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巴 旦 木 脫 青 皮 機 的 設(shè) 計 陳 艷 敏 塔里木大學機械電氣化工程學院 阿拉爾 843300 摘要 巴旦木脫青皮機是對帶青皮的巴旦木進行脫皮 本機的設(shè)計主要是針對眼下巴旦木產(chǎn)地的人工 去青皮作業(yè)勞動工期長 用工量大等問題 該機是采用螺旋篩筒式分離篩 螺旋形的脫皮葉片 可一次完 成巴旦木的脫青皮與果皮分離作業(yè) 巴旦木的栽植著重位于喀什等地 種植史具有上千年 但是出于 它的種植規(guī)模較小 就此它的發(fā)展沒有得到注重 巴旦木在生產(chǎn)長河中的首要問題就是巴旦木脫青皮 目 前主要的傳統(tǒng)剝青皮的手段是人工脫青皮 但人工脫青皮具有很大的弊端 首要的就是增加了勞動強度 人們在長期的工作過程中就會感到很累 而且長期剝皮會對人體造成很大的傷害 手指會變得很臟 而且 指甲會感到疼痛等 而且人工剝皮的作業(yè)工期長 用工量較大 同時使生產(chǎn)成本變高 不能滿足機械化生 產(chǎn) 因此設(shè)計一款合理的巴旦木脫青皮具有重要意義 根據(jù)巴旦木外形特征及脫皮特性進行力學分析與結(jié) 構(gòu)設(shè)計 最終得出巴旦木脫青皮機合理可行的設(shè)計方案及參數(shù) 關(guān)鍵詞 巴旦木 脫青皮 分離裝置 脫皮特性 中圖分類號 TD451 文獻標識碼 A 0 引言 作為全球四大著名堅果之一的巴旦木 也叫巴旦杏 其擁有非常高的補養(yǎng)值 全部 堅果中營養(yǎng)價值最高的就是巴旦木 它的營 養(yǎng)值是同份量牛肉的 6 倍 巴旦木歸因于它 得天獨厚的滋養(yǎng)價值和豐富的 18 種微量素將 成為林果中的桂林一枝 1 然而眼下我 國的巴旦木深加工技術(shù)還未得到一定的發(fā)展 巴旦木在生產(chǎn)長河中的首要問題就是巴旦木 脫青皮 目前的主要手段仍然是采用人工進 行脫青皮處理 然而巴旦木的成熟期是勞動 密集型工期 人力成本高 且工作效率極低 還不能滿足巴旦木機械化生產(chǎn)的需求 因此 設(shè)計結(jié)構(gòu)合理的巴旦木脫青皮機勢在必行 2 以便解決當前巴旦木人工脫青皮的 一些問題 如 勞動強度大 工作周期長 用工量大等 因此研發(fā)了一款巴旦木脫青皮 機 本機使用螺旋篩筒式的間隙設(shè)計 可一下 實現(xiàn)青皮和果皮分開作業(yè) 3 再者拆卸替換 易損件十分方便 還添加了活門設(shè)計來解決 堵塞等問題 通過對巴旦木外形性狀與脫皮 特性進行力學分析和構(gòu)造設(shè)計 最終可得到合 理的參數(shù)和可行的設(shè)計方案的巴旦木脫青皮 機 3 5 1 巴旦木脫青皮機的設(shè)計 1 1 整機的工作原理 作業(yè)時由動力傳動系統(tǒng)驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)帶 動脫皮葉片轉(zhuǎn)動 從喂料斗落入送料腔的帶 青皮巴旦木送人青皮分離篩與脫皮葉片構(gòu)成 的脫皮空間內(nèi) 帶青皮的巴旦木在脫皮葉片 的帶動下相互揉搓摩擦同時與青皮分離篩內(nèi) 壁和脫皮葉片摩擦 致使表面青皮剝離 剝 離下來 的青皮從青皮分離篩的篩孔或縫隙中排出 脫皮后的巴旦木從出料口排出 1 2 巴旦木脫青皮機的傳動原理 電機與皮帶及皮帶輪組成本機的傳動系 統(tǒng) 電機的選擇主要是依據(jù)傳動過程中所需 要的傳動需求以及生產(chǎn)過程中是否具有節(jié)約 成本的理念來進行選取的 在傳動比精度要 求不太高的地方 鑒于皮帶傳動的結(jié)構(gòu)比較 簡易 傳動比較平穩(wěn) 同時造價比較低與緩 沖吸振的好處 因此 可首要選則皮帶進行 傳動 在電機的驅(qū)動下 巴旦木脫青皮的機的 動力進行傳遞 電機帶動主動皮帶輪轉(zhuǎn)動 然后將動力傳遞到軸上 依此來帶動葉片旋 轉(zhuǎn) 即完成巴旦木脫青皮機的傳動 最終實 現(xiàn)脫去巴旦木的青皮 1 3 巴旦木脫青皮機整機圖 1 行走輪 2 機架 3 電動機 4 主動皮帶輪 5 皮帶 6 從動皮 7 料斗 8 分離篩擋板 9 螺旋脫皮葉片 10 青皮分離篩 11 出料口 圖 1 1 巴旦木脫青皮機 2 主要部件的設(shè)計 2 1 螺旋脫皮葉片與篩筒壁間隙的設(shè)計 利用揉搓和擠壓的原理可以讓巴旦木空 腔間進行受理 進而使青皮脫落 因此此的 間距的大小可以根據(jù)所要分離巴旦木的尺寸 大小來確定 其中間距要按照巴旦木的三維 尺寸的最小尺寸為準 如果脫皮部件和篩筒壁的間隙過大時 青皮將不能夠進行有效剝離 如果是過小的 間距時 將會導致巴旦木仁的破損率增大 造成很大的經(jīng)濟損失 故而設(shè)計一個合理的 間距是十分重要的 帶青皮的巴旦木外形大 小和去青皮的巴旦木的外形尺寸大小 及理 論的青皮厚度值是確定此間距大小的依據(jù) 通過相關(guān)資料可知 該數(shù)據(jù)為一個區(qū)間值 d 10mm 20mm 圖 2 1 分離篩與脫皮葉片間距圖 2 2 分離篩的設(shè)計 柵條間距是影響巴旦木含雜率的一個重 要參數(shù) 不合適的間距將會就會造成巴旦木 與青皮不能夠有效的分開 巴旦木果實也很 有可能會從縫隙中掉下來 根據(jù)資料查詢和 試驗結(jié)果表明 青皮厚度是 5 9mm 所以柵 條間距以 5 9mm 為宜 通過資料查詢 最后確定了篩筒柵條的 間距為 7mm 圖 2 2 分離篩 2 3 脫皮葉片的設(shè)計 在巴旦木脫青皮的過程中 要有適宜的強 度 硬度 