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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
% P% @8 r$ ]" Q9 t. Z/ R/ N5 P S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！
" P: J( Z9 p. c+ \* W, k) q(1)棘轮的设计
/ ? M( ]" U! t- G 棘轮的齿数，如果系手摇绞车所用，大约为8~16齿
+ W* `1 z8 V4 l1 h- t b 的程度。本设计取z=14。 $ U, }1 c4 l, y! m5 I( B
作为中间轴的力矩，为制动器之项的回转力矩
0 I, c7 ^5 F- l8 s+ a0 L& g* K4 W2 Q& w
1 ?+ i' _# M! I Mt = (作用於制动轮的回转力)x(制动轮的半径)
- b! q! V3 m% W6 x- t = ＴxＲB
) _1 V! V& y, N# E0 p
7 y% B1 s D9 A# s& n5 a3 K Ｔ=258kg ＲB=12.5cm 代入
5 a- A# G8 u* |8 H$ H4 w. k" U: o @. O2 C! A' [7 r
Ｍt=258x12.5=3225kgcm
$ _5 E8 D5 j; }$ V% { p=3.75*( Ｍt/(z*sb*Ｋ))0.333以上记之值代入
" w6 q7 y, @, [ z=14
6 a$ v/ M' y: N a7 p' L! I sb=300kg/cm2
- p/ d, a3 f. x4 q! { Ｋ=(0.5~1.0) 取0.8
9 }" h7 u- \( _8 ] P=3.75(3225/14/300/0.8)0.333=36mm 0 t- g9 p! M( p4 z! E% p* ^
9 @0 N$ J$ Q% J$ c9 U# a
模数 m = p/p = 36/3.14 ≒ 11.46 ≒12 ) G0 }$ i0 t3 v9 o. r
m = 12
* q# o' m* V; {2 c5 @/ U$ f
5 r4 H" u: n$ i p = m*p
0 s* S1 f& t* g) O0 `" i/ { = 12 x 3.14 ≒37.7mm
& t' c( G/ U0 t1 x- G
L& p% f9 |8 B' v) ~) J, P( ` 齿的高度 h = 0.35p = 0.35x37.7 = 13.195mm = 14mm * w; F( N' F0 N8 A j& ^2 q! w
齿尖的厚度 c = 0.25p = 0.25x37.7 = 9.42 = 10mm - x3 P; q+ j `+ d/ B# J5 U
棘轮的外接直径 D = m*z = 12x14 = 168mm
* L4 ~, L1 N) M/ U 棘轮的宽度 b = Ｋ*P = 0.8*37.7 = 30.16mm = 30mm 0 b( i" l: B: f, U( ?
掣子的角度a=15° ; l: i) M! L2 w7 N" X9 T% W
对棘轮的压力的压溃强度
' N5 E. n& }5 Q3 @* s6 y# e' u 由 sc = Ｔ/(bh)，Ｔ = 2Ｍt/Ｄ之值代入 0 d P0 N) m2 U5 r8 u; A/ H
Ｍt= 3225kgcm
2 L+ ^3 B# G; @ R Ｄ = 16.8cm
3 `6 L8 }0 T9 H6 D( ~, v' O3 C' t b = 3cm 3 a4 Q$ a7 Y. {' S% B
h = 1.4cm * Z; |/ I# p7 l
sc= 3225x2/16.8/3/1.4 # h, z0 V& v5 M G' q( k7 K& h7 S
=91.4kg/cm2=0.914kg/mm2
1 A) p' }2 J6 k5 u 容许压应力的范围0.5~1.0kg/mm2，所以上记之值在此
3 x( X: w0 L) F9 U$ @( { 范围内不会因受压缩而压溃 5 f6 ~: \- I" y, c& d& k/ O* n
" q+ R1 ?7 c% a$ ^(2)掣子轴的设计 ; t4 R, Z b+ n2 j3 J
掣子轴的直径为d 在掣子轴发生弯曲力作用，故其弯曲
3 o6 c. C: ?: c5 i& o4 d8 p 力矩设为M，则
