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買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 上海電機學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 課 題 基于 制的小型鉆床機械設(shè)計 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 年 級 2011 級 姓 名 學(xué) 號 指 導(dǎo) 教 師 (簽字) 學(xué) 院(系)院長(簽字) 2015 年 月 日 注:本任務(wù)書由上海電機學(xué)院教務(wù)處印制。 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 - I - 摘 要 此次設(shè)計的小型鉆床設(shè)計。鉆孔工藝是加工孔類的基礎(chǔ)部分,只要鉆孔工藝的加工精度提高了,在后面的加工工藝過程就會更加簡潔,提高加工效率,節(jié)省時間,提高經(jīng)濟效益。 本文對小型鉆床進行設(shè)計,主要完成機械結(jié)構(gòu)部分設(shè)計。整機結(jié)構(gòu)主要由電動機產(chǎn)生動力將需要的動力傳遞到帶輪上,然后通過帶輪傳遞到帶輪,通過小齒輪再過渡到卷雙聯(lián)齒輪上,雙聯(lián)齒輪軸上裝有鉆頭機構(gòu)。同時本文對該方案小型鉆床關(guān)鍵零部件設(shè)計過程進行了詳細(xì)闡述,其主要內(nèi)容包括系統(tǒng)總體方案的設(shè)計、電動機的選 擇、執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計、傳動零部件的設(shè)計、軸的設(shè)計與校核以及軸承的選擇等。 本論文研究內(nèi)容: (1) 小型鉆床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。 (2) 小型鉆床工作性能分析。 (3)電動機的選擇。 (4) 小型鉆床的傳動系統(tǒng)、執(zhí)行部件。 (5)對設(shè)計零件進行設(shè)計計算分析和校核。 (6)繪制整機裝配圖及重要部件裝配圖和設(shè)計零件的零件圖。 關(guān)鍵詞 : 滾珠 絲杠;電動機 ; 變速箱 ; 鉆孔工藝 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 - he of is a of as as on to of is of to to a to to of is a At on of of of of of (1) of (2) of (3) of (4) of (5) of of (6) 文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 - I - 目 錄 摘 要 . I . 緒論 . 1 床簡介 . 1 床的發(fā)展及趨勢 . 1 課題解決的問題和設(shè)計時主要的工作 . 1 2 三軸鉆床結(jié)構(gòu)設(shè)計的總體方案 . 3 題的技術(shù)要求 . 3 床總體結(jié)構(gòu) . 3 型鉆床的動力選擇 . 3 型鉆床的驅(qū)動方式 . 4 型鉆床的動力性能比較 . 4 型鉆床動力的計算與選擇 . 5 3 小型鉆床主軸箱設(shè)計 . 7 本傳動數(shù)據(jù)計算 . 7 傳動設(shè)計 . 8 輪傳動設(shè)計 . 9 一級齒輪傳動設(shè)計 . 9 二級齒輪傳動設(shè)計: . 11 軸的校核 . 13 鍵的校核 . 19 承的校核 . 20 動系統(tǒng)電機的選用 . 22 4 鉆頭軸向進給系統(tǒng)的設(shè)計 . 24 頭軸向進給絲杠螺母副的計算和選型 . 24 作臺基本參數(shù) . 24 算進給牽引力 (N). 24 算最大動載荷 C . 24 珠絲杠螺母副的選型 . 25 動效率計算 . 25 度檢驗 . 26 定性校核 . 