而且還需要一點的彈性 否則就 會造成脫皮不凈 脫皮破損率高等問題 同 時剝好的巴旦木從出料口出來 因此將葉片 設(shè)計成 螺旋形的葉片 外部要有3cm 厚度的橡膠材 料 1 橡膠葉片 2 45 鋼葉片 3 主軸 4 鍵 圖 2 3 軸及脫皮葉片 3 巴旦木脫青皮機傳動部件的設(shè) 計 3 1 電機的選擇 通過試驗測量和資料查找可得出巴旦木 脫青皮所需要的力約為 5N 破巴旦木仁所需 要的力約為 7N 一顆帶青皮的巴旦木的重量 大約是 18g 22g 在這里取平均值為 20g 通過 資料查找可知 每個旋轉(zhuǎn)葉片之間的間距約 9 11cm 在這里選取間距為 10cm 由于巴旦木脫青皮時受力比較復雜 所 以取理想情況 根據(jù)動能定理 則有 4 SFmv 021 1 4 60 Dnv 2 上式中 m 一單個帶青皮巴旦木平均質(zhì) 量 kg v 一葉片線速度 m s n 葉片轉(zhuǎn)速 r min D 葉片直徑 m F 葉片對巴旦木的打擊力 N S 一巴旦木受葉片沖擊相對位移 m 根據(jù)巴旦木的破殼條件 F 破青皮力 F F 破仁力 可以計算得出巴旦木脫青皮所需要的葉 片的轉(zhuǎn)速約為 270 320r min 因此可選取取 主軸的轉(zhuǎn)速是 290r min 因此單個巴旦木脫青皮所需要的功率為 4 FvP 3 由公式 4 2 可得葉片的線速度 v 4 sm Dnv 59 7605 14 32 4 所以功率為 4 wFvP95 37 5 5 參考相關(guān)資料可知道該機具的生產(chǎn)率為 400kg h 可以得出該脫青皮機單位時間可對 0 11Kg 的巴旦木進行脫青皮 所以一次可破 約 6 顆巴旦木 則所需總功率 P 總 4 kwp23 07 695 總 6 查閱相關(guān)資料可得出 V 帶傳動的傳動比 范圍為 4 6 所以電動機轉(zhuǎn)速的合理范圍為 4 min 160291rinn 滾 筒電 機 7 4 in 140296rinn 滾 筒電 機 8 根據(jù)機械設(shè)計手冊第 4 版可查出符合此 條件的電機型號為 YC8014 4 結(jié) 論 本文是圍繞農(nóng)用機械產(chǎn)品 巴旦木脫 青皮機的設(shè)計 實現(xiàn)了巴旦木脫青皮的機械 化 此機器使用后 改變了以前人工勞動強 度大 效率低的缺點 同時節(jié)約了廣大農(nóng)民 群眾的勞動時間 并增加了生產(chǎn)率與生產(chǎn)質(zhì) 量 此巴旦木脫青皮機的研制滿足了大部分 用戶的需要 該機器脫青皮率高 果仁的破 碎率低 也解放了勞動力 可實現(xiàn)去青皮的 過程 該機的關(guān)鍵部分是螺旋脫皮葉片結(jié)構(gòu)與 青皮分離篩結(jié)構(gòu) 因為巴旦木脫青皮的整個 過程都是由這兩部分完成的 剝出來的巴旦 木能不能符合要求 完全是看螺旋脫皮葉片 與青皮分離篩的性能能不能達到要求 經(jīng)理 論分析 在這次畢業(yè)設(shè)計中的結(jié)果主要有 1 在本機具的設(shè)計的過程中 把葉 片設(shè)計成了螺旋的形狀 可以實現(xiàn)一邊剝皮 一邊輸送的作用 同時脫皮葉片的最外端加 了一層橡膠的材料 可以使巴旦木脫青皮后 的破損率較低 2 本機具在設(shè)計分離篩和葉片與分 離篩形成的脫皮空間時 根據(jù)巴旦木的三圍 尺寸和青皮的尺寸來設(shè)計篩筒的大小 來實 現(xiàn)脫青皮的工作等 3 該裝置設(shè)計結(jié)構(gòu)合理 剝青皮效 果好 使用方便 生產(chǎn)效率高 降低了成產(chǎn) 成本等 參考文獻 1 李疆 扁桃的栽培及研究概況 J 果樹學報 2002 19 5 346 350 2 吐魯洪 吐爾迪 吐遜 等 6BD 150 型巴旦木破殼 機的研制 J 農(nóng)機化 2009 3 36 38 3 喬圓圓 郭兆峰 牛長河 等 6TB 400 型巴旦木脫 青皮機的優(yōu)化 J 農(nóng)機化 2014 1 21 30 4 樊濤油茶果脫青皮機的設(shè)計林業(yè)機械與木工設(shè) 備 2011 10 10 35 36 5 成健紅 候平 巴旦杏的產(chǎn)業(yè)發(fā)展及其研究進展 J 干旱區(qū)研究 2000 17 1 32 37 6 蘭彥平 巴旦杏的研究現(xiàn)狀及開發(fā)利用前景 J 林業(yè)科學研究 2004 17 5 674 769 7 張林泉 龔麗 剝殼機具的現(xiàn)狀及效果改進方法 的探討 J 食品與機械 2006 4 72 74 8 郭琪琴 劉竹麗 新型食用杏核脫殼裝置 J 機械 設(shè)計與研究 2004 20 83 84 9 袁巧霞 劉濤生 干燥和冷凍處理對銀杏核脫殼 效果的影響 J 華中農(nóng)業(yè)大學學報 2002 2 88 90 10 辛動軍 史建新 核桃剝殼機導向裝置實驗研究 J 農(nóng)業(yè)大學學報 2001 24 2 79 82 15 趙小廣 宗力 堅果類物料脫殼技術(shù)應用與發(fā)展 現(xiàn)狀 J 農(nóng)機化 2005 6 29 32 16 楊可楨 程光蘊 李仲生 機械設(shè)計基礎(chǔ) M 高等 教育出版社 206 226 17 吳宗澤 機械設(shè)計 課程設(shè)計手冊第四版 高等教 育出版社 56 183 巴旦木脫青皮機的設(shè)計 學生姓名 陳 艷 敏 學 號 8031212224 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 16 2 指導老師 肖愛玲 日 期 2016 05 