基于UG的齿轮泵三维设计与仿真.docx
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基于UG的齿轮泵三维设计与仿真
广西水利电力职业技术学院
题目:
基于UG的齿轮油泵
三维建模与仿真
班级:
2011机制
姓名:
廖建
专业:
机械设计及制造
指导教师:
陈小芹
答辩日期:
2014年5月26日
广西水电职业技术学院
机电工程系
2011届毕业生毕业设计
任务书
2014年10月
姓名:
廖建班级:
2011专业:
机械设计入制造学号:
106
设计题目:
基于UG的齿轮泵三维建模与仿真
内容:
运用UGNX软件,对齿轮泵油泵这类常用的液压元件进行三维建模设计,虚拟装配以及工作原理的运动仿真。
进度:
第一周,图纸分析及各组件的三维设计。
第二周,齿轮泵的虚拟装配及爆炸图的创建。
第三周,工作原理的运动仿真。
第四周,设计说明书的撰写。
第五周,制作PPT准备答辩。
要求:
能熟练运用UGNX开发系统中的基本指令进行设计,装配以及工作原理的运动仿真。
前言
UG是目前市场上功能最极致的产品设计工具,它不仅拥有现金现今CAD/CAM软件中功能最强大的Parasolid实体建模核心技术,更提供高效能的曲面建构功能,能够完成最复杂的造型设计。
UG提供工业标准之人机接口,不但易学易用,更有无限次数的undo功能、方便好用的弹出窗口指令、快捷图像操作说明、自订造作功能指令及中文操作接口等特色,并且拥有一个强固的档案转换工具,能转换各种不同CAD软件的图文件,以及重复使用原有资料。
UG是一套复杂产品设计制造的最佳系统,从概念设计到生产产品,UG广泛的使用在汽车业、航天业、磨具加工以及设计业、医疗器材产业等等,近年来更将触角深及消费性市场产业中最为复杂的领域—工业设计。
运用其功能强大的复合式建模工具设计者可以工作的需求选择最合适的建模方式:
关联性的单一数据库,是大量的零件处理更加方稳定。
除此之外,组立功能、2D出图功能、模具加工功能及与PDM之间的紧密结合,使得UG在工业界成为一套无可匹敌CAD/CAM系统。
本设计从齿轮泵的三维设计、虚拟装配以及运动仿真方面着手,就UG的一些常用的基本功能进行一个综合运用,是对自己三年来所学的一个检验,更是对自己的一个挑战!
限于学生本人水平有限,书中难免有错误和不妥之处,希望导师批评指正。
设计概述
本设计主要围绕齿轮油泵设计这个实例展开。
液压油泵作为一种重要的液压元件,其规格和型号比较繁多,传统的开发过程繁琐、效率低下、绘图量大,UG作为一款高效快捷的CAD/CAM软件,克服了以上的不足之处,大大提高设计人员的开发速度,本文将着重就UG的实体建模、虚拟装配、机构仿真等功能进行齿轮油泵的设计。
齿轮油泵包含多个零部件,本设计巧妙利用UG关联性的单一数据库这一特点并综合运用多种建模方法和设计方法进行。
设计的具体要求为:
(1)齿轮油泵零件建模设计;
(2)齿轮油泵装配设计;
(3)齿轮油泵爆炸图的创建;
(4)齿轮油泵机构仿真设计;
关键词:
齿轮泵;UG;建模;装配;运动仿真
第一章各组件的三维设计
泵体的三维设计
1.1.1新建文件
单击“标准”工具条中的“新建”按钮,系统弹出“文件新建”对话框,在“模板”栏中选择“模型”然后选择“单位”为“毫米”,在”新文件名”栏的“名称”文本框中输入“bengti”,在“文件夹”文本框中输入文件的保存位置,单击,完成新文件的建立。
如图—1所示
图—1文件新建
1.1.2设置草图首选项
