小型面皮機結構設計【含CAD圖紙、說明書、三維solidworks模型】

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The research of food processing machinery and equipment has a long history. With the continuous deelopment of food processing and the process of science and technology, arious kinds of food processing equipment need to be used. Wheat is a traditional crop and the main source of grain. Its planting area is ery wide. In the food processing and production of wheat, the efficiency of production is ery low through preious human work, which is not conducie to a large number of food processing operations, and the labor cost is relatiely high, so it can not meet the economic needs of enterprises. Howeer, the use of small-scale leather machine can meet the high efficiency requirements of compound processing, and has good operability. This kind of equipment has many adantages, so it has been widely used in recent years. For the current requirements of enironmental protection production, it is necessary to improe the structure of the traditional small-scale leather machine, because these small-scale leather machines can not achiee the functions.This small leather machine improement mechanism, mainly to meet the remaining processing industry for the face, through the entry design, and then realize the forming function of the blade. Realize the function of producing facial leather. The structure is mainly improed in combination with the current structure of GT-580 miniature leather machine, mainly including the determination of the scheme, the calculation and erification of the main parts, and the completion of the task requirements of the instructions and drawings.Key words: small-scale leather machine; shredding; calculation and erification第一章 緒論1.1 小型面片機的概述麥子屬于農(nóng)產(chǎn)品，也是大家吃的主食，是面食的主要原材料，大家平時吃的面食是通過麥片剝殼出來的，我們國家是食品加工大國，對于麥子的種植面積非常大，每年的產(chǎn)量也是非常的高，麥子的制作需要用到各種設備，通過以往的人工制作沒辦法滿足加工的要求，尤其是一些大的糧食種植企業(yè)和大的種植戶來說，需要用到各種小型面片機結構，不在通過人工來制作了，人工制作有著很大的局限性，生產(chǎn)效率非常的低，對于企業(yè)來說，有著很大的經(jīng)濟負擔，成本大。