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机械设计论文：机械设计制造及其自动化的实践及思考
来源：985论文网 添加时间：2020-05-28 14:31
南京理工大学继续教育学院
毕业设计说明书(论文)
作 者: 学 号：
教学点:
专 业: 机械设计制造及其自动化
题 目: 机械设计制造及其自动化的实践及思考
指导者：
(姓 名) (专业技术职务)
评阅者：
(姓 名) (专业技术职务)
2020 年 3 月
南京理工大学继续教育学院
毕业设计（论文）评语
学生姓名： 班级、学号：
题 目： 机械设计制造及其自动化的实践及思考
综合成绩：
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年 月 日
毕业设计（论文）评语
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答辩委员会（小组）评语：
摘要：随着社会的迅猛发展，科学技术水平的快速提升及工业生产水平的提升推动了机械制造行业的快速发展。机械制造行业作为我国工业建设的重要组成，其制造质量受到的关注程度越来越高，机械设计工作是开展机械制造工程的前提，也是基础，所以保障机械设计工作的有效性，充分利用现代科学技术带来的优势，将先进的技术融入到机械设计工作中，提升设计水平更好的指导机械制造工作顺利完成。自动化技术是信息技术快速发展下的产物，并且机械设计制造自动化技术子在机械制造行业中的应用越来越广泛，如果在机械设备制造以及机械设计工作中将自动化技术有效的融入进去是需要重点考虑的问题。
本文针对机械设计制造及其自动化的运用展开了一系列的探究，首先分析了机械设计制造及其自动化的概述，然后分析了机械设计制造及其自动化的应用的必要性以及应用过程中需要遵循的原则进行了分析，然后分析了在机械设计制造中机械自动化技术的具体应用，对提升机械制造行业的发展速度，有一定的参考价值。最后以小型便携式皮带输送机设计的实例的设计案例来完善论述。针对机械设计制造及其自动化的发展趋势进行了深入的研究，结合本次研究，发表了一些自己的建议看法，希望可以对机械设计制造及其自动化的发展起到一定的参考和帮助，提高其应用效果，为企业的发展打下良好的基础。
关键词：机械设计制造及其自动化 特点 优势 发展趋势
引言
随着工业化水平的快速提升，机械设计及机械设备制造工作也在不断进步，将自动化技术有效的融入到机械设计制造中是行业发展的趋势，也是行业发展的需要。与传统机械设计制造技术相比，机械设计制造及其自动有着非常好的应用特点和应用优势，能够更好地满足当前人们在机械设计制造方面的需求，可以保证机械制造行业的生产效率、生产质量以及生产安全性，想要将机械设计制造及其自动化更好地应用在机械设计制造中，就需要探究机械设计制造及其自动化的特点与优势及发展趋势，本文对此进行了研究分析。
也正是由于自动化技术的有效运用，提升了机械工程技术整体水平，如果将自动化技术更加有效的融入到机械设计制造中，充分发挥自动化技术的优势是我们致力研究的方向。
1 相关综述
1.1概述机械设计制造及其自动化
机械设计制造及其自动化是将机械制造，机械自动化技术等多种技术有效的融为一体的新的研究学科。就目前的发展形势而言是以机械设计制造自动化为主。
机械设计制造自动化和机械制造自动化完全是两个不同的概念，前者重点强调设计过程的自动化，而后者重点在于制造过程中的自动化。随着工业改革的进程不断深入，自动化技术在机械设计制造中的应用越来越广泛，充分发挥自动化技术的优势不仅能够提升机械设计制造的工作效率，还能够促进机械产业的有效改革。
1.2机械设计制造及其自动化的特点
机械设计制造及其自动化在是实际的应用中存在有两个方面的特点，一方面，能够满足当前机械制造设备在运行方面的需求，与传统的机械制造相比，机械设计制造及其自动化技术与现代工业技术以及自动化技术有效结合在一起，很大程度上提高了机械设计制造及其自动化的自动化以及智能化水平，进而保证了机械设计制造设备的生产安全性和生产效率。随着科学技术的发展进步，能够更好地满足当前人们在机械设计制造及其自动化运行以及功能方面的需求，提高产品质量和生产效率，促进机械设计制造及其自动化行业的发展进步。另一方面，不断与先进的技术、理论结合在一起，机械设计制造及其自动化行业的发展离不开现代技术的支持，首先，想要实现机械设计制造及其自动化，就必须要借助各类先进的技术设备作为支撑，比如说数控机床；其次，机械设计制造及其自动化技术离不开能量设备，比如说内燃机等，为机械设计制造产生的生产提供动力支撑；最后，机械设计制造及其自动化技术与信息技术密不可分，借助信息技术，能够实现对生产过程中各方面信息资料的实施传输交互，提高信息处理的效率和质量。
