液壓切坯機的設(shè)計（含CAD圖紙、說明書和答辯資料）
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摘 要
在磚瓦產(chǎn)品的生產(chǎn)線上，切坯機是必不可少的一個輔助設(shè)備，它是黏土泥條連續(xù)地通過切坯機制作最終產(chǎn)品的唯一方法。常規(guī)的切坯機大多是采用曲柄連桿機構(gòu)來實現(xiàn)推桿的往復運動，而液壓切坯機與之相比有低成本、高效率、大功率、低噪聲、高度集成化及經(jīng)久耐用等許多優(yōu)點。液壓技術(shù)是機械設(shè)備中發(fā)展速度最快的技術(shù)之一，已廣泛應用于工業(yè)各領(lǐng)域，液壓切坯機主要是由液壓系統(tǒng)提供動力，通過控制系統(tǒng)來實現(xiàn)切坯機的運行。
本畢業(yè)設(shè)計主要設(shè)計的是液壓切坯機中的切坯機部分，主要包括機架、滾筒、推板、擋板等機構(gòu)的設(shè)計、計算與校核，以及一些標準件的選擇與計算，如軸承、鏈輪、法蘭等，并通過合理的設(shè)計和布置使得機器的工作方便快捷、安全可靠。
關(guān)鍵詞： 切坯機；液壓；設(shè)計
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Abstract
On the production line of the brick and tile product , cut billet machine is essential for an auxiliary device, it is the only way to cut through continuous billet machine making clay mud of the final product. Most conventional cut billet crank linkage machine is used to achieve reciprocating plunger, and hydraulic cutting machine compared blanks have low cost, high efficiency, high power, low noise, highly integrated and durable, and many advantages. Hydraulic machinery and equipment technology is one of the fastest growing technology, has been widely used in various fields of industrial, hydraulic cutting machine is mainly provided by the billet hydraulic system powered by the control system to achieve run cut billet machine.
The graduation design is primarily designed hydraulic cutting machine cut billet billet machine parts, including design rack, roller, push plates, baffles and other institutions, calculation and verification, and the selection and calculation of some standard parts, such as the convenient work bearings, sprockets, flanges, etc., and through rational design and layout making machine, safe and reliable.
Keywords: cut billet machine; hydraulic; design
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目錄
