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黑龍江工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
前言
隨著我國社會(huì)主義事業(yè)的不斷發(fā)展前進(jìn)和改革開放事業(yè)的不斷深入，以及WTO的加入，我們的汽車行業(yè)取得了飛速的發(fā)展。隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車維修行業(yè)也取得了飛速的發(fā)展。發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的心臟，發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)和修理也是汽車維修的主要部分。在發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)和修理工藝中，必須用到的工裝設(shè)備——發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝臺(tái)架。而我們的設(shè)計(jì)就是發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝臺(tái)架。
目前各汽車修理廠及學(xué)校實(shí)習(xí)所用發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝試驗(yàn)臺(tái)仍然是比較單一的類型，這些性能單一的試驗(yàn)臺(tái)存在著費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、效率低發(fā)動(dòng)機(jī)支撐不穩(wěn)定、拆裝過程中觀察發(fā)動(dòng)機(jī)不便等問題。而多功能發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)填補(bǔ)了該領(lǐng)域的空白，集發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝與冷磨實(shí)驗(yàn)與一體，并且可以移動(dòng)，可使發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)；并且占地面積小，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，縮短了維修時(shí)間，還使學(xué)校實(shí)習(xí)學(xué)生便于觀察發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。解決了維修廠與學(xué)校實(shí)習(xí)拆裝難的問題，以及發(fā)動(dòng)機(jī)冷磨問題。
多功能發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)的意義
在發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過長時(shí)間磨損后，就需要大修，然而就在大修過程中。發(fā)動(dòng)機(jī)的拆裝工作比較復(fù)雜，需要拆卸不同部位的零件，所以就需要翻轉(zhuǎn)過不同的角度來拆卸，而且還可以在任意角度停止；這就需要一種工裝設(shè)備來輔助完成，這種工裝設(shè)備就是發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝臺(tái)架。在發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝臺(tái)架設(shè)計(jì)過程中，主要是通過一個(gè)蝸輪蝸桿來實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的，且該蝸輪蝸桿具有自鎖功能，能使發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)到任意角度都能停止。拆裝臺(tái)架安裝有車輪，能使其自由移動(dòng)；而且為了便于發(fā)動(dòng)機(jī)冷磨，就需要一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，使其可以進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)冷磨。這樣就構(gòu)成了集發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝與冷磨實(shí)驗(yàn)于一體的多功能汽車發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝試驗(yàn)臺(tái)。
第一章 實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的目的和意義
1.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)多功能拆裝架的發(fā)展趨勢(shì)
隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車修理行業(yè)的設(shè)備也在不斷的更新與進(jìn)步。發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝臺(tái)架也是在不斷的改進(jìn)。由原來發(fā)動(dòng)機(jī)無臺(tái)架的修理到有臺(tái)架的使用，從簡單的臺(tái)架到可翻轉(zhuǎn)的臺(tái)架，現(xiàn)在又制造出可翻轉(zhuǎn)的多功能的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架。作為修理設(shè)備，這種臺(tái)架不只能將發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)還能使發(fā)動(dòng)機(jī)在翻轉(zhuǎn)過程中停留在任意位置上，使發(fā)動(dòng)機(jī)在拆裝過程中方便很多，不僅給工人師傅節(jié)省很多時(shí)間。同時(shí)，也能解決那些平時(shí)不易拆裝的問題。作為教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，它能使同學(xué)們更直觀的了解發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造，同學(xué)們?cè)诓鹧b發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)也更容易。
在修理中，為了節(jié)省更多的時(shí)間，獲取更多的利益，人們將會(huì)生產(chǎn)出更為先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝設(shè)備。
1. 2實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的目的