1.3机械设计制造及其自动化的优势
1.3.1提高企业制造生产效率
将机械设计制造及其自动化技术应用在机械生产制造企业中，提高生产制造过程的自动化水平，可以借助系统本身的精准计算以及自动化处理方式，避免出现人为操作失误或者疏忽等问题，使机械制造生产的效率与安全性有显著的提高。在作业之前详细设计制造流程，保证制造进度以及产品质量。
1.3.2最大限度地发挥出机械制造设备运行效果
机械设计制造及其自动化技术能够及时对各类生产设备进行检测和调整，保证机械制造设备一直处于最佳运行状态，最大限度地发挥出机械制造设备的使用效果，最终保证产品的质量和生产进度。在技术实践中，机械设计制造及其自动化技术的应用一般是借助计算机来实现，完成对设备的检测，对设备的作业方式进行工作状态调整。
1.3.3保证机械生产制造过程中的安全性
机械生产制造过程存在有一定的危险性，不仅会影响企业的正常生产经营，还很大程度上威胁工作人员的生命安全。想要提高机械制造生产的安全性，就必须要针对生产过程中存在的安全问题展开相应的评估，借助机械设计制造及其自动化技术，可以评价设备的运行状态，设置危险报警系统，一旦出现危险，立刻断电解决。
2 就机械设计制造及其自动化的现状进行分析
2.1机械设计制造及其自动化的应用的必要性
机械工程作为工业生产的重要组成，充分利用自动化技术带来的优势，能够将机械工程的实效性大大提升。容易自动化技术相比较传统的机械设计以及机械制造，能够大大减少人力，保障机械工程开展的有效性及精确度。减少人为操作导致的设计问题或者制造问题，促进机械设计制造行业更好更快的发展，因此将自动化技术融合到机械设计制造过程中意义重大。
2.2应用机械设计制造及其自动化需要遵循的基本准则
机械设计制造本身就是一个技术活，而自动化技术也是具有严谨的科学理论作为支撑，因此机械设计制造及其自动化的实施需要遵循一些基本的原则。充分发挥自动化技术的优势，促进机械制造技术的完善，保障制造过程的精确性以及效率性。促进机械设计及机械制造中自动化技术的有机融入，还需要充分借助现代科学技术带来的优势，促进自动化技术的快速式发展，只有这样才能促进我国机械工程行业更加持久更加有效的发展。
2.3机械设计制造及其自动化在应用过程中存在的问题
随着科学技术水平的不断提升，推动了机械设计制造及其自动化的发展，但是在其发展过程中还存在一些问题。整体的产业结构水平较低，专业的机械设计人才比较紧缺，企业发展不协调。伴随着经济全球化趋势的不断深入，对我国机械设计制造行业来讲既是机遇又是挑战，面对着越来越激烈的市场竞争，机械制造行业必须努力提升机械产品的质量，将更多的先进技术融入到其中，不然将会被社会淘汰。同发达的西方国家相比，我国的机械设计制造水平还是较低的，这也正说明发展空间比较大，所以需要鼓足信心，借助先进的机械设计制造技术，努力提升自动化水平，增强我国机械制造产品在国际市场中的竞争力。
3 在机械设计制造中机械自动化技术的具体应用
3.1在智能化设计制造方面的具体应用
计算机技术正是科学技术快速发展的产物，随着社会的进一步发展，科学技术水平还将会不断提升，所以促进了计算机技术的进一步发展。计算机技术在机械制造自动化生产中有着广泛的应用，借助计算机编程技术能够充分实现机械生产设计的智能化，加快了机械设计制造行业的发展进程。机械制造产业的智能化技术主要包括人工智能及机械制造两方面。在机械制造自动化技术中应用人工智能够就机械制造产业进行合理的分析和判断，在机械制造自动化过程中通过一些智能化系统的引入，能够对机械制造生产过程中的一些问题及时发现，并且及时上报。争取第一时间进行处理。智能化控制系统应用到机械生产过程中，可以结合生产过程中的一些具体反应，促进系统的合理调整，保障智能化控制系统处于最佳的工作状态，提升机械制造水平。
3.2节能技术的具体应用
社会在不断发展，工业化进程也在不断发展，但是工业的发展需要消耗大量的能量资源同时工业生产也会带来大量的污染，严重威胁着人们的生活环境，所以人们对环境保护及节能问题越来越关心，可以说节能环保是当今时代的口号，重视节能环保的重要性，促进节能环保技术的有效应用是时代的号召，也是可持续发展的需要。在机械设计制造过程中同样离不开节能环保，利用节能技术能够促进机械设计制造自动化产业的良性发展。在机械设计制造过程中借助自动化技术能够促进机械产品有效的循环利用，有效地降低制造成本，在机械设计制造行业中应用自动化节能技术，还需要将机械产品的具体的性能及用途考虑清楚，将所生产产品的附加价值尽可能的增加产品的重复利用次数，这样能够有效的减少资源的浪费，达到有效节能的目的。就目前的形势来讲，在一些知识密集型或者技术密集型的机械设计制造中节能技术有着较为广泛的应用，所以在很大程度上推动了机械设计制造行业的健康可持续发展。
