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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流TGSS-50型水平刮板输送机机头段的catia三维设计与实现毕业设计(论文)密 级：毕业设计(论文)TGSS-50型水平刮板输送机机头段的catia三维设计与实现TGSS-50 HORIZONTAL SCRAPER CONVEYOR - CATIA THREE-DIMENSIONAL DESIGN AND REALIZATION OF THE MACHINE HEAD学生姓名班 级学院名称专业名称指导教师.精品文档.图书分类号：学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经
2、注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者
3、签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要本论文是介绍如何对TGGS-50型水平刮板输送机-机头段CATIA 的三维设计与实现进行研究的，分析了影响其性能的各项因素，并进行了统计分析、设计计算与传动设计。桥头段主要分为以下几个部分：电机、减速器、出料斗、大、小链轮、头轮、轴承、链条、联轴器、箱体、主轴、轴承座、轴承左右端盖、螺母、平键、螺栓。CATIA是一款优秀的绘图软件，有极强的三维辅助设计能力，运用CATIA可以方便的构建悬架空间三维模型并能模拟其工作过程，进而对其优化设计，在曲面、曲线绘图方面尤其占据优势。根据已知因素绘制出各个零部件的CATIA三维视图,从而绘制出输
4、送机机头段的CATIA三维视图。此外，本论文对产品的安装、试车、操作、维修保养、故障排除等方面也有所涉及。关键词 输送机 ；CATIA； 机头段 ；三维设计AbstractThis paper is to describe how TGGS-50 Horizontal scraper conveyor - three-dimensional design and realization of the nose section CATIA research, analyzes the various factors that affect its performance and statisti
5、cal analysis, design, calculation and transmission design . Bridge segment is divided into the following sections: motor, reducer, a hopper, large and small sprocket, head wheels, bearings, chains, couplings, housing, shaft, bearing, bearing left and right end caps, nuts, flat key, bolts. CATIA is a
6、 good drawing software, a strong three-dimensional CAD capability, using CATIA can easily construct a three-dimensional model of the suspension space and can simulate the course of their work, and then optimize its design, surface, curve drawing particular aspects occupy advantage. Draw a three-dime