摘 要 I
Abstract II
1 緒論 1
1.1 切坯機的應用及發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.2 液壓切坯機的特點 1
1.3 本畢業(yè)設(shè)計的研究意義 1
2 液壓切坯機的工作原理及過程 2
2.1 液壓切坯機的工作原理 2
2.2 工作過程 2
3 液壓切坯機工作參數(shù)的確定 3
4 液壓切坯機中切坯機部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計 3
4.1 滾筒設(shè)計 3
4.1.1 滾筒外壁及端蓋的設(shè)計 3
4.1.2 軸的設(shè)計 4
4.1.3 軸的校核 4
4.2 推坯手的分析 5
4.3 機架設(shè)計和鋼絲繩的要求 6
4.4 軸承的選擇 7
5 液壓切坯機的傳動設(shè)計 7
5.1 傳動系統(tǒng)運動分析計算 7
5.1.1 電動機的選擇 7
5.1.2 計算傳動比i 8
5.2 皮帶傳動設(shè)計 8
5.3 鏈傳動設(shè)計 9
5.3.1 鏈條的設(shè)計步驟 9
5.3.2 雙排鏈輪的設(shè)計 9
5.3.3 傳動鏈輪的設(shè)計 10
6 總結(jié) 11
參考文獻 12
致 謝 13
1 緒論
1.1 切坯機的應用及發(fā)展現(xiàn)狀
切坯機是磚瓦產(chǎn)業(yè)中的具有重要用途的機械，也是磚坯成型工藝中最后一道工序的加工設(shè)備。切坯機的類型有推桿式切坯機、鏈式切坯機、單弓式切坯機、燕尾式切坯機、導軌式切坯機等。目前我國磚瓦機械行業(yè)存在許多問題，如加工設(shè)備陳舊，創(chuàng)新能力不足，材料質(zhì)量問題嚴重，企業(yè)管理薄弱等，具有開發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，不斷向高水平、全自動化方向發(fā)展的趨勢，并關(guān)注銷售市場，不斷向?qū)嵱眯蜋C械發(fā)展，我國切坯機的總體水平也在不斷提升，逐漸走向農(nóng)村、走出國門，服務(wù)于不同國家和地區(qū)的人們。
1.2 液壓切坯機的特點
用液壓裝置代替現(xiàn)有切坯機的曲柄連桿機構(gòu)，與液壓切坯機相比，傳統(tǒng)的曲柄連桿機構(gòu)的切坯機存在著以下的缺點。第一，切坯機周期性工作，電能浪費大；第二，整機系統(tǒng)振動大且不穩(wěn)定，元件易松動或損壞；第三，不太容易實現(xiàn)離合控制；第四，機器上的零件都需要詳細計算和精確加工，設(shè)計和制造復雜、難度大。第五，所需的電功率大。液壓裝置上設(shè)有動力元件、控制元件和兩個同步工作的液壓缸，液壓缸安裝于切坯機的推板上并與推板剛性連接，液壓裝置的動力元件為齒輪泵，控制元件由單向閥、溢流閥、單向節(jié)流閥、電磁換向閥及。球閥組成，具有設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)節(jié)能、同步精度更高、控制方便、使用安全的特點。
1.3 本畢業(yè)設(shè)計的研究意義
隨著經(jīng)濟和科學技術(shù)的不斷的發(fā)展，液壓技術(shù)也不斷更新向前發(fā)展，在各種機械設(shè)備中應用廣泛。本文中提到的液壓切坯機，屬于制磚機械設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。液壓切坯機的出現(xiàn)可以為磚瓦產(chǎn)業(yè)提供更加節(jié)能方便及更加安全可靠的保障，并展示了磚瓦產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備的新動向、新潮流。液壓切坯機的研究，是磚瓦行業(yè)生產(chǎn)力發(fā)展的需要，也順應了科學技術(shù)發(fā)展的大趨勢，對磚瓦行業(yè)的向前發(fā)展有著積極的意義。
2 液壓切坯機的工作原理及過程
2.1 液壓切坯機的工作原理