系统进入模型设计界面。
单击主菜单中的“首选项”菜单,在弹出的下拉菜单中选择“草图”,系统弹出“草图首选项”对话框,将“小数位数”改成“1”,“文本高度”改成“”,“尺寸标签”改成“值”,其他采用默认设置,如图—2所示。
单击完成草图首选项的设置。
图—2草图首选项
1.1.3创建拉伸特征。
1)选择草图绘制平面。
设图层21为工作图层,单击“特征”工具条中的“草图”按钮,系统要求选择绘制草图平面如图,在绘制区选择基准CSYS的XZ的平面,单击完成。
绘制如图—4所示的草图。
图—3CSYS基准图—4泵体草图
2)创建拉伸特征1。
单击“特征”工具条中的“拉伸”按钮,系统弹出拉伸对话框,单击“界面”栏中的“选择曲线”,在绘图区选择如图—5所示的草图轮廓为拉伸轮廓,在“限制”栏的终点“距离”中输入“36”,其余采用默认,单击完成本次拉伸。
如图—5所示
3)创建拉伸特征2。
单击“特征”工具条中的“拉伸”按钮,系统弹出拉伸对话框,单击“界面”栏中的“选择曲线”,在绘图区选择如图—6所示的草图轮廓为拉伸轮廓,在“限制”栏的终点“距离”中输入“18,在“布尔运算”栏的布尔下拉列表中选择“求差”,其余采用默认。
如图—6
图—5拉伸泵体图—6拉伸泵腔
4)创建拉伸特征3。
击“特征”工具条中的“拉伸”按钮,系统弹出拉伸对话框单击“界面”栏中的“选择曲线”,在绘图区选择如图—7示的草图轮廓为拉伸轮廓,在“限制”栏的开始“距离”中输入“4”,终点“距离”中输入“45”,不运算栏中的“布尔”下拉菜单中选择“求和”,其余采用默认。
如图—7所示
图—7拉伸3图—8选择草图平面
5)创建拉伸特征4的草图。
在泵体侧面(图—9所示)建立如图—10所示的草图。
图—9草图图—10拉伸螺纹孔
6)创建拉伸特征4。
击“特征”工具条中的“拉伸”按钮,系统弹出拉伸对话框,单击“界面”栏中的“选择曲线”,在绘图区选择如图—10示的草图轮廓为拉伸轮廓,在“限制”栏的开始“距离”中输入“0”,终点“距离”中输入“12”,不运算栏中的“布尔”下拉菜单中选择“求差”,其余采用默认。
图—11拉伸退刀槽图—12拉伸输油孔
创建拉伸特征5。
击“特征”工具条中的“拉伸”按钮,系统弹出拉伸对话框,单击“界面”栏中的“选择曲线”,在绘图区选择如图—11示的草图轮廓为拉伸轮廓,在“限制”栏的开始“距离”中输入“10”,终点“距离”中输入“12”,不运算栏中的“布尔”下拉菜单中选择“求差”,其余采用默认。
如图—11。
1.1.4创建镜像特征。
执行特征工具条中的“镜像特征”命令,选择如图所示的三个拉伸特征,选择CSYS基准中的XZ平面,单击完成镜像特征。
图—12镜像特征图—13回转草图
1.1.5创建回转特征。
首先在YZ平面内建立如图—13所示草图,然后单击特征工具条中的“回转”命令。
限制栏开始“角度”为“0”终点“角度”为“360”。
如图所示
图—13回转特征图—14附着特征
1.1.6创建突台特征。
单击特征工具条中的“突台”命令,“直径”填写“25”,“高度”填写“10”,“锥角”填写“0”,然后选择如图所示的放置面,单击,选择“点对点”,再选择如图—14所示的圆弧,选择“圆弧中心”。
图—15创建螺纹特征
1.1.7创建螺纹特征。
执行特征操作工具条中的“螺纹”命令,“类型”选择“详细”,数值如图,起始面是最左端的平面,其余默认。
6×M6×1和2×G1/4的螺纹不再详细叙述。
结果如图—16
1.1.8创建边倒圆角特征
