曲轴的设计要求及基本参数设计原则
旋转压缩机 曲轴设计-概述说明以及解释
旋转压缩机曲轴设计-概述说明以及解释1.引言1.1 概述引言部分是全文的开篇，需要对旋转压缩机曲轴设计这一主题进行概括和介绍。
在概述部分，我们可以简要介绍旋转压缩机和曲轴的基本概念，并提出曲轴设计在旋转压缩机中的重要性。
模板如下:在旋转压缩机中，曲轴作为一个关键部件承担着传递动力、减震平衡和转动运动的重要任务。
旋转压缩机是一种通过转子的旋转运动来压缩气体或液体的装置。
其中，曲轴作为旋转压缩机的关键组成部分，起到了至关重要的作用。
曲轴是一种具有强度和刚度的中空轴，可以通过连杆将往复运动转化为旋转运动。
在旋转压缩机中，曲轴通过连杆与活板、叶片等动力元件连接，使其能够顺畅地旋转。
曲轴的设计质量和性能直接影响着旋转压缩机的运行效果和稳定性。
曲轴设计的要点包括曲轴结构、材料选择、轴承定位、平衡性能等方面。
在曲轴结构设计中，需要考虑到轴的直径、长度、传动装置等参数的合理选择，以满足旋转压缩机的运行需求。
同时，在材料选择中，要考虑到曲轴的强度和耐磨性，以确保其能够承受较大的应力和工作环境的长期磨损。
此外，曲轴的轴承定位也是曲轴设计的一个重要方面。
合理的轴承定位可以有效减少轴的振动和摩擦，提高旋转压缩机的工作效率和使用寿命。
同时，曲轴的平衡性能也是影响旋转压缩机运行的关键因素之一。
合理设计曲轴的平衡性能可以减少震动和噪音，提高设备的稳定性和可靠性。
综上所述，旋转压缩机中曲轴设计的合理与否直接关系到设备的性能和寿命。
了解曲轴的基本概念和重要性，以及曲轴设计的要点，将有助于我们更好地理解和应用旋转压缩机中的曲轴设计原则。
在接下来的文章中，我们将进一步探讨曲轴设计的要点，以期为旋转压缩机的设计和应用提供有益的参考。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将围绕旋转压缩机曲轴的设计展开讨论。
首先，引言部分将给出一个关于旋转压缩机曲轴设计的概述，简要介绍其设计目的和要点。
接下来，正文部分将详细探讨曲轴设计的两个重要要点，分别是曲轴设计要点1和曲轴设计要点2。
汽车发动机的曲轴材料的选择及工艺设计
汽车发动机的曲轴材料的选择及工艺设计1. 引言汽车发动机是汽车的核心部件之一，曲轴作为发动机的重要组成部分，对发动机的性能和可靠性具有重要影响。
选择合适的曲轴材料和设计合理的工艺对于发动机的性能提升和寿命延长至关重要。
2. 曲轴材料的选择曲轴材料的选择需要考虑以下几个方面：2.1 强度和刚度曲轴作为发动机的核心转动部件，需要具备足够的强度和刚度，以承受高速旋转和扭转力。
常用的曲轴材料有钢铁、铝合金和钛合金。
2.2 耐磨性和耐腐蚀性曲轴在工作过程中会受到磨损和腐蚀的影响，因此需要选择具有良好耐磨性和耐腐蚀性的材料。
钢铁和钛合金具有较好的耐磨性和耐腐蚀性。
2.3 密度和重量曲轴的密度和重量对发动机的整体重量和平衡性有影响。
铝合金具有较低的密度和轻量化的优势，可以降低发动机的整体重量。
2.4 成本和可加工性曲轴材料的选择还需要考虑成本和可加工性。
钢铁是常用的曲轴材料，成本相对较低且易于加工。
3. 曲轴的工艺设计曲轴的工艺设计需要考虑以下几个方面：3.1 曲轴的结构设计曲轴的结构设计需要满足发动机的工作要求和空间限制。
曲轴的结构包括曲柄、连杆和偏心轴等部分，需要合理设计以实现发动机的正常工作和高效能。
3.2 曲轴的热处理曲轴的热处理是提高曲轴强度和耐磨性的重要工艺步骤。
常用的热处理方法包括淬火、回火和表面渗碳等，可以提高曲轴的硬度和耐磨性。
3.3 曲轴的加工工艺曲轴的加工工艺需要考虑到曲轴的复杂形状和高精度要求。
常用的加工工艺包括车削、磨削和磨齿等，可以实现曲轴的精确加工和高质量要求。
3.4 曲轴的平衡设计曲轴的平衡设计是提高发动机平稳性和减少振动的重要环节。
通过合理的平衡设计，可以降低曲轴和发动机的振动和噪音，提高发动机的工作效率和舒适性。
