一级斜齿圆柱齿轮减速器专业课程设计说明指导书.doc

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1、一级斜齿圆柱齿轮减速器专业课程设计说明指导书机械设计课程设计计算说明书设计题目：一级斜齿圆柱齿轮减速器 学 院：机械工程学院 班 级：机械（卓越） 姓 名： 学 号： 指导教师：朱长顺 2017年 1月10日（江苏大学）江苏大学机械原理及设计（）课程设计任务书(两周)设计题目：设计某一带式运输机用一级斜齿圆柱齿轮减速器。运输机 两 班制连续工作，单向运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘。减速器小批量生产，使用期限 5 年，运输带速度允差5。已知工作条件：F：运输带拉力（kN）： V：运输带速度（m/s）： D：卷筒直径（mm）： 400 详见设计参数表（学号与题号对应）设计任务：1减速器装配图一张

2、；2零件工作图若干张（齿轮、轴或箱体等，具体由教师指定）；3设计计算说明书一份。评分标准：1图纸占40%；2计算说明书占30；3课程设计答辩占30。班 级： 机械（卓越）1402 指导教师： 朱长顺 时 间： 2016 年 1 月 10日附：一级减速器设计参数表 学号F（kN）V（m/s）D（mm)012.21.0300022.21.2350032.21.4400042.21.6450052.31.2350062.31.3400072.31.4400082.31.5450092.51.2350102.51.3400112.51.4400122.51.5450132.61.0300142.61.

3、2350152.61.4400162.61.5450172.81.2350182.81.3400192.81.4400202.81.5450212.91. 1350222.91.2350232.91.3400242.91.4400253.01.2350263.01.3400273.01.4400283.01.5450293.21.0300303.21. 1350313.21.2350323.21.3400333.31.0200343.31.1250353.31.2300前言一、 设计背景计某一带式运输机用一级斜齿圆柱齿轮减速器。运输机 两 班制连续工作，单向运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘。减

4、速器小批量生产，使用期限 5 年，运输带速度允差5。 1、V带传动 2、一级斜齿圆柱齿轮减速器 3、运输带 4、联轴器 5、电动机 6、卷筒 图1 带式运输机构 二、 设计目的和意义机械设计基础课程设计是机械设计基础课程设计的重要实践环节，是第一次较全面的设计能力训练，在实践学生总体培养目标中占有重要地位。1.综合运用机械设计基础课程及有关先修课程的理论和生产实际知识进行机械设计训练，从而使这些知识得到进一步巩固和扩张。2.学习和掌握设计机械传动和和简单机械的基本方法和步骤，培养学生工程能力及分析问题解决问题的能力。3.提高学生在计算、制图、计算机绘图、运用设计资料、进行经验估算、机械设计方面

5、的基本技能。目录一、 总体方案设计8二、电动机选择和运动、动力参数计算881011三、 V带的设计计算12121212121313131314四、 齿轮的设计14、材料及齿数141416171718五、 轴的设计计算191919204轴上零件的周向定位20（输出轴）的强度2023六、 滚动轴承寿命校核25（高速轴）上轴承的校核2526七、 平键联接的强度计算27272. 低速轴与半联轴器联接键的校核2828八、减速器箱体设计29九、 润滑和密封的设计31十、技术要求31设计小结32参考文献33项目-内容设计计算依据和过程计算结果一、 总体方案设计二、电动机选择和运动、动力参数计算1.电动机的选

6、择电动机与V带轮连接，通过V带传动将动力传动到一级斜齿圆柱齿轮减速器的输入轴，输出到卷筒带动运输带进行工作。其中联轴器选用弹性联轴器，轴承选用圆锥滚子轴承。 一般机械装置设计中，原动机多选用电动机。电动机输出连续转动，工作时经传动装置调整转速和转矩，可满足工作机的各种运动和动力要求。电动机为标准化、系列化本品，由专门厂家按国家标准生产，性能稳定，价格较低。设计时可根据设计任务的具体要求，从标准产品目录中选用。1.电动机的类型和结构形式电动机按电源分有直流和交流两种。一般工程上常用三相异步交流电动机，其中Y系列为全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电源电压380V,用于非易燃、易爆、腐蚀性工作环境