塔里木大學機械電氣化工程學院制 16 屆畢業(yè)論文 前 言 巴旦木的栽植著重位于喀什等地 種植史具有上千年 但是出于它的種植規(guī)模較 小 就此它的發(fā)展沒有得到注重 巴旦木在生產(chǎn)長河中的首要問題就是巴旦木脫青皮 目 前主要的傳統(tǒng)剝青皮的手段是人工脫青皮 但人工脫青皮具有很大的弊端 首要的就是增 加了勞動強度 人們在長期的工作過程中就會感到很累 而且長期剝皮會對人體造成很大 的傷害 手指會變得很臟 而且指甲會感到疼痛等 而且人工剝皮的作業(yè)工期長 用工量 較大 同時使生產(chǎn)成本變高 不能滿足機械化生產(chǎn) 因此設(shè)計一款合理的巴旦木脫青皮具 有重要意義 本設(shè)計主要是從動力選型 動力的傳動部分 脫皮葉片的設(shè)計 分離篩的設(shè)計 機架 的設(shè)計等方面進行設(shè)計的 其中脫皮葉片和分離篩是最主要的設(shè)計 通過設(shè)計合理的葉片 和分離篩來實現(xiàn)更好的脫青皮的目的 該巴旦木脫青皮機的重要組成部分有機架 動力結(jié) 構(gòu) 傳動部分 主軸 螺旋脫皮葉片 青皮分離篩等 能夠快速高效率地完成脫皮 關(guān)鍵詞 巴旦木 脫青皮 分離裝置 脫皮特性 目 錄 1 引言 1 1 1 課題研究的目的與意義 1 1 2 國內(nèi)巴旦木脫青皮發(fā)展現(xiàn)狀 1 1 3 國外研究現(xiàn)狀及分析 2 1 4 課題重點研究的問題及解決思路 2 1 5 設(shè)計的主要內(nèi)容 2 1 6 工作條件及解決方法 3 2 巴旦木脫青皮機總體結(jié)構(gòu) 3 2 1 巴旦木脫青皮機的基本結(jié)構(gòu) 3 2 2 巴旦木脫青皮機原理 4 2 3 巴旦木脫青皮機的傳動原理 5 2 4 巴旦木脫青皮機脫青皮受力分析 5 3 巴旦木脫青皮機主要零部件的設(shè)計 5 3 1 螺旋脫皮葉片與篩筒壁間隙的設(shè)計 5 3 2 分離篩的設(shè)計 6 3 4 支撐架設(shè)計 7 3 5 機架的設(shè)計 8 4 巴旦木脫青皮機傳動部件的設(shè)計 9 4 1 電機的選擇 9 4 2 軸傳動比的確定 10 4 3 V 帶的確定 11 5 軸組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核 14 結(jié) 論 16 致 謝 17 參考文獻 18 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 1 1 引言 1 1 課題研究的目的與意義 作為全球四大著名堅果之一的巴旦木 也叫巴旦杏 其擁有非常高的補養(yǎng)值 全部堅 果中營養(yǎng)價值最高的就是巴旦木 它的營養(yǎng)值是同份量牛肉的6倍 巴旦木歸因于它得天獨 厚的滋養(yǎng)價值和豐富的18種微量素將成為林果中的桂林一枝 1 然而眼下我國的巴旦 木深加工技術(shù)還未得到一定的發(fā)展 巴旦木在生產(chǎn)長河中的首要問題就是巴旦木脫青皮 目前的主要手段仍然是采用人工進行脫青皮處理 然而巴旦木的成熟期是勞動密集型工期 人力成本高 且工作效率極低 還不能滿足巴旦木機械化生產(chǎn)的需求 因此設(shè)計結(jié)構(gòu)合理 的巴旦木脫青皮機勢在必行 2 以便解決當前巴旦木人工脫青皮的一些問題 如 勞動強度大 工作周期長 用 工量大等 因此研發(fā)了一款巴旦木脫青皮機 本機使用螺旋篩筒式的間隙設(shè)計 可一下實現(xiàn) 青皮和果皮分開作業(yè) 再者拆卸替換易損件十分方便 還添加了活門設(shè)計來解決堵塞等問 題 通過對巴旦木外形性狀與脫皮特性進行力學分析和構(gòu)造設(shè)計 最終可得到合理的參數(shù)和 可行的設(shè)計方案的巴旦木脫青皮機 3 5 1 2 國內(nèi)巴旦木脫青皮發(fā)展現(xiàn)狀 喀什是巴旦木工廠所有者當前區(qū)域匯集的地方 雖然歷史已經(jīng)發(fā)展了幾千年 對已種植 巴旦木的關(guān)注一直不被看好 種植的情況比較少 全部剝離 復雜的破殼由手工完成 巴 旦木去皮機仍處于發(fā)展的審判階段 隨著維吾爾自治區(qū)實施的林果的發(fā)展戰(zhàn)略 轉(zhuǎn)型 戰(zhàn)略江南農(nóng)業(yè)經(jīng)濟 巴旦木的種植殖已經(jīng)成為了樹果業(yè)的重要組成部分 十二五 期間 種植面積和所有巴旦木的產(chǎn)量受到越來越多的巴旦木產(chǎn)業(yè)將成為該縣工業(yè)南部的中堅力量 自從實行林果從粗放式向優(yōu)質(zhì)高效林果轉(zhuǎn)型后 巴旦木的產(chǎn)量將得到迅速增高 但由 于巴旦木手工操縱效率低 脫青皮 破殼和去雜過程將很難得到良好的解決 6 8 在這種發(fā) 展情況下 巴旦木機械化收獲 去青皮 機械化破殼應該獲得十分重視 但是眼下還沒有 合適的機器應用在巴旦木收獲 脫皮 烘干和去殼的作業(yè)過程中 目前脫青皮現(xiàn)狀 就當前而言 對地帶堅果去青皮的研究基本上都匯集在核桃與巴旦木的去青皮上 面 傳統(tǒng)的法子有 1 人工脫青皮法 也就是當巴旦木自然成熟后 青皮開裂 果實墜落 依靠人工剝皮 但人工脫青皮會使生產(chǎn)率較低 生產(chǎn)成本較高 同時長期工作會對人體造成很大的傷害 影響我們的身體健康 2 機械剝離法 使用鋼絲刷來刷青皮從而剝離青皮和毛刷清洗機為現(xiàn)有機械化剝離的 主要方法的組合 美國核桃脫皮機在2004年首次被農(nóng)機所引進到我國 為了解決此機 存留下來的適應性差的問題 因此而研制了 