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文檔簡介

1、僅供參考 一、傳動方案擬定第二組第三個數(shù)據(jù):設(shè)計帶式輸送機傳動裝置中的一級圓柱齒輪減速器( 1) 工作條件:使用年限10 年,每年按300 天計算,兩班制工作,載荷平穩(wěn)。( 2) 原始數(shù)據(jù):滾筒圓周力F=1.7KN ;帶速 V=1.4m/s ;滾筒直徑D=220mm 。運動簡圖二、電動機的選擇1 、電動機類型和結(jié)構(gòu)型式的選擇:按已知的工作要求和條件,選用Y 系列三相異步電動機。2、確定電動機的功率:( 1)傳動裝置的總效率:“總二刀帶X”軸承X必輪X機軸器X藤筒=0.96 >0.992 >0.97 >0.99 >0.95=0.86(2)電機所需的工作功率:Pd=FV/1

2、000 Tl 總=1700X1.4/1000 0.86=2.76KW3、確定電動機轉(zhuǎn)速:滾筒軸的工作轉(zhuǎn)速:Nw=60< 1000V/ 兀 D=60 X 1000 X 1.4/ 兀 X 220=121.5r/min根據(jù)【2】表2.2中推薦的合理傳動比范圍,取 V帶傳動比Iv=24 ,單級圓柱 齒輪傳動比范圍Ic=35 ,則合理總傳動比i的范圍為i=620 ,故電動機轉(zhuǎn)速的 可選范圍為 nd=i Mw= (620) X121.5=7292430r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有960 r/min 和 1420r/min 。由【2】表8.1 查出有三種適用的電動機型號、如下表方案 電動機型號額

3、定功率電動機轉(zhuǎn)速(r/min ) 傳動裝置的傳動比KW 同轉(zhuǎn) 滿轉(zhuǎn) 總傳動比帶 齒輪1 Y132s-6 3 1000 960 7.9 3 2.632 Y100l2-4 3 1500 1420 11.68 3 3.89綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比,比較兩種方案可知:方案1 因電動機轉(zhuǎn)速低,傳動裝置尺寸較大,價格較高。方案 2 適中。故選擇電動機型號Y100l2-4 。4、確定電動機型號根據(jù)以上選用的電動機類型,所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速,選定電動機型號為Y100l2-4 。其主要性能:額定功率:3KW,滿載轉(zhuǎn)速1420r/min ,額定轉(zhuǎn)矩2.2三、計算總傳動比

4、及分配各級的傳動比1 、總傳動比:i 總 =n 電動 /n 筒 =1420/121.5=11.682、分配各級傳動比(1)取i帶=3(2) .7總口齒乂帶冗i 齒=i 總/i 帶=11.68/3=3.89四、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算1、 、計算各軸轉(zhuǎn)速(r/min)nI=nm/i 帶 =1420/3=473.33(r/min)nII=nI/i 齒 =473.33/3.89=121.67(r/min)滾筒 nw=nII=473.33/3.89=121.67(r/min)2、 計算各軸的功率(KW)PI=PdX 滯=2.76 >0.96=2.64KWPII=PI X軸承 X 而輪=2.64 &

5、gt;0.99 >0.97=2.53KW3、 計算各軸轉(zhuǎn)矩Td=9.55Pd/nm=9550 X 2.76/1420=18.56N?mTI=9.55p2 入 /n1 =9550x2.64/473.33=53.26N?mTII =9.55p2 入 /n2=9550x2.53/121.67=198.58N?m五、傳動零件的設(shè)計計算1 、 皮帶輪傳動的設(shè)計計算( 1) 選擇普通V 帶截型由課本 1P189 表 10-8 得: kA=1.2 P=2.76KWPC=KAP=1.2X 2.76=3.3KW據(jù) PC=3.3KW 和 n1=473.33r/min由課本1P189圖10-12得:選用A型V