7、，无特殊要求的机械设备，如机床、农用机械、运输机等，也适用于某些起动转矩有较高要求的机械，如压缩机等。YZ系列和YZR系列分别为笼型转子和绕线转子三相异步电动机，具有较小转动惯量和较大过载能力力，可适用于项目-内容设计计算依据和过程计算结果可适用于频繁起制动和正反转工作状况，如冶金、起重设备等。对有特殊要求的工作场合，应按特殊要求选择，如井下设备对防爆要求严格，可选用防爆电动机等。2.电动机的容量和转速电动机主要按照其容量和转速要求选取。电动机容量大，则体积大、重量重，价格高；转速高，磁极对数少，则体积小、重量轻，价格低。所选电动机的容量应不小于工作要求容量，即电动机额定功率Ped一般要略大于

8、设备工作机所需电动机功率Pd，此功率也是电动机的实际输出功率，即 Ped Pd式中，Pd由工作机所需功率Pw和传动装置总效率决定， Pd=Pw/式中，等于传动装置各部分的连乘积，即=12n。 Pw=Fv/1000=Tnw/9550 kW 式中，F位工作机所需牵引力或工作阻力（N）；v位工作机受力方向上的速度（m/s）；T位工作机所需扭矩（Nm）；nw位工作机转速（r/min）。本次设计中运输带拉力F=2.5kN，运输带速度v=1.3m/s，卷筒直径D=400mm本次设计按照工作要求选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380V。（1）选择电动机容量工作机所需功率为Pw=Fv/1000

9、=3.25kW按表2-5确定各部分的效率为：V带传动效率1=0.96，滚动轴承（一对）2=0.99闭式齿轮传动3=0.98，弹性联轴器4=0.992，传动滚筒效率5=0.96传动装置的总效率为 工作机所需电动机功率 Pd=Pw/=3.775kW运输带拉力F=2.5KN运输带速度v=1.3m/s卷筒直径D=400mm选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380V。工作机所需功率为Pw=3.25kW传动装置的总效率为 工作机所需电动机功率 Pd=3.775kW项目-内容设计计算依据和过程计算结果2.传动比分配因为载荷平稳，电动机的额定功率Ped略大于Pd即可。由Y系列电动机技术数据，选电

10、动机的额定功率Ped为4kW。（2） 确定电动机转速，滚筒轴工作转速 通常，V带传动的传动比常用范围为24，一级圆柱齿轮减速器的传动比为18，一般传动比i5，则总传动比的范围为故电动机转速的可选范围为符合这一范围的同步转速有750、1000r/min。选取Y160M1-8，额定功率4KW，满载转速960r/min。传动装置的总传动比根据电动机的满载转速nd，和工作机轴的转速nw.计算确定。i=nd/nw当传动装置为多级组合时，总传动比ia为各级传动比的连乘积，即ia=i1i2in传动装置各级传动比的分配结果对传动装置的外廓尺寸和重量均有影响。分配合理，可以使其结构紧凑、成本降低，且较易获得良好

11、的润滑条件。传动比分配主要应考虑以下几点1)对于不同的传动形式、不同的工作条件下，传动比常用值见表2-4。其传动比一般应在推荐范围内选取，不要超过最大值。2)各级传动零件应做到尺寸协调，避免发生相互干涉，且要易于安装。（1） 总传动比 （2） 分配传动装置各级传动比取V带传动的传动比电动机的额定功率 Ped=4kW滚筒轴工作转速电动机型号选取Y160M1-8总传动比项目-内容设计计算依据和过程计算结果3.机械装置的运动和动力参数计算取一级圆柱齿轮减速器的传动比注意：以上传动比的分配只是初步的。0轴（电动机轴）1轴（高速轴） 2轴（低速轴）3轴（滚筒轴）见表1轴名功率P/kW转矩T/Nm转速n/

