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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 }.b[a z\T |+`hSA 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。 $V~%$ 1.运输带工作拉力F=2.5 KN R?&S]?H 2.运输带工作速度V=1.4 M/S V">Uh@[J_ 3.滚筒直径 D=200 mm (c[h,>`@: 4.滚筒效率n=0.96 Y?%6af+ 5.工作情况 两班制,连续单向运转,载荷平稳; Ca1)>1Vz 6.工作环境 室内 ,灰尘较大 ,环境最高温度35度左右。 Ha+FH8rZ 7.工作寿命15年,每年300个工作日,每日工作16小时 ^jmnE.8R 8.制作条件及生产批量 一般机械厂制造,小批量生产。 MzG(+B 部件:1电动机 ^~`8 - TE 2V带传动或链传动 09%eaoW 3减速器 x(=kh%\; 4联轴器 [#9ij3vxd 5输送带 >$Fc=~;Ba 6输送带鼓轮 aF;TsB 传动方案设计如下: {YGz=5 ^ 'g=yJ E$ngmm[ Dh9-~}sW' dIpt&nH&$ |t]9RC.;7 yh0|f94m 4
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?x_`w Hwc{%.% ae ,m"ztu- f C^l9CRY FSQ&J|O <eh(~ K?;p: bK].qN Z*TW;h0ZQ3 H3c=B /+ t!T}Pg(Bo =Hx~]1 wU ; f O\LW
8\M p;7 4+q #VOjnc/rW 二.电动机的选择传动装置的运动和动力参数计算 %'t~e?d! {4QOUqA u 1. 选择电动机的类型 tT8jC:oVa 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 kr*c?^b 2. 确定电动机的容量 Ad,r(0a LZ 电动机所需功率由公式 n>E*g|a Pd=Pw/ηa (KW) 'iVo,m[yKU Pw=Fv/1000ηw AslH
V@K 因此 Pd=Fv/1000ηaηw(KW) B@;)$1-UT 由电动机主卷筒轴的传动总效率为: -PnC^r0L$ ηa=η带η²轴η齿η链 &V?q d{39 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 I1myu Z 工作机构效率ηw=η轴 xη卷 = 0.98 x 0.96 = 0.94 VBX#
!K1Q 所以Pd=Fv/1000ηaηw=2500 x 1.2/1000 x 0.88 x 0.94=3.63 KW l'W+^ 查表10-1选电动机额定功率Pe为4.0KW 8Wj=|Ow-q 3 确定电动机的转速 2&Byq 卷筒轴工作转速为: nw=60x1000v/πD=60x1000x1.2/πx200=114.6(r/min) Wv0'?NL. 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. |w JZU j>o +}p?3I X}*o[;2G VU/W~gb4"A '!-? 3\KII9 (J*w./ gFT~\3jp= u3wC}Zo VM]IL%AN "k-ov9yK +?iM$}8!U }iSakq' LO]6Xd" *|HZ&} {F:v$ K Z)
Xs;7 Ys$YI{ gOyY#]g b.4Xn0-M Q==v!"Gi| Q
H_W\W %?f:" u7"VeTz + |qfgi >J}n@MZ 8A:^K:Q bV`C;RPn Pe=4.0KW sdf% hRr1#'& V->%)d3i ~u0xXfv# fT3*>^Uv fcICFReyV -k&{nD| (s"iC:D6U @%<?GNS O lmQ 6X 电动机转速可选范围为: na=iaxnw=(8—24)x114.6=916.8—2750.4 yIIETE 符合这一范围的电动机同步转速有:750,1000,1500(r/min)三种,选用同步转速1000 (r/min)时,电动机的重量,价格及V带传动和减速器的传动比都比较合适,因此选定电动机型号为Y132M-6满载转速为nm=960(r/min). ^$IZLM?E~ 4.确定传动装置的总传动比并分配各级传动比 ahtYSz_FM (1) 求传动比 -@L's{J{M 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: :B=8_M ia=na/nw =960/114.6=8.038 wm=RD98 (2) 分配传动装置传动比 VkpHzr[k ia=i带i减 23-t$y] 为使V带传动外廓尺寸不致过大,选i带=2.5 `\jTpDV_W 则i减=ia/i带=3.35 A)zPaXZ 5.传动装置的运动和运动参数的计算 d;~ 3P
