間隙，取15mm。綜合考慮，取 伸出箱體部分軸徑： 軸長(zhǎng)： 自由段直徑： 長(zhǎng)度:(中間軸長(zhǎng)度減去軸承處長(zhǎng)度再減去軸環(huán)和齒輪處長(zhǎng)度) 軸承與箱體內(nèi)壁距離S=

48、5mm 齒輪與箱體內(nèi)壁距離a=10mm 選用普通鍵連接，按參考書(shū)［3］按軸徑查相應(yīng)鍵的尺寸為：及，其中，軸上槽深轂上槽深 則該處齒輪處齒根圓與轂孔鍵槽頂部的距離為： 因?yàn)?.867<2.5mn,故該軸設(shè)計(jì)成齒輪軸，則有 ， 做軸的結(jié)構(gòu)圖如圖8.2所示 d3=d7=25mm l3=34mm l7=32mm d4=28mm l4=52mm d5=32mm l5=5mm d2=20mm l2=48mm d1=18mm l1=34mm d6=28mm l6=59mm S=5mm a=10mm t=3.

49、5mm t1=2.8mm 5、 軸的受力分析 確定跨度 求軸的支反力，做軸的受力圖 水平支反力 垂直面支反力 作彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖 水平彎矩圖 垂直面彎矩圖 合成彎矩圖 , 轉(zhuǎn)矩圖 轉(zhuǎn)矩 L1=73.5mm L2=51

50、.5mm L3=113.5mm FBH=1025.4N FDH=-485.82N HBV=682.09N FDV=302.49N 6、 按彎矩和轉(zhuǎn)矩的合成應(yīng)力校核州的強(qiáng)度 由圖8.2(f)可知，截面C處彎矩最大，故校核該截面的強(qiáng)度。截面C的當(dāng)量彎矩： 由式得 查參考書(shū)［5］表15-6得 截面C的強(qiáng)度足夠 =45.83MPa =

51、55MPa 7、 驗(yàn)算軸的疲勞強(qiáng)度 截面的抗彎模量W 抗扭截面模量WT 彎矩作用下的安全系數(shù) 轉(zhuǎn)矩 作用下的安全系數(shù) 綜合安全系數(shù) 由圖8.2(f)可知，C截面的彎矩值最大并有鍵槽，因此驗(yàn)算此截面的疲勞強(qiáng)度 該截面軸徑，槽寬，槽深，則此截面的抗彎、抗扭截面模量W、WT分別為： 此截面的應(yīng)力幅 平均應(yīng)力（忽略由軸向力作用產(chǎn)生的 此截面的 查參考書(shū)［5］得：

52、由表1-10等效系數(shù)：， 由表1-7尺寸系數(shù)：， 由表1-8表面質(zhì)量系數(shù)： 由表1-12許用安全系數(shù)： 由表1-4應(yīng)力集中系數(shù)： 鍵槽處: ，； 配合處： ，； 按規(guī)定取中最大值,則， 滿(mǎn)足疲勞強(qiáng)度要求 W=1368.35 mm3 WT=2930.85mm3 =51.41MPa

53、 8、軸承壽命校核 計(jì)算內(nèi)部軸向力 計(jì)算軸承所受的軸向載荷 計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 計(jì)算軸的壽命 徑向載荷: 軸向載荷方向指向左側(cè)軸承 對(duì)7305AC型軸承，查表參考書(shū)［1］表11-10，有 故右側(cè)軸承有“壓緊“的趨勢(shì)，左側(cè)軸承有被”放松“的趨勢(shì)，于是 查參考書(shū)［1］表11-6，知7204AC軸承（）的判別系數(shù)，故 再由參考書(shū)［1］表11-6，查得,,,,因而軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷為 查參

54、考書(shū)［1］表11-8，得，取中間值。查表11-7，得。查參考書(shū)3得7305AC的又 因?yàn)橐?年一大修，故3年換一次軸承 所以左端軸承壽命約為14672h，右端軸承壽命約為77226h。這對(duì)軸承的工作壽命為14672h F1=1361.46N F2=558.19N Fa=257N S1=925.79N S2=379.57N Fa2=636.57N Fa2=925.79N P2=782.67N