12、(r/min)传动比i效率输入输出输入输出0轴3.77537.559603.54.4210.960.970.981轴3.6243.588126.17124.9274.32轴3.5163.481541.14535.7362.053轴3.4533.418531.44526.1362.05表1 各轴运动和动力参数项目-内容设计计算依据和过程计算结果三、 V带的设计计算1.确定计算功率2.选取窄V带型号3.确定带轮基准直径4.确定窄V带的基准长度和传动中心距a由表2-6-7查得工矿系数根据图2-6-10选择SPZ型带小带轮转速由表2-6-4、表2-6-11及图2-6-10取主动轮直径根据式（2-16-

13、19a），计算从动轮直径按表2-6-12取按式（2-6-20）验算带速根据式（2-6-21）、0.7（）2（）初步定中心距根据式（2-6-22）SPZ带的速度合格项目-内容设计计算依据和过程计算结果5.验算主动轮上的包角6.计算窄V带根数z7.计算预紧力8.计算压轴力计算带所需的基准长度由表2-6-3选取带的基准长度按式（2-6-23）计算实际中心距根据式（2-6-25）、式（2-6-26）计算中心距变动范围最小中心距 按式（2-6-7）验算包角由表2-6-5查得由表2-6-6查得由表2-6-3查得根据式（2-6-28）计算带的根数取带的根数根由表2-6-5查得根据式（2-6-29）计算预紧力

14、根据式（2-6-30）计算压轴力主动轮包角合格根项目-内容设计计算依据和过程计算结果9.带轮结构设计四、 齿轮的设计1.选定齿轮精度等级、材料及齿数2.按齿根弯曲疲劳强度设计V带轮的材料（v30m/s）选用HT200电动机轴径d=42mm故主动轮为实心式结构从动轮选用轮辐式结构标准斜齿圆柱齿轮传动1） 运输机为一般机器，速度不高，故选用7级精度。2） 用硬齿面齿轮设计此传动。大、小齿轮的材料为40Cr，并进行调质及表面淬火，齿面硬度为4844HRC，3） 选用小齿轮齿数，大齿轮齿数齿轮减速器的传动比齿数应为互质数，取（1） 确定公式内的各计算数值1） 由式（2-8-1）2） 试选初估由表2-8

15、-7取3） 由图2-8-18h查得，由表2-8-8查得。4） 由式（2-8-14），计算应力循环次数V带路材料HT200主动轮为实心式结构从动轮为轮辐式结构项目-内容设计计算依据和过程计算结果5） 由图2-8-16查得6） 由式（2-8-13）计算齿根弯曲许用应力 7）计算当量齿数8） 由表2-8-6插值计算的： 9） 计算大、小齿轮的 10) 由图2-8-12查得11） 由式（1-5-39）得当项目-内容设计计算依据和过程计算结果3.计算12） 由是（1-5-35）及式（1-5-32）得13） 由式（2-8-21）得14） 由式（2-8-22）得1） 计算法向模数2）计算分度圆直径3)计算圆

16、周速度4）计算齿宽5） 计算载荷系数K一直使用系数；根据，7级精度，由图2-8-7查得；假设由表2-8-3查得，由表2-8-4项目-内容设计计算依据和过程计算结果4.几何尺寸计算5.校核齿面接触疲劳强度中硬齿面齿轮查得小齿轮相对支撑对称布置、6级精度、时考虑齿轮实际为7级精度，取,故实际载荷系数K与试选载荷系数基本接近，无需校正1） 计算中心距将中心距圆整为127mm2） 按圆整后的中心距修正螺旋角3）计算分度圆直径4）计算齿轮宽度取1） 由图2-8-17查得，由表2-8-8查得2） 由图2-8-15查得项目-内容设计计算依据和过程计算结果6.结构设计3) 由式（2-8-13）计算齿面接触许用

