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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' v+ _8 \4 }: e _( _2 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！
8 p% f2 K. e3 S2 }0 b(1)棘轮的设计
5 }% Q) J& R; k ^. l2 A& s1 G* w/ p 棘轮的齿数，如果系手摇绞车所用，大约为8~16齿 8 X% y, B9 N" u! P( d& h
的程度。本设计取z=14。
* c( Q* w! |4 c% W 作为中间轴的力矩，为制动器之项的回转力矩
0 _0 w; R0 [4 \" M5 F' g( o5 U, E& ~) ?; A
Mt = (作用於制动轮的回转力)x(制动轮的半径) # C) }& n" V; s- X
= ＴxＲB + Q5 B) @. {: Y9 Q6 Z" [
) u# f8 W' Q1 @ Ｔ=258kg ＲB=12.5cm 代入
7 |7 W) P8 `2 }& ~+ a
# D5 S5 n: H, n+ ^* X$ X/ `) c Ｍt=258x12.5=3225kgcm
# n% _8 x3 H$ _& D( v3 s p=3.75*( Ｍt/(z*sb*Ｋ))0.333以上记之值代入 9 `$ |2 Z( ]2 e8 B5 L, F9 d# x
z=14 " e y+ h* D/ ?* M# H
sb=300kg/cm2
& n( N9 A! Y0 ~; T: z Ｋ=(0.5~1.0) 取0.8
; b- p! n5 S" h6 ~6 S% Y W8 i P=3.75(3225/14/300/0.8)0.333=36mm
7 |+ N; @. ]" ?, V
" `6 i- ~0 P% V# g; d, f$ w 模数 m = p/p = 36/3.14 ≒ 11.46 ≒12 - J; o( O& Y- F4 B7 D2 f9 X* s
m = 12 % G( d& `/ F8 m3 ]
: S4 A) O2 E- T" ~9 }4 u5 y p = m*p 5 Y5 O3 k( d- z
= 12 x 3.14 ≒37.7mm
+ h7 y# }/ m% O% G6 D( \
0 D; _7 T# C" h- ^ 齿的高度 h = 0.35p = 0.35x37.7 = 13.195mm = 14mm
, Q4 M) m( T% }: b( Q. } 齿尖的厚度 c = 0.25p = 0.25x37.7 = 9.42 = 10mm 1 a4 [/ [) r+ W& m6 W) Z+ F; u
棘轮的外接直径 D = m*z = 12x14 = 168mm 1 J. X s, K1 o; [" |1 z2 x0 i3 i1 [
棘轮的宽度 b = Ｋ*P = 0.8*37.7 = 30.16mm = 30mm
: k! ~- r3 X. }5 p9 E6 w0 a 掣子的角度a=15° $ `5 o( g) i$ D( A( W
对棘轮的压力的压溃强度 8 F& V0 ?& v* `! n+ Z
由 sc = Ｔ/(bh)，Ｔ = 2Ｍt/Ｄ之值代入 & [# y9 H _# N. ~% |, _+ H9 p3 P
Ｍt= 3225kgcm 1 Q8 B9 K, E( c3 s
Ｄ = 16.8cm
* v$ u. {$ C d: Z6 ~; p' ]5 U b = 3cm
& Q9 f9 V+ K7 y ] h = 1.4cm 1 m% Q# S2 m; Q5 s1 z
sc= 3225x2/16.8/3/1.4
! _0 G' z; q! h1 I! W+ e& e =91.4kg/cm2=0.914kg/mm2 9 r: n) a) k* f- u! W, C& H4 J8 A
容许压应力的范围0.5~1.0kg/mm2，所以上记之值在此 5 G6 y' X' y2 J6 n; i
范围内不会因受压缩而压溃
' u' e5 c3 V( m1 P& Z! ~
/ A- q( u X1 m! p( V' X; f' _& v% V0 ^(2)掣子轴的设计
5 Q5 p/ Z' C1 T7 C! h 掣子轴的直径为d 在掣子轴发生弯曲力作用，故其弯曲
" _/ t1 B% q& f s/ t! _ 力矩设为M，则 + j, X0 j1 r8 t- S9 e# W
