CN102596491A - 滑枕挠曲修正装置及修正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够同时修正滑枕前端的位移及倾斜的滑枕挠曲修正装置及修正方法。因此,在对由滑鞍支承的能够沿水平方向(H)移动的机床的滑枕(15)的挠曲进行修正的滑枕挠曲修正装置中,具有:第一拉杆(21),其沿水平方向(H)设置在比滑枕(5)的中心线(L)靠上方的位置,施加将滑枕(15)的前端向内侧拉拽的拉拽力(F1);第二拉杆(22),其沿水平方向(H)设置在比滑枕(15)的中心线(L)靠上方的位置,施加拉拽力(F2),该拉拽力(F2)将比第一拉杆(21)的前端靠内侧的位置向内侧拉拽。
Description
技术领域
本发明涉及卧式机床等中的滑枕挠曲修正装置及修正方法。
背景技术
图7中示出现有的卧式机床的简要结构。在卧式机床50中,在床身51上设有能够沿水平方向(为了方便,称为前后方向。)移动的立柱底座52,在立柱底座52上竖立设置有立柱53。在立柱53的一个侧面支承有能够沿铅垂方向(为了方便,称为上下方向。)移动的滑鞍54,在该滑鞍54上支承有能够沿水平方向(为了方便,称为左右方向H。)移动的滑枕55。滑枕55具有主轴,利用在主轴前端安装的工具来对加工对象的工件进行加工。在进行加工时,使立柱底座52、滑鞍54、滑枕55移动的同时进行所期望的加工。此时,滑枕55伴随向其左右方向H的移动而产生挠曲D(参照后述的图9的虚线的曲线图),从而存在加工面的垂直度恶化的问题。
为了解决上述的问题,已存有如下技术:如图8所示,在滑枕55内部设置拉杆61,对滑枕55前端进行拉拽,由此来修正挠曲(专利文献1)。参照图8而进行具体地说明,沿着左右方向H将拉杆61设置在滑枕55内部的长度方向上,在滑枕55的前端侧设有用于对滑枕55施加拉拽力F的拉拽部61a,在滑枕55的后端侧设有活塞61b及工作缸部60。当根据滑枕伸出量改变压力P1而向工作缸部60供给时,活塞61b向后端侧移动,在活塞61b移动的同时,拉杆61及拉拽部61a向后端侧移动,从而通过拉拽力F来拉拽滑枕55的前端侧。其结果是,滑枕55的前端向C方向位移,来修正滑枕55的挠曲。
图9中示出对有拉杆的情况和没有拉杆的情况的滑枕伸出量与滑枕挠曲量的关系进行比较的曲线图。如图9的曲线图所示,通过使用图8所示的拉杆,能够修正滑枕前端的位移。
【专利文献1】日本特公平03-064264号公报
发明内容
图8所示的现有的拉杆能够修正滑枕前端的位移,但由图9还可知,修正的结果是,在滑枕前端产生倾斜。滑枕前端的倾斜因作用在滑枕前端的载荷(配件的有无、种类)而不同,因此当优先修正滑枕前端的位移时,滑枕前端的倾斜变大,在主轴上产生倾斜,从而产生在加工面的连接部形成高低差的问题。另一方面,在图8所示的现有的拉杆中,还能够比滑枕前端的位移优先修正滑枕前端的倾斜,但在该情况下,无法完全修正滑枕前端的位移,因此产生位置精度恶化的问题。如此,在现有的拉杆中,无法同时修正滑枕前端的位移及倾斜,在加工面的垂直度、加工的位置精度上仍然存在问题。
本发明鉴于上述课题而提出,其目的在于提供一种能够同时修正滑枕前端的位移及倾斜的滑枕挠曲修正装置及修正方法。
解决上述课题的第一技术方案涉及的滑枕挠曲修正装置对机床的滑枕的挠曲进行修正,所述滑枕由滑鞍支承且能够沿水平方向移动,所述滑枕挠曲修正装置的特征在于,具有:
第一拉杆,其沿着所述水平方向设置在比所述滑枕的中心线靠上方的位置,并对所述滑枕施加第一拉拽力,该第一拉拽力将所述滑枕的前端向内侧拉拽提起;
