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发表于 2010-4-21 20:46:55
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棘轮的设计
2 A- c) _, G' N3 B: O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 D" W) R) F5 r
(1)棘轮的设计
$ r9 |$ P4 i& K( H _ 棘轮的齿数，如果系手摇绞车所用，大约为8~16齿 , K6 D& k N* t2 [9 e3 }
的程度。本设计取z=14。 + t* G" @; L3 X0 c
作为中间轴的力矩，为制动器之项的回转力矩 ; E+ x- l: a; K A0 F. H" I
/ R; y% J' f# n8 u
Mt = (作用於制动轮的回转力)x(制动轮的半径) / l. y8 L7 {& r: {
= ＴxＲB
8 B: W9 a5 l$ t" }
. m. P9 L9 C+ @8 v Ｔ=258kg ＲB=12.5cm 代入
/ ?/ Q) x4 y7 w. q1 R3 W9 d
6 T/ a2 f% T. Z) m, i7 }0 f4 n Ｍt=258x12.5=3225kgcm
/ F3 J- N0 t/ n/ L2 x- X p=3.75*( Ｍt/(z*sb*Ｋ))0.333以上记之值代入
/ ^" k. [) M2 M z=14
# W/ c- F2 Q/ f/ k. T+ D sb=300kg/cm2
: S# t: }3 D/ V! @1 w2 ~ Ｋ=(0.5~1.0) 取0.8
$ n8 e3 H0 ^% X- O0 o- c P=3.75(3225/14/300/0.8)0.333=36mm
+ k. f- R! g8 z2 Y) a. t$ [: v5 E& F. x5 Y# R
模数 m = p/p = 36/3.14 ≒ 11.46 ≒12
) D+ x8 ~& p& S% h" A m = 12
3 X \4 U# H0 B* f+ o! U8 ?3 T, y5 O
: M2 R3 h5 @+ k- | d3 q p = m*p
( ~: N# Z! Q( z7 j = 12 x 3.14 ≒37.7mm 4 _9 [1 M. }; d" ?8 t" W
, b' M/ Q8 U/ a% _* t
齿的高度 h = 0.35p = 0.35x37.7 = 13.195mm = 14mm 3 O0 A$ n3 |0 _% d l( H
齿尖的厚度 c = 0.25p = 0.25x37.7 = 9.42 = 10mm 1 f( T4 U7 q5 F" ?
棘轮的外接直径 D = m*z = 12x14 = 168mm * Y& A4 n6 l8 E1 E3 H
棘轮的宽度 b = Ｋ*P = 0.8*37.7 = 30.16mm = 30mm
& r+ H0 W& S2 e; X( I 掣子的角度a=15° a' r+ f$ _9 i$ p- }
对棘轮的压力的压溃强度
, G' @2 n% q0 W1 V, S8 j) g$ _ 由 sc = Ｔ/(bh)，Ｔ = 2Ｍt/Ｄ之值代入
& {' p$ H+ I' X2 F2 x( J# z9 F6 F Ｍt= 3225kgcm
' n$ I8 J& ]) ^5 d6 l- E1 C Ｄ = 16.8cm 5 }! C6 d; E7 @ U9 k! x
b = 3cm
1 u) T, c8 m2 x h = 1.4cm
" r* ^' J7 U( I: X' O, ` sc= 3225x2/16.8/3/1.4 l6 \, S" g: q4 u2 Q$ Z) o
=91.4kg/cm2=0.914kg/mm2 4 k, N0 y, e' M) V O
容许压应力的范围0.5~1.0kg/mm2，所以上记之值在此 3 Q) C% w9 O/ c: a
范围内不会因受压缩而压溃
M: T/ S# N* _" K$ \
8 m- E4 Q" Z# b7 {0 N6 P(2)掣子轴的设计 1 g7 j3 s2 `6 [) R& c! \
掣子轴的直径为d 在掣子轴发生弯曲力作用，故其弯曲
; J( a6 K" i! c) V+ f 力矩设为M，则 - v5 Y$ |( |% n: v4 @/ v1 c