現(xiàn)代轎車其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。維修不便這樣就對(duì)從事汽車工程相關(guān)專業(yè)的人員提出了更高的要求。對(duì)于汽車專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)來說，如何使理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，是一重要的課題。在教學(xué)的環(huán)節(jié)中,必須加強(qiáng)其課堂教學(xué)、生產(chǎn)實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)三方面的有機(jī)結(jié)合，以力提高教學(xué)質(zhì)量。因此，設(shè)計(jì)出的電器實(shí)驗(yàn)臺(tái)做為實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在教學(xué)的過程中可以為學(xué)生及汽車專業(yè)技術(shù)人才營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，起到理論聯(lián)系實(shí)際的一個(gè)紐帶，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了有利的條件，在滿足教學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提高了學(xué)生及汽車故障診斷、維修能力。
1.3實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的意義
1、先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)多功能拆裝架設(shè)計(jì)與制作可以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、分析處理
問題的能力、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力及商品意識(shí)，很好的滿足專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)的要求。這對(duì)于提高汽車的使用壽命和經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)汽車工業(yè)及國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。
2、 實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生的實(shí)際操作能力。在本拆裝架上，便于學(xué)生親手操
作，在理論學(xué)習(xí)與動(dòng)手實(shí)踐之間架起一座溝通的橋梁。
3、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)修理技術(shù)的進(jìn)步，拆裝架還可以進(jìn)行更新?lián)Q代，節(jié)約研制經(jīng)費(fèi)。
在拆裝架的制作過程中，還要在架面上預(yù)留一些地方，為拆裝架的功能擴(kuò)展和更新提供基礎(chǔ)和應(yīng)用平臺(tái)。
對(duì)拆裝架的開發(fā)和設(shè)計(jì)，可以建立一種科研環(huán)境，給學(xué)生營造良好的學(xué)習(xí)氛
圍。在設(shè)計(jì)過程中，需要運(yùn)用很多的專業(yè)知識(shí)，像汽車?yán)碚?、汽車技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖，金屬工藝等等，這就需要對(duì)以往學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)，還有很多的理論需要深入的研究，以便同實(shí)際操作合。在教材不能滿足需要時(shí)，還要搜集資料：去圖書館，找文獻(xiàn)、查期刊、請(qǐng)教老師、同學(xué)、上網(wǎng)查找本課題的前沿動(dòng)態(tài)。
第二章 多功能發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)
2.1實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總體設(shè)計(jì)要求
拆裝架的設(shè)計(jì)構(gòu)思主要有幾方面。首先，是結(jié)合汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的組成以及各部件的工作特點(diǎn)合理選擇固定點(diǎn)。其次為了實(shí)現(xiàn)拆裝架的相應(yīng)控制功能及拆裝功能，要求各組成元件具有實(shí)際運(yùn)行能力.并且實(shí)現(xiàn)快速翻轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)定位。在此基礎(chǔ)之上根據(jù)拆裝架的受力情況以及各個(gè)部件拆裝的需要，相應(yīng)的設(shè)計(jì)出與之相匹配的臺(tái)架，起到支撐，固定的作用。具體設(shè)計(jì)要求如下:
1、選型
在選擇參照車型時(shí)應(yīng)充分考慮它的代表性，因此要使所選擇的發(fā)動(dòng)機(jī)統(tǒng)無論
是在控制理論還是在實(shí)際工作性能上都能夠反映現(xiàn)代汽車技術(shù)的先進(jìn)性，體現(xiàn)發(fā)展的趨勢(shì)和潮流，同時(shí)具有普及性，便于汽車工程相關(guān)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的展開；并且所選擇車輛具有鮮明技術(shù)特色。
2、服務(wù)教學(xué)
因?yàn)樵O(shè)計(jì)是為教學(xué)服務(wù)的，因此在設(shè)計(jì)實(shí)施的具體過程中，首要的問題就是要保證電噴系統(tǒng)的工作性能以及每一個(gè)器件的工作原理均得到體現(xiàn)，表達(dá)要力爭簡單、明了，使用起來方便快捷；并且設(shè)置故障診斷功能，以利于提高學(xué)生的工程實(shí)踐運(yùn)用能力。
3、實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體布局
在考慮布局合理、結(jié)構(gòu)緊湊的同時(shí)，還應(yīng)注意到使各個(gè)元件在工作時(shí)相互之間功率匹配問題。
4、實(shí)驗(yàn)臺(tái)的開發(fā)
在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制作過程中，還要在板面上預(yù)留外接端子或者是連接其他設(shè)備的插接件，為實(shí)驗(yàn)臺(tái)的功能擴(kuò)展和更新元?dú)饧峁┗A(chǔ)和應(yīng)用平臺(tái)。
此外，要求實(shí)驗(yàn)臺(tái)具有直觀形象的教學(xué)演示控制性能。
此外，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的高度應(yīng)考慮到我國人口的平均高度。中國人口的平均高度1.7米左右所以拆裝實(shí)驗(yàn)臺(tái)的高度不應(yīng)超過1.5米。
2.2翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計(jì)
