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2007-01-21 12:52 |
二级齿轮[课程设计] 设计说明书
文字文字文字文字[p:1]这里有设计说明一.设计任务书 59u}W 0 'g\4O3&_ 设计一带式输送机使用的V带传动或链传动及直齿圆柱齿轮减速器。设计参数如下表所示。 XCQs2CHt 1.运输带工作拉力F=2.5 KN 9 68Ez
2.运输带工作速度V=1.4 M/S @0''k 3.滚筒直径 D=200 mm SXh-A1t 4.滚筒效率n=0.96 5 qA' 5.工作情况 两班制,连续单向运转,载荷平稳; jH:[2N? 6.工作环境 室内 ,灰尘较大 ,环境最高温度35度左右。 m&3xJuKih 7.工作寿命15年,每年300个工作日,每日工作16小时 i%?* @uj 8.制作条件及生产批量 一般机械厂制造,小批量生产。 +}AI@+
部件:1电动机 Kg]J/|0\ 2V带传动或链传动 ~xTt204S 3减速器 $??I/6 4联轴器 n$R)>nY 5输送带 A#,ZUOPGH 6输送带鼓轮 c+ie8Q! 传动方案设计如下: .xkM.g4{~ 8ao _i=&x #'}*dy/ bN.Pex uxz^/Gk MdF2Gk-9 lB4WKn=?Kl 7tp36 TE *Pr )% "dlVk~ WIGi51yC.x K
8O|?x] #dHa,HUk eMzk3eOJ Ny#^&-K ~TtiO#,t {;oPLr+Z W,u:gzmhw 7+*WH|Z@ "@ n%Z wL[
M: 9+N-eW_U X8\GzNE~R <VE@DBWyl~ >Q*Wi F0#
'WfM# w-jVC^C] ~LC-[&$ Ys7]B9/1O p
ll)Y Qb%J8juRf "N#Y gSr 9YGY,sx dN6?c'iN?2 wC*X4 ' <3
uNl ~ri5zb20 9BB=YnKE EM_d8o)`B CJyevMf' A@'OJRc W*G<X.Hf Ort(AfW 二.电动机的选择传动装置的运动和动力参数计算 *WZA9G#V5 Rb;'O89Hj@ 1. 选择电动机的类型 @VI@fN 按工作要求和条件,选用Y系列一般用途全封闭式鼠笼型三相异步电动机 EX"yxZ~ 2. 确定电动机的容量 4Tc~b3\!Y 电动机所需功率由公式 -g<oS9 Pd=Pw/ηa (KW) >mkFV@` Pw=Fv/1000ηw ,: ^u-b| 因此 Pd=Fv/1000ηaηw(KW) ~M$Wd2Th 由电动机主卷筒轴的传动总效率为: YYS0` ηa=η带η²轴η齿η链 fV~~J2IK 按表4-1的V带传送速率η带=0.95,滚动轴承η轴=0.98,齿轮传动效率η齿=0.97,联轴器效率η联=0.99.则ηa=0.95 x 0.98 ² x 0.97 x 0.99 = 0.88 dWW.Y*339 工作机构效率ηw=η轴 xη卷 = 0.98 x 0.96 = 0.94 C,zohlpC 所以Pd=Fv/1000ηaηw=2500 x 1.2/1000 x 0.88 x 0.94=3.63 KW 'fW-Y!k% 查表10-1选电动机额定功率Pe为4.0KW HKe K<V 3 确定电动机的转速 Bp{Ri_&A 卷筒轴工作转速为: nw=60x1000v/πD=60x1000x1.2/πx200=114.6(r/min) ,)io5nZF 根据表1-3的V带传动比i1=2-4,而单级圆柱齿轮减速器的传动比i2=4-6,因此总传动比的合理范围为:ia=8—24. d_CT$ )PZT4jTt SfR%s8c` j1Ezf=N6` 3XKf!P afk>+4q d5 -qZ{W 3gzXbP, @]0%L0u M\=2uKG# T{'RV0%
?cZlN! @nf`Gw ; DwF hK* qP;OaM
CX 2qp#N% JS77M-Ac Wl4%GB h];I{crh
8Y?;x} !'Kjx /RF7j; ce(#2o&` N g,j# M=Wz K^[?O{x^B adw2x pj 4P0}+ Pe=4.0KW 0YHFvy) 2pAW9R#UV- T0
