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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
% v( J/ r) H) ]( N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！
6 P9 I; j p; ~7 y- s* ](1)棘轮的设计
4 {) V! `( v# X! k! p# ^+ Z3 O+ m! P 棘轮的齿数，如果系手摇绞车所用，大约为8~16齿
! Y( _; t( `( S; j 的程度。本设计取z=14。
7 j+ L& n/ C& F: ?/ ^# W/ q. |/ Y 作为中间轴的力矩，为制动器之项的回转力矩
! h* g: o" G F' g& l) A
+ H w% ?/ v8 t) N1 p+ A# y Mt = (作用於制动轮的回转力)x(制动轮的半径)
7 ]: N$ B+ i& T- l/ N9 F" ? = ＴxＲB % ?+ ~% {3 q3 c. l
3 }9 H% \( f% t( F4 `/ j4 O4 C
Ｔ=258kg ＲB=12.5cm 代入 ) Q: u6 I- ]5 w* [7 l4 D( [) @# w
; b {: H% E1 j/ T) ?( e
Ｍt=258x12.5=3225kgcm
3 V; E. P. V) [ p=3.75*( Ｍt/(z*sb*Ｋ))0.333以上记之值代入
\, K) s: D( t z=14 ( i/ a; G9 f( ^$ h
sb=300kg/cm2
1 e: S6 n7 J. M, \3 W8 @; d Ｋ=(0.5~1.0) 取0.8
" Q/ {+ j* q; W# R P=3.75(3225/14/300/0.8)0.333=36mm
0 y" A2 P1 J" D* K6 I
( ~4 T- A( L5 w6 U! B3 j0 n& T- r 模数 m = p/p = 36/3.14 ≒ 11.46 ≒12 6 ]1 l; I+ T) W) x% a3 Y$ S' M
m = 12 & [8 J- p7 x% L1 g2 d
3 s' c/ T t) @. _% R w3 A% T
p = m*p 0 U% h( q1 b: a+ R, J
= 12 x 3.14 ≒37.7mm ) T5 U0 ] z5 Y8 ^
) h6 C( P f9 |, J% W3 j 齿的高度 h = 0.35p = 0.35x37.7 = 13.195mm = 14mm 1 J0 r- { P; G/ t
齿尖的厚度 c = 0.25p = 0.25x37.7 = 9.42 = 10mm
" F' m. R6 }* M 棘轮的外接直径 D = m*z = 12x14 = 168mm ! N5 d% y9 p# R" }* e
棘轮的宽度 b = Ｋ*P = 0.8*37.7 = 30.16mm = 30mm
) T7 Q! X) ~( p, ]0 u8 z- t% M A: q 掣子的角度a=15°
0 u7 }- }* m7 P' }8 a7 d 对棘轮的压力的压溃强度
; x0 z* ^, r |- j. H 由 sc = Ｔ/(bh)，Ｔ = 2Ｍt/Ｄ之值代入 ; ~2 ~! G6 C; ~+ N: R- c
Ｍt= 3225kgcm
/ Y6 r/ H9 d$ `, ]' g9 Y Ｄ = 16.8cm : n! }7 N( {- ?' e9 {
b = 3cm
" H- _! S$ X1 G h = 1.4cm
! h& W; w0 I+ s+ m6 C+ y' ` sc= 3225x2/16.8/3/1.4 . m; T, A. X/ p; N3 F- B( ? p* g
=91.4kg/cm2=0.914kg/mm2
9 q& y$ v& z: f, P1 j 容许压应力的范围0.5~1.0kg/mm2，所以上记之值在此 3 B' q6 w1 N6 g
范围内不会因受压缩而压溃
" X# a* l# j+ `. k
5 G# o; }' ^$ f4 k# P7 b( ^(2)掣子轴的设计 * G9 `; @8 O: N0 ?% f6 r: R
掣子轴的直径为d 在掣子轴发生弯曲力作用，故其弯曲