由螺旋擠泥機機口擠出的具有一定形狀的緊密而連續(xù)的泥條，再經(jīng)過切條機切割成具有一定尺寸的長方體泥條，經(jīng)過連續(xù)滾筒的傳動（滾筒一端連接雙排鏈輪，然后由電機帶動部分雙排鏈輪，雙排鏈輪通過鏈條連接而依次相互帶動），直至傳送到相應位置被擋板擋住停止前進，再由液壓系統(tǒng)控制的與擋板垂直的推板將泥條推向前方固定在機架上的一排鋼絲，因擋板位置固定且鋼絲間均具有固定間隔，所以泥條被鋼絲切成所需大小且大小相同的坯體。
2.2 工作過程
液壓切坯機的工作分為準備和工作兩個階段。
準備階段：在液壓切坯機工作開始之前，推板應停留在初始指定的位置，等待由切條機切下后的泥條的到來，同時傳送泥條的滾筒應由電機的帶動下開始進入工作狀態(tài)。
工作階段：當泥條從滾筒上運動并在擋板的作用下停止運動后，液壓缸通過作用于推桿及推板開始推動泥條，使泥條沿著擋板向前運動并與固定在機架上的鋼絲相互作用完成切坯過程。到達極限位置后，液壓缸控制擋板回到初始位置并停留在該位置等待下一個泥條的到來。若工作結(jié)束，沒有泥條過來時，應該將推板回到初始位置后再關(guān)掉電源。
3 液壓切坯機工作參數(shù)的確定
已知切坯機中的滾筒長度400mm，直徑89mm，滾筒內(nèi)壁厚度2mm，所提供的鋼絲繩長度為460mm，要求切割后磚塊尺寸為長240mm，寬53mm，高115mm，每根泥條的質(zhì)量為3.5kg，又由切條機過來的泥條長度為1908mm，寬度為240，高115mm，相鄰泥條到達切坯機的時間為4s，由此可計算出每根泥條可以生產(chǎn)出L/l=36塊磚塊，故泥條總質(zhì)量可以計算為M=36m=126kg,共需要37根鋼絲繩，相鄰鋼絲繩之間的距離為53mm。
為滾筒能夠能安全正常地工作，滾筒之間的距離設(shè)定為120mm，根據(jù)計算滾筒兩端總長度120×15+89=1889<1908mm，120×16+89=2009>1908mm，此長度應大于泥條的長度，故為了保證機器正常工作及材料成本的最優(yōu)化，應選擇17個滾筒，故每根滾筒平均承受的重量為（126×10）/17=74.12kg，泥條速度滾筒周長約為為πD=3.14×89=279.46mm，由于泥條過來的頻率為4s，推板在4s內(nèi)要完成來回動作并等待泥條到達待加工位置，故泥條兩秒內(nèi)應到達待加工位置，即泥條速度和滾筒速度v=2009/2=1004.5mm，滾筒轉(zhuǎn)速為n=(1004.5×60)/279.46=215.67r/min。
4 液壓切坯機中切坯機部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計
4.1 滾筒設(shè)計
滾筒部分由軸、滾筒外壁、滾筒端蓋，滾筒通過兩側(cè)的端蓋將滾筒和軸焊接在一起，由上述數(shù)據(jù)每根滾筒承受的重量為74.12kg,滾筒轉(zhuǎn)速為215.67r/min，根據(jù)滾筒尺寸和力學性能要求，選取直徑為30的軸，端蓋厚度定為4mm。
4.1.1 滾筒外壁及端蓋的設(shè)計
滾筒材料制作，由于不銹鋼的材采用不銹鋼料特性，其耐磨性高，增加了滾筒的使用壽命，同時不銹鋼的表明粗糙度較低，可以保證切坯機在工作時的需要的同時，減少刷油的次數(shù)，工作時使用起來更加方便可靠。
4.1.2 軸的設(shè)計
選擇軸的材料45號鋼，經(jīng)調(diào)制處理，其機械性能由《機械設(shè)計》表6-1查得： ，，；查表《機械設(shè)計》6-4，。
初步計算軸徑
選C=110，，由于軸的兩端要安裝鏈輪和軸承，軸的直徑過小不利于安裝使用，因此在本裝置中選用直徑為30mm的軸，材料為45號剛。
4.1.3 軸的校核
作彎矩圖如下圖4.1所示，
圖4.1 滾筒軸的校核彎矩示意圖
只校核軸上承受最大當量彎矩的強度：
在C截面處彎矩較大，在扭矩相同的情況下。其為危險截面，；
校核軸的強度
由彎矩圖可知，軸段5的皮帶輪齒輪截面，軸的彎矩最大，有轉(zhuǎn)矩，為危險截面。
——抗彎截面系數(shù)
；
——抗扭剖面模量
彎曲應力：
扭轉(zhuǎn)切應力：
α=0.6
查表，對于=600MPa的碳鋼，承受對稱循環(huán)應力時的許用應力[]=55MPa>8.55MPa，故安全。
4.2 推坯手的分析