28 進電機的計算和選型 . 28 選電機型號 . 28 機校核計算 . 28 5 X 軸、 Y 軸的設(shè)計 . 32 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 - 作臺滾珠絲杠螺母副的計算和選型 . 32 作臺基本參數(shù) . 32 算進給牽引力 (N). 32 道的選擇 . 33 6 制程序的編寫 . 34 編程控制器的選取 . 34 I/O 地址分配 . 36 態(tài)圖及梯形圖(程序)的設(shè)計 . 39 結(jié) 論 . 45 參 考 文 獻(xiàn) . 46 致謝 . 47 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 - 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 - 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 - V - 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 - 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 - 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 - 1 - 1 緒論 床簡介 目前將機床分為 12 大類:車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機床、螺紋加工機床、銑床、刨插床、拉床、特種加工機床、鋸床及其他機床。在每一類機床中,又可以按照工藝范圍、步型型式和結(jié)構(gòu)等等,可以分為若干組,每一組又可以分為若干系列。如鉆床又包括:坐標(biāo)鏜鉆床、深孔鉆床、搖臂鉆床、臺式鉆床、立式鉆床、臥式鉆床、中心孔鉆床及其他鉆床。在上述的基本分類方法的基礎(chǔ)上,還可以根據(jù)機床的其他特征進一步進行分類。同類型機床按照應(yīng)用范圍(通用性程度),可以分為通用機床(或者稱萬能機床)、專門化機床和專用機床三 大類。其中通用機床是可以加工多種工件,完成多種多樣工序的加工范圍較廣的機床,如臥式車床、搖臂鉆床等等。 搖臂鉆床主要由立柱,搖臂,主軸箱,和底座等部分組成。主軸箱裝在搖臂上,可沿立柱上下移動,以適應(yīng)加工不同高度工件的要求。此外,搖臂還可以隨外立柱在360范圍回轉(zhuǎn),因此主軸很容易調(diào)整到所需要的加工位置。為了使主軸在加工時保持確定的位置,搖臂鉆床還具有內(nèi)立柱,搖臂及主軸箱的夾緊機構(gòu),當(dāng)主軸的位置調(diào)整確定后,可以快速將它們夾緊。 搖臂鉆床的其他變形如萬向搖臂鉆床搖臂和主軸箱可以回轉(zhuǎn)或傾斜,使主軸可在空間任意方向 都可以進行鉆削,適用于重型機器,機車車輛,船舶和鍋爐等制造業(yè)中加工大型工件。車式搖臂鉆床的底座有車輪,可以在軌道上移動,適用于橋梁和機床等行業(yè)窄長形工件的孔加工。 床的發(fā)展及趨勢 進入市場經(jīng)濟后,國內(nèi)機床行業(yè)競爭日趨激烈,與中捷搖臂鉆廠生產(chǎn)相同型號產(chǎn)品的企業(yè)有 40 多家,中捷搖臂鉆廠產(chǎn)品領(lǐng)先優(yōu)勢受到挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對挑戰(zhàn),中捷搖臂鉆廠在產(chǎn)品賣得正火的時候,提出了進行跨越產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整。第一,用先進技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)品。如普通搖臂鉆床實現(xiàn)了五軸聯(lián)動,價格由幾萬元上升到幾十萬元,達(dá)到中國搖臂鉆床最高水平。第二,向 國際先進水平靠攏,不斷擴大產(chǎn)品領(lǐng)先優(yōu)勢。 式和動橋系列產(chǎn)品,十幾項技術(shù)居國內(nèi)領(lǐng)先地位。 