6BXH 800 型核桃青皮剝離機 使用鋼絲刷 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 2 刷掉核桃的青皮 但鑒于核桃是薄皮硬殼 在工作過程中存在有硬殼破損的問題 故沒有 獲得有效推行 但是此項技術(shù)不能用在巴旦木脫青皮上 由于核桃與巴旦木的物料特征的 不同 使用之后將會導致巴旦木核的破碎率增加 10 11 當前 巴旦木脫青皮的機械設(shè)施我在國還未研制出來 也沒有相關(guān)的文獻材料可以運 用在巴旦木脫青皮的研究方面 由于農(nóng)牧局在2013年提供了支援 一款巴旦木脫青皮 機在農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)機的研究下誕生了 通過使用擠壓和揉搓的原理來實現(xiàn)巴旦木脫青 皮工作 1 3 國外研究現(xiàn)狀及分析 美國巴旦木的產(chǎn)量始終位居全球巴旦木生產(chǎn)和栽種的首位 直到當前的29 1萬 hm2 產(chǎn)量是全球總產(chǎn)量的56 2 重要的是商品的總價值達到了38 7億美元 平均單產(chǎn)是世界第 一 4 85t hm 2 也是我國平均單產(chǎn) 3 1 t hm 2 的1 56 倍 在巴旦木栽植 品種改良 開發(fā)方面美國不僅僅看中高新生物技術(shù) 還非常重視巴旦 木機械化生產(chǎn)與加工 實現(xiàn)了一套完整的巴旦木機械化生產(chǎn) 其關(guān)鍵過程是為 首先進行田間管理機械化 比如進行施肥 剪枝等過程 然后收獲 機械化 接著進行脫青皮 干燥 儲藏等工作 以便不減低巴旦木果仁內(nèi)部的品質(zhì) 巴旦 木的收獲和脫青皮的有關(guān)環(huán)節(jié)都嚴格遵照了美國巴旦木協(xié)會規(guī)定的工藝標準和質(zhì)量標準來 進行操作與檢驗 3 目前 巴旦木全程機械化的田間作業(yè)已經(jīng)在美國落實 田間收獲通過大型機械化完成 脫青皮不僅僅是單一的作業(yè)過程 美國巴旦木機械化收獲過程是 首先使用振動式收獲機 使巴旦木從樹上震落 集成條鋪放在田間 待巴旦木的水分減少到一定程度時 青皮與硬 殼之間的黏結(jié)力就會變小 然后由撿拾機進行撿拾 之后輸送的過程中 可使巴旦木青皮 脫落 然后利用風選 把那些夾雜在巴旦木間的草 葉 青皮等雜質(zhì)去除 最后由集料箱 把去雜后的巴旦木收集起來 這樣就完成了巴旦木的田間收獲工作 巴旦木脫青皮機 目 前在小型農(nóng)場主加工方面使用的比較多 11 1 4 課題重點研究的問題及解決思路 1 提出原有巴旦木脫青皮機的缺點 并優(yōu)化設(shè)計各部分 做出合理的方案 2 首先弄清楚該機器的基本原理 3 接著對該機器的動力來源 傳動方式 輸送方式和分離部分進行分析研究 4 查找資料對主要部件的設(shè)計 計算和選用 1 5 設(shè)計的主要內(nèi)容 該裝置運用摩擦 揉搓等原理使巴旦木青皮和果仁分離 整個機器的工作過程包括運 動學 動力學等 通過電動機提供動力 工作時通過動力傳動系統(tǒng)來驅(qū)動主軸轉(zhuǎn)動 接著 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 3 帶動螺旋型脫皮葉片轉(zhuǎn)動 然后帶青皮的巴旦木將由喂料斗落入送料腔 然后到脫皮空間 內(nèi) 之后旋轉(zhuǎn)葉片與帶青皮的巴旦木相互揉搓摩擦 同時也與分離篩內(nèi)壁和脫皮葉片摩擦 進而把青皮剝離 青皮從篩孔和隙縫中排出 脫皮后的巴旦木從出料口排出 該機器的主 要組成機構(gòu)是機架 動力系統(tǒng) 傳動部分 主軸等 能快速高效率地完成脫皮 減輕勞動 強度 提高工作效率等 11 本課題重點研究核桃采摘巴旦木脫青皮機的傳動裝置 輸送裝置及分離裝置 1 查閱有關(guān)資料選擇相關(guān)參數(shù)及材料 設(shè)計各部分裝置 2 設(shè)計完各零部件后 進行裝配組合 試驗設(shè)計的可靠性 3 運用三維軟件 繪制三維零件圖和裝配圖 4 運用三維軟件完成整機和各零部件的三維建模并進行運動仿真 1 6 工作條件及解決方法 現(xiàn)在機械化生產(chǎn)的加速發(fā)展 目前已經(jīng)有很多機械制造廠在生產(chǎn)脫青皮機 我們可以 在原有的破青皮機上進行改造和優(yōu)化 已達到更好的工作性能 我們可以參照核桃脫青皮 機和杏仁破殼機等機器進行設(shè)計巴旦木脫青皮機 巴旦木脫青皮機的結(jié)構(gòu)應在已有堅果脫青皮機的基礎(chǔ)上改進 但必須保持脫青皮機所 具有的工作性能 保證能夠滿足脫青皮率 分離率等要求 在巴旦木脫青皮機的設(shè)計時 可參考各類脫青皮機的工作原理 對其結(jié)構(gòu)分析 找出符合要求的脫青皮機的類型 2 巴旦木脫青皮機總體結(jié)構(gòu) 2 1 巴旦木脫青皮機的基本結(jié)構(gòu) 機架 動力傳動系統(tǒng) 主軸 送料腔 喂料斗 青皮分離篩 脫皮葉片 出料口等是 巴旦木脫青皮機的主要組成部分 本機的核心部件主要是青皮分離篩及其內(nèi)部的轉(zhuǎn)動部件 葉片轉(zhuǎn)動時形成的螺旋空間 推動巴旦木物料向出料口方向移動 巴旦木青皮在脫皮葉片邊緣與分離篩內(nèi)壁組成的空腔 中進行擠壓揉搓 從而把巴旦木的青皮脫去 巴旦木脫青皮機機的總體方案圖如下圖所示 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 4 1 行走輪 2 機架 3 電動機 4 主動皮帶輪 5 皮帶 