推坯手是執(zhí)行機構(gòu)的重要元件之一，其作用是在泥條到達加工位置后推動泥條向鋼絲繩方向運動，直至泥條與鋼絲繩發(fā)生相互作用，完成切坯過程，其結(jié)構(gòu)包括推桿、推板、法蘭盤等元件，推坯手設(shè)計的好壞將直接影響切坯機的切割性能，當推坯手運行到最前極限位置時，推板應與鋼絲繩應保持一定距離，防止推板在運動過程中與鋼絲相碰撞。本次設(shè)計中的推板由一定長度的矩形管材料去掉上端一面構(gòu)成，呈凹槽狀，前端面與泥條作用，后端面與推桿固定在一起，通過法蘭連接，推桿中間部分套在導套內(nèi)，導套方向與推板運動方向一致，工作時推桿沿著導套的方向來回滑動，導套與架子焊接在一起，并通過法蘭相連固定在機架上，導桿后端通過焊接鋼條固定在一起。
由上述3切坯機工作參數(shù)分析可知，泥條的總長度為1908mm，故推坯手前段推板的長度也定為1908mm，制成推板的矩形管高120mm，寬120mm，內(nèi)壁厚度為12mm，推桿為空心鋼管，直徑為50mm，兩推桿的連接桿為直徑20mm的實心鐵管。推坯手機構(gòu)如圖4.2所示：
圖4.2 推坯手的示意圖
4.3 機架設(shè)計和鋼絲繩的要求
為了保證液壓切坯機能穩(wěn)定地運行并工作，機架的設(shè)計是非常重要的。因為切坯機的推桿、滾筒、擋板、電機、鋼絲及拉線機構(gòu)等都要固定在機架上面，所以為了能夠使得切坯機的工作性能能夠得到有效的保證，機架在設(shè)計制造的時候必須滿足以下要求：第一，機架的外形設(shè)計要合理，在保證機架能夠達到工作要求的基礎(chǔ)上盡可能減少生產(chǎn)材料及工作占地空間；第二，機架的強度、剛度和穩(wěn)定性必須滿足工作要求；第三，保證切坯機工作時不至于產(chǎn)生太大的振動和噪音等。
為了減少材料費用和加工費用，機架中用到的鋼料盡可能選用標準的槽鋼和矩形管，根據(jù)性能要求，本次設(shè)計中選取的槽鋼均為12.6號槽鋼，材質(zhì)：Q235，機架上矩形管邊長為80mm，厚度為5mm。
這樣加工出來的機架不但質(zhì)量輕，穩(wěn)定性高，還可以減少加工的時間和費用，從而提高生產(chǎn)的效率。
鋼絲繩的作用是把泥條切割成規(guī)定尺寸的坯體，應根據(jù)鋼絲繩的受力情況及切割泥條的光潔度來選擇鋼絲的直徑，并要求把斷絲率控制在非常低的水平，以減少在生產(chǎn)過程中造成的損失。根據(jù)工程實踐經(jīng)驗可知，本次設(shè)計應選擇鋼絲繩的規(guī)格為直徑為1.2mm的琴弦鋼絲。
4.4 軸承的選擇
深溝球軸承能承受一定的雙向軸向負荷且極限轉(zhuǎn)速較高，且精度較高，從經(jīng)濟角度上考慮的，深溝球軸承比棍子軸承便宜，根據(jù)軸的直徑為30mm，選擇固定滾筒中軸的軸承的型號是6206。查機械設(shè)計手冊可知，尺寸d=30，D=62，B=16.。
桿件1的直徑為50mm，考慮到機架結(jié)構(gòu)及安裝要求，故軸承應選擇UCP207公制帶座外球面軸承，桿件2的直徑為40mm，安裝條件與桿件1相似，故選擇固定桿件2的軸承為UCP206。
5 液壓切坯機的傳動設(shè)計
5.1 傳動系統(tǒng)運動分析計算
5.11 電動機的選擇
選擇電動機應綜合考慮的問題：
根據(jù)機械的負載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對電動機的啟動、制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)試以及工作環(huán)境等要求，選擇電動機類型及安裝方式。
根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩，速度變化范圍和啟動頻繁程度等要求，并考慮電動機的溫升限 制、過載能力和啟動轉(zhuǎn)矩，選擇電動機功率，并確定冷卻通風方式。所選電動 機功率應大于計算所需功率，按靠近的功率等級選擇電動機，負載率一般取為 0.8~0.9。過大的備用功率會使電動機效率降低，對于感應電動機，其功率因 數(shù)將變壞，并使電動機最大轉(zhuǎn)矩校驗強度的生產(chǎn)機械造價提高。
根據(jù)使用場所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃 易爆氣體等考慮必要的保護方式，選擇電動機的結(jié)構(gòu)型式。
