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发表于 2010-4-21 20:46:55
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来自： 中国江苏南京
棘轮的设计
$ T! A2 J; B% c3 N" i3 `+ 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！/ x1 X$ e; i4 F1 S8 Y& S! ]8 O
(1)棘轮的设计
3 V/ S a& l5 `1 k 棘轮的齿数，如果系手摇绞车所用，大约为8~16齿 4 x) n) B6 L$ e$ U; a
的程度。本设计取z=14。
) m- ^. F* c, ^; _ 作为中间轴的力矩，为制动器之项的回转力矩
5 u- r ~4 e9 s7 J$ D2 m! Q! t# v% W( h# _5 B
Mt = (作用於制动轮的回转力)x(制动轮的半径)
# M/ j% l2 C/ @) f = ＴxＲB
: i7 t$ r: y9 I r- m3 y2 [8 z8 X: X$ l( M$ O; R) o( V! g) P
Ｔ=258kg ＲB=12.5cm 代入 - _' l9 U1 _! F: V& @
; o5 J/ i, J1 u/ X) M
Ｍt=258x12.5=3225kgcm - N7 v# Z6 C4 v: }3 V# A5 ^% j
p=3.75*( Ｍt/(z*sb*Ｋ))0.333以上记之值代入
. w$ `) d+ ^$ e6 ]# f7 ] z=14 6 \( \* Y/ p9 @2 K
sb=300kg/cm2 ! x& D2 x8 e( m/ J! e& k, b
Ｋ=(0.5~1.0) 取0.8 # F, w* q y+ V! ?
P=3.75(3225/14/300/0.8)0.333=36mm
; v; q. P) O4 D. n& o* [7 @4 i+ B6 Y, e5 [
模数 m = p/p = 36/3.14 ≒ 11.46 ≒12 & y, s/ h8 x, v* H# a/ ]0 ?
m = 12
5 C u: a0 ^" E' d& h2 S- p4 S+ k+ D( w5 t
p = m*p
5 |4 J; O' Q9 E- N/ V& ^9 ` = 12 x 3.14 ≒37.7mm ; ?& B# J) y8 j9 I$ Y) X
, b6 G r# c: G q7 D# b4 D7 M: d
齿的高度 h = 0.35p = 0.35x37.7 = 13.195mm = 14mm 2 P: j& j v. ?7 O4 N
齿尖的厚度 c = 0.25p = 0.25x37.7 = 9.42 = 10mm ) I4 L3 B0 ] f' H6 @4 Z, F7 y
棘轮的外接直径 D = m*z = 12x14 = 168mm 8 }% \$ x% M6 Y. z( P& J/ [
棘轮的宽度 b = Ｋ*P = 0.8*37.7 = 30.16mm = 30mm 4 U/ m) A# g9 i9 S) H* p f
掣子的角度a=15° 1 r) E) P) E. E( n% \% l
对棘轮的压力的压溃强度 6 N! f6 W! _( T. G5 v' m' v- d0 @( ^
由 sc = Ｔ/(bh)，Ｔ = 2Ｍt/Ｄ之值代入
1 W8 m. W% T( `$ U2 A: i6 i3 L* p3 b1 Y Ｍt= 3225kgcm 2 q9 a1 l" B# E0 t
Ｄ = 16.8cm # f/ Z+ T% z W4 z& }1 }3 o
b = 3cm 4 W3 s: m2 X6 y$ L/ `/ ~3 u
h = 1.4cm ) b4 _3 g5 m- Q( k
sc= 3225x2/16.8/3/1.4 & |; j7 v$ |6 Y4 i! c, j1 N
=91.4kg/cm2=0.914kg/mm2
$ X' w: e/ a' M8 _ 容许压应力的范围0.5~1.0kg/mm2，所以上记之值在此
% J+ S+ `. c& }" h, S$ M5 ?/ f 范围内不会因受压缩而压溃 ! u8 U7 E! ^8 H) I" ^
" g0 [, K- }5 g) i7 a; c3 _
(2)掣子轴的设计
