大型圓柱齒輪誤差測量_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  2016屆畢業(yè)論文說明書</p><p>  大型圓柱齒輪綜合誤差檢測與分析裝置設計</p><p>  院 部: 機械工程學院 </p><p>  學生姓名: 黃 軍 </p><p>  指導教師: 崔曉利 職稱 教授 </p>

2、<p>  專 業(yè): 機械設計制造 </p><p>  班 級: 1303 </p><p>  完成時間: 2017年5月22日 </p><p><b>  摘 要</b></p><p>  機械行業(yè)中齒輪有著極其重要的

3、地位。小至儀表,大至機車等巨型機械齒輪傳動無處不在,其原因也是齒輪的傳動有著其特點。齒輪的傳動具有傳動精度高,傳動平穩(wěn),傳動比恒定,噪聲小,傳遞動力大等特點。但是齒輪傳動性能需要控制齒輪各項公差才能實現(xiàn)。雖然齒輪的加工已經(jīng)走向了標準化,各種齒輪檢測專用裝置不斷涌現(xiàn),但大都只能檢測中小型的齒輪。又由于齒輪誤差項目比較多,購進更多的檢測裝置更不經(jīng)濟。但是對于大型齒輪的檢測仍然受到各種條件的限制。在檢測大型齒輪時,檢測裝置相應的需要更大的量程

4、,同時齒輪直徑的加大重量也加大,對檢測裝置需要更好的剛性,操作簡單等特點。另外在小批量生產(chǎn)大型齒輪時對齒輪的檢測就形成了困難。因此設計了本裝置,可以解決大型圓柱齒輪的綜合誤差的檢測,在本設計中,采用雙嚙原理:即被測齒輪與一標準齒輪在無側(cè)隙間隙嚙合的情況下做嚙合運動,測量其中心距的變動量。中心距的變動量就是雙嚙綜合誤差。其雙嚙綜合的誤差又是徑向跳動的誤差,齒距的誤差,齒形的誤差,齒厚的誤差綜合作用的結(jié)果,為此,本裝置的設計為了避免的單項誤

5、差不合格而綜合誤差符合要求造成合格齒輪誤廢的情況。還有,用于生產(chǎn)一線的設備不能對環(huán)境有非???lt;/p><p>  關鍵字:雙嚙,中心距變動量,測量裝置</p><p><b>  Abstract</b></p><p>  The mechanical profession intermediate gear has the extremel

6、y important status. To the measuring appliance, greatly and so on giant mechanical gear drive is slightly ubiquitous to the locomotive, its reason is also the gear drive has its characteristic. The gear drive has the tra

7、nsmission precision to be high, the transmission is steady, the velocity ratio is constant, the noise is small, transmission power big and so on characteristics. But the gear drive performance needs to control gear each

8、</p><p>  Key words: Double gnaws, center distance amount of variation, metering equipment</p><p><b>  目 錄</b></p><p>  1緒論.............................................

9、........................5</p><p>  1.1齒輪的介紹..........................................................5</p><p>  1.2我國齒輪行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀..............................................5</p><p>

10、  1.3齒輪行業(yè)測試儀和設備的發(fā)展...........................................6</p><p>  1.3.2我國齒輪行業(yè)測試儀和設備的現(xiàn)狀...................................6</p><p>  1.4本設計的任務...............................................

11、...6</p><p>  2圓柱齒輪的公差與檢測.....................................................8</p><p>  2.1齒輪傳動的使用要求...................................................8</p><p>  2.2齒輪的檢測項目........

12、...............................................8</p><p>  2.3齒輪檢測精度.........................................................8</p><p>  2.3.1齒輪精度等級及其選擇............................................

13、.8</p><p>  2.3.1精度等級的選擇.............................................9</p><p>  2.4齒輪檢測常用儀器....................................................11</p><p>  2.5大型圓柱齒輪綜合誤差檢測裝置.........

14、...............................11</p><p>  2.6設計大型圓柱齒輪綜合誤差檢測裝置的意義..............................12</p><p>  3大型圓柱齒輪綜合誤差檢測裝置的總體設計..................................13</p><p>  3.1總體設計方

15、案的分析..................................................13</p><p>  3.1.1檢測范圍........................................................13</p><p>  3.1.2基本的設計思路.......................................

16、...........13</p><p>  3.1.3檢測裝置精度要求................................................13</p><p>  3.2裝置工作原理及主要組成..............................................13</p><p>  3.3設計方案的比較...

17、...................................................14</p><p>  3.4整體結(jié)構(gòu)設計........................................................15</p><p>  3.4.1整體結(jié)構(gòu)方案...........................................

18、.........15</p><p>  3.4.2檢測裝置的主要零部件及其作用....................................15</p><p>  3.4.3工作過程簡介....................................................16</p><p>  3.5定位和運動分析........

19、..............................................16</p><p>  3.5.1標準齒輪和被測齒輪的定位........................................16</p><p>  3.5.2滑板運動的方式..................................................17<

20、;/p><p>  3.6保證兩齒面嚙合轉(zhuǎn)動的裝置............................................17</p><p>  3.6.1鎖緊裝置........................................................17</p><p>  3.6.2彈簧預緊裝置...............

21、.....................................17</p><p>  3.6.3測量裝置及檢測傳遞裝置..........................................18</p><p>  4零部件的設計............................................................20</p

22、><p>  4.1零部件的設計的工藝性要求............................................20</p><p>  4.2零部件的設計的標準化................................................20</p><p>  4.3主要零部件的設計......................

23、..............................21</p><p>  4.3.1滑板一的設計....................................................21</p><p>  4.3.2滑板二的設計....................................................28</p>

24、<p>  4.3.3滑座的設計......................................................33</p><p>  5裝配工藝的分析..........................................................34</p><p>  5.1前言........................

25、........................................34</p><p>  5.2機器裝配的基本概念..............................................34</p><p>  5.3機器結(jié)構(gòu)的裝配工藝性................................................34</p>

26、;<p>  5.3.1獨立的裝配單元..................................................35</p><p>  5.3.2減少裝配時的修配和機械加工......................................35</p><p>  5.3.3裝配和拆卸方便..........................

