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文檔簡介

目錄

一.設(shè)計任務(wù)書............................................3

1.題目.......................................................................3

2.總體布置簡圖..............................................................3

3.工作情況..................................................................3

4.原始數(shù)據(jù)..................................................................3

二.傳動方案簡述..........................................4

三.選擇電動機容量........................................4

1.電動機類型選擇............................................................4

2.電動機功率的選擇.........................................................4

3.電動機額定轉(zhuǎn)速的選擇.....................................................5

4.確定電動機的型號..........................................................5

5.電動機的主要參數(shù)..........................................................6

6.總傳動比的確定及各級傳動比的分配........................................7

7.各軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩與輸入功率.................................................7

四.傳動設(shè)計..............................................9

1.高速級齒輪傳動設(shè)計........................................................9

2.低速級齒輪傳動設(shè)計.......................................................16

3.齒輪參數(shù)匯總表...........................................................24

五.軸及輪轂連接.........................................25

1.低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計.........................................................25

2.中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計........................................................28

3.高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計........................................................30

4.輸出軸的強度校核........................................................32

六.鍵的選擇與鍵聯(lián)接強度校核.............................39

1.鍵1(鍵12x70)的聯(lián)接強度校核........................................39

2.鍵2(鍵16x56)的聯(lián)接強度校核........................................40

3.鍵3(鍵12x56)的聯(lián)接強度校核........................................40

4.鍵4(鍵12x28)的聯(lián)接強度校核........................................41

5.鍵5(鍵6x25)的聯(lián)接強度校核............................................41

七.滾動軸承的校核計算...................................42

1.減速器各軸所用軸承代號匯總.............................................42

2.高速軸軸承壽命計算.....................................................42

3.中間軸軸承壽命計算.....................................................45

4.輸出軸軸承壽命計算.....................................................49

八.減速器的潤滑與密封...................................53

1.齒輪傳動的潤滑..........................................................53

2.齒輪潤滑油牌號及油量計算...............................................53

3.軸承的潤滑與密封.......................................................54

九.減速器箱體及其附件...................................54

1.箱體結(jié)構(gòu)形式及材料.....................................................54

2.箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸表.....................................................54

3.箱體主要附件作用及選擇.................................................55

十.驗算工作機帶速.......................................59

H^一?個人小結(jié)...........................................60

參考資料..................................................................61

設(shè)計計算及說明結(jié)果

一.電動機的選擇與運動參數(shù)計算

1.電動機類型選擇

根據(jù)電源及工作機工作條件,選用Y(IP44)系列三相異步電動機。

2.電動機功率的選擇

1)工作機所需功率幾

計算工作機所需功率匕及所需的轉(zhuǎn)速〃”

???=60x1()00—<[2]P7式(2-3)>

7VD

09

得小=60x1000x---:----=57.3?7min

3.14x300

Tn

二kW<[2]P7式(2-1)>

9550

得Pwh'OOfkw=].8kw

9550

2)電動機輸出功率B

P(l=—<[2]P7式(2-4)>

計算電動機至工作機的總效率77

"=7?%<[2]P7式(2-5)>

由[2]P7表2-4

聯(lián)軸器1的效率取小=0.99

聯(lián)軸器2的效率取%;0.99

一對滾動軸承的效率取名;0.98

一對齒輪傳動的效率取%=0.96

一對滑動軸承效率取%=0.97

得〃=?%?小?%=0.99x0.99x0.983x0.962x0.97=0.8245

所以Pd=—=1,8=2.18kW

r]0.8245

確定初選方案:兩方案都可行,但方案2傳動比較小,傳動裝置結(jié)構(gòu)尺寸較

小。因此初選方案2,選擇YU2M-6型電動機

即電動機同步轉(zhuǎn)速〃d=1000r/minoPed=2.2kW

5.電動機的主要參數(shù)

1)電動機的主要技術(shù)數(shù)據(jù)

見上表

2)電動機的外形示意圖

n(l=1000r/min

3)電動機的安裝尺寸表(單位:mm)

