滚筒式输送机优质毕业设计.doc

毕业设计（论文）诚信申明
本人郑重申明：所呈交毕业设计（论文）是我个人在导师指导下进行研究工作及取得研究结果。就我所知，除了文中尤其加以标注和致谢地方外，本设计（论文）中不包含其它人已经发表和撰写研究结果，也不包含为取得华东交通大学或其它教育机构学位或证书所使用过材料。
如在文中包含剽窃或剽窃行为，本人愿负担由此而造成一切后果及责任。

本人署名

导师署名

年 月 日

华东交通大学毕业设计（论文）任务书
姓名

学号

毕业届别
13届
专业
机械设计制造及其自动化
毕业设计（论文）题目
滚筒式输送机设计
一、 具体要求：
１．关键技术参数：
（1） 输送机型式：滚筒式
（2） 工作台面积：1700×1400×960㎜。
（3） 输送速度：最大速度：30m/min。
２．设计工作量
（一）、机械系统设计
（1）总装配图设计、零部件设计。
（2）参数设计及验算（如伺服电机、滚动轴承、轴等）。
（3）绘制三维零件图、装配图并虚拟动画。
（二）、控制系统设计
变速控制系统设计，绘制电路图。
（三）、编制设计说明书，不少于1.5万字。（分初、终稿２本）。
（四）、翻译一篇相关外文资料，不少于实字。
二、进度安排：
（1）毕业实习、调查研究、搜集相关资料 3周
（2）分析课题、阅读资料、确定总体方案 1周
（3）总装配图设计、零部件设计 3周
（4）参数设计及验算 1周
（5）绘制三维零件图、装配图 4周
（6）控制系统设计 1周
（7）编写设计说明书 1周（第14周）
（8）评阅答辩 2周
指导老师签字：吴志强
12 月 18 日
教研室意见 教研室主任签字：
年 月 日
题目发出日期
.12.18
设计（论文）起止时间

备注：

华东交通大学毕业设计(论文)评阅书(1)
姓名

学号

专业

毕业设计(论文)题目

指导老师评语：

得分

指导老师签字：

年 月 日
评阅人评语：

得分

评阅人签字：

年 月 日

华东交通大学毕业设计(论文)评阅书(2)
姓名

学号

专业

毕业设计(论文)题目

答辩小组评语：

等级

组长签字：
年 月 日

答辩委员会意见：

等级

答辩委员会主任签字：
年 月 日（学院公章）

注：答辩小组依据评阅人评阅签署意见、初步评定成绩，交答辩委员会审定，盖学院公章。
“等级”用优、良、中、及、不及五级制（可按学院制订毕业设计(论文)成绩评定措施评定最终成绩）。
华东交通大学毕业设计（论文）答辩统计
姓名

学号

毕业届别

专业

题目

答辩时间

答辩组组员（签字）：

答辩统计：

统计人（签字）：
年 月 日

答辩小组组长（签字）：
年 月 日

附注：

滚筒式输送机设计

专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号：

学生姓名： 指导老师： 吴志强

摘要

本设计简明介绍了辊子输送机作用，在对辊子输送机特点和形式了解以后，对辊子输送机总体方案进行设计。总体方案确定后是各个零部件设计，关键对辊子输送机关键参数、链传动牵引力理论计算、辊子间距、辊子直径、支撑架、脚、轴承等零件进行设计，选择适宜动力源和适宜传动系统及速度控制系统，为合理地设计辊子输送机提供了依据。在总体方案和个零件参数确定后，应用Pro/E软件对个零件建模和运动仿真。
关键字：作用；关键参数；设计；建模；仿真

Design of roller conveyor

Abstract

This design introduce the roller conveyor briefly. After know about characteristics and form of roller conveyor,design the overall scheme of roller conveyor . It is the design of various components after the overall scheme is given. Focusing on the designing of the main parameter, chain drive traction theoretical calculations, roller spacing, roller diameter, cage, feet, bearings and other parts of roller conveyor , select the appropriate power source and a suitable transmission and speed control systems, in older to provide the basis for the rational design of roller conveyor . After the overall program and parameter are determined ,then ,in application the softer of Pro/E to build the construction of three-dimensional model and motion simulation.

