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文檔簡介

設(shè)計說明書 計算及說明結(jié)果目錄設(shè)計任務(wù)書1傳動方案的擬訂1電動機的選擇與計算2傳動裝置P、n、T的計算4齒輪傳動設(shè)計5驗算工作轉(zhuǎn)速誤差11軸的初步設(shè)計11聯(lián)軸器的選擇12軸承的選擇13減速器兩軸的設(shè)計13鍵連接的強度校核18驗算滾動軸承壽命18箱體設(shè)計20潤滑方式,潤滑劑及密封裝置的選擇23設(shè)計小節(jié)及心得體會24參考文獻25一、 設(shè)計任務(wù)書1. 設(shè)計任務(wù)題目:設(shè)計用于輸送機的一級圓柱齒輪減速器(斜齒)2. 原始數(shù)據(jù)(1) 題目編號:B2(2) 運輸機工作轉(zhuǎn)矩:T=720Nm(3) 運輸機工作轉(zhuǎn)速:n=145r/min3. 工作條件:連續(xù)單向運轉(zhuǎn),工作時有輕微震動,使用期限為8年,生產(chǎn)十臺,兩班制工作,運輸機工作轉(zhuǎn)速允許誤差5%。二、 傳動系統(tǒng)方案的擬訂 螺旋輸送機傳動系統(tǒng)方案如下圖所示: 1電動機 2聯(lián)軸器 3一級圓柱齒輪減速器 4開式圓錐齒輪傳動 5輸送螺旋 選用圓錐齒輪傳動和閉式圓柱齒輪傳動。該方案傳動比不太大,效率較高,精度易于保證。閉式圓柱齒輪由電動機驅(qū)動,中間由聯(lián)軸器相連。電動機1將動力傳到聯(lián)軸器2,再傳到減速器3,經(jīng)聯(lián)軸器將動力傳至開式圓錐齒輪,帶動輸送螺旋5工作。直齒圓錐齒輪制造容易,成本低,應(yīng)用廣泛;但承載能力低,噪聲大。多用于低速、輕載而穩(wěn)定的場合。閉式齒輪傳動瞬時速比穩(wěn)定,傳動效率高,工作可靠,壽命長,結(jié)構(gòu)緊湊,外形尺寸小,輪齒可以做成斜齒,用于速度較高或載荷較重的傳動。三、 電動機的選擇與計算1、電動機類型的選擇按工作要求選用Y系列全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機 ,電壓380V。因為此類型電動機應(yīng)用廣泛、結(jié)構(gòu)簡單、起動性能好、工作可靠、價格低廉、維護方便。2、電動機功率的選擇電動機容量 = =10.93 KW傳動裝置的總效率為:=(聯(lián)軸器選用彈性聯(lián)軸器)=0.990.995 取=0.99(球軸承)=0.99(圓柱齒輪傳動,8級精度)=0.97(錐齒輪傳動,開式齒輪傳動)=0.920.95 取=0.95所以,電動機至工作機之間傳動裝置的總效率=0.970.95=0.868電動機所需輸出功率:=12.594 KW工作時有輕微振動,選擇電動機容量時應(yīng)保證電動機額定功率等于或稍大于工作機所需的電動機功率,即 電動機額定功率 = 11.312.594=12.59416.372 KW圓柱齒輪i=35 錐齒輪i=23電動機轉(zhuǎn)速=(3)=(615)=8702175符合范圍的有 1000、1500由表161查得方案1方案電動機型號額定功率電機轉(zhuǎn)速總傳動比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1Y160L4型15KW150014602Y180L615KW9701000方案1總傳動比i=10.069方案2總傳動比i=6.690經(jīng)比較選擇Y160L4型電動機軸徑D=42 伸出長度E=110 F=12 G=37 L=6452、分配傳動比 其中為減速箱外傳動比,i為減速器傳動比取圓柱齒輪傳動比則減速器外的傳動比四、 傳動裝置P、n、T的計算 