電機型號YU2M

R寸

FX

號HABCDEGADACHDL

GD

1121901407028608X24190115265400

7

6.總傳動比的確定及各級傳動比的分配

1)理論總傳動比廣

>Q40

z'=7=—?16.4<[2]P8式(2-7)>

nw57.3

府一一電動機滿載轉(zhuǎn)速。

2)各級傳動比的分配

齒輪傳動中,高低速級理論傳動比的分配一般取,可使兩極大齒輪直徑相

近,浸油深度接近,有利于浸油潤滑。同時還可以使傳動裝置外廓尺寸緊湊,減

小減速器的輪廓尺寸。但過大,有可能會使高速極大齒輪與低速級軸發(fā)生干涉

碰撞。所以必須合理分配傳動比,一般取

取,則4.43

7.各軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩與輸入功率

1)各軸理論轉(zhuǎn)速

設(shè)定:電動機軸為o軸;高速軸為I軸;中間軸為n軸;低速軸為in軸;

卷筒軸為IV軸

(1)電動機軸

Z=16.4

/70=nm=940r/min

⑵I軸

n1=nm-940r/min

⑶II軸

/940/.

%=—=---?212.2r/mini=3.7

■i4.432

}§=4.43

⑷III軸

%212.2「0/.

%=—=-----=57.3r/mm

i23.7

(5)IV軸

n=n=57.3r/min

43〃0=940r/min

2)各軸的輸入功率

(1)電動機軸

PQ=Pd=2.18kW

n[=940r/min

(2)I軸

[W2.16kW

n2?212.2r/min

(3)II軸

p2=^n3n4=2.03kW

n3=57.3r/inin

(4)III軸

P.=P,n3n4=1.91kW

n4=57.3r/min

(5)IV軸

p4=^n2=1.891kW

3)各軸的理論轉(zhuǎn)矩=2.18kW

(1)電動機

T)=9550=9550x—=22.154=2.16kW

°/94()

⑵I軸

P2=2.03kW

T.=95504=9550x生=21.93Nm

1

n1940

6=1.91kW

(3)II軸

p203

0=9550'>=9550x」^-=91.36N?加

-n2212.2P4=1.891kW

(4)in軸

P1O1

r=9550」=9550x^=318.3N?m7;=22.15N-zz?

%57.3

(5)IV軸

Tx=21.93AT-m

P1?Qi

T.=95502=9550x-^-=315.2Nm

n457.3

4)各軸運動和動力參數(shù)匯總表T2=91.36N?團

理論轉(zhuǎn)速輸入功率輸入轉(zhuǎn)矩

軸號傳動比

(r/min)(kW)(N?m)

7;=318.3N〃?

電動軸9402,1822.151

7;=315.2N?次

第I軸9402.1621.93

4.43

第H軸212.22.0391.36

第III3.7

57.31.91318.3

第IV軸57.31.891315.21

四.傳動設(shè)計

1.高速級齒輪傳動設(shè)計

1)原始數(shù)據(jù)

輸入轉(zhuǎn)矩——7]=21.93N?加

小齒輪轉(zhuǎn)速——n,=940r/min

齒數(shù)比——uf=4.43

由電動機驅(qū)動單向運轉(zhuǎn)、三班制工作、工作壽命為10年、工作機為帶式運輸

機、載荷平穩(wěn)。(設(shè)每年工修日為300天)

2)設(shè)計計算

(1)選齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)

1.該齒輪為斜齒圓柱齒輪;

2.因為運輸機為一般工作機器,速度不高,故選用7級精度(GB

10095-88);斜齒圓柱齒輪傳

3.為簡化齒輪加工工藝,選用閉式軟齒面?zhèn)鲃?/p>

小齒輪材料:40Cr(調(diào)質(zhì)),硬度為280HBS;7級精度

大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì)),硬度為240HBS,

二者材料硬度差為40HBs

4.初選小齒輪齒數(shù)

大齒輪齒數(shù),取

5.初選螺旋角

(2)按齒面接觸強度設(shè)計

<[l]P218^(10-21)>

1.確定公式內(nèi)的各計算參數(shù)數(shù)值

初選載荷系數(shù)K,=1.6

小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩3=21.93x1()3N.mm

齒寬系數(shù)為=0.8<[l]P205表(10-7)>

1/2

材料的彈性影響系數(shù)Z£=189.8Mpa<[1]P2O1表(10-6)>

區(qū)域系數(shù)Z〃=2.433

端面重合度,<[1]P215圖]10-26)>

則乂=4.06X1。"