6 從動皮帶輪 7 料斗 8 分離篩擋板 9 螺旋脫皮葉片 10 青皮分離篩 11 出料口 圖 2 1 a 巴旦木脫青皮機 巴旦木脫青皮機整體結(jié)構(gòu)如圖2 2所示 1 行走輪 2 機架 3 電動機 4 皮帶輪護罩 5 分離篩擋板 6 喂料斗 7 螺旋脫皮葉片 8 主軸及軸承組件 9 出料口 10 青皮分離篩 圖 2 1 b 巴旦木脫青皮機結(jié)構(gòu)簡圖 2 2 巴旦木脫青皮機原理 巴旦木破殼分離機的工作原理如上圖圖2 2所示 在進行脫皮作業(yè)時由主軸的旋轉(zhuǎn)是由動力傳動系統(tǒng)來進行驅(qū)動 同時螺旋型葉片轉(zhuǎn)動 然后帶青皮的巴旦木由料斗送入料腔 再到脫皮空間內(nèi) 之后利用相互揉搓摩擦的原理對 帶青皮的巴旦木施加力 然后將青皮剝下 之后從篩孔和隙縫可以把剝掉的青皮排出到地 面 出料口把脫好的巴旦木輸送出來 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 5 2 3 巴旦木脫青皮機的傳動原理 電機與皮帶及皮帶輪組成本機的傳動系統(tǒng) 電機的選擇主要是依據(jù)傳動過程中所需要 的傳動需求以及生產(chǎn)過程中是否具有節(jié)約成本的理念來進行選取的 在傳動比精度要求不 太高的地方 鑒于皮帶傳動的結(jié)構(gòu)比較簡易 傳動比較平穩(wěn) 同時造價比較低與緩沖吸振 的好處 因此 可首要選則皮帶進行傳動 在電機的驅(qū)動下 巴旦木脫青皮的機的動力進行傳遞 電機帶動主動皮帶輪轉(zhuǎn)動 然 后將動力傳遞到軸上 依此來帶動葉片旋轉(zhuǎn) 即完成巴旦木脫青皮機的傳動 最終實現(xiàn)脫 去巴旦木的青皮 2 4 巴旦木脫青皮機脫青皮受力分析 帶青皮的巴旦木在脫皮過程中主要受兩組力 其中一組是脫皮葉片作用在帶青皮巴旦 木上的擠壓力F 擠 此力可分解成摩擦力f 1和壓力F 1 另一組是篩筒壁作用在青皮巴旦木上 的支撐力F支 此力也可以分解成摩擦力f 2和支力F 2 通過這兩組力的擠壓與揉搓可以使青皮和巴旦木果實進行分離 然后破碎后的青皮將 從分離篩篩孔掉落 3 巴旦木脫青皮機主要零部件的設(shè)計 3 1 螺旋脫皮葉片與篩筒壁間隙的設(shè)計 脫皮葉片隨著主軸旋轉(zhuǎn)進行旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)動過程中通過螺旋葉片來帶動巴旦木物料向出口 方向移動 由于巴旦木是在脫皮葉片邊緣和分離篩內(nèi)壁組成的空腔間進行揉搓和擠壓 進 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 6 而使青皮脫落 因此脫皮葉片和分離篩內(nèi)壁的間距大小可以根據(jù)所要分離巴旦木的尺寸大 小來確定 其中間距要按照巴旦木的三維尺寸的最小尺寸為準 篩筒間隙是影響巴旦木破損率和脫凈率的一個主要參數(shù) 如果脫皮部件和篩筒壁的間 隙過大時 青皮將不能夠進行有效剝離 如果是過小的間距時 將會導致巴旦木仁的破損 率增大 造成很大的經(jīng)濟損失 故而設(shè)計一個合理的間距是十分重要的 帶青皮的巴旦木 外形大小和去青皮的巴旦木的外形尺寸大小 及理論的青皮厚度值是確定此間距大小的依 據(jù) 通過相關(guān)資料可知 該數(shù)據(jù)為一個區(qū)間值d 10mm 20mm 在這里選取d為15mm 圖 3 1 脫皮葉片與篩筒壁間隙圖 3 2 分離篩的設(shè)計 柵條間距是影響巴旦木含雜率的一個重要參數(shù) 不合適的間距將會就會造成巴旦木與 青皮不能夠有效的分開 巴旦木果實也很有可能會從縫隙中掉下來 根據(jù)資料查詢和試驗 結(jié)果表明 青皮厚度是5 9mm 所以柵條間距以5 9mm 為宜 通過資料查詢 最后確定了篩筒柵條的間距為7mm 在試驗過程中發(fā)現(xiàn)除了間隙的確 定之外 圓鋼尺寸的不同來作為柵條材料 對巴旦木脫青皮的效果也有一定的影響 通過 試驗對比后 選擇直徑為8的圓鋼作為柵條材料 此間距與柵條圓鋼尺寸還可以同時應用在 其他品種的青皮脫離作業(yè)過程中 并且果實與青皮的分離效果均比較好 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 7 圖 3 2 分離篩 由于該機具在工作過程中的效率較高 為了防止在工作過程中發(fā)生堵塞狀態(tài) 因此 特意在此次設(shè)計中增添了活門篩的設(shè)計 這樣保證了發(fā)生堵塞時可以更好 更便利的把堵 塞的巴旦木給拿掉 更便于后續(xù)的工作 同時也減少了危險性 圖 3 3 活門篩 3 4 支撐架設(shè)計 在螺旋脫皮葉片上設(shè)置了一支撐架 支撐架材料選取軸的材料為45鋼 調(diào)質(zhì)處理 支 撐架主要起到連接和支撐螺旋脫皮葉片的作用 支撐架焊接在滾軸上 依此來實現(xiàn)連接和 支撐的作用 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 8 圖 3 4 支撐架 3 5 機架的設(shè)計 承載全部巴旦木脫青皮機的載體就是機架 它是一種大型的部件 尺寸與整個巴旦木 脫青皮機的尺寸相互聯(lián)系 同時由于分離篩和螺旋脫皮葉片處于重要位置 因此它的整個 重量分配以及平衡點需要考慮 圖 3 5 a 機架三維圖 圖 3 5 b 機架二維圖 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 9 若機架很大將會影響整機的大小 重量等 穩(wěn)定性也會得不到好的控制 