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專家系統(tǒng)與應(yīng)用程序
基于模糊集理論的有效性的評(píng)估農(nóng)業(yè)機(jī)械
摘要：
農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)的服務(wù)質(zhì)量是代表農(nóng)業(yè)成功的基本因素之一。從這個(gè)意義上說(shuō),有一個(gè)明確需要定義這些機(jī)器質(zhì)量的具體指標(biāo),它有可能決定哪些機(jī)器適合不同工作條件。服務(wù)的技術(shù)系統(tǒng)概念的有效性代表質(zhì)量的一個(gè)綜合指標(biāo)。本文運(yùn)用模糊集理論定義的有效性和可靠性、可維護(hù)性和功能作為影響指標(biāo)的有效性。在這個(gè)意義上的模型評(píng)估的有效性拖拉機(jī)作為農(nóng)業(yè)的典型代表機(jī)器已經(jīng)形成。本模型是基于集成上述的語(yǔ)言描述。利用模糊集理論和max-min成分影響指標(biāo)，模型進(jìn)行了測(cè)試。同一類別的三個(gè)拖拉機(jī)為例,利用的氣候和土壤條件在更廣泛的貝爾格萊德(塞爾維亞)地區(qū)。即使在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中條件是非常重要參數(shù) , 相比于其他操作，實(shí)現(xiàn)的效果差異也達(dá)到大致相等
。
1.介紹
為達(dá)到擴(kuò)張的全球農(nóng)產(chǎn)品的要求，實(shí)現(xiàn)更大的農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展。人們普遍認(rèn)識(shí)到當(dāng)代農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中需要適當(dāng)?shù)臋C(jī)器和設(shè)備，仔細(xì)和詳細(xì)規(guī)劃的需求和控制所有相關(guān)的生物、技術(shù)、技術(shù)和其他進(jìn)程。最終結(jié)果的準(zhǔn)確、可靠的預(yù)測(cè)為每個(gè)指定的操作,以及完整的作物生產(chǎn)過(guò)程中,。要求加強(qiáng)了引入復(fù)雜的實(shí)驗(yàn),數(shù)學(xué),農(nóng)業(yè)科學(xué)統(tǒng)計(jì),機(jī)械和其他方法都是特別重要的。在過(guò)去的幾十年。除了上述的要求,一個(gè)適當(dāng)?shù)募夹g(shù)體系必須滿足生產(chǎn)力的標(biāo)準(zhǔn),期望的作物生產(chǎn)。在大多數(shù)情況下,在塞爾維亞，tractor-machinery農(nóng)場(chǎng)系統(tǒng)的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)最優(yōu)級(jí)別(尼克里奇′,2005),增加成本作物生產(chǎn)。目前,現(xiàn)有的數(shù)學(xué)優(yōu)化方法、支持的高性能計(jì)算機(jī)有效地解決優(yōu)化問(wèn)題(Dette &韋伯達(dá)菲et al .,1990;1994;Mileusnic′,2007;等等)。一個(gè)最優(yōu)的技術(shù)體系的形成為我們生產(chǎn)了更便宜的食品,高度影響拖拉機(jī)的可靠性、可維護(hù)性和系統(tǒng)的功能。
與系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展同樣,實(shí)際上的開(kāi)始是IIWorld戰(zhàn)爭(zhēng)后,在適當(dāng)?shù)墓こ毯涂茖W(xué)文獻(xiàn)定義了一系列的概念,來(lái)描述技術(shù)系統(tǒng)的基本特征的點(diǎn)的服務(wù)質(zhì)量。可靠性的指標(biāo)是技術(shù)系統(tǒng)和行為操作,技術(shù)指標(biāo)和可維護(hù)性systembehaviors期間的失敗可以表示為大多數(shù)可辨認(rèn)的概念。這兩個(gè)概念及其實(shí)現(xiàn)最先進(jìn)的發(fā)展。有效性的概念被定義在試圖描述同時(shí)技術(shù)操作系統(tǒng)的行為和失敗的時(shí)期。這概念考慮可靠性和可用性的表演,以及提出了技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能(Papic&Milovanovic2007)。換句話說(shuō),一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)的有效性的概率,一個(gè)成功的功能系統(tǒng)技術(shù)和執(zhí)行所需的準(zhǔn)則函數(shù)限制允許的差異對(duì)于給定時(shí)間和給定的周圍條件。雖然在相同的精神,一些作者定義有效性有所不同。在(Ebramhimipour &鈴木,2006)被定義為總體有效性的指標(biāo)包含效率、可靠性和可用性。這兩個(gè)引用定義包括并行關(guān)于可靠性和可用性,雖然可用性包括可靠性和可維護(hù)性(Ivezic′,Tanasijevic′,& Ignjatovic′,2008)。因此它可以商定有效性是影響可靠性、可維護(hù)性的功能?？煽啃韵到y(tǒng)不斷的被定義為特征保持操作abilitywithin允許的差異極限在現(xiàn)在;可維護(hù)性的能力是預(yù)防和發(fā)現(xiàn)故障及損壞,系統(tǒng)更新通過(guò)參加技術(shù)和操作能力和功能維修,功能實(shí)現(xiàn)功能的程度要求,即調(diào)整環(huán)境,或更準(zhǔn)確系統(tǒng)運(yùn)行的條件。
監(jiān)測(cè)的可靠性和可維護(hù)性是常見(jiàn)的監(jiān)控時(shí)間的狀態(tài)顯示(圖1)可靠性和可維護(hù)性的函數(shù)可以確定,以及操作的平均時(shí)間和平均時(shí)間相關(guān)。主要問(wèn)題出現(xiàn)在形成時(shí)間的照片數(shù)據(jù)監(jiān)控和記錄。在現(xiàn)實(shí)條件的機(jī)器應(yīng)該連接到信息系統(tǒng)將準(zhǔn)確記錄每一個(gè)失敗、持續(xù)時(shí)間和修復(fù)程序。這通常是昂貴或簡(jiǎn)易監(jiān)測(cè)機(jī)器的性能,即關(guān)閉的,是不精確的。此外,提供的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理時(shí)間的狀態(tài)要求所有的機(jī)器在平等的條件下工作,這是難以實(shí)現(xiàn)。至于技術(shù)體系的功能,沒(méi)有共同的方法測(cè)量和量化。這在本文的原因,為了評(píng)估的有效性, 將使用專業(yè)知識(shí)和分析機(jī)器判斷工作的工作過(guò)程。應(yīng)用專業(yè)知識(shí)判斷主要用于文學(xué),主要是為數(shù)據(jù)處理和評(píng)估的技術(shù)系統(tǒng)而言:風(fēng)險(xiǎn)(Li 廖,2007)、安全(王2000;王、楊、&森1995)或可靠性，用專業(yè)知識(shí)判斷自然的語(yǔ)言形式。因此,數(shù)學(xué)和邏輯概念模型進(jìn)行處理的經(jīng)驗(yàn)判斷,即計(jì)算的語(yǔ)言描述,模糊集合理論使用(Klir &元,1995;枝,1996)。應(yīng)用模糊今天集代表了最常用的工具之一各領(lǐng)域解決問(wèn)題的優(yōu)化(黃顧,&杜,2006)和識(shí)別(陳,1996)過(guò)程問(wèn)題。