执行“特征操作”工具条中的“边倒圆”命令,然后选择如图所示各边,“半径”填“”,单击确定。
完成边倒圆。
图—16边倒圆
齿轮轴三维设计
1.2.1绘制渐开线
1)在UG中执行“文件”—“新建”命令,新建模型文件“chilunzhou”。
2)执行“工具”—“表达式”命令,输入如图—1所示的表达式
图—1表达式
3)执行“插入”—“曲线”—“圆弧/圆”命令,以原点为圆心,绘制半径分别ra,r,和rf的三个圆,如图—2所示
图3.—2三圆图—3渐开线
4)执行“插入”—“曲线”—“规律曲线”命令,以
,xt,zt为参数绘制渐开线,如图—3所示。
1.2.2绘制齿形草图
1)执行“编辑”—“曲线”—“修剪”命令,剪除渐开线曲线在齿顶和齿根圆以外的部分,如图—4所示
图—4修剪曲线图—5绘制直线
2)执行“插入”—“曲线”—“直线”命令,绘制原点渐开线和分度圆交点的直线,如图—5所示
3)执行“编辑”—“变换”—“绕点旋转”旋转上面所绘制的a角度,如图—6所示,并以旋转所得直线伟轴镜像渐开线如图—7所示
图—7镜像曲线图—8绘制齿廓
1.2.3创建齿轮
1)执行“直线与圆弧”工具条中的“圆(切-切-切)”命令,并做相修剪应绘制如图所示的曲线。
2)执行特征工具条中的“拉伸”命令,绘制齿轮毛坯,如图所示
图—9拉伸齿轮坯图—10拉伸求差
3)执行特征工具条中的“实例特征”命令,选择“圆形阵列”,然后选择图—11所示的特征,“方法”为“常规”,“数量”为14,“角度”为“360/4”。
效果如图—12所示。
图—11圆形阵列图创建圆台
1.2.4创建轴
1)隐藏上述草图曲线,执行特征工具条中的“土台”命,“直径”为3,“高度”为2,“拔模角”为0。
如图—2所示。
并执行特征中的“割槽”命令和特征操作中的“倒斜角”命令,切槽尺寸为2×ø,倒斜角尺寸为1×1,
2)在齿轮的另一面建立图—3所示的草图所示,并执行回转命令,并执行特征中的“割槽”命令和特征操作中的“倒斜角”命令,切槽尺寸为2×ø,倒斜角尺寸为1×1结果如图3.—4所示
图—3轴草图图—4回转轴
3)执行特征工具条中的“键槽”命令,绘制4×2.5×18的槽,距离台肩的距离为2,如图3.2――15所示
图—5创建键槽特征
端盖三维设计
1.3.1绘制草图
1)新建文件。
在UGNX建模块中执行“文件”—“新建”命令,建立“duangai”文件。
2)建立主体草图。
在CSYS基准中的XZ平面中建立如图所示的草图
图—1端盖草图图—2宊台草图
3)建立突台草图。
在距离XZ平面22的平面内建立如图—2所示的草图
1.3.2创建拉伸
1)拉伸主体。
执行特征工具条中的拉伸命令,选择如图—4所示的截面,拉伸距离为5
图33—3拉伸主题图—4拉伸突台
2)拉伸突台。
执行特征工具条中的拉伸命令,选择如图—4所示的截面,拉伸距离为7,“布尔”为“求和”如图所示
3)拉伸沉孔。
执行特征工具条中的拉伸命令,选择如图—5所示的截面,拉伸起始距离为,终点距离5,“布尔”为“求差”如图所示
图—5拉伸沉孔图—6孔
1.3.4创建孔
1)孔。
执行特征工具条中的“孔”命令,“直径”3,“深度”2,“锥角”20。
如图—6所示
1.3.5倒圆角
1)倒圆角。
执行特征操作工具条中的“倒圆角”命令,选择如图—7所示各边,半径为,哦如图—8所示
图—7倒圆角图—8端盖
螺钉三维设计
1.4.1创建螺栓主体
1)新建文件。
在UGNX建模块中执行“文件”—“新建”命令,建立“luoding”文件。
2)创建主体。