4. 总结汽车发动机的曲轴材料的选择及工艺设计对于发动机的性能和可靠性具有重要影响。
合理选择曲轴材料，结合适当的工艺设计，可以提高曲轴的强度、耐磨性和耐腐蚀性，同时降低发动机的重量和振动，实现发动机的高效能和长寿命。
毕业设计发动机曲轴加工工艺分析与设计
毕业设计发动机曲轴加工工艺分析与设计引言发动机曲轴作为发动机的重要部件之一，在发动机工作过程中起到连接活塞和驱动传动机构的作用。
曲轴的质量和加工工艺直接影响发动机的性能和可靠性。
因此，针对毕业设计课题，本文将对发动机曲轴的加工工艺进行分析与设计。
1. 毕业设计课题背景随着汽车行业的不断发展，对发动机的要求越来越高。
而曲轴作为发动机的核心部件之一，具有复杂的形状结构和精密的加工要求。
因此，对发动机曲轴的加工工艺进行分析与设计，能够提高发动机的性能和可靠性。
2. 发动机曲轴的加工工艺分析2.1 曲轴的材料选择曲轴通常采用高强度合金钢材料，如40Cr、42CrMo等。
选择合适的材料可以保证曲轴具有足够的强度和硬度，以及良好的耐磨性。
2.2 曲轴的加工工艺流程曲轴的加工主要包括以下几个环节： 1. 初加工：包括锻造成型、粗车、粗磨等工艺，将原材料初步加工成近似形状的曲轴毛坯。
2. 精加工：包括细车、细磨、细磨光等工艺，对曲轴进行精细加工，使其达到设计要求的尺寸和表面质量。
3.热处理：通过热处理工艺对曲轴进行淬火或回火，提高曲轴的强度和硬度，以及更好的耐磨性。
4. 零件组装：将曲轴和其他相关部件进行组装，组成完整的发动机曲轴系统。
2.3 曲轴加工工艺中的关键技术在曲轴的加工过程中，有几个关键技术需要特别注意： 1. 切削力控制：控制切削力的大小和方向，避免过大的切削力对刀具和工件产生损伤。
2. 加工精度控制：控制加工精度的达到设计要求，特别是曲轴主轴段的圆度、圆柱度和轴向偏差等指标。
3. 表面质量控制：通过抛光等工艺控制曲轴表面的光洁度和平整度，以减小曲轴在工作过程中的摩擦损失和功耗。
3. 发动机曲轴加工工艺设计基于对发动机曲轴加工工艺的分析，可以进行如下的工艺设计： 1. 确定合适的材料：根据曲轴的设计要求，选择合适的高强度合金钢材料作为毛坯材料。
2. 设计加工工艺流程：根据曲轴的形状和尺寸要求，设计合理的加工工艺流程，包括初加工、精加工、热处理和零件组装等环节。
本科毕业设计-柴油机曲轴设计
1前言1.1柴油机与曲轴1.1.1柴油机的工作原理柴油机的每个工作循环都要经历进气、压缩、做功和排气四个过程。
四行程柴油机的工作过程：柴油机在进气冲程吸入纯空气，在压缩冲程接近终了时，柴油经喷油泵将油压提高到10MPa以上，通过喷油器以雾状喷入气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。
压缩终了时气缸内空气压力可达3.5～4.5MPa，温度高达476.85℃～726.85℃，极大地超过柴油的自燃温度，因此柴油喷人气缸后，在很短的时间内即着火燃烧，燃气压力急剧达到6～9MPa，温度升高到1726.85℃～2226.85℃。
在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转做功。
废气同样经排气门、排气管等处排出。
四行程柴油机的每个工作循环均经过如下四个行程：（1）进气行程在这个行程中，进气门开启，排气门关闭，气缸与化油器相通，活塞由上止点向下止点移动，活塞上方容积增大，气缸内产生一定的真空度。
可燃混合气被吸人气缸内。
活塞行至下止点时，曲轴转过半周，进气门关闭，进气行程结束。
由于进气道的阻力，进气终了时气缸内的气体压力稍低于大气压，约为0.07～0.09MPa。
混合气进入气缸后，与气缸壁、活塞等高温机件接触，并与上一循环的高温残余废气相混合，所以温度上升到96.85℃～126.85℃。
（2）压缩行程进气行程结束后，进气门、排气门同时关闭。
