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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1 z5 x, q0 t l7 Q' R- c: e
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！
0 c4 v( g- o% S( [2 Q+ K4 u(1)棘轮的设计
C6 C) h( M& _* k) g$ H+ w/ B& a 棘轮的齿数，如果系手摇绞车所用，大约为8~16齿
; ]& K. j, P2 q, W% h K: E 的程度。本设计取z=14。
' ~ V; m7 e" h# ? 作为中间轴的力矩，为制动器之项的回转力矩
# Y% H m; }3 c& \% r3 N6 q' F6 z9 X3 f0 p) N& w
Mt = (作用於制动轮的回转力)x(制动轮的半径)
! o5 d* B2 d2 M, u = ＴxＲB 6 G1 n7 x& Z0 J: |) `. e
& ]4 N' x4 J4 @# u
Ｔ=258kg ＲB=12.5cm 代入 1 _# S& l7 |3 K+ |
! J% m0 y. E E9 _* j5 c, H
Ｍt=258x12.5=3225kgcm & I3 y+ |6 X5 U9 y+ `6 Y
p=3.75*( Ｍt/(z*sb*Ｋ))0.333以上记之值代入 ' q( K0 m" [$ E8 ^5 Q$ f2 G6 s) J9 I$ b3 S
z=14
& E: L) b( c; X) |) M+ z sb=300kg/cm2
; Q, U/ N% F# p6 z: O Ｋ=(0.5~1.0) 取0.8 3 S" t- V7 E' a$ k. e3 f" h
P=3.75(3225/14/300/0.8)0.333=36mm . T% j; M& O1 ?3 w$ R
9 T# C# B7 r J) y, W 模数 m = p/p = 36/3.14 ≒ 11.46 ≒12 6 q% z ^! X- U5 [6 C
m = 12 * ~& f$ @0 L# s3 ]. n$ y9 y
2 D# o4 w! {1 ? i
p = m*p
6 G+ A+ F/ ^6 }* D% M7 J0 L = 12 x 3.14 ≒37.7mm 4 H" Y, @! ^! E6 k4 v+ }0 k
. |, R4 }: @: y# @* e/ p
齿的高度 h = 0.35p = 0.35x37.7 = 13.195mm = 14mm 4 O' t) v. X( }. t6 T# Q
齿尖的厚度 c = 0.25p = 0.25x37.7 = 9.42 = 10mm 4 k' Y* o* h8 l
棘轮的外接直径 D = m*z = 12x14 = 168mm : ~5 V `4 Z! ]5 d
棘轮的宽度 b = Ｋ*P = 0.8*37.7 = 30.16mm = 30mm
3 E( s0 d' e/ k1 q/ } n 掣子的角度a=15° 4 N$ Y \* `0 Q7 M: S5 s0 C
对棘轮的压力的压溃强度
+ j5 ]0 N% H0 i0 h& t 由 sc = Ｔ/(bh)，Ｔ = 2Ｍt/Ｄ之值代入 % n( f# g, f. ]
Ｍt= 3225kgcm / |- m" p* F, s; w! c
Ｄ = 16.8cm / G* V3 l; G; L" O+ L
b = 3cm 9 t: e: W r' p) p. S
h = 1.4cm * R' L# @7 b9 R- W$ F% F9 {
sc= 3225x2/16.8/3/1.4
1 X+ d) @! I% a8 a0 o/ G1 N =91.4kg/cm2=0.914kg/mm2 - s' q9 C6 M8 C |
容许压应力的范围0.5~1.0kg/mm2，所以上记之值在此 & V1 ]( _" S9 t! k% J' N
范围内不会因受压缩而压溃
& X1 \; `$ ^# a, f- m* J: R- X6 _
* V. R0 F# y: F; Y2 D5 K8 V(2)掣子轴的设计 , Q9 n5 ~ }/ s' }
掣子轴的直径为d 在掣子轴发生弯曲力作用，故其弯曲
1 b3 b' u1 E# F2 _ 力矩设为M，则