對于1軸(輸入)kw=對于1軸(輸出)=80.738對于2軸(輸入)對于2軸(輸出)對于3軸(輸入)對于3軸(輸出)對于4軸(輸入)對于4軸(輸出)所以,上述運動及動力參數(shù)匯總?cè)缦螺S名功率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳動比i效率輸入輸出輸入輸出電動機軸12.59482.379146011410.990.960.980.9411軸12.46812.34381.55480.73814602軸11.97311.853313.266310.1333653軸11.73511.618307.039303.969365螺旋傳動11.03710.927726.849719.581145.014五、 齒輪傳動設(shè)計1.減速箱外部開式錐齒輪傳動設(shè)計選擇材料及確定許用應(yīng)力選用軟尺面:小齒輪:45號鋼調(diào)質(zhì),硬度為229286HBW,取260HBW大齒輪:40Cr調(diào)質(zhì),硬度為240285HBW;取250HBW設(shè)計準(zhǔn)則:因為該齒輪為開式齒輪傳動,所以只需按齒根彎曲疲勞強度計算。由于開式齒輪傳動以齒面磨損為主,為保證具有一定的壽命,按彎曲強度計算出模數(shù)后,將其增大1015,再取相近的標(biāo)準(zhǔn)值。按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計式中圓錐小齒輪轉(zhuǎn)矩(1)選擇齒數(shù) 取(2)小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩T(輸出)T=303969(3)齒輪為對稱布置且為軟齒面,取 (開式0.5)(4)確定載荷系數(shù)KK=1.31.6 齒輪對稱布置取K=1.4(5)確定模數(shù)i=cot=2.517 =21.688i=tan=2.517 =68.332當(dāng)量齒數(shù) 而 所以=放大10%15%m=5.4985.7477m取6(6)主要尺寸 mmmmmmmmh=2.2m=13.2mmR=mm mmmmmmmmb=經(jīng)計算可得:m=6名稱代號小齒輪大齒輪齒數(shù)Z1743分度圓錐角21.66868.332模數(shù)m6齒頂高6齒根高7.2全齒高h13.2錐距R138.716齒頂角齒根角齒根圓直徑113.152262.431齒頂圓直徑88.618252.683齒寬b42(7)校核齒根疲勞彎曲強度足夠2.減速器內(nèi)圓柱齒輪傳動(1)選用軟尺面:小齒輪:45號鋼調(diào)質(zhì),硬度為229286HBW,取260HBW大齒輪:40Cr調(diào)質(zhì),硬度為240285HBW;取250HBW設(shè)計準(zhǔn)則:軟齒面閉式傳動,應(yīng)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計,按齒根彎曲疲勞強度校核。(2)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計齒數(shù) 小齒輪轉(zhuǎn)矩:T= 80738Nmm載荷系數(shù)K=1.31.6取K=1.4(連續(xù)單向運轉(zhuǎn),工作時有輕微振動)選擇齒寬系數(shù) 因為齒輪為對稱布置且為軟尺面故取齒寬系數(shù) i=4取按標(biāo)準(zhǔn)值圓整為a=幾何尺寸名稱代號小齒輪大齒輪分度圓直徑d60240齒頂高2.5齒頂圓直徑65245齒根高3.125齒根圓直徑53.75233.75全齒高h5.625中心距a150按齒根彎曲疲勞強度校核由1式(9-42) 齒型系數(shù)按由教材機械設(shè)計基礎(chǔ)表9-7查得齒形系數(shù)的確定 代入計算公式得:齒根疲勞彎曲強度足夠齒輪精度=4.587 精度為7級因此采用浸油潤滑六、 驗算工作轉(zhuǎn)速誤差理論轉(zhuǎn)速=145.014實際轉(zhuǎn)速=145七、 