执行特征工具条中的“圆柱”命令,“矢量”选择X轴负方向,“直径”0,“深度”5。
如图—6所示
图—1圆柱图—2突台
3)突台螺柱。
执行特征工具条中的“圆柱”命令,“矢量”选择X轴正方向,“直径”0,“深度”5。
。
如图—2所示
4)孔。
执行特征工具条中的“孔”命令,“矢量”选择X轴正方向,“直径”5,“深度”3,“锥顶角”20。
如图—3所示
图—3拉伸孔图—4边倒圆
1.4.2倒圆角
执行特征操作工具条中的“倒圆角”命令,选择如图所示截面,半径为,如图—3所示
1.4.3倒斜角
执行特征操作工具条中的“倒斜角”命令,选择如图所示截面,半径为,如图—3所示
图—5倒斜角图—6内六角草图
1.4.4创建孔
1)草图。
执行特征工具条中的“草图”命令,建立如图—6所示草图,
2)拉伸。
执行特征工具条中的“拉伸”命令,选择如图—7所示截面,“终点”距离为3,“布尔”为“求差”,如图所示
图—7拉伸内六角孔图—8螺纹
1.4.5创建螺纹
建立螺纹特征。
执行特征操作工具条中的“螺纹”命令,“小径”.,“长度”20,“螺距”.25,“度”60。
如图所示
其余构建的模型
(1)填料压盖
(2)齿轮(3)压紧螺母
(4)铆钉
第二章各组件的装配
新建装配文件与添加组件
1)新建文件。
单击“标准”工具条中的“新建”按钮,系统弹出“文件新建”对话框,选择“模型”—“模板”中的“装配”项,在“单位”下拉列表中选择“毫米”,在“新文件名”栏的“名称”文本框中输入“zhuangpei”,单击“确定”完成新建文件。
如图2—1所示
图2—1文件新建
2)添加组件。
执行“装配”—“组件”—“添加组件”命令,或单击按钮,系统弹出如图2—2所示的“添加组件”对话框。
然后单“打开”按钮,然后在“部件名”对话框中选择所需部件,然后单击“确定”如图2—3所示,,在“放置”栏的下拉菜单,中选择“绝对原点”,并选中“scatter”然后单击确定,结果如图2—4所示
图2—2选择文件图2—3添加组件
图2—4添加结果
装配齿轮与齿轮轴
1)为了方便装配我们首先将泵体沿着Z轴旋转80度,执行装配工具条中的“重定位组件“命令”,选择泵体然后单击“确定”,选择“绕直线旋转”
按钮,“坐标”选择“0,0,0”单击“确定”,“矢量”选择Z轴,单击“确定”,“角度”填写80,单击“确定”。
2)执行装配工具条中的“配对组件“命令,“配对类型”选择“中心”,“配对对象”选择“对”,然后选择齿轮轴圆柱表面,和与其配对的圆柱表面,单击“应用”,结果如图2--5所示
图2—5中心图2—6配对
3)执行“配对类型”中的“配对”命令,选择齿轮右侧表面,以及泵体上与其破解诶对的表面,单击“应用”,结果如图2—6所示。
4)配对齿轮。
(1)首先将齿轮配对到泵体当中,方法同3)结果如图2—7所示
图—7结果图2—8相切
(2)执行配对类型中的“相切”按钮,然后选择了齿轮轴的齿面与论吃的齿面如图2--8,单击应用。
配对端盖
1)旋转端盖。
执行装配工具条中的“重定位”命令,选择端盖单击“应用”,然后选择“绕)直线旋转”令,“点位置”选择默认,“旋转轴”选择Z轴,“角度”填80度,单击确定。
2)配对端盖。
执行装配工具条中的“配对组件“命令,“配对类型”选择“中心”,“配对对象”选择“2对2”,选择端盖上的铆钉孔的圆柱面以及泵体上与齐对应的空的圆柱面,然后选择另一对圆柱面,单击“应用”结果如图2—9所示,在执行命令,选择段盖上的面以及与泵体上相对应的面,单击“确定”,结果如图2—0所示.
