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1、 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文) 三箱傳動式旋耕機(jī)的設(shè)計 The design of rotary cultivator of three cases transmission 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 機(jī)械067 學(xué)生姓名： 葛劍剛 學(xué) 號： 090612111 指導(dǎo)教師： 盧龍（副教授） 2010 年 6 月 畢業(yè)設(shè)計（論文）中文摘

2、要 三箱傳動式旋耕機(jī)的設(shè)計 摘 要：我國對旋耕機(jī)的研制始于20世紀(jì)50年代末，初期主要研制與手扶拖拉機(jī)配套的旋耕機(jī)，后來研制出與中型輪式拖拉機(jī)配套的旋耕機(jī)；70年代初完成了與當(dāng)時國產(chǎn)的各類拖拉機(jī)配套的系列旋耕機(jī)的設(shè)計，并使之得到了推廣應(yīng)用；到80年代，與手扶拖拉機(jī)配套的旋耕機(jī)由專用型發(fā)展到兼用型，由于手扶拖拉機(jī)配套發(fā)展到與輪式及履帶式拖拉機(jī)配套。旋耕機(jī)在我國的發(fā)展經(jīng)歷了單機(jī)研制、發(fā)展系列產(chǎn)品、新產(chǎn)品開發(fā)和換代3個階段，隨著新的種植、耕作農(nóng)藝的發(fā)展和推廣，在旋耕機(jī)基礎(chǔ)上還研制出了多種用途的聯(lián)合復(fù)式作業(yè)機(jī)。新系列旋耕機(jī)采用的新型旋耕刀，綜合了合理的速度參數(shù)、寬幅和復(fù)式作業(yè)功能，采用旋

3、耕機(jī)基礎(chǔ)件組合式結(jié)構(gòu)，可組裝在多種機(jī)型上，滿足不同的用途與農(nóng)藝要求。為了提高旋耕機(jī)工作效率，符合農(nóng)業(yè)發(fā)展要求，本設(shè)計為寬幅大功率旋耕機(jī)，如果按傳統(tǒng)方法設(shè)計，由于刀軸跨度大，傳動不平穩(wěn)，致使刀軸壽命大大降低，所以我采用三箱傳動方案，將拖拉機(jī)輸入的動力分兩處傳至刀軸，刀軸受力均衡，傳動平穩(wěn)，刀軸使用壽命提高。 關(guān)鍵詞：農(nóng)機(jī)；旋耕機(jī)；三箱；傳動 畢業(yè)設(shè)計（論文）外文摘要 The design of rotary cultivator of three cases transmission Abstract: My rotary c

4、ultivator of the 1950s and the 20th century began with the end of the initial development and the main walking tractor supporting rotary cultivator and subsequently developed with medium-wheeled tractor supporting rotary cultivator ;70 1990s was made in China with the completion of the various serie

5、s of rotary cultivator tractors supporting the design, and has been promoting the application; To the 1980s, from the rotary cultivator and walking tractor supporting dedicated to the development of both type, and by supporting the development of the walking tractor with wheeled and tracked tractors

6、 matching. Rotary cultivator in the country's development has a single research and development series products, new product development and updating of three stages, with new cultivation, the development and promotion of farming techniques, rotary cultivator basis also developed a multi-purpose joi

7、nt compound operations aircraft. A new series of rotary cultivator new rotary knife, a reasonable speed integrated parameters, and the breadth of operational functions, the introduction of rotary cultivator basis of modular structure, assembly in a variety of models, and techniques to meet the req

8、uirements of different uses. In order to improve the work efficiency, With agricultural development requirements,The design for the wide high-power rototiller, if method, the method of traditional design, Due to the large span, transmission shaft, causing instability cutter life greatly reduced. so

9、I use three cases of transmission scheme, separate the input power of tractor in two points to the shaft, knife shaft bearing balanced, stable transmission, improve the knife shaft's life. Keywords: farm machinery; rotary cultivator; three cases; transmission 目 錄 1 緒論…………………………………

10、……………………………………………1 1.1 課題要求…………………………………………………………………………1 1.2 旋耕機(jī)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢…………………………………………………1 2 旋耕機(jī)的總體設(shè)計……………………………………………………………3 2.1 旋耕機(jī)的工作原理………………………………………………………………3 2.2 拖拉機(jī)的選擇……………………………………………………………………3 2.3 旋耕機(jī)與拖拉機(jī)掛接方式………………………………………………………4 2.4 旋耕機(jī)與拖拉機(jī)配置形式………………………………………………………4 2.5傳動方案設(shè)計…

11、…………………………………………………………………5 3 齒輪的設(shè)計與校核…………………………………………………………………8 3.1 齒輪的材料………………………………………………………………………8 3.2 分傳動箱齒輪的設(shè)計與校核……………………………………………………8 3.3中間傳動齒輪的設(shè)計與校核……………………………………………………12 4 軸的設(shè)計與校核…………………………………………………………………15 4.1 軸的材料………………………………………………………………………15 4.2 軸1的設(shè)計與校核………………………………………………………………15

12、4.3 軸2的設(shè)計與校核………………………………………………………………17 4.4 軸3的設(shè)計與校核………………………………………………………………19 4.5 軸4的設(shè)計與校核………………………………………………………………21 4.6 軸5的設(shè)計與校核………………………………………………………………22 5 工作前的安裝與調(diào)整…………………………………………………………23 6 旋耕機(jī)的使用技術(shù)要點(diǎn)…………………………………………………………25 結(jié)論 …………………………………………………………………………………27 致謝 ………………………………………………………………