{L q: n`KY9[0U= #;<Y[hR{P ~K=b\xc^ g .\[o@H ~s{$WL& D,6:EV"sa n:X y6H 电动机转速可选范围为: na=iaxnw=(8—24)x114.6=916.8—2750.4 KmF]\:sMD 符合这一范围的电动机同步转速有:750,1000,1500(r/min)三种,选用同步转速1000 (r/min)时,电动机的重量,价格及V带传动和减速器的传动比都比较合适,因此选定电动机型号为Y132M-6满载转速为nm=960(r/min). cnLro 4.确定传动装置的总传动比并分配各级传动比 oU/5 a>9~ (1) 求传动比 tVjsRnb{ 由选定的电动机的满载转速nm和工作机构转速nw,可求得传动装置的总传动比为: d'2A,B~_* ia=na/nw =960/114.6=8.038 y)*RV;^ (2) 分配传动装置传动比 YK\X+"lB ia=i带i减 c9Yrw^ 为使V带传动外廓尺寸不致过大,选i带=2.5 wS*E(IAl 则i减=ia/i带=3.35 +n)9Tz5 5.传动装置的运动和运动参数的计算 OKV8zO (1) 各轴功率 j#6.Gq 由PI=P齿xη01=Pd xη带=3.63 x 0.95=3.45(KW) dRDnJc3 PⅡ=Pxη12=PIxη轴η齿3.45x0.98x0.97=3.28(KW) =T_g}pu (2) 各轴扭矩 Yw9GN2AG Td = 9950Pd/ηm=9950x3.63/960=36.11(N/m) Ls%MGs9PI TI=Tdxi01xη01=Tdxi带xη带=36.11x2.5x0.95=85.76(N/m) [!z,lY> j@9T.P1 n=1000 }M+7T\J! _j3f Ar(V 电动机 型号为Y132M-6 Z}QB.$& Yz b XuJ4 Lv%x81]K 7 3m1 ceV}WN19l ?8$Q-1= ]-q;4. i带=2.5 ^s=8!=A( i减=3.35 ]tD]Wx% RZ7@cQY
PeT'^?> OYd !v`< OCUr{Nh ?EL zj TI=85.76N/m ]!
dTG ;fJ.8C "8RSvT<W^5 TⅡ=TIxi12xη12=TIxi1xi轴xη齿=85.76x3.35x0.98x0.97=273.11(N/m) ] @'!lhLi (3) 各轴转速 q@qsp&0/ nI=nm/i带=960/2.5=334(r/min) Zh,71Umz nⅡ=nI/iI=384/3.35=114.6(r/min) ,^:.dFH6 :
'c&,oLY >bxS3FCX .h[:xYm hj:,S| R@0R`Zs /mMV{[ '7/)Ot( :t[_:3@ ,>M[@4`,U g :OI Th%zn2R B Kgv T"s. <[v[ci AdmC&!nH pI[uUu7O \lY_~*J VQs5"K" I*&8^r:A ),)lzN%! 2T1q?L?] -} +[ 2/f}S?@ CAe!7HiR z{6Z
11| 9ati`-y2 ?5p>BER? >usL*b0% @L`jk+Y0vF ,_P-$lB O<I- fOHxtHM bLL2 us.~G QnDg6m)+ nI=334(r/min) D=$)n_F nⅡ=114.6(r/min) =*Lfl'sr_ ~rm_vo [K Qi.u
jo7\`#(Q jCY%| z{543~Og59 Pfh mo $ DH=hH&[e(d Zfw,7am/ Om<a<q f^e)O$N9] V+\Wb[zDJ TvM~y\s WA qINLdX K:M8h{Ua +t.b` U`- IBGrt^$M h1RSVp+?n 54,er$$V xk5]^yDp bD^owa }vuARZ> Y2TtY; !Cs_F&l"j sA~]$A;DM! b>W%t sKWfXCd s~>}a B~mj 8l4 wzA$'+Mb +|v90ed 三.V带传动设计 zA 3_Lx! 保证带传动工作时不打滑,同时具有足够的疲劳强度。 1 zZlC#V 该系统载荷变动小,工作条件不是很恶劣,所以工况系数选用为1.2, 9$t(&z= 设计功率Pd=KAP kW #E[0ys1O 由电动机为4KW,得Pd=1.2x4000=4800kW, Xvv6~ 由转速在满载时为960r/min F
[M,]? 查表得 !i50QA|(G >?b!QU*a PCvWS.{ ?[AD=rUC #spCtZE }C:r9?T sK{e*[I>W dM5-; 8}[).d160 XSDpRo }EPY^VIw Ba,`TJ%y |>Vb9:q9Po $`c:& uZ5p#M_ hM{bavd p ?!/+ =(Mch~
\G[$:nS =&]L00u. @- xjfC\d %4H%?4 !Ee:o"jG{ x4 yR8n( \<' ?8ri# |N2#ItBbW tc! #wd+u paK2xX8E ]`K2N *p U x8yB 6'/ #+,d' 3$ pX XZ7Lk)IR =euni}7a UfGkTwoo= wj,=$RX 3n _htgcv @5FQX >Ry01G]_/h ?