Cai(1996)提出了不同的概述應(yīng)用程序方面的模糊方法在系統(tǒng)失敗工程,這是一個(gè)接近效能評(píng)估問(wèn)題。應(yīng)用模糊邏輯理論和專家系統(tǒng)(遼、一般2011;Liebowitz,1988)也用于解決優(yōu)化問(wèn)題的農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域。(Abbaspour-Fard Rohani & Abdolahpour,2011)的基礎(chǔ)上神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序,在拖拉機(jī)預(yù)測(cè)失敗。(Yu,你們&趙,2010)模糊數(shù)學(xué)、可靠性理論和多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)拖拉機(jī)最終傳動(dòng)。機(jī)器的可預(yù)測(cè)性和可靠性,顯著依賴于其有效性的技術(shù)系統(tǒng)。本文的觀點(diǎn)是根據(jù)模糊集理論的利用率建立模型的有效性。從而說(shuō)明模糊集是用于分析可靠性、可維護(hù)性和功能表現(xiàn)(部分指標(biāo)的有效性)以及為他們?nèi)谌胄?。他們的工作是以這種有效模型質(zhì)量的方式評(píng)估技術(shù)系統(tǒng)。模型可以作為標(biāo)準(zhǔn)購(gòu)買決策相關(guān)的任何程序,系統(tǒng)的操作或維護(hù),修理的預(yù)測(cè)和維護(hù)成本。質(zhì)量和功能的建議模型有效性的確定農(nóng)業(yè)所示機(jī)械、拖拉機(jī)。
2?；谀：挠行员憩F(xiàn)評(píng)估理論
數(shù)學(xué)和概念模型的有效性評(píng)估實(shí)際上是在兩個(gè)步驟:總結(jié)模糊命題的部分的效性指標(biāo);模糊提到的分成一個(gè)指標(biāo)——合成。模糊命題過(guò)程為代表的聲明,包括語(yǔ)言變量基于可用的信息技術(shù)系統(tǒng)。在這個(gè)意義上它必須定義語(yǔ)言的名字變量,代表不同的等級(jí)的效果考慮技術(shù)系統(tǒng)和定義的模糊集描述提到的變量。作文是一個(gè)模型,它提供了影響結(jié)構(gòu)有效性性能的指標(biāo)。
2.1。模糊模型解決問(wèn)題
第一步創(chuàng)建的模糊有效性模型(E)評(píng)估本身和定義語(yǔ)言變量以及可靠性(R)、可維護(hù)性(M)和功能(F)有關(guān).許多語(yǔ)言變量,它可以發(fā)現(xiàn)最大數(shù)量的理性,人類可辨認(rèn)的表達(dá)式可以同時(shí)識(shí)別(王et al .,1995)。然而,識(shí)別的考慮甚至較小的特征數(shù)量的變量可以有用,因?yàn)閷＜业呐袛?Ivezic′et al .,2008)模糊集的靈活性一般包括過(guò)渡現(xiàn)象。根據(jù)以上,五個(gè)語(yǔ)言變量為代表的有效性表現(xiàn)包括:窮,充足,平均,和優(yōu)秀。這些語(yǔ)言形式變量給出適當(dāng)?shù)娜悄：?Klir 元,1995),圖2所示。
在圖2中,j = 1,。實(shí)際上,5代表的計(jì)量單位有效性。因此,部分指標(biāo)的有效性:R、M和F,隸屬函數(shù)l:在下一步中,執(zhí)行max-min組成。馬克斯-敏成分,也稱為悲觀,經(jīng)常用于模糊代數(shù)作為一個(gè)綜合模型(Ivezic′et al .,2008;Tanasijevic et al .,2011;王王et al .,1995;2000)。這個(gè)想法是為了讓整體評(píng)估(E)等于部分虛擬代表評(píng)估。這評(píng)估被確定為之間的最好的一個(gè)最壞的打算部分成績(jī)(R、M或F)。
它可以得出的結(jié)論是,所有的元素(R、M和F)E有同等影響E,max-min組成以并行方式被使用,這將部分的到綜合指標(biāo)。在文學(xué)(Ivezic′et al .,2008;etal .,1995)max-min成分通過(guò)運(yùn)營(yíng)商”和“和”或“提供一個(gè)優(yōu)勢(shì)在其他的某些元素在合成的過(guò)程中,也使用。
準(zhǔn)確地說(shuō),如果我們看看三個(gè)部分指標(biāo),即他們的隸屬函數(shù)(1),可以使C:= j3 = 53組合
的隸屬度函數(shù)。每一種組合代表一個(gè)可能的合成效果評(píng)估(E)。
這個(gè)表達(dá)式(6)有必要映射回E模糊集(圖2)。最佳(王et al .,1995),用于轉(zhuǎn)換方法E描述(6)形成定義等級(jí)的會(huì)員模糊集:貧窮、充足,平均,和優(yōu)秀的好。這個(gè)過(guò)程被公認(rèn)為識(shí)別。最佳方法是使用距離E(d)之間通過(guò)“max-min”成分(6)和每個(gè)人E表達(dá)式(根據(jù)圖2)來(lái)表示的程度E是確認(rèn)每個(gè)模糊集的有效性(圖2)。越接近勒(6)是第i個(gè)語(yǔ)言變量,小迪。距離di等于零,如果勒(6)只是第i個(gè)相同隸屬度函數(shù)的表達(dá)式。在這種情況下,E不應(yīng)該評(píng)估其他表達(dá)式,由于這些表達(dá)式的排他性。假設(shè)迪民(i = 1,。,5)是最小的距離對(duì)Ej,讓a1,。,a5代表相對(duì)的倒數(shù)距離(計(jì)算相應(yīng)的比率距離di(7)和迪民提到的值)。然后,人工智能
:
1.一個(gè)說(shuō)明性的例子
作為一個(gè)說(shuō)明性的例子對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的評(píng)價(jià)有效性,比較分析三個(gè)拖拉機(jī)A1 B2、本文給出和C2。
在拖拉機(jī)7.146 l發(fā)動(dòng)機(jī)LO4V TCD 2013安裝。謝謝從35%的扭矩儲(chǔ)備,拖拉機(jī)是能夠滿足所有需求預(yù)期表現(xiàn)最差的農(nóng)業(yè)操作在農(nóng)業(yè)。總拖拉機(jī)質(zhì)量是16000公斤。根據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(代碼2)報(bào)告最大動(dòng)力輸出軸功率測(cè)量在2200轉(zhuǎn)243千瓦的燃油消耗率嗎198 g /千瓦小時(shí)(ECE-R24)。發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩1482海里在引擎1450 rpm的政權(quán)。傳動(dòng)裝置是精心“不一樣的”傳達(dá)。事業(yè)聯(lián)動(dòng)機(jī)制是一個(gè)類別II / III與提升11800公斤。
在拖拉機(jī)B2和C2 8.134 l發(fā)動(dòng)機(jī)6081 hrw37 JD安裝,儲(chǔ)備扭矩的40%,這能夠滿足所有的拖拉機(jī)需求預(yù)期表現(xiàn)最差的農(nóng)業(yè)在農(nóng)業(yè)操作。拖拉機(jī)總重量是14000公斤。根據(jù)經(jīng)合組織(代碼2)報(bào)告最大的權(quán)力來(lái)衡量動(dòng)力輸出軸在2002轉(zhuǎn)217千瓦燃料消耗率193克/千瓦小時(shí)(ECE-R24)。在發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩1320海里轉(zhuǎn)速為1400 rpm。傳播是“AutoPower。聯(lián)動(dòng)機(jī)制是一個(gè)類別II / III 10790丹的提升力。