27、........................37</p><p>  6結(jié)論....................................................................38</p><p>  致 謝...................................................................40<

28、;/p><p>  參考文獻.................................................................41</p><p><b>  1論緒</b></p><p><b>  1.1齒輪的介紹</b></p><p>  齒輪是能互相嚙合有齒機

29、械零件,它在機械傳動以及整個機械領域中的應用非常廣泛。現(xiàn)代齒輪的技術高達到齒輪模數(shù)為0.004~100毫米;齒輪直徑為1毫米到150米;傳遞的功率可達到上十萬千瓦;轉(zhuǎn)速也可達到幾十萬轉(zhuǎn)每分;最高圓周速度達300米每秒。</p><p>  公元前300年,西方的古希臘哲學家亞里士多德在機械問題上講述了青銅或鐵齒輪旋轉(zhuǎn)運動問題。東漢初期(公元1世紀),人字齒輪。在三國,制導車輛和車道記錄儀采用齒輪傳動系統(tǒng)。隨著生產(chǎn)

30、的發(fā)展,齒輪的穩(wěn)定性越來越受到人們的重視。1674,丹麥天文學家羅默首次提出擺線獲得輪廓曲線光滑齒輪的使用。</p><p>  根據(jù)齒輪形狀、齒形、齒形、齒面以及齒輪制造方法對齒輪進行分類。齒輪的齒形有齒廓曲線、壓力角、位移和齒高。漸開線齒輪易于加工,因此漸開線齒輪在現(xiàn)代齒輪中應用最為廣泛,擺線齒輪和圓弧齒輪的應用較少。</p><p>  壓力角越小,小角度齒承載能力越??;齒輪壓力角越

31、大,承載的能力越高,但在相同載荷下軸承扭矩增大,僅適用于特殊情況。齒輪齒高已標準化,通常采用標準齒高。改造后的齒輪具有很多優(yōu)點,已被各種機械設備所采用。此外,齒輪可以根據(jù)自己外觀:圓柱齒輪、錐齒輪和非圓齒輪、齒條、蝸輪、蝸桿齒輪;齒形分為直齒輪,斜齒輪,人字齒輪,齒輪的齒面、曲線;制造方法可分為鑄造齒輪加工,齒輪燒結(jié)。</p><p>  1.2我國齒輪行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>  

32、中國齒輪的行業(yè)在“十五”期間得到了迅速的發(fā)展:2005年度輸出齒輪行業(yè)增加2000至683億元至240億元,復合年增長率為23.27%,中國已成為工業(yè)機械配件規(guī)模最大的。就市場需求與生產(chǎn)規(guī)模而言,在中國齒輪的行業(yè)已經(jīng)超過了意大利,并在世界上排名第四。</p><p>  中、低模具可以生產(chǎn)在中國,高端齒輪的模具主要依靠進口。在我國沒有很多專門從事齒輪的模具的工廠。他們中大多數(shù)是由齒輪廠自己運作。齒輪車間經(jīng)常設立一

33、個部門或車間來完成這項工作。這導致了我國齒輪模具行業(yè)發(fā)展的困難。專家說,為了促進我國模具工業(yè)更好快速發(fā)展,我們必須從根本上解決依賴問題,努力提高專業(yè)技能,更好地服務國內(nèi)齒輪模具行業(yè)。</p><p>  隨著齒輪行業(yè)競爭的不斷加劇,并購和大齒輪企業(yè)資本運作日趨頻繁,國內(nèi)優(yōu)秀的齒輪制造企業(yè),更重視對市場的研究,尤其是研究對企業(yè)發(fā)展環(huán)境和客戶需求趨勢。正因為如此,國內(nèi)許多優(yōu)秀齒輪品牌迅速崛起,成為齒輪行業(yè)的龍頭企業(yè)!

34、</p><p>  在城市快速發(fā)展的工業(yè)化時期的中國,而且在消費升級擴大時期,裝備制造業(yè)將迎來難得的發(fā)展機遇,為齒輪的一個巨大的市場發(fā)展空間。”第十二、“五年”是我國齒輪行業(yè)的黃金時代,和行業(yè)應加快“做大做強”的目標。</p><p>  1.3齒輪行業(yè)測試儀和設備的發(fā)展</p><p>  1.3.1幾何量檢測的重要性</p><p> 

35、 制定先進的公差標準。對機械產(chǎn)品個零部件的幾何量分別規(guī)定了合理公差以保證零部件的互換性。更好的實現(xiàn)誤差堆積,使加工后產(chǎn)品誤差達到最小,然后就是檢驗產(chǎn)品是否合格了。</p><p> ?。?)判斷產(chǎn)品是否合格:怎么才能知道加工誤差是否在公差范圍之內(nèi)呢?這就要依靠檢測的手段。</p><p> ?。?)找出產(chǎn)生廢品的原因:便于設法減少廢品,進而消除廢品。</p><p>

36、;  1.3.2我國齒輪行業(yè)測試儀和設備的現(xiàn)狀</p><p>  目前,中國的齒輪行業(yè)測試儀器和設備十分匱乏,導致在中國的年產(chǎn)量約20000000齒輪箱的裝配質(zhì)量,可靠的試驗數(shù)據(jù)缺乏。為了改變在中國齒輪零件在質(zhì)量和落后面貌,就必須重視它和加強測試儀器設備的發(fā)展。</p><p>  目前,中國的齒輪行業(yè)中有300只齒輪廠,其測量室基本上是匹配的,大約有三的儀器配套儀器,其中三以上是從國外

37、進口的。各種(機械、光電、數(shù)控)齒輪測量儀1000多臺,其中齒輪測量中心有超過30臺。</p><p>  其余200左右的齒輪制造商很少有精密的測量儀器,一些工廠,除了通用的測量工具,沒有測量儀器。在測量儀表、裝配試驗機和蝸輪試驗機10以上,傳動總成試驗臺和驅(qū)動橋試驗臺在全國范圍內(nèi)不超過50套。許多工廠沒有必要的儀器,如噪聲儀器和扭轉(zhuǎn)振動儀器。在齒輪制造過程中,必須嚴格檢查和控制零件、零件和裝配的質(zhì)量,需要先進

38、的測量技術和儀器。</p><p><b>  1.4本設計的任務</b></p><p><b>  (1)檢測齒輪范圍</b></p><p>  被測齒輪直徑:280mm-600mm</p><p>  被測齒輪模數(shù):1.5-6m</p><p><b>  