發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計(jì)過程包括臺(tái)架設(shè)計(jì)過程以及電動(dòng)機(jī)的選擇和臺(tái)架的
校核。翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計(jì)要充分考慮臺(tái)架質(zhì)量分布均勻度、臺(tái)架穩(wěn)定性及運(yùn)動(dòng)件與固定件是否發(fā)生干涉等因素。下面以在設(shè)計(jì)的過程中遇到的問題對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行剖析。
翻轉(zhuǎn)架的臺(tái)架設(shè)計(jì)和制作主要依據(jù)捷達(dá)GTX轎車的發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量及固定點(diǎn)進(jìn)行布置，同時(shí)也參照了捷達(dá)車身發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)各器件的位置情況。因?yàn)檫@種設(shè)計(jì)可以合理的利用臺(tái)架空間。
臺(tái)架尺寸的確定主要依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的外形尺寸。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的放置位置，放置方向，發(fā)動(dòng)機(jī)上主要器件拆卸，能自鎖的減速器放置位置和放置方向這些因素來初步確定臺(tái)架的外廓尺寸。
在布置時(shí)先確定減速器的位置,通過確定減速器的位置就可以初步確定發(fā)動(dòng)機(jī)的大概位置。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)和減速器的位置確定下來后，就可以確定放置減速器的臺(tái)架的大
小和臺(tái)架所需的剛度和強(qiáng)度，
當(dāng)各個(gè)器件的位置確定下來后，就可以確定臺(tái)架的尺寸及連接方式。
2.3臺(tái)架的設(shè)計(jì)
多功能翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計(jì)是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量、零件位置和發(fā)動(dòng)機(jī)大小，以及發(fā)動(dòng)機(jī)與翻轉(zhuǎn)架、翻轉(zhuǎn)架與減速器之間的傳動(dòng)需要來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，其特點(diǎn)有良好的穩(wěn)定性和足夠的強(qiáng)度來支撐發(fā)動(dòng)機(jī)和減速器。由于實(shí)驗(yàn)臺(tái)只需要支撐發(fā)動(dòng)機(jī)和減速器，不需承受其它的外力故臺(tái)架只需滿足強(qiáng)度要求。在制作過程中，以45的角鐵和方鋼為主，各連接處采用焊接和螺栓聯(lián)接，其強(qiáng)度不低于原材料的強(qiáng)度，可以達(dá)到支撐發(fā)動(dòng)機(jī)，以及固定、穩(wěn)定性的作用。為了移動(dòng)方便，采用橡膠輪，這樣可以起到減震的作用。
2.4臺(tái)架的選材
臺(tái)架的材料選用45鋼，強(qiáng)度、價(jià)格均可行。臺(tái)架的各連接處均采用焊接，其強(qiáng)度不低于材料的強(qiáng)度，可以達(dá)到支撐臺(tái)面及固定、穩(wěn)定的作用。
2.5選擇車型
結(jié)合設(shè)計(jì)要求,在選擇車型時(shí)，一定要體現(xiàn)該車型的普及性、代表性、特色性,這樣中低檔經(jīng)濟(jì)型轎車就在設(shè)計(jì)所考慮的范圍內(nèi)。
捷達(dá)GTX自投放市場(chǎng)以來，以等深受廣大消費(fèi)者喜愛。經(jīng)過這幾年的發(fā)展與完善，它在很大程度上能代表我國轎車行業(yè)的先進(jìn)水平。
捷達(dá)王的技術(shù)含量并沒有因?yàn)樗钠胀ɑ兴Ａ簦∏∠喾?，德國大眾汽車公司不斷的投入新技術(shù)，使其他的豪華型車的技術(shù)在它身上均有體現(xiàn),使整車性能向前跨越了一大步。
另外，捷達(dá)系列轎車還有許多自身的技術(shù)特色。
捷達(dá)王是我國國內(nèi)目前保有量最多和受歡迎程度最高的普及型轎車之一，具有一定的代表性和可以開發(fā)利用的前景，從而保證設(shè)計(jì)作品的生命力。
在發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過長時(shí)間磨損后，就需要大修，然而就在大修過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的拆卸工作比較復(fù)雜，需要拆卸不同部位的零件，所以就需要翻轉(zhuǎn)過不同的角度來拆卸，這就需要一種工裝設(shè)備來輔助完成，這種工裝設(shè)備就是發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)架。發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)架可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)過任意角度來進(jìn)行不同部位零件的拆卸。在該發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)架的設(shè)計(jì)過程中，比較簡單易行，主要是通過一個(gè)蝸輪蝸桿來實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的（該翻轉(zhuǎn)架是實(shí)現(xiàn)自鎖，即蝸輪蝸桿的自鎖）下面介紹它的設(shè)計(jì)過程。
第三章 蝸輪蝸桿減速器的設(shè)計(jì)
3.1 蝸桿傳動(dòng)的組成和特點(diǎn)
蝸桿傳動(dòng)是在空間交錯(cuò)的兩軸間傳遞動(dòng)力的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，兩軸線交錯(cuò)的夾角可以為任意值，長用的為90。
傳動(dòng)機(jī)構(gòu):是修理臺(tái)架最主要的機(jī)構(gòu)，也是核心機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用蝸輪，蝸桿傳動(dòng)方案。蝸桿為傳動(dòng)件，蝸輪為從動(dòng)件，通過手柄的轉(zhuǎn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)。蝸輪是具有圓弧齒冠的斜齒輪，900轉(zhuǎn)動(dòng)。
蝸輪，蝸桿傳動(dòng)具有以下特點(diǎn)：
⑴當(dāng)使用單頭蝸桿(相當(dāng)與單線螺紋)時(shí)，蝸桿旋轉(zhuǎn)一周,蝸輪只轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距,因而能實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)比.由于傳動(dòng)比大，零件數(shù)目又少，因而結(jié)構(gòu)很緊湊。