M = (作用於掣子的力)x(掣子宽x棘轮宽) / 2 * o( ?( h1 c/ N$ X6 ]# |
= Ｔ*b/2 ) i. w [) t6 @! C4 _
Ｔ= 2Ｍt/Ｄ 3 R2 F% |+ ? J# B5 w# p3 o, }
= 3225x2/16.8=383.9kg 0 P- v/ Q% y, _$ s+ G
Ｔ= 384(kg)*3/2=576kgcm ( T( y( m' w, {. I% @& ]) h
sb= 400kg/cm2
, @4 s4 r; `, D d= (32M/p/sb)0.333
$ _) ]; @# ~# U2 M$ z7 O. {- F =(32x576/3.14/400)0.333=2.45
: t1 m& ?- y7 G( b, I' k5 f# y8 f d= 25mm / w9 ~2 ], K3 Y9 w+ Q
; Y6 W+ g; G. z. V" z
掣子轴受剪的情形：取ss=400kg/cm2
1 U, z2 P& w( v. U d=(4Ｔ/psS)0.5
( d* I7 g0 ?! `, L8 G- a =(4X384/3.14/400)0.5=1.12cm
' h! j. m/ P" @' j/ L$ q =12mm
, ~- m6 X, S2 d' H2 g. X: V 由上记两者比较，应取受弯曲作用时之直径d=25mm
3 n8 e. o4 ~- a6 t2 n* a/ G: F U3 g6 \( i, H$ V
(3)板弹簧的设计
6 R$ X0 e$ }% P9 S$ y 使用板弹簧、板弹簧的设计，需考虑制动轮、掣子、
& D) U! o# A( D5 i7 A 棘轮、中间轴、机架的相互位置，於绘制构想图中决
' `/ A* w, [) H/ i 定之，即棘轮的大小，棘轮齿的宽度，均应考虑， , L9 ^8 m: K4 h; d$ X* b) ?+ G
然後在构想的阶段假定长l，厚t，宽b，求其弯曲应力。
1 a' l$ Y& U2 m" z: { 求挠度先求弹簧压力Ｐ，此值在选取时应与弹簧的使用 0 L: U7 G8 B0 l3 ]% L* N" R
压力范围比较之，如Ｐ值在使用范围，则设计上 当可安全。 & L. N4 R& u) h2 L
# E$ x- P6 ?' d" P' W* s 假定l=120mm，宽b=30mm，t=1.4mm，求s ( A8 k( N K# l
此值希望在50kg/mm2以内，试计算之。 * v! e1 ^+ J( |) O! \
s=(3*d*Ｅ*t)/(2l2)=(6*l*Ｐ)/(b*t2) 2 z& x1 T0 Y; s' _, E' f8 r- r
=(3x1.4x2.1x106x0.14)/(2x122)=1234000/288 ! a M3 Q$ n, d$ e: b K! S3 H3 i( w
=4284.7kg/cm2=43kg/mm2
' ?+ W: w) O9 ]8 t4 i 但d=14mm，大约与掣子的高度相等。 8 n" o/ W. G! b7 z6 t
Ｅ=2.1X106kg/cm2 4 v H: p; B6 C% h7 G. N" `
7 ]* O, M& T, n; s
又
, y! t8 v* l0 `
9 N. y r- P" i& } 将 s = 43kg/cm2代入上式，如Ｐ之压力值在5kg以内之程度，
2 H) i8 H8 W) e% H9 b) z 则假定的弹簧可以使用 % [, Y1 F9 ~5 v- N
" Z9 b1 E6 i+ T- y3 Y3 W/ _. y Ｐ=(1.4x2.1x106x3x0.143)/(4x123)=24202/6912=3.5014=3.5kg 2 i/ d' D5 J0 `$ V/ E' P
* l" w6 M1 s7 C" A- V 弹簧的容许弯曲应力50kg/cm2以内，弹簧的压力在5kg以内， 2 D6 }* H/ T8 X; z9 q* z8 b
故假定之值均可满足这些?
* o1 p# g" ?% m8 I) w 条件因此吾人决定下列的尺寸 l=120mm，b=30mm，t=1.4mm * H7 f1 z% |, P; q k0 t' J; P/ B8 ?
使用SUP5材料 |
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