曲轴继续旋转，活塞由下止点向上止点移动，活塞上方的容积缩小，进入到气缸中的混合气逐渐被压缩，使其温度、压力升高。
活塞到上止点时，压缩行程结束。
压缩终了时鼓，混合气温度约为326.85℃～426.85℃，压力一般为0.6～1.2MPa。
（3）做功行程活塞带动曲轴转动,曲轴通过转动把扭矩输出。
（4）排气行程进气口关闭，排气口打开，排除废气。
由上可知，四行程汽油机或柴油机，在一个工作循环中，只有一个行程作功，其余三个行程作为辅助行程都是为作功行程创造条件的。
因此，单缸发动机工作不平稳。
曲轴第一主轴颈与主轴承座装配图所示,设计要求
曲轴第一主轴颈与主轴承座装配图所示,设计要求曲轴是机械工业中的动力用的旋转机器，它是一种连续运转、受力较大的设备，其制造和加工精度要求很高。
曲轴最重要的零件有两个，即第一主轴颈和第二主轴承座，在装配过程中若能保证正确装配，不但可以提高工作效率、保证零件的质量，而且可减少设备制造费用。
因为其零部件少而价格低、可靠性高。
今天小浩就带大家一起来了解一下这两个关键部件——第一主轴颈与主轴承座在装配过程中需要注意的几点设计要求。
一、注意装配过程中的测量定位。
第一主轴颈在加工时，应先按图所示尺寸，找正第一主轴颈的外圆孔，然后在外圆孔的圆周上钻两个小孔，把两个孔的中心在同一水平线上进行对准（如图所示),将小圆孔的两端对正基准（如图所示）。
再用锉刀将小圆孔锉平（如图所示）。
经过这样操作后，第一主轴颈的外圆度误差将由原来的0.02 MM减小到了0.03 MM。
如再使小圆孔中心与小圆孔距离比原来扩大了1 MM 左右，即可保证完成第一主轴颈的装配任务。
二、装好第一主轴颈后，检查主轴承座孔的表面是否有缺陷。
如有缺陷，应及时更换。
对装配后的主轴承座，应检查孔的轴向尺寸（可参考图2)。
其轴上孔径宜采用直齿对齐。
如有误差，应进行补正。
对轴承的轴向尺寸和轴向间隙应采用公差标准。
(1)轴向尺寸：采用公称直径公差为0.02 mm,加工的直径公差为0.02 mm的钻头钻成的圆孔轴线上加0.01×0.02-0.3 mm间隙作为轴向尺寸；或用公称直径公差为0.01×0.02-0.3 mm的钻头钻成的圆孔轴线上加0.075×0.05-0.4 mm间隙作为轴向尺寸。
三、通过对孔壁面形状进行分析，找出孔洞后的内凹部分，如果可以用工具打磨平整后再进行修整，修磨合格后再进行第一主轴颈与主轴承座的装配；如果孔壁面形状不好，则需要用夹具进行修整，装配时不允许进行切割。
装配时，先将第一主轴颈中心孔部位先装上，再用车刀刨去内凹部分，使之平整，再在中心孔位置用砂轮打孔，用毛光机修整抛光。
曲轴的设计要求
曲轴的设计要求曲轴的设计要求曲轴是发动机中最重要的部件。
它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。
曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用。
因此要求曲轴有足够的强度和刚度，轴颈表面需耐磨、工作均匀、平衡性好。
发动机中最重要的部件。
它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。
曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用。
因此要求曲轴有足够的强度和刚度，轴颈表面需耐磨、工作均匀、平衡性好。
为减小曲轴质量及运动时所产生的离心力，曲轴轴颈往往作成中空的。
在每个轴颈表面上都开有油孔，以便将机油引入或引出，用以润滑轴颈表面。
为减少应力集中，主轴颈、曲柄销与曲柄臂的连接处都采用过渡圆弧连接。
曲轴平衡重（也称配重）的作用是为了平衡旋转离心力及其力矩，有时也可平衡往复惯性力及其力矩。
当这些力和力矩自身达到平衡时，平衡重还可用来减轻主轴承的负荷。