⑵在蝸桿傳動(dòng)中，由于蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，它和蝸輪齒是逐漸進(jìn)入嚙合及逐漸退出嚙合的，同時(shí)嚙合的齒對(duì)又較少，故沖擊載荷小，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。
⑶當(dāng)蝸桿的螺旋線升角小于嚙合面的當(dāng)量摩擦角時(shí)，蝸桿傳動(dòng)便具有自鎖性。
⑷蝸桿傳動(dòng)同時(shí)也具有缺點(diǎn)：蝸桿傳動(dòng)與螺旋齒輪傳動(dòng)相似，在嚙合處有相對(duì)滑動(dòng)。當(dāng)滑動(dòng)速度很大，工作條件不夠良好時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的摩擦與磨損，從而引起過分發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化。因此摩擦損失較大，效率低；當(dāng)傳動(dòng)具有自鎖性時(shí)，效率僅為0.4左右。同時(shí)由于摩擦與磨損嚴(yán)重，常需耗用有色金屬（如錫青銅）制造齒輪或輪圈，以便與鋼制蝸桿配對(duì)組成磨性良好的滑動(dòng)摩擦副。因而成本較高?？傊仐U傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)于缺點(diǎn)，所以選用蝸輪，蝸桿傳動(dòng)。
3.2蝸輪蝸桿減速器的設(shè)計(jì)
1、用蝸桿傳動(dòng)類型。
根據(jù)GB/T10085—1988的推薦，選用漸開線蝸桿（ZA），ZA的特點(diǎn)：加工方
便，應(yīng)用廣泛，但導(dǎo)角大時(shí)，加工較困難，不易磨削，傳動(dòng)效率較低，齒面磨損較快，因此一般采用于頭數(shù)較少，載荷較小，轉(zhuǎn)速較低或不重要的傳動(dòng)。
2、選擇材料
蝸桿
45號(hào)鋼
調(diào)質(zhì)處理
硬度為220~300HBS
蝸輪
用灰鑄鐵HT150
速度不高，效率不高，<0.25m/s
3、齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)
根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再較核齒
根彎曲疲勞強(qiáng)度。由公式（11-12）傳動(dòng)中心距
1） 確定作用在渦輪上的轉(zhuǎn)距
由發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際情況=0.1×98×100=98N·M
由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知具有自鎖性的傳動(dòng)比只有=62 和 =82在這里先沒
選=62，且 =1 （傳動(dòng)比及反行程具有自鎖性），=62
2） 確定載荷系數(shù)
因工作較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)=1 由表11-5選取=1 由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大 ，取=1.05 。
3） 確定強(qiáng)性影響系數(shù)
4） 因選用的是灰鑄鐵蝸輪和鋼蝸桿相配，故= 160 MPa
5） 確定接觸系數(shù)
先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 和傳動(dòng)中心距比值 從圖11—18 可查得 = 2.9
6） 確定許用接觸應(yīng)力
根據(jù)蝸輪材料為灰鑄鐵，可從表11—6 中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力
, 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 壽命系數(shù)
則
7） 計(jì)算中心距
公式：
取中心距a = 100 mm，因i = 62 故從表中取模數(shù) m = 2.5 mm 。
蝸桿分度圓直徑 這時(shí)。從圖11—10中可查得接觸系數(shù)= 2.65，因此從上計(jì)算結(jié)果可用。
4、蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸
1） 桿
軸向齒距
直徑系數(shù)
齒頂圓直徑
齒根圓直徑 分度圓導(dǎo)程角
蝸桿的軸向齒厚
2） 蝸輪
蝸輪齒數(shù) Z=62
變位系數(shù) X=0
蝸輪喉圓直徑 d=d+2h=d+2m(h+x)=152.5+2=157.5mm
蝸輪分度圓直徑 d=mz=2.5=155mm
蝸輪齒根圓直徑
d=d-2h=152.5-2m(h+x)=152.5-2=147.5mm
蝸輪咽喉母圓直徑r=20.37mm
5、較核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
當(dāng)量齒數(shù) Z==62.32
根據(jù)X=0 Z=62.32，從圖11-19中可查得齒形系數(shù)Y=2.3
螺旋角系數(shù) Y=1-=1-=0.977
許用彎曲應(yīng)力
從表11-8中查得由灰鑄鐵制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力=40MPa
壽命系數(shù) K=
彎曲強(qiáng)度滿足要求
6、精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定：
考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng)。從10089-1988圓柱蝸桿，蝸輪
精度中選擇7級(jí)精度。則系種類為f.標(biāo)注為 10089-1988。
7、熱平衡計(jì)算
3.3軸的計(jì)算
1、 蝸輪上的功率 p 轉(zhuǎn)速n 和轉(zhuǎn)距T
由前面計(jì)算已知 n=10
T=98000
由公式 T=9.55可求
p=
p=
2、 作用在齒輪上的力:
因： F=
F=F
F=Ftan
3、 步確定軸的最小直徑：
先按式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼。調(diào)質(zhì)處理。根
據(jù)表15-3取A=12 于是得
d=A=112
輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑d,為了使所選的軸直徑d與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需要同時(shí)選聯(lián)軸器型號(hào)。
聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)距T=KT 查表14-1，考慮到轉(zhuǎn)距變化很小。故取K=1.3，按照計(jì)算轉(zhuǎn)距應(yīng)T小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)距的條件。查標(biāo)準(zhǔn)5014-1985或手冊(cè)，選用梅花形彈性聯(lián)軸器ML4型，其公稱轉(zhuǎn)距為160000Nmm。半聯(lián)軸器的孔徑d1=28mm,故取d=28mm；半聯(lián)軸器長度L=62mm, 半聯(lián)軸器與軸配合的轂空長度L1=44mm.