軸的初步設(shè)計 選擇軸的材料,確定許用應(yīng)力,四軸均選用45鋼,正火處理對軸1,A取105;對軸2,A取105;對軸3,A取105=21.462mm=33.612 mm=33.388 mm對于1軸,開兩個槽=21.462103%=22.106 mm對于2軸,開兩個槽=33.612103%=34.620 mm 對于3軸,開兩個槽=33.388103%= 34.390mm 由于高速軸通過聯(lián)軸器與電動機相聯(lián),故應(yīng)根據(jù)所選擇的電動機型號及其軸伸直徑尺寸,先確定聯(lián)軸器的型號,然后再根據(jù)所選聯(lián)軸器的軸孔直徑,確定軸伸出端的軸頭直徑。八、 聯(lián)軸器的選擇類型:彈性柱銷聯(lián)軸器運輸機的安裝精度一般不高,易用撓性聯(lián)軸器,輸出端轉(zhuǎn)速低,動載荷小,轉(zhuǎn)矩較大,故應(yīng)選用結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、具有微量補償兩軸線偏移和緩沖吸振能力彈性柱銷聯(lián)軸器。其優(yōu)點是裝拆方便,不需潤滑,有較好的耐磨性,可補償兩軸相對位移和緩和沖擊。高速軸端聯(lián)軸器選擇 電動機軸伸直徑D=42mm 軸伸長度E=110mm1)計算轉(zhuǎn)矩 T=82.379N n=1460由1表13-1查取工況系數(shù)K=1.5 2)選擇型號由機械設(shè)計課程設(shè)計P141表13-5查得適合選擇HL3聯(lián)軸器HL3低速軸軸端聯(lián)軸器的選擇計算1)計算轉(zhuǎn)矩T=310.33N n=365 工作系數(shù)K=1.5 2)選擇型號 由2P141表13-5查得適合選擇TL7聯(lián)軸器TL7由于電動機及聯(lián)軸器的型號均已確定,所以高速軸及低速軸的軸徑也可以確定 九、 軸承的選擇(1)選擇角接觸球軸承,初步選定高速軸采用7208AC,d=40mm n=1460低速軸采用7210AC,d=50mm n=365 所以均采用脂潤滑(2)軸承組合的設(shè)計因支撐跨距不大,采用兩端固定式軸承組合方式。十、 減速器兩軸的設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計原理設(shè)計各軸段的徑向尺寸考慮軸上零件的定位和固定、加工工藝和裝拆工藝等的要求,將軸制成兩端小、中間大的階梯狀結(jié)構(gòu)??紤]以下因素:a) 定位軸肩的徑向尺寸 軸肩高度h應(yīng)比零件孔的倒角C或圓角半徑r大 2-3mm, 軸肩的圓角半徑r應(yīng)小于零件孔的倒角C或圓角半徑。b) 非定位軸肩的尺寸 直徑變化量較小,一般取0.5-3mm。c) 有配合處的軸徑 1、 高速軸的設(shè)計軸的選擇為基孔制,由于所選軸承7208AC的內(nèi)圈直徑為40mm,即該段軸的的軸徑為40mm,再加上一個定位軸肩則高速齒輪所在軸的軸徑最少為55mm,與其分度圓直徑60mm較接近,故適宜做成齒輪軸。設(shè)計軸徑尺寸 軸外伸端的直徑由所選聯(lián)軸器的型號及軸孔直徑確定,取d1=30mm,與最初設(shè)計一致。為使聯(lián)軸器軸向固定,下一軸段取直徑,為便于軸承的裝拆,與透蓋氈圈接觸的軸段公差取h8,即比安裝軸承處的直徑(該處公差為k6)略細;裝滾動軸承的軸段取標(biāo)準(zhǔn)直徑,7208AC的內(nèi)圈直徑是40mm,所以取,,裝齒輪的軸段直徑取。軸的軸向尺寸1)確定軸的軸向尺寸因為高速軸為齒輪軸,所以軸頭長度即為輪轂寬度66mm。7208AC型軸承寬度B= 18 mm,擋油環(huán)寬取14 mm,套筒寬取8 mm,故此軸段長度為18+14+8=40 mm。截止到軸承處另一裝軸承的軸段取擋油環(huán)的寬度也為14 mm, 軸肩寬度取8 mm,所以該軸段長度是18+14+8=40 mm。