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发表于 2010-4-21 20:46:55
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棘轮的设计
; b) m. L2 [$ C& d/ s1 U4 P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！, V$ u# p( n2 ~
(1)棘轮的设计
! u1 t3 W! [1 l, _6 K& N 棘轮的齿数，如果系手摇绞车所用，大约为8~16齿 3 S; ^+ P+ w( f3 Y: q
的程度。本设计取z=14。
1 r/ z) b1 [7 K 作为中间轴的力矩，为制动器之项的回转力矩
6 \( K4 t3 E9 |, f
" C( I6 z2 c' I: L" p1 e Mt = (作用於制动轮的回转力)x(制动轮的半径) : s; X$ ~' a9 Y- Y' R4 D
= ＴxＲB
: ~4 o$ h; }9 q; f% N" _
& i! H& l5 a7 c) u Ｔ=258kg ＲB=12.5cm 代入
% b1 ~8 B% c4 U) ?9 k% l; V2 T/ |' M8 j/ a1 I: Z" R4 ~( z- Y
Ｍt=258x12.5=3225kgcm
9 E; ~6 f* a# A8 X7 n p=3.75*( Ｍt/(z*sb*Ｋ))0.333以上记之值代入 2 v0 y2 l/ _8 @6 R% K, L: ^
z=14 & M) {2 g' M, _, Q( `# m! ]
sb=300kg/cm2 7 ~5 k S A* q4 y6 e! a! h
Ｋ=(0.5~1.0) 取0.8 ( `% `8 l! A7 H, \* H
P=3.75(3225/14/300/0.8)0.333=36mm
& v9 r7 V' m6 u) h" A! S; P K' D
! u0 Z7 I& ]1 B3 w& D3 s O2 p) W 模数 m = p/p = 36/3.14 ≒ 11.46 ≒12 1 g4 n' A- K/ C. P
m = 12
) Q" o; z+ E# W6 G6 r$ ?
. Z. U( F T" |# a1 |' y p = m*p ! x1 y, I7 k0 y: f5 U! ~: I
= 12 x 3.14 ≒37.7mm . ^* Q; E) o" o- g% U
. r3 Y( w1 c) ? 齿的高度 h = 0.35p = 0.35x37.7 = 13.195mm = 14mm ( P6 i0 h, h% m3 I' e! z9 B9 M; q
齿尖的厚度 c = 0.25p = 0.25x37.7 = 9.42 = 10mm
2 ~( b, P. ?; d( i8 ~, \; B 棘轮的外接直径 D = m*z = 12x14 = 168mm
% e) v; X# N3 N9 D8 T; Y g8 o 棘轮的宽度 b = Ｋ*P = 0.8*37.7 = 30.16mm = 30mm 3 I0 ?: Y3 H: u
掣子的角度a=15° 0 z5 b- O/ r/ G( J( Y+ `1 m$ v
对棘轮的压力的压溃强度 2 b: X8 r4 \( ?& G# @0 A. e# g
由 sc = Ｔ/(bh)，Ｔ = 2Ｍt/Ｄ之值代入
/ Y$ ^: J' g% |" Z5 T1 z M) w7 h Ｍt= 3225kgcm
) A# X' A, ~/ r3 q6 ~7 J Ｄ = 16.8cm
$ _0 Y5 M$ L B b = 3cm 7 N: o( _2 u3 y9 O7 k
h = 1.4cm
' }: k& G/ m: u% p( p1 v sc= 3225x2/16.8/3/1.4 8 }9 q# y, P. k4 D/ f# N
=91.4kg/cm2=0.914kg/mm2
8 z- W9 C0 {/ @8 B" o/ j3 O 容许压应力的范围0.5~1.0kg/mm2，所以上记之值在此
8 L5 U+ d/ D' I; i' n 范围内不会因受压缩而压溃
+ v* j9 D, p; M# z9 w! w. e( K7 a( T6 R: Q4 ?3 N
(2)掣子轴的设计 k) u" S& Y( ]" B6 A" C. n
掣子轴的直径为d 在掣子轴发生弯曲力作用，故其弯曲 ' @- b; _* u! B% S" s
力矩设为M，则 . O3 C; P1 ]" d0 H" ~( Z2 x
M = (作用於掣子的力)x(掣子宽x棘轮宽) / 2
9 j; ` o& u, J = Ｔ*b/2
: i% E. m3 O$ Z& C# M) o Ｔ= 2Ｍt/Ｄ
! `5 x n# s+ }0 c( o4 K = 3225x2/16.8=383.9kg / H4 |; f/ u- ?. V3 o% ?