4、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
a) 擬訂軸上零件的裝配方案
本題的裝配方案已在前面比較分析。
b) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。
1、為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求。Ⅰ-Ⅱ軸段右端需制至一軸
肩，故?、?Ⅲ段的直徑dⅡ-Ⅲ=32 mm;右端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=35 mm,半軸聯(lián)器與軸配合的轂孔長度L1=44mm，為了保證軸端擋圈只壓半軸聯(lián)器上而不壓在軸的端面上，故Ⅰ-Ⅱ段的應(yīng)比L1略段一些，現(xiàn)取L=42mm
2、選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用
但列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)dⅡ-Ⅲ=32 mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓柱滾子軸承N6207E其尺寸為dDB=35mm72mm17mm,故dⅢ-Ⅳ=dⅦ-Ⅷ=35 mm ; 而LⅦ-Ⅷ=18.25 mm。
右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位。由手冊(cè)上查30207型軸承的定
位軸肩高度h=3.5mm,因此，取dⅥ-Ⅶ=42 mm.
3、軸承的左端用軸肩定位,軸dⅥ-Ⅶ=48mm、軸肩高度h﹥0.07d取
h=3mm,dⅤ-Ⅵ=42 mm,寬度b≥1.4h LⅤ-Ⅵ= 5 mm。
a)軸上零件的周鄉(xiāng)定位
齒輪、半軸聯(lián)器與軸的周鄉(xiāng)定位的采用鍵連接。半軸聯(lián)器與軸的聯(lián)接，
選用平鍵為8mm7mm36mm,半軸聯(lián)器與軸的配合為H7/k6,滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過度配合來保證的，此處選取的直徑尺寸公差為m6。
b)確定軸上圓角和倒角尺寸
參考表15-2 取軸端倒角為145o，各軸肩處的圓角半徑由實(shí)際畫圖所
示。
c)擬定軸上零件的裝配方案
d)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
e)軸上零件的定位
f)確定軸上圓角和導(dǎo)角尺
3.4軸承選擇校核
軸承的功用有兩個(gè)：一個(gè)為支承軸上零件，并保持軸的旋轉(zhuǎn)精度；二為減少軸與支承只見的摩擦和磨損。軸承分為滾動(dòng)軸承和華東軸承兩大類。滾動(dòng)軸承在一般機(jī)器中獲得廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)所選擇的軸承為滾動(dòng)軸承。
P=XFr+Yfa
式中：
Fr——為軸承的景象載荷。
Fa——為軸承的軸向載荷。
P——當(dāng)量動(dòng)載荷。
==2.74﹥e
則根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表16-12，X取0.44
P=0.56195.82+0.44538=346.38N
Cr=N
式中：
∑——壽命指數(shù)，取3。
——溫度系數(shù)，取1。
——載荷系數(shù)，取1。
C——基本額定動(dòng)載荷。
——工作使用壽命，取90h.
==0.67KN
根據(jù)需要軸承選為30207，Cr=1.48KN,Cor=0.90KN, 符合工作需要。
第四章 聯(lián)軸器的選擇和其它零件的確定
4.1聯(lián)軸器的選擇
1、聯(lián)軸器的類型選擇
根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)要求的電動(dòng)機(jī)的輸出軸軸徑及參照《新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》表11—1所列標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器的特點(diǎn)選擇凸緣式聯(lián)軸器。
2、聯(lián)軸器的型號(hào)選擇
據(jù)式 （11—1） 及 （11—2） 參見《新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》
式中： n —為使用聯(lián)軸器的軸的轉(zhuǎn)速(r/min).
—，聯(lián)軸器的額定轉(zhuǎn)矩（N·m），由聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)中查得見《新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》表11—4～表11—13，取=100 N·m。
K—載荷系數(shù)，見《新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》表11—2，K取1.3。
—聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)速（r/min），由聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)中查得見《新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》表11—4～表11—15，取=5200r/min。
在滿足的條件之內(nèi)，我們選擇聯(lián)軸器的型號(hào)為YL6聯(lián)軸器 GB5843—86 。
4.2其它零件確定
1． 軸承蓋的選取。
因軸承30207的D=72mm。 所以D-（2-4）=72-2=70mm
螺釘直徑d=80mm 螺釘數(shù)n=4.
無套杯的D=D+2.5d=72+2.5
套杯厚度：s=10mm
D=D+（2.5-3）d=92+2.5×8=112mm
D=(0.85-0.9)D=0.85×72=61.2
D=D-(2.5-3)d=92-3×10=62mm
e=1.2d=1.2×10=12mm
e=(0.1×70)=7mm
m由結(jié)構(gòu)確定
2． 檢查孔與孔蓋。P 表4.7
=60mm =100mm
b=80mm L=120mm
b=(b+b)=(60×80)=70mm
L=(L+L)=110mm
R=5
d=6.5
n=4
蓋板厚=6mm.