通過小型面片機的使用就能夠很好的解決這些問題，能夠滿足高效率的加工要求。目前市面上的小型面片機種類比較多，按照外形尺寸來分的話，有大型小型面片機跟中小型小型面片機，這些不同的設備被廣泛的用到各種加工環(huán)境當中，大型的小型面片機主要是用在一些比較大的食品加工廠，能夠實現(xiàn)每天大批量的加工需求，中小型的設備主要是被用在一些食品作坊以及小店面。對于這些小型面片機設備，主要用的是電動驅動，能夠滿足快速制作的需要。 小型面片機屬于食品加工機械，也是近幾十年開始被大量的普及使用，這些小型的加工設備，對于工藝和精度要求也都比較低，沒有復雜的工序。隨著現(xiàn)在機械行業(yè)的不斷發(fā)展，對于這些小型加工設備來說，生產(chǎn)和制造也變得非常的簡單，在市面上也都能夠比較容易買到，價格都比較實惠，這些都是現(xiàn)在機械行業(yè)發(fā)展齒來的便利，也為如今的食品加工生產(chǎn)以及種植業(yè)齒來了很大的便利。隨著機械設備的普及使用，在很多糧食生產(chǎn)企業(yè)的運轉當中，人員需求量也在大大的減少，很多各種設備就完全能夠很好的滿足加工的需求，可以取代一些在加工當中通過人工作業(yè)的繁重工作量。目前對于這些食品加工設備的市場來說，各種設備的種類比較多，尺寸結構也不一樣，就是單獨一種設備都能夠做出非常多的結構尺寸，在工藝上也是做的比較完善，因此市場競爭也是相當大額激烈的，這些對于設備的制造企業(yè)來說也是一個機遇，同時也有不少壓力，想要在行業(yè)當中立足腳跟，就必須生產(chǎn)出能夠更加貼近市場需求，并且性交比高的設備，這樣才能占有更好的銷量。小型面片機的市場也是比較旺盛，有著非常好的前景。1.2 國內(nèi)外小型面片機的發(fā)展狀況小型面片機的使用有著一定的歷史時期了，這些設備屬于食品加工加工機器，也是國家重點扶持的機械產(chǎn)業(yè)，在機械設備的研究跟發(fā)展上，我們國家相對來說時間比較遲，基礎比較薄軟，但是我們國家屬于食品加工大國，生產(chǎn)的農(nóng)作物非常的多，很多農(nóng)產(chǎn)品要經(jīng)過深加工才能保證比較好的保質(zhì)期以及更好的售價，這些在使用過程當中就需要用到非常多的食品加工機械設備，以往在這些農(nóng)產(chǎn)品加工設備的研究跟制造上基本上是屬于一片空白，完全沒有自己的技術專利，因此要受制于人，很多大型的設備都沒辦法生產(chǎn)，完全要通過采購國外的設備才能夠滿足加工的要求。這些都長期制約了技術的發(fā)展，并且影響到企業(yè)的加工進度和生產(chǎn)效率，并且也在一定的程度上造成產(chǎn)品的成本比較高，尤其是后期的設備維護和保養(yǎng)上，都需要投入大量的精力。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，國家在食品加工設備上的投入也比較大，大力鼓勵有條件的企業(yè)加入到自主研發(fā)的隊伍中，在現(xiàn)有的設備的基礎上不斷的創(chuàng)新，這些都是目前國內(nèi)在食品加工設備上的一個發(fā)展態(tài)勢。在工藝和自動化上來說，我們跟發(fā)達國家的機械設備制造上還是存在一些缺陷的，這些都是有一定的歷史原因的。現(xiàn)在很多國外的食品加工設備都比較先進，能夠實現(xiàn)自能化加工，并且有些設備能夠完全通過人機對話操作，有著很好的技術性，使用到計算機和機器人這些比較前沿的技術。隨著市場的需求量的不斷擴張，以及國家的大力支持，我們在食品加工設備上還需要做出很大的努力，并且還有很長的一段路程要走。當然目前我們國內(nèi)在食品加工機械上也還是取得了很大的進步的，有著比較好的成績，特別是在一些小型加工設備上，有些沿海城市做這些設備的企業(yè)比較多，都有著自己的研發(fā)基地，通過大量的技術創(chuàng)新和引進，能夠獨立自主的生產(chǎn)各種需求的設備，并且在功能和工藝上也是作比較突出了。