滚筒式输送机毕业设计方案.doc

毕业设计（论文）诚信声明
本人郑重声明：所呈交毕业设计（论文）是我个人在导师指引下进行研究工作及获得研究成果。就我所知，除了文中特别加以标注和道谢地方外，本设计（论文）中不包括其她人已经刊登和撰写研究成果，也不包括为获得华东交通大学或其她教诲机构学位或证书所使用过材料。
如在文中涉及抄袭或抄袭行为，本人愿承担由此而导致一切后果及责任。

本人签名

导师签名

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、 详细规定：
１．重要技术参数：
（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）、编制设计阐明书，不少于1.5万字。（分初、终稿２本）。
（四）、翻译一篇关于外文资料，不少于实字。
二、进度安排：
（1）毕业实习、调查研究、收集关于资料 3周
（2）分析课题、阅读资料、拟定总体方案 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）编写设计阐明书 1周（第14周）
（8）评阅答辩 2周
指引教师签字：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

指引教师评语：

得分

指引教师签字：

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：

级别

组长签字：
年 月 日

答辩委员会意见：

级别

答辩委员会主任签字：
年 月 日（学院公章）

注：答辩小组依照评阅人评阅订立意见、初步评估成绩，交答辩委员会审定，盖学院公章。
“级别”用优、良、中、及、不及五级制（可按学院制定毕业设计(论文)成绩评估办法评估最后成绩）。
华东交通大学毕业设计（论文）答辩记录
姓名

学号

毕业届别

专业

题目

答辩时间

答辩构成员（签字）：

答辩记录：

记录人（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： 指引教师： 吴志强

摘要

本设计简要简介了辊子输送机作用，在对辊子输送机特点和形式理解之后，对辊子输送机总体方案进行设计。总体方案拟定后是各个零部件设计，重点对辊子输送机重要参数、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，选取适当动力源和适当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根据。在总体方案和个零件参数拟定后，应用Pro/E软件对个零件建模和运动仿真。
核心字：作用；重要参数；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： 开题报告 9
第二章： 总体方案设计 13
2.1 机构形式 13
2.1.1 输出方式选取： 13
2.1.2 传动方式选取： 14
2.1.3 辊子支撑方式选取： 14
第三章： 参数设计及验算 15
3.1 辊子布置 15
3.2 辊子尺寸及受力分析 15
3.3 电动机及变频器选取； 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 电动机查表选取 20
3.3.4 变频器选取 21
3.4 滚动轴承选取： 21
3.5 链条选取及链轮设计： 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 脚及各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 电机调速办法 36
6.2 通用变频器调速系统 36
总结 38
参照文献 39
道谢 40

第一章：开题报告
华东交通大学毕业设计（论文）开题报告书
课题名称
滚筒式输送机设计
课题来源
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
开题报告内容：
1、课题背景：
在飞速发展今天，工业化生产占着重要地位，任何机械产品都是通过一步步加工，一步步改进而成。随着技术发展，机械产品加工也有了突飞猛进发展，流水线生产提高了加工效率。由此，输送机也越来越重要了。输送机产生不但节约了运送时间，也节约了人力资源，大大提高了运送效率。本次课程设计研究是滚筒式输送机。滚筒输送机合用于各类箱、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。可以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他输送机或专机构成复杂物流输送系统。

2、滚筒式输送机简介：
现今咱们在工业上所使用到输送机种类有非常各种，例如：皮带式输送机，滚轮式输送机和钢索式传播送等。
滚筒式输送机多用于生产流水线上，可以由多条滚筒线和其她输送机或设备构成复杂传播系统。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。可以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。滚筒输送机构造简朴，可靠性高，使用维护以便，安装精度规定低，并能在温度较高，湿度较大，油污较重等恶劣环境中工作。因此，此滚筒式输送机可以提高产品生产效率，减少了人力资源，为机械等行业创造了更多财富。
滚筒式输送机重要由辊子、机架、支架、驱动部份等构成，辊筒，滚筒输送机是依托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，驱动辊子办法当前普通不在采用单独驱动方式，而是多采用成组驱动，惯用电机与减速器组合，再通过链传动、带传动来驱动辊子旋转。

图1 滚筒式输送机

3、 选题意义：
输送机产生不但节约了运送时间，也节约了人力资源，大大提高了运送效率。本设计以滚筒式输送机为例，对有关机械机构进行设计 ，涉及工业工程涉及、机械制造等有关知识，考察了学生对有关知识运用。通过这次毕业设计，也能让学生学到更多知识，协助她们在步入社会后来更多适应工作岗位规定。

