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河南理工大學萬方科技學院 本科畢業(yè)設計（論文）開題報告 題目名稱 帶式輸送機傳動滾筒設計 學生姓名 孔存陽 專業(yè)班級 08機設2班 學號 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備之一。其結構特別簡單，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，在國民經濟各部門特別是煤炭和礦山運輸系統(tǒng)中應用十分廣泛。由于其適用范圍的不斷擴大和對其需求量的不斷增加，帶式輸送機的設計和制造技術也有了長足發(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。傳動滾筒是一種驅動裝置，它主要應用于固定式和移動式的帶式輸送機設備，它的結構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)帶來嚴重的后果，使企業(yè)遭受巨大的經濟損失。特別是在復雜惡劣的工礦下，如何改進滾筒結構、提高工效、延長壽命，一直是科研人員所關注的課題。目前，在國內對于中小型滾筒一般采用近似公式進行設計計算，對于重型滾筒近似公式已不再適用，這就使得設計計算具有較大的盲目性。這樣設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，還不能達到預期的目的，隨著帶式輸送機的大型化，合理的設計制造出大型滾筒已成為帶式輸送機的關鍵問題。目前，我國設計的滾筒盡管可以滿足生產需求，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分析及設計，找到合理的設計計算方法。 二、 國內外研究綜述： 隨著國內外機械工業(yè)水平的不斷發(fā)展，滾筒的結構、加工、安裝等方面發(fā)生著日新月異的變化。由于焊接技術的不斷發(fā)展，焊接強度的可靠性得到保證，雖然多數大型滾筒采用鑄焊結構，但焊接結構也有所增加。輪轂和主軸的聯(lián)結方式也由鍵槽連接向脹套連接轉變。原來的輻板采用加強筋，現(xiàn)在直接用鋼板制成。 過去國內外在設計滾筒的各零部件時，常采用基于經典彈性力學理論導出的簡單的經驗公式。近年來，國內研究人員對于大直徑滾筒的設計方法作了多方面的探索。東北工學院于升忠等人于1980 年用有限元半解析法對一合拉力為13.6 噸的雙輻板結構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動滾筒間摩擦力的作用，因此結果與實際相差較大。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。西安冶金建筑學院的陸鴻生選擇新的力學模型，根據圓柱體彎曲的有矩理論，分別推導出傳動滾筒和改向滾筒在外載荷作用下殼體內的位移、內力和應力的計算公式，為精確計算提供了理論依據，在一定程度上揭示了筒體直徑、兩輻板間距和拉力與應力之間的關系。存在的問題是其力學模型條件苛刻，將筒體與輻板分開考慮，這對計算結構準確性有較大的影響。因為輻板的形狀、厚度對筒體的應力和變形有不可忽視的影響[4]。 西安交通大學曾經運用SAP5對驅動滾筒做有限元分析，對驅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。 煤炭科學研究總院上海分院曾經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力分布規(guī)律進行了計算，得出了應力分布圖，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)滾筒的標準化生產提供了必要的理論依據[5]。他們對滾筒的理論研究和試驗結果對本課題有十分重要的參考價值和指導意義。隨著計算機技術的發(fā)展，有限元方法得到了長足的發(fā)展，有限元應用也擴展到機械、電子等領域。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60 年代就已經開始對滾筒的設計計算方法、強度分析、合理的結構設計進行研究。關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，而不是把滾筒當作一個整體來分析。盡管也有一些有限元法已經把滾筒當成整體來考慮，但迄今為止還沒有關于滾筒受到非對稱載荷系統(tǒng)的研究。 三、 畢業(yè)設計（論文）所用的主要技術與方法： 1. 圖書館查閱相關資料。 2. 在網上查閱相關資料。 3. 在工廠的實踐畢業(yè)實習。 4. .老師和工程師的指導。 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.帶式輸送機驅動原理與選型設計 2003 [2] 濮良貴 紀名剛編著. 機械設計 . 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基礎. 同濟大學出版社 2002 [5] 劉金依.帶式輸送機驅動滾筒的應力分析.煤礦機械 2001 [6] 徐灝主編 . 機械設計手冊 . 機械工業(yè)出版社 1991 [7] 辛一行主編 . 現(xiàn)代機械設備設計手冊 . 機械工業(yè)出版社 2000 [8] 顧崇銜 主編. 機械制造工藝學. 陜西科學技術出版社 1999 [9] 耿躍海.帶式輸送機滾筒結構的設計計算.起重運輸機械 2002 畢業(yè)設計（論文）進度安排（按周說明）： 第一，二周：確定題目，收集相關資料； 第三周：確定設計方案，進行結構設計； 第四周：帶式輸送機傳動滾筒結構； 第五周：帶式輸送機傳動滾筒的選擇和計算； 第六周：機構尺寸參數的確定； 第七周：傳動滾筒的設計； 第八周：軸的設計； 第九周：主要零部件的設計； 第十周：設計基本完成； 第十一，二周：進行結構設計審查，修改設計圖紙； 第十二，三周：設計圖基本完成，設計書編寫完成； 第十四，五周：修改完善，準備畢業(yè)答辯。 五、 指導教師審批意見： 指導教師： （簽名） 年 月 日