同時能夠滿足海外的訂單生產(chǎn)，部分企業(yè)能夠把這些食品加工設備出口到各個國家，這些也都是這些年來我們從無到有的一個過程，也是取得了很大的突破。隨著機械行業(yè)的不斷成熟，計算機技術的不斷更新，自能化設備是未來的一個趨勢，也是一個時代的步伐，未來的加工機械設備主要就是做的更加人性化以及自能化，這些對于我們行業(yè)從業(yè)人員來說，也是提出了更高的要求。我們要不斷的學習新知識，補充自己的能量，才能在技術發(fā)展的趨勢當中，更好的做出自己的努力，為行業(yè)做出自己貢獻。第二章 樣機選擇及基本參數(shù)確定本次設計的小型面片機針對的小型面片機的型號為5TG-582型的面團小型面片機，該機是一款適合淺小店鋪及家用使用的小型食品加工機械。其主要技術參數(shù)如下：滾子規(guī)格（直徑長度）：88x60mm配套功率：0.75-1.5kW滾子轉速80 r/min風機轉速：1000 r/min效率：60公斤/小時凈片率：98%破碎率：0.5%總損失率：面片2.5%含雜率：面片1.5% 外形尺寸（長寬高）：408mm206mm325mm圖2-1 5TG-80型小型面片機本次設計采要滾子壓縮圓形面來實現(xiàn)面片的原理，在滾子上安裝的切刀在往前運動的過程中在切刀的切割下完成切割，最終切好的面片自己將在重力的作用下從出口掉下，完成整個過程的循環(huán)。設計的優(yōu)勢在于設計比較新穎，操作簡單方便，不足之處在于設計的結構在工作前需要先將面做成圓形的面料，才能會更好的從面片機的進面口進去，本次在此型號的小型面片機的一側的切斷面片的裝置一同安置在此安裝架上，其主要的裝置包括傳動裝置、進面口裝置、切片裝置等三個部分，基本的動作過程。第三章 切斷機構設計3.1切斷原理設計原理是：以圓形的面進入刀滾子壓成片狀，然后由切刀切斷；切斷以后的面片由自身的重力從出面口掉下。由于機構的動力源是手動運動，設計參數(shù)假設切刀的運動速度為,則計算公式如下所示： 式中： 切割刀的切削速度；切割刀的安裝后角；相遇角。通過上面的分析可知，切片機構的刀片在轉動時候，切削的面是不變的，由于受到滾子壓力的作用，被分裂成一定厚度的面片。設計所根據(jù)的面片的厚度由目前市場上的面片估計大約面片的厚度為： 式中： 面片長度；沿纖維方向木材的抗剪強度；沿纖維方向廢料的抗壓強度；其他因素的影響系數(shù)。3.2切片方式確定及基本參數(shù)切片機構是切斷機構的重要部件，對于切片機部分的數(shù)據(jù)是否合適，會對切片的速度以及能耗這些造成很大的影響的。對于切割質(zhì)量的影響主要是：(1)切割時為滑切，以減少切割阻力。(2)面片相對于動定刀片沒有滑移。(3)切割阻力矩變化均勻。切斷裝置按結構形式可分為滾刀式（螺旋刀）、輪刀式（圓盤刀）、甩刀式。滾刀式切片裝置滑切作用強，切割面片的阻力小，功率低，但是切片的面片無法自動拋出，刀片剛度差，不適合硬切斷。掄刀式切片裝置刀片結構簡單，切片質(zhì)量好，但是刀盤運轉不穩(wěn)定，對制造要求較高。甩刀式切片裝置利用高速旋轉的甩刀來切斷面片，刀片造型簡單，易于生產(chǎn)，通用性高，但能耗較高。1.切片長度切片長度尺寸是切片機的一個關鍵的數(shù)值，加工當中，面團被喂入卷入切片機構的速度(m/s)，切砰器每秒鐘切片次數(shù)為，則理論切片長度為:L=考慮到進面口的打滑因素，實際切片長度為: L= 式中：k動刀片數(shù)i切片器主軸n與進面口轉速n之傳動比D進面口直徑打滑系數(shù)，一般取0.050.07切片裝置上的主軸與進面口之間的傳動比按照實地調(diào)查得知到切片刀的轉速一般為50r/min左右，本次按照為55r/min，進面口的轉速為85r/min，這樣傳動比就是i=6.47，進面口直徑按照d=105mm計算，動刀片數(shù)K為6，打滑系數(shù)取0.06，則理論切片長度L=50mm。2.切片機生產(chǎn)率切片機的生產(chǎn)效率跟喂入的面積，以及刀片的轉速，稈種類和切片長度等，理論生產(chǎn)率可由下式計算: Q=60kabLn (3.4)式中: k動刀片數(shù);a、b為喂入口高度和寬度，m;L理論切片長度，m;n 進面口轉速，r/min;進面口壓縮后的面片容重，kg/m。