13、…………………28 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………29 淮海工學(xué)院二○一○屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 28 頁 共 29 頁 1 緒論 中國農(nóng)業(yè)正處于從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時期。在這一進(jìn)程中，農(nóng)業(yè)機(jī)械化的作用越來越顯著。其中旋耕機(jī)主要用于農(nóng)田栽植、播種前的耕整地作業(yè)。耕后，地表平整、松軟、細(xì)碎，能夠滿足精耕細(xì)作的農(nóng)藝要求。在潮濕地或水田上工作時，可減少拖拉機(jī)輪子的下陷和打滑丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。旋耕機(jī)的發(fā)展大幅提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，旋耕機(jī)械在我國已被廣泛使用，正逐步發(fā)展成為農(nóng)業(yè)機(jī)械的一個重要門類。

14、我國現(xiàn)有旋耕機(jī)產(chǎn)品系列雖然在名義上可以配套58.8~73.5kw（80~100馬力）拖拉機(jī)，但實(shí)際上因受傳動系統(tǒng)強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)尺寸、機(jī)架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的局限，配套合理范圍僅達(dá)48kw（65馬力）拖拉機(jī)。耕深亦局限在旱耕12~16cm，水耕14~18cm。因此現(xiàn)有產(chǎn)品在品種上尚有大型和深耕型的缺門。90年代以來，有些企業(yè)為適應(yīng)市場需要試圖開發(fā)大型旋耕機(jī)。但因研究設(shè)施水平有限，僅采用原有產(chǎn)品外延放大和堆砌材料的方法，沒有著重結(jié)構(gòu)改進(jìn)和參數(shù)優(yōu)化，目前能與200馬力以上拖拉機(jī)配套的農(nóng)機(jī)具在我國還完全依賴進(jìn)口。另外我國旋耕機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模都比較小，裝備差、制造工藝水平低，有些產(chǎn)品出廠質(zhì)量粗放，可靠性不高，企業(yè)低價

15、競爭導(dǎo)致投入創(chuàng)新的部分過少，不利于行業(yè)的發(fā)展。本次設(shè)計為120馬力大型寬幅旋耕機(jī)，通過采用分箱傳動以減小刀軸承受的過大扭矩，提高使用壽命。大幅度提高農(nóng)機(jī)的工作效率，符合旋耕機(jī)的未來發(fā)展方向，滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)耕作要求。 1.1 課題要求 設(shè)計一種配套120馬力（88.2kw）輪式拖拉機(jī)的三箱傳動式旋耕機(jī)，寬度3.25m，耕深120~180mm，刀軸轉(zhuǎn)速200~230轉(zhuǎn)/分，功效15~20畝/h。要求采用中間箱傳動，三點(diǎn)懸掛。 1.2 旋耕機(jī)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 1.2.1 國內(nèi)旋耕機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 我國近年來旋耕機(jī)的保有量增加很快，為了適應(yīng)當(dāng)前的生產(chǎn)形式（規(guī)模），為不同機(jī)型拖拉機(jī)配

16、套，生產(chǎn)了作業(yè)幅為1.25~2.8m多種型號的旋耕機(jī)。如南昌旋耕機(jī)廠的1GN系列和1G系列多種型號旋耕機(jī)；連云港旋耕機(jī)集團(tuán)公司生產(chǎn)的1GE2-210型旋耕機(jī)，1GQN-250S型旋耕機(jī)等。 在黑龍江省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，使用的機(jī)型還有1GHL-280型松旋起壟機(jī)、1GSZ-201/280型組合式旋耕多用機(jī)、1GZJ-210型旋耕滅茬起壟通用機(jī)及1GQH-280D型滅茬旋耕多用機(jī)等。很多機(jī)型為了適應(yīng)黑龍江省農(nóng)藝要求，在旋耕機(jī)后部安裝了起壟犁鏵。為了裝配各種不同的工作件組合設(shè)計了專門的機(jī)架，以提高旋耕機(jī)的應(yīng)用水平。 1.2.2 國外旋耕機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 縱觀國外旋耕機(jī)現(xiàn)狀，由于拖拉機(jī)功率的提高，具有水

17、平軸旋耕部件的旋耕機(jī)更加先進(jìn)、合理，大大提高了旋耕機(jī)生產(chǎn)率。國外大公司的旋耕機(jī)的主要參數(shù)看，其單位能耗高達(dá)280~700KJ/m3，大約高于翻整地機(jī)械能耗的3~6倍。為了降低旋耕機(jī)的單位能耗，現(xiàn)在普遍采用了改進(jìn)工作部件的幾何參數(shù)、選用符合旋耕工作部件作業(yè)條件的運(yùn)動參數(shù)等方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以達(dá)到降低能耗的目的。 此外，為了降低能耗，提高旋耕機(jī)的工作效率，在滿足農(nóng)藝要求的前提下，必須采用適合分層作業(yè)的生產(chǎn)工藝，設(shè)計上強(qiáng)下弱的松土工作部件。目前得到廣泛應(yīng)用的分層作業(yè)機(jī)具采用的是被動（松土）工作部件和主動（旋耕）工作部件。 1.2.3 旋耕機(jī)的發(fā)展趨勢 隨著水稻集約化、規(guī)?；a(chǎn)的發(fā)展，水田

18、耕整用寬幅高速型旋耕機(jī)成為發(fā)展方面。水田土壤含水率高，抗剪切、抗壓強(qiáng)度特別低，附著力、外摩擦力也接近為零，切土部件與土壤之間存在潤滑水膜。因此，大塊水田使用大型拖拉機(jī)旋耕機(jī)組水耕時，為充分發(fā)揮其功率，實(shí)現(xiàn)高效率、高效益，需要工作幅寬3m以上的寬幅旋耕機(jī)。但寬幅又受到道路行駛和入庫停機(jī)不便的制約，解決途徑有二：一是旋耕機(jī)采用寬度伸縮或折疊式結(jié)構(gòu)；二是采用適中的幅寬，提高作業(yè)速度，從現(xiàn)有的2~5km/h提高到4~8km/h。為滿足以上要求，需要改進(jìn)旋耕機(jī)及工作部件的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，研制寬幅高速旋耕機(jī)及滅茬、旋耕、旋耙和深施化肥的復(fù)式作業(yè)機(jī)械。 大中型拖拉機(jī)具有強(qiáng)勁的動力輸出、較大的牽引力和懸掛提升