6、帶( 2) 確定帶輪基準(zhǔn)直徑,并驗算帶速由 1課本 P190 表 10-9,取 dd1=95mm>dmin=75dd2=i 帶 dd1(1- £ )=3 乂 95X(D2)=279.30 mm由課本 1P190 表10-9,取dd2=280帶速 V: V=tt dd1n1/60X1000=兀 X 95 X 1420/60 義 1000=7.06m/s在 525m/s 范圍內(nèi),帶速合適。( 3) 確定帶長和中心距初定中心距a0=500mmLd=2a0+ tt (dd1+dd2)/2+(dd2 -dd1)2/4a0=2 X500+3.14(95+280)+(280-95)2/445

7、0=1605.8mm根據(jù)課本1表(10-6)選取相近的Ld=1600mm確定中心距 aa0+(Ld-Ld0)/2=500+(1600-1605.8)/2=497mm( 4) 驗算小帶輪包角a 1=180057.30 (dd2-dd1)/a=1800-57.30 *280-95)/497=158.670>1200 (適用)( 5) 確定帶的根數(shù)單根V帶傳遞的額定功率.據(jù)dd1和n1,查課本圖10-9得P1=1.4KWi w時單根V帶的額定功率增量.據(jù)帶型及i查1表10-2得 P1=0.17KW 查1表 10-3,得 Ka =0.94;查1表 10-4 得 KL=0.99Z= PC/(P1+

8、 AP1)Ka KL=3.3/(1.4+0.17)0.94 >0.99=2.26 (取 3根 )( 6) 計算軸上壓力由課本1表10-5查得q=0.1kg/m ,由課本式(10-20)單根V帶的初拉力: F0=500PC/ZV (2.5/K 血-1+qV2=500x3.3/3x7.06(2.5/0.94-1)+0.10x7.062 =134.3kN則作用在軸承的壓力FQFQ=2ZF0sin( a 1/2)=2 X3X 134.3sin(158.67o/2)=791.9N2、齒輪傳動的設(shè)計計算( 1)選擇齒輪材料與熱處理:所設(shè)計齒輪傳動屬于閉式傳動,通常齒輪采用軟齒面。查閱表1 表 6-8

9、,選用價格便宜便于制造的材料,小齒輪材料為45 鋼,調(diào)質(zhì),齒面硬度260HBS ;大齒輪材料也為45 鋼,正火處理,硬度為215HBS ;精度等級:運輸機是一般機器,速度不高,故選8 級精度。(2)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計由 d1 (6712 XkT1(u+1)/(|)du(tH2)1/3確定有關(guān)參數(shù)如下:傳動比i 齒 =3.89取小齒輪齒數(shù) Z1=20 o則大齒輪齒數(shù):Z2=iZ1= >20=77.8取z2=78由課本表6-12取小d=1.1(3)轉(zhuǎn)矩 T1T1=9.55 X106XP1/n1=9.55 M06X2.61/473.33=52660N?mm(4)載荷系數(shù)k : 取 k=1.

10、2(5)許用接觸應(yīng)力(T H(T H= (T Hlim ZN/SHmin由課本1圖 6-37 查得:(T Hlim1=610Mpa Hlim2=500Mpa接觸疲勞壽命系數(shù)Zn:按一年300個工作日,每天16h計算,由公式N=60njtn 計算N1=60X 473.33 M0X300X18=1.36x109 N2=N/i=1.36x109 /3.89=3.4108查 1課本圖6-38 中曲線1,得ZN1=1 ZN2=1.05按一般可靠度要求選取安全系數(shù)SHmin=1.0(T H1=(T Hlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610 Mpa(T H2=(T Hlim2ZN2/SHrin=

11、500x1.05/1=525Mpa故得:d1> (6712 XkT1(u+1)/ 小 du(T H2)1/3 =49.04mm模數(shù):m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm取課本1P79 標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)第一數(shù)列上的值,m=2.5(6)校核齒根彎曲疲勞強度6 bb=2KT1YFS/bmd1確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)分度圓直徑:d1=mZ1=2.5X 20mm=50mmd2=mZ2=2.578mm=t95mm齒寬:b=(|)dd1=1.1 x 50mm=55mm取 b2=55mm b1=60mm(7)復(fù)合齒形因數(shù)YFs 由課本1圖 6-40 得: YFS1=4.35,YFS2=3.95(8)許用彎曲