3.減速箱的結(jié)構(gòu)尺寸。
蝸桿箱座壁厚
蝸輪箱座壁厚
箱蓋壁厚
凸緣底座厚 b=2.35=18.8
地腳螺栓 d=0.036+12=0.036×100+12=15.6
軸承螺栓 d=0.7d=0.7×1536=1.1
4.桿的傳動(dòng)效率
由于發(fā)動(dòng)機(jī)的翻轉(zhuǎn)架要求蝸桿自鎖，所以，降低蝸輪蝸桿的效率可用：
a) 減小蝸桿的旋轉(zhuǎn)生成角。
b) 將蝸輪蝸桿的齒數(shù)采用矩形齒。
5.蝸桿的散熱
由于蝸輪蝸桿的工作性可以知道其熱量的散發(fā)可以忽略不計(jì)，故此不校核。
第五章 總體裝配的設(shè)計(jì)
5.1車輪的選擇
在設(shè)計(jì)中有車輪支撐和移動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)架，所以車輪的選擇很重要，在此，選擇d=10cm的可以自鎖的標(biāo)準(zhǔn)車輪，承載能力在100千克的車輪。
5.2發(fā)動(dòng)機(jī)支撐形式的選擇
發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝臺(tái)架支撐發(fā)動(dòng)機(jī)的形式主要有兩種形式，即兩點(diǎn)支撐和三點(diǎn)支撐。三點(diǎn)支撐是通過支撐發(fā)動(dòng)機(jī)的前端以及發(fā)動(dòng)機(jī)的兩翼來實(shí)現(xiàn)支撐發(fā)動(dòng)機(jī)的。由于其支撐不穩(wěn)定，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的翻轉(zhuǎn)；而且由于發(fā)動(dòng)機(jī)兩翼有支撐物，這樣就給發(fā)動(dòng)機(jī)的拆裝，以及觀察發(fā)動(dòng)機(jī)帶來很大的不便。而兩點(diǎn)支撐是支撐發(fā)動(dòng)機(jī)的兩端，其支撐安全可靠，也十分的穩(wěn)定，不影響發(fā)動(dòng)機(jī)的拆裝及觀察發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)。在比較的發(fā)動(dòng)機(jī)兩點(diǎn)支撐和發(fā)動(dòng)機(jī)三點(diǎn)支撐后。在設(shè)計(jì)中采用發(fā)動(dòng)機(jī)兩點(diǎn)支撐。
發(fā)動(dòng)機(jī)的兩端分別連接蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)，這樣是整體結(jié)構(gòu)合理美觀，也便于生產(chǎn)和使用。
5.3臺(tái)架的選材
支架和固定板的材料的選擇
由于發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)架的底座部分需要材料支撐，在綜合了該材料的剛度，強(qiáng)度以及使用壽命等各個(gè)方面的因素，選擇熱扎等邊角鋼中的號(hào)數(shù)為2.5的角鋼，其基本尺寸為b=25mm, d=4mm, r=3.5mm,截面積為1.859cm由于此鋼為常用鋼，且僅為支撐材料，又采用了比較保守的數(shù)值，故此不用校核。
固定板是故定發(fā)動(dòng)機(jī)的鋼板，在此選取熱扎鋼板GB/709-1988中的厚度為6mm,其直徑為300mm。
在制作過程中，以45的角鐵和方鋼為主，各連接處采用焊接和螺栓聯(lián)接，其強(qiáng)度不低于原材料的強(qiáng)度，可以達(dá)到支撐臺(tái)面，以及固定、穩(wěn)定性的作用。為了移動(dòng)方便，采用橡膠輪，這樣可以起到減震的作用。
5.4軸承的選擇及校核
由于在發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)架中，軸承起的作用是減少摩擦和協(xié)助轉(zhuǎn)動(dòng)，在作用中受到軸承向力和徑向力的作用，故此選擇受軸向力和徑向力比較大的圓錐磙子軸承，根據(jù)軸和軸承比較優(yōu)良的配合，選取過盈配合可以保持軸承不會(huì)軸向移動(dòng)，所選取的軸承為GB/T292—1994代號(hào)為7006C的角接觸球軸承兩個(gè)和代號(hào)為7018C的角接觸球軸承。
代號(hào) d/mm D/mm T/mm B/mm e Y Cr/KN Cor/KN
7006C 30 55 17.25 13 0.37 1.6 14.5 9.85
7018C 90 140 18.25 24 0.37 1.6 67.5 66.5
軸承校核：
由于7006C和7018C軸承的靜載荷和動(dòng)載荷的數(shù)值來看分別為14.5千牛、67.5千牛和9.85千牛、66.5千牛，而發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量不過才100千克左右，故此，無需校核就知其無論是靜載荷還是動(dòng)載荷均是合格的。
第六章 電動(dòng)機(jī)的選擇
電動(dòng)機(jī)是專門工廠批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)部件，設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)工作機(jī)的工作特
性、工作環(huán)境和工作載荷條件，選擇電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)、容量（功率）和轉(zhuǎn)速，并在產(chǎn)品目錄中選擇出具體的型號(hào)和尺寸。
1、 電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式
電動(dòng)機(jī)分交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種。由于生產(chǎn)單位一般多采用三相交流電源，
因此，無特殊要求時(shí)均應(yīng)選用三相交流電動(dòng)機(jī)其中以三相異步交流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最為廣泛。 Y系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式電動(dòng)機(jī)，由于其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、價(jià)格低廉，維護(hù)方便，因此廣泛應(yīng)用于不易爆、不易燃、無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī)械上?？紤]到本設(shè)計(jì)的具體要求，所以選用Y系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)。