; H2 {0 Y3 f4 y9 Q% y M = (作用於掣子的力)x(掣子宽x棘轮宽) / 2
@3 Q, Q8 d* I& W) J7 g = Ｔ*b/2
4 W6 `' y( o4 i; H$ Z Ｔ= 2Ｍt/Ｄ # N; G% r5 y* e: W
= 3225x2/16.8=383.9kg
5 t5 i* d3 x( W" Z8 g# s7 j Ｔ= 384(kg)*3/2=576kgcm # M0 Q7 l+ k6 s# h1 D
sb= 400kg/cm2
1 C4 q u- t- X7 e3 G% @' M3 z, G5 I d= (32M/p/sb)0.333
3 L5 r2 x n+ y# b$ P =(32x576/3.14/400)0.333=2.45 6 {/ V- m0 A9 |" y; n
d= 25mm
) x+ H0 N! T" [; q: X5 b2 u
; m# W/ @+ \0 _3 K' \7 s- ] 掣子轴受剪的情形：取ss=400kg/cm2 ) s( i. ?5 h1 q4 ^/ Z: b* }/ }9 u
d=(4Ｔ/psS)0.5
! a, x& b' n3 G2 L8 p! X, e8 U8 ? =(4X384/3.14/400)0.5=1.12cm 5 R8 g9 {) {+ ~) |/ j- {$ r: N
=12mm
% @ g$ D) x6 B( W6 ^ 由上记两者比较，应取受弯曲作用时之直径d=25mm 2 K' S% T" m2 Z: f( |$ S
* o. a6 C- I! ?/ m" C7 Z% E
(3)板弹簧的设计
% y( D" F5 ]. o, Q9 }% w& B 使用板弹簧、板弹簧的设计，需考虑制动轮、掣子、
* P/ m8 a& w0 W 棘轮、中间轴、机架的相互位置，於绘制构想图中决
1 Q$ _6 o! l `; m' P, i, I$ L: R 定之，即棘轮的大小，棘轮齿的宽度，均应考虑， & ]( s! l1 w" p
然後在构想的阶段假定长l，厚t，宽b，求其弯曲应力。
& b" c) b3 t$ t0 @/ `; }4 }4 P, \7 N 求挠度先求弹簧压力Ｐ，此值在选取时应与弹簧的使用
1 o" ?; f' U: O9 c& ^* D& c 压力范围比较之，如Ｐ值在使用范围，则设计上 当可安全。 % G9 B3 Z; ~) b1 ^8 e& l8 i
3 G9 W" Q. k& s _- g3 x! H
假定l=120mm，宽b=30mm，t=1.4mm，求s . @+ J" J j7 T6 r
此值希望在50kg/mm2以内，试计算之。 6 D7 l! y5 V& U0 d1 @& W5 C
s=(3*d*Ｅ*t)/(2l2)=(6*l*Ｐ)/(b*t2) 5 R1 J" F; F* b1 z$ s
=(3x1.4x2.1x106x0.14)/(2x122)=1234000/288
; Q8 d$ Y: {4 u/ X1 |; x =4284.7kg/cm2=43kg/mm2 0 b% f% A+ r' T9 _& Z8 v5 c7 ]
但d=14mm，大约与掣子的高度相等。 ; b" Z- k) X4 o- T* Y/ e
Ｅ=2.1X106kg/cm2 5 I" w6 T7 }& m/ Z3 C6 C6 o" Q
& n4 h: t9 [+ K) u
又
. y& d) ?2 t0 l1 }6 X
! h- v5 S4 I" W% z8 ]. c. }& K 将 s = 43kg/cm2代入上式，如Ｐ之压力值在5kg以内之程度， 1 F& R$ `, o7 f' [ s
则假定的弹簧可以使用
8 ?2 F2 ~+ i2 `" a
+ a7 q6 @" ^" }& f' E$ N( w. y Ｐ=(1.4x2.1x106x3x0.143)/(4x123)=24202/6912=3.5014=3.5kg 8 a" R5 M W% k# a
- V& R5 |; L* w( F3 F# Y" F 弹簧的容许弯曲应力50kg/cm2以内，弹簧的压力在5kg以内，
: Q! @" [& d$ z7 W: c3 Q 故假定之值均可满足这些?
6 t5 Y8 j1 Q& `( i* k3 U 条件因此吾人决定下列的尺寸 l=120mm，b=30mm，t=1.4mm ; h' A+ R& L9 b# Y+ y
使用SUP5材料 |
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