17、应力4）查表2-8-5得5） 查图2-8-13得6） 由式（2-8-17）计算,其中则7） 由式（2-8-18）计算8） 由式（2-8-16）校核齿面接触疲劳强度小齿轮与轴做成一体式大齿轮采用轮辐式结构齿面接触疲劳强度满足要求项目-内容设计计算依据和过程计算结果五、 轴的设计计算1.初步估算转轴受扭段的最小直径2.联轴器选型1）高速轴材料为45钢，查表2-10-3，取加大7%所以2） 低速轴加大7%故根据联轴器尺寸选高速轴低速轴联轴器的计算扭矩转矩变化小，取1） 低速轴 选用LT6型弹性销柱套联轴器，其公称转矩为孔径选32mm，型L=60mm与之配合的轴的毂孔长度2） 高速轴 选用LT8型弹性

18、销柱套联轴器，其公称转矩为710Nm，孔径选48mm，型L=84mm 与之配合的轴毂孔长度LT6型弹性销柱套联轴器型，孔径32mmLT8型弹性销柱套联轴器孔径48mm项目-内容设计计算依据和过程计算结果3.轴承的选用4轴上零件的周向定位5.校核低速轴（输出轴）的强度初步选这滚动轴承因齿轮选用斜齿圆柱齿轮轴受有径向力和轴向力的共同作用，故选用圆锥滚子轴承高速轴上选用30208型圆锥滚子轴承低速轴上选用30211型圆锥滚子轴承齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。大齿轮与轴的平键选用：d=60mm选键宽b=18mm键高h=11mm键长L=28mm，平头平键，双键连接低速轴上半联轴器上键的选用：

19、d=48mm选键宽b=14mm键高h=9mm键长L=70mm，圆头平键，单键连接高速轴上半联轴器上键的选用：d=32mm选键宽b=10mm键高h=8mm键长L=40mm，圆头平键，单键连接1）大齿轮受力：由此可画出大齿轮轴的受力图2） 计算轴承的支反力高速轴30208型轴承低速轴30211型轴承a) 轴结构图 b) 轴受力图 c) 轴水平受力图 d）水平面弯矩图 e）轴垂直面受力图f）垂直面弯矩图 g）合成弯矩图 h）转矩图 i）当量弯矩图项目-内容设计计算依据和过程计算结果垂直面支反力3）计算水平面弯矩和垂直面弯矩大齿轮中间断面右侧水平弯矩为右轴颈中间断面处水平弯矩为大齿轮中间断面处的垂直弯

20、矩为4）计算合成弯矩按式合成弯矩图。大齿轮中间断面左侧弯矩为大齿轮中间断面右侧弯矩为5）计算轴的转矩T并画转矩T图6） 计算当量弯矩按式求当量弯矩并画当量弯矩图项目-内容设计计算依据和过程计算结果6.按疲劳强度条件校核输出轴的强度大齿轮中间断面右侧C处和右轴颈中间断面B处的当量弯矩最大7） 选轴的材料，确定许用应力。轴的材料选用45钢调质。8） 校核轴的强度，取B和C两截面为危险截面B截面处强度条件C截面处强度条件结论：按弯扭合成强度校核输出轴的强度足够安全。1） 判断并确定危险截面。选取截面为危险截面。2） 选择轴的材料，确定许用应力。轴的材料为45钢调质，查得碳钢材料常数 取；3）求截面的

21、应力B截面处强度符合C截面处强度符合项目-内容设计计算依据和过程计算结果弯曲应力切应力弯曲应力属于对称循环变应力扭转切应力属于脉动循环变应力4）求截面I的有效应力集中系数。因为在此截面处，轴的直径变化，过度圆角半径r=2mm，有效集中系数可以根据，以及查第二章附录表A，并且利用插值法得到5） 绝对尺寸系数。由第二章附录表C查得。由第二章附录表E查得6） 求安全系数，按应力循环特性r=C的情形计算安全系数。由式（2-10-6）和式（2-10-7）得出轴仅受弯曲应力或切应力时的安全系数项目-内容设计计算依据和过程计算结果六、 滚动轴承寿命校核1.齿轮轴（高速轴）上轴承的校核由式（2-10-8）得计