19、能力，為配套旱地耕作型聯(lián)合作業(yè)提供了先決條件。而旋耕機(jī)作為驅(qū)動型耕作機(jī)械，易于更換和附加工作部件，形成滅茬、深松、碎土、做畦、起壟、開溝、精量半精量播種、深施化肥、鋪膜、鎮(zhèn)壓和噴藥等多項(xiàng)作業(yè)的結(jié)構(gòu)緊湊的聯(lián)合作業(yè)機(jī)組，大幅度提高了生產(chǎn)效率，降低了作業(yè)成本。國內(nèi)現(xiàn)有小批量生產(chǎn)和投放市場的系列旋耕復(fù)式作業(yè)機(jī)具主要配套中型拖拉機(jī)，在型機(jī)具尚待研制開發(fā)。 深耕型旋耕機(jī)耕深一般不超過20cm。為了滿足增厚土壤熟化層、改善深層透氣性以及栽培薯類、根莖類作物需要深耕的農(nóng)藝要求，近年來國外開發(fā)了全幅深旋耕機(jī)和間隔窄幅深旋耕機(jī)，耕深達(dá)到30~60cm或90~120cm。國內(nèi)該型產(chǎn)品的開發(fā)剛起步，目前已經(jīng)批出加

20、深型中間傳動臥式旋耕機(jī)，耕深達(dá)30cm。加大旋耕深度的主要難點(diǎn)是引起動力機(jī)作業(yè)負(fù)荷和功率消耗急劇增大，機(jī)械強(qiáng)度不足和機(jī)組功率不平衡。而大功率拖拉機(jī)具有雙速獨(dú)立動力輸出軸，可以全功率輸出，同時具有多個慢速擋以及爬行擋，這也為配套深耕旋耕機(jī)提供了條件。臥式深耕旋耕機(jī)在國內(nèi)外正處于轉(zhuǎn)型期，而國內(nèi)專家學(xué)者認(rèn)為反轉(zhuǎn)旋耕是一種大有前途的耕耘方式，潛土逆轉(zhuǎn)應(yīng)用在深耕旋耕機(jī)上將更能體現(xiàn)其優(yōu)越性，目前需進(jìn)一步開展這方面的研究工作，完善理論，積累經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)出成功的產(chǎn)品。 2 旋耕機(jī)的總體設(shè)計 2.1 旋耕機(jī)的工作原理 旋耕機(jī)是一種由動力驅(qū)動工作部件以切碎土壤的耕作機(jī)械。兼有耕翻和碎土功能，一次作業(yè)

21、即能達(dá)到土碎地平的效果，而犁耕很難一次造成土壤松碎、地表平整而滿足播種或插秧的要求，必須再經(jīng)過整地才能進(jìn)行種植作業(yè)。因此，用旋耕機(jī)耕地可大大縮短耕整地的時間，有利于搶農(nóng)時和提高功效。 圖2-1 旋耕刀工作圖 旋耕機(jī)工作時，其刀片隨著刀軸由拖拉機(jī)動力輸出軸驅(qū)動作回轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時又隨機(jī)組前進(jìn)作等速直線運(yùn)動（如圖2-1所示）。刀片切削土壤時，刀片的絕對運(yùn)動是由機(jī)組的前進(jìn)運(yùn)動與刀軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動所合成。為了使機(jī)組能正常工作，刀片在整個切土過程中不能產(chǎn)生推土現(xiàn)象，要求其絕對運(yùn)動的軌跡為余擺線。在這一余擺線繞圈最大橫弦以下任意一點(diǎn)的水平分速度的方向與機(jī)組前進(jìn)方向相反。這樣刀片將切下的土塊向后拋擲與擋泥罩以及

22、平土拖板相撞擊，使土塊進(jìn)一步破碎再落到地面。由于機(jī)組不斷前進(jìn)，刀片就連續(xù)不斷地對未耕地進(jìn)行松碎。 2.2 拖拉機(jī)的選擇 選東方紅—X1204型輪式拖拉機(jī)。 圖2-2 東方紅-X1204拖拉機(jī) 東方—X1204大輪拖是在東方紅—1204大輪拖的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的，120馬力，四輪驅(qū)動，動力強(qiáng)勁，性能卓越，造型美觀，可配套犁、耙、旋耕機(jī)、播種機(jī)、收割機(jī)、青貯機(jī)、秸稈還田機(jī)等機(jī)具進(jìn)行各種農(nóng)田作業(yè)，并可用于運(yùn)輸?shù)绕渌鳂I(yè)。 表2-1 拖拉機(jī)主要參數(shù) 機(jī)型 東方紅－X1204 外型尺寸（m

23、m） 4770 × 2330 × 2960 軸距（mm） 2688.5 前輪輪距（可調(diào)）（mm） 1822~2153 后輪輪距（可調(diào)）（mm） 1662~2262 最小離地間隙（mm） 470 最小轉(zhuǎn)向圓半徑（m） 4.6 最小使用質(zhì)量（kg） 4500 變速箱檔數(shù) 前進(jìn)/倒退 12/4 速度范圍 前進(jìn)（km/h） 2.34~30.55 倒退（km/h） 5.04~14.27 發(fā)動機(jī)型號 LR6108T1X 標(biāo)定功率 (kw)