8 \! F/ n, ~& I* z+ T) q5 G) ~$ H M = (作用於掣子的力)x(掣子宽x棘轮宽) / 2 V" M! m6 p. [/ X6 z L
= Ｔ*b/2 : x% r- R g3 }9 x c6 u. I
Ｔ= 2Ｍt/Ｄ ) X; O2 Y+ L3 X9 f3 Z
= 3225x2/16.8=383.9kg 2 q" [" Q3 t4 j" T8 I" w
Ｔ= 384(kg)*3/2=576kgcm
m& R8 a" Q3 P+ r1 _4 G sb= 400kg/cm2
; r& |6 u7 @6 n; `7 N! \ d= (32M/p/sb)0.333
, H2 g6 F& g0 N8 _' _. d" t7 \. d& W =(32x576/3.14/400)0.333=2.45
2 i+ W7 K# Q' c3 z" t d= 25mm
0 \. ?. i4 r( p$ S0 |4 B; _& U# k7 D) E2 t6 v) U
掣子轴受剪的情形：取ss=400kg/cm2
2 a( J0 X/ s. ~6 B9 d d=(4Ｔ/psS)0.5
1 J, J% l+ x* E! q) Y. | =(4X384/3.14/400)0.5=1.12cm 9 Z2 C2 R4 u) G5 M* S6 w% N
=12mm
: p y& b8 H$ {5 D& o 由上记两者比较，应取受弯曲作用时之直径d=25mm ' K Q, ]8 R0 f* U9 ~/ s6 a$ T. ~* L
K5 p3 G1 Q4 e(3)板弹簧的设计
3 h& a& G% \( N 使用板弹簧、板弹簧的设计，需考虑制动轮、掣子、 . F! n5 L% a e* j- X2 x
棘轮、中间轴、机架的相互位置，於绘制构想图中决 ! Y4 G" t& ~( ]+ U1 s! O! ~
定之，即棘轮的大小，棘轮齿的宽度，均应考虑，
+ x% z# N' U2 @5 m2 b 然後在构想的阶段假定长l，厚t，宽b，求其弯曲应力。 ' }+ `: q% e* s" a* V. A
求挠度先求弹簧压力Ｐ，此值在选取时应与弹簧的使用
$ ]# a& ^0 H0 \: R F9 ~ 压力范围比较之，如Ｐ值在使用范围，则设计上 当可安全。
% ~! E: ]( F( Y. E; w& B% p3 J* v% J: L& K
假定l=120mm，宽b=30mm，t=1.4mm，求s ; O% k1 m4 p" ?+ e
此值希望在50kg/mm2以内，试计算之。
9 u1 B e# _7 P1 D9 G) K s=(3*d*Ｅ*t)/(2l2)=(6*l*Ｐ)/(b*t2) 5 z' x* F: R ` G
=(3x1.4x2.1x106x0.14)/(2x122)=1234000/288 9 L4 A+ g( B9 F G+ G1 t- \$ w
=4284.7kg/cm2=43kg/mm2 / R% l& |) t" p, }
但d=14mm，大约与掣子的高度相等。 * o4 O' j8 Z$ h/ t! f ] g$ N
Ｅ=2.1X106kg/cm2
2 Q+ e' @( L0 L; j5 Y" g& W+ c$ T
. S% K5 L' L( J: `/ n( T5 i 又 . }* \2 {- e" t2 ?1 L N3 Y
. \2 D2 Y6 @1 J* u0 g
将 s = 43kg/cm2代入上式，如Ｐ之压力值在5kg以内之程度， , p1 t8 U3 z0 T5 L
则假定的弹簧可以使用 - I V2 ^4 f4 l9 [! D8 Y3 }2 V, ~
$ t( j/ ^+ Z) y7 `6 @$ S2 p Ｐ=(1.4x2.1x106x3x0.143)/(4x123)=24202/6912=3.5014=3.5kg r+ }/ B) u) c0 V9 Y( _. \/ U
( ^8 k/ z5 l3 x" X- Z
弹簧的容许弯曲应力50kg/cm2以内，弹簧的压力在5kg以内， . y5 f; K, M! T. z R2 v
故假定之值均可满足这些? ; {1 w* q$ i6 t# J+ S! g3 k/ R. f8 y0 y
条件因此吾人决定下列的尺寸 l=120mm，b=30mm，t=1.4mm
) _5 I8 V/ R% }* i' B/ [ 使用SUP5材料 |
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