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发表于 2010-4-21 20:46:55
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棘轮的设计
& j" ~- K$ f8 u& V+ [大家可以按照下面的步骤来进行设计，实际问题再实际分析，仅供参考！
8 T6 t9 s0 w5 Q/ q1 q(1)棘轮的设计
( J' Z [. u5 A+ z 棘轮的齿数，如果系手摇绞车所用，大约为8~16齿 6 w) g& _" K. H3 w. C
的程度。本设计取z=14。 " o0 J% Q6 U: t3 \8 {9 ~. Q0 _- E; `
作为中间轴的力矩，为制动器之项的回转力矩 T1 x' ^$ h& A" H. R% }* e
+ Z u* O' ~ ^( h* [0 b- V! l; W
Mt = (作用於制动轮的回转力)x(制动轮的半径) / N5 L7 t, G ? ?
= ＴxＲB
$ j7 x( F. k6 n6 x" x, q( \* W
8 y& z( Q7 d2 U2 c3 i- ] Ｔ=258kg ＲB=12.5cm 代入 1 ^2 S9 h2 _2 t7 Y9 F# _
$ V8 n& @% i4 g4 y+ d, \/ g
Ｍt=258x12.5=3225kgcm * q/ o; F6 x; T# @9 H, z4 I" i% w4 F8 `: ?
p=3.75*( Ｍt/(z*sb*Ｋ))0.333以上记之值代入 . o$ Y% ?* J6 d0 |7 q" t" I0 c
z=14 ! e- k/ `+ n* P' m0 T9 X& l
sb=300kg/cm2
6 w: a* b; h4 l& d+ n% A Ｋ=(0.5~1.0) 取0.8
( @; N) S' X! ]8 s P=3.75(3225/14/300/0.8)0.333=36mm
- Q# \2 b& a0 d8 v9 V# s( Q, M# q2 ~3 z/ R/ `
模数 m = p/p = 36/3.14 ≒ 11.46 ≒12
* @1 E3 S! s% N1 X# I: |. h m = 12 " q# |. W% Z) j) Q
7 C% h8 F3 a1 J# k, m: ]. }& \# A$ M p = m*p * ]8 {7 R0 z" y2 t
= 12 x 3.14 ≒37.7mm
# R* F; t! | Z: n
4 z9 r. U6 O w) f% w! q% ] 齿的高度 h = 0.35p = 0.35x37.7 = 13.195mm = 14mm
) E" I3 K+ K( S, r x! l, N 齿尖的厚度 c = 0.25p = 0.25x37.7 = 9.42 = 10mm 5 a# `# ?* {$ _8 u6 ^) e
棘轮的外接直径 D = m*z = 12x14 = 168mm
9 b" @1 T5 Z J; @ 棘轮的宽度 b = Ｋ*P = 0.8*37.7 = 30.16mm = 30mm
0 q3 m3 p! f* S: s6 [) I, g 掣子的角度a=15°
" ?4 \% R7 n7 ?& S 对棘轮的压力的压溃强度 & y; J7 s6 q% t7 O0 G2 p9 Q
由 sc = Ｔ/(bh)，Ｔ = 2Ｍt/Ｄ之值代入
- C4 O. o E, k. I Ｍt= 3225kgcm
- P% g/ K! a" i2 q Ｄ = 16.8cm
. g) D/ W4 r8 _7 D( s2 y; X b = 3cm
' m6 l Z4 u- I2 k8 X5 D- V; l h = 1.4cm
' T+ l( W+ e7 q9 Z. ~ sc= 3225x2/16.8/3/1.4
& i! A7 J9 |0 k% d =91.4kg/cm2=0.914kg/mm2 2 N) N/ ^' n; T6 N
容许压应力的范围0.5~1.0kg/mm2，所以上记之值在此
# T) ~4 k$ c! u0 Z* `! a 范围内不会因受压缩而压溃
1 {5 x* X5 I; c% [
2 v: r% a. [* |(2)掣子轴的设计 : W' [7 T K: e ^! g v. [, _: o
掣子轴的直径为d 在掣子轴发生弯曲力作用，故其弯曲