3.3信息网络技术的具体应用
机械设计制造自动化过程应用信息网络技术，能够明确机械制造产业的生产方向。同时借助信息网络技术还能够有效的实现对生产设备的远程控制和管理的目的，在机械生产制造过程中发挥着重要的作用。在机械产品的制造过程中，管理人员可以借助信息网路技术实现对生产过程的远程控制，全面及时的了解生产车间的运行状态，结合监控信息对生产情况及时进行调整，同时还能够保障各个生产部门之间的有效交流，为机械制造设计自动化生产提供更有效，更准确的数据支出。同时还能够促进生产工艺的不断完善，促进产品生产的标准化。4结语综上所述，随着社会的快速发展，我国的机械设计制造行业在不断发展，但是同西方发达国家相比，我国的机械制造产业还有一定的差距，所以必须重视先进科学技术带来的优势，努力提升机械设计制造的自动化水平，提升设计质量以及制造质量，促进机械设计制造朝着智能化，科学化的方向发展。同时还需要加强人员管理，提升工作人员的综合素质，提升自身的责任感，本着为机械设计制造行业健康发展充分负责的态度开展工作，从思想层面上重视自动化技术应用的优势，提升制造和设计水平，促进机械制造行业朝着更加健康，更加高效的方向发展。
4 机械设计制造及其自动化的实践实例
为了更好的理解机械设计制造及其自动化改课程的重点，本节以小型便携式皮带输送机的设计为例。先对胶带输送机作了简单的概述；接着分析了带式输送机的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的输送机各主要零部件进行了校核。普通型带式输送机由六个主要部件组成：传动装置，机尾和导回装置，中部机架，拉紧装置以及胶带。最后简单的说明了输送机的安装与维护。本次带式输送机设计代表了设计的一般过程,对今后的选型设计工作有一定的参考价值。
4.1带式输送机简介
带式输送机是连续运行的运输设备，在冶金、采矿、动力、建材等重工业部门及交通运输部门中主要用来运送大量散状货物，如矿石、煤、砂等粉、块状物和包装好的成件物品。带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备相比，不仅具有长距离、大运量、连续输送等优点，而且运行可靠,易于实现自动化、集中化控制,特别是对高产高效矿井，带式输送机已成为煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关键设备。特别是近10年，长距离、大运量、高速度的带式输送机的出现，使其在矿山建设的井下巷道、矿井地表运输系统及露天采矿场、选矿厂中的应用又得到进一步推广。
4.2传动系统
选择带式输送机这种通用机械的设计作为毕业设计的选题，能培养我们独立解决工程实际问题的能力，通过这次毕业设计是对所学基本理论和专业知识的一次综合运用，也使我们的设计、计算和绘图能力都得到了全面的训练。
初步确定输送机布置形式，如图4-1所示：
图4-1传动系统图
4.2.1计算步骤
1.带宽的确定
按给定的工作条件,取原煤的堆积角为20°.
原煤的堆积密度按900 kg/ ;
输送机的工作倾角β=0°;
带式输送机的最大运输能力计算公式为
式中： ——输送量（ ；
——带速（ ；
——物料堆积密度（ ）；
在运行的输送带上物料的最大堆积面积,
K----输送机的倾斜系数
带速选择原则：
(1)输送量大、输送带较宽时，应选择较高的带速。
(2)较长的水平输送机，应选择较高的带速；输送机倾角愈大，输送距离愈短，则带速应愈低。
(3)物料易滚动、粒度大、磨琢性强的，或容易扬尘的以及环境卫生条件要求较高的，宜选用较低带速。
(4)一般用于给了或输送粉尘量大时，带速可取0.8m/s~1m/s；或根据物料特性和工艺要求决定。
(5)人工配料称重时，带速不应大于1.25m/s。
(6)采用犁式卸料器时，带速不宜超过2.0m/s。
(7)采用卸料车时，带速一般不宜超过2.5m/s；当输送细碎物料或小块料时，允许带速为3.15m/s。
(8)有计量秤时，带速应按自动计量秤的要求决定。
(9)输送成品物件时，带速一般小于1.25m/s。
带速与带宽、输送能力、物料性质、块度和输送机的线路倾角有关.当输送机向上运输时，倾角大，带速应低；下运时，带速更应低；水平运输时，可选择高带速.带速的确定还应考虑输送机卸料装置类型，当采用犁式卸料车时，带速不宜超过3.15m/s.
