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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
" l# Q- J2 Y0 U& }3 f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！
, C* _5 N6 K. q(1)棘轮的设计 3 p; B T$ a. k' X
棘轮的齿数，如果系手摇绞车所用，大约为8~16齿
6 v8 k5 f; J, D 的程度。本设计取z=14。
0 L1 x4 S) h1 j0 U 作为中间轴的力矩，为制动器之项的回转力矩
! C( d; x% W7 V& G& X# W( `% Q j5 J% \5 q) F" G0 S% L# B
Mt = (作用於制动轮的回转力)x(制动轮的半径) . j: F4 q* z# H/ z9 r
= ＴxＲB ( ~4 e7 c" W( d# E( l* P+ s1 A
/ ], Y2 g1 o; `; M0 P Ｔ=258kg ＲB=12.5cm 代入 6 X9 p2 L5 t7 f5 E. n/ o
2 u9 V3 Q3 I! n1 q0 c: O* V
Ｍt=258x12.5=3225kgcm : N& H. U. O7 `& t7 m
p=3.75*( Ｍt/(z*sb*Ｋ))0.333以上记之值代入
g+ U: i+ _$ [3 W3 T z=14 9 x4 e4 c# O2 l
sb=300kg/cm2
% T# C `5 I4 z' D2 X& M! b' d Ｋ=(0.5~1.0) 取0.8 7 D' [5 L. D: d V
P=3.75(3225/14/300/0.8)0.333=36mm
% q0 h8 [2 j3 ~7 D2 c5 Z2 C
' [" ]: q- T' \% d* g/ C2 i8 L 模数 m = p/p = 36/3.14 ≒ 11.46 ≒12
/ G0 e: _) p- f9 J& l. l m = 12 % U, d. V5 M$ _2 W7 v# z
$ D3 ^. c* A) \) f w L% P
p = m*p ( o" F3 L) L- j
= 12 x 3.14 ≒37.7mm
" ^. H* J) Q5 Y+ t
. m) a5 c) L; A3 U; f! @8 o$ N 齿的高度 h = 0.35p = 0.35x37.7 = 13.195mm = 14mm - C/ W5 c) n! }; u5 M1 g0 @
齿尖的厚度 c = 0.25p = 0.25x37.7 = 9.42 = 10mm 6 | ~( E4 A, x& ^
棘轮的外接直径 D = m*z = 12x14 = 168mm
. X( z1 s$ D9 F# m+ i+ L 棘轮的宽度 b = Ｋ*P = 0.8*37.7 = 30.16mm = 30mm
$ J* Y4 S8 ]2 H$ p8 r; d0 c 掣子的角度a=15° 8 o+ H1 ]6 V. n4 u. S' a
对棘轮的压力的压溃强度
. n! E' T* \% \$ s4 f+ w 由 sc = Ｔ/(bh)，Ｔ = 2Ｍt/Ｄ之值代入
* p# _9 U6 k$ c4 s Ｍt= 3225kgcm % f/ I; s3 E% A( i {3 J/ x S
Ｄ = 16.8cm ' r6 N9 t7 v3 n! V
b = 3cm
+ U! ?/ T7 A) i6 S$ N S h = 1.4cm
8 j+ @, w, q( c, O5 | sc= 3225x2/16.8/3/1.4
5 c" ~3 z! t/ m/ I6 N+ {8 y =91.4kg/cm2=0.914kg/mm2
( F9 | r' I% g% U 容许压应力的范围0.5~1.0kg/mm2，所以上记之值在此
# n, e. {8 ]* r7 {" r8 q 范围内不会因受压缩而压溃 7 I/ r# C/ q1 q1 q9 ]
+ ]3 e" W$ D! L/ S5 b! v( _
(2)掣子轴的设计
, {: F1 i- {0 M8 ?( q 掣子轴的直径为d 在掣子轴发生弯曲力作用，故其弯曲 " A# z! P5 ~6 x- v- U% } a
力矩设为M，则 9 b7 x- P u' b/ U7 L+ r, C
