二級(jí)圓柱齒輪減速器

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1、 第 - 27 -頁 目 錄 設(shè)計(jì)任務(wù)書…………………………………………………2 第一部分 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)……………………………3 第二部分 V帶設(shè)計(jì)………………………………………5 第三部分 各齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………8 第四部分 軸的設(shè)計(jì)………………………………………13 第五部分 校核……………………………………………22 第六部分 主要尺寸及數(shù)據(jù)………………………………23 參考文獻(xiàn)……………………………………………………23

2、 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 學(xué)院名稱: 專業(yè): 年 級(jí): 學(xué)生姓名: 學(xué)號(hào): 指導(dǎo)教師: 一、設(shè)計(jì)題目 帶式運(yùn)輸機(jī)的減速傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 二、主要內(nèi)容 ⑴決定傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)方案; ⑵選擇電動(dòng)機(jī),計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù); ⑶傳動(dòng)零件以及軸的設(shè)計(jì)計(jì)算;軸承、聯(lián)接件、潤滑密封和聯(lián)軸器的選擇及校驗(yàn)計(jì)算; ⑷機(jī)體結(jié)

3、構(gòu)及其附件的設(shè)計(jì); ⑸繪制裝配圖及零件圖;編寫計(jì)算說明書并進(jìn)行設(shè)計(jì)答辯。 三、具體要求 ⑴原始數(shù)據(jù):運(yùn)輸帶線速度v = 1.6 (m/s) 運(yùn)輸帶牽引力F = 3200 (N) 驅(qū)動(dòng)滾筒直徑D = 400 (mm) ⑵工作條件: ①使用期5年,雙班制工作,單向傳動(dòng); ②載荷有輕微振動(dòng); ③運(yùn)送煤、鹽、砂、礦石等松散物品。 四、完成后應(yīng)上交的材料 ⑴機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書; ⑵減速器裝配圖一張; ⑶軸的零件圖一張。 ⑷齒輪的零件圖一張 五、推薦參考資料 ⑴《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》

4、 ⑵《機(jī)械設(shè)計(jì)》(濮良貴主編,高等教育出版社) 指導(dǎo)教師 簽名日期 年 月 日 系 主 任 審核日期 年 月 日 第一部分 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì) 一、 傳動(dòng)裝置總體方案的確定 經(jīng)過考慮,有如下兩種較佳的傳動(dòng)方案可供選擇,圖1—1為蝸輪蝸桿傳動(dòng),圖1—2為V帶加斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 圖1—1 方案I蝸輪蝸桿傳動(dòng) 圖1—2 方案II直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 二、傳動(dòng)方案的選取: 方案I為蝸輪蝸桿傳動(dòng),其優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)緊湊,能定比傳動(dòng),傳動(dòng)比范圍大。缺點(diǎn)是:承載能力不強(qiáng),不適合于高轉(zhuǎn)速重載的

5、情況下;制造精度要求較高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造成本高;傳遞效率低,易磨損。 方案II為斜齒圓柱齒輪傳動(dòng),其優(yōu)點(diǎn)是:傳遞效率較高,承載能力強(qiáng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單.應(yīng)用廣泛。 該工作機(jī)有輕微振動(dòng),傳動(dòng)比范圍不是很大,環(huán)境有粉塵,選用方案II更佳,該工作機(jī)屬于中等功率、載荷較大,采用兩級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器能克服蝸輪蝸桿減速器傳遞效率低的弱點(diǎn),這是兩級(jí)減速器中應(yīng)用最廣泛的一種。齒輪相對(duì)于軸承不對(duì)稱,要求軸具有較大的剛度。高速級(jí)齒輪常布置在遠(yuǎn)離扭矩輸入端的一邊,以減小因彎曲變形所引起的載荷沿齒寬分布不均現(xiàn)象。原動(dòng)機(jī)部分為Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)。 總體來講,該傳動(dòng)方案滿足工作機(jī)的性能要求,適應(yīng)工作條件、工作

6、可靠,此外還結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、成本低傳動(dòng)效率高。 計(jì) 算 與 說 明 結(jié)果 三、原動(dòng)機(jī)選擇(Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)) 工作機(jī)所需功率: =0.96 (見機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)P9,以下簡(jiǎn)稱課設(shè)) 傳動(dòng)裝置總效率:(見課設(shè)式2-4) (見課設(shè)表12-8) 電動(dòng)機(jī)的輸出功率: (見課設(shè)式2-1) 取 選擇電動(dòng)機(jī)為Y160M6型 (見課設(shè)表19-1) 技術(shù)數(shù)據(jù):額定功率() 7.5 滿載轉(zhuǎn)速() 970 額定轉(zhuǎn)矩() 2.0 最大轉(zhuǎn)矩() 2.2