24、 88.2 額定轉(zhuǎn)速 (r/min) 2400 額定工況燃油消耗率（ g/kwh ） ≤ 242 最大提升力懸掛點(diǎn)后610mm處(kN) 26 動力輸出軸轉(zhuǎn)速 (r/min) 540/1000 最大配重質(zhì)量 前/后 (kg) 400/300 動力輸出軸最大功率（kw） 78.75 最大牽引力 （kN） ≥ 40.5 2.3 旋耕機(jī)與拖拉機(jī)的掛接 旋耕機(jī)與拖拉機(jī)有三點(diǎn)懸掛，直接連接和牽引等三種連接方式，我國的旋耕機(jī)目前采用前兩種聯(lián)接方式。 三點(diǎn)

25、懸掛式旋耕機(jī)的懸掛方法類似鏵式犁，動力有拖拉機(jī)動力輸出軸通過萬向節(jié)傳動軸傳遞至旋耕機(jī)第一軸，驅(qū)動刀軸工作。旋耕機(jī)懸掛裝置參數(shù)主要根據(jù)萬向節(jié)伸縮軸與前后軸間的夾角大小和旋耕機(jī)的通過性能來確定，要求耕作時該夾不超過10o；地頭轉(zhuǎn)彎提升至旋耕刀離地100~250mm時，夾角不超過30o。切斷動力輸出軸動力，提升旋耕機(jī)到最高位置時，機(jī)下的通過高度一般不400mm，萬象節(jié)伸縮軸和軸套至少應(yīng)有40mm的重疊量，還應(yīng)考慮在最大耕深和提升到最高位置時，機(jī)架和旋耕機(jī)不碰到拖拉機(jī)。 三點(diǎn)懸掛式旋耕機(jī)能與多種拖拉機(jī)配套，掛接方便，使用較多。本設(shè)計旋耕機(jī)與拖拉機(jī)的掛接采用三點(diǎn)懸掛式。 2.4 旋耕機(jī)與拖拉機(jī)的配

26、置型式 旋耕機(jī)與拖拉機(jī)的配置有兩種形式，正配置和偏配置。當(dāng)旋耕機(jī)的耕幅超過拖拉機(jī)后輪外緣10cm以上時，采用正配置否則采用偏配置，以消除輪轍，使耕后地表平整，耕幅偏出輪胎外緣的距離大于5~10cm。為了減少拖拉機(jī)對土地的壓實(shí)，且由于旋耕機(jī)的耕幅325cm，大于所配套拖拉機(jī)的后輪外緣10cm，所以采用正后配置。 2.5 傳動方案設(shè)計 2.5.1 設(shè)計方案分析 應(yīng)課題要求為三箱傳動，而且采用中間箱輸入動力，故減速器采用展開式三級閉式齒輪傳動，特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、效率高、容易制造、使用壽命較長、維護(hù)方便，裝拆容易，工作可靠。它的結(jié)構(gòu)簡圖如圖2-3所示。 圖2-3 傳動簡圖

27、 2.5.2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析與動力參數(shù)選擇與計算 旋耕機(jī)作業(yè)時，拖拉機(jī)功率的大部分用于驅(qū)動刀滾作業(yè)，其數(shù)值可實(shí)測確定。 影響功率消耗的因素很多，主要有刀軸轉(zhuǎn)速，機(jī)組前進(jìn)速度，耕深，土壤含水率和土壤堅實(shí)度，土質(zhì)等，此外，殘茬，旋耕刀的類型及排列諸因素對此也產(chǎn)生不同程度的影響。 可用經(jīng)驗(yàn)公式2-1估算刀滾工作時消耗的功率。 (kw) (2-1)

28、 式中 — 耕深(cm)； — 機(jī)組前進(jìn)速度(m/s)； — 耕幅(m)； — 旋耕比阻()，()。 已知 a=12~18cm 取a=15cm B=3.25 m 功效15~20畝/h 1畝=666.67 取功效為18畝/h 得 其中 ，，，， =12×1×0.9×1.1×0.68=8.07 將以上數(shù)值帶入公式2-1得 ≈ 40 kw 表2-2 動力輸出軸型號和參數(shù)（

29、GB1592-86） 動力輸出軸型號 1 2 3 公稱尺寸（mm） 35 35 45 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速（r/min） 540 1000 1000 允許傳遞最大功率(kw) 48 92 185 查表2-2 選取1類。 輸入軸轉(zhuǎn)速 n輸入=540 r/min 輸出軸轉(zhuǎn)速 =200～230 r/min 故傳動比2.35～2.7 2.5.3 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計算 查參考文獻(xiàn)[5]中表3-9（各常用傳動比的適用齒數(shù)），合理分配傳動比，初步選定各齒數(shù)如表2-3。 表2-3 初步選定各齒數(shù) 軸的序號 1 2

30、 3 4 5 齒數(shù) Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 17 28 13 31 19 傳動比 u1=1.65 u2=2.38 u3=0.61 1.46 總傳動比 u總=2.41 ①　 各軸轉(zhuǎn)速 軸1 =540r/min 軸2 ==540/1.65=327.3r/min 軸3 327.3r/min 軸4 =327.3/2.38=137.5r/min 軸5 =137.5/0.61=225.4r/min =225.4 ? (200～230) 符合要求 ②　 各傳動副效率 圓錐齒輪傳動 =0.96 每對圓柱齒輪的傳

31、動效率 =0.97 每對滾動軸承的傳動效率 =0.98 萬向節(jié)的傳動效率 =0.98 ③　 各軸的傳遞功率 傳動軸5 傳動軸4 傳動軸3 傳動軸2 輸入軸1 ④　 各軸傳遞轉(zhuǎn)矩 0.86×106 N·mm 1.34×106 N·mm 0.65×106 N·mm 1.46×106 N·mm 0.84×106 N·mm 3 齒輪設(shè)計與校核 3.1 齒輪的材料 由機(jī)械設(shè)計手冊，考慮到工廠加工條件和減速器要承受很大的轉(zhuǎn)矩，選擇大小齒輪材料都為20CrMnTi，滲碳處理，硬度為55～60HR

