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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
* E, B6 t" K! [5 P% r8 [& 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！
# Q6 {( ?8 E* F5 v P9 F: I(1)棘轮的设计 / Y; S; r+ O7 e+ c9 E* m6 W
棘轮的齿数，如果系手摇绞车所用，大约为8~16齿
! g, A2 {, O& N4 y5 |8 s; @ 的程度。本设计取z=14。
$ Y; {4 V2 `9 Q1 L 作为中间轴的力矩，为制动器之项的回转力矩
( c1 Q: L( O; N/ j5 R ?& J: Q( v4 [; v% v1 [4 ~7 Y4 b; H$ c
Mt = (作用於制动轮的回转力)x(制动轮的半径) ( Z6 n' P3 Q* w! \3 t& s+ c
= ＴxＲB " T/ ^2 {- b1 E4 k8 u) P
8 Y# Z, {* h$ q' y9 g
Ｔ=258kg ＲB=12.5cm 代入 + p: W9 y# e5 U/ ~
+ R- J Z( h$ F! ~ y3 F Ｍt=258x12.5=3225kgcm
1 I5 r; Y2 r4 [1 A4 T) Z8 Z p=3.75*( Ｍt/(z*sb*Ｋ))0.333以上记之值代入 8 w, d/ x3 t; h; F
z=14 3 n1 e7 O! y2 e, f$ c
sb=300kg/cm2
. t8 |4 U! x- i% k* V. g* D( @ Ｋ=(0.5~1.0) 取0.8 2 S% d6 K1 Z* x: W e4 n
P=3.75(3225/14/300/0.8)0.333=36mm
d7 D$ g1 {: P5 j! q4 u0 h+ f
) E* J; K# J' c; [- I/ R0 a 模数 m = p/p = 36/3.14 ≒ 11.46 ≒12 1 D( f( G+ v, d' x( E
m = 12 8 c1 Y- n% @3 t/ _; Y" c1 }
( \$ ]8 b' `" P/ q7 u p = m*p 3 T- Y$ c0 ?& y0 F8 T1 l
= 12 x 3.14 ≒37.7mm
" H. J1 c8 z0 q- G( C2 l0 Q5 U! a- y- d& I! m( x
齿的高度 h = 0.35p = 0.35x37.7 = 13.195mm = 14mm , y1 l# _. y: L# [' a( j9 n9 @2 ?
齿尖的厚度 c = 0.25p = 0.25x37.7 = 9.42 = 10mm
$ {5 M. G, j4 N 棘轮的外接直径 D = m*z = 12x14 = 168mm
+ {6 z" g" D. ^ u" h) ]5 Y 棘轮的宽度 b = Ｋ*P = 0.8*37.7 = 30.16mm = 30mm
* q& w2 e, `/ C 掣子的角度a=15°
' I# z- h% q3 {7 B' s 对棘轮的压力的压溃强度
$ j7 E6 J/ @, r* d+ ~( _! U 由 sc = Ｔ/(bh)，Ｔ = 2Ｍt/Ｄ之值代入
6 {% q- N6 H3 j7 e8 \" W: P+ n5 C Ｍt= 3225kgcm
+ z, Z* ^; F" z) d Ｄ = 16.8cm
4 ~1 f. P r- b$ q' \! N b = 3cm
0 H2 o/ u& t4 n( G5 e7 w+ ~$ x$ P6 Z h = 1.4cm 9 Y& y7 f' s& u+ k2 z2 j+ X# n
sc= 3225x2/16.8/3/1.4 " g e0 _ d# ]. l) @3 n" W
=91.4kg/cm2=0.914kg/mm2 : _4 ~/ A# K$ l( t
容许压应力的范围0.5~1.0kg/mm2，所以上记之值在此
$ d1 i C% O& _# J8 q6 G$ h, i5 Z 范围内不会因受压缩而压溃
2 w5 ?5 \, }9 k; @2 C; S5 @7 J: `7 u, i M
(2)掣子轴的设计
+ T2 O; o2 E9 {8 k5 q" ]( F+ a 掣子轴的直径为d 在掣子轴发生弯曲力作用，故其弯曲