39、(2)檢測內(nèi)容</b></p><p>  大型圓柱齒輪的徑向綜合誤差。</p><p>  (3)檢測裝置達到的要求</p><p>  要求標準齒輪與被測齒輪在嚙合的時候兩齒輪中心軸線必須保證平行,以保證在兩齒輪嚙合時所測得的數(shù)據(jù)為正確的徑向綜合誤差;本檢測裝置得到的齒輪徑向的綜合誤差是通過檢測齒輪的位移而響應的,所以要求位移響應性要高;保證雙嚙合齒

40、輪中心距的變化量能無偏差的傳遞給測量裝置;設計的檢測裝置對不同結(jié)構(gòu)和尺寸的大型圓柱齒輪和齒圈應具有較強的適應性。</p><p>  2圓柱齒輪的公差與檢測</p><p>  2.1齒輪傳動的使用要求</p><p>  1.傳輸必須穩(wěn)定。在變速器的任何時候,傳動比必須是恒定的,以保持傳動的穩(wěn)定性,避免或減少變速器中的噪聲、沖擊和振動。</p>&l

41、t;p>  2.承載能力強。它要求體積小,重量輕,承受重負載能力強。它還要求強度高,耐磨性好,使用壽命長。</p><p>  2.2齒輪的檢測項目</p><p>  對于齒輪的檢測注意有:1齒輪的公法線長度,2齒輪的炫齒高炫齒厚,3齒輪的齒圈徑向跳動,4厚度,5外圓,6孔徑,7齒根圓。</p><p>  如果有專業(yè)的檢測設備的話還可以檢測:1齒輪的齒鋸累

42、積誤差,2基圓齒,3齒形。齒形。對于圖紙就看公差越小的越重要。</p><p><b>  2.3齒輪檢測精度</b></p><p>  2.3.1齒輪精度等級及其選擇 </p><p>  國家標準規(guī)定了齒輪副的13個精度級別。阿拉伯,數(shù)字0,1,和2……12表明,最高的精度為0,和殘余電平依次減小,與最低精度為12。齒輪副中兩個齒輪的精度

43、水平一般相同,可分為不同等級。此時,齒輪副的精度水平應根據(jù)其較低的精度來確定。</p><p>  13精度水平,目前的0,1和2級精密加工技術和測量方法仍然難以實現(xiàn),有待開發(fā)。3-5高精度水平,6-8級為中等精度等級,精度低和9-12級水平。其中,6是基礎級,也是在設計中常用的牌號,它是滾壓、切割、開槽等常用的加工方法,在正常條件下可以達到水平,可以使用一般的測量儀器和測量。</p><p&

44、gt;  每個精度等級齒輪的公差分為三個公差組,即I公差組、II公差組和III公差組,根據(jù)運動精度、傳動穩(wěn)定性和載荷分布均勻性的三個要求。在一般情況下,三個公差組選擇相同的精度水平,但也允許使用公差組組合根據(jù)不同級別的精度。</p><p>  齒隙齒輪是指當齒輪嚙合時,兩個圓柱上的兩個立柱之間的最小距離和兩個非工作輪廓。指定間隙,以防止齒輪粘附由于制造和安裝錯誤和熱膨脹或負載變形。適當?shù)凝X厚極限偏差和中心距極限

45、偏差可以保證適當?shù)拈g隙。齒輪副的實際中心距越大,齒厚越小,齒隙越大。</p><p>  2.3.2精度等級的選擇</p><p>  齒輪精度等級的選擇主要依據(jù)齒輪的使用、使用要求和工作條件。選擇方法通常包括計算和類比法。</p><p><b> ?。?)計算方法</b></p><p>  根據(jù)傳動鏈誤差的傳遞規(guī)律

46、或強度和振動理論,確定了精度等級。由于影響因素多而復雜,計算結(jié)果需要檢驗和修正,因此應用并不普遍。</p><p><b> ?。?)類比法</b></p><p>  參照經(jīng)過實踐驗證的齒輪精度所適用的產(chǎn)品性能、工作條件等經(jīng)驗資料,進行齒輪精度選擇。此法常用,類比法選擇齒輪精度時某些齒輪傳動的使用經(jīng)驗見下表</p><p>  表1 齒輪各項

47、公差和極限偏差的分組</p><p>  根據(jù)使用的要求不同,允許各公差組選用不同的精度等級,但在同一公差組內(nèi)各項公差與極限偏差應保持相同的精度等級。</p><p>  表2 齒輪傳動精度等級的選用</p><p>  在直齒輪零件圖上應標注齒輪的精度等級和齒厚極限偏差的字母代號。</p><p>  例:7-6-6 G M GB10009

48、5-88</p><p>  含義:齒輪的第一組公差精度為7,第二組公差的精度等級為6,第三組公差的精度等級為6,齒厚上偏差為G級,齒厚下偏差為M級。</p><p>  例:7FL GB100095-88</p><p>  含義:齒輪的三個公差組精度同為7級,其齒厚上偏差精度等級為F,齒厚下偏差精度等級為L。</p><p><b&

49、gt;  表3 精度等級</b></p><p>  故7-DC對于零件直齒輪來說,其含義是:齒輪的三個公差組精度同為7級,齒厚上偏差精度的等級為D,齒厚下偏差的精度等級為C。</p><p>  如果是錐齒輪,圖樣標注應注明精度的等級、最小法向側(cè)隙種類和法向側(cè)隙公差種類。</p><p>  例:7-6-6B D GB 11365-89</p&g

50、t;<p>  含義:齒輪的第一組公差精度為7級,第二、三組公差的精度等級為6級,最小法向側(cè)隙的種類為B,法向側(cè)隙的公差種類為D。</p><p>  所以,7-DC在錐齒輪中代表的含義是:齒輪的三組公差精度等級都為7級,最小法向側(cè)隙的種類為D,發(fā)向側(cè)隙公差的種類為C。</p><p>  2.4齒輪檢測常用儀器</p><p>  (1)萬能測齒儀:

51、測量齒距累計誤差。</p><p>  (2)切線式測齒規(guī):測量基節(jié)偏差。</p><p>  (3)漸開線檢查儀:測量漸開線齒形。</p><p>  (4)齒輪卡尺:測量齒厚。</p><p>  (5)雙面嚙合綜合檢查儀:測量徑向向綜合誤差,一齒徑向向綜合誤差。</p><p>  (6)單面嚙合綜合檢查儀:測量