22、算安全系数在这里，设计安全系数S=1.5故轴的强度符合要求。1）轴承选用30208型圆锥滚子轴承，查附表D的Y=1.6 e=0.37 C=63KN转矩T=125Nm对齿轮轴进行受力分析项目-内容设计计算依据和过程计算结果2.低速轴上轴承的校核5）计算轴承的当量动载荷6）校核轴承的寿命轴承寿命轴承寿命合格1） 轴承选用302011型圆锥滚子轴承查附表D的Y=1.5 e=0.4 C=90.8KN2）计算轴承径向力项目-内容设计计算依据和过程计算结果七、 平键联接的强度计算1.大齿轮与轴联接的键的校核3） 计算轴承派生轴向力5） 计算轴承当量动载荷6）校核轴承寿命轴承寿命故轴承寿命合格。1） 确定键

23、的类型及尺寸选择B型平键，由轴径d=60mm查表2-5-1得B型平键的断面尺寸b=18mm,h=11mm。根据轮毂长度38mm及键长度系列选取键长L=28mm。采用双键联接。2） 挤压强度校核键的工作长度l=L=28mm键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=5.5mm则项目-内容设计计算依据和过程计算结果2. 低速轴与半联轴器联接键的校核3.高速轴与半联轴器联接键的校核故该键强度符合要求。1）确定键的类型及尺寸选择B型平键，由轴径d=48mm查表2-5-1得B型平键的断面尺寸b=14mm,h=9mm。根据轮毂长度80mm及键长度系列选取键长L=70mm。采用单键联接。2）挤压强度校核键的工作长度

24、l=L-b=56mm键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=4.5mm则故该键强度符合要求。1）确定键的类型及尺寸选择B型平键，由轴径d=32mm查表2-5-1得B型平键的断面尺寸b=10mm,h=8mm。根据轮毂长度55mm及键长度系列选取键长L=40mm。采用单键联接。2）挤压强度校核键的工作长度l=L-b=30mm键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=4mm则取故该键强度符合要求项目-内容设计计算依据和过程计算结果八、减速器箱体设计铸铁减速箱体的主要结构尺寸窥视孔和窥视孔盖在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，以便检查齿面接触斑点和赤侧间隙，了解啮合情况。润滑油也由此注入机体内。窥视孔

25、上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。放油螺塞减速器底部设有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞赌注。油标油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有各种结构类型，有的已定为国家标准件。通气器减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使机体内热涨气自由逸出，达到集体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。启盖螺钉机盖与机座结合面上常涂有水玻璃或密封胶，联结后结合较紧，不易分开。为便于取盖，在机盖凸缘上常装有一至二个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖。在轴承端盖上也可以安装启盖螺钉，便于拆卸端盖

26、。对于需作轴向调整的套环，如装上二个启盖螺钉，将便于调整。定位销 为了保证轴承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联结后，镗孔之前装上两个定位销，孔位置尽量远些。如机体结构是对的，销孔位置不应该对称布置。调整垫片调整垫片由多片很薄的软金属制成，用一调整轴承间隙。有的垫片还要起调整传动零件轴向位置的作用。减速器箱体的主要尺寸见表2项目-内容设计计算依据和过程计算结果环首螺钉、吊环和吊钩在机盖上装有环首螺钉或铸出吊环或吊钩，用以搬运或拆卸机盖。密封装置 在伸出轴与端盖之间有间隙，必须安装密封件，以防止漏油和污物进入机体内。密封件多为标准件，其密封效果相差很大，应根据具体情况选用。箱座厚度8箱盖壁厚8

