大白菜收獲機設計【手推式】【含12張CAD圖紙】

大白菜收獲機設計【手推式】【含12張CAD圖紙】,手推式,含12張CAD圖紙,大白菜,收獲,設計,12,CAD,圖紙 摘 要 本次設計是對大白菜收獲機的設計。大白菜是人口菜籃子中的重要蔬菜，其種植面積平均產量逐年提高，但大白菜的收獲依然是人完成。為了提高大白菜生產的機械化，降低農民老動強度，本課題從實際需要出發(fā)，對大白菜收獲機進行了研究設計，實現了整棵大白菜的拔取在這里主要包括:切割裝置設計的設計。這次畢業(yè)設計對設計工作的基本技能的訓練，提高了分析和解決工程技術問題的能力，并為進行一般機械的設計創(chuàng)造了一定條件。 本論文研究內容： (1) 大白菜收獲機整體結構設計。 (2) 大白菜收獲機工作性能分析。 (3) 驅動機構的選擇。 (4) 大白菜收獲機的傳動系統、執(zhí)行元件設計。 (5) 對設計零件進行設計計算分析和驗證。 (6) 繪制整機裝配圖及重要部件裝配圖和畫出主要零件圖。 關鍵詞：大白菜收獲機， 聯軸器，滾珠絲杠 VI Abstract This design is electric meat division (cut) cutting device design. Here include: X-axis screw drive system design, Y-axis ball screw drive system design, design of cutting device design. The graduation of the basic skills of design work training to improve the analysis and the ability to solve technical problems and provide general mechanical design to create a certain condition. The whole structure is mainly produced by the electric motor power the power required to pass through the coupling to the screw, screw drive screw nut, so as to drive the whole movement. Electric meat division (cut) cutting equipment also demonstrate its superiority, it has a broad development prospects. Contents of this paper: (1) electric meat division (cut) cutting equipment overall structural design. (2) electric meat division (cut) cutting equipment performance analysis. (3) Select the motor. (4) electric meat division (cut) cut transmission equipment, the implementation of part design. (5) Calculation of design parts design analysis and verification. (6) to draw the whole assembly drawings and assembly drawings and important parts of the design part of the part drawing. Keywords: Electric meat division (cut) cutting equipment, couplings, ball 目 錄 1 緒論 1 1.1大白菜收獲機裝置(機械)的應用及適用范圍 1 1.2 大白菜收獲機(機械)的國內外發(fā)展情況 1 1.3 本課題研究的內容及方法 3 1.3.1 主要的研究內容 3 1.3.2 設計要求 4 2 總體方案機構設計 5 2.1 設計內容及要求 5 2.2 設計方案 5 3 大白菜收獲機主要零部件設計 7 3.1 電機的選型 7 3.2 刀及刀盤的設計 7 3.3 同步帶的概述及計算 8 3.3.1 同步帶介紹 8 3.3.2 同步帶的特點 9 3.3.3 同步帶傳動的主要失效形式 9 3.3.4 同步帶傳動的設計準則 11 3.3.5 同步帶分類 11 3.4 同步帶傳動計算 12 3.4.1 同步帶計算選型 12 3.4.2 同步帶的設計 15 3.5 切割主軸的設計 15 3.5.1 確定切割主軸最小直徑 15 3.5.2 求軸上的載荷 16 3.5.3 按彎曲扭轉合成應力校核軸的強度 17 3.5.4 精確校核軸的疲勞強度 18 4 切割主軸傳動軸部分及其設計計算 21 4.1 切割主軸傳動軸所需標準 21 4.1.1 切割主軸的剛度 21 4.1.2 切割主軸的耐磨性 22 4.1.3 切割主軸的旋轉精度 22 4.1.4 切割主軸的抗震能力 22 4.1.5 切割主軸的熱變形 22 4.2 切割主軸傳動軸部分的分布 22 4.3 切割主軸傳動軸形狀的選擇 24 4.4 切割主軸傳動軸的熱處理 24 4.5 切割主軸傳動軸的設計標準 24 4.6 切割主軸傳動軸上軸承的挑選 24 4.7 切割主軸傳動軸上軸承的校對計算 26 4.8 切割主軸傳動軸外部伸長量 27 4.9 切割主軸傳動軸的校核 27 4.9.1 受力作用的轉換 27 4.9.2切割主軸傳動軸的撓度 28 4.9.3 切割主軸傳動軸的傾角 29 4.10 切割主軸傳動軸結構圖 29 4.11 切割主軸機構其它部件 30 4.11.1 調整墊圈 30 4.11.2 圓螺母 30 結論 31 致 謝 32 參考文獻 33 1 緒論 1 緒論 1.1大白菜收獲機裝置(機械)的應用及適用范圍 長期以來，大部分地區(qū)大白菜收獲機還沿用傳統的手工勞作方式，勞動強度大，生產效率低。