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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
5 d8 m$ U) x0 [ {: w9 V; 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！3 k. d: E' U0 m7 M; p; c' z5 c8 U0 o
(1)棘轮的设计
0 a$ h$ X% i. p 棘轮的齿数，如果系手摇绞车所用，大约为8~16齿
6 W6 u7 ^% T6 d+ v5 v 的程度。本设计取z=14。
2 \1 o: q; i. u8 a! l% o! p+ v 作为中间轴的力矩，为制动器之项的回转力矩 : r2 W7 t0 f8 P2 b `3 q+ W
: D- a( [ Q5 H7 E; l( b% F
Mt = (作用於制动轮的回转力)x(制动轮的半径)
& D# f% Y0 W6 l! Z' H = ＴxＲB
; V8 s0 ?. R A/ ]
6 }: n6 v. F, K5 a Ｔ=258kg ＲB=12.5cm 代入
2 s& Y4 s9 W1 i+ y# c* {" K' K. j
1 u1 c9 r0 Q& x7 z5 ?6 J( e- T Ｍt=258x12.5=3225kgcm
z7 d$ D! |6 B' _ p=3.75*( Ｍt/(z*sb*Ｋ))0.333以上记之值代入
8 E8 K% @. U3 v; ?4 y* p& E z=14 , u5 m8 I2 q# B7 |5 W. `
sb=300kg/cm2
- ~& o9 T2 S. H! @3 |5 q5 x Ｋ=(0.5~1.0) 取0.8
* S+ ^ ^; `1 p" ^ P=3.75(3225/14/300/0.8)0.333=36mm
& T! b* n9 f' `, [! ]/ s4 o) M) j1 n+ i
模数 m = p/p = 36/3.14 ≒ 11.46 ≒12
; O4 x4 ]; @8 V% i) N2 @ m = 12
" h. ^5 |6 ^: g
# [" }& i( }; l2 B# R p = m*p 4 D# y- u: Z5 \, r% Y
= 12 x 3.14 ≒37.7mm
% E6 T% B8 A" ?; y. z0 G
- R; a0 V) V0 |' D; }/ A7 A/ ^ 齿的高度 h = 0.35p = 0.35x37.7 = 13.195mm = 14mm
. E9 Z4 N: F+ O, `' ?1 x 齿尖的厚度 c = 0.25p = 0.25x37.7 = 9.42 = 10mm
i. z' ^# h1 }8 b* o' i/ D% d 棘轮的外接直径 D = m*z = 12x14 = 168mm # S9 x7 r' z- A3 |# q
棘轮的宽度 b = Ｋ*P = 0.8*37.7 = 30.16mm = 30mm ! A6 @8 o H& h
掣子的角度a=15°
) [+ r- s5 U) t y" V% [4 N9 X% X# A 对棘轮的压力的压溃强度
. }( H! q# s& i$ Q 由 sc = Ｔ/(bh)，Ｔ = 2Ｍt/Ｄ之值代入
$ P# l R m: g( |# o Ｍt= 3225kgcm ! C1 {' A/ Z) K8 R4 I
Ｄ = 16.8cm ! @6 Q u m& }1 r- Z7 B
b = 3cm
9 x1 u Y0 w7 T2 G+ F: [" u; t h = 1.4cm
& J. }5 l1 ?$ d" s3 L& Y) { sc= 3225x2/16.8/3/1.4 ) l* O2 s% P' d) ?! [( d
=91.4kg/cm2=0.914kg/mm2
( G' T* L4 L2 W5 x: O& B1 C 容许压应力的范围0.5~1.0kg/mm2，所以上记之值在此 & g: x2 K2 E7 M7 ^0 _" i" X, C
范围内不会因受压缩而压溃
2 v* R2 m' U* d8 \" C0 s* G* w! q; o" ?2 ?