由結(jié)構(gòu)草圖可知,跨距選擇凸緣式軸承蓋,取這一軸段的長度為38 mm。所選聯(lián)軸器伸出端長 82 mm所以,軸的總長是82+38+32+8+66+8+32=266mm。軸上零件的軸向固定聯(lián)軸器及齒輪處均采用A型普通平鍵連接,由機械設(shè)計課程設(shè)計P108表10-26查得鍵的尺寸為寬度高度長度 ,。(2)低速軸的設(shè)計設(shè)計軸徑尺寸 軸外伸端的直徑由所選聯(lián)軸器的型號及軸孔直徑確定,取d1=40,為使聯(lián)軸器軸向固定,下一軸段取直徑d2=44,為便于軸承的裝拆,與透蓋氈圈接觸的軸段公差取h8,即比安裝軸承處的直徑(該處公差為k6)略細;裝滾動軸承的軸段取標(biāo)準(zhǔn)直徑,7210AC的內(nèi)圈直徑是50mm,所以取mm,裝齒輪的軸段直徑取mm,為使齒輪軸向定位穩(wěn)定,做一軸肩取直徑=64mm。設(shè)計軸的軸向尺寸1)確定軸的軸向尺寸齒輪輪轂寬度60 mm,所以取安裝齒輪的軸頭長度為57 mm。7210AC 型軸承寬度B=20 mm,擋油環(huán)寬取16 mm,套筒寬取9 mm,故此軸段長度為20+16+9=45 mm。截止到軸承處另一裝軸承的軸段取擋油環(huán)的寬度也為16 mm, 軸肩寬度取9 mm,所以該軸段長度是20+16+9= 45mm。由結(jié)構(gòu)草圖可知,跨距選擇凸緣式軸承蓋,取這一軸段的長度為 36+45=81mm。所選聯(lián)軸器伸出端長 112 mm所以,軸的總長是36+9+60+45+81+112=343mm軸上零件的軸向固定聯(lián)軸器及齒輪處均采用A型普通平鍵連接,由2P108表10-26查得鍵的尺寸為寬度高度長度 聯(lián)軸器處為mm ,齒輪處為。校核軸的強度(2)按彎扭合成強度計算(見附圖)A) 畫出軸的結(jié)構(gòu)簡圖和軸的受力圖,并確定軸上的作用力從動軸上的轉(zhuǎn)距T313.266Nm,n=365由于采用角接觸球軸承,且為正裝,所以簡支梁距離減小,由表查得a=26.3mm作用在齒輪上的圓周力、徑向力分別為B) 作水平面內(nèi)的彎矩圖支承反力截面C處的彎矩: C) 作垂直面內(nèi)的彎矩圖支承反力 截面的彎矩:左右側(cè) D) 作合成彎矩M圖合成彎矩:截面左側(cè)截面右側(cè)E) 作轉(zhuǎn)矩T圖作當(dāng)量彎矩Me圖 因單向傳動,轉(zhuǎn)矩可以認為按脈動循環(huán)變化,所以應(yīng)力校正系數(shù), 則危險截面C處的當(dāng)量彎矩F) 校核危險截面軸徑由1式(12-3)得: 因C處有鍵槽,故將軸徑增大3%,即。在結(jié)構(gòu)設(shè)計草圖當(dāng)中,此處軸徑為56mm,故強度足夠。 十一、 鍵連接的強度校核在我的設(shè)計中選用的是平鍵連接,材料為45鋼,校核時準(zhǔn)則為鍵的擠壓強度。校核前先選擇若干鍵連接中最危險的部位進行校核,若校核成功其他鍵連接也是安全的。在鍵、軸、輪轂三者中材料最弱的是輪轂。 擠壓強度條件是:=100120MPa(1)低速軸齒輪與軸頭間的A鍵 該段軸直徑為56mm l=L-b=50-16=34mm T=313.266Nm帶入公式得經(jīng)校核擠壓強度滿足要求(2)低速軸外伸端與聯(lián)軸器處的鍵l=L-b=100-12=88mm 該段軸直徑d=40mm帶入公式得經(jīng)校核擠壓強度滿足要求十二、 驗算滾動軸承壽命驗算公式由前面已知條件算得:對于7210AC軸承,由表1213查得:內(nèi)部軸向力FsFs=0.68Fr由手冊查得對于7210ACY=0.87 e=0.68所以,軸承2被“壓緊”,1被“放松”軸承1所以 X=1 Y=0軸承2 X=0.41 Y=0.87軸承2危險,Cr=40.8對于球軸承 在機械設(shè)計基礎(chǔ)中查得溫度系數(shù),載荷系數(shù)滿足壽命要求十三、 箱體設(shè)計1)結(jié)構(gòu)設(shè)計及其工藝性采用鑄造的方法制造,應(yīng)考慮到加工時應(yīng)注意的問題,例如壁厚應(yīng)均勻,過度平緩,外形簡單,考慮到金屬的流動性,避免縮孔、氣孔的出現(xiàn),壁厚要求8,鑄造圓角要求,還要考慮到箱體沿起模方向應(yīng)有1:20的起模斜度,以便方便起模。 