根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標準，確定電動機的電壓等級和類型。
根據(jù)生產(chǎn)機械的最高轉(zhuǎn)速和對電力傳動調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程性能的要求，以及 機械機構(gòu)的復雜程度，選擇電動機額定轉(zhuǎn)矩。
所需的電動機的輸出功率為：
上式中：------負載功率;
K------工作情況系數(shù)，取為1.35，見表6；
------減速器效率；
P------計算功率。
確定電機型號：
根據(jù)工作條件：室內(nèi)常溫、灰塵較大、兩班制、連續(xù)單向運行，載荷較平穩(wěn)，電動機輸出功率P ，及同步轉(zhuǎn)速n =1500r/min等，查表可得出，選用Y系列三相異步電動機，型號為Y90L—4，其主要性能數(shù)據(jù)如下：
電動機滿載轉(zhuǎn)速n =1400r/min； 電動機額定功率P =1.5KW；
電動機軸伸尺寸 D=24mm； 額定電流為3.7A，效率為79，功率因數(shù)為0.79，額定轉(zhuǎn)矩為2300N.m，重量28kg。
5.1.2 計算傳動比i
1、總傳動比i:i=1400/215.67=6.49，采用二級減速傳動，i=i1×i2，確定各級傳動比和效率如下：
第一級傳動比：i 1= 4，采用v帶傳動，根據(jù)電動機的軸直徑為24mm，將帶輪尺寸確定如下，小帶輪節(jié)圓直徑60mm，大帶輪節(jié)圓直徑240mm；
第二級傳動比：i2=1.5，采用鏈輪中的滾子鏈傳動，已知鏈條型號為08B，滾筒部分鏈輪為17齒，故確定傳動鏈輪齒數(shù)為12。
5.2 皮帶傳動設(shè)計
電動機的功率要求：1.5kw，經(jīng)計算查表可知帶輪的數(shù)據(jù)和帶的型號，選擇A帶。
5.3 鏈傳動設(shè)計
由于切坯機工作時環(huán)境比較惡劣，而且切坯機也不屬于精密機器，因此滾筒之間的傳動方式采取鏈傳動，這樣不但可以節(jié)約傳動空間，提高了切坯機工作的穩(wěn)定性，還可以降低設(shè)備生產(chǎn)的成本。
5.3.1 鏈條的設(shè)計步驟
由于鏈的作用僅僅是傳遞，所以鏈的力學性能要求不高，又鏈傳遞時的空間相對較小，因此鏈傳動時的傳動比定為i=1,由第三章可知鏈輪的轉(zhuǎn)速n=215.67r/min，
（1） 選擇鏈輪的齒數(shù)z=17；
（2） 計算當量的單排鏈的計算功率Pca;
根據(jù)鏈傳動的主動鏈、鏈傳動的排數(shù)和工作情況，將鏈傳動所傳遞的功率修正為當量的單排鏈的計算功率 Pca=KA KZ P ,式中：
KA—工況系數(shù)，查《機械設(shè)計》，?。耍粒剑保?；
KZ—主動鏈輪齒數(shù)系數(shù)，查《機械設(shè)計手冊》，取ＫＺ=1.54；
P—傳動的功率。
推出
Pca=1.1×1.54×0.94=1.60kw
(3) 求鏈條的型號和節(jié)距P
鏈條型號根據(jù)當量鏈的計算功率Pca和主動鏈輪轉(zhuǎn)速n=215.67r/min，查《機械設(shè)計》可知鏈條的型號為08B，查得節(jié)距P=12.7mm。
5.3.2 雙排鏈輪的設(shè)計
由以上數(shù)據(jù)和分析結(jié)果可知，雙排鏈輪的齒數(shù)z=17，節(jié)距p=12.7mm，查《機械設(shè)計手冊》可得鏈節(jié)內(nèi)寬b1=7.75mm，套筒最大外徑d1=8.51，排距pt=13.92mm,帶入以下公式，分度圓直徑
, d=得出d=69.12mm，
齒頂圓直徑可得da=74.80mm；
齒根圓直徑df=d-d1=69.12-8.51=60.61mm；
齒高ha=0.5(p-d1)=0.5×(12.7-8.51)=2.10mm；
齒寬bf1=0.93b1=0.93×7.75=7.05mm；
齒側(cè)倒角ba=0.13p=0.13×12.7=1.65mm；
齒全寬bf2=(n-1)pt+bf1=(2-1)×13.92+7.05=20.97mm，具體如圖5.1所示，