兩個(gè)模型都是電子控制拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料供給系統(tǒng),滿足排放法規(guī)。從提交的技術(shù)特點(diǎn)的拖拉機(jī),B和C看到所有三個(gè)拖拉機(jī)全功能forperforming困難操作不同的農(nóng)業(yè)技術(shù)生產(chǎn)。拖拉機(jī)B和C有相同的技術(shù)特征,和實(shí)踐是相同的類型和模式,除了拖拉機(jī)B進(jìn)入操作在2007年5月,一輛拖拉機(jī)C 6月2007年。一輛拖拉機(jī)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場(chǎng),這是技術(shù)文檔的基本模型,在7月份進(jìn)入操作2009年。保持農(nóng)業(yè)技術(shù)的主要任務(wù)提供功能和機(jī)器的可靠性。維護(hù)所有三個(gè)拖拉機(jī)是通過(guò)機(jī)器商店所擁有的用戶升級(jí)選擇。
十個(gè)工程師(分析師)致力于維護(hù)和操作拖拉機(jī)的采訪。他們?cè)u(píng)價(jià)R,D和F表1中給出。首先,拖拉機(jī)是計(jì)算的有效性?？梢钥闯隹煽啃允怯墒姆治鰩熢u(píng)為優(yōu)秀(6/10 = 0.6),平均三(0.3)和一樣好(0.1)。以這種方式獲得評(píng)估R在表單中，在下一步中,這些評(píng)估是映射在模糊集(圖1)為了獲得評(píng)估(1)。例如,可靠性在這個(gè)例子中確定(11),它是語(yǔ)言0.6變量?jī)?yōu)秀加入重量。
因此,模糊集優(yōu)秀定義為:Rexc=(1/0,1/0,1/0,4/0.25 5/1.0)(據(jù)嗎圖1)。這樣的特定的值模糊集優(yōu)秀Rexc0.6 =(1 / 0.6(0),2 / 0.6(0),3 / 0.6(0),4 /(0.25 - 0.6),5 /(1.0 - 0.6)}。剩下的四個(gè)語(yǔ)言變量被以同樣的方式對(duì)待。最后對(duì)于每個(gè)j = 1,。5具體隸屬度函數(shù)(最后一行,表2)被添加到最后拖拉機(jī)可靠性模糊形式(1):這些fuzzificated評(píng)估(11)和(12)是合成所必需的評(píng)估的有效性,使用max-min邏輯。在這種情況下可以使C = 53 = 125組合,走出48的結(jié)果。
第一個(gè)結(jié)果是組合2-2-3:E2-2-3(0.025,0.05,0.125),哪里X2-2-3 =(2 + 2 + 3)/ 3 = 2(四舍五入為整數(shù))。最小值的隸屬度函數(shù)這一結(jié)果的是0.025。其他的結(jié)果和相應(yīng)的我的值如表3所示。所有這些結(jié)果都可以圍繞尺寸X = 2、3、4和5。拖拉機(jī)在很大程度上為0.30065(與30%)評(píng)估那么好,拖拉機(jī)在很大程度上0.27538(27.5%)評(píng)估一樣好,而拖拉機(jī)C在很大程度上為0.25468平均(25.5%)評(píng)估。它可以得出的結(jié)論是,C是最糟糕的,當(dāng)拖拉機(jī)只是稍微比B,特別是如果我們看到的評(píng)估為優(yōu)秀的28.8%,而B(niǎo)的程度23.8%的程度。分析了拖拉機(jī)可以提出的有效性如圖3。,它可以更清楚地看到,拖拉機(jī)的最大的效果。如果這個(gè)評(píng)估(EA,EB,EC)defuzzificated是重心點(diǎn)計(jì)算- Z(Bowles & Pelaez,1995),我們得到了評(píng)估的效果如下:
這就意味著在1 - 5(即從貧困的規(guī)模優(yōu)秀)拖拉機(jī)是最好的和拖拉機(jī)C是最壞的打算。驗(yàn)證的實(shí)現(xiàn)結(jié)果,統(tǒng)計(jì)分析的可用性,像家庭與有效性概念,已經(jīng)被使用。那在我們的模型顯示,拖拉機(jī)是最好的,和C的壞的效果。在現(xiàn)實(shí)中,如果我們分析的可用性,它是看到2904 moto-hours拖拉機(jī)在工作3130年可用moto-hours;如果10000 moto-hours計(jì)算,在9244年的工作將花費(fèi)moto-hours。拖拉機(jī)B的10004年moto-hours可用,它花9069moto-hours在工作,和拖拉機(jī)C 9981可用moto-hours花了9045年的工作。實(shí)驗(yàn)表明,更可靠和有效的拖拉機(jī)是少是延遲。在某種程度上,這個(gè)初始的優(yōu)勢(shì)消滅更糟糕的物流交付備件的時(shí)候涉及到拖拉機(jī),拖拉機(jī)a . 1100年moto-hours工作可憐的物流在維護(hù)希望8個(gè)工作日, 一個(gè)給定的拖拉機(jī)和它極大地影響了可維護(hù)性的下降帶來(lái)的好處,因此相同的效率(內(nèi)部技術(shù)PKB)總剝削的下降。
1.結(jié)論
本文提出一種模型有效性的評(píng)估技術(shù)系統(tǒng)、精確農(nóng)業(yè)機(jī)械、基于模糊集理論。表現(xiàn)作為整體的有效性指標(biāo)系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量,即為整個(gè)測(cè)量技術(shù)系統(tǒng)的可用性?？煽啃浴⒖删S護(hù)性和功能表演已經(jīng)公認(rèn)的有效性參數(shù)或指標(biāo)。語(yǔ)言可以被任命為形式所有提到的共同特征指標(biāo)。因此模糊集理論出現(xiàn)自然工具建模的有效性。在本文中,應(yīng)用模糊集理論,這是必要的定義:語(yǔ)言變量及其描述隸屬函數(shù)、模糊規(guī)則的組成和模型集成和去模糊化。模糊的成分即max-min邏輯已經(jīng)被用于集成的有效性指標(biāo)有效性的整體性能,最適合集成的方法模糊集的隸屬函數(shù)和質(zhì)心點(diǎn)去模糊化的模糊數(shù)的計(jì)算數(shù)值。Max-min組合模型,它暴露在這篇文章中,沒(méi)有以這種方式處理相應(yīng)的文獻(xiàn)。另外,在案例研究中,模型的模糊化的問(wèn)卷調(diào)查的結(jié)果,它代表的正是所積累的方式工程師的知識(shí)和技能。
提出的模型可以作為一個(gè)簡(jiǎn)單的工具的快速估計(jì)的有效性即為農(nóng)業(yè)服務(wù)的質(zhì)量機(jī)械、基于專家判斷和估計(jì)。在同時(shí),該模型不需要復(fù)雜的IT基礎(chǔ)設(shè)施。分析實(shí)現(xiàn)模糊集和適當(dāng)?shù)哪：行钥煽啃浴⒖删S護(hù)性和功能表現(xiàn)可以糾正措施的指導(dǎo)購(gòu)買的方向嗎的設(shè)備,結(jié)構(gòu)調(diào)整,改變的維護(hù)政策或管理/運(yùn)營(yíng)商變更
本文具體分析了三個(gè)拖拉機(jī),標(biāo)志著一個(gè)B和C,這表明更高效的拖拉機(jī)越頻繁宕機(jī)。在某種程度上,這種最初的優(yōu)勢(shì)就終止了窮交付備件物流。
感謝
研究工作得到了塞爾維亞共和國(guó)教育部和科學(xué)界的支持。
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湖 南 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué)
全日制普通本科生畢業(yè)論文
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滾杠式紅棗分級(jí)機(jī)
THE ROLL BAR JUJUBE GRADE?
