機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計設(shè)計熱處理車間零件情況傳輸設(shè)備該設(shè)備傳動系有電機(jī)減速器主傳送帶_第1頁
機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計設(shè)計熱處理車間零件情況傳輸設(shè)備該設(shè)備傳動系有電機(jī)減速器主傳送帶_第2頁
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文檔簡介

1、本書是根據(jù)學(xué)校課程安排,在學(xué)習(xí)了機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)這門課的基礎(chǔ)上,為了完成作業(yè)編寫而成。書內(nèi)主要設(shè)計 的是兩級圓柱齒輪減速器,適用于機(jī)械加工過程中使用,可供機(jī)械加工人員參考。減速器設(shè)計書系列是由2007級交通運輸專業(yè)全體學(xué)生在老師的指導(dǎo)下編寫,本書是此系列之一,可對比其他減 速器設(shè)計書一起使用。本書是按設(shè)計的進(jìn)程,編寫了電機(jī)的選擇,帶傳動的設(shè)計,齒輪的設(shè)計,軸的設(shè)計,箱體的設(shè)計和減速器附件的 設(shè)計等。對各部分的尺寸和結(jié)構(gòu)選擇均有詳細(xì)的說明并加有設(shè)計圖。同時,為使機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程能夠與現(xiàn)代計算機(jī) 技術(shù)結(jié)合起來,本書的編寫設(shè)計過程應(yīng)用了機(jī)械 CAD畫圖工具等軟件技術(shù)。本書參考的資料有:機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)(高等

2、教育出版社)第六版,機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計(東北大學(xué)出版社),機(jī) 械設(shè)計師手冊(機(jī)械工程出版)等。承蒙韓旭東老師審閱書稿,提出了許多寶貴建議,在此謹(jǐn)致謝意。 謹(jǐn)請讀者對書中不妥之處提出寶貴意見。編者2008年1月5號第一項、電機(jī)的選擇 4第二項、傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 5第三項、V 帶的設(shè)計并選擇 8第四項、直齒輪設(shè)計和強(qiáng)度校核 12第五項、高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強(qiáng)度計算 20第六項、中間軸設(shè)計計算和強(qiáng)度計算 24第七項、低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強(qiáng)度計算 29第八項、減速器附件 33第九項、后記 44設(shè)計任務(wù)書低速級:直齒輪高速級:直齒輪設(shè)計條件:設(shè)計熱處理車間零件情況傳輸設(shè)備,該設(shè)備傳動系有電機(jī),減速

3、器,主傳送帶。兩班工作制,工作期限八年。 設(shè)計參數(shù):本組選用第一組數(shù)據(jù)。傳動裝置簡圖:4題號項目123456鼓輪直徑(mm)300330350350380300傳送帶運轉(zhuǎn)速度m/s0.630.750.250.80.80.7傳送帶從動軸所要扭矩(N - m)7006706509501050900項目計算過程備注第一項 電機(jī)的選擇確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速(1)選擇電動機(jī)系列:按工作要求及工作條件選用三相異步電動機(jī),封閉式結(jié)構(gòu),電壓380V,丫系列。(2)確定選擇電動機(jī)功率:卷筒所需有效功率:Pw=FV/1000=2TV/1000D n2.94=KW=3.639KW0.808傳動裝置的總功率:=帶2齒4軸承

4、聯(lián)軸器2鼓皮帶傳動效率:帶=0.95齒輪嚙合效率:齒=0.97(齒輪精度為八級)滾動軸承效率:承=0.99(球軸承)聯(lián)軸器效率:聯(lián)=0.99(齒式聯(lián)軸器)滾筒效率:滾筒=0.96則傳動總功率:=0.95 0.97 2 0.99 4 0.99 0.96=0.825所需電機(jī)功率:Pr =-Pw二丄78 KW=2.18KW0.816機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計P109 表 4.29第二項 傳動裝置的運 動和動力參數(shù) 計算選丫系列三相異步電動機(jī)丫112M-6型,額定功率P0=2.2KW 確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速:滾筒軸轉(zhuǎn)速 n w = 60V = 60 0.63 =40.1r/minD0.3萬案號電動機(jī) 型號額定功率/k