32、C，抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度；精度7級。 3.2 分傳動箱齒輪的設(shè)計與校核 3.2.1 齒輪設(shè)計參數(shù) 傳遞功率 P = 45.1 kw 傳遞轉(zhuǎn)矩 T=1.32×106 N·mm r/min r/min 傳動比 i = 2.38 3.2.2 設(shè)計計算 表3-1 圓柱齒輪傳動簡化設(shè)計計算公式 齒輪類型 按接觸強(qiáng)度設(shè)計公式 按彎曲強(qiáng)度設(shè)計公式 直齒輪 式中符號 a--中心距（mm） --小齒輪的分度圓直徑（mm） K--載荷系數(shù),一般可取1.2～2 --小齒輪傳遞的額定轉(zhuǎn)矩（） u--齒數(shù)

33、比 --小齒輪齒數(shù) --許用接觸應(yīng)力（MPa） --許用彎曲應(yīng)力（MPa） --齒寬系數(shù) 注：式中（）項(xiàng)中，“+”號用于外嚙合傳動，“-”號用于內(nèi)嚙合傳動。 閉式齒輪結(jié)構(gòu)，硬齒面齒輪，滑移齒輪3采用對稱布置（軸鋼性較大），齒輪4也采用對稱布置（軸鋼性較大）取齒寬系數(shù)。 因兩嚙合齒輪均為硬齒面，故設(shè)計計算時，應(yīng)同時按接觸強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度的計算確定尺寸，并取其中最大值。 a.按接觸強(qiáng)度設(shè)計 各原動機(jī)載荷特性：工作時所受載荷交變不平穩(wěn)，沖擊大。 故載荷系數(shù)K=1.4。 b.按彎曲強(qiáng)度設(shè)計 復(fù)合齒形系數(shù)=3.8

34、 圓整 m=7 3.2.3 參數(shù)確定 由表2-2查得拖拉機(jī)動力輸出軸離地高度為H=470mm， 取耕深a=150mm 考慮軸中心距要求。當(dāng)動力輸出軸所連萬向節(jié)水平時為旋耕機(jī)正常作業(yè)狀態(tài)，所以軸2至軸4距離=470-(245-150)=375mm 求得 m=7.98 圓整 m=8 故最終確定三個圓柱齒輪模數(shù) m = 8 分度圓直徑 齒寬 =0.4 表3-2 分傳動箱齒輪尺寸 齒輪序號

35、 3 4 5 分度圓直徑d（mm） 104 248 152 齒寬b（mm） 45 40 45 由于旋耕機(jī)作業(yè)時，所受載荷交變，為提高齒輪承載能力且減小齒輪根切最 小齒數(shù)，采用變位齒輪。 查參考文獻(xiàn)[2]，初選 =1.12，0.12 =1.12-0.12=1 208mm 查參考文獻(xiàn)[2]，查取 = 0.58，= 0.55 同理可算出齒輪3的變位系數(shù) = 0.52 已知不產(chǎn)生根切的條件 符合條件 表3-3 分傳動箱齒

36、輪變位系數(shù) 齒輪序號 3 4 5 變位系數(shù)x 0.52 0.58 0.55 3.2.4 齒輪校核 齒輪3，4，5材料和模數(shù)相同，其中中齒輪3尺寸最小，傳遞功率最大，若齒3校驗(yàn)合格，則均合格。 a.齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 強(qiáng)度條件 （3-1） 計算應(yīng)力 （3-2） 許用應(yīng)力 （3-3） 查參考文獻(xiàn)[2]， 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 材料彈性系

37、數(shù) 接觸強(qiáng)度計算的重合度與螺旋角系數(shù) 使用系數(shù) 動載系數(shù) 齒向載荷分布系數(shù) 齒間載荷分配系數(shù) 齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力 解除強(qiáng)度計算的壽命系數(shù) 潤滑油膜影響系數(shù) 工作硬化系數(shù) 接觸強(qiáng)度計算的尺寸系數(shù) 接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù) 分度圓上的圓周力 許用應(yīng)力 計算應(yīng)力 比較得 結(jié)果： 校核合格。 b.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 強(qiáng)度條件

38、 （3-4） 計算應(yīng)力 （3-5） 許用應(yīng)力 （3-6） 模數(shù) = 8mm 齒寬 b = 45mm 復(fù)合齒形系數(shù) =3.8 抗彎強(qiáng)度計算的重合度與螺旋角系數(shù) 齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度基本值 抗彎強(qiáng)度計算的壽命系數(shù) 相對齒根圓角敏感系數(shù) 相對表面狀況系數(shù) 抗彎強(qiáng)度計算的尺寸系數(shù) 彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù) 許用應(yīng)力 計算應(yīng)力 比較得 結(jié)果： 校

39、驗(yàn)合格。 故，齒輪3，4，5都滿足強(qiáng)度要求。 3.3 中間箱齒輪的設(shè)計與校核 3.3.1 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 傳遞功率P = 47.9kw 傳動比 u = 1.65 因?yàn)樵搶X輪為閉式傳動，閉式傳動可按齒面接觸強(qiáng)度估算。 （3-7） 載荷系數(shù) K=1.6 轉(zhuǎn)矩 N·mm 傳動比 u=1.65 齒輪接觸疲勞極限 齒輪接觸強(qiáng)度安全系數(shù) 設(shè)計齒輪許用接觸應(yīng)力 大端模數(shù)

40、圓整 大端分度圓直徑 分錐角 外錐距 齒寬系數(shù) 齒寬 取b=44mm 實(shí)際齒寬系數(shù) 中點(diǎn)模數(shù) 中點(diǎn)分度圓直徑 3.3.2