7、nsional view based on known factors in various parts of CATIA, which draw a three-dimensional view CATIA conveyor head section. In addition, the paper of the product installation, commissioning, operation, maintenance, troubleshooting, and other aspects have also been involved.Keywords Conveyors CAT
8、IA Machine head three-dimensional design目 录摘要IAbstractII1绪论11.1概述11.2 CATIA软件介绍11.3水平刮板输送机工作原理和特点31.3.1 使用范围和特点31.3.2 主要结构41.3.3 工作原理41.4 本课题的设计目的和主要内容51.5 设计进度安排及要完成任务52 设计计算62.1已知工艺参数62.2输送量计算62.3刮板链条张力计算62.4电动机的功率计算72.5输送链的选择与设计82.6链轮设计102.7减速机计算选型112.8.齿轮的计设计122.8.1高速级的设计122.8.2 低速级齿轮的设计162.9轴的设
9、计与校核192.10联轴器选择计算223 CATIA 绘图253.1 绘图主要步骤253.2 CATIA运动仿真314 安装与实现334.1产品安装334.2 产品试车334.3实际操作344.4 生产中的维修保养344.5 常见的故障及排除方案34结束语35致谢36参考文献37附录381绪论1.1概述从出现到现在成为主流输送设备，刮板输送机的发展在不断进步，从设计到生产再到使用，输送机的缺点慢慢的被改善，目前已经成为重要的运输设备。我国刮板输送机的发展状况比价特殊，需要从两个方面看问题。一方面，相比较而言，我国对刮板输送机的研究比较早。因为我国主要使用的资源是煤炭，在发展的过程中，煤矿遇到的
10、运输问题也是最多的，因此对于刮板输送机的研究也相对较多。自改革开放以来，对于用于煤 矿的刮板输送机也已经有了重大的突破，也渐渐地掌握了其关键技术，输送机产品系列也越来越丰富。另一方面，我国的刮板输送机行业目前还处于初级阶段，对该行业的研究还不是太成熟。相对于我国,国外刮板输送机行业的发展方向已经转向长距离、大运量、高带速。刮板输送机技术跟以前也有了长足的进步，在目前的发展中，刮板输送机的核心技术已经成为了动态分析与监控，这项技术的开发应用,对输送机来说是一场革命，它有效的改善了输送机的可靠性，对输送机的运行状态能够实时的进行监控。目前来说，国外的研究要比国内快的多，他们在理论上有了新的突破同时
11、又把理论应用到了实践当中。此外，国外在刮板输送机的功能多元化方面也有着较大的优势。他们在这方面已经有了很广的应用范围,如大倾角刮板输送机、空间转弯刮板输送机和管装式刮板输送机等各种类型。现阶段,国外很多种类的输送机已经投入使用，另一些也已经处在研发设计当中。在选题之前，已经有很多人研究过这类的课题，但基本上都是二维CAD软件制图。的确，相对于人工绘图，CAD绘图可以更加方便地修改图纸，目前已经被应用于许多的行业的生产设计，但是CAD无论多么的方便都改变不了他是平面制图的事实，也就无法避免掉平面制图的弊端。平面制图因为是二维图，看起来比较抽象，需要专业的技术人员才能看懂，所以不利于输送机技术的发
12、展与推广应用。因此，在这基础上，三维制图应用而生，其中CATIA设计在曲面造型方面有着独特的优势，对输送带的设计有着极大的帮助。CATIA三维设计出来的刮板输送机，各个结构之间的约束关系表达的更清楚，整体更形象，不仅可以体现出设计者的设计思想，还能显现出各个零部件之间的装配与干涉关系，也有利于非专业人员参考。因此，本课题具有相当的必要性。1.2 CATIA软件介绍CATIA是达索公司的主打产品策划规划项目。被用作PLM一起解决问题的策略中的重要构成成分，他能够辅助制造商策划自己将来的产品，并且从产品的前期，仿真，阐发以及详细策划和装配维修，这中间几乎包括所有的工业设计流程。CATIA模块化产品
