气垫带式输送机是采用气垫取代传统托辊支撑输送带,对物料进行输送的物料输送装置。因其具有节能、环保、高效、低摩擦等优势而被广泛应用于矿山、港口等领域。但由于气垫机产品的设计理论和方法尚不完善,局部结构不合理,致使其在工业化应用进程中受到极大的阻碍。本文以高速重载工况为设计目标,提出气垫机产品设计评价方法,完善设计理论,并相应对气垫机产品关键零部件进行优化设计,为气垫机产品的工业化设计应用提供了有力的理论和技术支持。本文通过对比提出应采用雷诺方程取代N-S方程对气膜物理模型进行理论分析。通过应用气体阻抗理论分析项目气路系统,并针对直管、弯头、三通、气室等气路元件,应用CFX流体软件仿真模拟及实验的方法分析了其各自的阻力特性,提出了不同局部阻力间的影响关系。此外本文针对皮带载荷属性分析,借鉴了弹簧模型概念,提出应用气膜刚度作为气膜质量评价标准。设计开展实验对现有试验机气膜刚度进行测量并通过Ansys workbench平台分析了节流孔流速、个数、孔径及盘槽角角度、温度等因素对气膜刚度的影响关系。最后,基于实验提出最优膜厚模型,作为气垫机产品的设计目标。结合高速重载设计背景,本文在仿真结果的基础上得出输送带速度对气膜形成过程的影响效果,并通过单向流固耦合的方式,对重载下输送带变形情况进行了模拟分析,提出面向高速重载工况的全系列气垫机产品设计原则。最终,本文基于以上理论与仿真结果对系统管路进行重新选型,并提出双侧供风方案及主动控制阀选型方案。提出Y形气室优化设计及气室内分风板设计并改良了气室除尘窗设计方案。分析了节流孔出流大孔机理与小孔机理的影响关系,提出盘槽厚度设计须保证节流孔出流应符合小孔机理。