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學(xué)生姓名：
學(xué) 號(hào)：
年級(jí)專業(yè)及班級(jí):
指導(dǎo)老師及職稱：
學(xué) 院： 工學(xué)院
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湖南·長(zhǎng)沙
提交日期：2013年5月
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
誠(chéng) 信 聲 明
本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名：
年 月 日
目 錄
摘要……………………………………………………………………………1
關(guān)鍵詞……………………………………………………………………………1
1前言……………………………………………………………………………2
1.1選題意義和目的及我國(guó)發(fā)展現(xiàn)狀…………………………………………2
1.2存在的問(wèn)題和主要研究?jī)?nèi)容……………………………………………3
1.3可行性分析………………………………………………………………3
2紅棗分級(jí)機(jī)的組成和原理…………………………………………………4
3紅棗分級(jí)機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………4
3.1滾桿…………………………………………………………………………4
3.1.1強(qiáng)度校核…………………………………………………………………5
3.1.2剛度校核…………………………………………………………………6
3.2電動(dòng)機(jī)的選擇………………………………………………………………6
3.3減速器的選擇………………………………………………………………7
3.4鏈條設(shè)計(jì)……………………………………………………………………7
3.4.1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)…………………………………………………………………7
3.4.2鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………8
3.5高速軸設(shè)計(jì)………………………………………………………………11
3.6低速軸設(shè)計(jì)………………………………………………………………17
3.7分級(jí)機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì)…………………………………………………………22
4總結(jié)…………………………………………………………………………24 5參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………25
致謝……………………………………………………………………………26
滾杠式紅棗分級(jí)機(jī)
學(xué) 生：
指導(dǎo)老師：
(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128)
摘 要：隨著紅棗市場(chǎng)的進(jìn)一步拓展，紅棗已經(jīng)成為提升農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、增加農(nóng)民收入的支柱性產(chǎn)業(yè)的一部分。紅棗的生產(chǎn)近年來(lái)逐漸向著基地化、規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。紅棗產(chǎn)業(yè)化及產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)列為優(yōu)先發(fā)展主題及重大技術(shù)專項(xiàng)，而紅棗分級(jí)分選技術(shù)是其產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中進(jìn)行流通、貯藏保鮮、深加工、提高產(chǎn)品檔次和附加值的關(guān)鍵技術(shù)之一。 通過(guò)對(duì)紅棗外形尺寸的測(cè)量和統(tǒng)計(jì)，利用 MATLAB 圖像處理技術(shù)對(duì)紅棗腰徑截面的輪廓進(jìn)行特征分析，確定紅棗按腰徑分級(jí)的合理性，并以此為依據(jù)制定相關(guān)的分級(jí)檢測(cè)方法；對(duì)紅棗在分級(jí)滾筒中的導(dǎo)向及運(yùn)動(dòng)情況做受力分析，為喂料裝置、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)及紅棗分級(jí)機(jī)的整體設(shè)計(jì)和相關(guān)參數(shù)的選擇提供更加合理的理論依據(jù)。針對(duì)國(guó)內(nèi)紅棗分級(jí)機(jī)的現(xiàn)狀，提出一種滾筒式紅棗分級(jí)機(jī)，該機(jī)中分級(jí)滾筒是分級(jí)環(huán)以并排的方式構(gòu)成，利用各分級(jí)環(huán)之間的間隙與紅棗腰徑方向尺寸的間距差實(shí)現(xiàn)分級(jí)。本研究闡述了分級(jí)機(jī)結(jié)構(gòu)本品用新型的大棗分級(jí)機(jī)，包括從前向后一次安裝在機(jī)架上的進(jìn)料斗、提升進(jìn)料裝置和用于輸送及多幾分選的雙工位滾杠鏈帶，機(jī)架后端設(shè)有電控箱和用于整機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的調(diào)速電機(jī)；雙工位滾杠鏈帶的上部側(cè)下方設(shè)有若干個(gè)多級(jí)出料的分級(jí)出料裝置，雙工位滾杠鏈帶的上部后端的側(cè)下方設(shè)有分級(jí)末端特技出料的終端出料裝置，機(jī)架上部位于雙工位滾杠鏈帶左右兩側(cè)設(shè)有用于調(diào)節(jié)分級(jí)出料的懸掛階梯可調(diào)裝置。本實(shí)用新型的有益效果是，生產(chǎn)效率高，無(wú)污染，生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量精度高且能夠?qū)Υ髼棢o(wú)損害機(jī)械分級(jí)處理。
關(guān)鍵詞：紅棗；分級(jí)；滾筒；階梯；無(wú)損
The Roll Bar Jujube Grade
Student:
Tutor:
(College of Institute of Technology , Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)
Abstract: With the further market development of jujube, jujube has become enhance the rural economy and increasing farmers' income part of the pillar industry. The jujube production in recent years gradually toward the direction of the base, scale, industrialization development. Industrialization of the key technology and industrialization process as a priority development themes and major technological special The jujube classification sorting technology is its industrialization process circulation, storage and preservation, processing, improve product quality and added value of the key technologies world. Dates Dimensions measurements and statistics using MATLAB image processing technology the jujube waist diameter section outline feature of jujube by waist size classification, and as a basis for the development of relevant classification detection method; jujube grading roller guide and sports do stress analysis, more reasonable theoretical basis for the feeding device, the guide mechanism design of the program and dates the overall design and the choice of parameters of the classifier. The status of domestic jujube grader, a drum jujube sorting machine, the machine grading drum is graded ring is side-by-side, the direction of the size of the gap between each grading ring with red dates waist diameter spacing difference to achieve grade . This study describes the classifier structure of this product new jujube grading machine, including front to back rack mounted into the hopper to enhance the feeding device for transportation and a little more selected duplex roller bar chain with the rear of the rack with electronic control box and for the whole power-driven speed motor; the duplex roll bar chain with the bottom of the upper side has a number of multi-stage discharge classification feeding device, the bottom of the side of the the duplex roll bar chain with the upper part of the back-end with the end of the grading stunt discharge terminal discharging device, the upper part of the rack in the duplex roll bar chain with the left and right sides with the classification of the material used to adjust the suspension ladder adjustable device. The beneficial effects of the utility model, high production efficiency, no pollution, production and product quality, high precision and no damage to the mechanical grading treatment jujube.
Key words: red; grading; drum; ladder; non-destructive
1 前言
1.1 選題的意義和目的及我國(guó)發(fā)展現(xiàn)狀
紅棗使我們生活中常見(jiàn)的水果，當(dāng)前，棗產(chǎn)業(yè)正處于蓬勃發(fā)展。從全球角度來(lái)看，中國(guó)棗產(chǎn)業(yè)的超強(qiáng)地位進(jìn)一步得到鞏固。近年來(lái)，我國(guó)棗樹(shù)面積和產(chǎn)量每年都以10%以上的速度增長(zhǎng)。據(jù)中國(guó)農(nóng)業(yè)年鑒統(tǒng)計(jì)資料，2008年我國(guó)棗產(chǎn)量為171萬(wàn)噸，估計(jì)2015年總產(chǎn)量可達(dá)300多萬(wàn)噸，面積約150萬(wàn)公頃，占全世界的99%左右。我國(guó)正憑借其得天獨(dú)厚的自然條件優(yōu)勢(shì)打造世界上最大的優(yōu)質(zhì)紅棗生產(chǎn)基地。另外，北方的鮮食棗、貯藏加工和營(yíng)銷產(chǎn)業(yè)正在崛起!但是，近年來(lái)一些發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)軍我國(guó)棗產(chǎn)業(yè)特別是棗加工業(yè)的勢(shì)頭正在顯現(xiàn)。
紅棗屬于耐旱作物，種植簡(jiǎn)單，收益高又便于管理。近年來(lái)，隨著農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展和人民生活水平的提高，國(guó)內(nèi)外紅棗的加工品種越來(lái)越多，人們對(duì)紅棗的的品質(zhì)也有了更高的要求。但紅棗的加工工業(yè)卻沒(méi)跟上時(shí)代的步伐，紅棗的很多加工環(huán)節(jié)還是傳統(tǒng)的手工作業(yè)。其重要原因是我國(guó)紅棗采后處理加工技術(shù)和加工設(shè)備落后，而紅棗分級(jí)加工和分選是采后處理加工技術(shù)中的重要環(huán)節(jié)，這一方面制約了紅棗產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，同時(shí)也阻礙了紅棗產(chǎn)品檔次的提高。為了提高紅棗的加工質(zhì)量和出品等級(jí)，需要對(duì)紅棗進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量分級(jí)和大小的分級(jí)。
目前，我國(guó)具備先進(jìn)紅棗分選設(shè)備的企業(yè)很少，因此市場(chǎng)上銷售的紅棗大多數(shù)依靠機(jī)械配合人工的方式實(shí)現(xiàn)分選。人工分選的主要缺點(diǎn)是：勞動(dòng)量大、生產(chǎn)率低而且分選精度不穩(wěn)定；紅棗分選難以實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確和無(wú)損壞制約了紅棗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此實(shí)行紅棗智能分選機(jī)機(jī)械化作業(yè)是紅棗發(fā)展的一種必然趨勢(shì)。利用智能機(jī)械化作業(yè)來(lái)分選紅棗大大提高了紅棗產(chǎn)品的質(zhì)量、降低了人工分選作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高了生產(chǎn)率分選精度。目前可用于紅棗類圓形水果分選的方法有篩子分選法、回轉(zhuǎn)帶分選法、輥軸分選法、滾筒式分選法等。
我國(guó)是主要的棗出口國(guó)，占有絕對(duì)的貿(mào)易主導(dǎo)地位。廣闊的市場(chǎng)意味著高的商品質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)。分級(jí)的意義在于使產(chǎn)品的在大小、成熟度、色澤和品質(zhì)等方面基本達(dá)到一致，有利于產(chǎn)品的包裝、運(yùn)輸和儲(chǔ)存；有利于提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、減少損失。而桿式紅棗分級(jí)機(jī)具有操作簡(jiǎn)單，分級(jí)效果明顯，不易順壞紅棗等優(yōu)勢(shì)。具有很好的發(fā)展前景。
1.2 存在的問(wèn)題和主要研究?jī)?nèi)容
紅棗的加工機(jī)械有紅棗清洗機(jī)，紅棗風(fēng)干機(jī)，紅棗分級(jí)機(jī)等等。國(guó)內(nèi)的紅棗分級(jí)機(jī)的分選水平還是比較高的。國(guó)內(nèi)在分選的過(guò)程中，通過(guò)不斷的摸索和實(shí)踐在紅棗的分選上也有一些新的想法和創(chuàng)新，對(duì)于實(shí)現(xiàn)紅棗更優(yōu)質(zhì)的分級(jí)提供了可靠的保證。
針對(duì)目前紅棗的分選機(jī)械研究方面存在的問(wèn)題，本設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括紅棗輸送機(jī)構(gòu)、分選部分機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)及研制。從而最終將紅棗按大小的不同進(jìn)行等級(jí)劃分。?