Keyword: effect; main parameters; design; modeling; simulation

目录

摘要 6
Abstract 7
第一章： 开题汇报 9
第二章： 总体方案设计 13
2.1 机构形式 13
2.1.1 输出方法选择： 13
2.1.2 传动方法选择： 14
2.1.3 辊子支撑方法选择： 14
第三章： 参数设计及验算 15
3.1 辊子部署 15
3.2 辊子尺寸及受力分析 15
3.3 电动机及变频器选择； 17
3.3.1 电动机功率计算： 17
3.3.2 电动机额定转速计算： 20
3.3.3 电动机查表选择 20
3.3.4 变频器选择 21
3.4 滚动轴承选择： 21
3.5 链条选择及链轮设计： 22
3.6 支撑架设计及验算： 23
3.7 脚设计； 24
第四章 三维模型及零件图、装配图 25
4.1 辊子造型及生成零件图 25
4.2 支撑架造型及零件图生成 27
4.3 带座轴承造型及装配图 28
4.4 链轮三维模型及工程图 29
4.5 脚及多种辅助固定钢条造型 30
4.6 总装配图、爆炸图和工程图 30
第五章 运动仿真及其动画生成 33
5.1 支撑板、脚和固定板装配 33
5.3 螺栓和挡柱等零件装配 34
5.4 仿真动画生成 34
第六章 控制系统设计 36
6.1 电机调速方法 36
6.2 通用变频器调速系统 36
总结 38
参考文件 39
致谢 40

第一章：开题汇报
华东交通大学毕业设计（论文）开题汇报书
课题名称
滚筒式输送机设计
课题起源
工程实例
课题类型
AY
导 师
吴志强
学生姓名
qq.
学 号
16
专 业
机械设计制造及其自动化
开题汇报内容：
1、课题背景：
在飞速发展今天，工业化生产占着关键地位，任何机械产品全部是经过一步步加工，一步步改善而成。伴随技术发展，机械产品加工也有了突飞猛进发展，流水线生产提升了加工效率。由此，输送机也越来越关键了。输送机产生不仅节省了运输时间，也节省了人力资源，大大提升了运输效率。此次课程设计研究是滚筒式输送机。滚筒输送机适适用于各类箱、包、托盘等件货输送，散料、小件物品或不规则物品需放在托盘上或周转箱内输送。能够输送单件重量很大物料，或承受较大冲击载荷，滚筒线之间易于衔接过滤，可用多条滚筒线及其它输送机或专机组成复杂物流输送系统。

2、滚筒式输送机介绍：
现今我们在工业上所使用到输送机种类有很多个，比如：皮带式输送机，滚轮式输送机和钢索式传输送等。
滚筒式输送机多用于生产流水线上，能够由多条滚筒线和其它输送机或设备组成复杂传输系统。用于各类箱、包、托盘等件货输送，散料、小件物品或不规则物品需放在托盘上或周转箱内输送。能够输送单件重量很大物料，或承受较大冲击载荷，滚筒线之间易于衔接过滤。滚筒输送机结构简单，可靠性高，使用维护方便，安装精度要求低，并能在温度较高，湿度较大，油污较重等恶劣环境中工作。所以，此滚筒式输送机能够提升产品生产效率，降低了人力资源，为机械等行业发明了更多财富。
滚筒式输送机关键由辊子、机架、支架、驱动部份等组成，辊筒，滚筒输送机是依靠转动着辊子和物品间摩擦使物品向前移。按其驱动形式可分为无动力滚筒输送机、动力滚筒输送机。在动力滚筒输送机中，驱动辊子方法现在通常不在采取单独驱动方法，而是多采取成组驱动，常见电机和减速器组合，再经过链传动、带传动来驱动辊子旋转。

图1 滚筒式输送机

3、 选题意义：
输送机产生不仅节省了运输时间，也节省了人力资源，大大提升了运输效率。本设计以滚筒式输送机为例，对相关机械机构进行设计 ，包含工业工程包含、机械制造等相关知识，考察了学生对相关知识利用。经过这次毕业设计，也能让学生学到更多知识，帮助她们在步入社会以后更多适应工作岗位要求。

4、 关键研究内容：

4.1 关键技术参数：
分析输送物体长度、宽度和高度；每一输送单元重量；输送物底部情况；有没有特殊工作环境上要求；输送机属于无动力式或电机带动式确定港滚筒式输送机各个技术参数；
（1） 运动和动力设计计算;
（2） 主动轴设计和校核
（3） 链设计
（4） 滚动轴承选择和寿命校核

4.2 设计工作量：
（一） 机械系统设计
（1）滚筒式输送机零部件设计、装配图设计。
（2）参数设计及验算。
（3）绘制三维零件图、装配图（虚拟动画）（使用Pro/E应用软件）。