52、切向綜合誤差,一齒切向綜合誤差以及齒距累計誤差。</p><p>  齒輪檢測儀最為主要是檢測:齒輪的傳動精度;齒輪的檢測概論;圓柱齒輪的單項測量、綜合的測量;齒輪的整體誤差測量;齒輪副的測量;圓錐的齒輪、蝸輪的蝸桿、齒條的測量;齒輪、蝸輪蝸桿的測繪;蝸輪滾刀、齒輪滾刀、插齒刀測量。就可以實現(xiàn)在同一臺儀器上實現(xiàn)齒輪檢測的全部測量,是測量齒輪的理想檢測儀。</p><p>  2.5大型圓柱

53、齒輪綜合誤差檢測裝置</p><p>  由于本設計的裝置檢測的大型齒輪主要應于機器中普通齒輪,汽車、拖拉機、減速器中一般齒輪,航空中不重要齒輪,農(nóng)機中重要齒輪。精度要求比較低,根據(jù)表2-4可知它主要檢測的項目是徑向向綜合誤差,一齒徑向向綜合誤差。所以我們在接下來的設計就是圍繞這兩個誤差進行分析設計的。</p><p>  齒輪徑向綜合誤差,一齒徑向綜合誤差是很常見的誤差形式,它的成因主要

54、是由下面幾點造成的:</p><p> ?。?)微分驅(qū)動鏈中的大循環(huán)比錯誤更為重要。例如,由于齒輪的螺旋角的偏差引起的動傳動比引起的動傳動比誤差更大。</p><p>  (2)齒輪滾軸的軸與輪子的軸不平行。滾齒機,如軸向喂養(yǎng)指南磨損或使用、制造、安裝、調(diào)整誤差引起的運動方向軸向驅(qū)動和齒輪毛坯回轉(zhuǎn)軸線不平行,導致齒輪滾刀飼料的過程中沿軸向方向,切向和徑向方向(或),加工齒輪的齒輪軸旋轉(zhuǎn)角度

55、誤差是由傾斜偏差(改變斜齒輪的螺旋角,對直齒圓柱齒輪傾斜偏差)或(和)處理齒輪齒厚齒寬的均勻變化,形成一個錐形齒輪的偏差。</p><p> ?。?)齒輪毛坯表面徑向跳動(軸齒輪中心孔偏差),工件軸的偏轉(zhuǎn)傾斜(中央孔,頂部或定位期刊等),夾具端面跳動,由于操作不慎,清潔,工件,磕碰損傷,磨鐵,其他因素的偏轉(zhuǎn)齒輪毛坯工件安裝傾斜或轉(zhuǎn)動軸角齒輪毛坯加工。尤其是在多個夾緊和滾齒機加工條件下,由于多個空白端面跳動的疊加,

56、空白夾緊精度大大降低,很容易導致齒輪加工的位置偏差和幾何偏心。這種情況下齒位置由不同周向位置偏差,引起偏差的大小和方向變化的,在不同的圓周位置傾斜偏差和(或)齒錐形偏差。</p><p> ?。?)大小的螺旋滾齒機加工寬度、環(huán)境溫度和溫度梯度的變化將影響齒輪加工機器本身的精度,特別是機床軸螺距累積誤差的影響,造成加工齒輪的位置偏移。</p><p>  2.6設計大型圓柱齒輪綜合誤差檢測裝

57、置的意義</p><p>  由于目前中低檔齒輪模具在國內(nèi)都能生產(chǎn),但是高檔的齒輪模具多依靠進口。有目的性的選題,會讓我國的經(jīng)濟發(fā)展更前一步,而使我國能生產(chǎn)高檔精密的齒輪,對我國的綜合國力有著飛騰的進步。</p><p>  3大型圓柱齒輪綜合誤差檢測裝置的總體設計</p><p>  3.1總體設計方案的分析</p><p><b&g

58、t;  3.1.1檢測范圍</b></p><p>  被測齒輪直徑:280mm~600mm</p><p>  被測齒輪模數(shù):1.5~6m</p><p>  3.1.2基本設計思路</p><p>  當今國內(nèi)大多數(shù)圓柱齒輪徑向綜合誤差檢測裝置檢測的對象大都是小齒輪,而被測齒輪的增大會帶來許多不利影響,本次設計的主要任務就是解

59、決測量范圍改變而帶來的一系列問題。</p><p>  齒輪增大后主要會有以下影響</p><p> ?。?)齒輪增大后,對齒輪的定位有更高的要求,要求定位的零件除了具有一定的精度要求,還必須有足夠的強度,耐磨性以及穩(wěn)定性。</p><p> ?。?)齒輪的增大,齒輪的重量也是個不可忽視的因素。檢測裝置的底座必須要保證變形量很小,不會被齒輪壓彎變形,保證測量精度。&

60、lt;/p><p> ?。?)本裝置是檢測圓柱齒輪徑向的綜合誤差,齒輪重量的增大會使得位移響應很差,而使得測量得到的數(shù)據(jù)有偏差。</p><p>  以上所提到的各種問題都是我們在設計中所要一一解決的。</p><p>  3.1.3檢測裝置達到的要求</p><p>  要求標準齒輪與被測齒輪在嚙合的時候兩齒輪中心軸線必須保證平行,以保證在兩齒

61、輪嚙合時所測得的數(shù)據(jù)為正確的徑向綜合誤差;本檢測裝置得到齒輪徑向的綜合誤差是通過檢測齒輪的位移而響應的,所以要求位移響應性必須要高;保證雙嚙合齒輪中心距的變化量能無偏差的傳遞給測量裝置;設計的檢測裝置對不同結(jié)構(gòu)和尺寸的大型圓柱齒輪和齒圈應具有較強的適應性。</p><p>  3.2檢具裝置整體設計</p><p>  3.2.1裝置工作原理及主要組成</p><p&g

62、t;  圓柱齒輪徑向綜合誤差檢測采用雙嚙合的形式,其工作原理為:一理想標準齒輪和被測齒輪在正確情況下作無側(cè)隙嚙合運動,測量它的中心距的變動量(稱為雙嚙中心距變動量),由記錄器繪出誤差曲線或者由指示表指出誤差值。</p><p>  雙嚙的原理見圖下頁:</p><p>  圖3-1 圓柱齒輪徑向綜合誤差檢測裝置簡圖</p><p>  圓柱齒輪徑向綜合誤差檢測裝置主

