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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
+ c% v& p( i; F: t$ s" [/ S L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！4 @5 ?% m& s, g- ~+ `+ @
(1)棘轮的设计
7 u$ m$ A) n- g; m; L2 r. ]4 ~" k4 W 棘轮的齿数，如果系手摇绞车所用，大约为8~16齿 7 b4 h# u3 b% ^. |$ \
的程度。本设计取z=14。
0 V4 U+ A$ r3 v( C5 G6 Q! a 作为中间轴的力矩，为制动器之项的回转力矩
% h: l% y3 L$ b
9 y' K& C) I2 Y4 }) O, m Mt = (作用於制动轮的回转力)x(制动轮的半径)
5 l4 M0 z' D9 C" p = ＴxＲB & C' d* d3 P" C
4 N3 ]# }& ^5 a4 [
Ｔ=258kg ＲB=12.5cm 代入
% l9 I) @ z- Z0 q! d% e1 x) h7 d8 ?& O, @" E+ S, h
Ｍt=258x12.5=3225kgcm
9 i. L) U8 I, I" k, Y: ` p=3.75*( Ｍt/(z*sb*Ｋ))0.333以上记之值代入 7 m, F/ A$ M9 ~3 j1 d
z=14 9 m: ]- Z$ `) p) H2 Y1 e
sb=300kg/cm2 - o3 @: u0 ~. `
Ｋ=(0.5~1.0) 取0.8 ( |* d0 l: ~# ^1 ^: G8 p
P=3.75(3225/14/300/0.8)0.333=36mm
3 a% T# N8 W; N- ^# w; m7 t
; Z# v1 W- O3 i. l# R+ v4 z 模数 m = p/p = 36/3.14 ≒ 11.46 ≒12 |& V: U, P- x. w1 ^. |
m = 12
& Y' d; P; z6 A0 l- Q+ L
' s, N" c/ Y5 P; E! t0 _* O! g p = m*p ' ?' d; C/ Q: Y9 U! {% C- _
= 12 x 3.14 ≒37.7mm 3 [2 x. A7 F7 \4 f
; t( O5 c6 T' P7 r1 ]
齿的高度 h = 0.35p = 0.35x37.7 = 13.195mm = 14mm ! d. o# p4 k( J m9 c6 \1 [
齿尖的厚度 c = 0.25p = 0.25x37.7 = 9.42 = 10mm
+ e4 H+ B |" t0 N8 e! E4 } 棘轮的外接直径 D = m*z = 12x14 = 168mm
4 B6 O& B7 R. f1 h8 f Y, S 棘轮的宽度 b = Ｋ*P = 0.8*37.7 = 30.16mm = 30mm , }+ Q7 D5 X: n. v: Z1 j1 T( B
掣子的角度a=15° % o3 Z! G8 U7 ?
对棘轮的压力的压溃强度 ! V% Q: b. u/ d3 z6 k
由 sc = Ｔ/(bh)，Ｔ = 2Ｍt/Ｄ之值代入
% V$ z. f5 v, ^3 Z0 w Ｍt= 3225kgcm + ^+ P0 N f. R9 r, K& ?$ y$ \# r" V
Ｄ = 16.8cm
! Z" T1 F; Q8 A2 h' k2 i. X b = 3cm + R: p2 w2 x' W! w2 D1 z
h = 1.4cm m- k/ M% @& e9 M
sc= 3225x2/16.8/3/1.4
$ I; I. {; G, e/ z8 h, d( Z =91.4kg/cm2=0.914kg/mm2 5 \3 g0 V8 Q) }
容许压应力的范围0.5~1.0kg/mm2，所以上记之值在此
1 B" Q4 e7 n- w8 Y# D0 v4 Z 范围内不会因受压缩而压溃 ! \% w7 N- m( ~& m' D$ Y+ _
& m2 z% P6 X1 S1 p: ?5 i6 D- ]
(2)掣子轴的设计
Q0 K" ~$ K1 o 掣子轴的直径为d 在掣子轴发生弯曲力作用，故其弯曲 , S6 D+ M1 H8 f& `2 w