第二拉杆,其沿着所述水平方向设置在比所述滑枕的中心线靠上方的位置,并对所述滑枕施加第二拉拽力,该第二拉拽力将所述滑枕的比所述第一拉杆的前端靠内侧的位置向内侧拉拽。
解决上述课题的第二技术方案涉及的滑枕挠曲修正装置在上述第一技术方案所述的滑枕挠曲修正装置的基础上,其特征在于,
所述第一拉杆及所述第二拉杆配置在从所述滑枕的弯曲中心向上方离开的位置。
解决上述课题的第三技术方案涉及的滑枕挠曲修正装置在上述第一或第二技术方案所述的滑枕挠曲修正装置的基础上,其特征在于,
所述第一拉杆与所述第二拉杆同轴配置。
解决上述课题的第四技术方案涉及的滑枕挠曲修正装置对机床的滑枕的挠曲进行修正,所述滑枕由滑鞍支承且能够沿水平方向移动,所述滑枕挠曲修正装置的特征在于,具有:
第一压缩杆,其沿所述水平方向设置在比所述滑枕的中心线靠下方的位置,并对所述滑枕施加第一推出力,该第一推出力将所述滑枕的前端向外侧推起;
第二压缩杆,其沿所述水平方向设置在比所述滑枕的中心线靠下方的位置,并对所述滑枕施加第二推出力,该第二推出力将所述滑枕的比所述第一拉杆的前端靠内侧的位置向外侧推起。
解决上述课题的第五技术方案涉及的滑枕挠曲修正装置在上述第四技术方案所述的滑枕挠曲修正装置的基础上,其特征在于,
所述第一压缩杆及所述第二压缩杆配置在从所述滑枕的弯曲中心向下方离开的位置。
解决上述课题的第六技术方案涉及的滑枕挠曲修正装置在上述第四或第五技术方案所述的滑枕挠曲修正装置的基础上,其特征在于,
所述第一压缩杆与所述第二压缩杆同轴配置。
解决上述课题的第七技术方案涉及的滑枕挠曲修正方法中,利用上述第一至第三技术方案中任一方案所述的滑枕挠曲修正装置,其特征在于,
求出所述滑枕前端的位移量成为0,且由所述滑枕的自重产生的所述滑枕的弯曲力矩与由所述第一拉拽力及所述第二拉拽力产生的弯曲力矩之和在所述滑枕前端成为0的所述第一拉拽力及所述第二拉拽力,
通过所述第一拉杆及所述第二拉杆来施加求出的所述第一拉拽力及所述第二拉拽力。
解决上述课题的第八技术方案涉及的滑枕挠曲修正方法中,利用上述第四至第六技术方案中任一方案所述的滑枕挠曲修正装置,其特征在于,
求出所述滑枕前端的位移量成为0,且由所述滑枕的自重产生的所述滑枕的弯曲力矩与由所述第一推出力及所述第二推出力产生的弯曲力矩之和在所述滑枕前端成为0的所述第一推出力及所述第二推出力,
通过所述第一压缩杆及所述第二压缩杆来施加求出的所述第一推出力及所述第二推出力。
解决上述课题的第九技术方案涉及的滑枕挠曲修正方法在上述第七或第八发明所述的滑枕挠曲修正方法的基础上,其特征在于,
在所述滑枕前端安装有配件的情况下,在所述滑枕的自重上加上所述配件的重量来求出所述滑枕的弯曲力矩。
发明效果
根据本发明,不仅能够修正滑枕前端的位移,而且同时还能够修正滑枕前端的倾斜,且能够改善滑枕的直线度、垂直度。另外,由于能够同时修正滑枕前端的位移及倾斜,因此能够抑制质量不同的各配件产生的滑枕前端的位移、倾斜的不均,从而不论使用何种配件都能够实现高的加工精度。
附图说明
图1是表示具有本发明涉及的滑枕挠曲修正装置的卧式机床的简图。
图2是说明本发明涉及的滑枕挠曲修正装置的图。
图3是本发明涉及的滑枕挠曲修正装置的剖视图。
图4是说明本发明涉及的滑枕挠曲修正的原理的弯曲力矩线图,(a)是表示一级拉杆的弯曲力矩线图,(b)是表示两级拉杆的弯曲力矩线图。
图5是表示本发明涉及的滑枕挠曲修正方法的流程图。
图6是针对滑枕伸出量与滑枕挠曲量的关系而表示本发明的效果的曲线图。
图7是表示现有的卧式机床的简图。