應(yīng)力循環(huán)次數(shù)

N]=60/?,=60x940x1x(3x8x300x10)=4.06x109快=0916x109

<[l]P2065t(10-13)>

N8=4號=Oggx109

2%4.43

接觸疲勞壽命系數(shù)=0.90%=。95<[l]P207|S(10-19)>

接觸疲勞許用應(yīng)力

取失效概率為1%;取安全系數(shù)S=1

接觸疲勞強度極限o■〃⑹=&X)/Rz<[l]P209圖(10-21d)>

接觸疲勞強度極限=55()Ma<[l]P209?(10-

21d)>

[a]=

H]=0.9°x60°=54QMPa〈⑴P205式(10-

S1

12)>

匕/=必『:*當(dāng)=522.5MP。

rCTw]=!zJ^^^^=531,25^

2.計算

(1)試算小齒輪分度圓直徑4,

「2(1-IZw-Z2

3

必293。x型x(2.433x189.8加=3673_

0.8x1.644.43531.25

(2)計算圓周速度

叫%)x36.73x940,.

v=----——=---------------=1.8O1Im/5

60x100060x1000

(3)計算齒寬b及模數(shù)加”

b=%?d、t=0.8x36.73〃〃〃=29.38〃?!?/p>

“亞=36.73xcosl4°〃〃〃“55?

mn,

ZI23

h=2.25,〃,“=2.25x1.55〃〃〃=3.49/7///?

2938

bih=^—=8.42

3.49

(4)計算縱向重合度力

£p=O.3180'/Z"an/7=0.318x0.8x23x/an14°=1.459

(5)計算載荷系數(shù)K=K^KvKHaKHf)

①使用系數(shù)3

由<[1]P193表(10-2))根據(jù)電動機驅(qū)動,載荷平穩(wěn)得

②動載系數(shù)Ky

由<[l]P210表(10-8)>根據(jù)v=L81m/s、7級精度,取

Kv=1.12

③按齒面接觸強度計算時的齒向載荷分布系數(shù)Kup

由311P196表(10-4))根據(jù)小齒輪相對支承為非對稱布置、7級精度、

=0.8,mm,得=1.287

④按齒根彎曲強度計算時的齒向載荷分布系數(shù)K中

S<[l]P198S(10-13)>根據(jù)b/h=8.42,得

K”=L27

⑤齒向載荷分配系數(shù)K.、KFa

由<[1]P195表(10-3)>根據(jù),7級精度,軟齒面?zhèn)鲃?,?/p>

貝IJK=KA-Kv-KHa-KHfi=lXl.12X1.4X1.1.287=2.018

(6)按實際的載荷系數(shù)修正所算得的分度圓直徑由<[l]P204式(10T0a)>

得,

12.018

〃〃〃=39.68〃"〃

4=4rV1.6

(3)按齒根彎曲強度設(shè)計由<[1]P216式(10-17)>

32KT18cos20%"4)

1.確定計算參數(shù)

(1)計穿載荷系數(shù)K

K=K/A*-KV?-K.r.<A?K.r.f8t=1X1.12X1.27X1.4=1.99

(2)螺旋角影響系數(shù)〃

由([1]P217圖(10-28)>根據(jù)縱向重合系數(shù),得

Yp=0.88

(3)彎曲疲勞系數(shù)K.

