苏州大学本科生毕业设计（论文）

2T?103 ?p??zhldm2?131?103? 0.8?8?1.4?24?38 ?32.06????p?? 所以此花键设计满足强度要求。

第3.4节 弹簧的设计

摩擦离合器的初始输出转矩由其末端的压簧和调整螺母设定，此初始输出转矩即为卷取辊上基本无布时维持布中张力为预期值所需的输出轴输出转矩，能通过拧松或拧紧调整螺母方便地设定。此处即根据所需的初始输出转矩来设计弹簧。

圆柱螺旋压缩弹簧的主要几何尺寸有弹簧丝直径d、弹簧中径D2、节距t及有效圈数等。

1.弹簧材料的选择：选用D级碳素弹簧钢丝。 2.确定弹簧中径

根据安装弹簧处轴的直径尺寸和螺母垫圈的尺寸确定弹簧中径D2=50mm。

3.确定弹簧丝直径

为确定弹簧丝直径，要先求出作用于弹簧上的力F。此力为使摩擦离合器具有初始转矩所需的压力。可通过对摩擦离合器进行受力分析求得：

摩擦离合器传递的初始转矩为21.83Nm

T?zfF(D2?D1)

4F? ?4T

zf(D2?D1)4?21.83

5?0.3(0.?130.2) ?176.43 N

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弹簧丝截面上最大剪切应力为

???4F8FD2? 23?d?d8FD21(1?) ?d32C8FD2 ?d3?KS式中：Ks——理论曲度系数, KS?1?0.5 C计入弹簧螺旋角的影响，对理论曲度系数Ks进行修正，引入修正曲度系数K1

K1?4C?10.615? 4C?4C得到弹簧丝的剪切、扭转强度条件为

??K18FC???? 2?d由于K1与d相关，不容易直接求出d的极值，先初步取d=4.5mm,此时其抗拉强度为

?b?1620 MPa，许用切应力为[?]?0.5?b?810MPa

代入数据计算：

C?K1?D250??11.11 d4.54C?10.615??1.13 4C?4C8FC ?d28?176.43?11.11 23.14?4.5??K1?1.13??278.7MPa?[?]

满足条件。

4.求圈数

根据轴的结构尺寸确定弹簧的长度在50mm左右。初定5为圈。 计算弹簧的单圈变形量

8FC3??

Gd

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8?176.43?11.113??5.25mm

82000?4.5综上，设计弹簧的节距为12mm.有效圈数为5 5.验算稳定性 弹簧的长细比b?H060??1.2?2.6,符合稳定性条件。 D50所设计的弹簧如图3-8所示

图3-8

第3.5节 轴承的选用

1.输出链轮与输入轴之间需要有相对转动，所以在轴向上需要一推力轴承。由于相对转速低，轴向载荷较小。所以选择推力球轴承。型号选为51208。其设计模型如图3-9。

图3-9

2.因为输出链轮与输入轴之间有相对转动，它们之间需要径向轴承，为了控制径向尺寸不会过大，选用滚针轴承，而且为无内圈的，直接利用输入轴表面起到内圈的作用，如图3-10所示。型号选为RNA69/32。滚针直径为 3.5 mm，长 13.8 mm 。轴承联接处轴颈直径取为40mm，轴承其他尺寸参照轴承标准。

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图3-10 图3-11

3.其他支撑轴的地方都采用普通型号的深沟球轴承，其设计模型如图3-11所示，各轴承的具体型号在定张力机构的装配图中给出。

第3.6节 齿轮的设计

（一）齿轮参数设计

由于驱动卷布辊处齿轮副的前面各级传动机构可以较好的满足传动比要求，为简化此齿轮设计将两齿轮设计为齿数相同的，参照类似设计案例初定齿轮模数为m=2.5，齿数为

z=48。材料为45钢（调质）硬度为240HBS。对其进行强度校核。

1.因为此齿轮传动为开式，进行齿根弯曲疲劳强度的校核： 弯曲强度的设计公式为

m?32KT1YfaYsa? 2?dz1??F?确定公式内的各计算数值

(1)齿轮的弯曲疲劳强度极限?FE=380MPa； (2)齿轮传递的最大转矩为T1=300Nm (3)应力循环次数

N?60n1jLh?60?0.239?1?(3?8?300?10)?1.03?10?6 (4)弯曲疲劳寿命系数Kfn?1.2 (5)计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.3

??F??(6)计算载荷系数K

Kfn?FES?1.2?380?350.77MPa 1.323