图8是说明现有的拉杆的图。
图9是对有拉杆的情况和没有拉杆的情况的滑枕伸出量与滑枕挠曲量的关系进行比较的曲线图。
【符号说明】
10卧式机床
15滑枕
20两级拉杆
21第一拉杆
22第二拉杆
具体实施方式
以下,参照图1~图6,对本发明涉及的滑枕挠曲修正装置及修正方法进行说明。
(实施例1)
图1是表示具有本实施例的滑枕挠曲修正装置的卧式机床的简图,图2是说明该滑枕挠曲修正装置的图,图3是该滑枕挠曲修正装置的剖视图。
图1所示的卧式机床10中,在床身11上设有能够沿前后方向移动的立柱底座12,在立柱底座12上竖立设置有立柱13。在立柱13的一个侧面支承有能够沿上下方向移动的滑鞍14,在该滑鞍14上支承有能够沿左右方向H移动的滑枕15。滑枕15具有主轴,利用安装在主轴前端的工具,对加工对象的工件进行加工。在进行加工时,使立柱底座12、滑鞍14、滑枕15分别向前后方向、上下方向、左右方向H移动的同时进行所期望的加工。
如上所述,滑枕15伴随向左右方向H的移动而产生挠曲,从而存在加工面的垂直度恶化的问题,但在本实施例中,在滑枕15上设置具有第一拉杆21及第二拉杆22的两级式的拉杆(以后,称为两级拉杆。)20,从而不仅能够修正滑枕15前端的位移,同时还能够修正滑枕15前端的倾斜。
参照图2、图3对本实施例中的两级拉杆20的具体的结构进行说明。
在本实施例中,两级拉杆20具有配置在同轴上的第一拉杆21和第二拉杆22,它们设置在比滑枕15的中心线L靠上方的位置。另外,在滑枕15的后端侧设有用于对第一拉杆21及第二拉杆22施加拉拽力F1(第一拉拽力)、拉拽力F2(第二拉拽力)的工作缸部23。
第一拉杆21沿着滑枕15的长度方向(左右方向H)设置在该滑枕15的大致全长上。具体而言,第一拉杆21在滑枕15的前端侧设有用于对滑枕15施加拉拽力F1的拉拽部21a,在滑枕15的后端侧的工作缸部23设有活塞21b及支承部23a,在活塞21b与支承部23a之间形成有油室24。
第二拉杆22也沿着滑枕15的长度方向(左右方向H)设置,但其长度比第一拉杆21短。另外,第二拉杆22以与第一拉杆21同轴的方式配置在第一拉杆21的外周侧。换言之,在圆筒状的第二拉杆22的内部同轴配置圆柱状的第一拉杆21,从而被称为双重工作缸的结构。具体而言,第二拉杆22不是在滑枕15的前端侧,而在比拉拽部21a、承受部15a的位置靠内侧(靠后端)的位置设有用于对滑枕15施加拉拽力F2的拉拽部22a,在滑枕15的后端侧的工作缸部23设有活塞22b及支承部23b,在活塞22b与支承部23b之间形成有油室25。
因此,当向油室24供给压力P1时,活塞21b向后端侧移动,在活塞21b移动的同时,拉杆21及拉拽部21a向后端侧移动,从而通过拉拽力F1来拉拽滑枕15的前端侧的承受部15a。另外,当向油室25供给压力P2时,活塞22b向后端侧移动,在活塞22b移动的同时,拉杆22及拉拽部22a向后端侧移动,从而通过拉拽力F2来拉拽滑枕15的承受部15b。例如通过分别驱动比例电磁控制阀(省略图示),来将向油室24、25的压力P1、P2控制成所期望的压力P1、P2。
需要说明的是,只要能够控制向油室24、25的压力P1、P2即可,不局限于比例电磁控制阀,也可以使用其它的压力可变器。另外,不局限于液压,也可以利用电动机等的驱动力,来产生由第一拉杆21、第二拉杆22拉拽的拉拽力F1、F2。