12、應(yīng)力crbb根據(jù)課本1P116:g bb= g bblim YN/SFmin由課本1圖6-41得彎曲疲勞極限(rbblim應(yīng)為:6bblim1=490Mpabblim2 =410Mpa由課本 1圖 6-42 得彎曲疲勞壽命系數(shù)YN: YN1=1 YN2=1彎曲疲勞的最小安全系數(shù)SFmin :按一般可靠性要求,取SFmin =1計算得彎曲疲勞許用應(yīng)力為(T bb1=(T bblim1 YN1/SFmin=490 乂 1/1=490Mpa(T bb2= (T bblim2 YN2/SFmin =410 乂 1/1=410Mpa校核計算6 bb1=2kT1YFS1/ b1md1=71.86pa<

13、; o bb1 (T bb2=2kT1YFS2/ b2md1=72.61Mpa< bb2 故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠(9)計算齒輪傳動的中心矩aa=(d1+d2)/2= (50+195)/2=122.5mm(10) 計算齒輪的圓周速度V計算圓周速度 V=tt n1d1/60 X1000=3.14X473.33 X50/60 X1000=1.23m/s 因為V<6m/s,故取8級精度合適.六、軸的設(shè)計計算從動軸設(shè)計1 、選擇軸的材料確定許用應(yīng)力選軸的材料為45 號鋼,調(diào)質(zhì)處理。查2表 13-1 可知:(T b=650Mpa,6 s=360Mpa查2表 13-6 可知:b b+1bb=

14、215Mpa(r0bb=102Mpa, - 1bb=60Mpa2 、按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑單級齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸,輸出端與聯(lián)軸器相接,從結(jié)構(gòu)要求考慮,輸出端軸徑應(yīng)最小,最小直徑為:d>C查 2表 13-5 可得, 45 鋼取 C=118貝U d>118X (2.53/121.67)1/3mm=32.44mm考慮鍵槽的影響以及聯(lián)軸器孔徑系列標(biāo)準(zhǔn),取d=35mm3 、齒輪上作用力的計算齒輪所受的轉(zhuǎn)矩:T=9.55 xl06P/n=9.55 M06X2.53/121.67=198582 N齒輪作用力:圓周力:Ft=2T/d=2 M98582/195N=2036N徑向力:Fr=F

15、ttan200=2036 后n200=741N4 、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸結(jié)構(gòu)設(shè)計時,需要考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式,按比例繪制軸系結(jié)構(gòu)草圖。( 1 )、聯(lián)軸器的選擇可采用彈性柱銷聯(lián)軸器,查2表 9.4 可得聯(lián)軸器的型號為HL3 聯(lián)軸器:35X82 GB5014-85( 2)、確定軸上零件的位置與固定方式單級減速器中,可以將齒輪安排在箱體中央,軸承對稱布置在齒輪兩邊。軸外伸端安裝聯(lián)軸器,齒輪靠油環(huán)和套筒實現(xiàn)軸向定位和固定,靠平鍵和過盈配合實現(xiàn)周向固定,兩端軸承靠套筒實現(xiàn)軸向定位,靠過盈配合實現(xiàn)周向固定,軸通過兩端軸承蓋實現(xiàn)軸向定位,聯(lián)軸器靠軸肩平鍵和過盈配合分別實現(xiàn)軸向定位和周向定

