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发表于 2010-4-21 20:46:55
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棘轮的设计3 M: o2 J2 T1 X
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！# ] `3 ~, u( T, o
(1)棘轮的设计 0 D( ~- F. u, `# ^, D$ b+ v
棘轮的齿数，如果系手摇绞车所用，大约为8~16齿
8 h" w, ~6 |+ ^9 B# Q \: Z 的程度。本设计取z=14。 ! [$ P5 ]) T S& N2 k
作为中间轴的力矩，为制动器之项的回转力矩 % U$ o# N8 J+ k, Z) z. X! s
2 ^6 U2 Z! i% j; u7 n% k5 o Mt = (作用於制动轮的回转力)x(制动轮的半径) 2 g i; q0 s" |* k. J
= ＴxＲB
- i; M* \) k& _5 b/ P+ O+ X
7 w' b( M5 D4 | Ｔ=258kg ＲB=12.5cm 代入 * w# U+ t4 u0 p; w$ m/ O, Q
/ t: \: w: E5 ?3 [8 ~+ v1 z
Ｍt=258x12.5=3225kgcm
3 U5 |0 a8 z; {8 L O) C9 a6 J! X p=3.75*( Ｍt/(z*sb*Ｋ))0.333以上记之值代入 5 }1 {: Z$ P* [; Z: ^8 Y
z=14 " n5 g$ m. M# R0 j1 v
sb=300kg/cm2
- }* p" _2 x$ O6 s Ｋ=(0.5~1.0) 取0.8 ) j6 {) o% G j8 {
P=3.75(3225/14/300/0.8)0.333=36mm
5 R" p0 @2 F# j: B z
% }' \# q9 @/ l8 C/ L, A0 n: v 模数 m = p/p = 36/3.14 ≒ 11.46 ≒12
$ y) e* ^1 N5 \) @. S7 x. N: W m = 12
* J1 } _+ A( ]- M# A" o7 `1 S1 {* p) i) d0 p( y8 W
p = m*p
: d4 F; H7 C1 Z = 12 x 3.14 ≒37.7mm
( {7 t2 @( j( V
- A# E# @$ q2 Z) I 齿的高度 h = 0.35p = 0.35x37.7 = 13.195mm = 14mm
. Y' d, h1 K( E 齿尖的厚度 c = 0.25p = 0.25x37.7 = 9.42 = 10mm " P; v4 j0 Q1 C. ^* w$ X
棘轮的外接直径 D = m*z = 12x14 = 168mm
# a' W* E2 z% y4 e' P- Z3 c. k 棘轮的宽度 b = Ｋ*P = 0.8*37.7 = 30.16mm = 30mm
" ]" A0 H/ v g4 `3 s' v 掣子的角度a=15°
, C2 ~8 ]$ N+ g W# C7 K1 I 对棘轮的压力的压溃强度
3 D! {& z+ ^0 c, n$ E 由 sc = Ｔ/(bh)，Ｔ = 2Ｍt/Ｄ之值代入 ) z/ L5 Y" {3 ^" D, K' I7 a+ P
Ｍt= 3225kgcm / A3 a9 `6 O0 Q$ D4 n
Ｄ = 16.8cm
9 L/ q- F3 d# x) a* C; k* q. X b = 3cm : `. B) I8 t& Z9 C
h = 1.4cm . a" G8 g" J' X8 o+ V3 ~# C
sc= 3225x2/16.8/3/1.4 R9 L( p. G6 }+ B' Z; @
=91.4kg/cm2=0.914kg/mm2 ; g G# V6 X: r9 x
容许压应力的范围0.5~1.0kg/mm2，所以上记之值在此 % w( `8 P0 D a; a( d% o
范围内不会因受压缩而压溃
4 F) j/ b5 y1 |0 D3 R) ?. d' [. n/ N- G) y; u" ?7 }8 G
(2)掣子轴的设计 0 H2 m' R$ l/ z) y! R
掣子轴的直径为d 在掣子轴发生弯曲力作用，故其弯曲