隨著市場經濟的發(fā)展，大白菜收獲機開始以一種新型設備登入市場，大白菜收獲機以快捷方便供不應求，傳統加工方式已經不能滿足市場的需求，所以大白菜收獲機大白菜收獲機的設計，以加快大白菜收獲機的生產效率，對剛收獲的大白菜收獲機進行快速收貨，以便于收割,是供應大白菜收獲機市場的有效方法。 本文就大白菜收獲機這一環(huán)節(jié)進行研究，目的在于研制出一種新型的大白菜收獲機大白菜收獲機，加快大白菜收獲機的加工過程，縮短大白菜收獲機的產品形成周期，提高效率，降低成本。 1.2 大白菜收獲機(機械)的國內外發(fā)展情況 大白菜收獲機，最初是由美國于上世紀五十年代開發(fā)出來的產品。后來日本得到發(fā)展，并于上世紀六七十年代隨日本經濟高速發(fā)展，技術性能得到長足的進步。 上世紀八十年代初，我國大量引進大白菜收獲機并生產出自己的產品。以日清品牌為代表，主要針對方便面生產線配套使用。上世紀九十年代，這種機型開始大量用于糧食流通，同時派生出各種各樣的類似包裝機。隨著機電一體化的應用，粉料自動包裝也向著高速全自動模塊化的方向發(fā)展及創(chuàng)新。 現今國外開發(fā)的大白菜收獲機已極其人性化:高速、節(jié)能、全自動、模塊化。 就國內外大白菜收獲機的開發(fā)情況來看，主要從以下幾點進行: (l)不斷擴大其通用能力，以滿足多種屬性粉料的包裝。 (2)高速全自動，配備微機控制系統，借助預先儲存的程序控制多臺伺服電機，分別驅動有關執(zhí)行機構。 (3)參數化調整和設置，對主要操作部件(供送、袋成型、牽引、封切等)作適當調整有關工作參數，便可在較寬的尺寸范圍內，滿足不同品種不同尺寸的包裝。 (4)模塊化結構設計，對供送、牽引、封切等主要部件進行相對獨立并又能較為自由組合的結構設計，以滿足臥式組合和立式組合的包裝機。 德國與美國、日本、意大利均為世界大白菜收獲機機械大國。在大白菜收獲機機械設計、制造、技術性能等方面居于領先地位。德國大白菜收獲機機械的設計是依據市場調研及市場分析結果進行的，其，目標是努力為客戶，尤其是為大型企業(yè)服務。為滿足客戶要求，德國大白菜收獲機機械制造廠商和設計部門采取了諸多措施：? ?(1)工藝流程自動化程度越來越高，以提高生產率和設備的柔性及靈活性。采用機械手完成復雜的動作。操作時，在由電腦控制的攝像機錄取信息和監(jiān)控下，機械手按電腦指令完成規(guī)定動作，確保包裝的質量。? ?(2)提高生產效率，降低生產成本，最大限度地滿足生產要求。德國大白菜收獲機機械以飲料、啤酒灌裝機械和塑料大白菜收獲機機械見長，具有高速、成套、自動化程度高和可靠性好等特點。其飲料灌裝速度高達12萬瓶/h，小袋大白菜收獲機機的包裝速度高達900袋／min。 ?(3)使產品機械和大白菜收獲機機械一體化。許多產品要求生產之后直接進行包裝，以提高生產效率。如德國生產的巧克力生產及包裝設備，就是由一個系統控制完成的。兩者一體化，關鍵是要解決好在生產能力上相互匹配的問題。 ?(4)適應產制品變化，具有良好的柔性和靈活性。由于市場的激烈競爭，產品更新換代的周期越來越短。如化妝品生產三年一變，甚至一個季度一變，生產量又都很大，因此要求大白菜收獲機機械具有良好的柔性和靈活性，使大白菜收獲機機械的壽命遠大于產品的壽命周期，這樣才能符合經濟性的要求。 (5)普遍使用計算機仿真設計技術。隨著新產品開發(fā)速度不斷加快，德國大白菜收獲機機械設計普遍采用了計算機仿真設計技術，大大縮短了大白菜收獲機機械的開發(fā)設計周期. ??大白菜收獲機設計不僅要重視其能力和效率，還要注重其經濟性。所謂經濟性不完全是機械設備本身的成本，更重要的是運轉成本，因為設備折舊費只占成本的6％～8％，其他的就是運轉成本。 我國大白菜收獲機行業(yè)起步于20世紀70年代，在80年代末和90年代中得到迅速發(fā)展。已成為機械工業(yè)中的10大行業(yè)之一，無論是產量，還是品種上，都取得了令人矚目的成就，為我國包裝工業(yè)的快速發(fā)展提供了有力的保障。目前，我國已成為世界大白菜收獲機工業(yè)生產和消費大國之一。? 大白菜收獲機作為一種產品，它的含義不僅僅是產品本身的物質意義，而是包括形式產品、隱形產品及延伸產品3層含義。形式產品是指食品機本身的具體形態(tài)和基本功能；隱形產品是指食品機給用戶提供的實際效用；延伸產品是指食品機的質量保證、使用指導和售后服務等。所以食品機的設計應該包括：市場調研、原理圖設計、結構設計、施工圖設計、使用說明書編寫及售后服務預案等。? 大白菜收獲機設計的類別主要有：測繪仿制設計、開發(fā)性設計、改進性設計、系列化設計。如啤酒灌裝生產線生產能力為1．6～4萬瓶/h，其中灌裝機的灌裝閥工位數從48個、60個、90個到120個就屬于系列化設計。? ?高速運行的食品機，特別是一些先進機型，大多是測繪、仿制國外的同類機型，進行國產化設計和系列化設計。其主要的原因是：(1)大多數設計人員還沒有真正掌握先進的設計方法，如高速大白菜收獲機的動力學設計理論和方法等，對高速工況下機構的動態(tài)精度分析等問題還不能模擬解決；(2)產、學、研結合不夠緊密，理論上的科研成果不能及時地在實際設計中運用，設計人員缺乏及時的技術培訓；(3)整個行業(yè)缺乏宏觀調控的力度，優(yōu)勢資源不能得到合理的配置與調整。 