表4-1倾斜系数k选用表
倾角(°) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
k 1.00 0.99 0.98 0.97 0.95 0.93 0.91 0.89 0.85 0.81
输送机的工作倾角=0°;
查DTⅡ带式输送机选用手册（表4-1）(此后凡未注明均为该书)得k=1
按给顶的工作条件,取原煤的堆积角为20°;
原煤的堆积密度为900kg/ ;
考虑山上的工作条件取带速为1.6m/s;
将个参数值代入上式, 可得到为保证给顶的运输能力,带上必须具有的的截面积
（4.2-1）
图4-2槽形托辊的带上物料堆积截面
槽角λ 带宽B=500mm 带宽 B=650mm 带宽 B=800mm 带宽B=1000mm
动堆积角ρ20° 动堆积角ρ30° 动堆积角ρ
20° 动堆积角ρ
30° 动堆积角ρ
20° 动堆积角ρ
30° 动堆积角ρ
20° 动堆积角ρ
30°
30° 0.0222 0.0266 0.0406 0.0484 0.0638 0.0763 0.1040 0.1240
35° 0.0236 0.0278 0.0433 0.0507 0.0678 0.0798 0.1110 0.1290
40° 0.0247 0.0287 0.0453 0.0523 0.0710 0.0822 0.1160 0.1340
45° 0.0256 0.0293 0.0469 0.0534 0.0736 0.0840 0.1200 0.1360
表4-3槽形托辊物料断面面积A
查表4-2, 输送机的承载托辊槽角35°，物料的堆积角为20°时，带宽为800 mm的输送带上允许物料堆积的横断面积为0.0678 ，此值大于计算所需要的堆积横断面积,据此选用宽度为800mm的输送带能满足要求。
经如上计算,确定选用带宽B=800mm,680S型煤矿用阻燃输送带。
680S型煤矿用阻燃输送带的技术规格：
纵向拉伸强度750N/mm；
带厚8.5mm;
输送带质量9.2Kg/m.
4.2.2输送带宽度的核算
输送大块散状物料的输送机，需要按（4.2-2）式核算，再查表4-3
（4.2-2）
式中 ——最大粒度，mm。
表4-4不同带宽推荐的输送物料的最大粒度mm
带宽B 500 650 800 1000 1200 1400
粒度 筛分后 100 130 180 250 300 350
未筛分 150 200 300 400 500 600
计算：
故，输送带宽满足输送要求。
4.2.3圆周驱动力
（1）计算公式
1）所有长度（包括L〈80m〉）
传动滚筒上所需圆周驱动力 为输送机所有阻力之和，可用式（4.2-3）计算：
（4.2-3）
式中 ——主要阻力，N；
——附加阻力，N；
——特种主要阻力，N；
——特种附加阻力，N；
——倾斜阻力，N。
五种阻力中， 、 是所有输送机都有的，其他三类阻力，根据输送机侧型及附件装设情况定，由设计者选择。
2）
对机长大于80m的带式输送机，附加阻力 明显的小于主要阻力，可用简便的方式进行计算，不会出现严重错误。为此引入系数 作简化计算，则公式变为下面的形式：
（4.2-4）
式中 ——与输送机长度有关的系数，在机长大于80m时，可按式（4.2-5）计算，或从表查取
（4.2-5）
式中 ——附加长度，一般在70m到100m之间；
——系数，不小于1.02。
查〈〈DTⅡ（A）型带式输送机设计手册〉〉表4-5既本说明书表3-4
表4-5系数
L 80 100 150 200 300 400 500 600
C 1.92 1.78 1.58 1.45 1.31 1.25 1.20 1.17
L 700 800 900 1000 1500 2000 2500 5000
C 1.14 1.12 1.10 1.09 1.06 1.05 1.04 1.03
（2）主要阻力计算
输送机的主要阻力 是物料及输送带移动和承载分支及回程分支托辊旋转所产生阻力的总和。如下式：
）（4.2-6）
式中f——模拟摩擦系数，根据工作条件及制造安装水平决定，一般可按表查取。
——输送机长度（头尾滚筒中心距），m；
——重力加速度；
初步选定托辊为DTⅡ6204/C4，查表27，上托辊间距 ＝1.2m，下托辊间距 ＝３m，上托辊槽角35°，下托辊槽角０°。
——承载分支托辊组每米长度旋转部分重量，kg/m，用式（4.2-7）计算
（4.2-7）
其中 ——承载分支每组托辊旋转部分重量，kg；
——承载分支托辊间距，m；
托辊已经选好，知
计算： = =20.25 kg/m
——回程分支托辊组每米长度旋转部分质量，kg/m，用式（4.2-8）计算：
&n
bsp;（4.2-8）
其中 ——回程分支每组托辊旋转部分质量
——回程分支托辊间距，m；
kg
计算： = =5.267 kg/m
——每米长度输送物料质量
= kg/m
——每米长度输送带质量，kg/m， =9.2kg/m
=0.045×300×9.8×[20.25+5.267+（2×9.2+60.734）×cos35°]=11379N
运行阻力系数f值应根据表4-6选取。取 =0.045。
表4-6阻力系数f
输送机工况
工作条件和设备质量良好，带速低，物料内摩擦较小 0.02～0.023
工作条件和设备质量一般，带速较高，物料内摩擦较大 0.025～0.030
工作条件恶劣、多尘低温、湿度大，设备质量较差，托辊成槽角大于35° 0.035～0.045
(3)倾斜阻力计算
倾斜阻力按下式计算：
（4.2-9）
式中：因为是本输送机水平运输，所有H=0
=0
由式（2.4-2）
=1.12×11379+0+1680+0
=14425N
4.2.4传动功率计算
（1）传动轴功率（ ）计算
传动滚筒轴功率（ ）按式（4.2-10）计算：
（4.2-10）
（2）各特性点张力计算
为了确定输送带作用于各改向滚筒的合张力，拉紧装置拉紧力和凸凹弧起始点张力等特性点张力，需逐点张力计算法，进行各特性点张力计算。
图4.3张力分布点图
(1)运行阻力的计算
有分离点起，依次将特殊点设为1、2、3、…，一直到相遇点10点，如图4.3所示。
计算运行阻力时，首先要确定输送带的种类和型号。在前面我们已经选好了输送带，680S型煤矿用阻燃输送带，纵向拉伸强度750N/mm；带厚8.5mm;输送带质量9.2Kg/m.