平衡重的数目、尺寸和安置位置要根据发动机的气缸数、气缸排列形式及曲轴形状等因素来考虑。
平衡重一般与曲轴铸造或锻造成一体，大功率柴油机平衡重与曲轴分开制造，然后用螺栓连接在一起。
高温低硫纯净铁水的获得是生产高质量球墨铸铁的关键。
国内主要是以冲天炉为主的生产设备，铁水未进行预脱硫处理；其次是高纯生铁少、焦炭质量差。
采用冲天炉熔化铁水，经炉外脱硫，然后在感应电炉中升温并调整成分。
在国内铁水成分的检测已普遍采用真空直读光谱仪来进行。
气流冲击造型工艺明显优于粘土砂型工艺，可获得高精度的曲轴铸件，该工艺制作的砂型具有无反弹变形量等特点，这对于多拐曲轴尤为重要。
国内已有一些曲轴生产厂家从德国、意大利、西班牙等国引进气流冲击造型工艺，不过，引进整条生产线的只有极少数厂家。
曲轴粗加工将广泛采用数控车床、数控内铣床、数控车拉床等先进设备对主轴颈、连杆轴颈进行数控车削、内铣削、车-拉削加工，以有效减少曲轴加工的变形量。
机械设计轴的设计.
潘存云教授研制
潘存云教授研制
潘存云教授研制
键槽应设计成 同一加工直线
三、各轴段直径和长度的确定 轴段直径大小取决于作用在轴上的载荷大小； 确定轴段直径大小的基本原则： 1. 按轴所受的扭矩估算轴径，作为轴的最小轴径dmin。 2. 有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径。 3. 安装标准件的轴径，应满足装配尺寸要求。 4. 有配合要求的零件要便于装拆。
孔径d 30 32 35 38 40 42 45 48 50 55 65 82 60 112 84 60 63 65… 142 107
长度 长系列 L 短系列
便于零件的装配，减少配合表面的擦伤的措施： 1) 在配合段轴段前应采用较小的直径； 2) 配合段前端制成锥度； 3) 配合段前后采用不同的尺寸公差。 为了便于轴上零件的拆卸，轴肩 高度不能过大。
发动机
传动轴
后桥
潘存云教授研制
11.1
概
述
一、轴的用途及分类 功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 分类： 转轴---传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有： 传动轴---只传递扭矩 类 心轴---只承受弯矩 型 按轴的形状分有：
车厢重力
潘存云教授研制
自行车 前轮轴
前叉
潘存云教授研制
200 250
……
…
…
…
…
…
用于不重要或 载荷不大的轴 有较好的塑性 和适当的强度， 可用于一般曲 轴、转轴。
…
轴的常用材料及其主要力学性能
材料牌号 热处理 毛坯直径 mm 硬度 HBS 屈服强 弯曲疲 度极限 劳极限 σ-1 σs MPa 400~420 225 170 375~390 215 590 295 255 570 285 245 640 355 275 735 540 355 685 490 335 900 735 430 785 570 370 735 590 365 685 540 345 930 785 440 835 685 410 785 590 375 抗拉强 度极限 σb 640 835 530 490 600 800 390 635 195 305 395 190 180 215 290 剪切疲 许用弯 劳极限 曲应力 [σ-1] σ-1 105 140 135 155 200 185 260 210 210 195 280 270 220 160 230 115 110 185 250 40 55 60
曲轴和连杆的设计与计算
曲轴和连杆的设计与计算一、曲轴材料选择曲轴是发动机中最重要的零件之一，承受着周期性的弯曲和扭转载荷。
因此，选择合适的材料对于曲轴的性能至关重要。
常用的曲轴材料包括铸铁、铸钢和锻钢等。
根据发动机的功率和转速要求，结合材料的力学性能和制造成本等因素，进行材料选择。