1 ^) _, [, v3 ^- r# e6 B" x 力矩设为M，则 * i; b' u X) k3 ]4 Y" Q9 a
M = (作用於掣子的力)x(掣子宽x棘轮宽) / 2 " P6 K6 h: ^9 m" _# n: a1 Y
= Ｔ*b/2
) J+ O" L) b4 E7 v$ Q Ｔ= 2Ｍt/Ｄ / C8 @8 d$ T9 _
= 3225x2/16.8=383.9kg # J/ o6 X/ o# c* Y+ z% L) j; \
Ｔ= 384(kg)*3/2=576kgcm / Q* J1 M5 i, N6 z
sb= 400kg/cm2 1 r9 M; s' B- |- I+ n! N
d= (32M/p/sb)0.333 * s: l+ C' i8 t( [. ~4 s( [) X, ^
=(32x576/3.14/400)0.333=2.45 3 }. @7 P, Z' \! x) f: l
d= 25mm 7 |3 R- d8 Y% B# K, X% O9 N1 Z
7 u) {7 d; f0 |/ @ 掣子轴受剪的情形：取ss=400kg/cm2
2 _% I7 W+ h2 A% y8 N- ]7 t1 x d=(4Ｔ/psS)0.5 ( g# h$ _& U8 c# B2 r4 D
=(4X384/3.14/400)0.5=1.12cm
' K& s, f8 ~# l' V6 X' f3 O" S =12mm
/ ? w& ?2 V) S. s 由上记两者比较，应取受弯曲作用时之直径d=25mm 9 L; m1 W1 }$ s: Z
9 k! e7 P7 q1 X( i o' N4 H8 I( m
(3)板弹簧的设计
7 ]6 F# H! y' i2 O 使用板弹簧、板弹簧的设计，需考虑制动轮、掣子、
3 S0 M. k% b% o9 p- N2 e5 v( m 棘轮、中间轴、机架的相互位置，於绘制构想图中决 ; e4 V( f" {2 E: n9 R1 u; Z2 T
定之，即棘轮的大小，棘轮齿的宽度，均应考虑， & q% h5 E& k% k1 M" u7 y" x
然後在构想的阶段假定长l，厚t，宽b，求其弯曲应力。
. k7 P# Q* ?, L5 a3 v+ A6 R 求挠度先求弹簧压力Ｐ，此值在选取时应与弹簧的使用
7 _; L4 o3 m$ g 压力范围比较之，如Ｐ值在使用范围，则设计上 当可安全。 $ t) n& B' [ ^: z) t
- f6 B9 m) Y$ K A S 假定l=120mm，宽b=30mm，t=1.4mm，求s
- m/ @' ^/ v' M, g/ N3 V9 m 此值希望在50kg/mm2以内，试计算之。 8 S2 X5 @* y3 \; U" S5 g0 R
s=(3*d*Ｅ*t)/(2l2)=(6*l*Ｐ)/(b*t2) $ _* Q3 Q0 Q6 B1 q
=(3x1.4x2.1x106x0.14)/(2x122)=1234000/288
, f/ O3 o6 z5 p =4284.7kg/cm2=43kg/mm2
1 B9 o) d. N9 F8 x6 d+ |% t 但d=14mm，大约与掣子的高度相等。 ! i2 A5 J3 C9 j2 P
Ｅ=2.1X106kg/cm2
+ H7 v1 }% L& E* x+ z
: `3 o) Y6 q4 u2 n) S. J6 e: }" K0 T 又 , l, x3 J7 Y& B' f$ X1 m
& O$ t# k# U' \5 g( T
将 s = 43kg/cm2代入上式，如Ｐ之压力值在5kg以内之程度，
' i: M! X6 P, B0 |9 ~' X 则假定的弹簧可以使用
( B6 p: y) m$ i( S
/ a8 @/ ]7 M8 T l- m0 R Ｐ=(1.4x2.1x106x3x0.143)/(4x123)=24202/6912=3.5014=3.5kg % S9 V2 K. D# _# f; W" D
. v' X& s2 b. T 弹簧的容许弯曲应力50kg/cm2以内，弹簧的压力在5kg以内， + [* y7 }) f2 ~' D
故假定之值均可满足这些? ' \) s/ |3 ?. {: l
条件因此吾人决定下列的尺寸 l=120mm，b=30mm，t=1.4mm 0 _ r' r- I# w1 D/ Y8 H0 n$ x
使用SUP5材料 |
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