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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; s$ ?8 e, S% J3 H' `
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 e0 b# V4 y4 o$ x' q$ s. Y/ E
(1)棘轮的设计
3 k& F$ `6 {" C8 j6 v& C0 m 棘轮的齿数，如果系手摇绞车所用，大约为8~16齿
% j5 B/ P! h! B: _) C 的程度。本设计取z=14。 $ u' [) H; u: W3 v( f! H: Q
作为中间轴的力矩，为制动器之项的回转力矩 4 T! ?$ u8 `/ q7 s. {; g- O7 |
$ d4 t9 k. S) r Mt = (作用於制动轮的回转力)x(制动轮的半径)
. U m# u1 v; E9 _6 A = ＴxＲB ' C, k! R/ F7 O6 E9 S3 L3 o& p
2 f$ Q1 X* a! r! e9 n Ｔ=258kg ＲB=12.5cm 代入 / P+ y# _3 \% x$ K! P" J# y4 W
7 k, H% n9 ~6 R/ V Ｍt=258x12.5=3225kgcm 6 C. u5 D* \( h. H; a" h1 `9 U& O; `
p=3.75*( Ｍt/(z*sb*Ｋ))0.333以上记之值代入 ( u6 {4 j* E$ p @; G& Q$ R
z=14
: N) k, h; J3 j5 R; s5 | sb=300kg/cm2 3 ]& G* b. d7 O4 d& L/ W% {) ?9 u6 N
Ｋ=(0.5~1.0) 取0.8
8 m+ `: A% n9 I$ H* N P=3.75(3225/14/300/0.8)0.333=36mm b3 y% J9 F) `. k5 N8 I
" P# x' G# Z- \- b# |3 i6 Q/ Z$ d 模数 m = p/p = 36/3.14 ≒ 11.46 ≒12 8 v$ x m: m" ^1 t: Q+ [
m = 12 4 E* a9 j6 k8 b
& b; l& u9 @: d, T; A p = m*p
3 z0 l7 u5 A1 @2 Y) ~ = 12 x 3.14 ≒37.7mm
) j! N# g8 n% [6 s
a+ A( N% ?0 \" X- K! v0 d 齿的高度 h = 0.35p = 0.35x37.7 = 13.195mm = 14mm
* \9 \4 A6 K. d% F1 b \. D 齿尖的厚度 c = 0.25p = 0.25x37.7 = 9.42 = 10mm * Z! m5 o2 C. Q! f* r. D
棘轮的外接直径 D = m*z = 12x14 = 168mm 0 h3 n! Z3 H. C r- j
棘轮的宽度 b = Ｋ*P = 0.8*37.7 = 30.16mm = 30mm
- w% `2 z/ Z& f/ Y4 V0 ^ 掣子的角度a=15°
0 g" S& m7 P- e. a: }) Z* o! U 对棘轮的压力的压溃强度 # h/ U0 y0 [# a0 d' L: u2 Z
由 sc = Ｔ/(bh)，Ｔ = 2Ｍt/Ｄ之值代入 ; S, v1 H+ s2 d4 Z! j
Ｍt= 3225kgcm ' g/ g$ w( B0 D! i4 W1 S# ^7 {
Ｄ = 16.8cm
7 d7 f+ e1 o6 z( K" s/ r b = 3cm
; K& m6 i$ P$ M3 W9 { h = 1.4cm % \7 R* s$ c8 m. ?( u! ^ D
sc= 3225x2/16.8/3/1.4 # v2 a3 v* l) w: ?. G" K- g
=91.4kg/cm2=0.914kg/mm2
. R+ G0 A- v/ e 容许压应力的范围0.5~1.0kg/mm2，所以上记之值在此
, a( U* G) b3 U) @- a: ? O 范围内不会因受压缩而压溃 $ ~$ s( E, ^5 B W/ Z7 r3 G
# m3 x# `4 N1 u. F(2)掣子轴的设计
' W& n& T) t+ S$ i, g/ v 掣子轴的直径为d 在掣子轴发生弯曲力作用，故其弯曲 1 |6 Y$ B0 q0 g1 d