41、 錐齒輪校核 a.錐齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核式 （3-8） 式中 使用系數(shù) 動載系數(shù) 齒向載荷系數(shù) 端面載荷系數(shù) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 中點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 彈性系數(shù) 螺旋角系數(shù) 錐齒輪系數(shù) 再和分配系數(shù) 許用接觸應(yīng)力 計算接觸應(yīng)力 比較得 結(jié)果： 校驗(yàn)通過。 b.錐齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 計算公式 （3-9） 為計算應(yīng)力，為許用應(yīng)力 數(shù)值同前。 復(fù)合齒形系數(shù) 重合度系數(shù) 齒根抗彎強(qiáng)度的錐齒輪系數(shù)

42、 載荷分配系數(shù) 彎曲應(yīng)力計算值 齒根許用彎曲應(yīng)力 比較得 結(jié)果： 校核通過。 4 軸的設(shè)計與校核 4.1 軸的材料 軸的材料選擇45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。 查得材料力學(xué)性能數(shù)據(jù)為： 抗拉強(qiáng)度 屈服點(diǎn) 彎曲疲勞極限 扭轉(zhuǎn)疲勞極限 許用靜應(yīng)力 許用疲勞應(yīng)力 4.2 軸1的設(shè)計計算 4.2.1 按轉(zhuǎn)矩初步估算軸徑 軸的轉(zhuǎn)向方式：雙向旋轉(zhuǎn) 軸的工作情況：無腐蝕條件 軸的轉(zhuǎn)速： 功

43、率： P=47.9kW 根據(jù)式 初算最小值。 所選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。選取。 取軸承處直徑為 d=55mm 4.2.2 軸的受力分析 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩： 齒輪分度圓直徑： 分錐角： 圓周力： 徑向力： 軸向力： 由圖4-1可知，截面B為危險截面。各數(shù)據(jù)如表4-1。 表4-1 危險截面計算數(shù)值 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩M 扭矩T 按彎扭

44、合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的界面的強(qiáng)度，即界面B。 軸的計算應(yīng)力： 前已選定軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理， 因此 結(jié)果：軸的強(qiáng)度滿足要求。 圖4-1 軸1的彎扭矩圖 注：B,C處為軸承安裝位置，A處為齒輪安裝位置 4.3 軸2設(shè)計與校核 4.3.1 按轉(zhuǎn)矩初步估算軸徑 軸的轉(zhuǎn)向方式：雙向旋轉(zhuǎn) 軸的工作

45、情況：無腐蝕條件 軸的轉(zhuǎn)速： 功率： 轉(zhuǎn)矩： 齒輪直徑d根據(jù)式 初算最小值。 所選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。選取。 因軸兩端有花鍵傳遞動力，所以取軸承處直徑 4.3.2 軸的受力分析 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩： 齒輪分度圓直徑： 分錐角： 圓周力： 徑向力： 軸向力： 4.3.3 軸的強(qiáng)度校核 作彎扭矩圖4-2 截面B（危險截面）處各計算數(shù)值如表4-2。 表4-2 危險截面計算數(shù)值 載荷 水平面H 垂直面V 支

46、反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的界面的強(qiáng)度，即界面B。 軸的計算應(yīng)力 前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理， 因此 結(jié)果：軸的強(qiáng)度滿足要求。 圖4-2 軸2的彎扭矩圖 注：A,C處為軸承安裝位置,B處為齒輪安裝位置 4.4 軸3的設(shè)計與校核 4.4.1 按轉(zhuǎn)矩初步估算軸徑 軸的轉(zhuǎn)向方式：雙向旋轉(zhuǎn) 軸的工作情況：無腐蝕

47、條件 軸的轉(zhuǎn)速： 功率： 轉(zhuǎn)矩： 齒輪直徑d根據(jù)式 初算最小值。 軸所選的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。選取。 取軸承處直徑 4.4.2 軸的受力分析 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩： 齒輪分度圓直徑： 圓周力： 徑向力： 軸向力： 4.4.3 軸的強(qiáng)度校核 參照圖4-2 已知： 截面B（危險截面）處各計算數(shù)值如表4-3。 表4-3 危險截面計算數(shù)值 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩M 扭

48、矩T 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的界面的強(qiáng)度，即界面B。 軸的計算應(yīng)力 前已選定軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理， 得 結(jié)果：軸的強(qiáng)度滿足要求。 4.5 軸4的設(shè)計與校核 4.5.1 按轉(zhuǎn)矩初步估算軸徑 軸的轉(zhuǎn)向方式：雙向旋轉(zhuǎn) 軸的工作情況：無腐蝕條件 軸的轉(zhuǎn)速： 功率： 轉(zhuǎn)矩： 齒輪直徑d根據(jù)式 初算最小值。 所選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。選取。 取軸承處直徑： 4.5.2

49、軸的受力分析 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩： 齒輪分度圓直徑： 圓周力： 徑向力： 軸向力： 4.5.3 軸的強(qiáng)度校核 參照圖4-2 截面B（危險截面）處各計算數(shù)值如表4-4。 表4-4 危險截面計算數(shù)值 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩M 扭矩T 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和 扭矩的界面的強(qiáng)度，即界面B。 軸的計算應(yīng)力 前已選定軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，

50、 因此 結(jié)果：軸的強(qiáng)度滿足要求。 4.6 軸5的設(shè)計與校核 4.6.1 按轉(zhuǎn)矩初步估算直徑 軸的轉(zhuǎn)向方式：雙向旋轉(zhuǎn) 軸的工作情況：無腐蝕條件 軸的轉(zhuǎn)速： 功率： 轉(zhuǎn)矩： 齒輪直徑d根據(jù)式 初算最小值。 所選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。選取。 取軸承處直徑 4.6.2 軸的受力分析 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩： 齒輪分度圓直徑： 圓周力： 徑向力： 軸向力： 4.6.3 軸的強(qiáng)度校核