(1) 各轴功率 'e]HP-Y< 由PI=P齿xη01=Pd xη带=3.63 x 0.95=3.45(KW) NQC3!=pQ}Y PⅡ=Pxη12=PIxη轴η齿3.45x0.98x0.97=3.28(KW) n}A?jOSAe (2) 各轴扭矩 ]G0dS
Fh{j Td = 9950Pd/ηm=9950x3.63/960=36.11(N/m) +~d1;0l| TI=Tdxi01xη01=Tdxi带xη带=36.11x2.5x0.95=85.76(N/m) r!$'!lCR %l}Q?Z n=1000 kT^*>=1 i_u
{5 U; 电动机 型号为Y132M-6 ] *-;' * -\kXH"% S<nP80C EqnpMHF PW%1xHLfk / Mod=/e d(fPECv( i带=2.5 qO-C%p
[5 i减=3.35 cJ(BiL-uF u#+RUtM dL_QX,X-] Hz?!BV0 e&QS#k :N@U[Wx0A TI=85.76N/m lq>pH5x W]]q=c%2 QCOLC2I TⅡ=TIxi12xη12=TIxi1xi轴xη齿=85.76x3.35x0.98x0.97=273.11(N/m) [ -ISR7D (3) 各轴转速 p jKt:R} nI=nm/i带=960/2.5=334(r/min) y" ^yYO nⅡ=nI/iI=384/3.35=114.6(r/min) G#H9g PY z)lM2x>|* ljPq2v ] 4xm&pQo{V6 [yw%i h) dv;9QCc' XOrcygb2 :l+_ja&o ]gu1# )Zas
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2 EJLQ&oH[ nI=334(r/min) EKuSnlTXba nⅡ=114.6(r/min) "cMNdR1^,y 5`~mqqR5 -es"0wS<u DLi?'K3t ?*H9-2W@ D{p5/#|r +I52EXo _A 2Lv]vfV B'}"AC" *Y%Jl
o WPo:^BD 6tn+m54_ -[DWM2C$K4 ewnfeg1 \}JrFc%O ]JjK#eh & Kmy}q
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n{& *C6 D3y 5HKW"=5Cf iW;i!, $^_|j1z#i nt ,7u( e1/sqXWo 3o6RbW0[
6/tI8H3E 三.V带传动设计 f:woP7FP 保证带传动工作时不打滑,同时具有足够的疲劳强度。 a1c1k} 该系统载荷变动小,工作条件不是很恶劣,所以工况系数选用为1.2, W7=V{}b+ 设计功率Pd=KAP kW cozXb$bBY 由电动机为4KW,得Pd=1.2x4000=4800kW, E0 l_-- 由转速在满载时为960r/min 3fr ^ T 查表得 >w|*ei:@S gfy19c 9 oyx^a9 Vz%OV}\ >t <pFh GABQUmtH o3N] `xD' ^6;V}2>v} 7G93,dJ SVWIEH0? C#Bz>2;# +?m0Q;%b 1n=_y o F{m{d?:OA h<6UC%'ac SJ?)%[(T E167=BD9< ^G1%6\We 4n0xE[- oxz{ ejd{ m:+8J,jW `BY&>WY[ /rc%O*R LM)`CELsYc 7 sFz?`- \3XqHf3|o `>lzlEhKV BiwieF4x K^[#]+nQ 5|8^9Oe5 If-_?wZe HMGB> 0?DC00O Wp0
Dq( TbvtqM 0 9~\kF5Q" ,e722wz IE2"rQ T OO) ~HV4\ XGrue6ya H^%lDz :[l\@>H1tX U(>4s]O6 u.XQ& )cJ#-M2 <O<LYN+( u+m,b76 fxcc<h4 }T2xXbU 8IQtz2 !^oV # tRb]7 z 2B0W~x2= DOS0;^f \Q?ip&R N"tFP9;K F9"w6;hh DTRJ/@t 4*n#yVb/ S[3iA~)Z- )- 15 N 1$/MrPT(b 3g'S\G@ /1=4"|q>h' Q#I"_G&{ ?t&kb7 Qd _6)M- 四 .传动零件的计算 `:8J46or 设计一般用途的传动零件 {PP9$>4`l 1. 选择材料 C@ZK~Y_g 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。 "Mw[P [w* 2. 按齿面接触强度确定主要参数 Z%zj";C