由<[l]P206圖(10-18)>得

"\=0.85KFN2=0.88

(4)疲勞強度極限

彎曲疲勞強度極限。陽=500MR/<[l]P209圖(10-20c)>

彎曲疲勞強度極限bg=38()//%<[l]P209圖(10-20c)>

(5)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力[可尸

取彎曲疲勞安全系數(shù)S=L4

由<[l]P205式(10-12)〉得

0.85x500303.57MP。

31.4

匕2安

(6)計算當(dāng)量齒數(shù)Zy

——=一—=25.18;

cos-0cos314°

_A_102

ZV2==111.66

COS3Pcos314°

(7)查取齒型系數(shù)匕”應(yīng)力校正系數(shù)匕“Q

由<[l]P201表(10-5))計算得

小2.62小2=2.17

“L591&=1摟

(8)計算大小齒輪的幺1%并加以比較mn=l?5

zl=26

=0.01373=]635

%,?展%00z2=116

[bfll[。尸]2

經(jīng)比較

"%”(%2%2

此J⑸]2

所以大齒輪的數(shù)值大,故取0.01635

a=ll0mm

2計算

7;〃COS2〃

32K2=14°293r

I⑸])

、2x1.99x21930x().88xcos?14。

x().01635〃z/n=1.19mm

V0.8x232xl.64

4=40.28〃〃〃

(4)分析對比計算結(jié)果

d2=179.72/wn

對比計算結(jié)果,取=1.25已可滿足齒根彎曲強度,但考慮到加工工藝選擇

=1.5。為了同時滿足接觸疲勞強度,需按接觸疲勞強度算得的來計算應(yīng)有的

B2=35mm

B、=35mm

d,cos/339.68xcos14°__“

z1=-------=--------------=25.67取Z]=26;

L5

z2=WZ]=4.43x226=115.18MZz2=116

滿足Z]、z2互質(zhì)。

(5)兒何尺寸計算

1計算中心距。

。=(乙+乙)叫"6+"6)x2〃1m=1()9。6mm

2cos01.5cos14°

將。圓整為110mm.

2按圓整后的中心距修正螺旋角(

高速軸小齒輪結(jié)

(Z]+Z,)〃Z〃

p=arccos-!---=-二--1-42931”構(gòu)為齒輪軸

2cl

因值改變不多,故參數(shù)、、等不必修正。

3計算大小齒輪的分度圓直徑4、d2

26x1.5

nun=40.28"?〃z

cosl4°29'31”

116x1.5

d2mm=179.72〃〃〃

cos/cosl4°29'3r'

4計算齒輪寬度》

b==0.8x40.28/ww=32.224nun

取,

(6)結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.小齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計

高速級大齒輪結(jié)

由后面的軸的設(shè)計知,軸I與小齒輪配合處的軸徑為33mm,若配合處采用鍵連

構(gòu)為腹板式

接,則有

小齒輪的齒根圓半徑為

rf=--m?(haJ+c:)=("③-1.5x1.25)mm=18.265〃〃%

鍵連接處f]=3.3mm(可參考GB可96-79)

齒輪的端面模數(shù)為

m,=/cosB=-----rnun=1.5493〃〃膂

'"COS142931

則齒根圓至鍵槽底部的距離為e=(o—3.3—弓)〃"〃=-1.535mm

大齒輪的齒頂圓直徑為

da2=d2+2ha=(179.72+2xl.5)mm=182.72wm

即,則由<[2]P66表(9-2)〉選擇下圖的結(jié)構(gòu),采取自由鍛方式加工。

由后面的軸的設(shè)計確定,由上面計算確定。

l=B=35tnm

R=5mm;

D1=df-26=\55mm;

3=(2.5~4)〃z”>10

D。=0.5(。]+4)=109.5mm;

n=0.5,〃〃=0.75"〃〃;

%=1.6〃〃〃由軸過渡處圓角定

d(,=0.25(2—&)=22mm斜齒圓柱齒輪傳

7級精度

2.低速級齒輪傳動設(shè)計

1)原始數(shù)據(jù)

輸入轉(zhuǎn)矩——T2=91.36N?優(yōu)

小齒輪轉(zhuǎn)速——%二212.2r/minM=0.917x1()9

齒數(shù)比----u=z2=3.7

由電動機驅(qū)動單向運轉(zhuǎn)、三班制工作、工作壽命為10年、工作機為帶式運輸9

N4=0.2474X10

機、載荷平穩(wěn)。(設(shè)每年工作日為300天)

2)設(shè)計計算

(1)選齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)

1.該齒輪為斜齒圓柱齒輪;

2.因為運輸機為一般工作機器,速度不高,故選用7級精度(GB

10095-88):