在大白菜收獲機設計領域，絕大多數設計人員仍沿用以前的設計方法：(1)根據設計任務書尋找同類機型作為樣機；(2)參考樣機制定各項技術性能指標及使用范圍；(3)設計工作原理圖、傳動系統圖；(4)設計關鍵零件，部件；(5)設計總裝圖方案和動作循環(huán)圖；(6)設計部件圖、總裝圖和零件圖；(7)對主要部件中的關鍵零件進行強度、剛度校核；(8)設計控制原理圖、施工圖等。 而今，國內一些大學的設計軟件，可以對食品機中常用機構進行有限元分析和優(yōu)化設計，其開發(fā)的凸輪連桿機構CAD／CAM軟件已經能夠滿足企業(yè)進行凸輪連桿機構自主設計的能力，但在實際大白菜收獲機的設計中應用還不普遍。? 新型大白菜收獲機往往是機、電、氣一體化的設備。充分利用信息產品的最新成果，采用氣動執(zhí)行機構、伺服電機驅動等分離傳動技術，可使整機的傳動鏈大大縮短，結構大為簡化，工作精度和速度大大提高。其中的關鍵技術之一是采用了多電機拖動的同步控制技術。其實掌握這種技術并不很難，只是一些設計人員不了解大白菜收獲機的這一發(fā)展趨勢。如果說以前我國大白菜收獲機設計是仿制、學習階段，那么現在我們應該有創(chuàng)新設計的意識。 我國食品行業(yè)技術與機械近些年所取得的成績是顯著的，其起步于20世紀70年代末，剛起步時年產值僅七、八千萬元，產品品種僅100 余種，技術水平也較低。在20紀80年代中期至20世紀年代中期十余年的時間里，才得到快速發(fā)展，年增長率達到20%—30% ，到1999年底塑料和大白菜收獲機達40 大類，品種達1700種，到2000年產值增加到300億元，且技術水平也上了個臺階，開始出現了規(guī)?；⒆詣踊厔?，傳動復雜、技術含量高的設備也開始出現，許多大白菜收獲機如液體塑料灌裝機等設備已開始成套出口。 1.3 本課題研究的內容及方法 1.3.1 主要的研究內容 在查閱了國內外大量的有關大白菜收獲機設計理論及相關知識的資料和文獻基礎上，綜合考慮大白菜收獲機結構特點、具體作業(yè)任務特點以及大白菜收獲機的推廣應用，分析確定使用大白菜收獲機配合生產工序，實現自動化的目的。 為了實現上述目標，本文擬進行的研究內容如下: 1 根據現場作業(yè)的環(huán)境要求和大白菜收獲機本身的結構特點，確定大白菜收獲機整體設計方案。 2 確定大白菜收獲機的性能參數，對初步模型進行靜力學分析，根據實際情況選擇電機。 3 從所要功能的實現出發(fā)，完成大白菜收獲機各零部件的結構設計； 4 完成主要零部件強度與剛度校核。 1.3.2 設計要求 1 根據所要實現的功能，提出大白菜收獲機的整體設計方案； 2 完成大白菜收獲機結構的詳細設計； 3 通過相關設計計算，完成電機選型； 4 完成大白菜收獲機結構造型；繪制大白菜收獲機結構總裝配圖、主要零件圖。 29 2 總體方案設計 2 總體方案機構設計 2.1 設計內容及要求 （1）完成大白菜收獲機的總體設計 （4）完成此設備的結構設計及相關計算，繪制其裝配圖與零件圖，圖紙量符合第2項要求，編制使用說明書； （5）對機器主體進行三維造型展示； （6）撰寫電子、紙質設計計算說明書 （7）綜合運用所學專業(yè)知識、參考相關資料，按時獨立保質保量完成畢業(yè)設計課題。 2、最終成果要求 （1）工程圖：規(guī)范的裝配圖1張（0或1號圖紙），主要零件的零件圖2至3張（圖幅自定），圖紙工作量大于7張； （2）電子、紙質設計說明書1份（大于30頁）； （3）文獻綜述1份； （4）刻錄光盤1張（內容：題目審核表、文獻綜述、設計說明書、工程圖、） 2.2 設計方案 整機采用通過人推動的方式前進，這樣可以簡化機器結構，降低生產成本。 圖2-1 方案圖 大白菜收獲機的設計應滿足要盡可能做到具有一定的通用性 如果可以，應考慮到產品零件變換的問題。為適應不同形狀和尺寸的零件，為滿足這些要求，可將制成組合式結構，迅速更換不同的部件及附件來擴大機構的使用范圍。 切割部分采用的是電機帶動帶傳動進行設計，具體見后面章節(jié)截圖： 圖2-2 切割部分 3 大白菜收獲機主要零部件設計 3 大白菜收獲機主要零部件設計 3.1 電機的選型 參考市場上同類產品，考慮到本機器體積小，功率消耗不大。只是旋轉運動。 用于一般場合和無特殊要求 12V36AH的電瓶 帶動12V 100W的電機 采用蓄電池裝置，方便攜帶。 3.2 刀及刀盤的設計 設計刀的參數如下： 刀采用彎曲型，半徑140mm，刀厚2.5mm，刀寬20mm，材料為65Mn,調質處理，刃口淬火，硬度為HRC62-65。 圖3-1　刀盤 65MN鋼的強度，硬度，彈性和淬透性的前65鋼，具有過熱敏感性和回火脆性傾向，水淬有一種傾向開裂?？杉庸ば酝嘶鹂赡苓€是冷變形塑性低，焊接性差。因此，刀片左均勻這里安排了3螺紋孔，因為沒有與螺栓切割的連接選擇直接焊接到葉片上的葉片。 因為裝固定切刀通過鍵的方式，這取決于連接部為20mm的直徑，指的是平鍵BH =6毫米6毫米（GB1096-79），平鍵長度為12毫米手動部，鍵槽與鍵槽銑削14毫米長度，以便確保小齒輪和具有良好的軸，與小齒輪和軸被選擇為最H7 / N6，于是，如此選擇的盤環(huán)40毫米直徑的外徑為10毫米的內徑，厚度的輪轂6毫米的轂的長度為16毫米的孔，通過平鍵和套軸夾緊，切割在軸的軸端環(huán)，確保只在軸環(huán)磁盤無壓力緊靠軸，軸環(huán)用螺釘和六角螺母的端面和切割固定軸的軸線有一個螺母，不僅用于軸的軸承上，葉片和其它部件軸向鎖定位置同時也保護軸螺紋，防止?jié)駳膺M入其中。 3.3 同步帶的概述及計算 3.3.1 同步帶介紹 同步帶是的皮帶傳動，鏈傳動和齒輪傳動的優(yōu)點相結合開發(fā)了一種新的塑料帶。