5 T/ F. P! U8 p* [1 H6 f: Q8 G 力矩设为M，则
Q7 Q7 O% c* G5 S9 G% @ M = (作用於掣子的力)x(掣子宽x棘轮宽) / 2
) ]& G5 q6 T; [0 |% _3 e = Ｔ*b/2 4 Q: X: y# \/ I2 i; c
Ｔ= 2Ｍt/Ｄ
$ g1 l$ a* U( L- {, \ = 3225x2/16.8=383.9kg
. W4 I [ C0 w$ G0 [+ g8 } Ｔ= 384(kg)*3/2=576kgcm ( x& t D7 H: U3 Q9 s4 \; l3 V# ~
sb= 400kg/cm2
5 Q, {( n, }5 P, v d= (32M/p/sb)0.333 % O5 w; X- O0 G1 t: X7 I/ h
=(32x576/3.14/400)0.333=2.45 h* o% p# q- `& f0 [
d= 25mm
' f8 b* t1 V1 Z9 M4 P6 x) L6 J7 P: q G
3 s; i! Z8 e/ l; R 掣子轴受剪的情形：取ss=400kg/cm2 t1 z/ |& f1 {, z. D5 u- G
d=(4Ｔ/psS)0.5 . F: i3 g5 l- U) I
=(4X384/3.14/400)0.5=1.12cm
3 O2 R, N4 ~" t =12mm
^# y. [# f: Y6 G- O 由上记两者比较，应取受弯曲作用时之直径d=25mm
9 o4 P: m+ c8 ^. I" O+ y/ i/ }9 T# i& g0 h: m
(3)板弹簧的设计
' f+ s) R. X b! d( e 使用板弹簧、板弹簧的设计，需考虑制动轮、掣子、 . J0 a' S5 Y/ _' D1 T# Z- K4 x; ~+ D" s
棘轮、中间轴、机架的相互位置，於绘制构想图中决 8 M* J$ e+ x, W' V* l Q
定之，即棘轮的大小，棘轮齿的宽度，均应考虑，
$ J- B0 `) k/ s: k 然後在构想的阶段假定长l，厚t，宽b，求其弯曲应力。 # R. n5 f4 E+ ]6 O7 a! o5 E
求挠度先求弹簧压力Ｐ，此值在选取时应与弹簧的使用 , [; M8 z: W6 X+ x1 {
压力范围比较之，如Ｐ值在使用范围，则设计上 当可安全。
6 w6 @ L2 L3 U g( h3 z! W9 t+ _. u" \' b1 w
假定l=120mm，宽b=30mm，t=1.4mm，求s
. q$ @# T/ g, g4 ^$ E 此值希望在50kg/mm2以内，试计算之。
9 a2 I; ~! H) z/ G# N s=(3*d*Ｅ*t)/(2l2)=(6*l*Ｐ)/(b*t2)
) J" f+ M' A0 L; a K: C( t8 B =(3x1.4x2.1x106x0.14)/(2x122)=1234000/288
! R* n6 T {) C6 [- ~8 _% g! y =4284.7kg/cm2=43kg/mm2 & q$ ^0 c: M/ t: ~/ P5 q. r. j) C
但d=14mm，大约与掣子的高度相等。 * q( Y& g" Y! {# D
Ｅ=2.1X106kg/cm2 $ q( E0 S- L; g) j0 c2 b* b2 P8 X2 U
5 @) m- q7 ^ I" M, Y; s 又
4 M9 b% w! R4 u! A0 U
, ` @0 c) [/ ~0 v# m- W' o 将 s = 43kg/cm2代入上式，如Ｐ之压力值在5kg以内之程度，
" Y' Q, ]" {" P+ q* a 则假定的弹簧可以使用
/ }3 G0 x' c( V. p. y0 B3 E
, i& D: l0 W# C0 e Ｐ=(1.4x2.1x106x3x0.143)/(4x123)=24202/6912=3.5014=3.5kg
) N% L/ ?7 w/ W0 v $ o8 [& G$ q- @
弹簧的容许弯曲应力50kg/cm2以内，弹簧的压力在5kg以内，
& m6 M5 k" G! [ 故假定之值均可满足这些? & u2 V7 J2 }4 D( J
条件因此吾人决定下列的尺寸 l=120mm，b=30mm，t=1.4mm 7 L" i, R! L+ L5 d- m
使用SUP5材料 |
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