5、w同步轉(zhuǎn)速/(r/mi n)滿載轉(zhuǎn)速/ (r/min )電動機(jī)質(zhì) 量/kg總傳動 比1Y112M-62.2100094023.44電動機(jī)數(shù)據(jù)及總傳動比由表4.12-2查得電動機(jī)中心高 H=112mrr外伸軸段 D E=28mm60mm.根據(jù)表4.2-9得門帶=24依次取i帶=2.5 , 3, 3.5列表如下:i帶2.533.5i減7.819.3766.7i13.253.563i 22.402.632.23(4)分配傳動比其中:減速器的傳動比為i減=丄i帶機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計P193表 4.12-1據(jù)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計P109表4.2-9項目計算過程備注兩級齒輪減速器高速級的傳動比ii=Ql .35i

6、減低速級的傳動比:i2-竺ii(5)傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算0軸:0軸即電動機(jī)軸Po=Pr=2.18kwn o=94Or/mi n3丁c LL AC LL2.1810To=9.55=9.55N m=22.15N mn0940I軸:1軸即減速器高速軸Pi=po n 01=p0n帶=2.18 0.95=2.071kwn0 n0 940.n仁-313.33r/mi ni01 i 帶33TcllPC"2.07110K1cc dT1 =9.55=9.55N m =63.12N m口313.33U軸:u軸即減速器中間軸p2 =p112=p1 齒 承=2.0710.97 0.99 =1.989

7、 kwn1313.33n2 -=r/min =96.41 r/mini123.25T2 =9.55 2 =9.55門2m軸:川軸即減速器低速軸:31.989 1096.41N m=197.02N mP3=P2 23 =P2 齒承=1.989 0.970.99 kw =1.91 kw3N m=454.087 N m40.17m=444.57 N m門2 96.41 T C"P3 c1.91 10n3= r/min = 40.17r/min ; T3=9.55匕=9.55i232.40n3kw =1.87 kwW軸:W軸即傳滾筒軸:p4=p3 34 =p3齒 承=1.91 0.99 0.

8、99P1 87103n4=n3=40.17r/min ; T4=9.55;=9.55N將上述結(jié)果匯總列于下表:軸序號功率P/Kw轉(zhuǎn)速n/(r min)轉(zhuǎn)矩T/(N m)傳動形式傳動比效率02.1894022.15帶傳動30.95I2.071313.3363.12n1.98996.41197.02齒輪傳動3.250.96m1.9140.17454.08齒輪傳動2.40.96W1.8740.17444.57聯(lián)軸器1.00.98項目第三項V帶的設(shè)計并選擇已知條件:丫112M-6型電動機(jī) 滿載n產(chǎn)940 r/mini=3,從動軸n21 計算功率 PcKa=1.2 Pc=Ka P=1.2 2.2 kW

9、=2.64kW2 選取V帶型號9403313.33 r/min*123456A7590100106125140505663717580根據(jù)Pc=2.64KW和小帶輪轉(zhuǎn)速n仁940r/min,由圖8-10可知,工作點處于 A、Z型相鄰區(qū) 間之間,A型和Z型分別計算查表8 3工況系數(shù) (高等教育出版社機(jī) 械設(shè)計基礎(chǔ)第六版P136由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)138頁可取 =0.010.0選取 =0.01; dd1=106mm則大輪的基準(zhǔn)直徑:dd2=(1- )dd 1 =(1- 0.01) 106940 =313.取 dd2=315mm。P133 表 82an?313.33項目計算過程備注從動輪實際轉(zhuǎn)速 n2 實

10、=n1 (1-)dd,/ dd 2 =315.5 r/mi n轉(zhuǎn)速誤差|實_空|=0.056%<5%合適驗算帶速 V=60 1000940 dd1=5.2175m/s<25 m/s,合適60 10003.所以選A帶。4.初定中心距a(高等教育出版社機(jī)amax =2(ddi+dd2)=2 (106+315)=842mm械設(shè)計基礎(chǔ)第六版1 1amin = - (d d1 +d d2 )+3h= - 421 +38=234.5mmP131 表 8-1根據(jù)結(jié)構(gòu)要求取a°=378mm5.初算帶的基準(zhǔn)長度L。L ° =2a°+ 2 (d “ +d d2)+ 企沁=