得自主知識產(chǎn)權(quán),并成為國家重點新產(chǎn)品; 向搖臂鉆,在任何空間、任意方向、任意位置上實現(xiàn)鉆削功能,不僅填補了國內(nèi)空白,在國外也不多見。在國際著名的芝加哥機床展覽會上,中捷搖臂鉆廠參展產(chǎn)品被一位美籍華商相中并當(dāng)場拉走。德國、意大利、西臘、瑞典、伊朗等國家和地區(qū)紛紛提出做中捷牌搖臂鉆的代理經(jīng)銷商。在上海國際機床展覽會上,沈陽機床股份有限公司參展的數(shù)控鉆銑床,同時被國內(nèi)三家企業(yè)看好。搖臂鉆床和大 多數(shù)機床一樣,將向數(shù)控自動化、機電一體化和智能化方向發(fā)展。搖臂鉆床未來的發(fā)展趨勢是:應(yīng)用電子計算機技術(shù),簡化機械結(jié)構(gòu),提高和擴大自動化工作的功能,使機床適應(yīng)于納入柔性制造系統(tǒng)工作;提高功率主運動和進給運動的速度,相應(yīng)提高結(jié)構(gòu)的動、靜剛度以適應(yīng)采用新型刀具的需要,提高切削效率;提高加工精度并發(fā)展超精密加工機床,以適應(yīng)電子機械、航天等新興工業(yè)的需要。 課題解決的問題和 設(shè)計時 主要 的 工作 單頭鉆床是機械行業(yè)最通用的設(shè)備,主要用于工件上孔的加工 軸鉆床 ,這種鉆床價格相對低廉,體積小、 重量輕、操作方便、可靠性高,買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 - 2 - 且 可以 同時鉆兩孔的工作方式大大提高了工作效率,減輕了工作量,提高了工作效率和加工精度 。 本課題的主要工作包括以下幾個方面: 1. 廣泛查閱 國內(nèi)外 關(guān)于 多軸鉆床的研究資料,闡述了課題的研究意義,在綜述了國內(nèi)外研究資料 和研究目的 之后,給出了本文研究的主要內(nèi)容。 2. 深入研究 三軸鉆床 的設(shè)計原理, 提出 多種 三軸鉆床 的總體設(shè)計方案, 進行各功能的求解,通過分析各個方案的優(yōu)缺點,確定了最優(yōu) 方案。 軸鉆床 的 整體 結(jié)構(gòu) 。 理調(diào)整各零件的相對位置 , 并繪制鉆床的裝配圖和主要零件的零件圖。 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 - 3 - 2 三軸鉆床 結(jié)構(gòu)設(shè)計的總體方案 題的技術(shù)要求 定位精度: 運動速度: 2m/率: 50W; 加工孔徑范圍 : 轉(zhuǎn)速范圍: 50 工作范圍: X:150Y:150Z:100 工作要求: X、 Y 軸用于被加工孔中心位置的精確定位, Z 軸則完成快速接近工件以及加工進給,動力頭完成夾緊鉆頭并使鉆頭按給定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。 床總體結(jié)構(gòu) 可調(diào)式立式 三軸鉆床 主要由床身、工作臺 、鉆頭、主傳動系統(tǒng)、電機等部分組成。可調(diào)式立式 三軸鉆床 的設(shè)計需要完成以下幾個步驟: 通過齒輪間的位置轉(zhuǎn)動實現(xiàn)兩鉆頭間距離的可調(diào)性。 雙軸鉆床的主運動為旋轉(zhuǎn),由主電動機驅(qū)動,動力通過皮帶輪傳遞給主軸箱 ,主軸箱是雙軸鉆床的主要驅(qū)動裝置。主運動(旋轉(zhuǎn))及進給運動同時進行。主軸箱驅(qū)動軸的運轉(zhuǎn)由主電機經(jīng)過交換齒輪來驅(qū)動。 通過將加工工件時所需的轉(zhuǎn)矩折算到電機主軸上,通過電機主軸上的轉(zhuǎn)矩和電機轉(zhuǎn)速算出功率,然后進行電機的篩選。 采用滾珠絲杠軸向進給。 向的進給系統(tǒng)的設(shè)計: 工作臺橫向、縱向進給:采用滾珠絲杠進給。 