63、要由兩個滑板,底座,壓縮彈簧以及測量儀器組成。在檢測時,標準齒輪與被測齒輪可以任意放在兩個滑板上,兩個齒輪嚙合轉(zhuǎn)動的時候,左端滑板位置固定不動,右邊齒輪在彈簧力作用下與左邊齒輪作無間隙雙面嚙合傳動﹐兩個齒輪雙面嚙合的中心距稱為雙嚙中心距。測量的時候,被測齒輪轉(zhuǎn)動帶動另一個齒輪轉(zhuǎn)動,標準齒輪的每個輪齒相當于測量齒圈徑向跳動△Fr的測頭,被測齒輪的幾何偏心使右邊齒輪連同滑板和心軸相對于被測齒輪的軸線做徑向的位移,即雙嚙的中心距發(fā)生變動,也就

64、是被測齒輪齒圈的徑向跳動﹑齒形的誤差等單項誤差都能綜合地反映為平行于導軌的徑向變動量。雙嚙中心距的變動由數(shù)顯百分表指示并輸出到計算機,由計算機顯示誤差曲線圖。</p><p>  3.3設計方案的比較</p><p>  方案一:測量形式與圖3-1一致,被測齒輪安裝在可以徑向移動的滑板上,標準齒輪安裝在位置固定的滑板上。</p><p>  方案二:測量形式與圖3-

65、1一致,但標準齒輪安裝在可以徑向移動的滑板上,被測齒輪安裝在位置固定的滑板上。</p><p>  方案比較:該裝置所測量的被測齒輪分度園直徑變動量很大,遠遠大于標準齒輪的變動范圍,在測量過程中一滑板固定,而另一滑板可以滑動來反映出中心距的變動量,需要可以徑向移動的滑板重量盡可能的小,移動時的摩擦力小,有利于提高測量精度。</p><p>  第一種方案可能帶來的不良后果有:</p&

66、gt;<p>  (1)齒輪的重量較大,在嚙合運動時在徑向方向上移動所產(chǎn)生的摩擦力越大,嚴重影響可移動滑板的動態(tài)響應性能,降低測量精度。</p><p>  (2)被測齒輪重量變化很大,所以在設計壓縮彈簧的時候必須是按照測量范圍內(nèi)質(zhì)量最大的齒輪進行分析設計的。但是設計出來的壓縮彈簧剛度很大,剛度越大,壓縮時要求的力越大,不利于測量儀器測得準確的雙嚙中心距變動量。</p><p&g

67、t;  由以上分析可知方案二優(yōu)于方案一,所以確定方案二為設計方案。</p><p><b>  3.4整體結(jié)構(gòu)設計</b></p><p>  3.4.1整體結(jié)構(gòu)方案</p><p>  根據(jù)確定的設計方案,設計大型圓柱齒輪綜合誤差檢測裝置的整體結(jié)構(gòu)如下圖3-2。</p><p>  圖3-2 檢測裝置的整體結(jié)構(gòu)設計草圖

68、</p><p>  1-數(shù)顯百分表; 2-滑板一; 3-芯棒一; 4-芯棒二; 5-滑板二;</p><p>  6-手柄一; 7-滑座; 8-手柄二; 9-手柄三; 10-擋塊。</p><p>  如圖3-2所示,標準齒輪安裝在左邊的滑板上,該滑板在該設計中統(tǒng)一稱為滑板一,而稱另一個安裝被測齒輪的滑板稱為滑板二。</p>&

69、lt;p>  3.4.2檢測裝置的主要零部件及其作用</p><p> ?。?)芯棒:下端加工成錐度1比20的錐桿,用于安裝齒輪。</p><p> ?。?)錐套:內(nèi)孔錐度1比20,與芯棒下端的錐桿配合,用于連接芯棒與滑板。</p><p> ?。?)滑板:箱體結(jié)構(gòu),滑板一用于傳出徑向位移量;滑臺二用于固定被測齒輪的位置。</p><p&g

70、t; ?。?)絲桿螺母副:滑板二的傳動裝置。</p><p> ?。?)鎖緊裝置:由小凸輪、箱套、雙頭螺栓,圓盤組成,用于鎖緊滑板二。</p><p> ?。?)彈簧預緊裝置:由帶螺紋的導向桿,彈簧和擋塊組成,在彈簧的壓縮力作用下使得兩齒輪能做緊密的雙面嚙合。</p><p> ?。?)滑座:齒輪檢測裝置的底座,主要起支撐和導向作用。</p><

71、p>  (8)測量裝置:由數(shù)顯百分表,固定在滑板一上的擋塊和固定在滑座上的表座組成。用于顯示雙嚙中心距的變動量。</p><p>  3.4.3工作過程簡介</p><p> ?。?)是儀器底座,在其上方的導軌面上裝有滑板一(2)和滑板二(5),當轉(zhuǎn)動手柄一(6)時,滑板二(5)可以在縱向沿滑座導軌移動,檢測時將滑板二(5)調(diào)整到理論雙嚙距后轉(zhuǎn)動手柄二(8)將其固定,滑板一(2)可以

72、沿兩齒雙嚙中心線作縱向移動并可以利用手柄三(9)在縱向做4—6mm的小距離移動。上列兩滑板的上部都安裝了錐套,以便使芯棒一(3)芯棒二(4)分別插入。芯棒一(3)安裝標準齒輪,芯棒二(4)安裝被測齒輪,滑板一(2)在壓縮彈簧作用下可以使被測齒輪與標準齒輪作無間隙的緊密嚙合。</p><p>  數(shù)顯百分表(1)其測頭與擋塊(10)相接觸,因此滑板一(2)有移動,則在表上就可讀出其位移量大小。</p>

73、<p>  測量的時,使被測齒輪轉(zhuǎn)一圈,數(shù)顯百分表上最大與最小讀數(shù)之差就是徑向綜合誤差。被測齒輪轉(zhuǎn)一齒,數(shù)顯百分表上最大與最小讀數(shù)之差就是一齒徑向綜合誤差。</p><p>  3.5定位和運動分析</p><p>  3.5.1標準齒輪和被測齒輪的定位</p><p>  以往普遍采用兩個頂尖與芯棒中心孔的配合來保證芯棒的準確位置。對于大型齒輪徑向綜合