16、位( 3)、確定各段軸的直徑將估算軸d=35mm 作為外伸端直徑d1 與聯(lián)軸器相配(如圖),考慮聯(lián)軸器用軸肩實現(xiàn)軸向定位,取第二段直徑為d2=40mm齒輪和左端軸承從左側(cè)裝入,考慮裝拆方便以及零件固定的要求,裝軸處d3 應(yīng)大于d2 ,取d3=4 5mm ,為便于齒輪裝拆與齒輪配合處軸徑d4應(yīng)大于d3 ,取d4=50mm 。齒輪左端用用套筒固定,右端用軸環(huán)定位,軸環(huán)直徑d5滿足齒輪定位的同時,還應(yīng)滿足右側(cè)軸承的安裝要求,根據(jù)選定軸承型號確定.右端軸承型號與左端軸承相同,取 d6=45mm.(4) 選擇軸承型號.由 1P270 初選深溝球軸承,代號為6209,查手冊可得 :軸承寬度B=19, 安裝

17、尺寸D=52, 故軸環(huán)直徑d5=52mm.(5 )確定軸各段直徑和長度I 段:d1=35mm 長度取 L1=50mmII 段 :d2=40mm初選用6209 深溝球軸承,其內(nèi)徑為45mm,寬度為19mm. 考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁,軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取套筒長為20mm ,通過密封蓋軸段長應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度,并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定,為此,取該段長為55mm ,安裝齒輪段長度應(yīng)比輪轂寬度小2mm, 故 II 段長:L2=( 2+20+19+55 ) =96mmIII 段直徑d3=45mmL3=L1-L=50-2=48mmIV段直徑d4=50mm長度與右面的套筒相同,即L

18、4=20mmV 段直徑 d5=52mm.長度 L5=19mm由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=96mm(6)按彎矩復(fù)合強度計算求分度圓直徑:已知 d1=195mm求轉(zhuǎn)矩:已知 T2=198.58N?m求圓周力:Ft根據(jù)課本P127( 6-34)式得Ft=2T2/d2=2 X98.58/195=2.03N求徑向力Fr根據(jù)課本P127( 6-35)式得Fr=Ft?tan a =2.03 x tan200=0.741N因為該軸兩軸承對稱,所以:LA=LB=48mm(1)繪制軸受力簡圖(如圖a)( 2)繪制垂直面彎矩圖(如圖b)軸承支反力:FAY=FBY=Fr/2=0.74/2=0.37NFAZ=F

19、BZ=Ft/2=2.03/2=1.01N由兩邊對稱,知截面C 的彎矩也對稱。截面C 在垂直面彎矩為MC1=FAyL/2=0.37X 96攵=17.76N?m截面 C 在水平面上彎矩為:MC2=FAZL/2=1.01 乂 96攵=48.48N?m(4)繪制合彎矩圖(如圖d)MC=(MC12+MC22)1/2= ( 17.762+48.482)1/2=51.63N?m(5)繪制扭矩圖(如圖e)轉(zhuǎn)矩:T=9.55X (P2/n2) xl06=198.58N?m(6)繪制當(dāng)量彎矩圖(如圖f)車專矩產(chǎn)生的扭剪文治武功力按脈動循環(huán)變化,取 a =0.2截面C處的當(dāng)量彎 矩:Mec=MC2+(a T)21/

20、2=51.632+(0.2 W8.58)21/2=65.13N?m(7)校核危險截面C 的強度6-3)(T e=65.13/0.1d33=65.13x1000/0.1 乂 453=7.14MPa< (-1b=60MPa該軸強度足夠。主動軸的設(shè)計1 、選擇軸的材料確定許用應(yīng)力選軸的材料為45 號鋼,調(diào)質(zhì)處理。查2表 13-1 可知:(T b=650Mpa,6 s=360Mpa查2表 13-6 可知:b b+1bb=215Mpa(r0bb=102Mpa, - 1bb=60Mpa2 、按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑單級齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸,輸出端與聯(lián)軸器相接,從結(jié)構(gòu)要求考慮,輸出端軸徑應(yīng)最小,