1.3 可行性分析
了解和知道紅棗的特點(diǎn)和外觀形狀，要考慮到不同大小紅棗的需求，為紅棗的優(yōu)質(zhì)分級(jí)做準(zhǔn)備。滾杠式分級(jí)每一級(jí)的所涉及滾杠的間距尺寸，根據(jù)紅棗的大致形狀擬定每一級(jí)滾杠之間的間距。滾杠式分級(jí)機(jī)機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮的因素：（1）機(jī)構(gòu)的用電耗能。（2）機(jī)構(gòu)的層面工作的負(fù)荷。（3）機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)的安全性，平穩(wěn)性，持久性。（4）機(jī)構(gòu)的安全調(diào)速范圍。（5）分級(jí)的流利和分級(jí)的準(zhǔn)確性。（6）分級(jí)機(jī)構(gòu)在工作時(shí)的可靠性，安全性。（7）系統(tǒng)的操作和維修的難易程度。（8）紅棗分級(jí)機(jī)構(gòu)的總體成本。
紅棗在上料時(shí)喂料要均勻，可以提高工作效率高，振動(dòng)的目的是將紅棗精確分級(jí)，要求執(zhí)行的機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)，均勻。以滿足分選級(jí)別的需求。分級(jí)機(jī)構(gòu)要適應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的要求，保證正常的工作。還要重點(diǎn)考慮分級(jí)機(jī)構(gòu)的工作環(huán)境，工作負(fù)荷以及工作效率。
重點(diǎn)研究 ：(1)如何更好更均勻的實(shí)現(xiàn)喂料。 (2)分級(jí)過(guò)程中每一級(jí)的間距大小。 (3)喂料的重量與分級(jí)機(jī)構(gòu)的工作負(fù)荷相關(guān)性。 (4)每一層的工作任務(wù)量和工作時(shí)間的一致性。
本課題所涉及的關(guān)鍵問(wèn)題是分選的問(wèn)題。因紅棗自身的特點(diǎn)的不同，品種的不同，直徑的不同。本課題針對(duì)各種紅棗的種類以及尺寸進(jìn)行分析研究。根據(jù)不同的紅棗尺寸調(diào)節(jié)分級(jí)的間距。在降低成本方面：首先通過(guò)組裝想辦法，盡量用較少種類的部件生產(chǎn)更多種類的組合件。其次是優(yōu)化生產(chǎn)流程，降低生產(chǎn)損耗，降低人工設(shè)備成本。最后采用新工藝，降低材料動(dòng)力的使用。在選擇分級(jí)柵欄的時(shí)候盡量選擇質(zhì)量輕，價(jià)格適中的合金材料。為了使安裝方便，在安裝方面盡量減少齒輪的使用，在設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的時(shí)候盡量對(duì)一些重要的參數(shù)要計(jì)算準(zhǔn)確，有焊接的部位要保證焊接的牢固性研究紅棗的運(yùn)動(dòng)機(jī)理。在紅棗喂料的過(guò)程中盡量保證喂料的均勻性?？紤]到紅棗的品種和大小的不同，要精確的計(jì)算每一級(jí)的間距以及每一層?xùn)艡诘拈g距。在分選時(shí)采用振動(dòng)，要采用工作穩(wěn)定，工作效率高的電機(jī)。所選用的電機(jī)要時(shí)也要考慮喂料的質(zhì)量。保證電機(jī)的正常工作。
2 紅棗分級(jí)機(jī)的組成和原理
該分選機(jī)主要由紅棗機(jī)架、滾杠分級(jí)機(jī)構(gòu)、接料裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等幾部分構(gòu)成。分選紅棗的重量范圍10g-50g，橫徑大約范圍為30mm-40mm，紅棗輸送速度為0.38m/s。分選機(jī)的原理如圖所示：
圖1 工作原理
Fig 1 principle
紅棗分級(jí)機(jī)工作原理簡(jiǎn)圖如圖1所示．分級(jí)部分由上下兩層桿 (為減少紅棗在運(yùn)送過(guò)程與滾杠的碰撞、夾傷，滾杠表面包覆柔性較好的食品級(jí)塑料)組成，并安裝在鏈條上，由鏈條帶動(dòng)前行，上層桿在鏈條帶動(dòng)下既可水平移動(dòng)也可滾動(dòng)，相鄰兩桿的距離恒定為L(zhǎng)下排桿在水平移動(dòng)過(guò)程中處在不同階梯上時(shí)，與上桿之間的距離H不同，即距離H是可調(diào)的，從而使上下兩滾杠之間的中心距a可變．下排桿在階梯上既可水平移動(dòng)也可滾動(dòng)．分級(jí)機(jī)工作時(shí)，紅棗由傾斜進(jìn)料板 ( 為了避免紅棗下滑速度過(guò)大而損傷，暫設(shè)進(jìn)料板傾斜角度為 5 。)到達(dá)滾杠，在滾杠的承托下向前運(yùn)送．當(dāng)紅棗到達(dá)不同階梯層時(shí)，由于中心距a不同，相應(yīng)級(jí)別的紅棗便會(huì)通過(guò)上下兩桿之間的間隙而落人對(duì)應(yīng)的分級(jí)卸料斗中．分級(jí)級(jí)別從小到大，從而實(shí)現(xiàn)紅棗按其大小進(jìn)行分級(jí)，階梯設(shè)計(jì)為5級(jí)，中心距a漸變大．紅棗掉人卸料斗后經(jīng)傳送帶送出。
3 紅棗分級(jí)機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)
傳動(dòng)系統(tǒng)主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、鏈輪和一條封閉的循環(huán)輸送鏈組成。循環(huán)輸送鏈布置在與地面垂直的平面內(nèi)，在輸送鏈緊邊的下面設(shè)置有支承導(dǎo)板，以保持輸送鏈緊邊處于水平狀態(tài)，從而為紅棗的、輸送、圖像采集、重量大小檢測(cè)以及分級(jí)卸料提供一個(gè)包括圖像采集區(qū)、重量大小檢測(cè)區(qū)和分級(jí)卸料區(qū)三部分的水平工作表面。傳動(dòng)系統(tǒng)主要采用三級(jí)傳動(dòng)：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)減速器輸入軸為第一級(jí)，減速器輸入、輸出軸之間為第二級(jí)，減速器輸出軸驅(qū)動(dòng)輸送鏈主動(dòng)輪為第三級(jí)。第一級(jí)采用聯(lián)軸器傳動(dòng)；第二級(jí)就采用標(biāo)準(zhǔn)的圓柱齒輪傳動(dòng)；第三級(jí)由于轉(zhuǎn)速較低（減速器輸出軸轉(zhuǎn)速約為60 r/min）采用鏈傳動(dòng)。
3.1 滾杠
滾杠的在機(jī)構(gòu)中起承載紅棗及形成中心距 a的作用，同時(shí)要求在水平移動(dòng)中能夠轉(zhuǎn)動(dòng)．紅棗近似橢圓形，為使紅棗運(yùn)動(dòng)更平穩(wěn)，滾杠應(yīng)設(shè)計(jì)成圓柱形．在選材方面，農(nóng)業(yè)機(jī)械通常使用常用材料以降低成本，同時(shí)考慮到紅棗的質(zhì)量和對(duì)滾杠的擠壓作用，可選擇經(jīng)調(diào)制處理的4 5號(hào)鋼，其許用應(yīng)力 [ o - ] =6 0 MP a ，彈性模量 E=2 1 0 G P a ．由于紅棗皮質(zhì)較薄，在傳送過(guò)程中極易以滾杠相互碰撞，使其表皮損壞，降低紅棗的商用價(jià)值，所以滾杠表面應(yīng)包裹一層食品級(jí)塑料．其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示
圖2 滾桿
Fig 2 the rolling roll
根據(jù)現(xiàn)實(shí)要求，每條滾杠長(zhǎng)度a=1400mm，直徑 d=26mm（包含表皮塑料）假設(shè)紅棗質(zhì)量m =30g／個(gè)，直徑=40mm，上層滾杠之間的距離 L=40．理想情況下，3桿之間可放兩排紅棗，每排為30個(gè) ，共60個(gè)，其擺放效果如圖3所示