它由一個工作表面和齒輪嚙合的帶在鑄驅動齒形食道，這是高拉伸強度，低伸長率纖維材料或金屬材料的強層，使得在傳輸過程中的頻帶，一天的長度保持不變，皮帶和皮帶輪傳動的過程之間幻燈片，離開大殿，從動車輪打滑是一步驅動器之間沒有什么區(qū)別。 皮帶傳動（見圖3-2），功率軸的準確率小，結構緊湊，耐油，耐磨，良好的抗老化性能，整體溫度-20℃-80℃，V<165/ S，P <300千瓦，I <10，用于同步傳輸的要求，也可以為低齒輪。 圖3-2 同步帶傳動 通過環(huán)形皮帶齒間距帶的內周面上的帶驅動器，并與相應的輪子形成。它結合了皮帶傳動，鏈傳動和??齒輪驅動自己的優(yōu)勢。旋轉和肺泡齒輪嚙合，以提供電力。皮帶傳動具有準確的傳動比，牽引比不變，傳動平穩(wěn)，吸收振動，噪聲，傳動比范圍大，一般可達01:10。允許高達50M / S，從幾瓦的功率傳輸到幾百千瓦線速度。傳動效率高，一般可達98％以上，體積小巧，適合多軸傳動，不需潤滑，無污染，因此可以允許工作沒有污染和惡劣的工作環(huán)境，更多的地方低。該產品廣泛應用于各種紡織，機床，煙草，通訊電纜，輕工，化工，冶金，儀器儀表，食品，礦山，石油，汽車和機械傳動等行業(yè)。皮帶使用時，只需推動轉變觀念皮帶傳動摩擦，擴大皮帶傳動的范圍內，這使得它與研究的一個相對獨立的對象的新方式傳動帶，開辟了皮帶傳動的發(fā)展。 3.3.2 同步帶的特點 （1），精確的傳送沒有滑動動作，具有恒定的傳動比; （2），傳動平穩(wěn)，緩沖，減震能力，噪音低; （3），傳動效率高，和0.98，節(jié)能效果明顯; （4）維護方便，不需潤滑，維修率低; （5），比例范圍，通常高達10個，生產線速度高達50米/秒，與大范圍的發(fā)送功率的，高達幾瓦到幾百千瓦; （6），可用于長距離傳輸，可達10m或更多的中心的距離。 3.3.3 同步帶傳動的主要失效形式 在帶驅動器常見的故障模式被概括如下： （1）骨折的表演失敗繩帶 在操作過程中脊髓損傷斷裂背帶是一種常見的故障模式。故障是在功率傳輸，在過大的張力的載體繩索的過程中的條帶，使主機拉動繩子。還主動漁輪直徑當選過小，受攜帶繩索彎曲進出發(fā)呆更經常的疲勞應力，而且會產生彎曲疲勞斷裂（見圖3-3）。 圖3-3 同步帶承載繩斷裂損壞 （2）爬上帶齒和齒跳 基于齒形帶爬升和跳躍現象牙齒分析，一個陽臺和登山齒幾何學和力學是由于兩個因素造成的。因此，為避免跳躍和攀爬的牙齒，使用以下步驟： 1，操作控制傳遞環(huán)形帶，小于或等于所述輪胎模型的承諾是由圓周力來確定。 如圖2所示，皮帶和皮帶輪之間的控制音調差，它是間距誤差的允許范圍內。 3，偏置電壓的與正確安裝開口的增加。所以容易打滑的鋸齒狀牙齒插槽。 4，提高了帶的基材的硬度，從而使帶的彈性變形可減小齒跳現象。 （3）帶齒的剪切 定時與牙齒接合動力傳遞過程中，剪切力和壓縮應力鋸齒狀表面裂紋裂紋此逐漸擴大到齒的根部和沿著支承表面延伸構件，并且直到整個帶基質脫離，這是切斷齒形皮帶（見圖3-4）。由此齒形粗切原因如下： 如圖1所示，皮帶和皮帶輪需要較大的音程差，從而使齒輪不能完全穿透肺泡，從而不完全耦合狀態(tài)，從而帶齒太沉重一個較小的接觸面積，從而導致應力集中，并因此對于輪胎齒剪切破壞。 2，在牙齒周圍的區(qū)域齒的皮帶和皮帶輪數太小，嚙合齒暴露在過度的負荷，并產生剪切力。 3，帶強度差異的基礎材料。 降低帶齒切割，必須嚴格控制皮帶和皮帶輪之間的間距誤差，鋸齒的齒可以正確接合，其次，我們需要使牙齒的該區(qū)域的數目的皮帶和皮帶輪齒6，并選擇具有材料高強度并沒有減少硬擠出作為基材膠帶。 圖3-4 帶齒的剪切破壞 (4)、帶齒的磨損 穿帶齒（見圖3-5）由齒面和頂帶齒的損失，由于角輪廓和齒的下部。導致過度磨損是緊張的牙齒和齒嚙合鑫之間的干擾。應力在安裝帶時也應減少在牙齒上，合理調整的磨損，隨著齒輪齒設計，使用較大的切口尖端半徑，以減小嚙合齒和擠壓刮削器，還帶材料的耐久性絕提高。 圖3-5 帶齒磨損 (5)、同步帶帶背的龜裂(圖3-6) 帶在一段時間的操作，有時與烘烤產生龜裂的現象，這使得皮帶斷裂。同步帶回生產 破解原因 1，引起基材老化; 2，用于下一較低溫度，支撐帶基體的裂縫的長期工作。 圖3-6 同步帶帶背龜裂 一種方法是，以防止裂縫是與材料的基體材料，冷，耐熱性和耐老化性能表示的材料，除提高到工作頻帶在低溫和高溫下要避免。 3.3.4 同步帶傳動的設計準則 據同步帶失效模式分析，我們可以看到作為一個皮帶和皮帶輪材料具有高機械性能，生產和合理的，與車輪的大小，安裝和調試，嚴格控制是否正確，很多故障模式將被避免。因此，一般情況下，在未來三年的正時皮帶傳動的主要故障狀態(tài); （1）中減去賬面繩帶疲勞; （2皮帶打滑，跳齒; （3）同步帶磨損牙齒。 因此，皮帶傳動帶的情況下滑動懷高抗拉強度，希望確保電纜未減去。此外，在灰塵，雜質工作來處理牙齒磨損計算。 3.3.5 同步帶分類 梯形皮帶齒和齒弧齒分成兩類，有三個圓弧齒系列：圓弧齒（H系列又稱HTD帶），扁平圓弧齒（S系列，也稱為STPD帶），和拋物線形凹頂齒（R系列）。 梯形帶梯形齒同步帶分單面和雙面齒齒兩種，所謂的單面和雙面膠帶。雙面膠帶和壓力在齒（代碼DA）的對稱布置并交錯齒（代碼DB。 梯形齒帶兩種尺寸系統：變槳系統和模塊化系統。中國利用變槳系統，并制定了相應的皮帶傳動標準GB / T 361 11?11362-1989和GB / T 11616-1989 ISO 5296。 圓弧齒形同步帶拱形齒同步帶，除了弧形齒，結構和梯形齒同步帶基本相同，與螺距先前，其齒的高度，厚度和齒根圓角半徑比梯形齒大。負荷下齒后，將應力分布是良好的，柔軟的齒根應力集中，提高了齒的承載能力。