13、系列提供的款式和造型策划，剖析和摹拟，产品策划，配置和系统项目，办理数码样本机器，机器生产。CATIA的产品依靠通达及可升级的V5环境构造框架。通过使公司重视产品策划常识，减少研发时间，运用CATIA的处理方式，可以加速产品适应市场的需要。而且，自1999年以来，CATIA在各种场合上已经被大量地使用在数字化原型设计的过程，因而使它变成全球最受人追捧、使用范围最广的产品研发系统。CATIA产品提供了八种三维设计和仿真领域的解决方案，分别是：通用机械，电子电气，建筑，造船，航空航天，工厂设计，消费品和汽车。CATIA在弧面研究中尤其占据优势：1.Generic Shape Design英文缩写G
14、SD，被用于创成式造型，是相当齐全的弧线操作工具以及最基本的弯曲平面组成构件，除了实现弧线操作以外，还能够实现延展，桥接，光顺，修补片断，界限增添，连接，凹凸，旋转，扫描，切割，投影和高级投影以及倒角的功能。2.Free Style Surface英文缩写FSS，被用于自由风格造型，他可以说是将GSD功能进行了一定程度上的强化。3.Automotive Class A英文缩写ACA，被用来进行曲面编辑和曲面打滑，在其工作的时候，不会破坏原来的光滑表面，可以同时进行多个曲面乃至多个产品的同步操作。4.FreeStyle Sketch Tracer英文缩写FST，可用来绘制草图，能够仅凭三视图或者
15、照片绘制出基本外形曲线。5.Digitized Shape Editor英文缩写DSE，可以绘制曲面，尤其擅长绘制小三角片体。6.Shape Sculpter英文缩写QSE，和DSE的功能相反，被用来生成曲线。7.Shape Sculpter被用来修改小型三角体的外形，可以对其进行很多的操作，功能很强大，和CATIA的曲面操作一样。8.Automotive BIW Fastening汽车车身紧固，可以用来设计焊接方式以及焊接的各种尺寸。9.Image & Shape像捏泥人一样进行产品设计，可以非常方便、快速地进行产品外形设计，迅速实现心里的产品概念，免去复杂的绘制图烦恼。10.Healing
16、 Assistant一款功能强大的曲面缝补工具，将各种曲面曲面漏洞修补好。根据以上的的介绍，我们可以很清楚的认识到，CATIA是一款优秀的绘图软件，有极强的三维辅助设计能力，运用CATIA可以方便的构建悬架空间三维模型并能模拟其工作过程，进而对其优化设计，在曲面、曲线绘图方面尤其占据优势，是一款功能极其强大、操作相对便捷的软件，完全符合我们的设计工作要求，因此我们选择了CATIA作为设计软件。1.3水平刮板输送机工作原理和特点1.3.1 使用范围和特点TGSS型水平刮板输送机能够分成三大类别，分别是：普通型、密封型以及特殊型。在实际的生产活动中，通常用于粮油的产品加工处理厂的库房、码头、轻型加
17、工业、酿造等等各行业，被用来运送各种原材料、物料坯体等等小颗粒形态或者粉末形态的物品。不能用来运送容量大于的物料，此外，温度高的、湿度强的、具有腐蚀性的块状的物料也不能传送。TGSS-50型水平刮板输送机和带式输送机、斗式提升机一样，是一种连续运载设备，它具有挠性牵引构建，可以在水平方向，倾斜方向以及垂直方向输送散装物料，经常被用来运输粮油、饲料加工厂原粮以及半成品和成品，尤其适合用在油脂加工厂中油料的输送以及粮食仓库粮食的输送。密封型水平刮板输送机能够用于输送容易挥发、容易渗入杂物的材料以及其它的一些容易被引燃、容易被引爆的材料。特殊型的水平刮板输送机有两层刮板、通风刮板、油刮板等类型，可以