图2—9中心图2—10配对
螺钉的配对
1)添加螺钉。
首先执行装配工具条中的“添加组件”按钮,“部件”栏中“添加部件”选择“luoding”,“重复”栏中“数量”填写“3”,“放置”栏中的“定位”下来菜单中选择“选择原点”,并选中“scstter”,单击“应用”,然后在装配空间里选择一个合适的点,这样就有添加进来了两个螺钉,童言的方法,再添加进来一个“铆钉”,结果如图2—所示
2)中心对齐。
执行装配工具条中的“配对组件“命令,“配对类型”选择“中心”,“配对对象”选择“对”,然后选择螺钉圆柱表面,和与其配对的圆柱表面,单击“应用”,同样的方法将其余两个螺钉进行中心对齐。
结果如图2--2所示
图2—11添加螺钉
图2—12中心图2—13配对
3)平面配对。
执行“配对类型”中的“配对”命令,选择螺钉右侧表面,以及泵体上与其配对对的表面,单击“应用”,同样的方法将其余两个螺钉进行配对,结果如图2—3所示。
镜像装配
执行装配工具条中的“镜像装配“命令,单击“下一步”,选择刚装配好的三个螺钉,单击“下一步”,单击“创建基准平面”按钮,“类型”选择“按某一距离”,然后选择XY平面,距离填“”单击“应用”。
装配结果图。
其余组件的装配不再详细叙述,结果如图2—4所示
第三章创建爆炸图
自动爆炸
单击“爆炸图”工具条的“创建爆炸图”按钮,在弹出测“名称”对话框中填“baozhatu”,单击应用,然后单击“自动爆炸”按钮,然后单击“全选”按钮,确定后系统要求填写“距离”,填为“50”单击确定,系统自动创建爆炸图。
编辑爆炸图
单击“爆炸图”工具条中的“编辑爆炸图”按钮,系统弹出“编辑爆炸图”对话框,如图3—1所示,点亮“选择对象”如图3--2然后选择“duangai”,然后点亮“移动对象”按钮,然后用鼠标拖动坐标系移动到合适位置如图3—3所示。
其余组件均这样操作。
结果图3—4所示
图3—1选择对象图3—2移动对象
图3—3编辑距离图3—4爆炸结果
第四章运动仿真
新建仿真
1)启动UGNX程序,选择“文件”—“打开”或者单击“打开”图标打开文件“zhuangpei”。
2)单击“标准”工具条中的“开始”按钮,弹出开始子菜单。
在子菜单中,选择“运动仿真”选项,系统进入“运动仿真”模块。
3)单击“运动导航器”图标,系统弹出运动导航器窗口。
4)右键单击“运动导航器中的节点,如图4—1所示,选择“新建仿真”选项,弹出“环境”对话框。
图4—1运动导航器图4—2新建仿真
5)选择“动力学”单选按钮,单击“确定”,定义新的仿真方案motion-,如图4—2所示。
6)选择“首选项”—“运动”命令,弹出“运动首选项”对话框。
单击按钮,弹出“全局中立常数”对话框,如图4—3所示,设置GX和GY的值为0,GZ的值为,然后单击确定按钮。
图4—3重力常数图4—4静态线框
7)右键单击屏幕,在弹出的菜单中选择“渲染式样”---“静态线框”命令,则模型显示如图4—4所示。
定义连杆
单击“连杆和运动副”工具条中的“连杆”按钮,弹出连杆对话框,如图4—5所示,“选择对象”选择“泵体”,“设置”选择“固定的”其余默认。
单击确定。
用同样的方法将“chulun”和“chilunzhou”也定义为连杆,注意“设置”中的“固定”不能选中,
图4—5定义连杆
定义质量特性
执行主菜单中的“工具”—“材料属性”,系统弹出“材料”对话框,如图4—6所示,选择“过滤”栏中的“库”按钮,系统弹出搜索准则对话框,如图4—7所示。
点击“匹配数”按钮,单击确定,系统弹出“搜索结果”对话框,如图4—8所示,选择3“steel”单击确定。
图4—6库图4—7匹配数
图4—8选材图4—9定义转动副
定义运动副
1)首先,在部件导航器中将“duangai”“不显示”。
单击“连杆和运动副”工具条中的运动副按钮,系统弹出运动副对话框,如图4--9所示,“类型”选择“旋转副”,然后选择“chilun”的轴端外圆,如图4--10所示所示,注意确保Z轴与齿轮轴线重合。
单击确定
图4—10选择方向/位置图4—11驱动类型
2)定义运动副驱动类型。
用同1)中的方法将“chilunzhou”也定义为转动副,在单击确定之前,单击“驱动类型”按钮,选择“关节运动驱动”,如图4--11所示。
然后单击确定。
定义齿轮副
单击“连杆与运动副”工具条中的“齿轮副”按钮,系统弹出齿轮副对话框如图4--12所示,选择“J00”和”J002”,然后直接单击确定。
结果如图4--13所示
图4—12定义齿轮副图4—13选择运动副
解算方案
单击“运动”工具条中的“解算方案”按钮,系统弹出解算方案对话框如图4--14所示,“解算方案类型”下拉菜单,选择“关节运动驱动”,然后单击确定。
图4—14结算方案图4—15解算
解算
单击“运动”工具条中的解算按钮,系统弹出:
运动驱动对话框如图4--15所示,选中“J003”运动副,“步长”填2,“步数”填000,单击“但不向前”按钮,到此,齿轮泵运动起来了!
