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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
$ i g+ W" K$ c1 p) i9 O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！2 b% {7 B8 d) p" R2 J% u, L' s
(1)棘轮的设计 ~, v9 @1 l Z, e3 @0 N
棘轮的齿数，如果系手摇绞车所用，大约为8~16齿
& q" J$ h4 w5 G+ V$ E0 g9 h5 B 的程度。本设计取z=14。
6 Q6 t" K+ q3 ?1 c2 I5 W- I) s 作为中间轴的力矩，为制动器之项的回转力矩 " I0 X3 X% R5 h
9 x1 {2 \4 H }: u$ [3 c7 J7 B
Mt = (作用於制动轮的回转力)x(制动轮的半径)
6 w* l' B3 b, C6 G( U( F = ＴxＲB 2 n" o! c. E3 ^* K
1 v3 Z2 ^ y; V/ k+ H+ F! O" L. @
Ｔ=258kg ＲB=12.5cm 代入
$ x! K! X; [( v& q
% G& ]- O& |8 ?% \8 Y% @7 s Ｍt=258x12.5=3225kgcm
( n* Q0 d' b- `4 m, v3 } p=3.75*( Ｍt/(z*sb*Ｋ))0.333以上记之值代入
& ~9 g+ r3 b6 k, e" ^' ^: v7 ~ z=14
# h0 j8 ?* P( `/ J0 v sb=300kg/cm2
# n2 V* _. x T; w- ~- ~ Ｋ=(0.5~1.0) 取0.8
1 j3 J7 N* E& L! p) [# J" n8 O P=3.75(3225/14/300/0.8)0.333=36mm & F4 @9 h4 q0 k6 F. X! {. M
3 P' A% _8 j# U4 s& P4 j- G 模数 m = p/p = 36/3.14 ≒ 11.46 ≒12 + ^! c8 u+ W) q' s7 H4 N
m = 12
2 [$ t2 Z0 ?- [1 V5 ^# j1 W' P: a, h! [( b& H g( w
p = m*p / x* X3 u; F9 _7 G
= 12 x 3.14 ≒37.7mm
1 ?$ D; \$ H x! t! v1 X( |* l: X9 s6 h4 T
齿的高度 h = 0.35p = 0.35x37.7 = 13.195mm = 14mm
$ M! l, [7 @: i/ o8 u 齿尖的厚度 c = 0.25p = 0.25x37.7 = 9.42 = 10mm : Y$ @ @1 f ]) M; G/ N+ Z$ A" I( ?
棘轮的外接直径 D = m*z = 12x14 = 168mm
/ t% Y/ s" V1 T/ x& T 棘轮的宽度 b = Ｋ*P = 0.8*37.7 = 30.16mm = 30mm
8 ^: f& \- l7 p% V3 z3 n 掣子的角度a=15°
4 |1 O# @9 p+ Y 对棘轮的压力的压溃强度
7 @, ]. S% F# _. X: `9 v) m 由 sc = Ｔ/(bh)，Ｔ = 2Ｍt/Ｄ之值代入
0 M3 m# m( o. x" p9 O Ｍt= 3225kgcm
& N/ p2 F B! x5 v- c# F9 X Ｄ = 16.8cm 6 X- t+ v: {4 A( w
b = 3cm
5 A8 T- ]' h7 l4 P h = 1.4cm
$ f- s1 H1 J9 b sc= 3225x2/16.8/3/1.4 ; B( p" a! D) X N9 O# U
=91.4kg/cm2=0.914kg/mm2
: e j! m: m. }4 O) S 容许压应力的范围0.5~1.0kg/mm2，所以上记之值在此
: d' q3 Y: O; `& ?: I# i! x 范围内不会因受压缩而压溃
& Z7 a- i* a2 t& n9 {2 \
. h" \6 d( e' Q9 |1 Z(2)掣子轴的设计 ; I o* Q4 S3 |, j" l4 K, d
掣子轴的直径为d 在掣子轴发生弯曲力作用，故其弯曲 9 }+ r7 k& D7 ?) t0 M5 F