（二）编制设计说明书，不少于1.5万字。（分初、终稿２本）。
（1）产品功效介绍
（2）设计原始资料，如产品、产品特点等
（3）设计标准
（4）多个总体方案判定，优劣对比分析
（5）设备选型论证、对比分析
（6）各参数计算和校核
（7）附加三维建模生成零件图和装配图

方法及预期效果：
（1）分析输送物体长度、宽度和高度，依据要求确定工作台面积：1700×1400×960㎜ ；
（2） 依据每一输送单元重量；输送物底部情况；有没有特殊工作环境上要求确定滚筒轴参数；
（3）依据传动系统传动速度和受力分析确定传动比和链轮及链条参数；
（4）依据使用要求选择三相异步电动机作为动力源；
（5）制订多个方案，比较各方案确定最终合理总体方案；
（6）绘制传功原理图，验算参数是否符合要求；
（7）在确定总体布局及各零件参数后，经过三维建模软件ProE建造各零件三维模型，生成零件图，然后模拟装配，生成装配图，再经过此软件对传输机进行运动仿真。

预期最终能取得很符合要求设计方案。得到各零件合理参数，能够 生成零件图和装配图，经过最终运动仿真能够模拟传输机工作过程。并经过此次设计能让自己掌握机械设备整个设计过程，培养自己把所学过专业知识应用于实践能力。

进度安排：
（1）毕业实习、调查研究、搜集相关资料 2周
（2）分析课题、阅读资料、确定机构总体结构方案 1周
（3滚筒式输送机设计 2周
（4）参数设计及验算 1周
（5）绘制三维零件图、装配图 3周
（6）编写设计说明书 1周
（7）答辩 1周

指导老师署名： 日期：

课题类型：（1）A—工程设计；B—技术开发；C—软件工程；D—理论研究；
（2）X—真实课题；Y—模拟课题；Z—虚拟课题
（1）、（2）均要填，如AY、BX等。

第二章： 总体方案设计
2.1 机构形式

无动力
链传动

(A) 按输出方法 动力式 带传动

齿轮传动

积放式

圆柱形 定轴式

(B) 按辊子形式 圆锥形 （C）按辊子支撑方法

轮形 转轴式

2.1.1 输出方法选择：
动力式辊子输送机本身有驱动装置，辊子转动呈主动状态,能够严格控制物品运行状态，按要求速度正确、平稳、可靠地输送物品，便于实现输送过程自动控制；
无动力式辊子输送机本身无驱动装置,辊子转动呈被动状态,物品依靠人力、重力或外部推拉装置移动。按部署方法分为水平和倾斜两种。水平部署：依靠人力或外部推拉装置移动。人力推进用于物品重量小、输送距离短、工作不频繁场所。倾斜部署：依靠物品重力作重力式输送，结构简单，经济实用，但不易控制物品运行状态，物品之间易发生撞击，不宜输送易碎物品。适适用于工序间短距离输送及重力式高架仓库输送。
积放式辊子输送机除含有通常动力式辊子输送机输送性能外，还许可在驱动照常运行情况下物品在辊子输送机上停止和积存，而运行阻力无显著增加，适适用于辊子输送机线路中需要物品临时停留和积存区段。常见积放辊子输送机有限力式和触点控制式两种类型。
所以依据使用要求应该选择带有动力系统输出形式。

2.1.2 传动方法选择：
链传动：承载能力大，通用性好，部署方便，对环境适应性强，可在常常接触 油、水及温度较高地方工作，是最常见一个动力式辊子输送机。在多尘环境中工作时链条轻易磨损，高速运行时噪音较大。链传动部署能够是连续链结构也能够是辊子对辊子链驱动形式（图2.1—1），a图中连续链通常见于轻载情况下，b图中辊子对辊子链驱动通常见于重载或需要常常换向或开启频繁情况，所以选择辊子对辊子链驱动形式；
连续链传动 辊子对辊子链驱动形式
图2.1--1

带传动：运转平稳，噪音小，对环境污染少，许可高速运行，但不宜在接触 油污地方工作。 带传动分平带传动、V型带传动、O型带传动。平带传动承载能力较大，V型带传动次之，O型带最小。V带或O带传动均适宜于辊子输送机圆弧段。O带传动部署较为灵活。
因为货物质量为1.5吨，需要依据需要调速，所以传动方法选为辊子对辊子链驱动传动方法。

2.1.3 辊子支撑方法选择：
定轴式辊子输送机辊子绕定轴旋转，辊子转动部分自重轻，运行阻力小，辊子和机架整体装配性好，是通用辊子支承形式。
转轴式辊子输送机辊子连轴旋转，转轴支承在两端固定轴承座内。转轴式辊子便于安装、调整、拆卸。多用于重载和运转精度要求高场所，造价比定轴式高。
货物质量偏大，所以选择转轴式辊子。