G d1≥[(671/[σH])²x(KT1/Φd)x(u+1)/u] 1/3 ia&AW T1为小齿轮传递的转矩T1=85.76(N/m) @}p2aV59 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. "xI" GE;e]Jkjn [σH]为许用接触应力,由 [σH]= σHlim*ZN/Shmin(N/mm²) ?liK\C2Z< σHlim为实验齿轮的接触疲劳极限应力,查表,根据HBS1=236 查得 {R<Ea
@LV+ 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 =uk0@hy9b t=15x300x16=72000h T3UMCqc= N1=60x384x72000=1660000000 /n~\\9#3 N2=N1/u=1660000000/3.35=500000000 g6@Fp7T 查得ZN1=1,ZN2=1.05(允许一定点蚀) $EZN1\ SHmin为接触疲劳强度的最小安全系数,取SHmin1=SHmin2=1 x9/H/' 故[σH1]= σHlim1xZN1/SHmin1=580x1/1=580N/ mm² fqX"Lus `= [σH2]= σHlim2xZN2/SHmin2=530x1.05/1=557 N/ mm² l&4,v 0]KraLu"N Va,<3z%O< S:4crI <?-YTY|
;__9TN +d+@u)6 ,g-EW
jN YBYZ=,"d ZUz ^!d 6:GTD$Uz. 1c3TN#|)W [b%:.bjY ]2# K为1.4. $vHU$lZ/W ~$'\L ,NnhHb2\ ZX ?yL>4 @L.82p{h A+y 5MFxo63 F'g Vzf ]k9)G* >fH=DOz$& a+hd(JX0~ O: @}lK+H ^TMJ8`e S3L~~X/= [:xiZ 5H=ko8fZ= iX0iRC6f [V4 {c@ k>t)g-,2 ? uYu`Ojzr nz9DLAt [σH1]= 580N/ mm² 'V8N [σH2]= 557 N/ mm² zBO(`=| h~C.VJWl 计算时的以小值代入 XU+<?%u}z 为齿数比. )tCX
y4 将各参数代入得 PW3GL3+ dw.F5?j`b sp@E8G%xO 则 JG9` h# 的标准 F4<O2!V 中心距为 M xyN\Mq' Ed9Z9 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 h3T9"w[ i实 )'*5R <# 合要求。 hJzxbr
< 故分度 圆直径 F)z;Z6{t4 ^(*n] 齿度 qc#)! `DT3x{}_S 3、校核齿根弯曲强度 +7t6k7]c N}\[Gr DJP2IP {O|'U' !QDQ_ 88c<:fK d1=59mm PMfkA!.Y lN9=TxH1(; XQ4G) CRbdAqofV K\vSB~{[ Z1=27 'R&uD~Q Z2=90 5e
sQ; rHP%0f9: zni)<fmju ~tOAT;g}q Jvun?J
m ;/j= Ny{9 y>*xVK{D `# sTmC) a,78l@d(
&YDK (&> 0euuT@_$ sBV4)xM >a3p >2 a=150mm 8p-=&cuo\@ ^<X@s1^# OLI$1d_ /x{s5P3 aTf`BG{kw d1=67.5759 :8A!HI}m{ d2=232.5 S~]mWxgZ z"*/mP2 G<M:Ak+~ t'm;:J1 b,KcBQ. qYhs|tY) 0-{tFN c^`]`xiX :W@#) 1= 为齿形系数,查得 P]z[v)} xnE|Umz 为应力,修正系数,查得 `gKf#f }-~T<egF 为 用弯曲应力,由 h=_mNG>R) 查得 @,XSs $`Ix:gi 为弯有疲劳强度的寿命系数 S.!UPkW H O0>A+o[1F 查得 0EJ(.8hwm :rP#I#,7w
故 n<B<93f/ fb da 将各参数代入 `yF`x8 ;O<9|? qF iLh9=D 3Tq\BZ )!tK[K?5 pKS
{ 6P V(Yxh+KU ~zHg[X*
upvS|KUil HHjt/gc}` `>o?CIdp ,YhdY6 ^uJU}v: p\{-t84n RmrL^asg q$G,KRy/ t*@z8<H |j3'eW&= <5=JE*s$NS RI2f`p8k g/CxXSv@0 ^s.V;R #yI.nzA* e?bYjJq D#S\!>m +\Q?w?DE|
Quf_' Jgu94.;5 (z$r :p HG'{J ^t L !4t[hhe= i