如果機架尺 寸太小 那么不但不能滿足脫青皮的任務(wù)同時也會對整個脫青皮的效率造成巨大影響 從 重量因素上考慮的話 機架過重的話那么整機也會過重 對牽引的要求就會增加 機架對 底座的高度也要與巴旦木脫青皮機整體外觀尺寸進行匹配設(shè)計 通過數(shù)據(jù)對比和收獲機尺寸考慮 確定機架長1640mm 寬810mm 800mm采用60 60mm 的方管進行焊接成型 4 巴旦木脫青皮機傳動部件的設(shè)計 4 1 電機的選擇 通過試驗測量和資料查找可得出巴旦木脫青皮所需要的力約為5N 破巴旦木仁所需要 的力約為7N 一顆帶青皮的巴旦木的重量大約是18g 22g 在這里取平均值為20g 通過資料 查找可知 每個旋轉(zhuǎn)葉片之間的間距約9 11cm 在這里選取間距為10cm 由于巴旦木脫青皮時受力比較復雜 所以取理想情況 根據(jù)動能定理 則有 4 1 4 2 60 nvD 其中上式中 m 單個帶青皮巴旦木平均質(zhì)量 kg v 葉片線速度 m s n 葉片轉(zhuǎn)速 r min D 葉片直徑 m F 葉片對巴旦木的打擊力 N S 巴旦木受葉片沖擊的相對位移 m 根據(jù)巴旦木的破殼條件 破青皮力 F 破仁力 可以計算得出巴旦木脫青皮所需要的葉片的轉(zhuǎn)速約為270 320r min 因此可選取取主 軸的轉(zhuǎn)速是290r min 因此單個巴旦木脫青皮所需要的功率為 4 3 FvP 由公式4 2可得葉片的線速度 v 4 4 smDn 59 76014 329 所以功率為 4 5 wFvP 5 7 SFm 21 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 10 參考相關(guān)資料可知道該機具的生產(chǎn)率為 400kg h 可以得出該脫青皮機單位時間可對 0 11Kg的巴旦木進行脫青皮 所以一次可破約 6顆巴旦木 則所需總功率P 總 4 6 kwp23 07 95 37 總 查閱相關(guān)資料可得出V帶傳動的傳動比范圍為4 6 所以電動機轉(zhuǎn)速的合理范圍為 4 7 min 16411 rin滾 筒電 機 4 8 70292 滾 筒電 機 根據(jù)機械設(shè)計手冊第4版可查出符合此條件的電機型號為YC8014 它主要的性能如下 表2 1所示 表4 1 電機參數(shù) 電機型號 額定功率 W 滿載轉(zhuǎn)速 r min 電機質(zhì)量 kg YC8014 250 1400 14 4 2 軸傳動比的確定 1 總傳動比為 4 9 8 4 i總 所以由此可以取出 V 帶的傳動比 初步取 i 4 8 因此傳動裝置的運動與參數(shù)計算如下 軸的轉(zhuǎn)速為 min 140r 電 機 29轉(zhuǎn) 軸 軸的輸入功率為 4 10 21p 上式中 p 1 傳遞到第一級皮帶上的功率 kW 帶的傳遞效率 2 軸承的傳遞效率 經(jīng)過查閱相關(guān)文獻和已知的數(shù)據(jù)可得 kwp25 01 96 01 98 02 將數(shù)據(jù)代入公式 4 10 可得軸上的輸入功率為 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 11 kwp23 0 根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式 計算出軸的轉(zhuǎn)矩為 nPT 950 mNT 59 6 4 3 V 帶的確定 由于該機器中的皮帶是用來傳遞電動機產(chǎn)生的動力的 因此所選取的皮帶的型號必須 要能夠承受的住傳遞的動力 已知電動機的動力 動力通過帶輪傳遞到帶有螺旋脫皮葉片的軸上 由于在帶傳動過 程中有功率的消耗 因此可以算出從電動機里出來的動力傳遞到皮帶上時的動力有多大 傳遞到皮帶上的功率為 4 11 21p 式中 P 傳遞到皮帶上的功率 kW P1 電機的功率 kW 帶的傳遞效率 1 經(jīng)過查閱相關(guān)文獻和已知可得數(shù)據(jù) kwp25 01 96 01 將數(shù)據(jù)代入公式 4 11 得 4 12 k23 32 經(jīng)過計算得到從電動機里傳遞出的功率通過第一級帶輪的功率為 0 23kW 因此可以挑選適 合的皮帶來實現(xiàn)傳遞動力的工作 假如以每天工作時間 10h 來進行設(shè)計 1 確定計算功率 Pca 通過查找機械設(shè)計基礎(chǔ)第五版表 13 8 可得 工作情況系數(shù) KA 1 1 4 13 kwkpac 25 03 1 2 選擇 V 帶型號 根據(jù) n 電機 從機械設(shè)計基礎(chǔ)第五版里圖 13 15 中可以查出最適合的帶型為 zPca 型 3 確定大 小帶輪基準直徑 d2 d1 通過機械設(shè)計基礎(chǔ)第五版的表 13 9 可知 d 1 應該大于等于 50mm 然后可從主動輪的 基準直徑系中可以選取 d1 71mm 因此從動輪的基準直徑 d2 為 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 12 4 14 mid3408 712 4 驗算帶的速度 4 15 snv 2 5 6061 svsm 2 5 max1 因此所選帶的速度合適 5 確定中心距 a 和 v 帶的基準長度 Ld 初步選取中心距為 4 16 d5 6134075 125 10 可取 符合 即 287 7mm a0 822mm 620 70 根據(jù)公式 可得出帶長 0 21210 4 aadL 帶的基準長度是 4 17 0 21210 dd m74624374 