3.為簡化齒輪加工工藝,選用閉式軟齒面?zhèn)鲃?/p>

小齒輪材料:40Cr(調(diào)質(zhì)),硬度為280HBS;

大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì)),硬度為240HBS,

二者材料硬度差為40HBS

4.初選小齒輪齒數(shù)

大齒輪齒數(shù),取

5.初選螺旋角

(2)按齒面接觸強度設(shè)計

按下式試算,即

〈[1]P218式(10-21)>

1.確定公式內(nèi)的各計算參數(shù)數(shù)值

初選載荷系數(shù)K,=1.8

小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩心=91.36x1()3N?n】m

齒寬系數(shù)%=1.1<[l]P205^(10-7)>

材料的彈性影響系數(shù)Z-189.8Mpa,/2<[l]P201表(10-6)>

區(qū)域系數(shù)Z”=2.433<[1]P217圖(10-30)>

端面重合度<[1]P215ffl(10-26)>

則8a~43+%4=L67

應(yīng)力循環(huán)次數(shù)

M=60%為=60x212.2x1x(3x8x300x10)=0.917xl09

<[l]P206式(10-13)>

M=竺=。?嗎=0.2474x109

i23.7

接觸疲勞壽命系數(shù)K〃N3=095.KHN4=0.98<[l]P207ffl(10-19)>

接觸疲勞許用應(yīng)力

取失效概率為1%;取安全系數(shù)S=1

接觸疲勞強度極限?!靶?=600M①<[l]P209圖(10-21d)>

接觸疲勞強度極限b〃.4=55()Ma<[1]P209圖(10-

21d)>

匕/="—=竺答2=57?!?

<[l]P205^(10-12)>

KHNA0.98x550

=539MPa

~T

4=”小;誓結(jié)5545〃'

2.計算

(1)試算小齒輪分度圓直徑公

4Y:生2四.(紅與

產(chǎn)L8x9l36pxiZ*33x189.8=540s,

V1.1X1.673.7554.5

(2)計算圓周速度

血小乃x54x212.2“八

v=-----^―=-------------=0.60tn/s

60x100060x1(1)0

(3)計算齒寬b及模數(shù)小,

b=%?d3t=1.1x54""〃=59.4"〃〃

八cos夕54xcos140_.

=--------=-----------mtn=2.118O3?77/??

z324

h=2.25〃i,“=2.25x2.183〃〃〃=4.912,陽〃

594

///=—=12.09

724.912

(4)計算縱向重合度力

wp=0.318^,z3/an^=0.318x1.1x24x/an14°=2.093

(5)計算載荷系數(shù)K=K^KvK?aKHp

①使用系數(shù)KA

由<[1]P193表(10-2))根據(jù)電動機驅(qū)動,載荷平穩(wěn)得

②動載系數(shù)Ky

由<[l]P210表(10-8)>根據(jù)v=0.60m/s、7級精度,取

Kv=1.1

③按齒面接觸強度計算時的齒向載荷分布系數(shù)

由<[1]P196表(10-4)〉根據(jù)小齒輪相對支承為非對稱布置、7級精度、

=1.1,mm,得=1.482

④按齒根彎曲強度計算時的齒向載荷分布系數(shù)/中

S<[1]P198ffl(10-13)>根據(jù)b/h=12.09,得

K,=1.37

⑤齒向載荷分配系數(shù)K.、KFa

由<[1]P195表(10-3)>根據(jù),7級精度,軟齒面?zhèn)鲃?,?/p>

則K=KA?Kv?K〃jXI.1X1.4X1.482=2.282

(6)按實際的載荷系數(shù)修正所算得的分度圓直徑由<[l]P204式(10T0a)>

得,

\~K~3/2.282

=dyJ—=54x4]g=58.44^nim

(3)按齒根彎曲強度設(shè)計由<[1]P216式(10T7)>

,l

~\0*4〔[aF])

mn=2

1.確定計算參數(shù)