要保證箱體有足夠的剛度,同時要保證質(zhì)量不會過大,因為初始設(shè)計時此減速器各個零件都較大,綜合考慮壁厚取8mm,并在軸承座附近加支撐肋,選用外肋結(jié)構(gòu)。另外,為提高軸承座處的聯(lián)接剛度,座孔兩側(cè)的連接螺栓應(yīng)盡量靠近,但不得不與軸承端蓋聯(lián)接螺釘?shù)穆葆斂赘缮?,為此軸承座附近做出凸臺,有一定高度以留出足夠的扳手空間,但不超過軸承座外圓。凸臺高度取40mm。箱蓋、箱座的聯(lián)接凸緣及箱座底凸緣應(yīng)有足夠的剛度。 設(shè)計箱體結(jié)構(gòu)形狀時還應(yīng)盡量減小機械加工面積,減少工件和刀鋸的調(diào)整次數(shù),保證同一軸心線上的兩軸承座孔的直徑應(yīng)盡量一致,以便鏜孔并保證鏜孔精度。各軸承座外端面應(yīng)位于同一平面,箱體兩側(cè)應(yīng)對稱,便于加工檢驗。盡量減少加工面積,螺栓頭部或螺母接觸處做出沉頭座坑,結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足連接和裝配要求,螺紋連接處留出足夠的扳手空間等等。2)各部分結(jié)構(gòu)具體要求 詳見機械設(shè)計課程設(shè)計P31 大體要求如下:高速軸輪轂與內(nèi)壁相差,在我的設(shè)計中取13mm內(nèi)壁與外壁相差,考慮到我設(shè)計的減速器較大,內(nèi)壁與外壁l=22+20+8+6=56mm 小齒輪與內(nèi)壁要有一個的距離差,取10mm擋油環(huán)在定軸承的基礎(chǔ)上縮進0.5mm螺釘位置的確定是在外壁確定的基礎(chǔ)上軸向加,螺釘選擇時,考慮更多的是安裝及拆卸的方便,與結(jié)構(gòu)分布的合理性。3)附件結(jié)構(gòu)的設(shè)計要設(shè)計啟蓋螺釘,其上的螺紋長度要大于箱蓋聯(lián)接凸緣的厚度,釘桿端部要做成圓柱形,加工成半圓形,以免頂壞螺紋。為了保證剖分式箱體軸承座孔的加工與裝配精度,在箱體聯(lián)接凸緣的長度方向兩端各設(shè)一圓錐定位銷。兩銷間的距離盡量遠,以提高定位精度。長度應(yīng)大于箱蓋和箱座聯(lián)接凸緣的總厚度,以利于裝拆。為了拆卸及搬運減速器,在箱蓋上裝有吊耳,可直接在箱蓋上鑄出;在箱座兩端凸緣下面直接鑄出吊鉤,用于調(diào)運整臺減速器。游標(biāo)的設(shè)計主要以可以方便裝拆為設(shè)計準(zhǔn)則,注意使箱座油標(biāo)的傾斜位置便于加工和使用。游標(biāo)的作用是保持向內(nèi)正常的油量。選用帶有螺紋的桿式油標(biāo)。最低油面為傳動零件正常運轉(zhuǎn)時所需的油面,最高油面為油面靜止時高度。窺視孔的設(shè)計應(yīng)保證可以看到兩齒輪的嚙合點,以便觀察工作是否正常。還要考慮窺視孔蓋的高度合理,取5mm。通氣器選M12,通氣器作用降低箱體內(nèi)壓力,自由排氣,保證減速器正常運行。放油孔設(shè)在油池的的最低位置處,作用是將廢油及污垢排盡,平時放油孔用螺塞及封油墊圈密封,選用外六角螺塞M10,采用紙制封油圈,材料為石棉橡膠紙。