(2)掣子轴的设计
9 ^3 c. ?3 |7 L3 K+ M: T9 v 掣子轴的直径为d 在掣子轴发生弯曲力作用，故其弯曲 : L! J Z/ a& N$ p
力矩设为M，则
6 _$ O2 S) C2 z8 e* }) r7 N! [ M = (作用於掣子的力)x(掣子宽x棘轮宽) / 2 1 W1 S8 X) t$ f# f4 U$ m2 C
= Ｔ*b/2 0 e2 P/ \, @% {& S
Ｔ= 2Ｍt/Ｄ , Q; L+ \, C, ~+ }. u, D) @
= 3225x2/16.8=383.9kg
3 K" v( o' Z5 D Ｔ= 384(kg)*3/2=576kgcm
0 X" q+ d# c4 h sb= 400kg/cm2
* u! `* p, J6 r3 G0 [ d= (32M/p/sb)0.333 $ i: G; D+ V- T- h4 h
=(32x576/3.14/400)0.333=2.45
7 V) q& m, b* Q e6 ?- d% } d= 25mm 7 z% I7 J s+ K# s6 B) X% Y
2 u, N" {4 o' k W7 L/ j8 a( ?2 u
掣子轴受剪的情形：取ss=400kg/cm2
3 K. j, p6 Z3 ~/ [. \ d=(4Ｔ/psS)0.5 ' g0 y' z: o, l/ k/ O6 G
=(4X384/3.14/400)0.5=1.12cm * q4 ?' [, g- E7 ?' w
=12mm
5 \$ r$ {+ |( [) {/ z 由上记两者比较，应取受弯曲作用时之直径d=25mm
% d* [! A% S8 l: s; R
4 j/ o$ b: s5 p o) ?(3)板弹簧的设计
. X" z* O' c6 t& c' X 使用板弹簧、板弹簧的设计，需考虑制动轮、掣子、 : |6 X- K/ ]; C: Q7 O8 N
棘轮、中间轴、机架的相互位置，於绘制构想图中决
/ k# |5 o5 W$ f/ y' z2 H: l 定之，即棘轮的大小，棘轮齿的宽度，均应考虑，
1 F. S% ~) {. u/ {! Q 然後在构想的阶段假定长l，厚t，宽b，求其弯曲应力。
; Y* b3 v7 A' a5 y! F 求挠度先求弹簧压力Ｐ，此值在选取时应与弹簧的使用
/ h l# P6 N2 D+ A5 s; H; Y" r 压力范围比较之，如Ｐ值在使用范围，则设计上 当可安全。 3 e" [, i F# I/ E$ O. e3 [
" d: h1 q+ b7 P6 R 假定l=120mm，宽b=30mm，t=1.4mm，求s
4 i$ P6 V' Q! q* x 此值希望在50kg/mm2以内，试计算之。 6 u/ M" f5 m7 t* M, g1 G
s=(3*d*Ｅ*t)/(2l2)=(6*l*Ｐ)/(b*t2) * ]6 w9 w* o9 O, a0 _1 o" @: O
=(3x1.4x2.1x106x0.14)/(2x122)=1234000/288 & M. S7 R5 b4 z) P# T4 K+ X1 P
=4284.7kg/cm2=43kg/mm2
; P# m0 O& d9 G# Y 但d=14mm，大约与掣子的高度相等。 6 Y5 M/ U' G1 u. Z5 y3 h
Ｅ=2.1X106kg/cm2
. t/ Q0 w+ ?* z- P7 c' T4 [# d / I- u& `% i0 p/ [7 w$ v1 ^
又 3 y; N: B M/ O$ h v1 k. L
0 D7 c/ R0 x6 L' Y7 c* i 将 s = 43kg/cm2代入上式，如Ｐ之压力值在5kg以内之程度，
" o5 h: m4 K0 h1 D; z6 W 则假定的弹簧可以使用 8 P3 n+ Q. p F% o
4 n& L- f/ M- E, D- K4 U5 Y
Ｐ=(1.4x2.1x106x3x0.143)/(4x123)=24202/6912=3.5014=3.5kg + Y1 t4 l' R, ]+ @3 M k
1 O5 t+ |* e& m9 |2 z9 q3 w
弹簧的容许弯曲应力50kg/cm2以内，弹簧的压力在5kg以内， : {. a3 @7 `8 H( c
故假定之值均可满足这些? " k! I" v/ w) `- |( ~8 x5 w# q
条件因此吾人决定下列的尺寸 l=120mm，b=30mm，t=1.4mm & G1 Q! k: Z$ \* a
使用SUP5材料 |
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