62 通過機械設(shè)計基礎(chǔ)第五版里的表 13 2 可以選用 Ld 1800mm 因此可以計算得出出實際中心距 a 為 4 0 18 mdLa 63 217486 2 0 6 驗算主動輪上的包角 1 由公式 4 19 rad2 可得出包角 1 其中上式中 號用于計算大輪包角 號用于計算小輪包角 所以 1203 5761340875 61 因此主動輪包角合適 7 計算 V 帶的根數(shù) z 4 20 KLPc 0 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 13 由已知數(shù)據(jù) d1 71mm 通過機械設(shè)計手冊第五版查表可 min 140r 8 4 i 得 kwP27 0 kP03 93 K0 1 l 將數(shù)值代入上式中 經(jīng)計算可得 14 z 因此取 z 2 8 計算作用在帶輪軸上的壓力 F0 我們可以通過查找機械設(shè)計基礎(chǔ)第五版表 13 1 可知 q 0 06kg m 因此可由公式 4 21 20 15 qvKvzPFc 計算出 F0 上式中 Pc 計算功率 kW Z V 帶的根數(shù) v V 帶的速度 m s 包角修正系數(shù) K q V 帶每米長的質(zhì)量 kg m 將已知數(shù)據(jù)帶入上式中可得壓力 F0 NqvKvzPFca89 21 5 2 0 計算作用在軸上的壓 FP 4 22 將數(shù)據(jù)代入上式中可得 NP8 5 5 軸組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核 2sin10 zp 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 14 圖 5 1 螺旋脫皮葉片及主軸裝置 在工作過程中 滾筒軸承受的力為巴旦木在螺旋橡膠葉片擠壓作用下沿徑向的反作用 力和橫向的摩擦力 所以可以先計算出軸的最小直徑 經(jīng)過查閱機械設(shè)計基礎(chǔ)第五版可得 知計算軸的最小直徑的公式 軸的最小直徑為 5 1 mnpCPd333 62 0591 式中 滾軸最小直徑 mm d 軸的許用扭切應力 Ma P 傳遞到軸上的功率 kW 軸的轉(zhuǎn)速 nmin r C 軸的材料和承載情況確定的常數(shù) 根據(jù)上面算出來的已知數(shù)據(jù)可知 軸的轉(zhuǎn)速 min 290r 轉(zhuǎn) 軸 軸的輸入功率 kwP5 軸的轉(zhuǎn)矩 NT 9 6 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 15 由于此軸是用來實現(xiàn)脫青皮工作的 因此是比較重要的軸 所以選取軸的材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 抗拉強度 屈服強度 MPa60 Pa35 因此經(jīng)過計算和查閱相關(guān)資料可得 P 0 23 n 290r min1 Ckw 將數(shù)據(jù)代入公式 5 1 得 mnP72 903 d3 1 因此此軸滿足受力要求 能夠正常的工作 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1 為了實現(xiàn) V 帶輪的軸向定位過程 故而在 1 2 軸的右端制一軸肩 可取 1 2 段直 徑 d12 50mm V 帶輪與軸配合的轂孔長初取為 90mm l 12 87mm 2 暫時選擇滾動軸承 因為軸承只承受徑向力 故可選用深溝球軸承 通過參考工 作過程的要求并依據(jù) d12 50mm 因此初步選取深溝球軸承 6010 其基本參數(shù)如表 5 1 所示 表 5 1 滾動軸承參數(shù)表 型號 基本尺寸 安裝尺寸 極限轉(zhuǎn)速 d D B 50 80 20 da Da 56 74 脂潤滑 油潤滑 7000 9000 3 安裝螺旋脫皮葉片軸直徑 d23 60mm 長度取 l23 860mm 至此 已初步確定了軸的各段直徑和長度 4 軸上零件的周向固定 使用平鍵聯(lián)接來進行 V 帶輪和軸的周向定位 根據(jù)其直徑從查機械設(shè)計手冊可得出平 鍵的截面如下 b h 14 9 長度 L 取 36mm 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 16 結(jié) 論 本文是圍繞農(nóng)用機械產(chǎn)品 巴旦木脫青皮機的設(shè)計 實現(xiàn)了巴旦木脫青皮的機械化 此機器使用后 改變了以前人工勞動強度大 效率低的缺點 同時節(jié)約了廣大農(nóng)民群眾的 勞動時間 并增加了生產(chǎn)率與生產(chǎn)質(zhì)量 此巴旦木脫青皮機的研制滿足了大部分用戶的需 要 該機器脫青皮率高 果仁的破碎率低 也解放了勞動力 可實現(xiàn)去青皮的過程 該機的關(guān)鍵部分是螺旋脫皮葉片結(jié)構(gòu)與青皮分離篩結(jié)構(gòu) 因為巴旦木脫青皮的整個過 程都是由這兩部分完成的 剝出來的巴旦木能不能符合要求 完全是看螺旋脫皮葉片與青 皮分離篩的性能能不能達到要求 經(jīng)理論分析 在這次畢業(yè)設(shè)計中的結(jié)果主要有 1 在本機具的設(shè)計的過程中 把葉片設(shè)計成了螺旋的形狀 可以實現(xiàn)一邊剝皮 一邊輸送的作用 同時脫皮葉片的最外端加了一層橡膠的材料 可以使巴旦木脫青皮 后的破損率較低 2 本機具在設(shè)計分離篩和葉片與分離篩形成的脫皮空間時 