切片器的動刀片數(shù)k為6，進面口轉速n為85r/min，單個的喂入口寬度a取150mm，面片壓縮后容重以棉稈為例約為1215kg/m，若取130kg/m。切片長度為50mm，計算后得出理論生產(chǎn)率約為Q=60kg/h。第四章 動力傳動系統(tǒng)設計4.1電機選擇（1）切片器轉速的確定切片機的生產(chǎn)率（）由下式估算： 式中： a、b喂入口的高與寬（m） l理論切片長度（m） z動刀片數(shù)目，一般z26把 n切片器轉速（），一般n30100 面麥密度（）對于面片，面團k充滿系數(shù)，可0.30.5由已知條件Q50和前面所設計的參數(shù)代入上式得：本次根據(jù)5TG小型面片機的要求和考慮實際生產(chǎn)過程，這里取。查閱食品加工機械學，已知小型切斷機每米工作幅寬的平均功率為11kW，由此可得該切斷機消耗的功率為:則切片器扭矩本次設計的切片機主要是農(nóng)用機械，用的電壓是220，選三相異步電動機，根據(jù)之前計算的切削功率為1.65Kw，本次選擇三相異步電動機型號為Y112M-6型電機，電機滿載轉速為1000r/min。4.2傳動系統(tǒng)與傳動比分配本次的切片裝置的基本傳動方案如下圖4-1傳動系統(tǒng)方案如上圖4-1位本次的切片裝置上的傳動系統(tǒng)方案，本次采用了通過電機然后通過一對齒傳動，然后通過齒傳動到轉動刀，然后轉動刀通過兩對齒輪減速后最后傳動到進面口，相當于一個二級的減速，主要是考慮到進面口的轉速比較慢，所以考慮到轉速慢所以經(jīng)過了二級減速。電機的轉速為1000r/min，切片刀的轉速為550r/min，根據(jù)齒輪的傳動比r/min進面口的轉速為85r/min則二級減速的兩對齒輪的傳動比為本次選擇兩個齒輪的傳動比相同，這樣兩個齒輪的傳動比為這樣歸納總結得出最后的傳動比分配如下：齒輪傳動比兩個齒輪的傳動比4.3動力參數(shù)計算本次的切片機構的傳動系統(tǒng)的分配，軸0為電機軸，軸1為切片刀主軸，軸2為中間軸，軸3為進面口軸。已知各傳動效率如下：齒傳動的效率：直齒輪傳動效率：滾動軸承傳動效率那么各軸的功率分別為：電機軸切片刀主軸中間軸進面口軸各軸的轉速分別為：電機軸切片刀轉軸中間軸進面口軸各軸轉矩分別為：電機軸切片刀主軸中間軸進面口軸4.4齒輪傳動的設計分析工作情況，是齒傳動，并且這種工作是單向運動，能夠承受比較大的載荷，載荷比較穩(wěn)定，需要用到的傳遞功率是p=2.2kw小齒輪轉速 大齒輪轉速，傳動比。對于齒傳動部分，主要涵蓋了選用的齒的具體規(guī)格，以及基準長度的確定，用的多少根片齒，以及中心距和材料這些相關的參數(shù)。1計算功率：齒式輸送機載荷變動小，由表6.6查的工作情況，=2選擇齒型號 根據(jù)、由機械設計，朱龍英主編下同圖6.13及表6.5選擇齒的型號及小齒輪直徑。可以選擇A型齒，選擇小齒輪的直徑90mm。3確定齒輪的基準直徑（1）小齒輪直徑，取小齒輪基準直徑10.5mm，按表6.5選?。?）驗算齒速 因為5m/s5.2m/s30m/s，齒輪符合推薦范圍（3）計算大齒輪的基準直徑 ，按照表6.5取標準值=90mm（4）計算實際傳動比i當忽略滑動率時，理論傳動比為，（5）驗算傳動比誤差傳動比相對誤差：，5%，所以合格4.確定齒的中心距a和基準長度（1） 初定中心距0.7 則0.7為 初定中心距=90mm （2）計算齒所需的基準長度 =2+來初算Ld，再由表6.3取標準值L0=2400+ 124.6由表選基準長度=125 mm（3）計算實際中心距a+( -)/2400+(1250-1243.6)/2=403mm（4）確定中心距的調(diào)整范圍5.驗算小齒輪包角 180-（-）/a57.3180-（180-100）/40357.3 153120包角滿足條件6.計算齒的根數(shù)（1）確定額定功率由及查表6.8，并用線性插值法求得，根據(jù)傳動比由表6.9差的功率增量，=0.0.97，=0.1（2）確定各修正系數(shù)由包角查表6.7得包角系數(shù)，=0.93，由齒的基準長度查表6.10得長度系數(shù)=0.93 （3）確定齒的根數(shù)=2.6 故取3根.7.