7、 Y132M1-6電動(dòng)機(jī)的外型尺寸(mm): (見課設(shè)表19-3) A:254 B:210 C:103 D:42 E:110 F:12 G:37 H:160 K:15 AB:330 AC:335 AD:260 HD:385 HD:385 L:605 四、傳動(dòng)裝置總體傳動(dòng)比的確定及各級(jí)傳動(dòng)比的分配 1、 總傳動(dòng)比: (見課設(shè)式2-6) 2、 各級(jí)傳動(dòng)比分配: (見課設(shè)式2-7) 初定

8、 各軸的輸入功率 P1=pdη8η7 =7.50.950.99=7.05 P2=p1η6η5=5.420.970.99=6.77 P3=p2η4η3=5.200.970.99=6.5 P4=p3η2η1=6.50.996=6.472 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 第二部分 各齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、高速級(jí)減速齒輪設(shè)計(jì)(直齒圓柱齒輪) 1.齒輪的材料,精度和齒數(shù)選擇: 因傳遞功率不大,轉(zhuǎn)速不高,材料按[機(jī)設(shè)]表7-1選取,都采用45號(hào)鋼,鍛選項(xiàng)毛坯,大齒輪、正火處理,小齒輪調(diào)質(zhì),均用軟齒面。齒輪精度用7級(jí),輪齒表面精糙度為Ra1.6,軟齒面閉式傳動(dòng),

9、失效形式為點(diǎn)蝕,考慮傳動(dòng)平穩(wěn)性,齒數(shù)宜取多些,取Z1=34 則Z2=Z1i=344=136 2.設(shè)計(jì)計(jì)算。 (1)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算,再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。 (2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì),由式(7-9) 由圖(7-6)選取材料的接觸疲勞,極限應(yīng)力為 бHILim=580 бHILin=560 由圖 7-7選取材料彎曲疲勞極陰應(yīng)力 бHILim=230 бHILin=210 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由式(7-3)計(jì)算 N1=60nat=60(536016)=6.64

10、 N2= N1/u=6.64/2.62=2.53 由[2]圖7-8查得接觸疲勞壽命系數(shù);ZN1=1.1 ZN2=1.04 由[2]圖7-9查得彎曲 ;YN1=1 YN2=1 由[2]圖7-2查得接觸疲勞安全系數(shù):SFmin=1.4 又YST=2.0 試選Kt=1.3 由[2]式(7-1)(7-2)求許用接觸應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力 將有關(guān)值代入式(7-9)得 則V1=(πd1tn1/601000)=1.56m/s ( Z1 V

11、1/100)=1.56(34/100)m/s=0.53m/s 查[2]圖7-10得Kv=1.05 由[2]表7-3查和得K A=1.25.由[2]表7-4查得Kβ=1.08.取Kα=1.05.則KH=KAKVKβKα=1.42 ,修正 M=d1/Z1=1.99mm 由[2]表7-6取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù):m=2mm (3) 計(jì)算幾何尺寸 d1=mz1=234=68mm d2=mz2=2136=272mm a=m(z1+z2)/2=170mm

12、b=φddt=168=68mm 取b2=65mm b1=b2+10=75 3.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 由[2]圖7-18查得,YFS1=4.1,YFS2=4.0 取Yε=0.7 由[2]式(7-12)校核大小齒輪的彎曲強(qiáng)度. 二、低速級(jí)減速齒輪設(shè)計(jì)(直齒圓柱齒輪) 1.齒輪的材料,精度和齒數(shù)選擇,因傳遞功率不大,轉(zhuǎn)速不高,材料按表7-1選取,都采用45號(hào)鋼,鍛選項(xiàng)毛坯,大齒輪、正火處理,小齒輪調(diào)質(zhì),均用軟齒面。齒輪精度用7級(jí),輪齒表面精糙度為Ra1.6,軟齒面閉式傳動(dòng),失效形式為點(diǎn)蝕,考慮傳動(dòng)平穩(wěn)性,齒數(shù)宜取多些,取Z1=34 則Z2=Z1i=

13、343.2=109 2.設(shè)計(jì)計(jì)算。 (1) 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算,再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。 (2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì),由式(7-9)[機(jī)設(shè)] 由圖(7-6)選取材料的接觸疲勞,極限應(yīng)力為 бHILim=580 бHILin=560 由[2]圖 7-7選取材料彎曲疲勞極陰應(yīng)力 бHILim=230 бHILin=210 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由式(7-3)計(jì)算 N1=60n at=60164(536016)=2.83 N2= N1/u=2.83/2.2=1.29 由[2]圖7-8查得接觸

14、疲勞壽命系數(shù);ZN1=1.1 ZN2=1.04 由[2]圖7-9查得彎曲 ;YN1=1 YN2=1 由[2]圖7-2查得接觸疲勞安全系數(shù):SFmin=1.4 又YST=2.0 試選Kt=1.3 由[2]式(7-1)(7-2)求許用接觸應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力 將有關(guān)值代入式(7-9)得 則V1=(πd1tn1/601000)=0.61m/s ( Z1 V1/100)=0.61(34/100)m/s=0.21m/s 查[2]圖7-10得Kv=1.