圖3 擺放示意圖
Fig 3 placed schematic
3.1.1 強(qiáng)度校核
下層每根滾杠所受到紅棗的作用力為：
W ：60×0.03×9.8=17.64N． (1)
單位載荷
q = ==0.0126N/mm (2)
由剪力方程和彎矩方程，繪制滾杠的剪力圖和矩圖見(jiàn)圖4 ，由圖知最大彎矩為
=3087N.mm (3)
滾杠抗彎截面系數(shù)
1724.6mm (4)
最大彎曲正應(yīng)力：
1.79Mpa (5)
所以滾杠的強(qiáng)度符合要求。
圖4 受力分析
Fig 4 Stress Analysis
3.1.2 剛度校核
可將滾杠視為一般用途的軸選取其許用撓度，=0.003-0.005，因q引起的最大撓度位于滾杠的中點(diǎn)．
滾杠的慣性矩為：
(6)
最大撓度
(7)
所以剛度符合要求。
3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇
進(jìn)過(guò)查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》，確定鏈輪的轉(zhuǎn)速為50-70r/min，選擇60r/min,確定鏈輪所需功率為1.5KW，符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為：查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)第167頁(yè)表12-1可知有：
表1 電動(dòng)機(jī)的類型
Table 1 motor selection
方案
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
額定功率
同步轉(zhuǎn)速
滿載轉(zhuǎn)速
電動(dòng)機(jī)
質(zhì)量
參考價(jià)格
傳動(dòng)裝置
傳動(dòng)比
1
Y90S-2
1.5
3000
2840
22
5.00
47
2
Y90L-4
1.5
1500
1400
27
3.48
23
3
Y100L-6
1.5
1000
940
25
2.22
15
綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸，質(zhì)量，價(jià)格以及傳動(dòng)比，可見(jiàn)第二種方案比較合適，因此選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)是Y90L-4。該電動(dòng)機(jī)的安裝尺寸如下表2：
表2 電動(dòng)機(jī)主要外形尺寸
Table 2 motor Dimensions
中心高
外形尺寸
地腳安裝尺寸
地腳螺栓孔直徑
軸伸尺寸
裝鍵部位尺寸
90
335×180×190
125×140
10
50×24
8
3.3減速器的選擇
確定總的傳動(dòng)比：由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速=1400r/min 和工作機(jī)的主軸的轉(zhuǎn)速 n=60r/min，可得傳動(dòng)裝置的總的傳動(dòng)比是：
(8)
由于傳動(dòng)比為23，大于8，故初步選擇減速器為展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器，由于該類型減速器，，故確定減速器的 、 分別為5、3.2。
減速器選用JZQ型系列減速器，型號(hào)為JZQ200，速比為23。由于電動(dòng)機(jī)輸出軸的直徑為24mm，故選擇減速器高速軸的直徑為24mm，此時(shí)低速軸的直徑為30mm。
3.4鏈條設(shè)計(jì)
3.4.1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
本設(shè)計(jì)一部分滾杠固定在鏈條上，另一部分滾杠可在鏈條中滑動(dòng)．則須有兩種鏈條：一種用來(lái)放置定滾杠，另一種放置動(dòng)滾杠．定滾杠安裝于鏈板上，本身只可以轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)滾杠在不同階梯上則可以沿著鏈條滑槽上下滑動(dòng)和滾動(dòng)．其結(jié)構(gòu)5如圖所示
圖5 鏈條結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
Fig5 sketch of the chain structure
根據(jù)輥桿的上下調(diào)節(jié)距離，如圖 6 ，可知=59.9mm設(shè)定鏈板上放桿的槽的高度 h=65mm，鏈板總長(zhǎng)，鏈板厚度 = 2mm，兩輥桿之間的中心距．在此數(shù)值的基礎(chǔ)上，根據(jù)機(jī)械手冊(cè)查表選擇鏈條的為滾子鏈ISO48A，
修正為 。再將滾子鏈外鏈板該造成圖7所示鏈板。
圖6 分級(jí)示意圖
Fig. 6 schematic diagram of grading
3.4.2 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
輸送鏈鏈條型號(hào)的選擇
由于輸送鏈主要是傳遞運(yùn)動(dòng)，而不是傳遞動(dòng)力，所受阻力只有鏈條與導(dǎo)板間的摩擦力和鏈條在鏈輪上轉(zhuǎn)彎時(shí)的慣性力，所以對(duì)鏈條的載荷要求較小，所以選擇A系列雙節(jié)距大滾子輸送鏈，由于鏈條在輸送過(guò)程中，鏈條滾子可在支承導(dǎo)板上滾動(dòng)，從而減少摩擦和磨損
（1）鏈輪公差
查文獻(xiàn)[8]表13-16與表13-19有：
齒表面粗糙度：
齒根圓極限偏差 量柱測(cè)量距極限偏差：
由于： ，查文獻(xiàn)[8]表13-6有：上偏差0，下偏差-0.25。
量柱測(cè)量距：查文獻(xiàn)[8]表13-17得，
（9）
式中：—量柱直徑，，量柱的技術(shù)要求為：極限偏差為：上偏差+0.01，下偏差0；表面粗糙度；表面硬度為：55--60HRC。
鏈輪孔和根圓直徑之間的跳動(dòng)量：
不能超過(guò) (10)
軸孔到鏈輪齒側(cè)平直部分的端面跳動(dòng)量：
不能超過(guò) (11)
孔徑：H8
齒頂圓直徑：h11
齒寬：h14
（2）選擇鏈輪齒數(shù)
取傳動(dòng)比為i=1
參照鏈速和傳動(dòng)比查文獻(xiàn)[11]表8-2-5取Z1=21
（3）選擇大鏈輪齒數(shù)
=iz1=1×21=21<120 故合理
（4）確定計(jì)算功率
已知鏈傳動(dòng)工作平穩(wěn)，設(shè)計(jì)功率為：
(12)
式中：P—傳遞功率KW
—工況系數(shù)，查文獻(xiàn)[11]表11-3，取=1.0
—鏈輪齒數(shù)系數(shù)，查文獻(xiàn)[12]表13-13，取=1.114
多排鏈系數(shù)，查文獻(xiàn)[12]表13-14，取
（5）鏈條節(jié)距選用
根據(jù)設(shè)計(jì)功率（取= ）和小鏈輪轉(zhuǎn)速，由文獻(xiàn)[11]表11-1選用40A號(hào)鏈條，查表11-1節(jié)距P=63.50
（6）驗(yàn)算鏈輪輪轂孔徑
(13)
(14)
式中：—由支承軸的設(shè)計(jì)確定
—鏈輪輪轂孔的最大許用直徑，查文獻(xiàn)[11]表11-4得=310mm
故鏈輪輪轂孔徑滿足設(shè)計(jì)要求。
（7）計(jì)算鏈輪尺寸
圖7 鏈輪的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
Fig 7 a schematic structure of a chain
分度圓的直徑： 414.69mm (15)
齒頂圓直徑： =462.31mm
齒根圓直徑： 367.06mm
分度圓的弦齒高：27.396mm (16)
（8）初定中心距
?。?