二、曲轴结构确定曲轴的结构形式多种多样，主要根据发动机的总体布局和设计要求进行确定。
常见的曲轴结构包括整体式和组合式两种。
整体式曲轴具有加工方便、刚度高等优点，但若需更换磨损部分则成本较高。
组合式曲轴则可根据需要更换磨损部分，降低制造成本。
三、曲轴强度分析曲轴的强度是评价其性能的重要指标之一。
在进行强度分析时，需考虑曲轴在工作过程中所承受的弯曲和扭转载荷。
常用的强度分析方法有有限元分析、有限差分法和解析法等。
通过强度分析，可确定曲轴的应力分布、最大应力值等关键参数，为曲轴的结构优化和疲劳寿命计算提供依据。
四、曲轴疲劳寿命计算曲轴的疲劳寿命是指在正常使用条件下，曲轴能够承受的循环载荷次数。
在发动机的工作过程中，曲轴承受着周期性的弯曲和扭转载荷，这些载荷会导致曲轴逐渐产生疲劳裂纹并最终断裂。
为了确保曲轴的使用寿命，需要进行疲劳寿命计算。
常用的疲劳寿命计算方法有名义应力法和局部应力应变法等。
通过疲劳寿命计算，可确定曲轴的安全系数和疲劳强度等关键参数，为曲轴的材料选择和结构优化提供依据。
五、连杆长度和厚度设计连杆是连接曲轴和活塞的重要零件，其长度和厚度对发动机的性能和可靠性有着重要影响。
在进行连杆长度和厚度设计时，需考虑发动机的整体布局和设计要求。
连杆长度主要根据发动机的燃烧室高度和活塞行程确定，而连杆厚度则根据连杆所承受的弯曲和扭曲载荷进行计算和分析。
六、连杆强度分析连杆在工作过程中所承受的载荷包括气体压力、惯性力、摩擦力和弯曲力矩等。
为了确保连杆的使用寿命和可靠性，需要进行强度分析。
常用的强度分析方法有解析法和有限元法等。
通过强度分析，可确定连杆在工作过程中的应力分布、最大应力值等关键参数，为连杆的材料选择和结构优化提供依据。
轴的设计
d
r
r
h
b
R
h
c
D
d
D
轴肩 3）轴肩轴 环高度h
轴环
定位轴肩：高度h>C(或R) ,通常取h=(2～3)C或(2
～3)R或h=0.07d+(2～3) mm 滚动轴承：轴肩高度<滚动轴承内圈高度
非定位轴肩：为使零件装拆方便， 取h=(1～2)mm
d
2．套筒----常用于两个距离相近的零件之间，起定位和固 定的作用。套筒与轴之间配合较松，不宜用于转速较高 的轴上。 套筒 B
2）表面强化处理的方法有：
▲ 表面高频淬火； ▲ 表面渗碳、氰化、氮化等化学处理； ▲ 碾压、喷丸等强化处理。 通过碾压、喷丸等强化处理时可使轴的表面产生预压应力， 从而提高轴的疲劳能力。
轴系结构设计中常见错误实例分析
指出图示结构设计的错误，并绘出正确的结构图。
轴 齿轮 套筒 滚动轴承
1
2
3 正确结构图
a）截面尺寸变化处 的应力集中
b）过盈配合处的应力集中
c）小孔处的应力集中
减小应力集中的措施： 1）用圆角过渡； 2）尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽； 3）重要结构可增加卸载槽B、过渡肩环、凹切圆角、
增大圆角半径。也可以减小过盈配合处的局部应力。
B d/4 B
30˚ r
d
卸载槽
过渡肩环
凹切圆角
4）避免相邻轴径相差太大；
5、转动的轴，受不变的载荷作用，其所受的弯曲应力的性质为＿ ＿。 A、脉动循环 B、对称循环 C、静应力 D、非对称 循环 6、对于受对称循环转矩作用的转轴，计算当量弯矩 ， α应取＿＿。 A、0.3 B、0.6 C、1 D、1.3 7、设计减速器中的轴，其一般设计步骤为＿＿。 A、先进行结构设计，再按转矩、弯曲应力和安全系数校核 B、按弯曲应力初算轴径，再进行结构设计，最后校核转矩和 安全系数 C、根据安全系数定出轴径和长度，冉校核转矩和弯曲应力 D、按转矩初估轴径，再进行结构设计，最后校核弯曲应力和 安全系数 8、根据轴的承载情况，＿＿的轴称为转轴。 A、既承受弯矩又承受转矩 B、只承受弯矩不承受转矩 C、不承受弯矩只承受转矩 D、承受较大轴向载荷
曲轴设计_??????
