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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' l3 R4 |, v% s0 r2 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！& x1 |0 Y$ n1 L* K9 P( K4 S
(1)棘轮的设计 4 L8 \& P+ ?& l% _8 ?
棘轮的齿数，如果系手摇绞车所用，大约为8~16齿 & ^/ _4 M/ r- ?
的程度。本设计取z=14。 ) Z* f% C5 F( O' |1 X
作为中间轴的力矩，为制动器之项的回转力矩 . G x* N. I+ O6 Z( l K' R+ ]
! O- _1 h. e( |' x1 K. @$ E Mt = (作用於制动轮的回转力)x(制动轮的半径) 8 a, E+ D6 U( H0 R* @& F
= ＴxＲB
: H/ |* ?( U* W t' s
: W. u3 M9 r. z+ S: P, ] Ｔ=258kg ＲB=12.5cm 代入
6 ^# u) G3 z) N/ L0 w4 G
* N, e8 _+ S' ? Ｍt=258x12.5=3225kgcm 1 U1 c3 R& R4 {$ U, h
p=3.75*( Ｍt/(z*sb*Ｋ))0.333以上记之值代入 % S3 w% u5 Z: b) e( U+ z) a9 x
z=14
% h/ A+ S- _* m! j) A# o: J sb=300kg/cm2
) U) C( U- o! M0 c& K3 U8 D6 x- l; _ Ｋ=(0.5~1.0) 取0.8
, n& d0 f! F( ~% M P=3.75(3225/14/300/0.8)0.333=36mm
: R% D- T6 `; l
2 x8 p2 W8 J8 d7 V9 }$ i, _ 模数 m = p/p = 36/3.14 ≒ 11.46 ≒12 ; K& |0 v. N7 r; a! C( r: n; p6 O: B
m = 12 9 G, F8 Q9 A$ r0 ?
- Z6 h$ ~) H. T p = m*p : G7 ^# g. |) H9 W9 i
= 12 x 3.14 ≒37.7mm " [" b! z3 c; \" q
0 u4 \4 [: \0 \0 i/ f' p 齿的高度 h = 0.35p = 0.35x37.7 = 13.195mm = 14mm
% S0 S1 c% Z' K% D8 o7 l5 f 齿尖的厚度 c = 0.25p = 0.25x37.7 = 9.42 = 10mm 5 n8 \- o" b7 n6 k
棘轮的外接直径 D = m*z = 12x14 = 168mm * s# b" R/ y( s1 L: h& p3 h
棘轮的宽度 b = Ｋ*P = 0.8*37.7 = 30.16mm = 30mm ! x' \7 j( j- ^
掣子的角度a=15°
% o5 A7 G. s+ Y, i 对棘轮的压力的压溃强度
# l1 R2 i: W. l& x3 D: o+ w 由 sc = Ｔ/(bh)，Ｔ = 2Ｍt/Ｄ之值代入 $ I9 T4 u0 H+ e! j. K+ r
Ｍt= 3225kgcm
1 o" S) I/ `" o9 @* ]+ S6 r Ｄ = 16.8cm 3 M8 T9 V2 U' B7 [
b = 3cm
W4 Z& l9 O6 @2 T! C- L h = 1.4cm
5 A/ A6 Y. q2 b sc= 3225x2/16.8/3/1.4 / f1 P3 W( I H: t# e$ S
=91.4kg/cm2=0.914kg/mm2 + E6 X: k, i# t' E* s' f( Z7 M% [
容许压应力的范围0.5~1.0kg/mm2，所以上记之值在此
# V5 J0 c# Z1 l5 Z! Y) ]9 l# F 范围内不会因受压缩而压溃 + ^+ g+ D) \, A9 N5 `& `
9 ^- ~( h" k$ K7 X(2)掣子轴的设计 " V7 R5 z+ T7 [; T: X! V& y& j
掣子轴的直径为d 在掣子轴发生弯曲力作用，故其弯曲