型鉆床的動力選擇 常用原動機有以下三種運動形式,具體見表 2 表 2動機運動形式 運動形式 實例 連續(xù)運動 電動機、液壓馬達(dá)、氣壓馬達(dá)、柴油機、汽油機 往復(fù)運動 直線電動機、汽缸、液壓缸 往復(fù)擺動 擺動油缸、擺動汽缸 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 - 4 - 型鉆床的驅(qū)動方式 由一臺原動機通過傳動裝置驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)工作,叫做單機集中驅(qū)動。而多機分別驅(qū)動自然而然是用多臺原動機來驅(qū)動 各執(zhí)行機構(gòu)工作。兩種驅(qū)動方式中,單機集中驅(qū)動傳動裝置復(fù)雜,操作麻煩,功率大,但價格便宜。而多機分別驅(qū)動傳動裝置簡單,電動機功率小,但成本比較高。 1)必須考慮到工作機對原動機所提出的起動、過載、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性等方面的要求; 2)必須考慮到其經(jīng)濟效益及其成本,這也是非常重要的一項。 3)必須考慮到現(xiàn)場能源的供應(yīng)情況及工作環(huán)境因素; 4)必須考慮原動機的機械特性與工作機的匹配情況; 5)必須考慮到維修是否方便,操作是否簡單,工作是否可靠; 型鉆床的動力性能比較 表 2動機性能比較 類別 電動機 氣缸 馬達(dá) 液壓馬達(dá) 柴油機 尺寸 較大 較小 較小 較大 功率及取范圍 功率大;000圍廣 功率比電動機大;下,下的高速傳動 功率最大;受實際油壓和馬達(dá)尺寸的限制 功率大;538000量 大 比電動機大 最大 大 輸出剛度 硬 軟 較硬 較硬 運行溫度控制 溫度應(yīng)低于許應(yīng)值 排氣時空氣膨脹,噪聲較大,排氣處應(yīng)安裝消聲器 對油箱進行風(fēng)冷或水冷 調(diào)整方法和性能 直流電動機用改變電樞電阻、電壓或改變磁通的方法;交流電動機用變頻、變極或 變轉(zhuǎn)差率的方法 用氣閥控制,簡單,迅速,但不夠精確 通過閥或泵控制改變流量,調(diào)速范圍大 較難 噪聲 小 較大 較大 較大 維護要求 較少 少 較多 較多 初始成本 低 較高 高 高 運轉(zhuǎn)費用 最低 最高 高 高 應(yīng)用 很廣,需要動力電源 小功率高速場合 較廣 很廣,如各種車輛,船舶、農(nóng)用機械、工程機械買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 - 5 - 和壓縮機等等 型鉆床動力的計算與選擇 鉆床切削力的計算包括鉆床主軸轉(zhuǎn)矩計算和主軸軸向切削力的計算。由于加工材料為 ,其屬于碳素結(jié)構(gòu)鋼,鉆頭為高速鋼麻花鉆,加工方式為鉆孔,所以查機 床夾具設(shè)計手冊得: 鉆床轉(zhuǎn)矩計算公式如下: pk 式中, 切削力矩( NM) D 鉆頭直徑( f 每轉(zhuǎn)進給量( 修正系數(shù) 軸向切削力的計算公式如下: 式中, 軸向切削力( N) D 鉆頭直徑( f 每轉(zhuǎn)進給量 ( 修正系數(shù) 已知被加工材料為 構(gòu)鋼,結(jié)構(gòu)鋼和鑄鋼取 b =736D=10mm,f =以可分別計算出切削轉(zhuǎn)矩和軸向切削為: M 2595 N 由金屬切削原理可知,主軸切削功率的計算公式為: 式中: 軸向切削力( N) f 每轉(zhuǎn)進給量 (n主軸固定轉(zhuǎn)速( r/ 切削力矩( NM) 將以上數(shù)值代入公式中可 計算出功率 慮到小型鉆床的現(xiàn)場工作環(huán)境及工作需求,小型鉆床的起動力矩和調(diào)速范圍等要求,我選擇電動機作為其原動機。由于生產(chǎn)機械裝置及工作機所處的工作環(huán)境各不相同,電動機的 工作環(huán)境也自然而然就各不一樣。在絕大多數(shù)情況下,電動機工作的周圍大氣中有不同分量的灰塵和水分,有的處于潮濕之處甚至水下工作,有的周圍含有腐蝕性氣體甚至爆炸物,為了保證電動機能在不同的工作環(huán)境中順利地安全運行,電動機的外殼也就有多種型式,其型式有:開啟式、防護式、封閉式、防爆式。