并且,在本实施例中的两级拉杆20中,通过拉拽力F1来拉拽滑枕15的前端侧的承受部15a,并通过拉拽力F2来拉拽承受部15a的内侧(靠后端)的承受部15b,由此使滑枕15的前端侧(承受部15a的部分)、比滑枕15的前端靠内侧(承受部15b的部分)的部分向上方位移,从而来修正滑枕15前端的位移量并修正倾斜。
在此,参照图4(a)、(b)所示的弯曲力矩线图,对本实施例中的两级拉杆20为何还能够修正滑枕15前端的倾斜进行说明。在此,将现有的拉杆称为一级拉杆而进行说明。另外,由于能够修正滑枕15前端的位移量的情况在上述的图9中进行了说明,因此在此省略其说明。
滑枕自身的自重引起的挠曲通过由均等载荷产生的弯曲力矩而产生。由该自重产生的弯曲力矩如图4(a)、(b)中的单点划线的曲线图所示,为二次曲线。另一方面,由拉杆的拉拽力施加的力为力矩,是固定的。例如,一级拉杆产生的弯曲力矩由图4(a)中的实线的曲线图表示,两级拉杆产生的弯曲力矩由图4(b)中的实线的曲线图表示。在此,拉杆的拉拽力为使滑枕前端的位移量成为0的大小。
对于滑枕的挠曲而言,为了不仅修正滑枕前端的位移量,还修正倾斜,优选能够使滑枕前端因滑枕自重产生的滑枕的弯曲力矩和由拉杆的拉拽力产生的弯曲力矩之和(以后,仅称为“弯曲力矩之和”。)接近“0”。在一级拉杆的情况下,当在因自重而产生的弯曲力矩上作用由一级拉杆产生的弯曲力矩时,成为图4(a)中的虚线的曲线图所示的弯曲力矩线图,在滑枕前端(图4(a)中为滑枕伸出量1.6m的位置)很难使弯曲力矩之和接近“0”。
因此,在本实施例中,通过使拉杆为两级式,在滑枕前端使弯曲力矩之和接近“0”。在两级拉杆的情况下,当在因滑枕自重产生的滑枕的弯曲力矩上作用由两级拉杆产生的弯曲力矩时,成为图4(b)中的虚线的曲线图所示的弯曲力矩线图,与图4(a)所示的一级拉杆相比,在滑枕前端(在图4(b)中为滑枕伸出量1.6m的位置)能够使弯曲力矩之和接近“0”。因此,若使拉杆为两级式,则在滑枕前端能够使弯曲力矩之和接近“0”,对于滑枕的挠曲而言,不仅能够修正滑枕前端的位移量,还能够修正倾斜。需要说明的是,若使拉杆为比两级大的多级式(例如,三级式),则修正的自由度进一步增加,能够使滑枕前端弯曲力矩之和更接近“0”。
以以上说明的原理为前提,在两级拉杆20中配置在内侧的第二拉杆22的水平方向H上的位置如以下这样。
具体而言,对于配置在内侧的第二拉杆22的水平方向H上的位置、即第二拉杆22的拉拽部22a的水平方向H上的位置而言,只要能够如上述那样在滑枕15前端以使弯曲力矩之和接近“0”的方式配置即可。图4(a)、(b)所示的弯曲力矩线图为在滑枕15上未安装配件的情况的图,但安装了配件的情况也同样。
因此,对于第二拉杆22的拉拽部22a在水平方向H上的位置而言,根据滑枕15的伸出量、安装的配件的重量、滑枕15的刚性、第一拉杆21的拉拽力F1、第二拉杆22的拉拽力F2,来计算图4(b)所示的弯曲力矩线图,在能够变更拉拽力F1、F2的范围内,使弯曲力矩之和在滑枕15前端接近“0”,从而导出滑枕前端的位移量及倾斜成为最小的位置,在导出的位置上设置第二拉杆22的拉拽部22a。这在比两级大的多级式的拉杆中也同样。
另外,配置在滑枕15上的两级拉杆20的上下方向的位置如以下这样配置。
本实施例中的两级拉杆20与现有的一级拉杆同样,是对滑枕15施加弯曲力矩来实施挠曲的修正的拉杆。参照图2,以第一拉杆21为例进行说明,当弯曲力矩为M,且从滑枕15的弯曲中心到第一拉杆21的中心线的距离为a时,由拉拽力F1产生的弯曲力矩M可以由以下的式子表示。
M=a×F1