ZL2p> S(aZ4{a@ PCn Q_A-Q aCV4AyG ^KB~*'DN~s rw)kAe31 pdd/D `MP|Ovns:H +jC*'7p@ L}#0I+Ml7 2wqk,c[] CXtU"X ":3 VJ(eY 所以大小齿轮弯曲强度足够 D\/xu-& 4、确定齿轮的主要几何尺寸 qC!&x,}3 分度圆直径: VGL#!4wK fx8EB8A7K7 齿顶圆直径: X}P$emr7 ,%bhyww< 齿跟圆直径: G1 o70 l:]Nn%U(> 齿宽: UueD(T;p b1=b2+(5-10)=80-85取80 pS 4&w8s 中心距 #[MJ|^\i 5、确定齿轮制造精度 6I_Hd>4 d+iR/Ssc 查表确定齿轮第 II公差组为8级精度,第I,III公差与II组同为8级,并按设计手册资料推荐确定齿厚偏差。小轮为 Pag63njg? -VDo[Zy 1=109.3N/mm JFL>nH0mk. }G$]LWgQx 1r r@ 4(?G6y) N^VD=<#T *s}|Hy 2=103.3N/mm :PbDU$x #0b&^QL [=*E+Oc hM@\RPsY l6[lJ0Y d1=67.5mm o-7>eE}+ KRsAv^'] d2=232.5mm 6)]f6p&e
>95TvJ da1=72.5mm V@=V5bZLs vAP{;Q0i da2=237.5mm 7=4 A;Ybq 9+Y D!y dF1=61.25mm V%HS\<$h 151tXSzLT dF2=226.25mm ZA#y)z8!E 09M;}4ev&7 Jeqxspn
T O}Ui`eWU PM$Ee #62R (g :p5Rl a=150mm +V v+K(lh$ k7_I$<YDj Oi:JiD= b'>8ZIY \9)[#Ld d&:H&o)T! Tc
ZnmN }F`beoMAkM |U[y_Y\a v@ONo?) GJ,在零件上标示为8-GJGB10098-88,大轮齿厚偏差为KK,在零件工作图上标示为8-HKGBl0095-88。 o6j"OZcv ^[h2% c$ h\,5/ )Y +?-qfp,:0 Z$K+
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eBDl `!c,y~r[ @[r ={s\ [%.18FWI *m_93J t!l%/$- hYvNcOSks cb+y9wA Z*bC#s? (L#%!bd fcAIg(vW Qyj(L[K J AUAI3K? CX+9R3pa 小轮8-GJGB10098-88 /_OOPt=G )1_(>|@oi 大轮8-HKGBl0095-88 O_CT+Ou oeNzHp_ q:yO92Ow 3_J>y hPPB45^ V<-htV ;QidDi_s> IIP.yyh> t-lv|%+8 b?k4InXh _<u;4RO(s ,Oi^ySn 4$i} Xk#3 "A7<XN< t&f" jPu> YKq0f=Ij uo 4xnzc :)LC gIQo 3uO8v{` $`Rxn*}V4# 7sguGwg) _ w -dI<s /hfUPO5 _FFv#R*4 28+HKbgK 1)Eq&ASB ^?sSx!:bZ OequU'j @WJf) R_9 o!sTZ I9,8HtnA [k~C+FI zi_[V@Es/ hOn r"[L0Cbb 五、轴的设计计算 rT<1S?jR 1、选择轴的材料,确定许用应力,选用45号钢。调质处理,查得轴毛坯直径 许用弯曲应力 85Dm8~ /=-h:0{M 2、按轴所传递m转矩初估轴最小直径 (l2<+R%1 Q6|@N~UeZ X_!$Pk7ma 因装链轮之外有一键 ,轴加大5% Hq-v@@0 * oo'iwq-\ 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。 a^x
0 l 轴尺寸设计见附录 yW:AVqE)t T#/ 11M$uQ XJ
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<|ka{=T +qE,<c}} SjFF=ib )*"T 3、校核轴强度,轴II负荷最大,须校核 B:B0p+$I
(1)轴上受力分析
zjZ;xn 轴传递转矩 d<e+__2 z7D*z8,i 齿轮上圆周力 .~FKyP>[$ Krt$=:m|1 径后力 [1t\|v J
r=REa0 轴向力Fa=Ft tgB=2351*tg16.55978=701 TsoCW]h 运输带工作拉力为2500N =ip~J<sw& 压轴力简单计为5000N 9/@FADh (2)受力图 GLbc/qs L{+&z7M {o Q(<&Aw tg4LE?nv g6x/f<2x m^W*[^p !Qj)tS#Az }[XB]Xf 44<9zHK :mCw.Jz<h Ft=2351 N ::^qy^n 7C,<iY s8`}x _k= Fr=893N 0R2S@4%Y )&b}^1 A &X "t3uW6& OX#eLco a+4`}:KA# yoq\9* ?u^ Cy`<^_i WcV\kemf (6b?ir ~ -52@%uB KNO*)\