21、最小直徑為:d>C查 2表 13-5 可得, 45 鋼取 C=118貝U d>118X (2.64/473.33)1/3mm=20.92mm考慮鍵槽的影響以系列標(biāo)準(zhǔn),取d=22mm3 、齒輪上作用力的計算齒輪所受的轉(zhuǎn)矩:T=9.55 xl06P/n=9.55 M06X2.64/473.33=53265 N 齒輪作用力:圓周力:Ft=2T/d=2 >53265/50N=2130N徑向力:Fr=Fttan200=2130 后n200=775N確定軸上零件的位置與固定方式單級減速器中,可以將齒輪安排在箱體中央,軸承對稱布置在齒輪兩邊。齒輪靠油環(huán)和套筒實現(xiàn)軸向定位和固定,靠平鍵和過盈

22、配合實現(xiàn)周向固定,兩端軸承靠套筒實現(xiàn)軸向定位,靠過盈配合實現(xiàn)周向固定,軸通過兩端軸承蓋實現(xiàn)軸向定位,4 確定軸的各段直徑和長度初選用 6206 深溝球軸承,其內(nèi)徑為30mm,寬度為 16mm. 。考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁,軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離,則取套筒長為20mm ,則該段長36mm ,安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm 。(2)按彎扭復(fù)合強度計算求分度圓直徑:已知d2=50mm求轉(zhuǎn)矩:已知 T=53.26N?m求圓周力Ft:根據(jù)課本P127 (6-34)式得 Ft=2T3/d2=2 >53.26/50=2.13N求徑向力Fr 根據(jù)課本P127( 6-35)式得Fr=Ft?tan

23、a =2.13 x 0.36379=0.76N;兩軸承對稱LA=LB=50mm(1)求支反力FAX、 FBY、 FAZ、 FBZFAX=FBY=Fr/2=0.76/2=0.38NFAZ=FBZ=Ft/2=2.13/2=1.065N(2) 截面 C 在垂直面彎矩為MC1=FAxL/2=0.38X 100/2=19N?m(3)截面 C 在水平面彎矩為MC2=FAZL/2=1.065X 100/2=52.5N?m(4)計算合成彎矩MC=( MC12+MC22 ) 1/2=( 192+52.52 ) 1/2=55.83N?m(5)計算當(dāng)量彎矩:根據(jù)課本 P235得a =0.4 Mec=MC2+(a T

24、)21/2=55. 832+(0.4 為3.26)21/2 =59.74N?m(6)校核危險截面C 的強度由式( 10-3)(T e=Mec/ (0.1d3) =59.74x1000/(0.1303)=22.12Mpa<(r-1b=60Mpa此軸強度足夠( 7) 滾動軸承的選擇及校核計算一從動軸上的軸承根據(jù)根據(jù)條件,軸承預(yù)計壽命L'h=10 >300X16=48000h(1)由初選的軸承的型號為: 6209,查 1表 14-19 可知 :d=55mm, 外徑 D=85mm, 寬度 B=19mm, 基本額定動載荷C=31.5KN, 基本靜載荷CO=20.5KN,查 2表 10

25、.1 可知極限轉(zhuǎn)速9000r/min( 1)已知 nII=121.67(r/min)兩軸承徑向反力:FR1=FR2=1083N根據(jù)課本P265( 11-12)得軸承內(nèi)部軸向力FS=0.63FR 則 FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1083=682NFS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端為壓緊端,現(xiàn)取1 端為壓緊端FA1=FS1=682N FA2=FS2=682N(3)求系數(shù)x、 yFA1/FR1=682N/1038N =0.63FA2/FR2=682N/1038N =0.63根據(jù)課本P265 表( 14-14)得 e=0.68FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2&l

26、t;e x2=1y1=0y2=0(4)計算當(dāng)量載荷P1 、 P2根據(jù)課本P264 表( 14-12)取 f P=1.5根據(jù)課本P264( 14-7)式得P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5 X(1 X083+0)=1624NP2=fp(x2FR1+y2FA2)= 1.5 >(1 M083+0)=1624N(5)軸承壽命計算v P1=P2 故取 P=1624N.深溝球軸承e =3根據(jù)手冊得6209 型的 Cr=31500N由課本 P264( 14-5)式得LH=106(ftCr/P) £ /60n=106(1 M1500/1624)3/60X121.67=998953h&