因此，可以再到在嚙合齒出現圓弧齒同步帶功率梯形齒同步帶傳輸和中斷。 圓弧齒同步帶耐磨損，低噪音運行，無需潤滑，織物能在惡劣的環(huán)境下使用。它已被用于在食品工業(yè)，汽車，紡織，制藥，印刷紙的大型。 3.4 同步帶傳動計算 3.4.1 同步帶計算選型 設計功率是根據需要傳遞的名義功率、載荷性質、原動機類型和每天連續(xù)工作的時間長短等因素共同確定的，表達式如下： 式中 ——需要傳遞的名義功率 ——工作情況系數，按表3-1工作情況系數選取=1.7； 表3-1 工作情況系數 1） 確定帶的型號和節(jié)距 可根據同步帶傳動的設計功率Pd'和小帶鋸轉速n1，由同步帶選型圖中來確定所需采用的帶的型號和節(jié)距。 其中Pd=0.63kw，n1=56rpm。查表3-22 表3-2 同步帶的型號和節(jié)距 選同步帶的型號為H：，節(jié)距為：Pb=8.00mm 1） 選擇小帶鋸齒數z1，z2 可根據同步帶的最小許用齒數確定。查表3-3-3得。 查得小帶鋸最小齒數14。 實際齒數應該大于這個數據 初步取值z1=34故大帶鋸齒數為：z2=i×z1=1×z1=34。 故z1=34，z2=34。 ① 確定帶鋸的節(jié)圓直徑d1，d2 小帶鋸節(jié)圓直徑d1=Pbz1/π=8.00×34/3.14≈86.53mm 大帶鋸節(jié)圓直徑d2=Pbz2/π=8.00×34/3.14≈86.53mm ② 驗證帶速v 由公式v=πd1n1/60000計算得， s﹤vmax=40m/s,其中vmax=40m/s由表3-2-4查得。 a) 確定帶長和中心矩 根據《機械設計基礎》得 所以有： 現在選取軸間間距為取224mm 10、同步帶帶長及其齒數確定 =() = =719.7mm 11、帶鋸嚙合齒數計算 有在本次設計中傳動比為1，所以嚙合齒數為帶鋸齒數的一半，即=17。 12、基本額定功率的計算 查基準同步帶的許用工作壓力和單位長度的質量表3-3可以知道=2100.85N，m=0.448kg/m。 所以同步帶的基準額定功率為 ==0.21KW 表3-3 基準寬度同步帶的許用工作壓力和單位長度的質量 13、計算作用在軸上力 = =71.6N 3.4.2 同步帶的設計 在這里，我們選用梯形帶。帶的尺寸如表3-4。帶的圖形如圖3-7。 表3-4 同步帶尺寸 型號 節(jié)距 齒形角 齒根厚 齒高 齒根圓角半徑 齒頂圓半徑 H 8 40。 6.12 4.3 1.02 1.02 圖3-7 同步帶 3.5 切割主軸的設計 3.5.1 確定切割主軸最小直徑 （1）先按課本式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼,調質處理。根據課本，取，于是得 ＝112×10.23 根據切削切肉設備主軸的設計相關知識，前面章節(jié)已經做了說明，在此不具體說明， 擬定軸的結構如下圖， 圖3-8 切削主軸的結構圖 軸的受力情況如下圖： 圖3-9 切削主軸的受力圖 3.5.2 求軸上的載荷 從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面Ｃ是軸的危險截面。計算步驟如下： ＝＝＝4 966.34 N ＝＝＝3 960.59 N ＝＝＝2 676.96 N ＝＝3 356.64-2 676.96＝679.68 N ＝＝4 966.34×57.1＝283 578.014 ＝＝2 676.96×57.1＝152 854.416 ＝＝679.68×71.6＝486 65.09 ＝＝＝322 150.53 ＝＝＝287 723.45 表3-5 軸設計受力參數 載 荷 Z軸面H 垂直面V 支反力 ＝4 966.34 N，＝3 960.59 N ＝2 676.96 N，＝679.68 N 彎矩M ＝283 578.014 ＝152 854.416 ＝486 65.09 總彎矩 ＝322 150.53 ,＝287 723.45 扭矩T 1 410 990 3.5.3 按彎曲扭轉合成應力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強度。根據課本式(15-5)及表7.2中的數據，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，?。?.6，軸的計算應力 ＝＝ MPa＝12.4 MPa 前已選軸材料為45鋼，調質處理，查課本表15-1得[]＝60MP。因此〈 []，故此軸安全。 3.5.4 精確校核軸的疲勞強度 （1）判斷危險截面 截面A,Ⅱ,Ⅲ,B只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應力集中均將消弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉強度較為寬裕確定的，所以截面A,Ⅱ,Ⅲ,B均無需校核。 從應力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面Ⅳ和Ⅴ處過盈配合引起的應力集中最嚴重，從受載來看，截面C上的應力最大。截面Ⅴ的應力集中的影響和截面Ⅳ的相近，但是截面Ⅴ不受扭矩作用，同時軸徑也較大，故不必做強度校核。截面C上雖然應力最大，但是應力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應力集中均在兩端），而且這里軸的直徑最大,故截面C也不必校核，截面Ⅵ和Ⅶ顯然更不必要校核。由課本第3章的附錄可知，鍵槽的應力集中較系數比過盈配合的小，因而，該軸只需校核截面Ⅳ左右兩側即可。 （2）截面Ⅳ左側 抗彎截面系數 W＝0.1＝0.1＝61 412.5 抗扭截面系數 ＝0.2＝0.2＝122 825 截面Ⅶ的右側的彎矩M為 ＝90 834.04 截面Ⅳ上的扭矩為 ＝1 410 990 截面上的彎曲應力 ＝1.48 MPa 截面上的扭轉切應力 ＝11.49 MPa 軸的材料為45鋼，調質處理。由課本表15-1查得 截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數及按課本附表3-2查取。因 ， 經插值后查得 ＝1.9，＝1.29 又由課本附圖3-1可得軸的材料的敏性系數為 ，＝0.88 故有效應力集中系數按式(課本附表3-4）為 ＝1.756 由課本附圖3-2的尺寸系數；由課本附圖3-3的扭轉尺寸系數。 軸按磨削加工，由課本附圖3-4得表面質量系數為 軸為經表面強化處理，即，則按課本式（3-12）及式（3-12a）得綜合系數為 又由課本及3-2得碳鋼的特性系數 ，取 ，取 于是，計算安全系數值，按課本式（15-6）(15-8)則得 S＝＝＝65.66 S＝＝＝16.92 ＝＝＝16.38≥S＝1.5 故可知其安全。 1. 截面Ⅳ右側 抗彎截面系數 W＝0.1＝0.1＝72 900 抗扭截面系數 ＝0.2＝0.2＝145 800 截面Ⅶ的右側的彎矩M為 ＝90 834.04 截面Ⅳ上的扭矩為 ＝1 410 990 截面上的彎曲應力 ＝1.25 MPa 截面上的扭轉切應力 ＝9.68 MPa 過盈配合處的，由課本附表3-8用插值法求出，并?。?.8，于是得 ＝3.24 ＝0.8×3.24＝2.59 軸按磨削加工，由課本附圖3-4得表面質量系數為 軸為經表面強化處理，即，則按課本式（3-12）及式（3-12a）得綜合系數為 ＝3.33 ＝2.68 又由課本及3-2得碳鋼的特性系數 ，取 ，取 于是，計算安全系數值，按課本式（15-6）(15-8)則得 S＝＝＝66.07 S＝＝＝16.92 ＝＝＝11.73≥S＝1.5 故該軸的截面Ⅳ右側的強度也是足夠的。本軸因無大的瞬時過載及嚴重的應力循環(huán)不對稱性，故可略去靜強度校核。至此，低速軸的設計計算即告結束。 4 切割主軸傳動軸部分及其設計計算 4 切割主軸傳動軸部分及其設計計算 切割主軸的傳動軸部分是大白菜收獲機設計中的一項關鍵部分，這是由于切割部主軸在實際的加工中生產中，其效率高低和性能優(yōu)劣在很大程度上都是由切割部主軸的傳動軸部分影響和決定的。在實際設計中，切割主軸傳動軸作為切割主軸機構的重要部分，其主要作用就是通過傳遞載荷和力矩，從而帶動切割主軸上的砂輪進行工作運轉，來對工件進行磨削加工。 切割主軸傳動軸和日常中的普通軸之間，既有共同之處，即都是作為載荷的傳動裝置，都要在一定的環(huán)境下才能穩(wěn)定持續(xù)的運轉；同時其也有自己的特別之處，如其能不依靠其他裝置，自己就可以在比較大的載荷作用下工作，同時其還要帶動砂輪運轉來進行對工件的磨削加工，所以在對其進行設計和加工中，我們需要考慮更多的相關參數和技術要求。 4.1 切割主軸傳動軸所需標準 圖4-1 主軸部件應滿足的基本要求 4.1.1 切割主軸的剛度 概念：切割主軸傳動軸的剛度是指在其受到外部施加的力或者力矩作用時，其由于內部作用力而排斥抗衡其形狀發(fā)生變化的一項固有屬性。其具體原理圖如下所示： 圖4-2 磨頭主軸組件靜剛度 具體公式為： (N/m) （3.1） 在實際的方案規(guī)劃時，我們應該從全局出發(fā)，全面考慮各方面可能對其造成影響之處，以求其能獲得更高的剛度屬性。 4.1.2 切割主軸的耐磨性 概念：指其在長時間周期的工作運轉中能夠保證其內部精度等級仍不變的能力。因此，在實際選配件時，應選取一些具有比較大的硬度的配件，同時，也應努力采取一些比如潤滑等相關措施，從而使得其使用周期延長。 4.1.3 切割主軸的旋轉精度 概念：指當切割主軸主軸在人工操作下，或者是在沒有工作件時運轉，或者是在運轉速度很小時，此時切割主軸傳動軸的前面以及軸徑向的，以及的大小，其原理圖如下圖所示： 圖4-3 磨頭主軸的旋轉誤差 4.1.4 切割主軸的抗震能力 概念：指其排斥受外載荷作用和自身內部結構導致的不穩(wěn)定震蕩，仍能維持恒定工作節(jié)奏的本領。由于科技及機械工業(yè)的迅猛發(fā)展，切割主軸機構對其的要求也會不斷增加。 4.1.5 切割主軸的熱變形 概念：指當其在運轉時由于進行不同的運動而導致各部分部件間發(fā)生相互作用，而導致自身溫度變高，以致其結構外貌導致變化。 在實際的設計和加工中，應努力采取一些措施來避免此種情況的發(fā)生，從而使得切割部主軸機構能夠持續(xù)穩(wěn)定地工作運行，加工出符合要求的零件產品。 4.2 切割主軸傳動軸部分的分布 在我們實際對切割主軸傳動軸部分的設計過程中，一定要充分考慮到前面提到的幾點，再根據實際情況，具體設計切割主軸傳動軸的分布。 切割部主軸的主軸裝置有兩種不同的安裝設計形式，一種是用左右分布受力，另外一種是除了前面已有的，再加一個中間的受力點，而在實際設計中，還是選擇第一種的比較大眾化。 在本次的設計中，我所選擇的也是第一種的形式。而在具體的切割主軸傳動軸設計過程中，需要滿足如下一些條件： （1）能夠符合切割主軸傳動軸內部構造的匹配 如果必須使得切割主軸的內部構造比較簡潔，而同時需要其在功用方面具有承受比較大的力作用時，我們可以采取在其受力點處安裝多個受力配件的方式。 而如果是切割主軸裝置的內部配件之間距離較小的時候，因為受到其本身構造的影響，我們可以采取讓其內部的軸承分布在不同之處。 （2）能夠符合其加工質量的需要 在進行加工安裝時，采取不同的安裝方式，可能會對最后切割主軸機構的加工質量產生很大的影響，因此在進行安裝各部件時，一定要先仔細構思好，選擇一個合理的，能夠滿足加工質量要求的安裝方式。 （3）能夠在較大負荷作用下工作 在實際設計中，應根據其裝置所要承受的負荷大小來決定其具體選用什么樣的配件。而對于在切割主軸裝置中的關鍵部件軸承來說，其選用不同的型號以及數目，會對整個裝置的整體受力性能產生很大的影響。 表4-1 不同型號軸承的對比 基本要求 滾動軸承 滑動軸承 動壓軸承 靜壓軸承 剛度 只和型號有關，預緊后可提高一些 隨轉速和載荷升高二增大 與節(jié)流形式有關，與載荷轉速無關 旋轉精度 精度一般或較差 單油楔軸承一般，多油楔較高 可很高 承載能力 一般為恒定值 隨轉速增加而增加，高速時受溫升限制 與油槍相應壓差有關 抗振能力 不好 較好 很好 速度性能 中低速較好 中高速較好 適應于各種轉速 摩擦功耗 一般較小 較小 本身較小 壽命 受疲勞強度限制 在不頻繁啟動時，較大 自身無限，但供油系統壽命有限 噪聲 較大 無噪聲 本身沒有，泵有噪聲 （4）能夠符合利益最大化的需要 在實際設計中，除了要考慮一些技術性的參數外，同時還有一個很重要的考慮點，那就是利益最大化。在進行設計方案中，在能夠滿足其使用功用的同時，應選取其成本比較低的，從而實現其節(jié)約性的要求。 4.3 切割主軸傳動軸形狀的選擇 在實際設計中，要確定切割主軸傳動軸的具體形狀，需要考慮的因素有很多，比如其上所選擇的密封設備，軸承等部件的型號，大小，多少等等，另外其工作方式，組合類型等也都要考慮在內。在實際設計中，經常會做成階梯狀的形式。這里我所選擇的也同樣是把切割主軸裝置的傳動軸做成階梯軸，從而達到拆裝容易的目的。 4.4 切割主軸傳動軸的熱處理 我們知道，金屬剛的彈性模量是一個固定值，其與具體的剛是什么類型基本沒關系。而剛的材料卻在很大程度上由其決定著，所以從實際情況出發(fā)，在進行選材時，比較低價的45剛應成為我們的第一之選，同時為了使其具有更高的使用性能，應對其進行相關的熱處理工藝。 表4-2 使用滾動軸承的45鋼主軸熱處理等參數 工作條件 使用機床 材料牌號 熱處理 硬度 常用 代用 輕中負載 車，鉆，銑， 磨床主軸 45 50 調質 HB220-250 輕中負載局部要 求高硬度 磨床的砂輪軸 45 50 高頻淬火 HRC52-58 輕中負載PV≤40（N·m/cm·s） 車，鉆，銑， 磨床的主軸 45 50 淬火回火 高頻淬火 HRC42-50 HRC52-58 4.5 切割主軸傳動軸的設計標準 在實際過程中，必須對切割主軸傳動軸作出一些具體的設計標準。切割主軸傳動軸的表面質量對傳動軸上各部分配件的運轉精度等級作用甚大。傳動軸與上面的各部分配件相接觸點的表面質量越好，那么相互作用之后的形變量也就越低，所以其加工質量性能也就越好。所以在設計中，必須要保證切割主軸傳動軸具有能夠滿足加工質量要求的設計標準。 4.6 切割主軸傳動軸上軸承的挑選 經過以上對切割主軸傳動軸以及其配件的相關分析論證，經過翻閱相關設計參數資料，我們即可確定此處可采用的軸承型號是36206，也就是角接觸球軸承，其接觸角是15度，但這代號是其以前的名稱，現在它的代號為7206C，其具體參數結構如下圖所示。 圖4-4 軸承圖 圖4-5 軸承結構參數及安裝尺寸 4.7 切割主軸傳動軸上軸承的校對計算 我們在實際中挑選軸承時，要考慮的因素很多。不但要選取大小合適的，還要能夠滿足其加載在裝置中能夠滿足加工質量的要求。其選擇的正確，則可以使整個裝置的性能得到優(yōu)化，而如果挑選的不合適，那就回影響其本身使用期限甚至整個機構的使用性。所以我們在挑選時，一定要根據實際情況，具體問題具體分析，根據其工作環(huán)境，要滿足的加工質量要求，拆裝方便，以及現有機器的實際情況等，來挑選出最佳的型號。 同時，為了確保軸承能夠在工作運行時安全穩(wěn)定持續(xù)，我們還要對其進行相應的校對計算。此處，因為傳動機構的實際轉速比較大，所以我們可以根據計算基本額定動載荷在挑選及校核其能不能達到使用標準。因為一般是在合理的狀態(tài)下工作的，所以我們可以選擇其標準使用期限為500小時。其計算過程如下： （3.2） 上式中， fd——沖擊載荷因數：1.5； fn——速度因數：0.822； P——當量動載荷，N ； C——基本額定動載荷計算值，N ； fT——溫度因數：1 ； fm——力矩載荷因數，力矩載荷較小時取1.5，較大時取2； CT——軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定動載荷，N； fh——壽命因數：1； 經過翻閱機械設計資料求出，fd=1.5； fm=1.5；；fT=1； fh=1；fn=0.822； 在這里的切割部主軸機構設計中，我們可以假設其軸承只受到徑向的負荷，則其當量動載荷就是： （3.3） 經翻閱《機械設計》書，求出：X=1，且Y=0； 所以，N。由以上可得： 經過詳細的計算論證，這里我們應采用的型號是7206C，其詳細的結構數據是：小徑d=25mm，外圓直徑D=62mm，其kN，而kN，其最大轉速是一萬轉每分鐘。 同時驗算它的額定的靜載荷。其額定靜載荷的驗算方法是： （3.4） 其中： 綜上所述，這里我所采用的軸承能夠滿足使用要求。 4.8 切割主軸傳動軸外部伸長量 在實際的設計切割主軸傳動軸中，需要使得其在套筒內的前端受力點外有一部分的伸長量，從而將帶輪安裝在上面實現傳動，而這伸長量的大小，對其意義非同尋常。通常是其值越小越好。所以在實際設計中，在能滿足要求的情況下，我們務必優(yōu)先選用較小的伸長量。 經過翻閱相關的機械設計手冊，查得在切割部主軸傳動軸的設計中，其伸長量與傳動軸軸頸處的直徑比值在1.25到2.5之間，所以其伸長量的范圍就是在37.5mm到75mm之間。這里我所采用的數值是45mm 。 4.9 切割主軸傳動軸的校核 通過實際觀察我們發(fā)現，切割主軸傳動軸在整個切割主軸裝置的實際運行中起主要主要作用。