t|[? xpt:BBo CrLrw T HtFDlvdy] DVA:Cmh\ s_Sk0}e icgfB-1|i uFE)17E se)TzI^]b@ UNYqft4 d6O[ @CyP D~m*!w* @]j1:PN-
{FkF vN:Ng :X=hQ:>P 'DR!9De LoV<:|GTI x:Y1P: wMn
i R&&4y 7 V!Uc( M]^5 s;y V0@=^Bls L0,'mS ?< +WG/(d !0+JbZ<%r| [JiH\+XLPs 四 .传动零件的计算 {c'lhUB 设计一般用途的传动零件 W1~0_; 1. 选择材料 X'srL j. 小齿轮选用45号钢调质,大齿轮用45号钢正火,查表得小齿轮齿面硬度HBS=217-255,大齿轮齿面硬度为160-217,计算时取平均值小齿轮为236,大齿轮为188。 %J(:ADu] 2. 按齿面接触强度确定主要参数 e
,(mR+a8 d1≥[(671/[σH])²x(KT1/Φd)x(u+1)/u] 1/3 :TbgFQ86~ T1为小齿轮传递的转矩T1=85.76(N/m) ~ljXzD93Z Φd为齿宽参数;由表知软齿面对称布置时φd=0.8214,由于是单级传动,速度低,轴的刚性较大,因此φd=1.1,K为载荷系数,对带式运输机,载荷平稳,且齿轮相对于轴承为对称布置,取K为1.4. fhiM U8(& Ui~>SN>s [σH]为许用接触应力,由 [σH]= σHlim*ZN/Shmin(N/mm²) 54T`OE
= σHlim为实验齿轮的接触疲劳极限应力,查表,根据HBS1=236 查得 !L(^(;$Kgr σHlim1=580N/mm²(碳钢调质)根据HBS2=188 查得σHlim2=530 N/mm²(碳钢正火).ZN为接触疲劳强度的寿命系数,由N=60ant得:当a=1时,n1=384r/min (QEG4&9 t=15x300x16=72000h 0mE 0 j N1=60x384x72000=1660000000 ^qs $v06 N2=N1/u=1660000000/3.35=500000000 Z@HEj_n 查得ZN1=1,ZN2=1.05(允许一定点蚀) D*jM1w_` SHmin为接触疲劳强度的最小安全系数,取SHmin1=SHmin2=1 |Cv!,]9:r 故[σH1]= σHlim1xZN1/SHmin1=580x1/1=580N/ mm² @d'j zs [σH2]= σHlim2xZN2/SHmin2=530x1.05/1=557 N/ mm² XFl6M~ c N~Jda
o 3]Ct6 Txu/{M, $Sq:q0 !$JT e * 4'"2" J.a]K[ci *dQSw)R rI\FI0zIp_ 9up3[F$ ("KF'fp&M2 U^PgG|0N -).C K为1.4. _a, s
) m67V_s,7B e\rp)[>' \z$= K )%TmAaj9d mH(:?_KrS- $nb[GV 0GL M(JmK + {]j]OP @7}W=HB X$
D6Ey mpyt5#f
(3e2c ?6!LL5a. e-;}366} `[A];] 6]N.%Y[( ;uW FHc5@B TeQV?ZQ#} /
{%%"j BtZ yn7a [σH1]= 580N/ mm² 7<4qQ.deE [σH2]= 557 N/ mm² st*gs-8jJ; c-w)|-ac. 计算时的以小值代入 #yen8SskB 为齿数比. !D6]JPX 将各参数代入得 lZ0 =;I {
w_e9W bi |Tw~@kT@ 则 jPeYmv] 的标准 x-c"%Z| 中心距为 M|-)GvR$J ,4rPg]r@ 由于齿轮传动须装入箱体,现a为小数,结加工和测量带来不便,应调整为整数。方法为将Z2增加或减少1~2个齿,调整后位动比误差 只要在3-5%内, 因此Z2=93则a=150mm #ob/p#k i实 [QTV9 合要求。 G$PE}%X 故分度 圆直径 s2?&! @HW*09TG 齿度 hZ3bVi)L\ ysN3 3、校核齿根弯曲强度 $]1=\I :gT4K-Oj 0(Ij%Wi, i4Jc.8^9$ ^.tg 7%dJ \v{=gK d1=59mm 8MBAtVmy ^8tEach R]dg_Da ex|F|0k4} Cw%{G'O Z1=27 E]6