!
!
!
模拟工作原理原理。
如图4--16所示,红色箭头为油液
图4—16运动演示
总结
通过本次课程设计使我对UG零件从建模、装配到仿真的过程有了一个清晰的认识,同时也为以后工作做了点准备。
其实,本此课程设计不仅使我对UG设计软件的操作进一步熟练的了,而且也使我对机械工作原理运动仿真的应用有了进一步的了解。
在设计的过程中我的受益是不少的,不仅可对许多以前学过的知识进行回忆,同时也加深了对这些知识的记忆,最重要的是在设计过程中学到了许多新知识和发现自己的一些不足。
随着毕业日子的逼近,毕业设计也接近尾声。
在指导老师的带领下,我终于顺利完成毕业设计(论文)。
在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结,但是通过这次毕业设计我发现自己的专业知识的不足。
毕业设计不是对前面所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的一种提高。
这次毕业设计是我明白了自己的知识还是比较欠缺的。
自己要学的知识还有很多,以前总是觉得自己什么都会,什么东西都懂,有点眼高手低。
通过这次毕业设计我明白了学习是一个长期积累的过程,在以后的工作、生活中都应该不断的学习,努力提高自己知识和综合素质。
注重理论与实践的相结合。
致谢
本论文是在指导陈小芹老师的悉心教诲指导下完成的,在整个课程设计期间,得到了导师的认真指导和帮助,导师的严谨学风和渊博学识使本人受益匪浅,在此表示诚挚的敬意和由衷的感谢。
同时
此次课程设计历时一个多月,是我大学学习中遇到过的时段最长、涉及内容最广、工作量最大的一次设计。
用老师的一句话概括就是这次毕业设计相当如是把以前的小课程设计综合在一起的过程,只要把握住每个小节的精华、环环紧扣、增强逻辑,那么这次的任务也就不难了。
我此次的任务是做一个项目的招标文件。
虽说老师说的话让此次的毕业设计看起来不是那么的可怕,但是当我真的开始着手时,还的确是困难重重。
俗话说的好,“磨刀不误砍柴工”,当每次遇到不懂得问题时,我都会第一时间记在本子上面,然后等答疑的时候问两位老师,老师对于我提出来的问题都一一解答,从来都不会因为我的问题稍过简单加以责备,而是一再的告诫我做设计该注意的地方,从课题的选择到项目的最终完成,老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持,他们真正起到了“传道授业解惑疑”的作用,让人油然而生的敬佩。
感谢在百忙中评阅论文和参加答辩的各位领导和老师,由于首次作CAPP系统的开发,错误、漏洞一定不少,望各位老师不吝赐教。
。
参考文献
基础教程》,机械工业出版社,2009年2月第一版。
[2]林琳,石勇,李江,《UGNX机械设计典型范例》,电子工业出版社,2008年一月第一次印刷。
[3]付本国,《UGNX三维机械设计》,机械工业出版社,2006年一月第一版。
[4]韩凤起,《UGNX机械设计范例解析》,机械工业出版社,2006年一月第一版。
[5]刘哲,《机械制图习题集》,国防工业出版社,2006年九月第一版。
[6]刘家平,《机械制图》,武汉理工大学出版社,2008年八月第一版。
[7]于兴芝,朱敬超,《机械设计基础》,武汉理工大学出版社,2008年八月第一版。
[8]赵立宏,刘依星,《CAD/CAM实训图集》,华南理工大学出版社,2009年九月第四次印刷。
[9]陈子银,《CAD/CAM技能实训图册》,华南理工大学出版社,2009年二月第一版。
[10]刘家平,刘立新,《AutoCAD应用教程》,东北师范大学出版社,2010年二月第一版。
指导教师评语及成绩评定
论文成绩:
指导教师(签字):
年月日
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