15、05 由表7-3查和得K A=1.25.由表7-4查得Kβ=1.08.取Kα=1.05.則KH=KAKVKβKα=1.377 ,修正 M=d1/45=1.8mm 由表7-6取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù):m=2.5mm (3) 計(jì)算幾何尺寸 d1=mz1=2.534=85mm d2=mz2=2.5144=272.5mm a=m(z1+z2)/2=178.75mm b=φddt=185=85mm 取b2=85mm b1=b2+10=95 3.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 由[2]圖7-18查得,YFS1=4.1,YFS2=4.0 取Yε=0.7 由[2]式(7-1

16、2)校核大小齒輪的彎曲強(qiáng)度. 總結(jié):高速級(jí) z1=34 z2=144 m=2 低速級(jí) z1=34 z2=109 m=2.5 齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸 兩小齒輪采用實(shí)心結(jié)構(gòu) 兩大齒輪采用復(fù)板式結(jié)構(gòu) 齒輪z1尺寸 z=34 d1=68 m=2 d=44 b=75 ha=ha*m=12=2mm hf=( ha*+c*)m=(1+0.25)2=2.5mm h=ha+hf=2+2.5=4.5mm da=d1+2ha=68+22=72mm df=d1-2hf=68-22.5=63 p=πm=6.28mm

17、 s=πm/2=3.142/2=3.14mm e=πm/2=3.142/2=3.14mm c=c*m=0.252=0.5mm 齒輪z2的尺寸 由軸可 得d2=272 z2=144 m=2 b=65 d4=49 ha=ha*m=12=2mm h=ha+hf=2+2.5=4.5mm hf=(1+0.5)2=2.5mm da=d2+2ha=272+22=276 df=d1-2hf=272-22.5=266 p=πm=6.28mm s=πm/2=3.142/2=3.14mm e=πm/2=3.142/2

18、=3.14mm c=c*m=0.252=0.5mm DT≈ D3≈1.6D4=1.649=78.4 D0≈da-10mn=276-102=256 D2≈0.25(D0-D3)=0.25(162-78.4)=20 R=5 c=0.2b=0.265=13 齒輪3尺寸 由軸可得, d=49 d3=85 z3=34 m=2.5 b=95 ha =ha*m=12.5=2.5 h=ha+hf=2.5+3.125=5.625 hf=(ha*+c*)m=(1+0.25)2.5=3.125 da=d3+2ha=85+22.5=90 df=d1-2hf=85

19、-23.125=78.75 p=πm=3.142.5=7.85 s=πm/2=3.142.5/2=3.925 e=s c=c*m=0.252.5=0.625 齒輪4寸 由軸可得 d=64 d4=272.5 z4=109 m=2.5 b=85 ha =ha*m=12.5=2.5 h=ha+hf=2.5+3.25=5.625 hf=(ha*+c*)m=(1+0.25)0.25=3.125 da=d4+2ha=272.5+22.5=277.5 df=d1-2hf=272.5-23.125=265.25 p=πm=3.142.

20、5=7.85 s=e=πm/2=3.142.5/2=3.925 c=c*m=0.252.5=0.625 D0≈da-10m=272.5-102.5=257.5 D3≈1.664=102.4 D2=0.25(D0-D3)=0.25(257.5-102.4)=155.1 r=5 c=0.2b=0.285=17 第四部分 軸的設(shè)計(jì) 高速軸的設(shè)計(jì) 1.選擇軸的材料及熱處理 由于減速器傳遞的功率不大,對(duì)其重量和尺寸也無特殊要求故選擇常用材料45鋼,調(diào)質(zhì)處理. 2.初估軸徑 按扭矩初估軸的直徑,查[機(jī)設(shè)]表10-2,得c=106至117,考慮到安裝聯(lián)軸器的軸段僅受