力矩设为M，则 * v9 U* w" O8 C& r8 N
M = (作用於掣子的力)x(掣子宽x棘轮宽) / 2
' t5 K( a/ Z8 J- z! ~9 T J = Ｔ*b/2 % F& o9 f0 a5 `- [0 t9 |$ R1 V
Ｔ= 2Ｍt/Ｄ
% ?! d# |9 j$ e0 P = 3225x2/16.8=383.9kg
$ J/ S% l: A; s, I/ U Ｔ= 384(kg)*3/2=576kgcm ; E5 G9 q+ o& D
sb= 400kg/cm2
9 [' z3 O7 X8 z# i2 n7 C2 G& \ d= (32M/p/sb)0.333
0 h7 I# P* r0 _ g( Y/ U/ \# n8 u; | =(32x576/3.14/400)0.333=2.45 9 L: q, C! E6 W: v! U: ]5 ~; B
d= 25mm , q8 J. {5 r: q# ?& |& |8 o
! s' @8 g, \2 j9 o& ~ 掣子轴受剪的情形：取ss=400kg/cm2 + l& d- t, w& }+ G4 N
d=(4Ｔ/psS)0.5 0 `: S9 J7 w. D- B* ]7 M% S% d
=(4X384/3.14/400)0.5=1.12cm 1 {, o# K; U5 `
=12mm # E: {- S# a0 l
由上记两者比较，应取受弯曲作用时之直径d=25mm
6 F3 ~4 m; u% H1 v1 V4 g7 M
4 U) z2 C. ~: y0 N! y- m(3)板弹簧的设计
6 o$ [/ v& d' K8 D9 A2 K3 m, ` 使用板弹簧、板弹簧的设计，需考虑制动轮、掣子、
- f) a" N# s& w 棘轮、中间轴、机架的相互位置，於绘制构想图中决
6 n* i7 S+ U; M2 q/ t3 a' l 定之，即棘轮的大小，棘轮齿的宽度，均应考虑，
3 u8 m0 v5 Y; G$ p 然後在构想的阶段假定长l，厚t，宽b，求其弯曲应力。
; Y( o$ \1 P3 F Q, s! G 求挠度先求弹簧压力Ｐ，此值在选取时应与弹簧的使用 ; u- ~7 H2 S' g% K4 m2 B @
压力范围比较之，如Ｐ值在使用范围，则设计上 当可安全。 ! C2 R P, K9 u3 |
: Y% C8 _2 Z' q
假定l=120mm，宽b=30mm，t=1.4mm，求s
8 A. g. N- u" v4 @" q) Z+ M 此值希望在50kg/mm2以内，试计算之。
/ b' u9 D$ H% o/ j$ y( ] s=(3*d*Ｅ*t)/(2l2)=(6*l*Ｐ)/(b*t2)
; N4 _7 E" v2 H3 S+ H =(3x1.4x2.1x106x0.14)/(2x122)=1234000/288 " F2 O) N7 N6 ]& k* n+ `& k
=4284.7kg/cm2=43kg/mm2 1 ?3 v3 T5 r" T1 ~' q i) ?5 Z' k9 J
但d=14mm，大约与掣子的高度相等。 - Z* {& Q: d1 `% J7 f1 g! x# S( P( X
Ｅ=2.1X106kg/cm2 9 C' r7 |4 k O
/ R+ ?2 \; C# e0 o 又
, q4 h8 B; M1 {; M, v* F" Y
( p" Q2 D6 K& z; `6 o+ i 将 s = 43kg/cm2代入上式，如Ｐ之压力值在5kg以内之程度， ! ^& y. O5 D, D ?; v
则假定的弹簧可以使用 ; J- s O& {/ k: g
* x) N5 D+ |; ` Ｐ=(1.4x2.1x106x3x0.143)/(4x123)=24202/6912=3.5014=3.5kg
! a1 W/ v& Z2 W/ {- g6 F7 Q 1 {/ w: D% g) A& C& m
弹簧的容许弯曲应力50kg/cm2以内，弹簧的压力在5kg以内，
9 E8 U) v& ^0 \9 H 故假定之值均可满足这些?
( Y! [& \) r. ?/ K1 T4 O 条件因此吾人决定下列的尺寸 l=120mm，b=30mm，t=1.4mm
4 A! E, @; U- A: ]! I 使用SUP5材料 |
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