18、用来弥补普通的机械的不足之处。和其他的水平刮板设备相比，它的突出特点有：1、 该设施装备经常被用来在水平方向上传输运送一些颗粒状及粉尘类的细小物料，并且可以能够在倾斜角150范围内输送。因此，在从一个地方进出物料的基础上，他还可以从不同的地方进出物料，并且可以输送具有毒性的、容易被引爆的、温度高的以及容易被吹走的物料，可以改善工人工作环境并且可以减少对于环境的污染。2、 该设备具有耐用、运转平稳、结构小尺寸、运送量大、低能环保、物料不容易破损等特性。3该设备结构简单，封闭性好，进出物料的装置简单实用，可以从多个地点进出物料，设备安置方式多种多样，可以随意安排，可以在同一时间多个方向进行物料的传
19、输运送。4、 该设备的引导轨道使用的是密度高的具有很强耐磨性的塑料板或者是锰金属板，在机器外壳的侧面、底面都附有耐磨性超强的锰金属板，可以极大地延长该设备的使用周期。5、 该设备的头、尾以及中间的机器外壳全部采用组装结构，进行各项操作更加的方便快捷有效。6、该设备的链条采用焊接弯板链，模锻链，套筒滚子链等，产品各项性能可靠，机械强度高，工作时能提供的拉力大，使用周期长。1.3.2 主要结构图1-1图1-2 结构原理图本次设计研究的重点是TGSS-50水平刮板输送机的机头段，是整个设备的动力输出端，其性能的好坏对设备有重要的影响，其主要组成部分有：机壳、轴承、轴承座、轴承左端盖、轴承右端盖、主轴
20、、头轮、出料斗、支脚、大链轮、小链轮、链条、上盖板、左盖板、右盖板、电机、联轴器、减速器、减速器轴、支脚、平键、螺栓、螺母等。本次设计最终将使用CATIA将以上零部件三维图绘制出，并组装出该设备的三维实体。1.3.3 工作原理进入输送机的物料将会受到刮板链条对其造成的压力以及其本身的重力，由此物料之间会产生内摩擦，从而使物料保持相对稳定的状态，并克服物料与输送机之间的摩擦力，使物料随着刮板链条被连续输送。头部和尾部链轮分别为驱动轮和张紧轮，链条啮合在头尾轮上，通过齿轮啮和实现产品驱动，链条被安置于机槽内部，刮板安装在链条上，可以用于输送物料，电机带动驱动轮通过带动链条以及张紧轮来带动刮板，从而
21、实现物料的连续输送。该设备的驱动装置安装在机头段，而张紧装置安装在机尾涨紧轮所在的部分，他的进料口设置在机尾段机槽的上面，而出料口设置在机头段机槽的下面。在刮板运送机运转的期间，不管是水平或垂直的运送，当材料从进口进来的封闭的机槽内之后，在刮板的作用力、物料所受到的地球引力等外力的作用下，会产生足够的内摩擦力，从而使散装材料能够克服摩擦力与重力并形成一个相对而言较为稳定的整体，在输送机的作用下以一个整体的状态向前进行输送。刮板链条是刮板与链条一体化的产物，它的作用是传递动力以及传送物料，是传递工作变得非常的方便、快捷。机槽是该设备的外部壳体，它可以起到将传动装置等密封以及承载其他零部件的作用，
22、更重要的它还是物料输送的内部腔体，因此必须有良好的耐磨擦的性能。1.4 本课题的设计目的和主要内容本论文设计TGSS-50型水平刮板输送机的方案是：1. 巩固和深化已有的知识，学习吸收基本的专业知识，提高综合运用这些知识来独立分析和解决实际问题的能力。2. 在第一点的基础上进行相关资料的搜集、查阅。2. 明确相关的指导方案，开始具体的设计，掌握CAD及CATIA等计算机绘图技能。3. 要了解实际情况，广泛地收集国内和国际层面的信息。4. 深入细致的调查研究，从经济，技术和解决问题的能力等方面进行全面分析。本课题的主要的设计内容：从实际出发，在现有设备TGSS-50水平刮板输送机的基础上进行设计
23、和开发，设计性能参数如表2-1所示的水平刮板输送机。由于本次研究的是机头段，因此本设计将绘制出机头段各零部件以及机头整体的CATIA三维视图，为了出图方便也会绘制CAD二维图，所有的图都通过计算机绘图绘制。1.5 设计进度安排及要完成任务表1-1 总的时间前进速度表时间事件第一个星期调查研究与此有关键联系的文章贡献材料，搜集寻找资料第二个星期全面的调研分析已收集的材料，并且提出而且辩论验证整个的研发方案第三个星期设计计算第四个星期设计计算第五个星期设计计算第六个星期绘制总装图的草图第七个兴趣绘制总装图的草图第八个星期正式绘制装配图第九个星期正式绘制装配图第十个星期正式绘制零部件图第十一个星期正