11、222092Q"7Q i/lOd id /1/13/8+421+1446mm24 378取帶的基準(zhǔn)長度 L d =1400mm項目計算過程備注6實際中心距Lc L。1400 1446 occ a a0 +=378+=355mm0 2 27小帶輪包角-J-J= 1800- d2d1 57 30 = 146 270>1200滿足aP133 表 8-2 a單根V帶8n1 =940 r/mi n CC =106mm利用插值法P0=1.04kw9單根V帶F0B型V帶 小帶輪n1=940 r/minP134 表 8-2b.niCi=3查得 P 0.108kw表 8-5,8-2b門2Cd10

12、610 V帶根數(shù)K0.94Ki =0.837Pc2.64oAZ=2.64(PoP0)K LKl (1.040.108) 0.908 0.96P144 表 8-8取Z=3根 采用V帶A-940 311作用在軸上的張緊力查得q=0.10kg/mFog 1)qV2500 2.643 5.211)0.10 5.212=155.2NdhaSS1S2Bd。d1106412186502040取帶的基準(zhǔn)長度Ld =1400mm滿足選帶要求由V帶設(shè)計可知,選取的是3根A型帶.再根據(jù)經(jīng)驗公式推出結(jié)構(gòu)尺寸高等教育出版社機(jī)械 設(shè)計基礎(chǔ)第六版P142結(jié)構(gòu)圖形如下圖所示項目計算過程備注第四項IU齒輪齒面接觸強(qiáng)度計算:直齒

13、輪設(shè)計和確定作用在小齒輪上的轉(zhuǎn)矩,根據(jù)前面的計算可知Ti = 63.12104N.mm強(qiáng)度校核(2)選擇齒輪材料,確定許用接觸應(yīng)力h,根據(jù)工作要求,采用齒面硬度w 350HBS由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)(咼小齒輪選用45鋼,調(diào)質(zhì),硬度為260HBS大齒輪選用45鋼質(zhì).硬度為220HBS等教育出版)P195表可確定許用接觸應(yīng)力h 小齒輪H 1=380+0.7HBS=380+0.7 260=562MPa大齒輪H 2 =380+0.7HBS=380+0.7 220=534MPa(3) 選用齒寬系數(shù)=0.4(4) 確定載荷系數(shù)K,因齒輪相對軸承不對稱布置,故取K-1.6(5) 計算中心距a;K/、|1.6 6.3

14、12 10000a 48(i 1)3148 (3.25 1用2132.2mmi h' 3.25 0.4 5342(6)選擇齒數(shù)并確定模數(shù).取乙=26.則,乙=i 乙=3.25 26=84.5取842a2 132.2 小m2.40mmZ2 Z226 849-5項目計算過程備注取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2.5(7)齒輪幾何尺寸計算小齒輪分度圓直徑及齒頂圓直徑:d 1 =mZ=65mmda1 =d1 +2m=70mm大齒輪分度圓直徑及齒頂圓直徑:d 2 =mZ =210m由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)(咼 等教育出版)P175表9-1da2=d2+2m=215m亠、口ld1 d2 65 210中心距:a 137.5mm

15、2 2大齒輪寬度b2 aa 55mm小齒輪寬度 因小齒輪齒面硬度高,為補(bǔ)償裝配誤差,避免工作時在大齒輪面上造成壓痕,一般b1應(yīng)比b2寬些取S=b2 +5=59mm(8)確定齒輪的精度等級齒輪圓周速度。dn3.14 65 313.33 ,小 ,v1 11.07m/s.60000 60000根據(jù)工作要求和圓周速度,選用9級精度項目計算過程備注2輪齒彎曲強(qiáng)度驗算(1)確定許用彎曲應(yīng)力,f ,=140+0.2HBS=192MPaF 2=140+0.2HBS =184MPa查齒形系數(shù)Yf比較Yf /F 小齒輪乙=26查得Yfi=2.60大齒輪Z2 =84用插入法得丫尸2 =2.225Yf12.6 0.0