則可得中心距：
(17)
（9）鏈條長(zhǎng)度及鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)
鏈長(zhǎng)：
(18)
圓整成偶數(shù)節(jié)，取630節(jié)。
（10）實(shí)際中心距
由文獻(xiàn)[11]表8-2-5有，通常，。
因中心距可調(diào)，取，則
(19)
(20)
（11）鏈速
(21)
屬于低速傳動(dòng)。
（12）有效圓周力
(22)
（13）作用于軸上的拉力
對(duì)于傾斜傳動(dòng)有：
(23)
（14）潤(rùn)滑方式?
根據(jù)p＝12.7mm、v =由文獻(xiàn)[11]圖8-2-4查出宜用油刷或油壺人工定期潤(rùn)滑。
3.5高速軸設(shè)計(jì)及校核
3.5.1 材料及熱處理
考慮到是高速軸以及材料后，選此軸材料為Q235-A，調(diào)質(zhì)處理。
3.5.1初步確定軸的最小直徑
按式初步估算軸的最小直徑。根據(jù)軸的材料和表，取
，所以根據(jù)公式有：
即
(24)
由于此軸上開(kāi)有一個(gè)鍵槽，所以應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱；再者直徑小于100 mm，因此。
輸入軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑（圖5.1）。為了使所選的軸徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。
聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查表，考慮到轉(zhuǎn)矩變化和沖擊載荷大（如織布機(jī)、挖掘機(jī)、起重機(jī)、碎石機(jī)），故取，則：
(25)
按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件并且考慮到補(bǔ)償兩軸綜合位移，查表，選用GICL1鼓形齒式聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為。半聯(lián)軸器的孔徑為30 mm，故取，半聯(lián)軸器與軸配合的長(zhǎng)度為82 mm。
3.5.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于此軸是裝有聯(lián)軸器的齒輪軸，所以結(jié)構(gòu)采用外伸梁布局，外伸部分裝聯(lián)軸器，兩軸承布置在齒輪的兩端，軸系采用兩端單向固定布置，為避免因溫度升高而卡死，軸承端蓋與軸承外圈端面留出的熱補(bǔ)償間隙，軸的初步結(jié)構(gòu)如下圖所示。
圖8 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
Figure 8 Structure design of shaft
根據(jù)軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度1）段裝GICL1聯(lián)軸器，因此。半聯(lián)軸器與軸配合的孔徑長(zhǎng)度為82 mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，因此段的長(zhǎng)度應(yīng)比82略小一些，現(xiàn)取。2）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，段的左端需要制出一軸肩，軸肩高度，即，取，因此。軸承端蓋的總寬度為20 mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離，故取。3）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承主要承受徑向載荷作用，故選用深溝球軸承。根據(jù)，選擇6308型軸承其尺寸為，因此?？紤]到軸承與齒輪潤(rùn)滑方式不一樣，因此需要以擋油環(huán)將其隔開(kāi)，可取擋油環(huán)的寬度為20 mm，因此。4）為了滿足擋油環(huán)的軸向定位要求，段的左邊需制出一軸肩，軸肩高度，即，取，因此；考慮到箱體和箱座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可取。5）根據(jù)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)可知，，6）根據(jù)4）可知，；軸環(huán)寬度，即，取，則有。7）根據(jù)3）可知，；考慮到軸承與齒輪潤(rùn)滑方式不一樣，因此需要以擋油環(huán)將其隔開(kāi)，可取擋油環(huán)的寬度為14.5 mm，因此。
3.5.4求軸上載荷并做出軸的彎矩圖和扭矩圖
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，如下圖所示。
圖9 軸的載荷分析
Figure 9 Axial load analysis
其中 (26)
(27)
(28)
(29)
1）求水平面支反力
如上圖所示有：
；
式中： (30)
代入數(shù)據(jù)有：
2）繪制水平面的彎矩圖
圖10 軸的水平面彎矩
Figure 10 The level of the shaft bending moment
其中
3）求垂直面支反力
如上圖所示有：
；
式中： (31)
代入數(shù)據(jù)有：
(32)
4）繪制垂直面的彎矩圖
圖11 軸的垂直面彎矩
Fig 11 Axis vertical bending moment
其中 (33)
5）求總彎矩
(34)
6）繪制扭矩圖
圖12 軸的扭矩
Fig 12 Shaft torque
其中 (35)
（8）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即齒輪的中心截面）的強(qiáng)度。根據(jù)式及上述數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力
(36)
前已選定軸的材料為Q235-A，調(diào)質(zhì)處理，由表查得，
因此，故安全。
2) 齒輪右端的截面左側(cè)
抗彎截面系數(shù) (37)
抗牛截面系數(shù) (38)
截面左側(cè)的彎矩為
(39)
截面上的扭矩為 (40)
截面上的彎曲應(yīng)力
(41)
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
(42)
軸的材料為Q235-A，調(diào)質(zhì)處理。由表查得：
(43)
截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按附表查取。由于，，經(jīng)插值后可查得
（44）
又由附圖可得軸的材料敏性系數(shù)為
（45）
故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式附表為
(46)
(47)
由附圖的尺寸系數(shù)；由附圖的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。
軸按磨削加工，由附圖得表面質(zhì)量系數(shù)為
軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即強(qiáng)化系數(shù)，則按式及式得綜合系數(shù)為：
(48)
(49)
據(jù)軸的材料，得鋼的特性系數(shù)
，取，而，則
于是，計(jì)算安全系數(shù)值，按式、、則得
(50)
(51)
(52)
故可知其安全。
3）齒輪右端的截面右側(cè)
抗彎截面系數(shù) (53)
抗牛截面系數(shù) (54)
彎矩M及彎曲應(yīng)力為
（55）
（56）
扭矩及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
(57)
過(guò)盈配合處的，由附表，用插值法求出，并取，則有
（58）
軸按磨削加工，由附圖得表面質(zhì)量系數(shù)為
故得綜合系數(shù)為：
(59)
(60)
所以軸在截面右側(cè)的安全系數(shù)為：
(61)
（62）
(63)
故該軸在截面右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。
3.6 低速軸設(shè)計(jì)
3.6.1 材料及熱處理
考慮到是高速軸以及材料后，選此軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。
3.6.2初步確定軸的最小直徑
按式初步估算軸的最小直徑。根據(jù)軸的材料和表，取
，所以根據(jù)公式有：
即
（64）
由于此軸上開(kāi)有三個(gè)鍵槽，所以應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱；再者直徑小于100 mm，因此。
輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑（圖5.7）。為了使所選的軸徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。
聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查表，考慮到轉(zhuǎn)矩變化和沖擊載荷大（如織布機(jī)、挖掘機(jī)、起重機(jī)、碎石機(jī)），故取，則：
（65）
按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件并且考慮到補(bǔ)償兩軸綜合位移，查表，選用GICL4鼓形齒式聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為。半聯(lián)軸器的孔徑為50 mm，故取，半聯(lián)軸器與軸配合的長(zhǎng)度為84 mm。
3.6.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于此軸是裝有聯(lián)軸器和齒輪的軸，所以結(jié)構(gòu)采用外伸梁布局，外伸部分裝聯(lián)軸器，兩軸承布置在齒輪的兩端，軸系采用兩端單向固定布置，為避免因溫度升高而卡死，軸承端蓋與軸承外圈端面留出的熱補(bǔ)償間隙，軸的初步結(jié)構(gòu)如下圖所示。
圖13 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
Figure 13 Structure design of shaft
如圖：1）段裝GICL4聯(lián)軸器，因此。半聯(lián)軸器與軸配合的孔徑長(zhǎng)度為84 mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，因此段的長(zhǎng)度應(yīng)比84略小一些，現(xiàn)??；同樣，。2）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，段的左端需要制出一軸肩，軸肩高度，取，因此。軸承端蓋的總寬度為20 mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離，故??；同樣，。3) 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承主要承受徑向載荷作用，故選用深溝球軸承。根據(jù)，選擇6312型軸承其尺寸為，因此?？紤]到軸承與齒輪潤(rùn)滑方式不一樣，因此需要以擋油環(huán)將其隔開(kāi)，可取擋油環(huán)的寬度為16.5 mm，因此,；同樣，4）為了滿足擋油環(huán)的軸向定位要求，段的左邊需制出一軸肩，軸肩高度，即，取，因此；考慮到箱體和箱座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可取；同樣，根據(jù)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)可知齒輪輪轂的寬度為,85mm，為了使 擋油環(huán)端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。5）齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，即，取，因此；軸環(huán)寬度，即，取，則有