4、 重要研究内容：

4.1 重要技术参数：
分析输送物体长度、宽度和高度；每一输送单元重量；输送物底部状况；有无特殊工作环境上规定；输送机属于无动力式或电机带动式拟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） 积极轴设计和校核
（3） 链设计
（4） 滚动轴承选取和寿命校核

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）编制设计阐明书，不少于1.5万字。（分初、终稿２本）。
（1）产品功能简介
（2）设计原始资料，如产品、产品特点等
（3）设计原则
（4）几种总体方案判断，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

办法及预期效果：
（1）分析输送物体长度、宽度和高度，依照规定拟定工作台面积：1700×1400×960㎜ ；
（2） 依照每一输送单元重量；输送物底部状况；有无特殊工作环境上规定拟定滚筒轴参数；
（3）依照传动系统传动速度和受力分析拟定传动比和链轮及链条参数；
（4）依照使用规定选取三相异步电动机作为动力源；
（5）制定各种方案，比较各方案拟定最后合理总体方案；
（6）绘制传功原理图，验算参数与否符合规定；
（7）在拟定总体布局及各零件参数后，通过三维建模软件ProE建造各零件三维模型，生成零件图，然后模仿装配，生成装配图，再通过此软件对传播机进行运动仿真。

预期最后能获得很符合规定设计方案。得到各零件合理参数，可以 生成零件图和装配图，通过最后运动仿真可以模仿传播机工作过程。并通过本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、收集关于资料 2周
（2）分析课题、阅读资料、拟定机构总体构造方案 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）编写设计阐明书 1周
（7）答辩 1周

指引教师签名： 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—模仿课题；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) 按输出方式 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）按辊子支撑方式

轮形 转轴式

2.1.1 输出方式选取：
动力式辊子输送机自身有驱动装置，辊子转动呈积极状态,可以严格控制物品运营状态，按规定速度精准、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自身无驱动装置,辊子转动呈被动状态,物品依托人力、重力或外部推拉装置移动。按布置方式分为水平和倾斜两种。水平布置：依托人力或外部推拉装置移动。人力推动用于物品重量小、输送距离短、工作不频繁场合。倾斜布置：依托物品重力作重力式输送，构造简朴，经济实用，但不易控制物品运营状态，物品之间易发生撞击，不适当输送易碎物品。合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具备普通动力式辊子输送机输送性能外，还容许在驱动照常运营状况下物品在辊子输送机上停止和积存，而运营阻力无明显增长，合用于辊子输送机线路中需要物品暂时停留和积存区段。惯用积放辊子输送机有限力式和触点控制式两种类型。
因此依照使用规定应当选取带有动力系统输出形式。

2.1.2 传动方式选取：
链传动：承载能力大，通用性好，布置以便，对环境适应性强，可在经常接触 油、水及温度较高地方工作，是最惯用一种动力式辊子输送机。在多尘环境中工作时链条容易磨损，高速运营时噪音较大。链传动布置可以是持续链构造也可以是辊子对辊子链驱动形式（如图2.1—1），a图中持续链普通用于轻载状况下，b图中辊子对辊子链驱动普通用于重载或者需要经常换向或启动频繁状况，因此选取辊子对辊子链驱动形式；
持续链传动 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，容许高速运营，但不适当在接触 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带传动均适当于辊子输送机圆弧段。O带传动布置较为灵活。
由于货品质量为1.5吨，需要依照需要调速，因此传动方式选为辊子对辊子链驱动传动方式。

2.1.3 辊子支撑方式选取：
定轴式辊子输送机辊子绕定轴旋转，辊子转动某些自重轻，运营阻力小，辊子与机架整体装配性好，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、调节、拆卸。多用于重载和运转精度规定高场合，造价比定轴式高。
货品质量偏大，因此选取转轴式辊子。

第三章： 参数设计及验算
3.1 辊子布置
货品重为1.5吨，设计至少有6个辊子同步支撑，因此每根辊子承受力为：
F=G ÷(0.7×n)=15000 ÷( 0.7×6)=3571 N；

货品底板长度为1200mm，因此辊子间距离为（取非原则值）：
l=1200 / 7≈171 mm ；

工作台面长度为1700mm，因此每个工作台面布置10个辊子，第一种辊子和最后一种辊子距离工作台面距离为80.5mm ；

货品底板宽度为1400mm，因此辊子两支撑之间距离设立为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

辊子受力如图3.2.1所示：

F=1785N F=1785N

图3.2.1
辊子承受弯矩图3.2.2所示：

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畴内如图3.2.3所示：

T(Nm)

357.1r

30 1430 L(mm)

图3.2.3 （r为轴半径）

依照第四强度理论：
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，因此其值为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；