16、1354丫F22.225 0.012fi 192 f2184丫f1丫f1 ,所以應(yīng)驗算小齒輪fi fi(3)驗算彎曲應(yīng)力計算時應(yīng)以齒寬b2代入則,2KYfi2 1.6 6.312 104 2.6“小仆 宀人F1 2 58.76 192MPa 安全bZ1 m255 26 2.5.2尺寸小的齒輪制成頭心齒輪,尺寸大的齒輪制成有腹板的單個齒輪。 小齒輪設(shè)計圖如下圖:由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)(咼 等教育出版)P184表9-3項目計算過程備注55丸亶齒輪設(shè)計圖川W齒輪齒面接觸強(qiáng)度計算:(1)確定作用在小齒輪上的轉(zhuǎn)矩,根據(jù)前面的計算可知= 19.7 104N.mm(2) 選擇齒輪材料,確定許用接觸應(yīng)力h, 根據(jù)工作

17、要求,采用齒面硬度w 350HBS小齒輪選用45鋼,調(diào)質(zhì),硬度為260HBS大齒輪選用45鋼質(zhì).硬度為220HBS 可確定許用接觸應(yīng)力H 小齒輪H 1=380+0.7HBS=380+0.7 260=562MPa 大齒輪h 2 =380+0.7HBS=380+0.7 220=534MPa(3) 選用齒寬系數(shù)=0.4(4) 確定載荷系數(shù)K,因齒輪相對軸承不對稱布置,故取K-1.6(5) 計算中心距a丨 KT1(1.6 1.97 10000a 48(i 1)%48 (2.4 1)3|2171.05mmi hV 2.4 0.4 5342(6)選擇齒數(shù)并確定模數(shù).取乙=26.則,Z2=i Z1=2.4

18、26=62.4622a2 171.05m3.89mmZ2 Z22662由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)(咼 等教育出版)P195表9-5項目計算過程備注取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=4(7) 齒輪幾何尺寸計算小齒輪分度圓直徑及齒頂圓直徑:d 1 =mZ=104mmda1 =d1 +2m=112mm大齒輪分度圓直徑及齒頂圓直徑:d 2 =mZ =248mda2 =d2 +2m=256m由、亦di d2 104 248中心_距:a 176mm2 2大齒輪寬度b2aa 70.4mm小齒輪寬度 因小齒輪齒面硬度高,為補(bǔ)償裝配誤差,避免工作時在大齒輪面上造成壓痕,一般b應(yīng)比b2寬些取“電 +5=75.4mm(8) 確定齒輪的精度等級齒輪

19、圓周速度dn 3.14 104 96.41/v0.525m/s.60000 60000根據(jù)工作要求和圓周速度,選用9級精度由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)(咼 等教育出版)P175表9-1項目計算過程備注2輪齒彎曲強(qiáng)度驗算由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)(咼(1)確定許用彎曲應(yīng)力,等教育出版)P184表f 1=140+0.2HBS=192MPa9-3F 2=140+0.2HBS =184MPa查齒形系數(shù)Yf比較Yf / F 小齒輪乙=26查得YF1=2.60大齒輪Z2 =62用插入法得 齊2=2.275Yf12.6YF22.275 cccccF10.01354F20.01236f1192f2184Yf1Yf1,所以應(yīng)驗算小齒輪f

20、1 f1(3)驗算彎曲應(yīng)力計算時應(yīng)以齒寬b2代入則,2KYf12 1.6 1.97 104r qF12255.97 192MPa 安全bZ1 m270.4 26 4.2直徑不大的齒輪制成實心齒輪,尺寸大的齒輪制成有腹板的單個齒輪。小齒輪設(shè)計圖如下圖:項目計算過程備注I大直齒輪設(shè)計圖第五項do根據(jù)結(jié)構(gòu)要求取20mm高速軸的結(jié)構(gòu)d1 = d0+4 =24mm設(shè)計和強(qiáng)度計d2= 25mm算。d3=30mmd4= d2 =25mm? > &=8l?、l?、 l?分別為1、2、3齒輪厚。機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)(咼等?為2。3。齒輪間距教育出版社)P143箱體內(nèi)壁軸向距離 L二? +1? +? +1/