2 u# g7 d' r# ^% }6 W4 ? 力矩设为M，则 2 P# r# }0 p _$ @ N) o4 ~. o2 i
M = (作用於掣子的力)x(掣子宽x棘轮宽) / 2 + F' k. L1 ?4 A# b
= Ｔ*b/2
( e* F L i5 S! V9 J Ｔ= 2Ｍt/Ｄ
& a$ g5 s& |; C% O6 t = 3225x2/16.8=383.9kg # j9 ~) u) u0 _1 Y8 L3 s# C* d
Ｔ= 384(kg)*3/2=576kgcm # I: Q& m1 |1 l# R
sb= 400kg/cm2 ' H4 a! ]1 |1 d: j4 r& `
d= (32M/p/sb)0.333 / @6 }: Z" G3 f2 f
=(32x576/3.14/400)0.333=2.45
* C% |. P! q4 n4 B3 Y# A% p1 ^ d= 25mm ! l3 ?* [3 T. ^ f
- C1 t3 `9 \* f5 N1 o/ }
掣子轴受剪的情形：取ss=400kg/cm2 ! O b) i3 [: }( E: ^6 ~1 S4 h1 t
d=(4Ｔ/psS)0.5 0 f0 N: Q3 z! f# P. B
=(4X384/3.14/400)0.5=1.12cm " Q2 k6 q/ R v P8 T" F& `* @6 `7 A
=12mm ' ~1 C% r: x3 E& |
由上记两者比较，应取受弯曲作用时之直径d=25mm
* o# k) E) g4 i+ F, |) B/ L0 t4 t4 E. H- X
(3)板弹簧的设计 ; }+ r0 @/ | Z' p7 ~
使用板弹簧、板弹簧的设计，需考虑制动轮、掣子、 6 a6 q, k$ a+ v$ D2 M, q
棘轮、中间轴、机架的相互位置，於绘制构想图中决 # l/ n4 M6 ~+ O6 W
定之，即棘轮的大小，棘轮齿的宽度，均应考虑，
7 O7 r4 ?' ^- d j1 |) x7 y 然後在构想的阶段假定长l，厚t，宽b，求其弯曲应力。 : F3 C$ Z7 A7 T" [
求挠度先求弹簧压力Ｐ，此值在选取时应与弹簧的使用
# z5 q) }2 Z& @" X# `" c3 a& ` 压力范围比较之，如Ｐ值在使用范围，则设计上 当可安全。 " l2 b" [0 i- n0 x4 c: W
/ n- h Y; r! @) O( A5 v8 i# _
假定l=120mm，宽b=30mm，t=1.4mm，求s 3 s0 R% |3 u8 b: g7 R
此值希望在50kg/mm2以内，试计算之。 % X l' \; h3 e, W m
s=(3*d*Ｅ*t)/(2l2)=(6*l*Ｐ)/(b*t2)
1 m$ Z; z; _9 W/ G =(3x1.4x2.1x106x0.14)/(2x122)=1234000/288
4 Z0 m7 ` q& |6 ~8 | =4284.7kg/cm2=43kg/mm2 8 d D5 z L3 u
但d=14mm，大约与掣子的高度相等。
@# ~+ n- `. L+ }; q Ｅ=2.1X106kg/cm2 , f+ t/ _- I2 ?
5 C4 ?& D$ w3 I4 n1 W5 L1 K
又 ) T! u7 r! E. U+ F: u
7 V) s0 i3 c1 S4 o2 z
将 s = 43kg/cm2代入上式，如Ｐ之压力值在5kg以内之程度， ) e1 q! h" B* Q; b
则假定的弹簧可以使用
4 X9 R: ?$ F! u6 \ 5 T6 o" R" e( w
Ｐ=(1.4x2.1x106x3x0.143)/(4x123)=24202/6912=3.5014=3.5kg
, i9 k9 t2 H4 T: h$ S1 W ( H2 g: |/ H( ^- m
弹簧的容许弯曲应力50kg/cm2以内，弹簧的压力在5kg以内， $ H. L9 c3 ?' r& C( [; g8 c
故假定之值均可满足这些?
# {$ c! Y0 g( c/ a$ D% M1 J 条件因此吾人决定下列的尺寸 l=120mm，b=30mm，t=1.4mm & b9 F3 x# ?. ?" U3 f: V
使用SUP5材料 |
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