21、扭矩作用.取c=110則: D1min= D2min= D3min= 3.初選軸承 1軸選軸承為6008 2軸選軸承為6009 3軸選軸承為6012 根據(jù)軸承確定各軸安裝軸承的直徑為: D1=40mm D2=45mm D3=60mm 4.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(現(xiàn)只對(duì)高速軸作設(shè)計(jì),其它兩軸設(shè)計(jì)略,結(jié)構(gòu)詳見圖)為了拆裝方便,減速器殼體用剖分式,軸的結(jié)構(gòu)形狀如圖所示. (1).各軸直徑的確定 初估軸徑后,句可按軸上零件的安裝順序,從左端開始確定直徑.該軸軸段1安裝軸承6008,故該段直徑為40mm。2段裝齒輪,為了便于安裝,取2段為44mm。齒輪右端用軸肩固定,計(jì)算得軸肩的高

22、度為4.5mm,取3段為53mm。5段裝軸承,直徑和1段一樣為40mm。4段不裝任何零件,但考慮到軸承的軸向定位,及軸承的安裝,取4段為42mm。6段應(yīng)與密封毛氈的尺寸同時(shí)確定,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè),選用JB/ZQ4606-1986中d=36mm的毛氈圈,故取6段36mm。7段裝大帶輪,取為32mm>dmin 。 (2)各軸段長度的確定 軸段1的長度為軸承6008的寬度和軸承到箱體內(nèi)壁的距離加上箱體內(nèi)壁到齒輪端面的距離加上2mm,l1=32mm。2段應(yīng)比齒輪寬略小2mm,為l2=73mm。3段的長度按軸肩寬度公式計(jì)算l3=1.4h;去l3=6mm,4段:l4=109mm。l5和軸承6008同寬取

23、l5=15mm。l6=55mm,7段同大帶輪同寬,取l7=90mm。其中l(wèi)4,l6是在確定其它段長度和箱體內(nèi)壁寬后確定的。 于是,可得軸的支點(diǎn)上受力點(diǎn)間的跨距L1=52.5mm,L2=159mm,L3=107.5mm。 (3).軸上零件的周向固定 為了保證良好的對(duì)中性,齒輪與軸選用過盈配合H7/r6。與軸承內(nèi)圈配合軸勁選用k6,齒輪與大帶輪均采用A型普通平鍵聯(lián)接,分別為16*63 GB1096-1979及鍵10*80 GB1096-1979。 (4).軸上倒角與圓角 為保證6008軸承內(nèi)圈端面緊靠定位軸肩的端面,根據(jù)軸承手冊(cè)的推薦,取軸肩圓角半徑為1mm。其他軸肩圓角半徑均為2m

24、m。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB6403.4-1986,軸的左右端倒角均為1*45。。 5.軸的受力分析 (1) 畫軸的受力簡(jiǎn)圖。 (2) 計(jì)算支座反力。 Ft=2T2/d1= Fr=Fttg20。=5088 FQ=2206N 在水平面上 FR1H= FR2H=Fr-FR1H=1851-472.9=1378N 在垂直面上 FR1V= Fr2V=Ft- FR1V=4536-1159=3377N (3) 畫彎矩圖 圖4—2 軸2彎矩圖 在水平面上,a-a剖面右側(cè) MAh=FR1Hl3=472.90.0525=24.8Nm a-a剖面左側(cè) M’Ah=FR2Hl

25、2=13780.153=210.8 Nm 在垂直面上 MAv=M’AV=FR1Vl2=1299.90.153=198.9 Nm 合成彎矩,a-a剖面左側(cè) a-a剖面右側(cè) 畫轉(zhuǎn)矩圖 轉(zhuǎn)矩 5088(68/2)=173.5Nm 6.判斷危險(xiǎn)截面 顯然,如圖所示,a-a剖面左側(cè)合成彎矩最大、扭矩為T,該截面左側(cè)可能是危險(xiǎn)截面;b-b截面處合成灣矩雖不是最大,但該截面左側(cè)也可能是危險(xiǎn)截面。若從疲勞強(qiáng)度考慮,a-a,b-b截面右側(cè)均有應(yīng)力集中,且b-b截面處應(yīng)力集中更嚴(yán)重,故a-a截面左側(cè)和b-b截面左、右側(cè)又均有可能是疲勞破壞危險(xiǎn)截面。 7.軸的彎扭合成強(qiáng)度校核

26、由表10-1查得 (1)a-a剖面右側(cè) 3=0.1443=8.5184m3 =37.41 (2)b-b截面左側(cè) 3=0.1423=7.41m3 b-b截面處合成彎矩Mb: =397.7 Nm =52.52 8.軸的安全系數(shù)校核:由表10-1查得(1)在a-a截面右側(cè) WT=0.2d3=0.2443=17036.8mm3 由附表10-1查得由附表10-4查得絕對(duì)尺寸系數(shù);軸經(jīng)磨削加工, 由附表10-5查得質(zhì)量系數(shù).則 彎曲應(yīng)力 應(yīng)力幅 平均應(yīng)力 切應(yīng)力 安全系數(shù) 查表10-6得許用安全系數(shù)=1