55、P1=1361.46N 8、 繪制軸的零件工作圖 圖8.2高速軸的受力分析及彎矩圖 (a)計(jì)算簡(jiǎn)圖；（b）水平面受力圖；（c）水平彎矩圖；（d）垂直面受力圖； （e）垂直面彎矩圖；（f）合成彎矩圖；（g）扭矩圖 8.3低速軸的設(shè)計(jì) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算和說(shuō)明 計(jì)算結(jié)果 1、 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 選擇軸的材料為45鋼，正火處理，由參考書(shū)［5］表15-2查得其強(qiáng)度值：，，，； 許用應(yīng)力由表15-6查得：，， =20

56、0MPa MPa =55MPa 2、計(jì)算軸的載荷 圓周力 軸向力 徑向力 高速軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩TI=175600Nmm 軸上斜齒圓柱齒輪的圓周力Ft、軸向力Fa、徑向力Fr為： TI=175.6Nm Ft4=2092.47N Fa1=566.79N Fr4=780.45N 3、估算軸徑，選取軸承型號(hào) 選取軸承型號(hào) 軸的圓周速度 軸承潤(rùn)滑 聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速 由參考書(shū)［5］表15-3知：45鋼， 由式知： 考慮用到滑動(dòng)軸承，取，若選用角接觸軸承，型號(hào)為7210AC，由

57、參考書(shū)［3］查得有關(guān)數(shù)據(jù)為：外徑D=90mm，孔徑，，，，，，， 軸承采用脂潤(rùn)滑，根據(jù)參考書(shū)［3］選用氈圈密封 按帶式運(yùn)輸減速器的工作要求，軸上所支撐的零件主要是齒輪、軸端得聯(lián)軸器以及軸承,轉(zhuǎn)矩。查參考書(shū)［4］表4-3，取載荷系數(shù)， 根據(jù)計(jì)算的轉(zhuǎn)矩、最小軸徑及軸的轉(zhuǎn)速，查參考書(shū)［3］得：聯(lián)軸器的型號(hào)選用凸緣聯(lián)軸器，YL9， ，，，，，，螺栓用6個(gè)，螺栓型號(hào)M10 因?yàn)?，?lián)軸器選擇合理 d軸徑=50mm v=0.3744m/s 4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

58、 選用鍵連接 參考圖8.3，考慮到軸上零件從軸兩端依次安裝（齒輪、右套筒、右端軸承由右端裝配；左套筒和左端軸承由左端裝配）及軸向固定，各軸段相應(yīng)直徑和長(zhǎng)度為： 軸承處直徑：（由轉(zhuǎn)矩粗估基本主軸頸，再考慮滑動(dòng)軸承標(biāo)準(zhǔn)定出） 軸承處長(zhǎng)度：（為軸承寬度B+套筒長(zhǎng)度15mm+3mm），（為軸承寬度B+ 套筒長(zhǎng)度15mm+1mm） 齒輪處直徑：（考慮齒輪結(jié)構(gòu)尺寸和裝拆方便，齒輪孔徑大于所通過(guò)的軸頸） 齒輪處長(zhǎng)度：（由齒輪輪轂寬度決定，為保證套筒緊靠齒輪端面，使齒輪在軸向固定，其軸段長(zhǎng)度應(yīng)略小于輪轂長(zhǎng)度） 軸環(huán)直徑： （兩齒輪分別用軸環(huán)兩端面定位，根據(jù)

59、軸徑為60mm。按參考書(shū)［3］推薦值，取，故軸環(huán)直徑） 軸環(huán)處寬度：，（軸環(huán)寬度一般為，?。? 聯(lián)軸器處處直徑：，軸長(zhǎng)度比聯(lián)軸器的轂孔長(zhǎng)度（112mm）短可保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上故該段軸長(zhǎng)取為110mm,即 端蓋處直徑：聯(lián)軸器固定靠軸段6的軸肩來(lái)定位的，為了保證定位可靠，軸段5應(yīng)比軸段7直徑大取軸端直徑為47mm 長(zhǎng)度：（軸承端蓋和箱體之間應(yīng)有調(diào)整墊片，取其厚度為2mm，軸承端蓋厚度取15mm，端蓋和帶輪之間有一定間隙，取15mm。綜合考慮，取 自由段直徑： 長(zhǎng)度:(中間軸長(zhǎng)度減去軸承處長(zhǎng)度再減去軸環(huán)和齒輪處長(zhǎng)度)