圖5.1 雙排鏈輪的示意圖
5.3.3 傳動鏈輪的設(shè)計
由以上分析可知，傳動鏈輪的齒數(shù)z=12，節(jié)距12.7mm，查機械設(shè)計手冊計算可知，齒頂圓直徑為54mm，節(jié)圓直徑為49mm，齒根圓直徑40mm，齒寬8mm，鏈輪長度為20mm。
6 總結(jié)
經(jīng)過這段日子的畢業(yè)設(shè)計，我覺得自己學到了很多東西，主要有以下幾點：
1、以前專業(yè)學習的主要是機械理論基礎(chǔ)知識，對設(shè)計、加工和生產(chǎn)方面知識了解不足，在這次畢業(yè)設(shè)計實踐過程中，我在指導老師的指導下學習到了許多解決這些問題的方法，發(fā)現(xiàn)了自己很多不足之處。也體會到了以前所學機械理論知識的重要性，知識掌握得越熟練，設(shè)計過程就越順利。
2、通過這次畢業(yè),我了解了液壓切坯機的用途及工作原理,熟悉了切坯機的設(shè)計步驟,了解進行一項設(shè)計必不可少的幾個階段，鍛煉了機械設(shè)計實踐能力,培養(yǎng)了自己獨立思考和設(shè)計的能力，這些對我在將來的工作和學習當中都會有很大的幫助和啟發(fā)。
3、畢業(yè)設(shè)計能夠從理論設(shè)計和工程實踐相結(jié)合、鞏固基礎(chǔ)知識與培養(yǎng)創(chuàng)新意識相結(jié)合、個人作用和集體協(xié)作相結(jié)合等方面全面的培養(yǎng)學生的全面素質(zhì)。我經(jīng)過這次系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計，提高了自己的繪圖能力，對以前學過的理論知識也起到了鞏固作用，懂得了許多經(jīng)驗公式的獲得是前人不懈努力的結(jié)果，對機械也有了整體性的認識。
4、增強了我的學習能力，在畢業(yè)設(shè)計的過程中，我學會了怎樣查閱資料和利用工具書，作為機械專業(yè)的學生，由于專業(yè)特點自己更要積極查閱資料并吸取別人在設(shè)計和加工中的寶貴經(jīng)驗。任何人都有不懂的知識，因此在設(shè)計過程中需要用到一些不懂的知識時，需要去有針對性地查找資料，然后加以吸收利用，解決問題的同時補充自己的知識儲備。????
??5、本次畢業(yè)設(shè)計還培養(yǎng)了我嚴肅認真和實事求是的學習態(tài)度，吃苦耐勞的精神以及相對應的工程意識。同學之間的友誼互助也充分的在畢業(yè)設(shè)計當中體現(xiàn)出來了，增強了我的團隊合作意識及溝通解決問題的能力。
最后，畢業(yè)設(shè)計也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處， 比如專業(yè)知識不夠扎實，缺乏綜合應用專業(yè)知識的能力,對材料的不了解,等等。設(shè)計中存在的問題,請老師和同 學加以批評指正。
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致 謝
在做本畢業(yè)設(shè)計過程中，得到了許多老師、朋友的指導以及家人的大力支持，在此謹表示我深深的謝意。
首先，要特別感謝李濤老師對我的指導，在李老師身上，時刻體現(xiàn)著教育工作者和科研工作者所特有的嚴謹求實的精神，他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學要求，讓我受益匪淺，不僅端正了我的學習態(tài)度，更端正了我的人生態(tài)度。
我要感謝所有的老師同學們，感謝你們學習和生活上對我的無私幫助，做畢業(yè)設(shè)計過程中，你們在尋找資料，解答疑惑等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。還要感謝所有的親人朋友在我寫論文期間給予我的支持和鼓勵，是你們給予了我最好的精神動力。
感謝學校對我這四年的培養(yǎng)和教導，感謝工學院各位領(lǐng)導各位老師的諄諄教導！是你們給了我一個美好而充實的大學生活！
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