27、.3~1.5,顯然S>,故a-a剖面安全. (2)b-b截面右側(cè) 抗彎截面系數(shù)3=0.1533=14.887m3 抗扭截面系數(shù)WT=0.2d3=0.2533=29.775 m3 又Mb=523 Nm,故彎曲應(yīng)力 切應(yīng) 由附表10-1查得過盈配合引起的有效應(yīng)力集中系數(shù) 。 則 顯然S>,故b-b截面右側(cè)安全。 (3)b-b截面左側(cè) WT=0.2d3=0.2423=14.82 m3 b-b截面左右側(cè)的彎矩、扭矩相同。 彎曲應(yīng)力 切應(yīng)力

28、 (D-d)/r=1 r/d=0.05,由附表10-2查得圓角引起的有效應(yīng)力集中系數(shù)。由附表10-4查得絕對(duì)尺寸系數(shù)。又。則 顯然S>,故b-b截面左側(cè)安全。 第五部分 校 核 高速軸軸承 FR2H=Fr-FR1H=4536-3185=1351N FR1V= Fr2V=Ft- FR1V=4536-1159=3377N 軸承的型號(hào)為6008,Cr=16.2 kN 1) FA/COr=0 2) 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 查表得fP=1.2徑向載荷系數(shù)X和軸向載荷系數(shù)Y為X=1,Y=0

29、 =5987 N 3) 驗(yàn)算6008的壽命 驗(yàn)算右邊軸承 鍵的校核 鍵1 108 L=80 GB1096-79 則強(qiáng)度條件為 查表許用擠壓應(yīng)力 所以鍵的強(qiáng)度足夠 鍵2 128 L=63 GB1096-79 則強(qiáng)度條件為 查表許用擠壓應(yīng)力 所以鍵的強(qiáng)度足夠 聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器選擇為TL8型彈性聯(lián)軸器 GB4323-84 減速器的潤滑 1.齒輪的潤滑 因齒輪的圓周速度<12 m/s,所以才用浸油潤滑的潤滑方式。 高速齒輪浸

30、入油里約0.7個(gè)齒高,但不小于10mm,低速級(jí)齒輪浸入油高度約為1個(gè)齒高(不小于10mm),1/6齒輪。 2.滾動(dòng)軸承的潤滑 因潤滑油中的傳動(dòng)零件(齒輪)的圓周速度V≥1.5~2m/s所以采用飛濺潤滑, 第六部分 主要尺寸及數(shù)據(jù) 箱體尺寸: 箱體壁厚 箱蓋壁厚 箱座凸緣厚度b=15mm 箱蓋凸緣厚度b1=15mm 箱座底凸緣厚度b2=25mm 地腳螺栓直徑df=M16 地腳螺栓數(shù)目n=4 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑d1=M12 聯(lián)接螺栓d2的間距l(xiāng)=150mm 軸承端蓋螺釘直徑d3=M8 定位銷直徑d=6mm df 、d1 、d2至外箱壁的距離C1=18mm、18

31、mm、13 mm df、d2至凸緣邊緣的距離C2=16mm、11 mm 軸承旁凸臺(tái)半徑R1=11mm 凸臺(tái)高度根據(jù)低速軸承座外半徑確定 外箱壁至軸承座端面距離L1=40mm 大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離△1=10mm 齒輪端面與內(nèi)箱壁距離△2=10mm 箱蓋,箱座肋厚m1=m=7mm 軸承端蓋外徑D2 :凸緣式端蓋:D+(5~5.5)d3 以上尺寸參考機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)P17~P21 傳動(dòng)比 原始分配傳動(dòng)比為:i1=4 i2=3.2 修正后 :i1=4 i2=3.2 各軸新的轉(zhuǎn)速為 :n1=970/1=970

32、 n2=970/4=242.5 n3=242.5/3.2=76 軸號(hào) 功率p 轉(zhuǎn)矩T 轉(zhuǎn)速n 傳動(dòng)比i 效率η 電機(jī)軸 7.5 73.8 970 1 1 1 7.05 73.2 970 1 0.996 2 6.77 277.64 242.5 4 0.96 3 6.5 816.8 76 3.2 0.96 工作機(jī)軸 6.38 801.7 76 1 0.99 設(shè)計(jì)心得

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