60、 軸承與箱體內(nèi)壁距離S=5mm 齒輪與箱體內(nèi)壁距離a=10mm 選用普通鍵連接，按參考書(shū)［3］按軸徑查相應(yīng)鍵的尺寸為：，其中，軸上槽深轂上槽深 做軸的結(jié)構(gòu)圖如圖8.3所示 d1=d5=50mm l5=38mm l1=35mm d4=55mm l4=57mm d3=65mm l3=10mm d7=42mm l7=110mm d6=47mm l6=35mm d2=55mm l2=40mm S=5mm a=10mm t=6.0mm t1=4.3mm 5、 力分析 確定跨度 求軸的支反力

61、，做軸的受力圖 水平支反力 垂直面支反力 作彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖 水平彎矩圖 垂直面彎矩圖 合成彎矩圖 轉(zhuǎn)矩圖8.3（g）轉(zhuǎn)矩 L1=103.5mm L2=56.5mm FBH=802.13N FAH=-21.68N HAV=1046.235N 6、 矩和轉(zhuǎn)矩的合成應(yīng)

62、力校核州的強(qiáng)度 由圖8.3(f)知，截面C處彎矩最大，故校核該截面的強(qiáng)度。截面C的當(dāng)量彎矩： 由式得 查參考書(shū)［5］表15-6得 截面C的強(qiáng)度足夠 =10.09MPa =55MPa 7、 軸的疲勞強(qiáng)度 截面的抗彎模量W 抗扭截面模量WT 彎矩作用下的安全系數(shù) 轉(zhuǎn)矩 作用下的安全系數(shù) 綜合安全系數(shù) 由圖8.3(f)可知，C截面

63、的彎矩值最大并有鍵槽，因此驗(yàn)算此截面的疲勞強(qiáng)度 該截面軸徑，槽寬，槽深，則此截面的抗彎、抗扭截面模量W、WT分別為： 此截面的應(yīng)力幅 平均應(yīng)力（忽略由軸向力作用產(chǎn)生的） 此截面 查參考書(shū)［5］：由表1-10等效系數(shù)：， 由表1-7尺寸系數(shù)：， 由表1-8表面質(zhì)量系數(shù)： 由表1-12許用安全系數(shù)： 由表1-4應(yīng)力集中系數(shù)： 鍵槽處: ，； 配合處: ，； 按規(guī)定取中最

64、大值,則， 滿(mǎn)足疲勞強(qiáng)度要求 W=10413.29 mm3 WT=390840.515mm3 =6.28MPa =0.225MPa =17.47 =323.64 S=17.44 8、軸承壽命校核 計(jì)算內(nèi)部軸向力 計(jì)算軸承所受的軸向載荷 計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 計(jì)算軸的壽命

65、 徑向載荷: =1318.34N軸向載荷方向指向右側(cè)軸承 對(duì)7210AC型軸承，查表參考書(shū)［1］表11-10，有 故右側(cè)軸承有“壓緊“的趨勢(shì)，左側(cè)軸承有被”放松“的趨勢(shì)，于是 查參考書(shū)［1］表11-6，知7210AC軸承（）的判別系數(shù)，故 再由參考書(shū)［1］表11-6，查得,,,,因而軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷為 =1046.45N =1652.8N 查參考書(shū)［1］表11-8，得，取中間值。查表11-7，得。查參考書(shū)3得7205AC的又 因?yàn)橐?年一大修，故3年換一次軸承

66、 所以左端軸承壽命約為922203h，右端軸承壽命約為232619h。這對(duì)軸承的工作壽命為232619h F1=1046.45N F2=1318.34N Fa=556.79N S1=711.69N S2=896.47N Fa2=1278.38N Fa2=711.69N P1=1046.45N P2=1652.8N =31290N 9、繪制軸的零件工作圖 圖8.3低速軸的受力分析及彎矩圖 (a)計(jì)算簡(jiǎn)圖；（b）水平面受力圖；（c）水平彎矩圖；（d）垂直面受力圖； （e）垂直面彎矩圖；（f）合成彎矩圖；（g）扭矩圖 第9章 減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸 代號(hào) 名稱(chēng) 設(shè)計(jì)計(jì)算 結(jié)果 箱座（體）壁厚