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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3 u: M# j9 O9 m8 V4 [: 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！3 Q" n: D. Y5 q1 ?
(1)棘轮的设计
7 t! @; x3 r; V& J$ u! N 棘轮的齿数，如果系手摇绞车所用，大约为8~16齿
( G/ A2 d4 W6 ] 的程度。本设计取z=14。 9 U6 T+ D* s( M: y3 \1 ^
作为中间轴的力矩，为制动器之项的回转力矩
1 Y2 q" n* n2 S9 [, L- i
% J. ^7 A) u0 E Mt = (作用於制动轮的回转力)x(制动轮的半径)
( R6 J7 a- Y! `# D# Q = ＴxＲB - T( [) ?8 a9 W- N* j/ L. ^/ K
, g' o) Z$ x) B( |
Ｔ=258kg ＲB=12.5cm 代入 ' F, _/ _! u( X, w/ u
8 E+ V w9 f3 a8 ^+ v& v
Ｍt=258x12.5=3225kgcm
+ i6 e# F& n# | p=3.75*( Ｍt/(z*sb*Ｋ))0.333以上记之值代入 0 {0 N1 t, f: q" W/ d
z=14
3 J! C8 u7 G- k6 E. r# Z sb=300kg/cm2
7 v1 A6 }8 `+ |5 o7 b, ` Ｋ=(0.5~1.0) 取0.8
; g, L/ q& m7 q/ i P=3.75(3225/14/300/0.8)0.333=36mm 4 ?$ B6 t& a+ x5 O: X" F# j
# ]" n& V' \- ~+ s: T
模数 m = p/p = 36/3.14 ≒ 11.46 ≒12
7 F' s0 U: R% {! O# D# A3 K! L9 a m = 12
2 i5 V; S9 ]' {, a! w, h' ]. p) Y+ N3 [- K/ c
p = m*p
1 r( |- ^, V1 g @' {$ e; ?2 {1 l = 12 x 3.14 ≒37.7mm : I+ E: l4 o$ M0 w
" }. x7 ^/ S( h8 B 齿的高度 h = 0.35p = 0.35x37.7 = 13.195mm = 14mm 5 }- S. s0 y4 l* \
齿尖的厚度 c = 0.25p = 0.25x37.7 = 9.42 = 10mm
9 a. V* t6 A0 G3 a/ ~3 \ 棘轮的外接直径 D = m*z = 12x14 = 168mm 8 J6 e% F: N; R6 o
棘轮的宽度 b = Ｋ*P = 0.8*37.7 = 30.16mm = 30mm
- j; j7 }9 ?* y1 }3 D3 v+ t 掣子的角度a=15° % n$ h+ S* T; G7 F% H7 Z5 o
对棘轮的压力的压溃强度
$ T9 {: v2 o( U9 V# [! y 由 sc = Ｔ/(bh)，Ｔ = 2Ｍt/Ｄ之值代入 ' d8 t( Z7 z z. D; O
Ｍt= 3225kgcm
9 t) R$ J8 ]0 Q. E9 \ Ｄ = 16.8cm
! \7 X4 F1 b: z* D9 d/ \ b = 3cm & o& D- s' R5 c; c
h = 1.4cm
, d7 u3 b8 y r8 [+ S0 N* L% S sc= 3225x2/16.8/3/1.4 . I0 |# d+ E& l# @+ B% F) x
=91.4kg/cm2=0.914kg/mm2
& r# f" x# q& a+ W 容许压应力的范围0.5~1.0kg/mm2，所以上记之值在此
* R" p' V9 D0 ]+ [) J 范围内不会因受压缩而压溃
) F9 v: P' D% Z+ q: b+ x; G& t5 q/ j6 p k! B7 ]( c
(2)掣子轴的设计 $ F, s4 O2 @# e+ D
掣子轴的直径为d 在掣子轴发生弯曲力作用，故其弯曲 2 \, j0 [4 a4 A9 M( d+ s
力矩设为M，则