51、參照圖4-2 截面B（危險截面）處各計算數(shù)值如表4-5。 表4-5 危險截面計算數(shù)值 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩M 扭矩T 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的界面的強(qiáng)度，即界面B。 軸的計算應(yīng)力 前已選定軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理， 因此 結(jié)果：軸的強(qiáng)度滿足要求。 5 工作前的安裝與調(diào)整 旋耕作業(yè)之前，旋耕刀的排列安裝是一項(xiàng)重要的工作。安裝不當(dāng)，將嚴(yán)重

52、影響作業(yè)質(zhì)量，并因刀片旋轉(zhuǎn)不平衡，會導(dǎo)致機(jī)件損壞和機(jī)組震動增大，且不安全。為使旋耕機(jī)在作業(yè)時，避免漏耕和堵塞，刀軸受力均勻，刀片在刀軸上的排列配置，應(yīng)滿足以下要求： 1) 配置兩把以上的刀片，應(yīng)保證切土量相等，以達(dá)到碎土質(zhì)量好，耕后溝底平整。 2) 在刀軸回轉(zhuǎn)一周過程中，在同一相位角，必須是一把刀入土，以保證工作穩(wěn)定性和刀軸負(fù)荷均勻。 3) 相繼入土的刀片，在刀軸上的軸向距離越大越好，以免發(fā)生堵塞。 4) 左彎和右彎刀片應(yīng)盡量交錯排列，以使刀軸兩端軸承受力平衡。一般刀片按螺旋線規(guī)則排列。 旋耕刀的安裝方法有三種： ①　 內(nèi)裝法 安裝時，全部刀片都朝向刀軸中央，耕后，地面中部

53、凸起。 ②　 外裝法 除最外端的兩刀片內(nèi)裝外，其余刀片全部都向外裝，耕后，地面中部凹下。 ③　 混合裝法 刀片內(nèi)外交錯排列，耕后，表面平整。 旋耕刀片安裝時，要注意使刃口朝入土方向。 與輪式拖拉機(jī)配套的旋耕機(jī)，其耕深由拖拉機(jī)的液壓系統(tǒng)控制。整體和半分置式液壓系統(tǒng)應(yīng)使用位置調(diào)節(jié)。分置式液壓系統(tǒng)使用油缸活塞桿上的定位卡箍調(diào)節(jié)耕深，工作時操縱手柄放在“浮動”位置上。 作業(yè)時機(jī)架應(yīng)保持左右水平，前后位置使變速箱處于水平狀態(tài)。其水平調(diào)整是通過懸掛裝置的左右吊桿來調(diào)整水平的。當(dāng)拖拉機(jī)的前進(jìn)速度一定時，刀軸轉(zhuǎn)速快，碎土性能好；刀軸轉(zhuǎn)速慢，碎土能力差。而刀軸轉(zhuǎn)速一定時，拖拉機(jī)速度快，則土塊粗大。一

54、般來說，刀軸的速度通常用慢檔，要求土壤特別細(xì)碎或耕兩遍時，可用快檔。旋耕作業(yè)耕頭遍時，拖拉機(jī)用Ⅰ、Ⅱ檔，耕二遍時，可用Ⅲ檔。 6 旋耕機(jī)使用技術(shù)要點(diǎn) 旋耕機(jī)的結(jié)構(gòu)、性能和使用操作方法與犁耙大不相同，使用者只有熟悉旋耕機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理和性能正確掌握，使用方法才能發(fā)揮其功效、防止機(jī)具或人身事故的發(fā)生。現(xiàn)將其使用技術(shù)要點(diǎn)敘述如下： （1）正確選擇旋轉(zhuǎn)刀片安裝方式 不同刀片安裝方法可以得到不同的耕作效果。刀片安裝分3種：一是常用刀片安裝方式，這種排列方式耕作后地表平整，適用于平耕；二是旋耕-開溝聯(lián)合作業(yè)安裝方式，這種排列方法耕后地中間開成一淺溝，土塊拋向兩側(cè)，以利中

55、間開溝作業(yè)的進(jìn)行；三是畦作刀片安裝方式，機(jī)器跨溝旋耕時，部分土地被拋向溝中達(dá)到填溝的作用。進(jìn)行旋耕作業(yè)時，要根據(jù)不同農(nóng)藝要求，選擇合適的刀片安裝方法。 （2）萬向節(jié)傳動軸的安裝 萬向節(jié)傳動軸由2個活節(jié)組成，安裝時需注意兩點(diǎn)：一是旋耕機(jī)在升起或工作狀態(tài)時，方軸與套既不要頂死，還要有足夠的配合長度；二是必須使方軸及套的夾叉處于同一平面內(nèi)，以免影響作業(yè)質(zhì)量和造成拖拉機(jī)與旋耕機(jī)傳動系統(tǒng)及相關(guān)零件損壞。 （3）旋耕機(jī)的調(diào)整 左右水平調(diào)整。拖拉機(jī)停放在平地上，將旋耕機(jī)降下使刀尖接近地面，看其左右刀尖離地高度是否一致，若不一致，可通過拖拉機(jī)懸掛機(jī)構(gòu)左右提升桿調(diào)整，使旋耕機(jī)處于水平狀態(tài)，以保證左右耕深

56、一致。萬向節(jié)前后夾角的調(diào)整。將旋耕機(jī)下降到要求耕深時，看其萬向節(jié)總成前后夾叉是否水平，夾角是否最小，前后夾角是否相等?？捎谜{(diào)節(jié)上拉桿長度的方法，保證萬向節(jié)夾角最小，使之處于最有利的工作狀態(tài)。耕深的調(diào)節(jié)。通過液壓懸掛機(jī)構(gòu)升降來調(diào)節(jié)耕深。為保證旋耕機(jī)作業(yè)時耕深一致，可用定位手輪將調(diào)節(jié)手柄檔住或?qū)⒂透谆钊麠U上的定位卡箍調(diào)整適當(dāng)后固定。旋耕機(jī)提升高度的調(diào)整。由于萬向節(jié)夾角不宜過大，一般在轉(zhuǎn)彎提升時只要使刀尖離地20cm即可，可以不切斷動力輸出而轉(zhuǎn)彎空行，如遇過溝埂或道路運(yùn)輸需提升到較高位置限制，在位調(diào)節(jié)扇形板上的適當(dāng)位置固定限位螺釘，使位調(diào)節(jié)手柄在提升時每次都處于同一位置，達(dá)到相同的提升高度。 （4