M = (作用於掣子的力)x(掣子宽x棘轮宽) / 2 $ g) R# m J9 {9 i8 D H
= Ｔ*b/2
) m- e5 ^+ x) `( G# i Ｔ= 2Ｍt/Ｄ
: N0 U o9 N) ]# x- K% r# N = 3225x2/16.8=383.9kg
& { x: p Y4 H6 a3 [+ u Ｔ= 384(kg)*3/2=576kgcm % z2 e1 Z! j3 u1 D* q+ l: }
sb= 400kg/cm2
4 e. d+ q5 {7 V a9 P d= (32M/p/sb)0.333
1 e L+ D5 Y7 ?, h+ g =(32x576/3.14/400)0.333=2.45 4 ^% e4 l0 }( q6 {* |9 Y+ @; Z
d= 25mm
9 j) |) y0 q4 x+ w2 u( ~$ e' j x7 k: G n$ Q
掣子轴受剪的情形：取ss=400kg/cm2
' W9 u7 P& I$ @ d=(4Ｔ/psS)0.5
4 d2 f& P; k. P/ c =(4X384/3.14/400)0.5=1.12cm ) k2 o1 B1 ~7 ~9 o. b
=12mm
; |4 }( @$ @3 E- E+ ~9 S9 Z 由上记两者比较，应取受弯曲作用时之直径d=25mm / A# ]- ~/ f: N
# o& P x8 g9 w2 X(3)板弹簧的设计
' Z) t! h& K" y% W' \1 ?& g 使用板弹簧、板弹簧的设计，需考虑制动轮、掣子、 ' q- S; a8 W" i# k2 q6 N& f& `
棘轮、中间轴、机架的相互位置，於绘制构想图中决
, |2 {4 g- h1 M6 m' C) Y1 k( h 定之，即棘轮的大小，棘轮齿的宽度，均应考虑，
, Y3 O; R1 \" V8 l3 J7 _ 然後在构想的阶段假定长l，厚t，宽b，求其弯曲应力。
) F/ I# W2 b+ ~' w8 J- A 求挠度先求弹簧压力Ｐ，此值在选取时应与弹簧的使用 : s: I! m2 ^0 t
压力范围比较之，如Ｐ值在使用范围，则设计上 当可安全。 ( K" |0 K$ b2 v# X1 U8 i0 C
8 r3 c) v' t6 X5 |; i! U
假定l=120mm，宽b=30mm，t=1.4mm，求s # y2 K8 W. F* H; e U; P. W8 J) q3 y ~
此值希望在50kg/mm2以内，试计算之。
* `2 i9 G$ X* m; e s=(3*d*Ｅ*t)/(2l2)=(6*l*Ｐ)/(b*t2)
! s% B+ G0 o! m6 b8 n8 X t' n) m =(3x1.4x2.1x106x0.14)/(2x122)=1234000/288
. I3 t0 ]9 l" q. N+ E! O$ G. u =4284.7kg/cm2=43kg/mm2 6 `; q% j: ^3 o5 u
但d=14mm，大约与掣子的高度相等。 1 w% y' o6 F9 l' }6 F2 \7 u
Ｅ=2.1X106kg/cm2 6 b8 [8 I, r- B3 C. ]+ Z9 B# g
8 n- |7 X" s8 t3 `- e% M c+ C5 o" h 又
- I& T1 t# J$ d2 D$ {% d. Q5 Y/ o* }0 O8 k: L7 q1 x! o+ x8 ]. z
将 s = 43kg/cm2代入上式，如Ｐ之压力值在5kg以内之程度， / o3 \1 ^8 B& J8 M5 _. n# c
则假定的弹簧可以使用 + r, d% R) u' }; T+ Z% y% ~4 n
4 [/ o6 i# z9 g$ ?) Z8 m! _
Ｐ=(1.4x2.1x106x3x0.143)/(4x123)=24202/6912=3.5014=3.5kg
# J6 \+ v7 y1 a
( W/ l0 h# D0 F0 Y# ~( R 弹簧的容许弯曲应力50kg/cm2以内，弹簧的压力在5kg以内， 5 I+ r& b& D+ X9 L" H# S
故假定之值均可满足这些? & E' z% R" h. G7 _& B$ F
条件因此吾人决定下列的尺寸 l=120mm，b=30mm，t=1.4mm ( |5 k1 D8 {$ s- o) A7 W2 Z
使用SUP5材料 |
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