27、gt;48000h預(yù)期壽命足夠二 .主動軸上的軸承:(1) 由初選的軸承的型號為:6206查 1表 14-19 可知 :d=30mm, 外徑 D=62mm, 寬度 B=16mm,基本額定動載荷C=19.5KN, 基本靜載荷CO=111.5KN,查 2表 10.1 可知極限轉(zhuǎn)速13000r/min根據(jù)根據(jù)條件,軸承預(yù)計壽命L'h=10 >300X16=48000h( 1)已知 nI=473.33(r/min)兩軸承徑向反力:FR1=FR2=1129N根據(jù)課本P265( 11-12)得軸承內(nèi)部軸向力FS=0.63FR 則 FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1129=711.8

28、NFS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端為壓緊端,現(xiàn)取1 端為壓緊端FA1=FS1=711.8N FA2=FS2=711.8N(3)求系數(shù)x、 yFA1/FR1=711.8N/711.8N =0.63FA2/FR2=711.8N/711.8N =0.63根據(jù)課本P265 表( 14-14)得 e=0.68FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1y1=0y2=0(4)計算當(dāng)量載荷P1 、 P2根據(jù)課本P264 表( 14-12)取 f P=1.5根據(jù)課本P264( 14-7)式得P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5 X(1 X129+0)=1693.5N

29、P2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5 X(1 >1129+0)= 1693.5N(5)軸承壽命計算v P1=P2 故取 P=1693.5N.深溝球軸承e =3根據(jù)手冊得6206 型的 Cr=19500N由課本 P264( 14-5)式得LH=106(ftCr/P) £ /60n=106(1 X19500/1693.5)3/60X473.33=53713h>48000h預(yù)期壽命足夠七、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算1 根據(jù)軸徑的尺寸,由1中表 12-6高速軸(主動軸)與V帶輪聯(lián)接的鍵為:鍵8X36 GB1096-79大齒輪與軸連接的鍵為:鍵 14 M5 GB1096-79軸

30、與聯(lián)軸器的鍵為:鍵 10X40 GB1096-792鍵的強度校核大齒輪與軸上的鍵:鍵14W5 GB1096-79bXh=14X9,L=45,貝 Ls=L-b=31mm圓周力:Fr=2TII/d=2 198580/50=7943.2N擠壓強度:=56.93<125150MPa=b p因此擠壓強度足夠剪切強度:=36.60<120MPa= 因此剪切強度足夠鍵8X36 GB1096-79和鍵10X40 GB1096-79根據(jù)上面的步驟校核,并且符合 要求。八、減速器箱體、箱蓋及附件的設(shè)計計算1 、減速器附件的選擇通氣器由于在室內(nèi)使用,選通氣器(一次過濾),采用M18X 1.5油面指示器選

31、用游標(biāo)尺M(jìn)12起吊裝置采用箱蓋吊耳、箱座吊耳.放油螺塞選用外六角油塞及墊片 M1佻1.5根據(jù)機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計表5.3 選擇適當(dāng)型號:起蓋螺釘型號:GB/T5780 M18 X30,材料Q235高速軸軸承蓋上的螺釘:GB578386 M8X12,材料Q235低速軸軸承蓋上的螺釘:GB578386 M8X20,材料Q235螺栓:GB5782 86 M14X 100,材料 Q235箱體的主要尺寸:箱座壁厚 z=0.025a+1=0.025 M22.5+1= 4.0625取 z=8(2)箱蓋壁厚 z1=0.02a+1=0.02 >122.5+1= 3.45取 z1=8(3)箱蓋凸緣厚度 b1=1.5z1=1.5 >8=12(4)箱座凸緣厚度b=1.5z=1.5 >8=12(5)箱座底凸緣厚度b2=2.5z=2.5渴=20(6) 地腳螺釘直徑df =0.036a+12=0.036122.5+12=16.41(取 1的(7) 地腳螺釘數(shù)目n=4 ( 因為 a<250)(8)軸承旁連接螺栓直

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