2、 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速
容量相同的三相異步電動(dòng)機(jī)，一般有3 000、1 500、及750r/min四種同步轉(zhuǎn)速。電
動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速越高，磁極對(duì)數(shù)越少，外部尺寸越小，價(jià)格越低。但是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比越大，會(huì)使傳動(dòng)裝置外部尺寸增加，提高制造成本。而電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速越低其優(yōu)缺點(diǎn)則剛好相反。因此在確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)綜合考慮，分析比較。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)主要是用來作發(fā)動(dòng)機(jī)冷磨。所以，因根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷磨轉(zhuǎn)速來確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
發(fā)動(dòng)機(jī)冷磨轉(zhuǎn)速一般按下式確定
n1=（0.2—0.25）ne
ne=3200r/min
n1=（0.2—0.25）*3200=（640--800）r/min
所以取n1=750R/min
即選用同步轉(zhuǎn)速為750r/min的三相異步電動(dòng)機(jī)。
3、選擇電動(dòng)機(jī)的容量（功率）
電動(dòng)機(jī)的容量（功率）選擇的是否合適，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。
容量選擇的過小，不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動(dòng)機(jī)因超載而過早損壞；而容量選得過大，則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，能力又不能充分利用，而且由于電動(dòng)機(jī)經(jīng)常不能滿載運(yùn)行，其效率和功率因數(shù)都較低，增加電能的消耗而造成能源的浪費(fèi)。
電動(dòng)機(jī)的功率可根據(jù)如下公式計(jì)算
P=TN/9550
因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的扭距為T=72Nm
所以
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐》表19.1選擇型號(hào)為Y160L-8的Y系列三相籠型異步
電動(dòng)機(jī)。其具體技術(shù)數(shù)據(jù)如下：
型 號(hào)
功率/kW
滿載時(shí)
堵轉(zhuǎn)電流
堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)距
最大轉(zhuǎn)距
電流
A
轉(zhuǎn)速r/min
效率
%
功率因數(shù)
（cosa）
額定電流
額定轉(zhuǎn)距
額定轉(zhuǎn)距
Y160L-8
7.5
17.7
720
86
0.75
5.5
2
2
第七章 冷磨實(shí)驗(yàn)
發(fā)動(dòng)機(jī)大修以后,為了檢查和消除裝配中的缺陷,調(diào)整各機(jī)構(gòu),提高配合零件的表面質(zhì)量,使其能承受應(yīng)有的載荷,應(yīng)進(jìn)行冷磨熱試檢查,以便延長發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命,得到最好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。
冷磨合冷磨是依靠外來動(dòng)力,帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)在一定時(shí)間內(nèi)以不同轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的過程。通過冷磨合使零件表面的微觀不平得到改善,表面金屬被強(qiáng)化,逐漸形成一個(gè)適合實(shí)際摩擦條件的工作表面,有利于延長零件的使用壽命。1)冷磨注意事項(xiàng) 冷磨合是對(duì)氣缸與活塞,曲軸與軸承等關(guān)鍵配合表面的磨合,因此冷磨合時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)一般僅裝上曲軸、凸輪軸和活塞連桿組。①潤滑油一般用稀薄的2號(hào)或3號(hào)錠子油,或在較濃的機(jī)油中加入15%的煤油或輕柴油,潤滑油要加足;②冷磨的速度應(yīng)逐步增加,一般保持在250～700ｒ/ｍｉｎ;③時(shí)間控制在1 5～2ｈ。2)冷磨檢查?、俑麈i止裝置應(yīng)齊全、完整、可靠,按規(guī)定力矩?cái)Q緊各螺栓、螺母;②結(jié)合車型調(diào)整好主要部位的配合間隙;③正確安裝、對(duì)準(zhǔn)有裝配標(biāo)記的零部件;④觀察各機(jī)件是否正常,如摩擦表面附近過熱或有異響,應(yīng)立即停機(jī),查明原因并予以排除。3)冷磨后的拆檢 冷磨后分解發(fā)動(dòng)機(jī),檢查活塞、活塞環(huán)、氣缸壁的接觸情況和曲軸、凸輪軸與其軸承的磨合情況,排除發(fā)現(xiàn)的問題,然后清洗全部零件,更換機(jī)油和細(xì)濾清器濾芯。
7.1冷磨注意事項(xiàng)
冷磨合是對(duì)氣缸與活塞,曲軸與軸承等關(guān)鍵配合表面的磨合,因此冷磨合時(shí),發(fā)