为了尽可能使弯曲力矩M变大,由上述式子可知,使拉拽力F1变大或者使距离a变大即可。因此,通过将距离a、即第一拉杆21的配置位置配置在尽可能远离弯曲中心的位置上,从而即使相同的拉拽力F1,也能够产生更大的弯曲力矩M。因此,优选本实施例中的两级拉杆20配置在接近滑枕15的上表面的位置。
需要说明的是,在原理上也可以代替配置在比滑枕的中心线靠上方的位置的两级式的拉杆,而使用配置在比滑枕的中心线靠下方的位置的产生推出力的两级式的杆(以后,称为压缩杆。),通过由第一压缩杆、第二压缩杆的第一推出力、第二推出力产生的弯曲力矩,将滑枕推起,从而也能够修正滑枕前端的位移及倾斜。然而,在该情况下,由于在压缩杆上作用有压缩力,因此需要防止压缩杆自身的压曲,从而需要加粗压缩杆。因此,在要使滑枕紧凑的情况下,优选使用配置在滑枕上方的两级式的拉杆。
并且,作为变形例,既可以设置多个配置在比滑枕的中心线靠上方的位置的两级式的拉杆,也可以代替同轴配置的两级式的拉杆,而将长度不同的两个独立的拉杆配置在比滑枕的中心线靠上方的位置。同样,既可以设置多个配置在比滑枕的中心线靠下方的位置的两级式的压缩杆,也可以代替同轴配置的两级式的压缩杆,而将长度不同的两个独立的压缩杆配置在比滑枕的中心线靠下方的位置。另外,也可以将上述的拉杆和压缩杆(同时包括两级式、独立式)组合。
接着,参照图5对使用了本实施例中的两级拉杆20的滑枕15的挠曲的修正方法进行说明。需要说明的是,以下的控制在卧式机床10所具备的控制装置中实施。
首先,选择安装在滑枕15上的配件,并选择与该配件对应的修正式(步骤S1)。
获取滑枕15中的各轴的位置信息(Z、W、Y位置)(步骤S2)。
基于选择的修正式及获取的位置信息(Z、W、Y位置),来计算使滑枕15前端的位移量及倾斜成为最小的修正力Fij,并将其换算成对第一拉杆21、第二拉杆2施加的压力P1、P2。
需要说明的是,上述修正力Fij按各拉杆、各配件而以下这样定义。另外,上述的函数f通过利用实际的设备进行计测来确定。
Fij=fij(y、z、w)
i:拉杆编号(本实施例的情况下,i=1、2)
J:配件编号
例如,参照图2、图3进行说明,修正力Fij为拉拽力F1、F2,可以将向承受部15a、15b施加这样的修正力Fij所需要的油室24、25中的液压换算为压力P1、P2。
另外,由于存在下述(1)~(4)的一系列的主要原因,因此函数f无法笼统地求出关系式,而通过实际的设备计测实测值来确定。因此,在求解压力P1、P2时,在掌握下述(1)~(4)的状态的基础上来求解压力P1、P2。
(1)Z、W、Y轴移动下的自重引起的挠曲
(2)配件的有无及配件的种类引起的滑枕的挠曲
(3)上述(1)及(2)的复合引起的机床整体的倾倒
(4)温度变化引起的机床的变形
此时,使滑枕15前端的倾斜为最小的压力P1、P2可以通过选择的修正式及获取的位置信息(Z、W、Y位置)等且计算图4(b)所示的弯曲力矩来求出。此时,相对于能够允许的倾斜的范围而求出压力P1、P2的范围,另外,也可以相对于能够允许的位移量的范围而预先另行求出压力P1、P2的范围,在相对于能够允许的倾斜的范围的压力P1、P2的范围和相对于能够允许的位移量的范围的压力P1、P2的范围重叠的区域中,导出使滑枕15前端的位移量及倾斜成为最小的压力P1、P2。
由卧式机床10所具备的控制装置来指示求出的压力P1、P2(步骤S4),并以供给该压力P1、P2的液压的方式对第一拉杆21、第二拉杆22各自的比例电磁控制阀进行驱动(步骤S5)。
通过向第一拉杆21、第二拉杆22分别供给的压力P1、P2的液压来修正滑枕15的挠曲,并以使滑枕15前端的位移量及倾斜成为最小的方式进行控制(步骤S6)。