曲轴设计
曲轴设计是指对发动机曲轴进行结构、尺寸和材料的确定，以满足发动机的工作要求和设计目标。
曲轴是发动机中的
一个关键零部件，主要作用是将汽缸内的往复运动转变为
旋转运动，同时还要承受汽缸内燃气的压力和产生的惯性力。
因此，曲轴的设计要考虑到以下几个方面：
1. 强度和刚度：曲轴需要具有足够的强度和刚度，以承受
发动机的工作负荷和振动载荷，并保持其形状和位置的稳
定性。
通常会采用合适的材料和截面形状来提高曲轴的强
度和刚度。
2. 质量和平衡：曲轴的质量和平衡对发动机的运行平稳性
和寿命有很大影响。
曲轴要经过精确的加工和动平衡处理，以减小不必要的振动和冲击力，提高发动机的运行效果。
3. 各部分的合理布局：曲轴上各个曲柄的布局和相对位置
的合理安排，能够使发动机的气缸工作顺序合理，减小不
平衡力，降低振动和噪声。
4. 磨削和表面处理：曲轴的磨削和表面处理对减小摩擦损失和延长使用寿命有很大影响。
磨削工艺要尽量减小表面粗糙度，提高曲轴的表面质量，同时可以采用表面硬化等处理方法来提高曲轴的耐磨性和抗疲劳性。
总之，曲轴设计需要综合考虑发动机的工作要求、性能指标和制造工艺等因素，以确保曲轴能够满足发动机的工作需要，并具有良好的强度、刚度、平衡性和耐用性。
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曲轴的设计要求及基本参数设计原则
曲轴在不断周期性变化的气体压力下，产生强烈的扭转和弯曲，受到的巨大应力可能会导致曲轴发生断裂，在曲轴设计过程中，首先要充分考虑提高曲轴的强度和刚度，同时要综合考虑曲轴的重量、耐磨性和生产成本等因素。
在现实的生产中，它们是互为一体，却又相互矛盾的。
比如，要想提高曲轴的刚度就需要增大曲柄销和主轴颈的直径，这样的结果就是导致曲轴的重量增加，生产制造成本增加。
因此要想解决好这些问题，就要从曲轴的材料、结构、强化手段和生产加工工艺等方面综合考虑，这样才能生产出符合实际生产要求的产品。
在设计曲轴时，各部件生产的前后连贯性非常强，它们的尺寸不能孤立进行，必须综合考虑。
比如要增加各部件的强度，就势必要增大尺寸，重量增加，这在曲轴的设计要求中是互相矛盾的，如何生产出强度高、重量轻的优质曲轴，是在整个曲轴的设计过程中需要解决的重点问题。
CY4102的曲轴参数与4D型曲轴参数如下表
表3.1－1 CY4102曲轴基本参数单位：毫米
表3.1－2 4D型曲轴基本参数单位：毫米
各部件的尺寸都有所增加，这势必增加了曲轴的重量和运动负荷，降低曲轴的寿命，因此，我们需要进行深入细致的研究，生产出符合生产要求的更轻便，更坚固，寿命更长的曲轴。