第三章： 参数设计及验算
3.1 辊子部署
货物重为1.5吨，设计最少有6个辊子同时支撑，所以每根辊子承受力为：
F=G ÷(0.7×n)=15000 ÷( 0.7×6)=3571 N；

货物底板长度为1200mm，所以辊子间距离为（取非标准值）：
l=1200 / 7≈171 mm ；

工作台面长度为1700mm，所以每个工作台面部署10个辊子，第一个辊子和最终一个辊子距离工作台面距离为80.5mm ；

货物底板宽度为1400mm，所以辊子两支撑之间距离设置为1460mm；

3.2 辊子尺寸及受力分析
辊子两端支撑力为：
F=3571/ 2=1785 N

辊子受力图3.2.1所表示：

F=1785N F=1785N

图3.2.1
辊子承受弯矩图3.2.2所表示：

M(Nm)

678
53.6 53.6

0 30 730 1430 1460 L(mm)
图3.2.2

辊子承受扭矩在全长范围内图3.2.3所表示：

T(Nm)

357.1r

30 1430 L(mm)

图3.2.3 （r为轴半径）

依据第四强度理论：
δr =
δ = = 678÷
= = 357.1r ÷
δ 为弯曲拉应力;
τ 为扭转切应力；
[δ]为许用应力，材料为Q235，所以其值为235 MPa；
M为轴最大弯矩；
W为抗弯截面系数；
T为轴上最大扭矩；
为抗扭截面系数；
r为轴危险截面半径，
d 为轴危险截面直径；

所以经过计算能够求得轴直径能够圆整为35 mm；
轴基础尺寸能够选择图3.2.4所表示；

图3.2.4 （单位：mm）
3.3 电动机及变频器选择；

3.3.1 电动机功率计算：

依据参考文件1，电动机功率N计算以下：

辊子对辊子链驱动输送机，链条对辊子牵引力：
=f WQ

f 为货物底板和辊子摩擦系数，其值按表1选择为0.02 ；

W为每个动力辊子驱动重力，单位是N；

Q 为有实际驱动辊子数和滚子链损耗系数说确定系数；

Dr 为辊子直径；

Ds 为链轮节圆直径，取其值为138mm ；

W =

Rd 为单个主动辊子（包含链轮但不包含轴）重量；

Ri为单个从动辊子（不包含轴）重量；

A 为滚道上从动辊子个数；

Wr 为每个辊子负担货物重量；

We 为单个连环重量；

Q=[ ]÷

n 为实际辊子数；

为滚子链损耗系数，其值按下表选择；

所以计算得：
W ≈ 15000 N

Q ≈ 10.9

Pn = ≈ 1.66 kN

电动机功率N：
N = kW
K 为电机裕量系数，K =1.15~1.3 ；
Pn 为 链条牵引力；
V 为链条速度；
为传动总效率，=， 为链条和链轮啮合效率，=0.7~0.8 ， 为加速阻力及其它阻力需增大功率，=0.8 ；

所以电动机功率 N= = 3 kW

依据参考文件2，电动机额定功率为：

N =
=(+) ω
=9.8(+Zq) d/2
=9.8× k÷100
=/
为总机械效率，选择其值为0.5；
为克服辊子摩阻做功所需功率；
克服物品质量惯性阻力所需瞬间最大功率；
为辊子轴颈处轴承阻力矩；
为物品沿辊子运动阻力矩；
Z为辊子数，值为10；
q 为每个辊子质量；
为滚动摩擦系数，值按下表选择为0.015：

d 是滑动轴承接合面直径; 对使用滚动轴承辊子而言, 其辊子“ 轴颈” 直径d 是滚动轴承 中间滚动面直径之间安装滚动轴承处名义直径

k 是物品和辊子间滚动摩擦系数，单位为cm，其值根据下表选择为0.05cm：

为电动机开启时间，因为功率不是很大，所以选择为1 s ；
所以计算结果=1.162 kW
依据参考文件3，电动机功率N：
N =V*W*u / (K*0.6)
=30×1500×0.1÷(4500×0.6)
=1.7 HP
=1.29 kW

综合上述三种计算方法说结果，选择电动机额定功率为1.5 kW；

3.3.2 电动机额定转速计算：
电动机和辊子链轮经过链条链接，传动比设置为1:1，辊子最大转速大约为136 r/min，所以电动机最大转速应该大于136 r/min，调速选择为变频调速。