1)承载段运行阻力
由式（3.5-3）：
（4.2-11）
=
=10598N
2)回空段运行阻力
由式（3.5-4）
（4.2-12）
=1464N
=20N
=10N
=5N
3)最小张力点
有以上计算可知，4点为最小张力点
(2)输送带上各点张力的计算
1）由悬垂度条件确定5点的张力
承载段最小张力应满足
=10280N
2)由逐点计算法计算各点的张力
因为 =10280N,根据表14-3选 =1.05，
故有 =9790N
8326N
=7929N
7924N
=7546N
7526N
20878N
=21921N
= 21931N
(3)用摩擦条件来验算传动滚筒分离点与相遇点张力的关系
滚筒为包胶滚筒，围包胶为470°。由表14-5选摩擦系数 =0.35。并取摩擦力备用系数n=1.2。
由式（3.5-5）可算得允许 的最大值为：
（4.2-13）
=
=33340N>
故摩擦条件满足。
4.3传动滚筒、改向滚筒合张力计算
4.3.1改向滚筒合张力计算
根据计算出的各特性点张力,计算各滚筒合张力。
头部180 改向滚筒的合张力:
= =20878+21921=42799N
尾部180 改向滚筒的合张力:
= =9790+10280=20070N
（1）传动滚筒合张力计算
根据各特性点的张力计算传动滚筒的合张力:
动滚筒合张力:
=21926+7526=29452N
（2）传动滚筒最大扭矩计算
单驱动时,传动滚筒的最大扭矩 按式（4.3-1）计算：
（4.3-1）
式中D——传动滚筒的直径（mm）。
双驱动时,传动滚筒的最大扭矩 按式（4.3-2）计算：
（4.3-2）
初选传动滚筒直径为500mm,则传动滚筒的最大扭矩为:
=29.452KN
=5.4KN/m
4.3.2拉紧力计算
拉紧装置拉紧
力 按式（3.8-1）计算
（4.3-3）
式中 ——拉紧滚筒趋入点张力（N）；
——拉紧滚筒奔离点张力（N）。
由式（2.8-1）
=7924+7546=15470 N =15.47 KN
查〈〈煤矿机械设计手册〉〉初步选定钢绳绞筒式拉紧装置。
4.3.3绳芯输送带强度校核计算
绳芯要求的纵向拉伸强度 按式（4.3-4）计算；
（4.3-4）
式中 ——静安全系数，一般 =7 10。运行条件好，倾角好，强度低取小值；反之，取大值。
输送带的最大张力 21926 N
选为7,由式（3.10-1）
N/mm
可选输送带为680S,即满足要求.
