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河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
題目名稱
帶式輸送機傳動滾筒設(shè)計
學(xué)生姓名
孔存陽
專業(yè)班級
08機設(shè)2班
學(xué)號
0828070072
一、 選題的目的和意義：
帶式輸送機是用于散料輸送的重要設(shè)備之一。其結(jié)構(gòu)特別簡單，運行平穩(wěn)可靠，耗能低，對環(huán)境污染小，便于集中控制和實現(xiàn)自動化，管理和維護方便，在連續(xù)裝載的條件下可實現(xiàn)連續(xù)運輸，因此，在國民經(jīng)濟各部門特別是煤炭和礦山運輸系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛。由于其適用范圍的不斷擴大和對其需求量的不斷增加，帶式輸送機的設(shè)計和制造技術(shù)也有了長足發(fā)展。傳動滾筒作為帶式輸送機的重要部件，其作用更是舉足輕重。傳動滾筒是一種驅(qū)動裝置，它主要應(yīng)用于固定式和移動式的帶式輸送機設(shè)備，它的結(jié)構(gòu)和工作原理對帶式輸送機整體特性影響很大。
滾筒的失效會給人身安全和整個系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的后果，使企業(yè)遭受巨大的經(jīng)濟損失。特別是在復(fù)雜惡劣的工礦下，如何改進滾筒結(jié)構(gòu)、提高工效、延長壽命，一直是科研人員所關(guān)注的課題。目前，在國內(nèi)對于中小型滾筒一般采用近似公式進行設(shè)計計算，對于重型滾筒近似公式已不再適用，這就使得設(shè)計計算具有較大的盲目性。這樣設(shè)計出來的滾筒和工程實際有一定的差距，它的安全性和可靠性難以保證。一旦發(fā)現(xiàn)問題，通常是采用增大尺寸的方法來解決，但是這樣做并沒有解決實際性的問題。不但浪費材料增加成本，還不能達到預(yù)期的目的，隨著帶式輸送機的大型化，合理的設(shè)計制造出大型滾筒已成為帶式輸送機的關(guān)鍵問題。目前，我國設(shè)計的滾筒盡管可以滿足生產(chǎn)需求，但是由于缺乏研究，相同規(guī)格的滾筒與國外相比多消耗材料，使產(chǎn)品缺乏競爭力。因此選擇該課題的目的就在于對大型滾筒進行力學(xué)分析及設(shè)計，找到合理的設(shè)計計算方法。
二、 國內(nèi)外研究綜述：
隨著國內(nèi)外機械工業(yè)水平的不斷發(fā)展，滾筒的結(jié)構(gòu)、加工、安裝等方面發(fā)生著日新月異的變化。由于焊接技術(shù)的不斷發(fā)展，焊接強度的可靠性得到保證，雖然多數(shù)大型滾筒采用鑄焊結(jié)構(gòu)，但焊接結(jié)構(gòu)也有所增加。輪轂和主軸的聯(lián)結(jié)方式也由鍵槽連接向脹套連接轉(zhuǎn)變。原來的輻板采用加強筋，現(xiàn)在直接用鋼板制成。
過去國內(nèi)外在設(shè)計滾筒的各零部件時，常采用基于經(jīng)典彈性力學(xué)理論導(dǎo)出的簡單的經(jīng)驗公式。近年來，國內(nèi)研究人員對于大直徑滾筒的設(shè)計方法作了多方面的探索。東北工學(xué)院于升忠等人于1980 年用有限元半解析法對一合拉力為13.6 噸的雙輻板結(jié)構(gòu)滾筒進行了有限元分析。由于分析過程中忽略了輸送帶與驅(qū)動滾筒間摩擦力的作用，因此結(jié)果與實際相差較大。因為輸送帶與滾筒之間的摩擦力是滾筒扭曲變形的重要因素。西安冶金建筑學(xué)院的陸鴻生選擇新的力學(xué)模型，根據(jù)圓柱體彎曲的有矩理論，分別推導(dǎo)出傳動滾筒和改向滾筒在外載荷作用下殼體內(nèi)的位移、內(nèi)力和應(yīng)力的計算公式，為精確計算提供了理論依據(jù)，在一定程度上揭示了筒體直徑、兩輻板間距和拉力與應(yīng)力之間的關(guān)系。存在的問題是其力學(xué)模型條件苛刻，將筒體與輻板分開考慮，這對計算結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確性有較大的影響。因為輻板的形狀、厚度對筒體的應(yīng)力和變形有不可忽視的影響[4]。