根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計表4-1計算得鑄鐵減速器箱結(jié)構(gòu)尺寸列于下表鑄鐵減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸名 稱符 號減 速 器 型 式 及 尺 寸 關(guān) 系箱座壁厚8 mm箱蓋壁厚8 mm箱座凸緣厚度1.5 = 12 mm箱蓋凸緣厚度1.51 = 12 mm箱座底座凸緣厚度2.5 = 20 mm地腳螺釘直徑16mm地腳螺釘數(shù)目4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑0.75 = 16 mm箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑(0.50.6) = 12 mm窺視孔蓋螺釘直徑(0.30.4) =8mm定位銷直徑d(0.70.8) =6 mm、至外箱壁距離C126mm C1 22mm C1 18mm、至凸緣邊緣距離C224mmC216mm軸承旁凸臺半徑20mm外箱壁至軸承座端面距離48mm大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離13mm齒輪端面與內(nèi)箱壁距離10mm箱蓋、箱座筋厚、0.851 = 6.8 mm 取8mm0.85 = 6.8 mm取8mm軸承端蓋螺釘直徑10mm凸臺高度h46軸承端蓋外徑130,140mm軸承旁連接螺栓距離S146十四、 潤滑方式,潤滑劑及密封裝置的選擇1、確定低速齒輪的潤滑方法閉式齒輪傳動的潤滑方法取決于其圓周速度。當(dāng)V12m/s時,采用浸油潤滑。當(dāng)V12m/s時,采用噴油潤滑。大齒輪的圓周速度12m/s故采用浸油潤滑。對于圓柱齒輪,一般取浸油深度為一個齒高,且不超過其分度圓半徑的1/3。為避免傳動零件傳動時將沉積在油池底部的污物攪起,造成齒面磨損,應(yīng)使大齒輪齒頂圓距油齒底面的的距離不小于30-50mm,。為保證潤滑及散熱的需要,減速器內(nèi)應(yīng)有足夠的油量。單級減速器每傳遞1kW的功率,需油量為。因為傳遞功率是11.973,所以取油量是4.12-8.38L,畫圖時取分度圓與底座距離為80mm2、確定軸承潤滑方法軸承的潤滑方法應(yīng)根據(jù)軸承類型及轉(zhuǎn)速決定,7208AC滾動軸承內(nèi)徑d40mm,軸承轉(zhuǎn)速n1460r/min,7210滾動軸承內(nèi)徑d50mm,軸承轉(zhuǎn)速n365r/min,查機械設(shè)計課程設(shè)計P126宜采用脂潤滑,選用鈣-鈉基潤滑脂(又稱軸承潤滑脂),用于工作溫度在80-100,有水分或較潮濕環(huán)境中工作的機械潤滑,多用于鐵路機車、列車等及發(fā)電機滾動軸承潤滑。其油膜粘度高,粘附性好,使用時間長。潤滑脂的裝填量不宜過多,一般不超過軸承空障的1/3-1/2。為防止向體內(nèi)的又浸入軸承于潤滑脂混合,防止?jié)櫥魇В谙潴w內(nèi)側(cè)裝擋油環(huán)??紤]軸的圓周速度接觸軸的圓周速度均小于,且工作溫度小于,軸伸端的密封方式選用氈圈密封。其結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉,適用于脂潤滑軸承中。3、箱體為保證密封,箱體剖分面處的聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度,聯(lián)接螺栓的間距亦不應(yīng)過大,以保證足夠的壓緊力。為保證軸承座孔的精度,剖分面間不能加墊片,可以選擇在剖分面上制處回油溝,使?jié)B出的油可沿回油溝的斜槽流回箱內(nèi)。但這種方法比較麻煩,為提高密封性能,選擇在剖分面間涂密封膠。4、通氣器減速器運轉(zhuǎn)時,由于摩擦發(fā)熱,箱內(nèi)溫度升高、氣體膨脹,壓力增大,對減速器的密封極為不利,因此在箱蓋頂部

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