|IyM"UH 8gu'dG = k'WS"<- +j)-L \ |,M#8NOp: T_5*iwI i"2J5LLv i4{ / {Kq*5Aq8 )sY$\^'WY )n[`Z# l"~h1xk~ !"o1ve`{ +Zty}fe P@! Q1pr (3)作垂直面受力图b)及弯矩图d) ~]6Oz;~<3 ①作垂直面受力图并求垂直面支反力 由 得 k`iq<b )M|O;~q 同理 M Z|c7f&` ②求垂直面弯矩并绘垂直面弯矩图MV图a) gOES2
4$2 ]/<Qn-BbU (4)作水平面受力图c)及弯矩图e) ya*q; D ①作水平面受力图并求水平面支反力 由 得 3LmBV\[" .LGkr@P ②求水平面弯矩并作水平面弯矩图 图e) Hm8EYPrJ 截面c的变矩 };VGH/}&s LNyL>VHkK ~3* ZG 9^C!,A{u4 =E6i1x%j +^]PBMM1w i+T0}M< ([4{n CpP$HrQ Y+PvL|`O j.yr5% RVA=1175.5N DY+8m8!4H EiIFVP ;>QK}#' rTH[?mkf4 /="D]K)%b8 g^<q L| MVC=67004N.MM Yf2+@E XM5;AcD 4{;8 ]/.a ][>M<J
U%B]N@ aBA#\eV W)Kpnb7 \SH D '\E*W!R.] ekk&TTp# RHB=9381N #*;fQ&p RHA=3488N {dSU
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y8(?:#ZC DHu jpZXQ 7yCx !P; qwq+?fj={ JXR/K=<^ MHC左=-198816Nmm oe_[h]Hgl 8Q)mmkI\= MHC右=-280307Nmm tU~H@' Iz$W3#hi TXvt0&- `))J8j" &fNE9peQFa yOCcp+`T} 截面B的弯矩 F+m4 (5)求后来弯矩并作合成弯矩图f) TAXkfj R;-FZ@u/ (6)作扭矩aT图g) Go+,jT- 考虑启,制动的影响 挤合 a=0.6 fM[fS?W &u`rE"" (7)求出量变矩并作当量变矩图h) [Jh))DIx 6_}){ZR (8)校核轴危险截面的强度 MKhL^c- 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。 u.K'"-xt4K &8YI)G% yLa5tv/ NVh>Q>B$_ cS ;=_%~ <IkD=X K}*p(1$u Q_|S^hxQ iO= uXN1g E$yf2Q~k Wes"t}[25 #Uk6Fmu] -bb7Y MHB=-530000Nmm T7Qd
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%pv ]Lft^,7 iK0J{' eeR@p$4i wbKBwI5w F&j|Y>m jsht2]iq3K &IY_z0= e~[z]GLO% h/~BUg' 8pt<)Rs} ~g|0uO}. #EK8Qe_ 4T\/wyq0 }n8;A;axi $ =a$z" \(t>(4s_~ 六.滚动轴承的选择计算 i_^NbC 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。 &!fcL Jd 由于此轴承几乎不受轴向力,Pr2 =FR2 Gl:T UC$+&&rO FR2 =(RVB²+RHB²)½=(1175*1175+9381*9381)½=9454N "lb!m9F{ 代入Cr =[(Ff*Pr2)/Ft ]*(nl10h/16670)1/3 Pu*UZcXY 查表得fF=1Ft =1(取轴在工作时温度为120度以下) zgTi Az 已知n要求每2年换轴承一次,由题知,时间为300*2*8*2=9600 nECf2>Yp v 代入得Cr=38205 Y|jesa {x 由Cr比6309轴承Cr小,故合适。 2{:
J1'pC 七、键的选择和计算 Y}z?I%zL 由轴设计知,运用C型键,键长40mm =xP{f<` 工作长度 ,键高8mm mQuaO#
I, 接触高度 (19<8a9G glIIJ5d|, K<(sqH 查表 ^PpFI 知键合适 k=
1+mG 八. 联轴器选择 ixpG[8s 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。 K7Tell\` 九.润滑与密封方式选择 e:occT 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。 h%e!f# ?"u-@E[m Q(7l<z ^<+heX |/Z)? ( "z;Q?( j)*nE./3 )uWNN" RjHpC7b*% F'*4:WD7 ``Rb-.Fq, JFdzA 选用6308和6309深沟球轴承 M lwQ_5O ~cwwB{ C
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