西安交通大學(xué)曾經(jīng)運用SAP5對驅(qū)動滾筒做有限元分析，對驅(qū)動滾筒的剛度和強度進行了分析并得出:摩擦力是滾筒扭曲變形的重要團素；從應(yīng)力與變形兩個方面說明，輻板的加強筋，在滾筒非臨界狀態(tài)下，對局部變形與筒體應(yīng)力分布影響不大，只是在臨界狀態(tài)下能提高滾筒的整體穩(wěn)定性；滾筒的徑向最大變形在滾筒中部。通過分析，對筒體厚度進行了優(yōu)化，達到節(jié)省材料的目的。
煤炭科學(xué)研究總院上海分院曾經(jīng)做過強力滾筒的有限元分析，對滾筒各點的受力、變形大小進行分析，通過實驗驗證了有限元計算滾筒受力的可靠性。西安科技學(xué)院劉金依等人采用大型有限元分析軟件ANSYS，對英國安德森——梅沃公司順槽可伸縮帶式輸送機傳動滾筒的應(yīng)力分布規(guī)律進行了計算，得出了應(yīng)力分布圖，并找到危險區(qū)域，從理論上對滾筒的常見破壞形式進行了研究，為進一步改進滾筒的受力狀況，實現(xiàn)滾筒的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)提供了必要的理論依據(jù)[5]。他們對滾筒的理論研究和試驗結(jié)果對本課題有十分重要的參考價值和指導(dǎo)意義。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，有限元方法得到了長足的發(fā)展，有限元應(yīng)用也擴展到機械、電子等領(lǐng)域。事實證明對帶式輸送機滾筒進行有限元分析是十分合理和有效的。
國外從20 世紀(jì)60 年代就已經(jīng)開始對滾筒的設(shè)計計算方法、強度分析、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行研究。關(guān)于這方面的研究從總體上分為兩類：第一類是Lang、Schmolzi、Das [6][7]等對滾筒用半解析法進行研究；第二類是Linder、Vodstrsi、Siva [8][9]等使用了有限元方法。但絕大多數(shù)的研究人員都把滾筒看作各個零件的組合，而不是把滾筒當(dāng)作一個整體來分析。盡管也有一些有限元法已經(jīng)把滾筒當(dāng)成整體來考慮，但迄今為止還沒有關(guān)于滾筒受到非對稱載荷系統(tǒng)的研究。
三、 畢業(yè)設(shè)計（論文）所用的主要技術(shù)與方法：
1. 圖書館查閱相關(guān)資料。
2. 在網(wǎng)上查閱相關(guān)資料。
3. 在工廠的實踐畢業(yè)實習(xí)。
4. .老師和工程師的指導(dǎo)。
四、 主要參考文獻與資料獲得情況：
[1] 于勵民 王得勝 劉鋼華編著.帶式輸送機驅(qū)動原理與選型設(shè)計 2003
[2] 濮良貴 紀(jì)名剛編著. 機械設(shè)計 . 高等教育出版社 2007
[3] 孫桓 陳作模 葛文杰主編. 機械原理 . 高等教育出版社 2006
[4] 孔慶華 劉傳紹 主編. 極限配合與測量技術(shù)基礎(chǔ). 同濟大學(xué)出版社 2002
[5] 劉金依.帶式輸送機驅(qū)動滾筒的應(yīng)力分析.煤礦機械 2001
[6] 徐灝主編 . 機械設(shè)計手冊 . 機械工業(yè)出版社 1991
[7] 辛一行主編 . 現(xiàn)代機械設(shè)備設(shè)計手冊 . 機械工業(yè)出版社 2000
[8] 顧崇銜 主編. 機械制造工藝學(xué). 陜西科學(xué)技術(shù)出版社 1999
[9] 耿躍海.帶式輸送機滾筒結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算.起重運輸機械 2002
畢業(yè)設(shè)計（論文）進度安排（按周說明）：
第一，二周：確定題目，收集相關(guān)資料；
第三周：確定設(shè)計方案，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計；
第四周：帶式輸送機傳動滾筒結(jié)構(gòu)；
第五周：帶式輸送機傳動滾筒的選擇和計算；
第六周：機構(gòu)尺寸參數(shù)的確定；
第七周：傳動滾筒的設(shè)計；
第八周：軸的設(shè)計；
第九周：主要零部件的設(shè)計；
第十周：設(shè)計基本完成；
第十一，二周：進行結(jié)構(gòu)設(shè)計審查，修改設(shè)計圖紙；
第十二，三周：設(shè)計圖基本完成，設(shè)計書編寫完成；
第十四，五周：修改完善，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。
五、 指導(dǎo)教師審批意見：
指導(dǎo)教師： （簽名）
年 月 日