4.3.4电动机功率计算
电动机功率 ，按式（4.3-5）计算：
（4.3-5）
式中 ——传动效率，一般在0.85~0.95之间选取；
——联轴器效率；
每个机械式联轴器效率： =0.98
液力耦合器器： =0.96；
——减速器传动效率，按每级齿轮传动效率.为0.98计算；
二级减速机： =0.98×0.98=0.96
三级减速机： =0.98×0.98×0.98=0.94
——电压降系数，一般取0.90~0.95。
——多电机功率不平衡系数，一般取 ，单驱动时， 。
根据计算出的 值，查电动机型谱，按就大不就小原则选定电动机功率。
= =23080W（4.3-6）
= 2
=55614W（4.3-7）
选电动机型号为YB200L-4，N=30 KW，数量2台。
4.3.5输送带张力计算
输送带张力在整个长度上是变化的，影响因素很多，为保证输送机上午正常运行，输送带张力必须满足以下两个条件：
（1）在任何负载情况下，作用在输送带上的张力应使得全部传动滚筒上的圆周力是通过摩擦传递到输送带上，而输送带与滚筒间应保证不打滑；
（2）作用在输送带上的张力应足够大，使输送带在两组托辊间的垂度小于一定值。
（1）输送带不打滑条件校核
圆周驱动力 通过摩擦传递到输送带上（见图4-5）
图4-5作用于输送带的张力
如图4所示，输送带在传动滚简松边的最小张力应满足式(28)的要求。
传动滚筒传递的最大圆周力 。动载荷系数 ；对惯性小、起制动平稳的输送机可取较小值;否则，就应取较大值。取 1.5
——传动滚筒与输送带间的摩擦系数，见表4-7
表4-7传动滚筒与输送带间的摩擦系数
工作条件
光面滚筒 胶面滚筒
清洁干燥 0.25～0.03 0.40
环境潮湿 0.10～0.15 0.25～0.35
潮湿粘污 0.05 0.20
取 =1.5，由式 =1.5×14425=21638N
对常用C= =1.97
该设计取 =0.05； =470 。
=1.97 21638=42626N
（2）输送带下垂度校核
为了限制输送带在两组托辊间的下垂度，作用在输送带上任意一点的最小张力 ，需按式（4.3-8）和（4.3-9）进行验算。
承载分支
（4.3-8）
回程分支 （4.3-9）
式中 ——允许最大垂度，一般 0.01；
——承载上托辊间距（最小张力处）；
——回程下托辊间距（最小张力处）。
取 =0.01 由式（2.5-2）得：
=10280 N
N
4.4驱动装置的选用与设计
带式输送机的负载是一种典型的恒转矩负载，而且不可避免地要带负荷起动和制动。电动机的起动特性与负载的起动要求不相适应在带式输送机上比较突出，一方面为了保证必要的起动力矩，电机起动时的电流要比额定运行时的电流大6～7倍，要保证电动机不因电流的冲击过热而烧坏，电网不因大电流使电压过分降低，这就要求电动机的起动要尽量快，即提高转子的加速度，使起动过程不超过3～5s。驱动装置是整个皮带输送机的动力来源，它由电动机、偶合器，减速器 、联轴器、传动滚筒组成。驱动滚筒由一台或两台电机通过各自的联轴器、减速器、和链式联轴器传递转矩给传动滚筒。
减速器有二级、三级及多级齿轮减速器，第一级为直齿圆锥齿轮减速传动，第二、三级为斜齿圆柱齿轮降速传动，联接电机和减速器的连轴器有两种，一是弹性联轴器，一种是液力联轴器。为此，减速器的锥齿轮也有两种；用弹性联轴器时，用第一种锥齿轮，轴头为平键连接；用液力偶合器时，用第二种锥齿轮，轴头为花键齿轮联接。
传动滚筒采用焊接结构，主轴承采用调心轴承，传动滚筒的机架与电机、减速器的机架均安装在固定大底座上面，电动机可安装在机头任一侧。
4.4.1电机的选用
电动机额定转速根据生产机械的要求而选定，一般情况下电动机的转速不低500r/min，因为功率一定时，电动机的转速低，其尺寸愈大，价格愈贵，而效率
低。若电机的转速高，则极对数少，尺寸和重量小，价格也低。本设计皮带机所采用的电动机的总功率为54kw，所以需选用功率为60kw的电机，
拟采用YB200JDSB－4型电动机，该型电机转矩大，性能良好，可以满足要求。
查《运输机械设计选用手册》，它的主要性能参数如下表：
表4-8YB200JDSB－4型电动机主要性能参数
电动机型号 额定功率kw 满载
转速r/min 电流A 效率％ 功率因数
YB200L-４ 30 1470 56.8 92.5 0.87
起动电流/额定电流 起动转矩/额定转矩 最大转矩/额定转矩 重量kg
7.0 1.9 2.0 320
4.4.2减速器的选用
传动装置的总传动比：
已知输送带宽为800 ，查《运输机械选用设计手册》表选取传动滚筒的直径D为500 ，则工作转速为：
，
已知电机转速为 ＝1470 r/min ，
则电机与滚筒之间的总传动比为：
4.4.3计算总传动比及分配各级的传动比
1、总传动比：i总=n电动/n筒=1420/121.5=11.68
2、分配各级传动比
（1） 取i带=3
（2） ∵i总=i齿×i 带π
∴i齿=i总/i带=11.68/3=3.89
4.4.4运动参数及动力参数计算
1、计算各轴转速（r/min）
nI=nm/i带=1420/3=473.33(r/min)