3.6.4 軸上零件的周向定位
齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接。根據(jù)，查表，有平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)度為70 mm,同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；根據(jù)，查表，有平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)度為70 mm,同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。
3.6.5求軸上載荷并做出軸的彎矩圖和扭矩圖
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，如下圖所示。
圖14 軸的載荷分析
Figure 14 Axial load analysis
其中 （66）
（67）
（68）
（69）
1) 求水平面支反力
如上圖所示有：
；
式中： （70）
代入數(shù)據(jù)有：
（71）
2）繪制水平面的彎矩圖
圖15 軸的水平面彎矩
Figure 15 The level of the shaft bending moment
其中
3）求水平面支反力
如上圖所示有：
； （72）
式中：
代入數(shù)據(jù)有：
（73）
4）繪制垂直面的彎矩圖
圖16 軸的垂直面彎矩
Figure16 Axis vertical bending moment
其中
5）求總彎矩
（74）
6）繪制扭矩圖
圖17 軸的扭矩
Figure 17 Shaft torque
其中 （75）
3.6.6 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即齒輪的中心截面）的強(qiáng)度。根據(jù)式及上述數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力
（76）
前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表查得，
因此，故安全。
（9）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度
1）判斷危險(xiǎn)截面
段和段只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過(guò)渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，因此此段均無(wú)需校核。
從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，齒輪兩端處過(guò)盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來(lái)看，齒輪中心處的應(yīng)力最大。齒輪兩端的應(yīng)力集中影響相近，但靠近軸承端蓋的截面受扭矩較小，同時(shí)軸徑也較大，故不必做強(qiáng)度校核。齒輪中心上雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大，而且這里軸的直徑最大，因此此處也不必校核，因此該軸只需校核齒輪右端的截面左右兩側(cè)即可。
2) 齒輪左端的截面左側(cè)
抗彎截面系數(shù) （77）
抗牛截面系數(shù) （78）
截面左側(cè)的彎矩為
（79）
截面上的扭矩為 （80）
截面上的彎曲應(yīng)力
（81）
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
（82）
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表查得：
（83）
截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按附表查取。由于，，經(jīng)插值后可查得
（84）
又由附圖可得軸的材料敏性系數(shù)為
（85）
故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式附表為
（86）
（87）
由附圖的尺寸系數(shù)；由附圖的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。
軸按磨削加工，由附圖得表面質(zhì)量系數(shù)為
軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即強(qiáng)化系數(shù)，則按式及式得綜合系數(shù)為：
（88）
（89）
據(jù)軸的材料，得鋼的特性系數(shù)
，取，而，則
于是，計(jì)算安全系數(shù)值，按式、、則得
（100）
（101）
（102）
故可知其安全。
3）齒輪左端的截面右側(cè)
抗彎截面系數(shù) (103)
抗牛截面系數(shù) （104）
彎矩M及彎曲應(yīng)力為
（105）
（106）
扭矩及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
（107）
（107）
過(guò)盈配合處的，由附表，用插值法求出，并取，則有
（108）
軸按磨削加工，由附圖得表面質(zhì)量系數(shù)為
故得綜合系數(shù)為：
（109）
(110)
所以軸在截面右側(cè)的安全系數(shù)為：
(111)
(112)
(113)
故該軸在截面右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。
3.7 分級(jí)機(jī)支架的設(shè)計(jì)
3.7.1 支架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
考慮到軸的安裝，故機(jī)體壁的一邊從和軸中心上下分成兩半，軸裝上以后，用一個(gè)端蓋通過(guò)螺栓連接再連接到一起。為減少機(jī)體的重量，故只在與軸配合的地方，增加厚度，其他的地方用薄壁板進(jìn)行加工。支架安裝在分選機(jī)右側(cè)，滾子處于懸起狀態(tài)。支架尺寸為：1500 mm×1200mm×1200mm。
3.7.2 支架材料的選擇
為防止生銹，故整個(gè)機(jī)體均采用通用的不銹鋼型號(hào)SUS304進(jìn)行制造，這樣也能保證機(jī)體有足夠的強(qiáng)度和硬度。
4 總結(jié)
了解國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，參考大量文獻(xiàn)及輔導(dǎo)老師幫助的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出了滾杠式紅棗分級(jí)機(jī)機(jī)械部分的內(nèi)容。主要結(jié)論如下：
（1）根據(jù)紅棗外形的各方面因素，制定出了分選機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案，并根據(jù)方案制作完成了滾杠式紅棗分級(jí)機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)。通過(guò)理論計(jì)算表明，機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行正常，滿足預(yù)期設(shè)計(jì)要求。
（2）設(shè)計(jì)制作了紅棗分選過(guò)程中的輸送裝置，輸送裝置采用鏈傳動(dòng)帶動(dòng)紅棗支撐滾子的傳動(dòng)。
（3）設(shè)計(jì)了紅棗分選過(guò)程中分選執(zhí)行系統(tǒng)。分選執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用滾杠式分選，能夠?qū)崿F(xiàn)紅棗能夠快速準(zhǔn)確的被收集，并且要有良好的機(jī)械特性。
（4）設(shè)計(jì)了紅棗的分選過(guò)程中從卸料到分選機(jī)構(gòu)的輸送裝置。
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致 謝
本設(shè)計(jì)是在向陽(yáng)老師的悉心指導(dǎo)下完成的。他無(wú)論是在資料的整理，還是在設(shè)計(jì)的畫(huà)圖等各個(gè)方面都給予了我大量的指導(dǎo)和幫助，在他的精心指導(dǎo)下，才使得我的設(shè)計(jì)一步一步的有序的完成，同時(shí)也學(xué)到了許多書(shū)本上學(xué)不到的知識(shí)，受益匪淺，特致以深深的感謝。同時(shí)也要感謝學(xué)科組每一位老師們?cè)诎倜χ谐槌鰰r(shí)間對(duì)我的問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的解答和指導(dǎo)，也給我提供了充足完備的條件和寶貴的學(xué)習(xí)交流機(jī)會(huì)，而且在我沒(méi)有想到的方面還給予我詳細(xì)的指導(dǎo)，為我改進(jìn)設(shè)計(jì)，提供了寶貴的建議，學(xué)生深表謝意。
大學(xué)四年學(xué)習(xí)時(shí)光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對(duì)我的母校，我的父母親人們，我的老師和同學(xué)們、表達(dá)我由衷的謝意。感謝我的母校塔里木大學(xué)給了我在大學(xué)的本科四年深造機(jī)會(huì)，讓我能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高。塔里木大學(xué)四季如歌的校園，美麗如詩(shī)的風(fēng)景都深深的留在了我的記憶里。四年珍貴的學(xué)習(xí)期間，讓我的知識(shí)體系更加完善，思想觀念更加成熟，整體素質(zhì)得到了極大的鍛煉?！皹銓?shí)創(chuàng)新，求真務(wù)實(shí)”的校訓(xùn)我將銘記于心，在未來(lái)的學(xué)習(xí)和工作中躬身踐行。
再次,感謝我的同學(xué)們,在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了他們無(wú)私的幫助，以及許多啟發(fā)性的指導(dǎo)和建議。在此向所有支持、關(guān)心、幫助我的人表示由衷的感謝!祝他們永遠(yuǎn)健康、幸福!
最后，感謝我的父母親人們對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)的默默支持，使我能順利完成學(xué)業(yè)。
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