, y' Z" Z7 D8 y! Y 力矩设为M，则 ; x4 W2 n# p- q6 W2 o$ E, K2 Z
M = (作用於掣子的力)x(掣子宽x棘轮宽) / 2 5 c- l1 i1 T) g% [
= Ｔ*b/2 8 {( @% I0 G! z& n3 a
Ｔ= 2Ｍt/Ｄ
& G4 ]9 t) d7 N: w/ N. ^( w2 O N7 y- S = 3225x2/16.8=383.9kg % g: M) m" a6 k4 Y
Ｔ= 384(kg)*3/2=576kgcm & i/ R" u( O# S& h
sb= 400kg/cm2
0 e* L, u+ h$ l/ z d= (32M/p/sb)0.333
2 p: Z9 c0 J* k5 e. ] =(32x576/3.14/400)0.333=2.45
S3 v' G( p/ M/ P$ ]: n* D! A d= 25mm 6 @9 q' Z0 `) D" _6 s: f
* I" b9 N& ^, X6 v* H$ s1 `+ W2 g( u 掣子轴受剪的情形：取ss=400kg/cm2 D; { E- Z* m. a& d
d=(4Ｔ/psS)0.5
2 i9 s* Q/ Y/ b& Y =(4X384/3.14/400)0.5=1.12cm * H' D& z: K% I- _" p i
=12mm 7 t# @7 e9 M* B# m
由上记两者比较，应取受弯曲作用时之直径d=25mm $ [6 q% }5 K8 D/ D3 A2 q2 q
( h& q h3 R' M- ]6 W(3)板弹簧的设计 " ]0 R# e3 |0 D
使用板弹簧、板弹簧的设计，需考虑制动轮、掣子、
: ]9 P7 j* J% _* u4 v- } 棘轮、中间轴、机架的相互位置，於绘制构想图中决
c, h& B2 s2 L) r0 y 定之，即棘轮的大小，棘轮齿的宽度，均应考虑，
5 |8 V1 Q2 Y. W: y, R; j 然後在构想的阶段假定长l，厚t，宽b，求其弯曲应力。
, h8 d4 w J9 A" C \2 ~ 求挠度先求弹簧压力Ｐ，此值在选取时应与弹簧的使用 . W+ i7 I( g' F( X: k: q
压力范围比较之，如Ｐ值在使用范围，则设计上 当可安全。
2 S- v; q5 r: m7 n9 i
- S1 l, i- b2 S+ l: v$ P; n 假定l=120mm，宽b=30mm，t=1.4mm，求s * ^$ Q! U/ d: g" _9 N8 \5 Y
此值希望在50kg/mm2以内，试计算之。 9 L! [1 k; O [0 g) C$ Y: |' p
s=(3*d*Ｅ*t)/(2l2)=(6*l*Ｐ)/(b*t2) 6 o$ {+ T2 @- w N Z" T
=(3x1.4x2.1x106x0.14)/(2x122)=1234000/288 2 r- y" R3 W1 ?3 ^9 D' x/ J" K
=4284.7kg/cm2=43kg/mm2 W, {- L1 K3 x0 { j: y% b
但d=14mm，大约与掣子的高度相等。 $ o' }: H6 b6 b% q# G& J
Ｅ=2.1X106kg/cm2 , i; E/ [. ]* {
4 K2 s6 g2 X4 }. Y7 M 又 * w0 z N5 g8 O- G! w, s+ Y
% K. z/ b* X- h+ d* r8 x( B 将 s = 43kg/cm2代入上式，如Ｐ之压力值在5kg以内之程度， 1 c) p$ z% G7 J+ F
则假定的弹簧可以使用
* H' u3 C5 N: K( K$ `4 S% L- ^
+ _ @2 o. s: K ^- N) B$ ? Ｐ=(1.4x2.1x106x3x0.143)/(4x123)=24202/6912=3.5014=3.5kg
. u0 Q6 M# o' R% B6 W! { 3 F. k% F( u9 C4 |0 P. g
弹簧的容许弯曲应力50kg/cm2以内，弹簧的压力在5kg以内， % I5 k; ^- y0 x% |
故假定之值均可满足这些? ! m) ?/ C8 g4 {
条件因此吾人决定下列的尺寸 l=120mm，b=30mm，t=1.4mm & H! `! c) f* Y+ `
使用SUP5材料 |
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