6]+;0_ Z2=90 V :eD]zq5 -di o5a !wNO8;( <VcQ{F fVwUe _Y wzaV;ac4K Mtv?:q $(9U @N9E &zhAh1m Jwp7gYZ !BI;C(,RL O f#: l~.-e^p? a=150mm *VeRVaBl 4YHY7J p'fYULYE AS,%RN^. P4?glh q# d1=67.5759 +#By*;BJ d2=232.5 *H122njH+T h~26WLf. Wm|lSisY VX/#1StC 6RM/GM U&xUfBDt 2oU_2P $N\Ja*g .2pK.$. 为齿形系数,查得 ;]fs'LH .-=vx r 为应力,修正系数,查得 xpI wrJO .o8t+X'G 为 用弯曲应力,由 +3`alHUK 查得 eq" ]%s nie% eC&U 为弯有疲劳强度的寿命系数 ]d`VT)~vje jIF
|P- 查得 DN/YHSYK &?vgP!d&M 故 Q^I\cAIB \f)#>+X- 将各参数代入 cFv8 Od x :7IIvP 4sM.C9W }i2V.tVB- bxWa oWE0 qa6,z.mQ d1kJRJ ap~^Ty<> 875od 1sCR4L:+ {PmZ9 &0f,~ /%Z }-fl$j?9E 80;(Gt@<" =mGez )T5\ Wl Sm njw|JnDv e|9A716x wAd9 Bj~+WwD)QR X jX2] L-\GHu~) TPY}C 0;ji65 _2nx^E(pd @I*{f ]_f<kW\1* H.2QKws^F HmwT~ Z)\@i=m T^v}mWCZ *,m; [9 RR8 =ruao'A *:NQ&y*uj
jSA jcLR Q|L~=9 MWL%
Bz "Pf~iwfw O<\@~U \15nSB `g})|Gx :h V7>
rr 5Dl/aHb 所以大小齿轮弯曲强度足够 ;'Nd~:-] 4、确定齿轮的主要几何尺寸 <o= 8FO 分度圆直径: -GgA&dh (M
~e?s 齿顶圆直径: T5:G$-qL( uH-)y,2& 齿跟圆直径: #u
+ v_ j w9b) 齿宽: lPJ\-/>$z b1=b2+(5-10)=80-85取80 .}`Ix'. 中心距 ~!3r&( 5、确定齿轮制造精度 Wr5V`sM ->{KVPHe{ 查表确定齿轮第 II公差组为8级精度,第I,III公差与II组同为8级,并按设计手册资料推荐确定齿厚偏差。小轮为 ,=mS,r7 sse.*75U 1=109.3N/mm IkXx# ) ;ZG\p TCA ))i }7chc BRYHX.}h\A \B
7tX u?{H}V 2=103.3N/mm {91nL'-' (%:c#;# vI)LB)Q v]c6R-U zkdetrR d1=67.5mm 8'r[te4, &l[$*<P5V d2=232.5mm ?KI,cl ff1c/c/ da1=72.5mm D#/Bx[ ~F?u)~QZ# da2=237.5mm O<;3M'y\ 9RI-Lq` dF1=61.25mm ED&
`_h7? @jlw_ob2g dF2=226.25mm uL/m u< gOOPe5+ J E`k@{*Hn& u4|$bbig <kd1Nrr!p [=]4-q6UN a=150mm lo!+f"7ym\ 8&Y^""#e) [,KXze_m t3Y:}%M :Qf '2.h) 9,'ncw$/C X/M4!L}\ 1|6%evPu( =+?7''{> CoAvSw GJ,在零件上标示为8-GJGB10098-88,大轮齿厚偏差为KK,在零件工作图上标示为8-HKGBl0095-88。 _Z,\Vw:\F w~?~g<q Y]u+\y~ `P;s8~ M>8A\;" ^_5r<{7/ : hzbw>g+ Y,e B| h@WhNk7"xa Eue~Y+K*b ?vHU# Y<ql49-X