对于上述步骤S2~S6的控制而言,通过在加工结束之前对滑枕15的位置进行反馈,实时计算压力P1、P2而进行控制,当然根据滑枕伸出量来改变压力P1、P2(步骤S7)。
上述控制的结果是,在图6的曲线图中示出得到的滑枕挠曲量。需要说明的是,为了比较,将没有拉杆的情况和一级拉杆的情况也一并记载。由图6的曲线图可知,通过利用本实施例的两级拉杆对滑枕的两个部位进行拉拽,从而在滑枕前端,能够修正挠曲引起的位移量,同时还能够修正其倾斜。
因此,能够改善滑枕的直线度、垂直度,并且,能够抑制质量不同的各配件产生的滑枕前端的位移、倾斜的不均,从而能够实现高的加工精度。
工业实用性
本发明适合于卧式镗床等卧式机床。
Claims (9)
1.一种滑枕挠曲修正装置,其对机床的滑枕的挠曲进行修正,所述滑枕由滑鞍支承且能够沿水平方向移动,所述滑枕挠曲修正装置的特征在于,具有:
第一拉杆,其沿着所述水平方向设置在比所述滑枕的中心线靠上方的位置,并对所述滑枕施加第一拉拽力,该第一拉拽力将所述滑枕的前端向内侧拉拽;
第二拉杆,其沿着所述水平方向设置在比所述滑枕的中心线靠上方的位置,并对所述滑枕施加第二拉拽力,该第二拉拽力将所述滑枕的比所述第一拉杆的前端靠内侧的位置向内侧拉拽。
2.根据权利要求1所述的滑枕挠曲修正装置,其特征在于,
所述第一拉杆及所述第二拉杆配置在从所述滑枕的弯曲中心向上方离开的位置。
3.根据权利要求1或2所述的滑枕挠曲修正装置,其特征在于,
所述第一拉杆与所述第二拉杆同轴配置。
4.一种滑枕挠曲修正装置,其对机床的滑枕的挠曲进行修正,所述滑枕由滑鞍支承且能够沿水平方向移动,所述滑枕挠曲修正装置的特征在于,具有:
第一压缩杆,其沿所述水平方向设置在比所述滑枕的中心线靠下方的位置,并对所述滑枕施加第一推出力,该第一推出力将所述滑枕的前端向外侧推起;
第二压缩杆,其沿所述水平方向设置在比所述滑枕的中心线靠下方的位置,并对所述滑枕施加第二推出力,该第二推出力将所述滑枕的比所述第一拉杆的前端靠内侧的位置向外侧推起。
5.根据权利要求4所述的滑枕挠曲修正装置,其特征在于,
所述第一压缩杆及所述第二压缩杆配置在从所述滑枕的弯曲中心向下方离开的位置。
6.根据权利要求4或5所述的滑枕挠曲修正装置,其特征在于,
所述第一压缩杆与所述第二压缩杆同轴配置。
7.一种滑枕挠曲修正方法,该方法使用权利要求1至3中任一项所述的滑枕挠曲修正装置,所述滑枕挠曲修正方法的特征在于,
求出所述滑枕前端的位移量成为0,且由所述滑枕的自重产生的所述滑枕的弯曲力矩与由所述第一拉拽力及所述第二拉拽力产生的弯曲力矩之和在所述滑枕前端成为0的所述第一拉拽力及所述第二拉拽力,
通过所述第一拉杆及所述第二拉杆来施加求出的所述第一拉拽力及所述第二拉拽力。
8.一种滑枕挠曲修正方法,利用权利要求4至6中任一项所述的滑枕挠曲修正装置,其特征在于,
求出所述滑枕前端的位移量成为0,且由所述滑枕的自重产生的所述滑枕的弯曲力矩与由所述第一推出力及所述第二推出力产生的弯曲力矩之和在所述滑枕前端成为0的所述第一推出力及所述第二推出力,
通过所述第一压缩杆及所述第二压缩杆来施加求出的所述第一推出力及所述第二推出力。
9.根据权利要求7或8所述的滑枕挠曲修正方法,其特征在于,
在所述滑枕前端安装有配件的情况下,在所述滑枕的自重上加上所述配件的重量来求出所述滑枕的弯曲力矩。
Applications Claiming Priority (3)
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