計算單根齒的初拉力F0由表6.2查得q=0.178.計算齒傳動的壓軸力=2Zsin(/2)=118N4.5兩對齒輪傳動的設計齒輪材料及其熱處理方法的選擇 根據(jù)減速效果中的使用條件及其性能，參照機械設計手冊和1988機械工業(yè)工藝標準 ,確定齒輪的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。選擇齒數(shù)和齒寬系數(shù)本次選擇開始的一對齒輪傳動，取齒寬系數(shù) 1.0。選擇小齒輪齒數(shù)Z1=14，Z2=36.確定齒輪輪齒的許用應力根據(jù)工況KA=1.2，由所選材料和熱處理方法確定許用接觸應力，查表求出齒輪的許用應力。 ，取1.0查表，取載荷系數(shù)1.0查表，取470MPa將 代入下式得： =53.6確定模數(shù)和齒寬模數(shù)：在另外一對的齒輪決定選擇參數(shù)相同，小齒輪齒數(shù)為20，大齒輪齒數(shù)為51，這樣按照這一對齒輪的傳動扭矩為 ，取1.0查表，取載荷系數(shù)1.0查表，取470MPa將 代入下式得： =60.3確定模數(shù)和齒寬模數(shù)：本次按照后面一對齒輪的模數(shù)來選擇，選擇最終的標準模數(shù)按表 取算齒根彎曲強度（3）大小齒輪的彎曲疲勞強度極限由圖8.7查得（4）應力循環(huán)次數(shù)（5）彎曲疲勞壽命系數(shù)、由圖8.8查得=1.0，=0.95大齒輪的齒根彎曲應力： 兩齒輪輪齒均滿足彎曲強度要求。為兩齒輪運轉正常，取中心距為180mm 。圓周速度與精度選擇選取8級精度。 (16)公法線平均長度極限上偏差Ewms1=Ess1*cos()-0.72*Fr1*sin()=0*0.939693-0.72*11.0*0.34202=-2.7088Ewms2=Ess2*cos()-0.72*Fr2*sin()=0*0.939693-0.72*14.0*0.34202=-3.4476m (17)公法線平均長度極限下偏差Ewmi1=Ewms1-(Ess1-Esi1)*cos()-1.44*Fr1*sin()=-2.7088-(0-(0)*0.939693-1.44*11.0*0.34202)=2.7088mEwmi2=Ewms2-(Ess2-Esi2)*cos()-1.44*Fr2*sin()=-3.44756-(0-(0)*0.939693-1.44*14.0*0.34202)=3.4476m 4.6軸的設計4.6.1切片切割刀轉軸的設計確定軸徑最小尺寸 對于軸的最小直徑進行初步估算，選用的材料是45鋼，并且進行調(diào)制加工，據(jù)機械設計 第八版取 軸的設計 同理，把此軸分5段進行設計A、d1段設計由于該段是連接大齒輪的，該段上需要開有鍵槽，那么軸徑需要至少大于5%，那么，本次選擇與2.2KW的Y112M-4型電機的軸徑相同選擇此段軸徑為d1=10mm。B、d2段設計此段為過渡段，主要是考慮到后端的軸承端選擇過渡段軸徑為d2=10mmC、d3段設計 由d3段零件安裝需軸承位置，選擇深溝球軸承6007，深溝球軸承6007根據(jù)軸徑d3=10mm， D、d4段設計4.6.2 中間的設計 確定軸徑最小尺寸 先按機械設計 第八版15-2大致估算軸的直徑，并且選的是45號鋼，進行一定的調(diào)質(zhì)加工。按機械設計 第八版取D=10mm。 4.6.3進面口軸的設計確定軸徑最小尺寸 先按機械設計 第八版15-2初步估算軸的最小直徑,選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,根據(jù)機械設計 第八版取D=10mm。 軸的設計 4.7切片刀主軸的校核計算4.7.1主軸的支承跨距根據(jù)本次設計的切割刀轉軸，在切割刀轉軸本身產(chǎn)生的變形量約占整個旋轉切割刀轉軸總變形量的60%,因此切割刀轉軸要求的剛度為： 根據(jù)材料力學有： 式中 I切割刀轉軸支承之間那一段的當量慣性矩（cm4）；從本次的切割刀轉軸安裝的情況來看，切割刀轉軸支承的部分是兩端的一個連接著粉碎箱體的部位，此段安裝著軸承，此段的軸徑為65mm（cm4）， D和d切割刀轉軸在支承之間那一段的當量外徑和孔徑。