力矩设为M，则 % o1 q! [4 u, P% ~
M = (作用於掣子的力)x(掣子宽x棘轮宽) / 2
& s, |- Q& @3 f+ v0 {6 M = Ｔ*b/2
" g) K8 e R9 i/ }' h Ｔ= 2Ｍt/Ｄ
. t7 ]) U. F' c5 P& a/ B& K3 e = 3225x2/16.8=383.9kg 0 K! n5 E5 h, R
Ｔ= 384(kg)*3/2=576kgcm
8 |7 N! q/ _% B2 t# Y7 ?; S' D sb= 400kg/cm2
) i2 z9 p1 b7 C. @ g# q d= (32M/p/sb)0.333
T0 C/ \( \, N: ~7 ^% z" |' o =(32x576/3.14/400)0.333=2.45
/ j# M5 i5 z0 j$ }% h d= 25mm
0 h* o1 J" b( I: U4 Q2 L' d
! v/ z" y7 j5 l, s+ }; H& L5 I 掣子轴受剪的情形：取ss=400kg/cm2
7 c& [" p' q7 x' y$ v d=(4Ｔ/psS)0.5
3 `" C$ P" h7 R =(4X384/3.14/400)0.5=1.12cm & V' f/ D0 g3 V- K( [& S
=12mm / V0 ?2 p& i$ i8 e# Z) X) l, y8 n
由上记两者比较，应取受弯曲作用时之直径d=25mm
9 Z; N2 ^9 }* c" r5 G
- g* c) }( x Z. |1 B* p(3)板弹簧的设计
# Z$ `4 }% ^8 k& i& h 使用板弹簧、板弹簧的设计，需考虑制动轮、掣子、 # `4 |( R V) {/ S3 i' R# u
棘轮、中间轴、机架的相互位置，於绘制构想图中决 , {" @3 Z! O/ P/ v- i( A
定之，即棘轮的大小，棘轮齿的宽度，均应考虑， 9 A+ `. E3 \$ t7 s, J" r
然後在构想的阶段假定长l，厚t，宽b，求其弯曲应力。 , ?6 G0 d. |/ l
求挠度先求弹簧压力Ｐ，此值在选取时应与弹簧的使用 0 w- R5 w5 z; \9 b( A
压力范围比较之，如Ｐ值在使用范围，则设计上 当可安全。
6 O" R2 _/ {2 a; S2 T- A Z& U$ f" m8 B3 r7 h1 e
假定l=120mm，宽b=30mm，t=1.4mm，求s
* U/ `4 o) p I, [9 a 此值希望在50kg/mm2以内，试计算之。 + A) ^' `$ P( |: F# u4 ^
s=(3*d*Ｅ*t)/(2l2)=(6*l*Ｐ)/(b*t2)
% M! J6 K m6 ^* m =(3x1.4x2.1x106x0.14)/(2x122)=1234000/288
: o5 `' @& V" R0 F =4284.7kg/cm2=43kg/mm2 8 p& L$ I3 y4 f! \4 O
但d=14mm，大约与掣子的高度相等。 ' s# `4 N$ R7 @6 A+ x
Ｅ=2.1X106kg/cm2
6 h: H; n3 t$ C' z8 {1 K5 @) R
+ M# {# t2 ^' D3 V* ~* j 又
9 Z1 [8 _9 P. p) ]* \- B+ {+ G+ N$ N7 j, p
将 s = 43kg/cm2代入上式，如Ｐ之压力值在5kg以内之程度， 3 H& F7 K) ]- n2 A' l2 r
则假定的弹簧可以使用 2 h5 M9 m7 Q. F, j
; Z" s% G1 j; \$ ~( w1 f& g
Ｐ=(1.4x2.1x106x3x0.143)/(4x123)=24202/6912=3.5014=3.5kg s( Q7 g: c* Q: N: _0 F6 E: S- \
0 K) Q% I% I; [# {. H& \
弹簧的容许弯曲应力50kg/cm2以内，弹簧的压力在5kg以内，
" e: M! O3 V, f1 {6 v9 N; z5 s. O4 _ 故假定之值均可满足这些? ! Y3 n% y5 C' k' O1 I. D
条件因此吾人决定下列的尺寸 l=120mm，b=30mm，t=1.4mm - l1 K( r8 N3 _- M' n( M4 _ M
使用SUP5材料 |
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