24、式绘制零部件图第十二个星期正式绘制零部件图第十三个星期整理各项资料，写论文2 设计计算2.1已知工艺参数Tgss-50 型重要的已经知道的数据如下表所示表 2-1 已知工艺参数表规格型号TGSS-50产品的生产工作能力（T/D）200250产品的蒸汽压力（Mpa）0.5进料时候的温度（）40出料时候的温度（）60链条的速度（s/m）0.450.65空气当空气进入刮板机时温度（）105空气当空气离开刮板机时温度（）68投入刮板机中的豆胚量6.25t/h去水率4基槽的宽度 mm500输送的距离 m90烘干的时间 min15主机的功率 Kw1.052.2输送量计算 公式见式(2.1) 式(2.1)式
25、中:设定Q=300t/hh刮板机槽高；B刮板机槽宽；物料容量：取r=0.75t/m3(参照) ；是刮板链速度：取v=0.6m/s；是输送效率，=0.75（参照SMS40）；B*h是输送截面。B*h=300/（36000.60.750.75）=0.25取 B=0.5m h =0.5m2.3刮板链条张力计算 式（2.2）式中： T链条缠进头轮的时候所受到的张力（N）；L0整个机体的长度，L0=40m；G链条单位长度质量,G=36.3kg/m；GV物料单位长度质量(Nm) ； 式（2.3） f物料的内摩擦系数； f1物料的外摩擦系数； 式（2.4）式中：物料内摩擦角即堆积角，一般取，取； 物料的外摩
26、擦角，；n物料对机槽两侧的侧压系数。 式（2.5）式中：动力系数 当0.32ms时，x=1.0； 当O.32ms时，x1.5。T=9916kg2.4电动机的功率计算 式（2.6）式中： N是所需电动机计算功率（kw）； T刮板链条张力，T=9916kg； K1备用系数，K11.1-1.3,取1.1； 传动效率。 式（2.7）式中： JZQ减速器的传动效率，0.920.94，取；=0.94；开式链传动的传动效率，=0.85一0.90,取=0.90。 N=74.6kw 计算的之电动机功率，必须满满足是电动机的额定功率.因此被设计选择使用三相异步电动机Y系列（Ip44）Y315L2-10。2.5输送
27、链的选择与设计1.链条的选择刮板链的张力计算必须满足：TF P式中：T 是链条的最大张力, T=9916kg；P 刮板链的许用载荷(N) ；g重力加速度，取g=9.8N/kg；F刮板链的使用系数。 F=1.211.2=1.44 式（2.8）式中：速度系数，当032V05ms时, =12；长度系数，输送机总长度=50m时, =1.0；物料系数，=1.2。TF =1.4499169.8N=139.912.7双排)=17.6mm 为内链节内宽=18.9mm8.齿全宽 =72.32mm 为排距=49.35mm；2.7减速机计算选型1.减速器的总传动比 电动机额定功率为75kW，满载转速是600r/mi
28、n =8.82.分配减速器的传动比 按展开式布置。考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，可按图12（课程设计指导书）展开曲线差得=3.4，则=2.6。3.各轴转速 1轴 =590r/min 2轴 =173.5r/min 3轴 =66.7 r/min 输送轴 =33.35r/m4.各轴输入功率 1轴 =72.8kw 2轴 =69.2kw 3轴 =65.8kw 输送轴 =61.3kw是电动机功率，取=0.99（弹性联轴器），=0.98（滚子轴承），=0.97（齿轮效率），链的效率=0.95。5.各轴输入转矩 已知电动机输出转矩 =9550=1213.98N.m 输入转矩 1轴 =1201.84N.