nII=nI/i齿=473.33/3.89=121.67(r/min)
滚筒nw=nII=473.33/3.89=121.67(r/min)
2、 计算各轴的功率（KW）
PI=Pd×η带=2.76×0.96=2.64KW
PII=PI×η轴承×η齿轮=2.64×0.99×0.97=2.53KW
3、 计算各轴转矩
Td=9.55Pd/nm=9550×2.76/1420=18.56N•m
TI=9.55p2入/n1 =9550x2.64/473.33=53.26N•m
TII =9.55p2入/n2=9550x2.53/121.67=198.58N•m
4.5轴的设计计算
4.5.1选择轴的材料
确定许用应力选轴的材料为45号钢，调质处理。查[2]表13-1可知：
σb=650Mpa,σs=360Mpa,查[2]表13-6可知：[σb+1]bb=215Mpa
[σ0]bb=102Mpa,[σ-1]bb=60Mpa
4.5.2按扭转强度估算轴的最小直径
单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，
从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为：
d≥C
查[2]表13-5可得，45钢取C=118
则d≥118×(2.53/121.67)1/3mm=32.44mm
考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准，取d=35mm
4.5.3齿轮上作用力的计算
齿轮所受的转矩：T=9.55×106P/n=9.55×106×2.53/121.67=198582 N
齿轮作用力：
圆周力：Ft=2T/d=2×198582/195N=2036N
径向力：Fr=Fttan200=2036×tan200=741N
4.5.4轴的结构设计
轴结构设计时，需要考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式，按比例绘制轴系结构草图。
（1）、联轴器的选择
可采用弹性柱销联轴器，查[2]表9.4可得联轴器的型号为HL3联轴器：35×82 GB5014-85
（2）、确定轴上零件的位置与固定方式
单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置在齿轮两边。轴外伸端安装联轴器，齿轮靠油环和套筒实现轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定 ，轴通过两端轴承盖实现轴向定位，联轴器靠轴肩平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位。
（3）、确定各段轴的直径
将估算轴d=35mm作为外伸端直径d1与联轴器相配（如图），考虑联轴器用轴肩实现轴向定位，取第二段直径为d2=40mm齿轮和左端轴承从左侧装入，考虑装拆方便以及零件固定的要求，装轴处d3应大于d2，取d3=4 5mm，为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径d4应大于d3，取d4=50mm。齿轮左端用用套筒固定,右端用轴环定位,轴环直径d5满足齿轮定位的同时,还应满足右侧轴承的安装要求,根据选定轴承型号确定.右端轴承型号与左端轴承相同,取d6=45mm.
(4)选择轴承型号.由[1]P270初选深沟球轴承,代号为6209,查手册可得:轴承宽度B=19,安装尺寸D=52,故轴环直径d5=52mm.
4.6键联接的选择及校核计算
4.6.1键联接的选择与计算
1．根据轴径的尺寸，由[1]中表12-6
高速轴(主动轴)与V带轮联接的键为：键8×36 GB1096-79
大齿轮与轴连接的键为：键 14×45 GB1096-79
轴与联轴器的键为：键10×40 GB1096-79
2．键的强度校核
大齿轮与轴上的键 ：键14×45 GB1096-79
b×h=14×9,L=45,则Ls=L-b=31mm
圆周力：Fr=2TII/d=2×198580/50=7943.2N
挤压强度： =56.93<125~150MPa=[σp]
因此挤压强度足够
剪切强度： =36.60<120MPa=[ ]
因此剪切强度足够
键8×36 GB1096-79和键10×40 GB1096-79根据上面的步骤校核，并且符合要求。
本次设计选用 JS30型.矿用减速器,传动比为25，可传递30KW功率。第一级为螺旋齿轮，第二级、第三级为斜齿和直齿圆柱齿轮传动，其展
开简图如下：
图4-6JS30型减速器展开简图
电动机和I轴之间，IV轴和传动滚筒之间用的都是联轴器，故传动比都是1。
4.6.2液力偶合器
液力传动与液压传动一样，都是以液体作为传递能量的介质，同属液体传动的范畴，二者的重要区别在于，液压传动是同过工作腔容积的变化，是液体压力能改变传递能量的；液力传动是利用旋转的叶轮工作，输入轴与输出轴为非刚性连接，通过液体动能的变化传递能量，传递的纽矩与其转数的平方成正比．