3.3.3 电动机查表选择
选择电动机应该能够提供1.5kW功率，最大转速大约为136 r/min 依据上述条件，选择R57-4型号减速机，如表3.3.2中输出转速为138 r/min型号，附带变频器。
表3.3.2

3.3.4 变频器选择
依据减速机耳钉功率为1.5kW，额定电流为3.7A，所以选择TL80B系列得变频器，具体参数图3.3.1所表示

图3.3.1

3.4 滚动轴承选择：

轴承关键是承受径向载荷，轴向载荷能够忽略，当量动载荷P为1785N,选择为球轴承；轴承寿命设计为5年，天天工作八小时；所以轴承基础额定动载荷为C；
= 小时
= 年
为工作时间，即轴承寿命；
n 为转速，r/min；
C为基础额定载荷，kN；
P为当量动载荷，其值为1.785 kN；
为指数，对于球轴承来说，其值选为3；

所以，依据上述公式，求得轴承基础额定动载荷 C =8.8 kN； 所以选择带轴承座滚动轴承UCP204型号；

3.5 链条选择及链轮设计：

（1） 选择链轮齿数，==17，i=1；
（2） 当量单排链计算功率； ===2.73 kW
式中：为工况系数，依据参考文件4中表9-6选择其值为1.4； 为主动链轮齿数系数，依据参考文件4中图9-13，其值选择为1.5,； 为多排链系数，双排为1.75，三排时为2.5； P 为传输功率，依据功率计算结果为1.3 kW；
（3） 确定链条型号和节距P；链条型号依据当量单排计算功率和主动轮转速由参考文件4中图9--11得到，选择16A型号链条，依据同文件中表9--1确定链条节距P为25.4mm；

（4） 链轮中心距为辊子中心距为171mm；
（5） 链节数为L= = =30.5 ，
圆整为30；
（6） 链数v== ≈ 0.98 m/s，选择滴油润；
（7） 链轮设计依据参考文件4中表9--3和表9--4计算； 分度圆直径 d=138 mm 齿顶圆直径 =138 mm
齿根圆直径 =122.12 mm
最大轴凸缘直径 =109.8 mm
齿宽 =15 mm

3.6 支撑架设计及验算：

当货物运动至输送机中间位置时，支撑架受力图3.6.1所表示：

图3.6.1
每个辊子质量为m≈≈23 Kg
为使计算简单，假设只有中间六个辊子受力，支撑架最大挠度为支撑架中间点，假设这六个辊子上力相等为=15000÷6+230÷2=1365N ；所以中间点挠度为； 依据挠度公式 =

再依据叠加法，得到中间点挠度，
= ×2+
×2
= － mm

辊子输送机直线段机架直线度在3m 内为其长度1/1000；直线型输送机机架在额定负载下挠度小于相邻支腿间距1/700；

所以最大挠度
=855×≈1.22mm；

≤
≤ 1.22

所以 I ≥0.22 ×
支撑架选择热轧槽钢，依据GB 707--88 选择槽钢型号为6.3；

3.7 脚设计；
脚选择为槽钢依据GB 707--88选择，
依据公式

A ≥ 34

G为每个脚所需要支撑重量， G≈（15000+230×5)÷2=8.075 kN
A为脚横截面面积；
为脚材料屈服强度，值为235 MP；
所以选择型号为5，脚为一端固定另一端活动，对脚进行刚度验算：
临界载荷
=
≈334 kN
显然符合刚度要求；

第四章 三维模型及零件图、装配图
4.1 辊子造型及生成零件图
（1） 使用Pro/E软件，运行软件后设置工作目录，新建零件，采取国际标准，设置零件名称为“gunzi001”。过程步骤图图4.1.1所表示。

图4.1.1
（2） 选择旋转按钮或从“插入”中下拉菜单中选择“旋转”，进入旋转造型页面，点击“放置”在其下拉菜单中点击“定义”，然后选择FRONT面作为草绘平面，在草绘平面内画出旋转截面图4.1.2所表示。

图4.1.2

（3） 草绘完后确定，得到图4.1.3所表示辊子。

图4.1.3

（4） 新建一个“绘图”，输入名称gunzi001，不使用缺省模版，在弹出对话框中“指定模板”选择“空”，“方向”为“横向”，“大小”选择为“A4”。步骤图图4.1.4所表示

图4.1.4

（5） 在工程图页面中选择“布局”中“通常”，然后在图纸上选择视图中点，然后设置