動(dòng)機(jī)一般僅裝上曲軸、凸輪軸和活塞連桿組。
1、潤滑油一般用稀薄的2號(hào)或3號(hào)錠子油,或在較濃的機(jī)油中加入15%的煤油
或輕柴油,潤滑油要加足;
2、冷磨的速度應(yīng)逐步增加,一般保持在250～700ｒ/ｍｉｎ;
3、時(shí)間控制在1 .5～2ｈ。
7.2冷磨檢查
1、各鎖止裝置應(yīng)齊全、完整、可靠,按規(guī)定力矩?cái)Q緊各螺栓、螺母;
2、結(jié)合車型調(diào)整好主要部位的配合間隙;
3、正確安裝、對(duì)準(zhǔn)有裝配標(biāo)記的零部件;
4、觀察各機(jī)件是否正常,如摩擦表面附近過熱或有異響,應(yīng)立即停機(jī),查明原因
并予以排除。
7.3冷磨后的拆檢
冷磨后分解發(fā)動(dòng)機(jī),檢查活塞、活塞環(huán)、氣缸壁的接觸情況和曲軸、凸輪軸與其軸承的磨合情況,排除發(fā)現(xiàn)的問題,然后清洗全部零件,更換機(jī)油和細(xì)濾清器濾芯。
影響發(fā)動(dòng)機(jī)冷磨合的重要因素是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速過高會(huì)使摩擦力增大，摩
擦表面溫度升高，磨損量也增多；轉(zhuǎn)速過低，潤滑油供應(yīng)不足，磨損量也增加。因此，在冷磨過程中，應(yīng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行合理選擇。
冷磨時(shí)間的長短，應(yīng)根據(jù)零件表面加工質(zhì)量和配合情況而定。加工精度高，
冷磨時(shí)間可以縮短，反之需要延長。一般冷磨時(shí)間為2h。曲軸轉(zhuǎn)速又低速到高速分三個(gè)階段進(jìn)行。
總結(jié)
本說明書的編寫過程中，對(duì)學(xué)校汽車發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝實(shí)驗(yàn)室以及一些生產(chǎn)廠家和汽車維修企業(yè)的發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝試驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行了調(diào)查、分析、總結(jié)。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝臺(tái)架現(xiàn)存的一些缺點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)，另外作了一些創(chuàng)新。使其可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)翻轉(zhuǎn)并停留在任意位置，多功能發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝臺(tái)架也可以自由移動(dòng)，并且增加了發(fā)動(dòng)機(jī)冷磨的功能。這樣使其更適合發(fā)動(dòng)機(jī)維修及拆裝以及學(xué)校的發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝和冷磨實(shí)驗(yàn)。
本設(shè)計(jì)參考了現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝臺(tái)架，結(jié)合現(xiàn)實(shí)的需要對(duì)其進(jìn)行了設(shè)計(jì)和校核，以及發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝使用要求和注意事項(xiàng)。。說明書中盡量用簡明的語言闡述多功能發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)過程，和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。希望能作到清楚明了！
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[11] 王世剛 苗淑杰，機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐，哈爾濱工程大學(xué)出版社，2003年
[12] 戴冠軍，汽車維修工程，人民交通出版社，1999年
[13] 濮良貴，機(jī)械設(shè)計(jì)，高等教育出版社，2002年
致 謝
為期兩個(gè)半月的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了,我們?cè)谘ゾ昀蠋煹闹笇?dǎo)下圓滿完成了設(shè)計(jì)任務(wù).通過這次設(shè)計(jì),使我們明白了很多,也學(xué)到了很多以前不知道的知識(shí).畢業(yè)設(shè)計(jì)是綜合以前我們學(xué)過的知識(shí),再加進(jìn)一些自己的創(chuàng)新想法,來創(chuàng)造一些比較先進(jìn)的東西來,所以這也就會(huì)利用到一些自己以前根本不曾接觸過的知識(shí),這些知識(shí)就需要我們現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用,重新學(xué)起.由于我們?cè)O(shè)計(jì)的題目比較大,所以要翻閱大量的資料,更要整理和組織材料.在設(shè)計(jì)期間,我們的指導(dǎo)老師薛蕙娟老師給予了我們很大的支持和幫助.我們的設(shè)計(jì)內(nèi)容比較散,而且內(nèi)容多,而我們手中的資料有限,所以查資料是一個(gè)難題,薛老師就給我們找資料,并指導(dǎo)我們理請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)思路,在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中薛老師給予的幫助是極大的,在此特別感謝!
由于我們所學(xué)的知識(shí)有限,手頭的資料不全,故此在設(shè)計(jì)中難免會(huì)有許多疏漏和不正確之處,敬請(qǐng)廣大教師批評(píng)指正,在此表示感謝!
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