中国矿业大学成人教育学院2012届毕业设计（论文）
许用剪切应力???：
????0.5?B?0.5?1000 ?500Nmm2故弹簧丝直径d为：
d?1.6FmaxkC????1.6400?1.25?6500 ?3.91圆整 d?4mm
3.8.2确定弹簧有效圈数n 最大变形量?max：
?maxFmax??0?Fmax?F1?
故最大变形量?max为：
?max?Fmax?0?Fmax?F1??400?24?400?100? ?32弹簧有效工作圈数n：
n?Gd?max8FmaxC3??80000?4?328?400?63 ?3.7圆整为0.25的整倍数n=4
取两段支承圈n2?2，故总圈数n1?n1?n2?6 3.8.3 弹簧的几何尺寸计算 中径 D2?Cd?6?4?24mm 外径 D?D2?d?24?4?24mm 内径 D1?D2?d?24?4?20mm 节距 P?1.1d??maxn?1.1?4?326?10
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轴向间隙 ??P?d?10?4?6mm 自由高度
H0?nP??n2?0.5?d?6?10??2?0.5??4 ?66mm螺旋升角
?P??D2????arctan?10???24?? ?arctan?7.6o极限变形量
λlim=1.25?λmax=1.25?32 =40mm最小变形量
λ1=λmaxF1Fmax=32?100400 =8mm弹簧的工作高度
H1?H0??1?66?8?52mm H2?H0??1?66?32?34mm H3?H0-?lim?66-40?26mm
弹簧的展开长度
L1??D2n1cos????24?6cos7.6o
?670mm验算弹簧的稳定性
b?H0D2
高径比
可满足一端固定一端自由转动的要求，所以b?2.75满足稳定性要求。
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3.8.4滑轮在滑道上的安装位置计算
放大 图3—7 滑轮在滑道上的安装位置
滑道的材料是碳钢，在罐帘门杆的行程过程中主要起到横杆的倒向和挡门力的作用。在型钢滑道上，装有倒向轨和滑轮，倒向轨除了具有倒向作用，还可以增加滑道的弯曲强度。滑轮是改变钢丝绳力的传递方向，滑轮在滑道上安装时，由于横杆的直径和长度所占用的滑道的空间很大，钢丝绳穿过的空间很有限，再有主动横杆在滑动过程中，应该保证其上面的轴承外圈与滑道的地面充分的接触，这样才能使帘门开关时稳定的运行，因此如果把滑道底部的两个滑轮相对滑道的轴向平面偏移一个角度就可以解决这个问题。 滑道内部空间为70?60mm2，滑轮偏移的角度为15?，滑轮的直径为50mm，D-D为滑道上滑面，C-C为下滑道表面，c?55mm，d?20mm，求解a、b 的长度；
d50?sin???sin15??9.57mm 22d50b??cosa??cos15??24mm
22由此可知滑道的中心平面过x轴，与y轴垂直的平面，此平面到D-D平面的距离d?30mm，由上式的计算可以知道a 28 中国矿业大学成人教育学院2012届毕业设计（论文） 其接触钢丝绳的高度h=c+a?55+10?65mm s??2?a???2?b???2?9.75???2?24??948mm2?70?60?4200mm2 在空间上完全可以满足要求； 机械部分的小结： 到此为止，是本次对自动罐帘门门型及机械部分的设计，在这部分，横杆采用的是高强度新型MC尼龙棒其目的就是降低帘门的重量；并在主动横杆上增加了轴承以减少对滑道的摩擦力；在滑道中安装了几个滑轮用于改变力的方向；减速器采用的是蜗轮蜗杆，虽然这种蜗轮蜗杆传动效率比较低，但是机构简单小巧，传动比大，能适合罐道当中的恶劣环境，综合考虑在此传动系统中是比较合适的；整个力的传递是靠无极钢丝绳传递的无极钢丝绳在减速器的卷筒上可以绕两圈为了增加摩擦力，由于是靠摩擦力提升的因此可以起到一定的安全保护作用。这部分设计对整个自动罐帘门实现自动控制至关重要，因为这部分是整个自动控制系统的执行装置，它平稳的运行是控制系统正常运转的基础。 29 中国矿业大学成人教育学院2012届毕业设计（论文） 4 直流电动机的驱动原理 直流电动机的驱动一般采用半导体功率放大器，其放大器有以下三类：线性型、开关型、晶闸管型。线性功率放大器中的功率元件工作于线性状态的放大器，其输入电压或电流与控制信号成比例关系。这种放大器的优点是线路简单，电磁干扰比较小。但由于功率元件工作在线性状态，部分功率消耗在功率元件上，尤其当电动机在低速大扭矩下运行时，其输出电压低而电流大，大部分的功率都消耗在功率元件上，至使效率非常低。因此线性功率放大器一般用于小功率的电动机控制中或要求电磁干扰小的控制中。 开关功率放大器的功率元件则是工作在开关状态。他并不是直接控制其输出电压，而是通过控制其输出电压的占空比，即所谓脉冲调宽（PWM）的方法来控制其平均电压与控制信号成比例的。这类功率放大器具有很搞的效率，这是它的突出优点，但具有电磁干扰较大的缺点。开关功率放大器一般应用于几百瓦至上千瓦的系统中。 晶闸管型功率放大器是以晶闸管作为功率元件，它也有很高的效率，而且可以做到非常大的功率容量，常用于大型电动机控制中。但其频带较窄，电流脉冲大。 4.1线性直流功率放大器 1）.单极功率放大器 是功率放大器中最简单的一种，图4—1是一个简单的单极性功率放大器的原理图。这种放大器紧具有单向限控能力，即仅能提供正的电压和正的电流，因而它可以使电动机很快加速，而简速只能靠摩擦力和粘制阻力，减速较慢。图中V为续流二极管，以防电流急剧减少时电机线圈产生过高的饿自感电动势而击穿晶体管。 V 图4—1 单极性电路 图4—2单极性放大器的两象限控制关系 30