)sp4Ie fku<,SV$O4 X=8{$: x6ARzH\ JNUt$h xZF}D/S?Ov +|89>}w4 kO*$"w#X[p be^6i: D^3vr2 (<oyN7NT 5K?IDt7A] nl,uuc*; fG(SNNl+D ]Y8<`;8/ aC.~&MxFC K8.!_
c *zL}&RUKM {"QNJq#: X;c'[q ^ tg<K spPNr p\ZNy\N^ z(^]J`+\ 小轮8-GJGB10098-88 j*jo@N| ,lA s 大轮8-HKGBl0095-88 w{@ o^rs > eIP.,9 6WJ)by Z>W g*sZy) #"\gLr_:m ~C`^6UQr/? $LFYoovX DOJ N2{IP \(Y\|zC'0$ $!yW_HTx jesGV<`?l B1C-J/J usCt#eZK s<eb;Z2D [t@Mn es&vMY H'HA+q b@f$nS
B T<p !5`B 1 =4PV;>X r^paD2&} DBD%6o>]K uIZ -#q pd;br8yE$@ 9Ujo/3,Ak z'\_jaj^ #32"=MfQn t@N=kV \$e)*9) ,>-< (Qi _FVcx7l!u ~r`9+b[9{ D \sWZ uPG4V2 D
(mj7oB 五、轴的设计计算 M
.JoHH 1、选择轴的材料,确定许用应力,选用45号钢。调质处理,查得轴毛坯直径 许用弯曲应力 s,=i_gyPQ s1NKLt 2、按轴所传递m转矩初估轴最小直径 l6kWQpV K]0:?h;%Ld *HO}~A%Lx 因装链轮之外有一键 ,轴加大5% ruzspS `t9?=h! 考虑到减速器、轴承、 轴器,外观等因素, 轴II与滚筒连接处直径为35,轴I与电动机连接处为30,由于轴 II负荷大,故设计,检验都以轴II为例,轴I设计如同轴II。 |>htvDL 轴尺寸设计见附录 27"%"P.1 lfz2~Si5A -[!P!d= O8u j`G 9 4K\(xd&Q 7Kal"Ew 3`.7<f` ~ga`\%J hKjt'N:~ZY Q&g^c2 MLWM&cFG 'BPp ]R#{ U($dx.`v# X+}1 3]UUG W"'iIh)z
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e9[|!/./5 )>-ibf`#? <l9-;2L4 ;Uu(zhbj "D=P8X&vs 3*)ig@e6 `zXO_@C EEZw_ 1 ,|plWIl~ [$"n^5_~ I=9!Rs(QF g[7#w,o P(73!DT+ 8o0%@5M ?Ovqp-sw S'B|>!z@ (BfgwC) uDSxTz{ 3、校核轴强度,轴II负荷最大,须校核 {aJJ`t (1)轴上受力分析 qt^T6+faaQ 轴传递转矩 $N=N(^ Ox'/`Mppw 齿轮上圆周力 -!L"') 70mpSD3 径后力 Vy,^)] 6]pX>Xho 轴向力Fa=Ft tgB=2351*tg16.55978=701 Ttc[Q]Ri 运输带工作拉力为2500N z2hc.29t 压轴力简单计为5000N Xy &uZ (2)受力图 L%c0 Z@[~ n`
TSu$ &o97u4xi lF?tQB/a {$^DMANDx 3^~KB'RZ dwv 6;x ;6{@^ u=/CRjot >ap1"n9k Ft=2351 N )){9&5,0: }sFm9j7yR u@%r Fr=893N ~/ilx#d [kgdv6E H'UR8% 'EfR|7m t"YNgC ^ d/e|'MPX b(I2m ?