74、誤差檢測,由于齒輪質(zhì)量較大,若也采用這種方式定位,會使頂尖與中心棒不能得到很好的配合。經(jīng)過研究以及查閱相關資料后決定采用小錐度配合來保證芯棒的準確位置。具體方法是將芯棒下端采用1比20的錐度,與相應的錐套相配合。采用這樣的配合方法,能很好的保證芯棒的垂直度與穩(wěn)定性。</p><p>  3.5.2滑板運動的方式</p><p>  在對齒輪的徑向綜合誤差的檢測時,要求滑板一在徑向的位移響應

75、靈敏。并且具有良好的直線位移性能。為實現(xiàn)以上要求,在設計中使用了一套可調(diào)節(jié)位置的滾珠滾動裝置。滾動摩擦使得滑板一與滑座之間的摩擦力大大的減小,從而提高了滑板一的響應速度。而它特有的位置可調(diào)環(huán)節(jié),保證了滑板一在滑座上的正確位置。為了滿足不同直徑的齒輪的測量,需要雙嚙中心距在一定范圍內(nèi)變化。為實現(xiàn)以上要求,在設計中,采用一套絲桿螺母副安裝在滑座與滑板二上。轉(zhuǎn)動絲桿,即可帶動滑板二在滑座上移動以調(diào)節(jié)雙嚙中心距。</p><

76、p>  3.6保證兩齒面嚙合轉(zhuǎn)動的裝置</p><p><b>  3.6.1鎖緊裝置</b></p><p>  當滑板二移動到理論雙嚙中心距時,必須使它固定不動。為實現(xiàn)這一要求,在設計中采用了凸輪鎖緊裝置。</p><p><b>  工作原理</b></p><p>  如圖3-3所示,

77、兩齒輪到達理論雙嚙中心距的時候,轉(zhuǎn)動手柄,帶動凸輪轉(zhuǎn)動,迫使拉套上升,從而帶動壓板往上運動壓緊滑座的內(nèi)側(cè),將滑板二鎖死在滑座上。</p><p>  圖3-3 凸輪鎖緊裝置</p><p>  3.6.2彈簧預緊裝置</p><p>  齒輪檢測時,要求被測齒輪與標準齒輪齒面始終作無間隙的雙面嚙合。在設計中為達到這一要求,采用了彈簧預緊裝置。</p>

78、<p><b>  工作原理</b></p><p>  如圖3-4所示,彈簧導向桿安裝在滑座上,擋板與滑板一連接。測量前轉(zhuǎn)動手柄(2)帶動凸輪推動擋板,使壓縮彈簧得到壓縮。運動滑板二到理論雙嚙中心距的位置并鎖緊。然后旋回凸輪,釋放壓縮彈簧,使標準齒輪與被測齒輪齒面作無間隙的雙面嚙合。</p><p>  3.6.3測量裝置及檢測傳遞裝置</p>

79、<p>  齒輪在嚙合運動中是兩齒輪的中心距變動量是由安裝在滑座上的百分表所測得的,滑塊的運動量要在百分表上能夠顯示出來,在滑塊與百分表之間必須有檢測傳遞裝置。其傳遞裝置在檢具設計中常用有以下幾種方案。</p><p>  方案一:直線傳遞裝置</p><p>  方案二:杠桿傳遞裝置</p><p>  方案比較:兩種方案結(jié)構(gòu)都比較簡單,但方案一在傳

80、遞過程中放大倍數(shù)為一,即百分表所顯示的數(shù)值為中心距的變動量,方案二在傳遞過程中放大倍數(shù)不一定為一,所得的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過數(shù)學運算,影響測量精度。所以選用方案一為本檢具中的傳遞裝置。其直線傳遞裝置工作原理圖如圖3-5:</p><p>  圖3-4 彈簧預緊裝置</p><p><b>  圖3-5 測量裝置</b></p><p><b>

81、;  4零部件的設計</b></p><p>  4.1零部件的設計的工藝性要求</p><p>  機械設計應該滿足的要求是:在滿足預期功能前提條件下,性能一定要好、效率一定要高、成本一定要低,在預定使用期限內(nèi)既安全又可靠,而且操作方便、維修簡單與造型美觀等。在設計機械零件的時候,也必須認真的考慮上述要求。</p><p>  設計機械零件時候,不但使

82、其滿足使用要求,又要具備所要求的工作能力,同時還要滿足生產(chǎn)要求,不然就可能制造不出來,或雖能制造,但是費工又費料很不經(jīng)濟。</p><p>  但在具體生產(chǎn)的條件下,如果所設計機械零件便于加工并且加工費用又很低,則這樣的零件就是具有良好的工藝性。有關工藝性的基本要求是:</p><p>  1.毛坯選擇合理 </p><p>  機械制造中毛坯制備的方法有:自接利

83、用型材、鑄造、沖壓與焊接等。毛坯的選擇和具體的生產(chǎn)技術條件有一定的關系,往往取決于生產(chǎn)的批量、材料的性能與加工的可能性等等。</p><p>  2.結(jié)構(gòu)簡單合理 </p><p>  設計零件的結(jié)構(gòu)和形狀的時候,最好采用最為簡易的表面(如圓柱面、平面、螺旋面)及其組合,而且還應當盡量使加工的表面數(shù)目達到最小和加工面積達到最小。</p><p>  3.規(guī)定適當?shù)?/p>

84、制造精度及表面精度 </p><p>  零件的加工費用會隨著其精度的提高從而增加。尤其是在精度較為高的情況下,這種增加最為顯著。因此,在沒有一定的根據(jù)時,不一定要追求高的精度。同理,零件的表面粗糙程度也應當根據(jù)配合表面的實際需要,作出適合的規(guī)定。</p><p>  想要設計出工藝性良好的零件,設計者就必須和工藝技術員工相結(jié)合并善于向其學習。除外,在金屬工藝學課程與手冊中也都要提供了很

85、多有關工藝性基本知識,可以參考。</p><p>  4.2零部件設計的標準化</p><p>  除了注重工藝性,還要考慮設計的標準化。標準化就是指以制訂標準和貫徹標準為主要內(nèi)容的一切活動過程。標準化的研究領域十分廣闊,就工業(yè)產(chǎn)品標準化而言,它是指對產(chǎn)品的質(zhì)量、品種、規(guī)格、檢驗、衛(wèi)生、或安全要求等制定標準并加以實施。</p><p>  產(chǎn)品標準化本身包括三個方面