. q3 } t2 N) G# c$ a, r, c: | M = (作用於掣子的力)x(掣子宽x棘轮宽) / 2 2 X/ ]( Z2 q, @$ @
= Ｔ*b/2 # E& F( L! l: R9 c! R2 V* O( x
Ｔ= 2Ｍt/Ｄ 7 v9 W% n4 E( ]: n7 \8 [3 C7 T5 B# x
= 3225x2/16.8=383.9kg
( f2 F4 C+ A6 I3 Q; L! w: k Ｔ= 384(kg)*3/2=576kgcm 2 `# c6 j7 @9 s5 X$ r! b
sb= 400kg/cm2
7 n) w) N! d! U* J# _6 x( [ d= (32M/p/sb)0.333 ( I. d; H0 s& P4 u- @* t
=(32x576/3.14/400)0.333=2.45 ) W( t* z4 @4 D v$ V4 C
d= 25mm
, {, B! w* \% s9 Q1 A; D& w% `/ @: _& h- C
掣子轴受剪的情形：取ss=400kg/cm2 4 |% v9 E5 C+ n( { t$ O/ Q
d=(4Ｔ/psS)0.5
( B: b6 }5 L7 @% T6 j =(4X384/3.14/400)0.5=1.12cm
+ V* f1 |5 O1 J% O! ?4 _/ g, n: B =12mm
7 t) D+ u, X; P, ]( F 由上记两者比较，应取受弯曲作用时之直径d=25mm
" M. M$ M5 o) d
# q- ]* t4 _, A$ O' {: c! ^(3)板弹簧的设计
3 r( \ F1 \. k7 f6 v, a3 M' M 使用板弹簧、板弹簧的设计，需考虑制动轮、掣子、
2 z" A: g3 W/ |% n. [ 棘轮、中间轴、机架的相互位置，於绘制构想图中决 " F. w: A& c( J b. H* ~
定之，即棘轮的大小，棘轮齿的宽度，均应考虑，
: ~, ?2 b8 @( S 然後在构想的阶段假定长l，厚t，宽b，求其弯曲应力。
: {; T5 _1 [- d7 N: x" `$ ~: _* w 求挠度先求弹簧压力Ｐ，此值在选取时应与弹簧的使用
7 n# [: ~9 u: Y" n" r& D9 ^( d9 c 压力范围比较之，如Ｐ值在使用范围，则设计上 当可安全。
' \2 g% ]( ?& Q! |3 i e( ~, T7 D- `; B) L
假定l=120mm，宽b=30mm，t=1.4mm，求s
: S. H( d1 @) N) p! [; v+ C 此值希望在50kg/mm2以内，试计算之。 0 ?3 j. q% d+ E/ [6 @
s=(3*d*Ｅ*t)/(2l2)=(6*l*Ｐ)/(b*t2) + |1 @6 L, P0 H( g
=(3x1.4x2.1x106x0.14)/(2x122)=1234000/288 + J* T# m5 D3 V0 j
=4284.7kg/cm2=43kg/mm2
+ O/ Z2 _* M/ d4 R! S' J 但d=14mm，大约与掣子的高度相等。 6 F% L" B- e& Q4 y" ^+ D
Ｅ=2.1X106kg/cm2
. h/ V/ s9 y% D4 ~6 b 9 e. e n! X$ k8 v
又
) `+ O9 p* \3 c J* q7 }
* Q( G! d; ^( L0 g$ f( d# V+ U 将 s = 43kg/cm2代入上式，如Ｐ之压力值在5kg以内之程度， i& r w) O1 b
则假定的弹簧可以使用
- F- x2 Z# ~, @; U$ ]9 w8 f9 {6 U% i , u0 ]9 R2 L( V$ |$ K2 _- w2 e! ]
Ｐ=(1.4x2.1x106x3x0.143)/(4x123)=24202/6912=3.5014=3.5kg $ a& z( n( f% b+ B$ i; C7 w9 k* R5 [
" X% ^1 L w& e9 D 弹簧的容许弯曲应力50kg/cm2以内，弹簧的压力在5kg以内，
9 c+ w2 U1 J; v+ e 故假定之值均可满足这些?
" Y& ~; A5 n$ o( F+ L 条件因此吾人决定下列的尺寸 l=120mm，b=30mm，t=1.4mm % x7 y0 A( G2 n( q9 z1 o# y# L |
使用SUP5材料 |
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