當量外徑近似地可以按下式計算，外徑為40mm，內(nèi)徑為0 式中 分別為階梯軸各段的直徑和長度（cm）； 跨距，即支承距（cm）；本次的長度按照圖示尺寸為646mm 懸伸段長度（cm）；按照左側的懸伸端圖示尺寸為277mm E彈性模量（N/cm2）。對于40Cr材質(zhì)，E=2.1107 N/cm2。把I和E之值代人，得橫向轉動軸的剛度為 軸的結構設計知，跨距，懸伸段長度，當量外徑為： 4.8.2鍵的校核本次的切割刀轉軸上的安裝鍵為安裝大齒輪連接的普通平鍵，根據(jù)公式d：軸的直徑，本次為10mmb：鍵的寬度，本次為8mmh：鍵的高度，8寬度的鍵高度為4mml：鍵的工作長度為13mmT：轉矩為36.6Nm代入上式后得出，查詢許用擠壓壓力由于6小于70，所以鍵強度適合。第五章 切片刀片的設計本次的面片機的設計切刀，考慮安裝在齒輪軸的滾子上，更加方便的實現(xiàn)傳動簡單化。切割刀轉軸上有固定切片刀片的螺栓，由于是針對圓形面進行切割的，所以需要分布幾個切片刀片的滾子上。本次采用了5個切片刀片的齒輪軸滾子上。本次的切片切割刀轉軸中分布五個相同的固定刀座，在對固定刀座的安裝過程，本次采用常用的過盈配合的連接形式，就是將固定刀座依次的過盈配合在固定切割刀轉軸上，然后將刀片的固定座依次放入切割刀轉軸的軸上，最后使用兩側分別使用固定圈固定住。有些地方需要緊配合的就需要使用榔頭等工具將固定刀座依次安裝在切割刀轉軸上，然后三個安裝好后就依次將固定刀座安裝在切割刀轉軸上，這樣整個切片切割刀轉軸就成為了一個整體，此固定刀座就均勻分布在固定切割刀轉軸上。刀片的安裝需要考慮切割的大小是否會受到影響，故在切片切割刀轉軸和滾子一起安裝好后，需要將固定刀片安裝在可跟著滾子一起旋轉的位置。因此需要使用刀片配合使用，刀片和滾子之間進行相互的固定，實現(xiàn)緊密的鏈接，由于刀片是安裝在切割刀轉軸的滾子上，整個傳動裝置又安裝在箱體的邊角板上，實現(xiàn)結構的可行性，由于刀片是在不斷的進行旋轉的，所以需要在刀片旋轉的兩側分別預留相應的空間。由于刀片是安裝在切片箱體的內(nèi)壁兩側，由于需要及時調(diào)整刀片的高度也就是有時需要調(diào)整刀片與滾子之間的剪切角，然而需要對刀片設置可以調(diào)整無法實現(xiàn)，調(diào)整需要對整個結構進行調(diào)整，這是本次設計的缺點，沒有更好的實現(xiàn)面片大小的控制。結論本次的設計主要是進行小型面片機結構設計，對于這種小型面片機的設計，以前課堂也沒怎么注意太多，真正開始做的時候，還真的有點費力啊。在前期的話我主要就是要進行關于這些小型面片機的資料的大量去看，并且經(jīng)常要跑到圖書館去找相關的案列和書本，要大量的看這些小型面片機的結構，以及結構的整體的動作過程和原理。并且也到附近的一些麥子加工單位去了解這些設備的實體結構，尤其是要跟那些廠里的師兄們問問溝通下，平時他們上班的時候，在設計這些小型面片機的時候有些什么細節(jié)的地方是要注意的，以及整個結構設計的流程，這些都是我在前期的一些準備工作。對于整個過程，感覺還是比較充實的，特別是在碰到問題難點的時候，在老師的指導下都圓滿的解決了，這些都是在設計過程中學到的本領，也是一種很好的鍛煉，特別是對工作也是有很大的幫助的，學會了怎么分析問題和處理問題，并且也學會了怎么去針對性的查閱資料，還能很好的學會軟件的應用，為以后的技術崗位打下基礎。參考文獻1成大先主編，機械設計手冊第五版M.北京：化學工業(yè)出版社2015.11.2劉會霞，金屬工藝學M.北京：中國機械教育協(xié)會機械工業(yè)出版社，2011.063陳長生，機械基礎M.北京：機械工業(yè)出版社，2010.114周文玲，互換性與測量技術M.北京：機械工業(yè)工業(yè)出版社，2011.065孫靖民，現(xiàn)代機械設計方法M.黑龍江：哈爾濱工業(yè)大學出版社，20136李念奎等，鋁合金材料及熱處理技術M.北京：冶金工業(yè)出版社，2012.7韓志軍等，工程力學M.北京：科學出版社2011.078鄭雪梅等，機械零部件測繪造型M.北京：清華大學出版社2010.079孟憲珍.小型面片機的設計和試驗J.國外農(nóng)機 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