因為在機器的正常運行中，傳動軸承受很大的負荷，但是其可以接受的形變量卻非常小，所以在設計及校核切割主軸傳動軸時，主要就是檢驗其剛度值是否在要求范圍之內。 而對于切割主軸傳動軸的具體剛度值大小，我們不好直接進行測量計算。但是根據其定義我們可知道，如果我們能夠求出其撓度和傾角，那么也就能夠得出其剛度的情況。 4.9.1 受力作用的轉換 如果傳動軸上是兩個受力承受點的，并且其前端部分分布多個受力軸承，那么這種形式我們可將其轉換成一頭固定，一頭受力的形式，轉換圖如下所示： 圖4-6 磨頭傳動軸簡化為固定端梁 而如果每個受力作用點處的受力軸承只是一個單列或者是雙列的結構，那么我們可以把其轉換成簡支梁的形式，其示意圖為以下形式： 圖4-7 磨頭傳動軸組件簡化為簡支梁 根據以上的分析，結合我自己實際的設計方案，可知其原理與上圖4-6相同。 4.9.2切割主軸傳動軸的撓度 根據翻閱我們大二時所學的材料力學的教材，可進行更詳細的探究，結果見下圖： 圖4-8 固定端梁在載荷作用下的變形 根據此原理，那么其極限值 (3.5) 這里，D=35mm 4.9.3 切割主軸傳動軸的傾角 由上圖的分析可知其極限值為： (3.7) 經翻閱機械設計相關手冊，查得在滿足條件： mm ,且 rad 時，其剛度能夠達到使用標準 這里的以及，就是其撓度及傾角的極限值。 把上面求得的以及代進上面的關系式中進行對比，可知其值均在范圍之內，所以這里設計的切割主軸傳動軸是符合要求的。 4.10 切割主軸傳動軸結構圖 通過前面的設計計算及校核運算，最終設計出的切割主軸傳動軸的結構圖如下： 圖4-9 切割主軸傳動軸結構圖 4.11 切割主軸機構其它部件 4.11.1 調整墊圈 在實際的設計中，切割主軸傳動軸上的軸承要進行軸向固定，而調整墊圈就可以起到這個作用。在本設計中，調整墊圈的結構參數如下圖所示： 圖4-10 調整墊圈 4.11.2 圓螺母 在本設計中，為了固定砂輪及砂輪夾套，使其能夠穩(wěn)定工作，需要使用圓螺母對其進行固定。本設計中的圓螺母proe圖如下所示： 圖4-11 圓螺母 結論 本課題結合目前國大白菜收獲機的研究現狀和發(fā)展方向，具體闡述了一種大白菜收獲機開發(fā)過程。本文主要完成的工作如下： 1、大白菜收獲機結構方案的確定。分析了大白菜收獲機的特點，確定了大白菜收獲機基本結構，并確定其基本尺寸。 2、確定了大白菜收獲機技術指標及參數。對該大白菜收獲機進行了計算。 3、零件的剛度和壽命計算與校核。對各個已設計零件進行剛度和壽命計算，確保滿足使用要求，使該大白菜收獲機有足夠的可靠性。 通過對專業(yè)知識的接觸和深入學習，以及對相關信息的獲取，我深切地認識到，就目前的發(fā)展而言，我國的工業(yè)還比較落后，與發(fā)達國家相比還存在很大的差距。盡管我們不斷地在努力，但想在很短的時間內改變這種現狀是很難的，尤其是對于我們這樣一個國情的大國。所以，我們應該擁有的是一種民族意識，不斷的追求創(chuàng)新。 通過本次畢業(yè)設計，不僅把大學所學到的理論知識很好的運用到畢業(yè)設計中，而且培養(yǎng)了自己認真思考的能力，在處理問題時有了新的認識和方法，并加強了和同學之間進行探討和解決問題的能力。 致 謝 畢業(yè)設計即將結束，在老師的指導和同學的幫助之下，學生對于道路設計有了更多新的認知，對設計有了更深一步的認識，整體脈絡了解得更加的清晰透徹。通過畢業(yè)設計，學生對自己大學四年以來所學的知識有更多的認識。 畢業(yè)設計，幫助我們總結大學四年收獲、認清自我。同時，還幫助我們改變一些處理事情時懶散的習慣。從最開始時的搜集資料，整理資料，到方案比選，確定方案，每一步都是環(huán)環(huán)相扣，銜接緊密，其中任何一個步驟產生遺漏或者疏忽，就會對以后的設計帶來很多的不便。 學生的動手能力和資料搜集能力在設計中也得到提升。畢業(yè)設計中很多數值、公式、計算方法都需要我們去耐心地查閱書籍，瀏覽資料，設計中需要用到輔助設計軟件的地方，也需要我們耐心的學習。掌握其使用的要領，運用到設計當中去。最后匯總的時候，需要將前期各個階段的工作認真整理。 畢業(yè)設計結束了，通過設計，學生深刻領會到基礎的重要性，畢業(yè)設計不僅僅能幫助學生檢驗大學四年的學習成果，更多的是畢業(yè)設計可以幫助我們更加清楚的認識自我，磨練學生的意志與耐性，這會為學生日后的工作和生活帶來很大的幫助。 參考文獻 [1] 成大先，機械設計手冊[M]，化學工業(yè)出版社，2002年 [2] 機械設計第八版[M]，濮良貴，紀名剛，高等教育出版社，2006年 [3] 機械設計課程設計手冊[M],吳宗澤，高志，羅圣國，李威，高等教育出版社，2012 [4] 互換性與測量技術基礎[M],徐學林，湖南大學出版社，2009 [5] 姜奎華，沖壓工藝與模具設計[M]，機械工業(yè)出版社，2000年 [6] 中國機械工程學會鍛壓學會，鍛壓手冊[M]，機械工業(yè)出版社，1993年 [7] 黃繼昌、徐巧魚、張海貴、范無保、季炳文，實用機械機構圖冊[M]，人民郵電出版社，1996：162~169 [8] 甘永立，幾何量公差與檢測[M]，上?？茖W技術出版社，2001年 [9] 華大年，機械原理，高等教育出版社[J]，2000年 [10] 王昆、何小柏、汪信遠，機械設計基礎課程設計[M]，高等教育出版社，1995年 [11] 姜奎華，沖壓工藝與模具設計[M]，機械工業(yè)出版社，2002：33~68 [12] 楊玉英，工程制圖[M]，紡織工業(yè)出版社[M]，1997年 [13] 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