36( 10)602601 0 0 0( 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 - 6 - 由 于小型鉆床工作常處于灰塵較多的場合,其外殼選用封閉式,電動機型號為 Y 系列, 定功率 載轉(zhuǎn)速 960r/定轉(zhuǎn)矩 m,質(zhì)量 17 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 - 7 - 3 小型鉆床 主軸箱設(shè)計 主軸箱傳動設(shè)計,是根據(jù)動力箱驅(qū)動軸位置和動力轉(zhuǎn)速、各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求,設(shè)計傳動鏈,把驅(qū)動軸與各主軸連接,使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。主軸箱傳動系統(tǒng)要求設(shè)計: 1)、在保證主軸的強度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下,力求使傳動軸和齒輪的規(guī)格、數(shù)量為最少。 2)、不用主軸帶動主軸的方案,以免增加主軸負(fù)荷,影響加工質(zhì)量 。 3)、為了結(jié)構(gòu)緊湊,主軸箱內(nèi)齒輪副的傳動比不大于 1/2,后蓋內(nèi)齒輪傳動比取在 1/31/用升速傳動。 4)、由于是粗鉆孔,主軸設(shè)置在第 排位置,以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形。 5)、剛性鉆孔主軸上的齒輪,其分度圓直徑大于被加工孔的孔徑,以減少振動,提高運動平穩(wěn)性。 6)、驅(qū)動軸帶動的轉(zhuǎn)動軸不能超過兩根,以免給裝配帶來困難。 7)、 主軸的分布 被加工零件上加工孔的位置決定主軸的分布情況??椎奈恢梅植即笾驴蓺w納為:同心圓分布、支線分布和任意分布三種類型。 本傳動數(shù)據(jù)計算 計算機構(gòu)各軸的運動及動力參 數(shù) a) 各軸的轉(zhuǎn)速 軸 m in/ m 軸 m in/ 軸 m in/ 各軸的輸入功率 軸 2011 軸 軸 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電動機輸出轉(zhuǎn)矩 軸 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 - 8 - 軸 軸 8 023223 傳動設(shè)計 擇皮帶 由設(shè)計可知: V 帶傳動的功率為 帶輪的轉(zhuǎn)速為 960r/帶輪的轉(zhuǎn)速為 480r/ 查機械設(shè)計手冊可知 工況系數(shù)取 據(jù)以上數(shù)值及小帶輪的轉(zhuǎn)速查相應(yīng)的圖表選 取 A 型 V 帶。 輪基準(zhǔn)直徑: 查閱機械設(shè)計手冊選取小帶輪基準(zhǔn)直徑為 00大帶輪基準(zhǔn)直徑為100=200 帶速的確定: s/ 心矩、帶長及包角的確定 由式 0.7(d1+(d1+ 可知: 00+200)(100+200) 得 210 600 初步確定中心矩為 00 根據(jù)相關(guān)公式初步計算帶的基準(zhǔn)長度: 100200()200100(240024 )(22 20221210 )(械設(shè)計手冊選取帶的長度為 1250算實際中心矩: 0 86算小帶輪包角: 0 12 a 定帶的根數(shù) 11 查機械設(shè)計手冊知 則 =3 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 - 9 - 緊力 20 ) 0 0 c 查機械設(shè)計手冊 q=m 0 用在軸上的載荷 i i 輪結(jié)構(gòu)與尺寸見零件圖 圖 帶輪的結(jié)構(gòu)與尺寸圖 輪傳動設(shè)計 應(yīng)盡量使相嚙合齒輪的齒數(shù)之間沒有公約數(shù),以便使齒輪在使用過程中各齒之間都能相互嚙合,以加速磨 合,模數(shù) 3m 一級齒輪傳動設(shè)計 