57、）前進(jìn)速度選擇 旋耕機(jī)前進(jìn)速度選擇的原則是滿足碎土和溝底平整的要求，即要保證耕作質(zhì)量，又要充分發(fā)揮拖拉機(jī)的功率，達(dá)到高效、優(yōu)質(zhì)、低耗的目的。在一般情況下，旋耕時前進(jìn)速度為3km/h。 （5）作業(yè)注意事項(xiàng) 機(jī)組赴必須平穩(wěn)。在旋耕機(jī)升起狀態(tài)下，結(jié)合動力輸出軸，掛上工作檔，要柔和地松放離合器踏板，同進(jìn)操縱液壓機(jī)構(gòu)位調(diào)節(jié)手柄，使旋耕機(jī)逐漸入土，到正常耕深。禁止起步前先將旋耕機(jī)入土到耕深或猛放入土，因?yàn)檫@會使旋耕機(jī)損壞和拖拉機(jī)離合器嚴(yán)重磨損，特別嚴(yán)重時會使動力輸出軸折斷。檢修保養(yǎng)旋耕機(jī)時，必須切斷動力，以防傳動部件傷人。旋耕作業(yè)中嚴(yán)禁倒車，倒車時需將旋耕機(jī)升起。轉(zhuǎn)彎時，必須將旋耕機(jī)升起，禁止在耕作

58、中轉(zhuǎn)彎，否則將使刀片變形、斷裂，甚至損壞旋耕機(jī)。工作時，禁止在旋耕機(jī)上或機(jī)后站人。注意經(jīng)常檢查萬向節(jié)插銷及十字節(jié)檔圈，已損壞或技術(shù)狀態(tài)不良時應(yīng)禁止繼續(xù)使用，以免發(fā)生意外。進(jìn)行長距離運(yùn)輸或轉(zhuǎn)移時，應(yīng)拆除與拖拉機(jī)動力輸出軸連接的萬向節(jié)，并將旋耕機(jī)升到最高位置。 結(jié) 論 通過這段時間的畢業(yè)設(shè)計，我對農(nóng)業(yè)機(jī)械有了更深入的了解，同時也更好的鞏固了自己大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識。 旋耕機(jī)傳動的合理性，對旋耕機(jī)的整地質(zhì)量影響很大。水平旋耕部件的動力來源于拖拉機(jī)的動力輸出軸，中間傳動裝置是萬向節(jié)和中央調(diào)速器。旋耕入土深度小于旋耕工作部件半徑的10%~

59、20%?？紤]到旋耕工作部件半徑大小所需的相適應(yīng)的單位能耗，使旋耕部件的旋耕軸距離地表較低。有的旋耕機(jī)依據(jù)旋耕部件與耕深的相對關(guān)系，把中央調(diào)速器直接設(shè)計安裝在旋耕工作部件的軸上。這樣保證了農(nóng)具的最小能耗、最少的材料消耗和較好的工作質(zhì)量。由于調(diào)速器殼體下是未耕地，存在如何保護(hù)好調(diào)速器殼體的問題。 國產(chǎn)的1G-150旋耕機(jī)和1G-140旋耕機(jī)等多種機(jī)型的旋耕軸配置在地表水平面上或的低于地表。為防止調(diào)速器外殼的損壞，在殼體上或前犁柱上安有專用的分土鏟。分土鏟開出的鏵溝被補(bǔ)助整地作業(yè)消滅。 整地旋耕機(jī)的缺點(diǎn)是修理費(fèi)用高。其主要原因是旋耕部件數(shù)量多，易磨損。一般提高旋耕刀壽命的方法是：采用合金熔焊；應(yīng)

60、用新材料；設(shè)計上選擇更為合理的配置方案等。 致 謝 感謝我的設(shè)計指導(dǎo)老師盧龍老師和孫星釗老師，感謝他們在設(shè)計過程對我細(xì)心的講解與耐心的指導(dǎo)，還有就是孫總工廠的師傅們，他們的詳細(xì)解釋讓我對旋耕機(jī)有了很深的了解，對我在設(shè)計之處的幫助很大。在設(shè)計過程中，同組的同學(xué)經(jīng)常集體去工廠測繪，大家在設(shè)計過程中能夠做到互幫互助，有問題相互討論共同解決，分享資料，使畢業(yè)設(shè)計能夠更順利的完成。在看到自己的設(shè)計成果時，心中充滿了喜悅。感謝盧龍老師孫星釗老師在設(shè)計過程中對我的幫助，辛苦你們啦！ 設(shè)計中尚有不足之處敬請老師諒解，并希望老師提出寶貴意見，本人不

61、勝感謝！ 參 考 文 獻(xiàn) ［1］陳志.農(nóng)用機(jī)械設(shè)計手冊[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2007. ［2］王文斌.機(jī)械設(shè)計手冊（單行本 齒輪傳動）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版 社，2007. ［3］濮良貴.機(jī)械設(shè)計[M].高等教育出版社，2006. ［4］王之櫟，王大康.機(jī)械設(shè)計綜合課程設(shè)計[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2003. ［5］馮辛安.機(jī)械制造裝備設(shè)計[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005. ［6］劉鴻文.材料力學(xué)[M].高等教育出版社，2004. ［7］大連理工大學(xué)工程畫教研室.機(jī)械制圖[M].北京：高等教育出版社， 2003. ［8］王章忠.機(jī)械工程材料[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.1.