86、的含義:</p><p>  1. 產(chǎn)品品種規(guī)格的系列化</p><p>  將同一種產(chǎn)品的主要型式、參數(shù)、尺寸、基本結(jié)構(gòu)等依次分檔次,制成系列化的產(chǎn)品,以最少的品種規(guī)格滿足用戶的廣泛需要。</p><p><b>  2.零部件的通用化</b></p><p>  將同一類型或者不同類型產(chǎn)品中的用途結(jié)構(gòu)相近似的零部件(

87、如螺栓、軸承座、聯(lián)軸器和減速器等),經(jīng)過統(tǒng)一后從而實現(xiàn)通用互換。</p><p><b>  3.產(chǎn)品質(zhì)量標準化</b></p><p>  產(chǎn)品的質(zhì)量是一切企業(yè)的“生命線”,想要保證產(chǎn)品質(zhì)量合格與穩(wěn)定就必須做好設計、加工的工藝、裝配檢驗,甚至包裝儲運等一系列的標準化。這樣,才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。</p><p>  對產(chǎn)品實行標

88、準化有著重大的意義:在制造上不但可以實現(xiàn)專業(yè)化大量生產(chǎn),而且可以提高產(chǎn)品質(zhì)量又能降低成本;在設計方面又可以減少設計工作量;在管理維修方面,還可以減少庫存量和便于更換損壞的零件。</p><p>  4.3主要零部件的設計</p><p>  4.3.1滑板一的設計</p><p>  圖4-1滑板一零部件</p><p>  滑板一如圖4-1

89、所示,零件包括滾動滑動裝置1,滑臺一2,錐套3,芯棒一4,軸套5(根據(jù)實際情況選用標準件)。</p><p><b>  1.芯棒設計</b></p><p>  由于在設計中已經(jīng)規(guī)定參與檢測的標準齒輪內(nèi)孔尺寸統(tǒng)一為φ60h6,所以只需一根標準芯棒便可以用于所有的標準齒輪,這樣可以節(jié)約成本。在整體設計中已經(jīng)確定采用錐度配合來保證心軸的垂直度,芯棒下端制成了1:20的公

90、制錐度。并且和相應錐度的錐套配合。為了保證齒輪安裝后具有足夠的穩(wěn)定性,芯棒和錐套應當有足夠長的配合長度。在檢測中,芯棒上端用于安裝標準齒輪,下端與錐套過渡配合。根據(jù)工作情況應要求芯棒耐磨,不易變形,故選用45鋼,并進行表面淬火熱處理。本設計中使用的芯棒規(guī)格和技術要求如下圖4-2:</p><p><b>  圖4-2 芯棒</b></p><p><b> 

91、 2.錐套一的設計</b></p><p>  錐套應耐磨,不易變形,表面還要做防銹處理,選用HT150。錐套是芯棒與滑臺的連接件,為保證芯棒在滑臺上的正確位置, 加工要求如下圖4-3,錐套錐孔中心線與φ240兩表面垂直,錐套上三個階梯孔均勻分布。</p><p><b>  3.滑臺一的設計</b></p><p>  考慮到被測

92、齒輪最大的直徑可達600毫米,所以從平穩(wěn)性考慮,要求滑臺要有足夠的寬度?;_一要求不變形,并保證錐套在滑臺一上的正確位置。以滑臺一的上表面為基準,要求φ120孔垂直上表面。因為180×400㎜平面需要安裝滾動導軌,所以要求該平面平行基準面?;_一上三個螺紋孔均勻分布。材料選用HT150,滑臺一的加工要求如下圖4-4。</p><p>  如圖4-5所示,滾珠滑動裝置由擋塊,導軌、鋼珠、鋼珠保持架以及導向

93、架組成。擋塊以及兩個導軌安裝在滑座的導軌面上,導向架和滑塊一連接。鋼珠安裝在鋼珠保持架內(nèi),在V型導軌內(nèi)移動。</p><p><b>  圖4-3錐套</b></p><p>  圖4-5 滾珠滑動裝置</p><p>  圖4-4.滾珠滑動裝置的設計</p><p>  因為檢測裝置是通過測量滑板一的位置變化量來得出雙

94、嚙中心距的變化的。要使得檢測裝置的百分表能準確無誤的測出雙嚙中心距的變化,就必須使滑板一在雙嚙中心線上做直線運動,為保證這一技術要求,對導向架要求其V型導軌面平直,并采用12×20長孔以滿足調(diào)整導軌位置正確性的要求。導向架的設計零件圖如圖4-6。</p><p>  為保證滾動導軌有合理的間隙,設計了間隙調(diào)整裝置。右邊擋塊位置已經(jīng)固定,如圖4-7,4-8,操作者可以通過調(diào)節(jié)左邊擋塊上的四個調(diào)整螺釘,來調(diào)

95、整滑動裝置導軌的位置。調(diào)整螺釘一使導軌離開導向架,調(diào)整螺釘二使導軌靠近導向架。調(diào)節(jié)的時候首先將導軌的四個螺母擰松,然后根據(jù)實際情況來適當旋入或者旋出左邊四個調(diào)整螺釘,就可以微調(diào)導軌的位置,得到理想的滾動間隙。</p><p>  4-6導向架的設計零件圖</p><p>  圖4-7 調(diào)整原理圖</p><p>  圖4-8 調(diào)整原理局部放大圖</p>

96、<p>  滾珠滑動裝置設計部分零件規(guī)格如下圖4-9。</p><p>  4-9滾珠滑動裝置設計部分零件</p><p>  5.彈簧預緊裝置的設計:</p><p><b>  彈簧的設計如下;</b></p><p>  參照《機械設計基礎》第18章彈簧的設計計算步驟。設計過程如下:</p>

97、<p><b> ?。?)分析已知條件</b></p><p>  1)此彈簧是基本受靜載荷的彈簧,是非重要彈簧,按Ⅲ類載荷計算。</p><p>  2)彈簧所受最小工作載荷為兩個齒輪緊密嚙合時彈簧受到的壓縮力。</p><p>  (1) </p><p>  3)查《機械零

98、件設計手冊》上P6的滾動摩擦系數(shù)</p><p>  滾動摩擦系數(shù)f=0.005</p><p><b>  (2)</b></p><p>  因此可以求得所需的彈簧剛度</p><p><b>  (3)</b></p><p>  彈簧在最大工作載荷F作用時的變形量&l