力矩设为M，则
" |0 d2 w( k8 b+ q- G+ k M = (作用於掣子的力)x(掣子宽x棘轮宽) / 2 * q8 }' `" \' |) a
= Ｔ*b/2 5 A% X3 S& h G& V# T8 s5 h1 g
Ｔ= 2Ｍt/Ｄ
1 P* g* o9 i2 b4 ]. ~9 p0 y = 3225x2/16.8=383.9kg
x) n: L: C" ?* f) `5 \+ D1 G Ｔ= 384(kg)*3/2=576kgcm ! F. k- ^5 ] I% V+ f2 u E
sb= 400kg/cm2
# X& W( b. `- c, o- S d= (32M/p/sb)0.333 7 C" h2 _6 u- f, F# ?# n6 E% B: c
=(32x576/3.14/400)0.333=2.45 2 M! S+ o) t5 z1 t% t2 _6 g
d= 25mm
2 A9 t% o: N/ ~
! @5 E( X9 h: c( N 掣子轴受剪的情形：取ss=400kg/cm2
& n( V- v' ` V& q' h d=(4Ｔ/psS)0.5
' ?% t) Q# o4 h- \2 Z =(4X384/3.14/400)0.5=1.12cm
& b( c6 q- C$ }$ i" G =12mm ) C C: O9 H3 z* U$ ]+ J
由上记两者比较，应取受弯曲作用时之直径d=25mm
+ D( X* ~6 ~1 S* a
+ N$ q7 h& p& m6 |(3)板弹簧的设计 ; w2 ^0 o8 f, T t4 f. H' n
使用板弹簧、板弹簧的设计，需考虑制动轮、掣子、 * @* X+ L" C: o
棘轮、中间轴、机架的相互位置，於绘制构想图中决 ( {4 }; K m( k
定之，即棘轮的大小，棘轮齿的宽度，均应考虑，
7 V: m' b4 ?% l2 b 然後在构想的阶段假定长l，厚t，宽b，求其弯曲应力。 2 o; J' v- j6 @: }- Q) {
求挠度先求弹簧压力Ｐ，此值在选取时应与弹簧的使用 8 j/ |1 M- k% C, ^3 e% H5 Z( q5 [
压力范围比较之，如Ｐ值在使用范围，则设计上 当可安全。
2 W. l' }, u3 N: t/ j' ~: l( g1 Q% O) G; u
假定l=120mm，宽b=30mm，t=1.4mm，求s
+ X2 R8 S, D9 d ?& S9 s/ ] b9 m 此值希望在50kg/mm2以内，试计算之。
) V; n! K; K n" Y2 t s=(3*d*Ｅ*t)/(2l2)=(6*l*Ｐ)/(b*t2) & d! M3 v0 e" Y. z
=(3x1.4x2.1x106x0.14)/(2x122)=1234000/288 : J, w. a) e6 W' E# a
=4284.7kg/cm2=43kg/mm2 7 [" |/ D: [% b6 c: B
但d=14mm，大约与掣子的高度相等。 2 Q3 m. U* d2 P% a8 I: w9 ]
Ｅ=2.1X106kg/cm2 ) t3 Y9 e- i+ Z( Y/ Z# Q" s" S
) B2 r! n/ a2 H2 ~4 R 又
$ _1 t& s: s2 i3 A7 ~+ M! ]+ }, q9 `
将 s = 43kg/cm2代入上式，如Ｐ之压力值在5kg以内之程度，
; D/ H6 P' d1 E8 h8 E n; U! A: Z! F 则假定的弹簧可以使用 " J9 k+ k' @" m8 B9 N0 e
9 F- i9 I, p( ?$ J Ｐ=(1.4x2.1x106x3x0.143)/(4x123)=24202/6912=3.5014=3.5kg 8 Q" g* `: x0 q$ Z# O
8 N2 L0 t; j {8 X
弹簧的容许弯曲应力50kg/cm2以内，弹簧的压力在5kg以内， : p2 R3 [0 [ U% S" h% d# K9 W
故假定之值均可满足这些? 2 ?8 `8 y) w6 {+ D: I7 ~
条件因此吾人决定下列的尺寸 l=120mm，b=30mm，t=1.4mm
' b( U9 t8 v+ i2 x0 p- s; L! N 使用SUP5材料 |
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