因此通过计算可以求得轴直径可以圆整为35 mm；
轴基本尺寸可以选取如图3.2.4所示；

图3.2.4 （单位：mm）
3.3 电动机及变频器选取；

3.3.1 电动机功率计算：

依照参照文献1，电动机功率N计算如下：

辊子对辊子链驱动输送机，链条对辊子牵引力：
=f WQ

f 为货品底板与辊子摩擦系数，其值按表1选用为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拟定系数；

Dr 为辊子直径；

Ds 为链轮节圆直径，取其值为138mm ；

W =

Rd 为单个积极辊子（涉及链轮但不涉及轴）重量；

Ri为单个从动辊子（不涉及轴）重量；

A 为滚道上从动辊子个数；

Wr 为每个辊子承担货品重量；

We 为单个连环重量；

Q=[ ]÷

n 为实际辊子数；

为滚子链损耗系数，其值按下表选用；

因此计算得：
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，=， 为链条与链轮啮合效率，=0.7~0.8 ， 为加速阻力及其她阻力需增大功率，=0.8 ；

因此电动机功率 N= = 3 kW

依照参照文献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，选取其值为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，值按下表选用为0.015：

d 是滑动轴承办合面直径；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 是物品与辊子间滚动摩擦系数，单位为cm，其值按照下表选用为0.05cm：

为电动机启动时间，由于功率不是很大，因此选取为1 s ；
因此计算成果=1.162 kW
依照参照文献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

综合上述三种计算办法说成果，选取电动机额定功率为1.5 kW；

3.3.2 电动机额定转速计算：
电动机和辊子链轮通过链条链接，传动比设立为1:1，辊子最大转速大概为136 r/min，因此电动机最大转速应当不不大于136 r/min，调速选取为变频调速。

3.3.3 电动机查表选取
选取电动机应当可以提供1.5kW功率，最大转速大概为136 r/min 依照上述条件，选取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 变频器选取
依照减速机耳钉功率为1.5kW，额定电流为3.7A，因此选取TL80B系列得变频器，详细参数如图3.3.1所示

图3.3.1

3.4 滚动轴承选取：

轴承重要是承受径向载荷，轴向载荷可以忽视，当量动载荷P为1785N,选取为球轴承；轴承寿命设计为5年，每天工作八小时；因此轴承基本额定动载荷为C；
= 小时
= 年
为工作时间，即轴承寿命；
n 为转速，r/min；
C为基本额定载荷，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；

因此，依照上述公式，求得轴承基本额定动载荷 C =8.8 kN； 因此选取带轴承座滚动轴承UCP204型号；

3.5 链条选取及链轮设计：

（1） 选取链轮齿数，==17，i=1；
（2） 当量单排链计算功率； ===2.73 kW
式中：为工况系数，依照参照文献4中表9-6选取其值为1.4； 为积极链轮齿数系数，依照参照文献4中图9-13，其值选取为1.5,； 为多排链系数，双排为1.75，三排时为2.5； P 为传递功率，依照功率计算成果为1.3 kW；
（3） 拟定链条型号和节距P；链条型号依照当量单排计算功率和积极轮转速由参照文献4中图9--11得到，选取16A型号链条，依照同文献中表9--1拟定链条节距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，选取滴油润；
（7） 链轮设计依照参照文献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：

当货品运动至输送机中间位置时，支撑架受力如图3.6.1所示：

图3.6.1
每个辊子质量为m≈≈23 Kg
为使计算简朴，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 ；因此中间点挠度为； 依照挠度公式 =

再依照叠加法，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不不不大于相邻支腿间距1/700；

因此最大挠度
=855×≈1.22mm；

≤
≤ 1.22

因此 I ≥0.22 ×
支撑架选用热轧槽钢，依照GB 707--88 选取槽钢型号为6.3；

3.7 脚设计；
脚选取为槽钢依照GB 707--88选取，
依照公式

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；
因此选取型号为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
显然符合刚度规定；

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，运营软件后设立工作目录，新建零件，采用国际原则，设立零件名称为“gunzi001”。过程流程图如图4.1.1所示。

图4.1.1
（2） 选取旋转按钮或者从“插入”中下拉菜单中选取“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”，然后选取FRONT面作为草绘平面，在草绘平面内画出旋转截面如图4.1.2所示。

图4.1.2

（3） 草绘完后确认，得到如图4.1.3所示辊子。

图4.1.3

（4） 新建一种“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”选取“空”，“方向”为“横向”，“大小”选取为“A4”。流程图如图4.1.4所示

图4.1.4

（5） 在工程图页面中选取“布局”中“普通”，然后在图纸上选取视图中点，然后设立弹出对话框，比列设立为0