29、m 2轴 =3884.41N.m 3轴 =9600.54N.m 输送轴 =18241.03N.m2.8.齿轮的计设计2.8.1高速级的设计1选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数1）按传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动；2）输送机为为一般工作机器，选7级精度；3）材料选择，选小齿轮材料为40Cr，硬度280HBS，大齿轮为45钢（调质）硬度为2240HBS，二者材料硬度相差40HBS；4）选小齿轮齿数=17，大齿轮齿数=3.417=57.8，取=58。2按硬面接触强度设计 由设计公式进行试算 式（2.12）1）试选载荷系数=1.3；2）计算小齿轮传递的转矩 =1.163）选取齿宽系数；4）由表10-6
30、材料的弹性影响系数；5）由图10-21d按齿轮硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限600Mpa,大齿轮的接触疲劳强度极限=550Mpa。6)由是10-13计算应力循环次数。 =609601(2830015)7)由图10-19取接触寿命系数=0.90 ， =0.96；8)计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1，得 =540Mpa =528Mpa(2)计算1）试算小齿轮分度圆直径，代人中较小的值=2.32 =119.8mm2)计算圆周速度v V=3.7m/s3)计算齿宽b b=1119.8=119.8mm4)计算齿高与齿宽比 模数=119.8/17=7.05mm 齿高h=2.25=15
31、.86m =7.555)计算载荷系数根据v=6.4m/s,由图10-8查得动载荷系数=1.07；直齿轮， ；由表10-2查得使用系数=1；由表10-4用插值法查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时，=1.423；由=7.56，=1.423查图10-13的=1.31故载荷系数 =11.0711.423=1.5236)按时间的载荷系数校正所算的分度圆直径，得 126.29mm7)计算模数m =7.433.按齿根弯曲强度设计 式（2.13）(1)确定公式中个计算值1）得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500Mpa,大齿轮的弯曲强度极限=380Mpa；2)取弯曲疲劳寿命系数=0.85,=0.88；3)计算
32、弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4得 =303.57Mpa =238.86Mpa4)计算载荷系数 =11.0511.31=1.385)查齿形系数 =2.97 ， =2.18；6）查取应力校正系数 =1.52，=1.79； =0.01487 =0.02106 大齿轮的数值大（2）设计计算m=6.16 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿数模数m的大小主要取决于齿根弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取有弯曲强度算得的模数6.16就近圆整并取标准值m=6.5mm，按接触强度算得的分度圆直径=12
33、6.29mm,算出小齿轮齿数。 =126.29/6.5=19.4，取20 =3.420=57.8 取58这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。4.几何尺寸计算（1）计算分度圆直径 =130mm =442mm (2)计算中心距 a=286mm (3)计算齿轮宽度 b=130mm取=130mm =135mm2.8.2 低速级齿轮的设计1选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数选小齿轮齿数=25，大齿轮齿数=2.625=65，取=65。2按硬面接触强度设计 由设计公式进行试算 式（2.14）1）试选载荷系数=1.3；2）计算大齿轮传递的转矩 =
34、3.83）选取齿宽系数；4）材料的弹性影响系数；5）小齿轮的接触疲劳强度极限600Mpa,大齿轮的接触疲劳强度极限=550Mpa。6)计算应力循环次数。 =609601(2830015)7)取接触寿命系数=0.90 ， =0.94；8)计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1，得 =540Mpa =517Mpa(2)计算1）试算小齿轮分度圆直径，代人中较小的值=2.32 =172.3mm2)计算圆周速度v V=1.56m/s3)计算齿宽b b=1172.3=172.3mm4)计算齿高与齿宽比 模数=172.3/25=6.89mm 齿高h=2.25=15.5mm =11.115)计
35、算载荷系数根据v=2.6m/s,得动载荷系数=1.00；直齿轮， ；使用系数=1；用插值法查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时，=1.423；由=11.11，=1.423查图10-13的=1.32故载荷系数 =1111.32=1.326)按时间的载荷系数校正所算的分度圆直径，得 173.2mm7)计算模数m =6.9 3.按齿根弯曲强度设计得弯曲强度的设计公式为 式（2.15）(1)确定公式中个计算值1）得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500Mpa,大齿轮的弯曲强度极限=380Mpa；2)取弯曲疲劳寿命系数=0.85,=0.88；3)计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4得 =303.57Mpa =238.86Mpa4)计算载荷系数 =1111.32=1.325)查齿形系数=2.62 ， =1.59；6）查取应力校正系数=1.52 ， =1.79； =0.013118 =0.011915（2）设计计算 m=5.9mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿数模数m的大小主要取决于弯曲弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取有弯曲强度算得的模数6.23就近圆整并取标准值m=6mm，按接触强度算得的分度圆直径=173.2mm,算出小齿轮