(1)計算載荷系數(shù)K

=1x1.1x1.37x1.4=2.11z=29

K=KAKVv-K.r.rGrfj3

(2)螺旋角影響系數(shù)〃

z4=1。7

〈由[1]P217圖10-28>根據(jù)縱向重合系數(shù),得

Yf{=0.88

(3)彎曲疲勞系數(shù)K卬

由<[l]P206圖(10-18)>得

KFN3=0,85KFN4=0.88

a=14\mm

(4)疲勞強度極限

彎曲疲勞強度極限。匹3=5OOMP〃<[l]P209圖(10-20c)>

/?=15°18,14"

彎曲疲勞強度極限。莊4=3&)M&<[l]P209圖(10-20c)>

(5)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力[可尸

取彎曲疲勞安仝系數(shù)S=L4的=60.14〃〃〃

由<[l]P205式(10-12)>得d4=221.S6mm

【1小”用=0.85x50()MP”=303.57MP。

卜”s1.4

B4=IQmm

[b]KFN4.°FE4=0.88X380238.86V。

iS1.4B3=15mm

(6)計算當(dāng)量齒數(shù)Zy

z=,=a=26,27;

V3cos3Pcos314°

z89g

z=4==97.43;

rV4cos3pcos314°

(7)查取齒型系數(shù)A”應(yīng)力校正系數(shù)八「

由<[l]P201表(10-5)》計算得

%=2.59%=2.185

丫9=1596r5,4=1.787

(8)計算大小齒輪的幺1%并加以比較

"心心=0.013616%%=0016347

匕fl3L

低速級小齒輪結(jié)

經(jīng)比較

構(gòu)為實心式

[。尸]3[。產(chǎn)]4

所以大齒輪的數(shù)值大,故取0.01635。

2計算

ZKTJpC。/B"S

必局4l向])

2x2.11x91360x0.88xcos214°—q?r…

-----------------------;---------------------x0.016347mm=1.70257?????

1.1x24-x1.67

(4)分析對比計算結(jié)果

對比計算結(jié)果,取=2已可滿足齒根彎曲強度,但為了同時滿足接觸疲勞強

度,需按接觸疲勞強度算得的來計算應(yīng)有的、

dy-cos/7_58.444xcos14°

Z3==28.354取Z3=29;

mn2

z4=uz3=3.7x29=107.3

考慮到高速級已把傳動匕放大,則取107

滿足4、Z&互質(zhì)o

(5)幾何尺寸計算

1計算中心距4

a=仁+乙)%=(29+107)x2.=⑷的海

2cos42cosl4°低速級大齒輪結(jié)

構(gòu)為腹板式

將4圓整為141mm.

2按圓整后的中心距修正螺旋角£

因值改變不多,故參數(shù)、等不必修正。

3計算大小齒輪的分度圓直徑4、d2

Z3〃Z*生2—mm=a)A4mm

4=

cos夕cosl5°18'14”

.zm107x2c,

d,=—4—n-=-----------------nun=221.86〃〃72

cos.cosl5°18'14"

4計算齒輪寬度。

b=(/)dd3=1.1x60.14〃〃〃=66.143wn

取,

(6)結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.小齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計

由后面的軸的設(shè)計知,軸II與小齒輪配合處的軸徑為40mm,若配合處采用鍵連

接,則有

小齒輪的齒根圓半徑為

d->.?京、60.14-<—

々=一—"2〃z仇〃+孰)=z(------2x1.25)〃〃"=27.57mm

鍵連接處t}=3.3mm(口」參考GB1096-79)

齒輪的端面模數(shù)為

2

in,=in/cosp=------:-rmm-2.07353/w/z?

'"cosl51814

則齒根圓到鍵槽底部的距離為

e=(rf-3.3-20)/ww=4.27〃〃〃>2mt=4.18〃?〃?

根據(jù)推薦的經(jīng)驗數(shù)據(jù)應(yīng)將小齒輪與軸分開制造,

齒輪的齒頂圓直徑為

da3=d3+2ha=(60.14+2x2)mm=64.14〃?〃?

即小齒輪的齒頂圓直徑小于100mm,應(yīng)制成實心式。則由v[2]P66表(9-2)>選

擇卜.圖的結(jié)構(gòu)。

則取

I=B=75777/??;

3-r--=7.57mm;

ff2

■=0.5叫=\mm\

%=1.6〃〃〃由軸過渡處圓角定

2.大齒輪的

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