21、21 ? +1/21 ? +? =158.4mm? =4為油潤滑e由軸承蓋確定。.P162d? =30為1軸承厚課程設(shè)計e取b? =48.2為1軸承蓋厚10mm.? -30為軸承蓋至帶輪距離由軸承定,課本P401a=40為帶輪厚t=2.6為縮講量第一軸長=L+2 ? +2d? +? +a? -t=312mm ;項目計算過程備注1.按彎矩、轉(zhuǎn)矩合成強(qiáng)度計算(1)決定作用在軸上的載何FrbFrCV= r =515.96Nb cFrcV b=544.32(128.4=69890.7項目計算過程備注軸截面11處的當(dāng)量彎矩:M imWi T2 : 2'寸 74376.32 (0.58263120

22、)283463.3N mmIIII處的當(dāng)量彎矩:MiiJ T 2 Jo2.58 4706037872 Nmm故軸截面I -I處的直徑:M i834633滿足強(qiáng)度要求d4即324.76 mm0.1ibV0.1 55項目計算過程備注因為在截面1 1處有鍵槽,所以軸的直徑要增加3%,并考慮結(jié)構(gòu)要求取d4=30mm 軸截面II II處的直徑:M “:37872do 3319.59mm 滿足強(qiáng)度要求取25 0.1 1b 0.1 55d? =30+(4 6)=34 36mm取 35mm第六項d? = 40mm(查表得)中間軸設(shè)計計d4= d1=35mm根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)算和強(qiáng)度計算P407,取用的軸承為30

23、307E (35)長度計算箱體內(nèi)壁軸向距離L二?+|? +?+1/21 ? +1/21 ? +?=158.4mmd? =16為二軸承厚? =4為油潤滑第二軸長 L? =L+2 ? +2d? =198.4mm項目計算過程備注項目計算過程備注項目計算過程備注F RCV =726.73 NFrbv a=92.672 57.7=5347.2計算過程備注軸截面I-I處的當(dāng)量彎矩:M 'i、'M'22 2 2WTJ133454.72 (0.6 197020)2 178281.29N mm軸截面II -II處的當(dāng)量彎矩:M II Jm 爲(wèi)T 2J161654.92 (0.6 1970

24、20)2200265.8N mmM |IJm爲(wèi)T 2 衛(wèi)61654.92 (0.6 197020)2 200265.8N mm軸截面I-I處的直徑di 31.88mm ; 31.88(1+3% =32.84 取 35mm軸截面II -II處的直徑:項目計算過程備注第七項 低速軸的結(jié)構(gòu) 設(shè)計和強(qiáng)度計 算。d231.14mm;31.14 (1+3%)=34.14 取 40mm根據(jù)受力分析計算驗證,可得設(shè)計中選擇尺寸合理根據(jù)機(jī)械設(shè)計師手冊 (機(jī)械工程出版社)P358取Q/2B121.2.2.00剛性凸緣聯(lián) 軸器機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計 (東北大學(xué)出版社)P146取30314圓錐滾子 軸承由聯(lián)軸器決定,查表得

25、出由軸承決定,查表得出e由軸承蓋確定。P162課程設(shè)計e取15mm項目備注1按彎矩,轉(zhuǎn)矩合成計算強(qiáng)度1332.8 59.2“=425.58N126.259.2lFMb 1332.8 126.2ookiFrcv -= ucc =907.22Nb c 126.2 59.2項目計算過程備注軸截面11處的當(dāng)量彎矩:M ,Jm2T 2 J157033.1842 (0.6 454080)2 314463.56N mm項目計算過程備注IIII處的當(dāng)量彎矩:M ,( T)2T 290448 N mm故軸截面I I處的直徑:d43c.r1b38.52 mm第八項 減速器附件因為在截面I I處有鍵槽,所以軸的直徑