$ E6 D# a# J1 ?7 P+ Y! W7 N 掣子轴的直径为d 在掣子轴发生弯曲力作用，故其弯曲
( C: X: M2 O* a 力矩设为M，则 & F+ A# S$ [# E9 a
M = (作用於掣子的力)x(掣子宽x棘轮宽) / 2
8 z* p x% x% v; f9 O = Ｔ*b/2 / H2 }$ ^6 }/ q( V# t
Ｔ= 2Ｍt/Ｄ
- X7 H% x7 o2 N* {9 _% { = 3225x2/16.8=383.9kg
f& G* b$ c8 c3 D Ｔ= 384(kg)*3/2=576kgcm . G( r" f5 w) s& I8 ?$ ]
sb= 400kg/cm2 ; `3 O8 b( V3 {" X9 z2 X
d= (32M/p/sb)0.333 0 {0 G# V: N" W! L# | V
=(32x576/3.14/400)0.333=2.45
3 l* w! R9 `/ k7 T d= 25mm
1 r& n/ U( w. ?- X Q" j; |/ a$ K! f" v0 q. j' d; `
掣子轴受剪的情形：取ss=400kg/cm2 9 G/ ?) E4 G8 C6 ~
d=(4Ｔ/psS)0.5 m$ ?" r. k# @ V% B
=(4X384/3.14/400)0.5=1.12cm
- u8 k! ~7 {, o) ^ =12mm
; s9 x- k% I7 ` 由上记两者比较，应取受弯曲作用时之直径d=25mm
& T, F) J+ k2 A) z4 H, U/ p) k. t& R! A. @+ R: r
(3)板弹簧的设计 4 D2 u9 S. Z+ z& W! ^" W6 {* K
使用板弹簧、板弹簧的设计，需考虑制动轮、掣子、
6 ~& H/ s" R$ x7 x 棘轮、中间轴、机架的相互位置，於绘制构想图中决 & V8 `1 i- }: j
定之，即棘轮的大小，棘轮齿的宽度，均应考虑， , d0 H. L5 |5 J- L; H" v1 d5 u
然後在构想的阶段假定长l，厚t，宽b，求其弯曲应力。 5 U# ^4 n& f* @# K- o* S
求挠度先求弹簧压力Ｐ，此值在选取时应与弹簧的使用 : a1 Q9 Q3 |" l
压力范围比较之，如Ｐ值在使用范围，则设计上 当可安全。 q: t5 M: P3 V3 G1 [! B' O8 X
) p0 I( M4 i; R, g+ J7 H
假定l=120mm，宽b=30mm，t=1.4mm，求s
' t* _ c) U8 L; h3 h 此值希望在50kg/mm2以内，试计算之。
! o P. j& m9 y! V s=(3*d*Ｅ*t)/(2l2)=(6*l*Ｐ)/(b*t2) * k+ F# z' Y2 ^% M7 `% U
=(3x1.4x2.1x106x0.14)/(2x122)=1234000/288
3 v! b) V/ ~1 A/ T# D+ J =4284.7kg/cm2=43kg/mm2 % g$ D' l/ b. g, y/ A
但d=14mm，大约与掣子的高度相等。 X+ T3 D. H( ~: x! D. P
Ｅ=2.1X106kg/cm2
: W0 ^. o; y L$ o9 C& T9 S @" B
# J; q2 z8 ^' k+ D 又
( b9 ?4 E* o) ?" g
8 }! R, o" }/ W; L3 v, |0 I# W 将 s = 43kg/cm2代入上式，如Ｐ之压力值在5kg以内之程度，
8 M5 F y) `# T# S# y 则假定的弹簧可以使用
# w: g* w" w A- m9 h
0 w. s/ N4 J/ I8 n8 W E Ｐ=(1.4x2.1x106x3x0.143)/(4x123)=24202/6912=3.5014=3.5kg ) U$ I) L) Z2 U1 c! W7 N
6 k# Z n% ]5 Z* J" N; k; H% Y 弹簧的容许弯曲应力50kg/cm2以内，弹簧的压力在5kg以内， & u! Y$ t# p' p) [9 K- L8 P
故假定之值均可满足这些?
. f+ m& q4 r) F# j' n 条件因此吾人决定下列的尺寸 l=120mm，b=30mm，t=1.4mm
5 V9 c, k, [4 p' W 使用SUP5材料 |
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