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Ax d@3}U6, EK$Kee}~ `O8b1-1q~ :aIN9; ,*@AX> =60~UM ')$NfarQ. (3)作垂直面受力图b)及弯矩图d) A[YpcG'9 ①作垂直面受力图并求垂直面支反力 由 得 ACK1@eF 0G2g4DSKD 同理 ;|cTHGxbE ②求垂直面弯矩并绘垂直面弯矩图MV图a) `j9$T:` 9r2IuS0 (4)作水平面受力图c)及弯矩图e)
`:G% ①作水平面受力图并求水平面支反力 由 得
l"zUv 90Hjx>[ ②求水平面弯矩并作水平面弯矩图 图e) $8BE[u|H2 截面c的变矩 2qO3XI STA4 p6 {+g[l5CR[ ro[Y-o5Q0 KZBrE$@%5 $Vv}XMxw OW(&s,|6x ~/tKMS6T Y3ZK%OyPR :;!\vfZbU {hO`6mr&t RVA=1175.5N 9><mp]E4 -6Mm#sX @oG)LT 9%iFV
N' I6LD)? J:F^
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(7)求出量变矩并作当量变矩图h) BEw{X|7 Wtv#h~jy9 (8)校核轴危险截面的强度 Y~"9L|`f/ 由图h)知轴上当量变矩最大的截面左右,轴承支点的B处,故校核该截面的当量应力。 Ud3""C5B hr U :Wr {(vOt ' z*.v_Mx a%~yol0wO7 t^@T`2jL
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T] lS3 _Ild |+/$ g. cMtJy"kK n^6TP'r @}G|R\2P n1)'cS5} 0=,'{Vz}A kh&_#, m~Me^yt>} mCrU//G nCB[4 c'lIWuL) 7xR|_+%~K *(VbPp_H_ Heohe|an 六.滚动轴承的选择计算 n +dJc 由于减速器为直齿圆柱齿轮,载荷平稳,轴向冲击小,故选用深沟球轴承,由轴尺寸,初步选定驱动滚筒的轴Ⅱ上为深沟球轴承6309,带轮轴承选用6308,根据轴设计计算知只需验证驱动滚筒的那个轴承即可。 5@.zz"o.` 由于此轴承几乎不受轴向力,Pr2 =FR2 .9I_NG s'AQUUrb< FR2 =(RVB²+RHB²)½=(1175*1175+9381*9381)½=9454N j@V$Mbv 代入Cr =[(Ff*Pr2)/Ft ]*(nl10h/16670)1/3 wL'C1Vr 查表得fF=1Ft =1(取轴在工作时温度为120度以下) Deog4Ol"/ 已知n要求每2年换轴承一次,由题知,时间为300*2*8*2=9600 }1\?()rB 代入得Cr=38205 9T]va]w?# 由Cr比6309轴承Cr小,故合适。 Qf~| S9, 七、键的选择和计算 _"v~"k 90^ 由轴设计知,运用C型键,键长40mm FP@A;/c 工作长度 ,键高8mm vF+YgQ1H 接触高度 9 G((wiE g`
kZT} h 4Q/r[x/&C 查表 5#BF,-Jv 知键合适 .^GFy 八. 联轴器选择 C*]AL/ 轴外直径为30选用弹性套柱联轴器(GB4323—84)公称扭矩为125N.m,许用转速为3600r/min,而轴I扭矩为85.76,转速为960r/min,知远远合乎要求。 %y3:SUOdx 九.润滑与密封方式选择 hF9B?@n?B 由工作环境及载荷,由于该系统工作环境不是十分恶劣,载荷比较平稳,故选用SY1172—08号润滑油,密封方式见图纸。 wz)m{:b< cnC_#kp ]uJM6QuQ 0vcET( TR|;,A[%v# l4DeX\ly7f _i.({s&_9 TLX^~W[gOm vFR
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JSr fyGCfM I S.F 选用6308和6309深沟球轴承 Ep,1}Dx .k
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