27、箱座凸缘厚度12箱座凸缘厚度12箱座凸缘厚度20地脚螺钉直径20地脚螺钉数目4轴旁连接螺栓直径16盖与座连接螺栓直径12连接螺栓d的间距l 160轴承端盖螺钉直径8检查孔盖螺钉直径 5定位销直径6轴承旁台半径R114凸台高度根据低速级轴承座外径确定外箱壁至轴承座端面的距离l1 62齿轮顶圆与内箱之间的距离10齿轮端面与内箱之间距离10箱盖、箱座肋厚8， 8轴承端盖外径110， 135轴承旁连接螺栓距离138 表2 减速器箱体主要尺寸项目-内容设计计算依据和过程计算结果九、 润滑和密封的设计十、技术要求润滑和密封的设计1.齿轮的润滑采用浸油润滑，由于为单级圆柱齿轮减速器，速度12m/s，当m20

28、 时，浸油深度h约为1个齿高，但不小于10mm，所以箱体内油深约为48mm。2.滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为较慢，采用脂润滑。3.润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用GB443-89全损耗系统用油L-AN15润滑油。4.密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装毛毡油封实现密封。毛毡及装毡圈的沟槽尺寸按所装配轴的直径确定，轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。技术要求1. 用机械油对构件进行润滑。2. 在试运行过程中所有联接面及延伸密封处不允许漏油。3. 作空载实验正反转各一小时，要求运转平稳，噪音小联接固定处不得松动，负载实验时，油池温升

29、不得超过 ，轴承温升不得超过 。4.对外伸轴极其零件需涂油包装严密，机体表面应涂漆，运输和装卸时不可倒装。设计小结这次关于带式运输机上的一级斜齿圆柱齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过两个星期的设计实践，。本次课设设计采用计算机辅助设计，利用ug，CAD等软件进行模型和图纸的绘制，前三天我们了解了课程设计的任务，然后进行了数据的计算校核，对V带、斜齿齿轮、轴进行了设计计算，对轴承进行了选型和寿命的校核，对联轴器、毛毡密封、螺母进行了计算和选型，同时确定了减速器的总体尺寸。然后进行了草图的绘制。接下来的几天

30、利用ug对减速器开始建立模型并进行装配，最后用ug或CAD绘制装配图和零件图。在这些工作进行的同时也编写了减速器额设计说明书。本次课设设计让我了解、学习到了：一、机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融机械制图、机械设计基础、工程力学、机械制造、CAD 制图等于一体，使我们能把所学的各科的知识融会贯通，更加熟悉机械类知识的实际应用。二、这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力;巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。三、在这次的课程设计过程中,综合运用先修课程中所

31、学的有关知识与技能,结合各个教学实践环节进行机械课程的设计,一方面,逐步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力,特别是提高了分析问题和解决问题的能力,为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。四、本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持。衷心的感谢老师的指导和帮助。五、设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。 在设计的过程中，遇到了许多问题，幸好都能改正或有所改良。在绘制草图过程中发现了两个轴承端盖之间会发生干涉，于是我修改了轴承的选型，轴的尺寸，并重新进行了校核计算。由于草图绘制的比较精确，

32、在建模的时候减少了不少的错误，每一步都要十分的认真才能更好更快的完成工作。在出图纸的时候，由于不熟练ug的出图浪费了我很多的时间，几乎有一天半的时间重复着无意义的劳动，不停的剖视，然后删掉从新开始。后来我放弃了ug，导入CAD中进行了图纸的绘制。一级斜齿圆柱齿轮的课程设计中，收货良多，对知识的掌握和软件的实用提高了一个层次。参考文献1机械设计，濮良贵、陈定国、吴立言主编;：高等教育出版社，2现代机械工程制图，戴立玲、袁浩、：科学出版社，3机械设计综合课程设计，王之栎、：机械工业出版社，（）4机械原理与设计（上册），马履中主编-北京：机械工业出版社，（）5机械原理与设计（下册），马履中、谢俊、：机械工业出版社，（）