a) 選材料、確定初步參數(shù) 1) 選材料 小齒輪: 40調(diào)制,平均取齒面硬度為 260齒輪: 45 鋼調(diào)制,平均取齒面硬度為 260) 初選齒數(shù) 小齒輪的齒數(shù)為 0, 則大齒輪的齒數(shù)為 02 3) 齒數(shù)比即為傳動比 選擇尺寬系數(shù) d 和傳動精度等級情況,參照機械設(shè)計手冊并根據(jù)以前學(xué)過的知識選取 d=文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 - 10 - 小齒輪直徑 0小齒輪的尺寬為 b=d 0=20) 齒輪圓周速度為: s/8060100060 11 械設(shè)計手冊選精度等級為 9 級。 6) 計算小齒輪轉(zhuǎn)矩 T1 00 6 6161 確定重合度系數(shù) 公式可知重合度為 6 9 則由手冊中相應(yīng)公式可知: 8 7 9 Z 確定載 荷系數(shù) 定使用系數(shù) 閱機械設(shè)計手冊選取使用系數(shù)為 定動載系數(shù) 閱機械設(shè)計手冊選取動載系數(shù) 定齒間載荷分布系數(shù) 100*2 411 K 則 1 22 1 H、 確定,由公式可知 齒面疲勞強度計算 1) 確定 許用應(yīng)力 H 總工作時間 設(shè)該切斷機的壽命為 10 年,每年工作 300 天,每天工作 8 個小時,則: 0 0 083 0 05 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 - 11 - 0 0 048016060 01 v 壽命系數(shù) 查閱相關(guān)機械設(shè)計手冊選取 接觸疲勞極限取: 2080 安全系數(shù)?。?許用應(yīng)力 MP i MP 02l i 彈性系數(shù) 閱機械設(shè)計手冊可選取 Z 3) 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 閱機械設(shè)計手冊可選取 ) 求所需小齒輪直徑 5)分度圓直徑 d1,d2 642322 6)確定 尺寬:取大齒輪尺寬為 0齒輪尺寬取 0 第二級齒輪傳動設(shè)計: a) 選材料、確定初步參數(shù) 1) 選材料 小齒輪: 40調(diào)制,平均取齒面硬度為 260齒輪: 45 鋼調(diào)制,平均取齒面硬度為 260) 初選齒數(shù) 取小齒輪的齒數(shù)為 18,則大齒輪的齒數(shù)為 180 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 - 12 - 3) 齒數(shù)比即為傳動比 選擇尺寬系數(shù) d 和傳動精度等級情況,參照機械設(shè)計手冊并根據(jù)以前學(xué)過的知識選取 d=2/3 初估小齒輪直徑 4小齒輪的尺寬為 b=d 39=26輪圓周速度為: s/584100060 1 參照手冊選精度等級為 9 級。 5) 計算小齒輪轉(zhuǎn)矩 T1 6161 6) 確定重合度系數(shù) 公式可知重合度為 則由手冊中相應(yīng)公式可知: 8 6 Z 68 確定載荷系數(shù) 定使用系數(shù) 閱機械設(shè)計手冊選取使用系數(shù)為 定動載系數(shù) 閱機械設(shè)計手冊選取動載系數(shù) 定齒間載荷分布系數(shù) 10011 K 則 1 22 1 H、 確定,由公式可知 2 . 8 齒面疲勞強度計算 1) 確定許用應(yīng)力 H 總工作時間 設(shè)該彎曲機的壽命為 10 年,每年工作 300 天,每天工買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 - 13 - 作 8 個小時,則: 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) v 壽命系數(shù) 查閱機械設(shè)計手冊選取

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