4 ?" t( X6 @* s6 }2 P! T, X4 m 力矩设为M，则 7 ]4 }3 p- g/ a% w2 n
M = (作用於掣子的力)x(掣子宽x棘轮宽) / 2 ) p4 I! T& a0 c( d* Y
= Ｔ*b/2 . @( Q: }6 h0 Q* r1 C/ P
Ｔ= 2Ｍt/Ｄ . M! F0 H( m: B; x, E/ f7 s. P: f
= 3225x2/16.8=383.9kg
! g$ e( ?0 l8 |2 ~& i! W0 Y) L* C Ｔ= 384(kg)*3/2=576kgcm
" _8 N6 ?3 f( q; ` T- F sb= 400kg/cm2
* S0 D' M# I+ O0 D- k* z d= (32M/p/sb)0.333 % S. N0 P q1 s5 i* K: }
=(32x576/3.14/400)0.333=2.45 ( k% y A- T6 @
d= 25mm
% Y% j+ G, Y m
: x- J8 s. v; Q 掣子轴受剪的情形：取ss=400kg/cm2 2 a0 D6 O# E( g9 j+ `1 g7 P
d=(4Ｔ/psS)0.5
. u: m4 Q+ p" d! [ =(4X384/3.14/400)0.5=1.12cm " b" w2 K. u0 h1 ~1 r. n
=12mm
- w" _0 o+ ~+ H% n% [& ~3 ^ 由上记两者比较，应取受弯曲作用时之直径d=25mm & t3 _ G) P+ p$ V6 b& l
5 c* d) P7 R5 U9 G9 t( i
(3)板弹簧的设计 , B% N% A7 G% Y% `: y+ \! U
使用板弹簧、板弹簧的设计，需考虑制动轮、掣子、
; S8 [# y3 l- w" u 棘轮、中间轴、机架的相互位置，於绘制构想图中决 & v! @. z" T X' ]5 F9 S
定之，即棘轮的大小，棘轮齿的宽度，均应考虑， ) w# e8 y1 p* a- x0 ?
然後在构想的阶段假定长l，厚t，宽b，求其弯曲应力。 ( y4 {" ~7 x1 l' b3 ^
求挠度先求弹簧压力Ｐ，此值在选取时应与弹簧的使用
# F0 |" o; H v+ e$ y2 Z( g7 A. E 压力范围比较之，如Ｐ值在使用范围，则设计上 当可安全。
7 k7 G, k& W2 f* K
. s3 U2 C( j1 }2 S 假定l=120mm，宽b=30mm，t=1.4mm，求s 8 H* `: j5 e4 E, W+ I- C7 K
此值希望在50kg/mm2以内，试计算之。 * E- x+ g+ K; e# ^) F
s=(3*d*Ｅ*t)/(2l2)=(6*l*Ｐ)/(b*t2) . o9 p! x3 y+ u; G+ Z9 O7 ?
=(3x1.4x2.1x106x0.14)/(2x122)=1234000/288
% w9 c8 B. k, v9 m% q+ {+ Q =4284.7kg/cm2=43kg/mm2
, ]3 ]/ c3 p/ _' y 但d=14mm，大约与掣子的高度相等。 " H% v) Q+ g+ O; X9 D: U
Ｅ=2.1X106kg/cm2
( T) |% u" K$ I( { ! M5 y# A% q ]; f$ a
又 ) w! {" i+ B2 T2 g d
% M7 R: f( I0 z2 o& V 将 s = 43kg/cm2代入上式，如Ｐ之压力值在5kg以内之程度，
) ?+ m% `4 |; [1 g% N 则假定的弹簧可以使用 4 t. m& `; a( M- Z. _
/ B3 L* e0 w* T1 J0 _- w+ p
Ｐ=(1.4x2.1x106x3x0.143)/(4x123)=24202/6912=3.5014=3.5kg
8 [$ Z) Z1 i4 W! Z6 K: M
4 T$ a. k$ F9 w W# m3 I5 } 弹簧的容许弯曲应力50kg/cm2以内，弹簧的压力在5kg以内，
4 W! Y, K/ N4 x 故假定之值均可满足这些? # [7 }2 J# f7 T
条件因此吾人决定下列的尺寸 l=120mm，b=30mm，t=1.4mm 4 J9 g& I# V( V1 L4 f: R
使用SUP5材料 |
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