99、t;/p><p><b>  (4)</b></p><p> ?。?)確定彈簧各參數(shù)</p><p><b>  1)選擇彈簧材料</b></p><p>  根據(jù)工作條件和題意,選用60Si2Mn。由表18-1查得[]=640 MPa。由表18-1注4得</p><p>&l

100、t;b> ?。?)</b></p><p>  2)確定鋼絲直徑d可得</p><p><b>  (6)</b></p><p>  設鋼絲直徑值d的大小等于2mm,暫取D=8+2=10mm。則</p><p><b>  (7)</b></p><p>

101、  查《機械設計基礎》第四版圖18-6得K=1.3。將各值代入上式,得</p><p><b>  (8)</b></p><p>  說明采用2 mm的鋼絲能滿足強度條件。</p><p>  3)決定彈簧的圈 n</p><p><b>  (9)</b></p><p>

102、;  4)計算彈簧的其他尺寸</p><p><b>  內(nèi)徑:</b></p><p><b> ?。?0)</b></p><p><b>  外徑:</b></p><p>  D= D+d=10+2=12 (11)</p><p>

103、<b>  間距:</b></p><p><b> ?。?2)</b></p><p>  取=1 (13)</p><p><b>  節(jié)距:</b></p><p>  t= +d=1+2=3 (14) </

104、p><p><b>  螺旋升角:</b></p><p><b>  (15)</b></p><p>  兩端各并緊一圈并磨平,則總?cè)?shù) </p><p>  圈 (16)</p><p><b>  彈簧絲展開長度</

105、b></p><p><b> ?。?7)</b></p><p><b>  自由高度</b></p><p><b> ?。?8)</b></p><p><b>  驗算穩(wěn)定性</b></p><p><b>

106、  (19)</b></p><p>  不穩(wěn)定,所以要在彈簧內(nèi)部安裝導向桿,才能保證彈簧在壓縮時不會側(cè)彎。</p><p>  4.3.2滑板二的設計</p><p>  滑板二部分是屬于被測齒輪部分的工件。在設計中專門配備了為滿足不同直徑的被測齒輪而設計的三種規(guī)格芯棒。它們錐度部分一樣,都制成了錐度為1:20的公制錐度,直徑部分分別為φ40,φ80,

107、φ100毫米??紤]到被測齒輪的孔徑是任意的,對于不同孔徑的齒輪將采用配襯套的方法來解決。對于厚度不同的齒輪采用厚度不同的墊圈,使標準齒輪與被測齒輪嚙合高度一致。</p><p>  滑板二是在滑座的導軌上滑行的。為了很好的調(diào)節(jié)滑板二和滑座上導軌的間隙,所以在滑板二的一邊底部的側(cè)面設計一個梯形墊鐵[10],用四個螺釘來調(diào)節(jié)墊鐵和滑板二的徑向位置。螺釘調(diào)節(jié)位置的原理和上面滾珠滑動裝置的調(diào)節(jié)原理相同。墊鐵的長度和滑板的

108、長度一致。</p><p><b>  1.三種芯棒的設計</b></p><p>  在檢測中,芯棒上端用于安裝被測齒輪,下端與錐套過渡配合。根據(jù)工作情況應要求芯棒耐磨,不易變形,故選用45鋼,并進行表面淬火熱處理。本設計中使用的三種芯棒規(guī)格和技術要求如下圖4-10。</p><p><b>  圖4-10 芯棒</b>

109、</p><p><b>  2.滑臺二的設計</b></p><p>  考慮到被測齒輪最大的直徑可達600毫米,所以從平穩(wěn)性考慮,要求滑臺二要有足夠的寬度?;_二要求不變形,并保證錐套在滑臺二上的正確位置。以滑臺二的上表面為基準,要求φ240孔垂直上表面?;_二的內(nèi)孔也要和錐套間隙配合,并要滑臺二的底部中心軸線處加工一個長槽,整體螺母將安裝在長槽內(nèi)。滑臺二的上表面

110、要求的加工精度很高,滑臺二底部兩側(cè)面要在滑座上的燕尾槽上滑動,其中一側(cè)還使用墊鐵調(diào)整滑座與滑臺二的間隙。故滑臺二的底部也要加工。滑臺二的規(guī)格圖見4-11。</p><p><b>  圖4-11 滑臺二</b></p><p>  3.傳遞運動裝置的設計</p><p>  為使滑板二在底座上平穩(wěn)的滑動,采用絲桿螺母副來傳遞軸向運動。</

111、p><p><b>  絲桿的選擇</b></p><p>  絲桿材料選用45鋼,螺母的材料選用耐磨鑄鐵。根據(jù)被測齒輪最大的直徑是600毫米推算出滑板二作用在滑座上的最大的力為一噸。查《機械零件設計手冊》第二版第一篇表1-12,滑座與滑板二的滑動摩擦系數(shù)為0.1(材料名稱:鑄鐵—鑄鐵,有潤滑劑)</p><p>  故f=1000×10

112、×0.1=1000N (20)</p><p>  根據(jù)《機械設計基礎》第十章149頁公式(10-19)得 </p><p>  由于采用整體式螺母,其磨損后不能調(diào)整間隙。許用壓強[p]=15MPa(鋼對鑄鐵,低速,人力驅(qū)動)</p><p><b>  (21)</b></p><p>  查

113、《機械零件設計手冊》第195頁,絲桿用于傳動部分的牙型為梯形螺紋,其標記為Tr30x10-7H,光桿末端設計成方型以便傳遞扭矩。所以設計絲桿規(guī)格如下圖4-12。</p><p>  圖4-12 絲桿規(guī)格圖</p><p>  相應的整體螺母圖4-13。</p><p>  圖4-13 整體螺母</p><p><b>  圖4-14

114、 滑座</b></p><p>  4.3.3滑座的設計</p><p>  由于在測量雙嚙中心距的時候?qū)蓚€齒輪的軸線的垂直度要求很高,所以要求底座的導軌面必須與水平面平行。并且導軌面要有很高的平面度。滑座一側(cè)用于固定滾珠滾動裝置,設計成一般平面。另一側(cè)設計成燕尾槽型導軌,并且對燕尾槽的形狀位置精度提出較高的要求。在滑座底部設計3個調(diào)整螺釘支撐整個滑座,隨時可以對滑座的水平位

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