根據(jù)巴旦木的三圍尺 寸和青皮的尺寸來設(shè)計篩筒的大小 來實現(xiàn)脫青皮的工作等 3 該裝置設(shè)計結(jié)構(gòu)合理 剝青皮效果好 使用方便 生產(chǎn)效率高 降低了成產(chǎn)成 本等 此機具的優(yōu)點有 1 增加了活門的設(shè)計 便于發(fā)生堵塞時進行手動清理 2 結(jié)構(gòu)簡單 使用與維修方便 工作穩(wěn)定性好 易于操作 重量輕 成本低 3 可適用于家庭或小型巴旦木加工廠 當然在這次設(shè)計中 也可以看到一些問題 1 該機具在工作過程中是靠人工上料 這樣會比較費時費力 還可能由于下料速度 較快造成堵塞等 2 本機具的自動化程度比較低 部分還需要人工完成和控制等 在未來的機具發(fā)展中 機械化程度會比較高 可以實現(xiàn)機械化收獲 脫皮 干燥 貯 藏 脫殼 清選 分級和包裝等一體化生產(chǎn) 盡管在此次畢業(yè)設(shè)計的過程比較繁瑣 但是卻讓我收獲頗多 各種系統(tǒng)的適用條件 各種設(shè)備的選用標準 各種構(gòu)件的安裝方式 我都是隨著設(shè)計的不斷深入而不斷熟悉并學 會應用的 在老師的耐心講解和指導下 再加上我也查閱了很多資料和問了一些同學 我 很快的就解決掉了在設(shè)計過程中碰到的一些問題 總的說來 在這次設(shè)計中我學到了很多的 東西 但同時也存在一定的不足和缺陷 在以后的日子里自己應該更加努力認真 以冷靜沉著 的心態(tài)去對待每一件事情 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 17 致 謝 隨著此篇設(shè)計說明書完成的同時 率先我要感謝我的指導老師師肖愛玲老師 如果沒 有肖愛玲老師的悉心指導 我相信我的設(shè)計也不能這么順利的完成 從選定課題到順利完 成設(shè)計 在您悉心教導和帶領(lǐng)下 畢業(yè)設(shè)計讓我有了更進一步的學習和認識 可以說沒有 您的幫助 我的設(shè)計是不可能那么順利完成的 您治學嚴謹?shù)淖黠L對我產(chǎn)生了很大的影響 這對我是一種很好的熏陶 對我以后的學習和生活都有很大的幫助 同時我也要謝謝謝那些教過我課程的全部老師們 沒有你們的悉心教導 沒有你們傳 授給我的知識 我也不會在大學中順利的成長 再次 我還要感謝我的同學 在畢業(yè)設(shè)計過程中給我提供了很多的幫助 和許多啟發(fā) 性的指導和建議 在此向所有幫助 關(guān)心 支持我的的人表示衷心的致謝 我們在一起了四 年 在陪伴中度過了我們?nèi)松凶蠲篮玫臅r期 并擁有了非常珍貴的友誼 在以后的日子 里或許我們不會再見面 但是我不會忘記你們 在此真心的祝愿你們永遠幸福 生活美滿 身體健康 時光荏苒 四年的大學生活轉(zhuǎn)瞬即逝 在這四年的光陰中我收獲到了知識 純真的友 情 還有去中國農(nóng)業(yè)大學學習的寶貴的機會 所以我想對我的母校表達由衷的謝意 同時 還要向母校塔里木大學致謝 你讓我在大學四年里學到了很多 不僅教會了我理論知識還 讓我學會了做人的道理 在這四年珍貴的學習期間 我的知識體系更加完善了 思想觀念 也更加成熟了 整體素質(zhì)也得到了極大的鍛煉 最后 祝愿各位老師身體健康 工作順利 塔里木大學畢業(yè)設(shè)計 18 參考文獻 1 樊濤油茶果脫青皮機的設(shè)計林業(yè)機械與木工設(shè)備 2011 10 10 35 36 2 吐魯洪 吐爾迪 吐遜 等 6BD 150 型巴旦木破殼機的研制 J 農(nóng)機化 2009 3 36 38 3 丁玲 方玉 許云章 等薄殼扁桃和厚殼扁桃的品質(zhì)比較研究 J 江蘇農(nóng)業(yè)科 學 2013 14 1 291 293 4 李疆 扁桃的栽培及研究概況 J 果樹學報 2002 19 5 346 350 5 成健紅 候平 巴旦杏的產(chǎn)業(yè)發(fā)展及其研究進展 J 干旱區(qū)研究 2000 17 1 32 37 6 蘭彥平 巴旦杏的研究現(xiàn)狀及開發(fā)利用前景 J 林業(yè)科學研究 2004 17 5 674 769 7 張林泉 龔麗 剝殼機具的現(xiàn)狀及效果改進方法的探討 J 食品與機械 2006 4 72 74 8 郭琪琴 劉竹麗 新型食用杏核脫殼裝置 J 機械設(shè)計與研究 2004 20 83 84 9 袁巧霞 劉濤生 干燥和冷凍處理對銀杏核脫殼效果的影響 J 華中農(nóng)業(yè)大學學報 2002 2 88 90 10 辛動軍 史建新 核桃剝殼機導向裝置實驗研究 J 農(nóng)業(yè)大學學報 2001 24 2 79 82 11 喬圓圓 郭兆峰 牛長河 等 6TB 400 型巴旦木脫青皮機的優(yōu)化 J 農(nóng)機化 2014 1 21 30 12 呂小蓮 呂小榮等 堅果剝殼機具的研究現(xiàn)狀與發(fā)展 J 食品工業(yè)科技 2008 02 15 18 13 楊德勇 王博 小型杏核破殼機的試驗研究 J 中國農(nóng)業(yè)大學學報 1997 02 66 78 14 李忠新 楊軍 楊莉玲 一種核桃破殼取仁設(shè)備的研究 J 中國農(nóng)機化 2011 03 63 69 15 趙小廣 宗力 堅果類物料脫殼技術(shù)應用與發(fā)展現(xiàn)狀 J 農(nóng)機化 2005 6 29 32 16 楊可楨 程光蘊 李仲生 機械設(shè)計基礎(chǔ) M 高等教育出版社 206 226 17 吳宗澤 機械設(shè)計 課程設(shè)計手冊第四版 高等教育出版社 56 183