目前，在带式输送机的传动系统中，广泛使用液力偶合器，它安装在输送机的驱动电机与减速器之间，电动机带动泵轮转动，泵轮内的工作液体随之旋转，这时液体绕泵轮轴线一边作旋转运动，一边因液体受到离心力而沿径向叶片之间的通道向外流动，到外缘之后即进入涡轮中，泵轮的机械能转换成液体的动能，液体进去涡轮后，推动涡轮旋转，液体被减速降压，液体的动能转换成涡轮的机械能而输出作功．它是依靠液体环流运动传递能量的，而产生环流的先决条件是泵轮的转速大于涡流转速，即而者之间存在转速差．
液力传动装置除煤矿机械使用外，还广泛用于各种军用车辆，建筑机械，工程机械，起重机械，载重汽车．小轿车和舰艇上，它所以获得如此广泛的应用，原因是它具有以下多种优点：
能提高设备的使用寿命
由于液力转动的介质是液体，输入轴与输出轴之间用非刚性连接，故能将外载荷突然骤增或骤减造成的冲击和振动消除或部分消除，转化为连续连续渐变载荷，从而延长机器的使用寿命．这对处于恶劣条件下工作的煤矿机械具有这样意义．
有良好的启动性能由于泵轮扭矩与其转速的平方成正比，故电动机启动时其负载很小，起动较快，冲击电流延续时间短，减少电机发热．
良好的限矩保护性能
使多电机驱动的设备各台电机负荷分配趋于均匀
本次设计选用的YOD400，输入转速为1470r／min，效率达0.96，起动系数为1.3～1.7。
4.6.3传动滚筒的选型及设计
传动滚筒是传递动力的主要部件，它是依靠与输送带之间的摩擦力带动输送带运行的部件。传动滚筒根据承载能力分为轻型、中型和重型三种。同一种滚筒直径又有几种不同的轴径和中心跨距供选用。
① 轻型：轴承孔径80 100㎜。轴与轮毂为单键联接的单幅板焊接筒体结构。单向出轴。
② 中型：轴承孔径120 180㎜。轴与轮毂为胀套联接。
③ 重型：轴承孔径200 220㎜。轴与轮毂为胀套联接，筒体为铸焊结构。有单向出轴和双向出轴两种。
输送机的传动滚筒结构有钢板焊接结构及铸钢或铸铁结构，驱动滚筒的表面形式有钢制光面滚筒、铸（包）胶滚筒等，钢制光面滚筒主要缺点是表面摩擦系数小，一般用在周围环境湿度小的短距离输送机上。铸（包）胶滚筒的主要优点是表面摩擦系数大，适用于环境湿度大、运距长的输送机，铸（包）胶滚筒按其表面形状又可分为光面铸（包）胶滚筒、人字形沟槽铸（包）胶滚筒和菱形铸（包）胶滚筒。
人字形沟槽铸（包）胶滚筒是为了增大摩擦系数，在钢制光面滚筒表面上，加一层带人字沟槽的橡胶层面，这种滚筒有方向性，不得反向运转。人字形沟槽铸（包）胶滚筒，沟槽能使水的薄膜中断，不积水，同时输送带与滚筒接触时，输送带表面能挤压到沟槽里，由于这两种原因，即使在潮湿的场合工作，摩擦系数降低也很小。考虑到本设计的实际情况和输送机的工作环境：用于工厂生产，环境潮湿，功率消耗大，易打滑，所以我们选择这种滚筒。铸胶胶面厚且耐磨，质量好；而包胶胶皮易掉，螺钉头容易露出，刮伤皮带，使用寿命较短，比较二者选用铸胶滚筒。
4.6.4传动滚筒结构
其结构示意图如图4-7所示：
传动滚筒长度的确定. 查《运输机械设计选用手册》表2－39得：
其主要性能参数如表5-1所示：
表4-9传动滚筒参数表
mm 许用扭矩
许用合力
800 4.1 40 500
轴承型号 轴承座型号 转动惯量 重量
3520 ⅡZ1210 7.8 432
再查表《运输设计选用手册》2－40可得出滚筒长度为950 。
或者由经验公式：
已知带宽B＝800 ，传动滚筒直径为500 ，滚筒长度比胶带宽略大，一般取
（100～200）
取 800＋150＝950 与查表结果一致
4.6.5传动滚筒的直径验算
大量实验表明，传动滚筒的摩擦系数与胶带和滚筒之间的单位压力有较大关系，在单位压力较大的区域摩擦系数随压力的增大而减小，所以传动滚筒的直径应按平均压力进行验算。
所以
因此传动滚筒直径D合格。
结束语
本篇对胶带输送机作了简单的概述，接着分析了带式输送机的选型原则及计算方法，并根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计，接着对所选择的输送机各主要零部件进行了校核。普通型带式输送机由六个主要部件组成：传动装置，机尾和导回装置，中部机架，拉紧装置以及胶带。最后简单的说明了输送机的安装与维护。本次带式输送机设计代表了设计的一般过程,对今后的选型设计工作有一定的参考价值。
在项目前期阶段查阅了大量的资料，了解了机械设计制造及其自动化有着非常好的应用特点和应用优势，在我国机械制造企业中有着非常广泛的应用效果，通过这次项目，相信以后会将其更好地应用在生产制造中。
致 谢
这次的毕业论文设计总结是在我的指导老师亲切关怀和悉心指导下完成的。从毕业设计选题到设计完成，老师给予了我耐心指导与细心关怀，老师有严肃的科学态度，严谨的治学精神和精益求精的工作作风，这些都是我所需要学习的，感谢老师给予了我这样一个学习机会，谢谢!
感谢与我并肩作战的同学们，感谢关心我支持我的朋友们，感谢学校领导、老师们，感谢你们给予我的帮助与关怀，特别感谢南京理工大学继续教育学院为我提供的良好学习环境，谢谢!
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