M = (作用於掣子的力)x(掣子宽x棘轮宽) / 2
6 c* _8 R+ S) Q = Ｔ*b/2 # e; O. {( [) r' I) V
Ｔ= 2Ｍt/Ｄ 3 l& |* c; N# a) R7 i0 p
= 3225x2/16.8=383.9kg $ \5 m+ N5 b6 o( z! `' X
Ｔ= 384(kg)*3/2=576kgcm
3 O0 b1 i5 h( Q9 Z7 u6 r. Q sb= 400kg/cm2 1 U- h8 g8 p$ g& M! Q: l6 q; j# a
d= (32M/p/sb)0.333
0 X7 c8 T0 a2 ~ e9 N =(32x576/3.14/400)0.333=2.45 % |# q, W, Z" U2 O
d= 25mm & J% _ F3 \3 G" `
8 }3 g4 W% ]/ c* x7 [) Z 掣子轴受剪的情形：取ss=400kg/cm2 + _- X& X" M1 z; c; u2 O+ @
d=(4Ｔ/psS)0.5 ! i; H* i) b6 I6 B* b
=(4X384/3.14/400)0.5=1.12cm
# g0 j! D1 U& b' U9 e =12mm
3 ]8 c% e- _! h+ U2 @( X( x) u! S 由上记两者比较，应取受弯曲作用时之直径d=25mm 5 c. [: g! p1 z' `8 C* W- k; d
7 X+ ~2 E& q: l! M(3)板弹簧的设计 4 h0 g' _2 ^% R* V, }
使用板弹簧、板弹簧的设计，需考虑制动轮、掣子、 : _* k& C `2 ~
棘轮、中间轴、机架的相互位置，於绘制构想图中决 : i1 z1 B) k4 ^$ A
定之，即棘轮的大小，棘轮齿的宽度，均应考虑，
5 N/ V' r6 g# Z/ e" X 然後在构想的阶段假定长l，厚t，宽b，求其弯曲应力。 - P( N2 g! s: I: u5 ?1 H9 e
求挠度先求弹簧压力Ｐ，此值在选取时应与弹簧的使用
1 u* _- Y& M4 q! Q7 V7 S 压力范围比较之，如Ｐ值在使用范围，则设计上 当可安全。 ! N3 h% Q; K5 e+ \! j r- r+ J
5 d2 x3 y5 K0 G1 ]3 Q5 \7 i: e& f
假定l=120mm，宽b=30mm，t=1.4mm，求s
# v: |7 l& T4 W: v1 k+ n 此值希望在50kg/mm2以内，试计算之。 " ~) r/ \; f4 o5 l
s=(3*d*Ｅ*t)/(2l2)=(6*l*Ｐ)/(b*t2) : q5 m; A1 x8 T$ H" e' n8 n7 m
=(3x1.4x2.1x106x0.14)/(2x122)=1234000/288
% d4 [+ x+ }( Q1 l8 a& u =4284.7kg/cm2=43kg/mm2 ' g' [# N' V+ ]4 F$ ~! j
但d=14mm，大约与掣子的高度相等。
# b- ?5 p; n+ [8 D Ｅ=2.1X106kg/cm2 4 I" X# u, K& W @! \9 c7 U9 Y
6 A I! h; L, I5 ` w# c
又 ( h3 o1 }) Q' j2 I! H! K
3 O }% g1 N+ \3 O) q3 ~7 W; `; W 将 s = 43kg/cm2代入上式，如Ｐ之压力值在5kg以内之程度， ( O' I2 U6 G0 T; e9 U: l
则假定的弹簧可以使用
: A3 y- y l3 h* M
( o% t. u* u3 \ Ｐ=(1.4x2.1x106x3x0.143)/(4x123)=24202/6912=3.5014=3.5kg , O7 n+ [0 ]: c3 T2 N/ K/ l
0 e8 N! @! m. K) T- Y 弹簧的容许弯曲应力50kg/cm2以内，弹簧的压力在5kg以内，
/ D2 W. C. {. R: }. T' q/ |" N 故假定之值均可满足这些?
$ V6 @; }5 N) H$ r. z6 K1 F+ f9 @4 _ 条件因此吾人决定下列的尺寸 l=120mm，b=30mm，t=1.4mm ! W, R8 r; [5 j4 C/ T% i
使用SUP5材料 |
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