Ｔ= 384(kg)*3/2=576kgcm 1 s4 o7 N0 s7 r6 q" x
sb= 400kg/cm2
: u6 d; U- G/ `: o# h d= (32M/p/sb)0.333
+ _/ G: U r: ]% |; R0 C* G7 M =(32x576/3.14/400)0.333=2.45
, r" Q. O% v0 `: X# ?1 u" `5 V d= 25mm $ H u& S A) g2 Z: W
2 t. G) ?7 Z- ~ B0 s) Y 掣子轴受剪的情形：取ss=400kg/cm2
M: `. j" z/ _$ Y) d$ N, u# q d=(4Ｔ/psS)0.5 , |, V# i7 |2 N& i' }7 O2 S5 C$ @6 }
=(4X384/3.14/400)0.5=1.12cm ! f' J x# l2 j
=12mm
, n2 @% n# |% m4 X- ?2 M8 n: Q: L7 ` 由上记两者比较，应取受弯曲作用时之直径d=25mm
" L! y$ w9 X) S; i, G) l% O. {, M$ o( g4 q
(3)板弹簧的设计 2 N% } C8 ^3 X' W# w* w
使用板弹簧、板弹簧的设计，需考虑制动轮、掣子、
/ i- F+ e6 T: P) m: H+ k 棘轮、中间轴、机架的相互位置，於绘制构想图中决
: H3 n5 B, @. ` 定之，即棘轮的大小，棘轮齿的宽度，均应考虑，
8 ^* K) u, \- C6 } 然後在构想的阶段假定长l，厚t，宽b，求其弯曲应力。
: d; U- `4 c( O- ?# d0 [" L2 T 求挠度先求弹簧压力Ｐ，此值在选取时应与弹簧的使用 8 a* M) P, R8 H" v; ~) ^& x7 |
压力范围比较之，如Ｐ值在使用范围，则设计上 当可安全。
! z" A: \5 [1 k s' i) I! h
. U0 Z/ {9 U) Y7 J$ a 假定l=120mm，宽b=30mm，t=1.4mm，求s
* s' @2 _, p# J) I' I& A4 I" F 此值希望在50kg/mm2以内，试计算之。 / @. i! y/ o2 d0 _8 ^
s=(3*d*Ｅ*t)/(2l2)=(6*l*Ｐ)/(b*t2)
# q0 d+ y6 L* k' ~# w* W4 x =(3x1.4x2.1x106x0.14)/(2x122)=1234000/288
) S! J- S1 @- A ~ =4284.7kg/cm2=43kg/mm2
0 P/ G" |& { k$ b2 v 但d=14mm，大约与掣子的高度相等。 $ B8 v- r$ |& s# G' ?2 @% Q) J9 ~
Ｅ=2.1X106kg/cm2 , L" Y, G4 T. G8 R, N
6 z ?3 e! O: M% S 又 1 O% @) i& }1 u: E+ x ~( }
$ t) o- r" C" p0 h% Y7 {' F 将 s = 43kg/cm2代入上式，如Ｐ之压力值在5kg以内之程度， * p# v5 X0 @ k" `' K
则假定的弹簧可以使用 ; @# M4 g1 }3 u
- x" j# ^ G" n# }* W7 O0 T Ｐ=(1.4x2.1x106x3x0.143)/(4x123)=24202/6912=3.5014=3.5kg
: W% i" Q- l# t7 V. [3 u- I
+ g! ]& W: \1 m Q( ~8 z9 @7 X 弹簧的容许弯曲应力50kg/cm2以内，弹簧的压力在5kg以内， ( s" W; p) L( C7 }& B* ]$ _
故假定之值均可满足这些? , A. Z$ R$ y" L1 k, G: G3 T2 l
条件因此吾人决定下列的尺寸 l=120mm，b=30mm，t=1.4mm & D7 a8 t: y+ d
使用SUP5材料 |
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