26、要增加3%,并考慮結(jié)構(gòu)要求取d4=50mm 軸截面II II處的直徑:因為在軸截面II II處有鍵槽,所以軸的直徑要稍微加大,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)取do=45mm1查孔與檢查孔蓋根據(jù)視覺效果選取尺寸大小結(jié)果如下表,結(jié)構(gòu)設(shè)計圖如下圖AAiA2BB1B2d4Rh150210180125155140M67.552通氣器根據(jù)要求選取型號大小如下表,結(jié)構(gòu)設(shè)計圖如下圖:項目計算過程備注dDLladiDiSM273834184831.227L1oo3軸承蓋由結(jié)構(gòu)要求,軸承蓋分為兩種,一種是悶蓋和通蓋,悶蓋需要四個,有兩個尺寸大小和要求 一樣的,另兩個也是各不一樣的標(biāo)準(zhǔn),通蓋需要兩個,尺寸大小不同。具體如下悶蓋通蓋軸承蓋

27、Dd3d2DoD2ee1mD1D4b通蓋526767827.2124148428通蓋85891051259.6163781758悶蓋526767827.2124148428悶蓋626777927.2124058528悶蓋626777927.2124058528悶蓋85891051259.6163781758軸悶蓋承套的設(shè)殳計圖通蓋項目計算過程備注4螺塞及封油墊由結(jié)構(gòu)要求螺塞及封油墊尺寸如下表dD。LlaDSD!d2HM20X 1.5302815425.42221222結(jié)構(gòu)及位置要求如圖螺塞及封油墊5起吊裝置a.:箱蓋上的吊耳d=b=(1.52.5)S=(1220) 取 d=16; R=(1.0

28、1.2)d=(1619.2) 取 R=18E=(0.81.0)d=(9.616)取 E=14結(jié)構(gòu)如圖b箱座上的釣鉤b=(1.82.5) 8=(14.420) 取 b= 20B=6+C 2 =16+20=36H=0.8X B=0.8 X 36=28.8h=0.5H=14.4 ,r=0.25 X 36=9結(jié)構(gòu)及位置圖如圖所示箱蓋上的吊耳箱座上的釣鉤«機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計(東北大學(xué))P137頁鍵公稱尺寸長度尺寸軸槽深度轂槽深度鍵6X 6323.52.8鍵8X 7454.03.3鍵10X 8505.03.3鍵12X 8635.03.3鍵14X 9635.53.8鍵12X 8635.03.36鍵減

29、速器結(jié)構(gòu)中,有6處用到鍵,分別出現(xiàn)在V帶輪與軸的聯(lián)接鍵1 齒輪1與高速軸聯(lián)接鍵2 / 輪2、3與中間軸的聯(lián)接鍵3、4.齒輪4與低速軸的聯(lián)接鍵5.聯(lián)軸器與低速軸的聯(lián)接鍵6 此6處全部選用普通平鍵,代號 GB1096-79聯(lián)軸器d1/d2dad4d 5DD1D2LlI1d4Q/ZB121.2.20040137070160125801457020M127由軸徑與扭矩,決定選擇剛性凸緣聯(lián)軸器代號:機(jī)械設(shè)計師手冊(機(jī) 械設(shè)計出版社)(P358 表 2 -4-6)具體結(jié)構(gòu)圖如圖所示8油標(biāo)尺的選擇(機(jī)械設(shè)計書 P157)尺寸大小如下表ddid2d3habcDDiM1641663512852622具體結(jié)構(gòu)如圖所示:9密封圈(設(shè)計書P157)密封圈有2個,軸徑不同,結(jié)構(gòu)尺寸如下表軸徑DdiBDodob25392473826640533975241610銷的選擇(設(shè)計書P140)銷有兩個,采用圓柱銷 GB117-86 A8X 35 其中 a=1.0, d=8,c=1.6,1=35.名稱代號尺寸選擇下箱座厚度8上箱座厚度18下箱座部分處凸緣厚度B12上箱座部分處凸緣

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