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标题:求助：一个手摇滚筒的理论分析 [打印本页]
作者:小a小橘子 时间:2018-5-20 10:30
标题:求助：一个手摇滚筒的理论分析
现在需要写一个设计说明书，其中的理论分析设计计算部分不会。查阅了很多资料还是不懂。这是一个手摇的滚筒，中间有轴和轴承，由机座支撑，驱动方式为手动。 - X4 v8 Y6 D$ X$ ]
滚筒直径300，长度500，重量10kg，滚筒里面放入质量为20kg的物体。
( T7 i) t+ X* Q9 c0 I" Y轴长600，手柄长度不超过300。其他数据可以估算。 # x% X3 N+ `4 x0 W ~
需要设计计算轴，轴承选用和校核，手柄受力分析。
0 ]. N$ K3 O. F+ W) c* v& P4 t9 ^（轴受到的是均布载荷吗？
0 A k) v6 }, z属于心轴还是转轴，按弯曲强度计算还是弯扭强度计算 $ _; b" t& w% n, v* X( W
转速和功率未知，可以通过其他已知条件导出吗，没有转速和功率如何估算轴的直径
0 W) E( O, U/ R" o+ B/ U( E如果是转动心轴的话，如何用弯曲强度计算）
% U7 z6 O* H" p3 ^, C" \求大神指导，如果愿意的话请留下联系方式。
3 T+ P; L% y |" p" n1 _ - l8 z* e" F, r
' t0 ~7 s/ _9 n+ v4 ]) c
* J M l7 q$ b

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作者:晓昀 时间:2018-5-20 10:57
滚筒内放20kg物体，这句话怎么解释？这20公斤物体放在滚筒内部的什么地方？ 0 u: M: J! O) Q9 y1 j6 B
手柄长度不超过300，这个300是指滚筒中心到手摇柄之间的距离吗？
4 b' \! J6 S& r5 y ) l- H) H# v0 t& Z
还有一个问题如图片所示。
# A# ~; ^1 o# o- K
作者:小a小橘子 时间:2018-5-20 11:09
晓昀 发表于 2018-5-20 10:57 & r. l+ K& |& z& x
滚筒内放20kg物体，这句话怎么解释？这20公斤物体放在滚筒内部的什么地方？
( i' P. z, @# N& [( {% _# Q1 v+ ]! J手柄长度不超过300，这个300是 ...
" K2 H# D+ @) L& I0 G
20kg的物体均匀分布在滚筒内，就是物体和滚筒加起来30kg压在轴上面机构总高度500，滚筒直径300，滚筒底部距离下边200，滚筒中心距离下边350，手柄长度不超过300指的是摇起来不会干涉并给人手留了50的空间，手柄指的是图中的曲柄 带动轴转动的杆。
. G/ G$ }0 }# x2 r0 {图指的是机座，没错。 , c/ i3 V# ]7 c# w* S1 j
" B& Z( e/ ~$ }

+ P/ |0 j$ X; z7 |3 d0 N+ Y
作者:晓昀 时间:2018-5-20 11:17
小a小橘子 发表于 2018-5-20 11:09 5 S- j+ p, I2 D* A
20kg的物体均匀分布在滚筒内，就是物体和滚筒加起来30kg压在轴上面机构总高度500，滚筒直径300，滚筒底部 ...

, e. g. ^0 e& O" ~! U7 Q手柄摇起来，滚筒转动，这20公斤物体始终处理滚筒最低部，对吗？
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作者:小a小橘子 时间:2018-5-20 11:23
晓昀 发表于 2018-5-20 11:17
* S# U l" Y, _( W9 q手柄摇起来，滚筒转动，这20公斤物体始终处理滚筒最低部，对吗？

; V5 y# S/ W( n) Q! w20kg物体固定在滚筒上，与滚筒成为一体，相当于只有一个30kg的滚筒在转 ! l' q& E7 w* \0 K2 v3 ]
作者:晓昀 时间:2018-5-20 11:56
小a小橘子 发表于 2018-5-20 11:23 9 P4 F4 _/ e& q( m
20kg物体固定在滚筒上，与滚筒成为一体，相当于只有一个30kg的滚筒在转
! p/ i9 ^) U+ q7 F2 x
明白了。下午帮你看看。 ; G, b* S5 v# X3 Z+ [0 J* E9 A
作者:晓昀 时间:2018-5-20 21:16
本帖最后由 晓昀 于 2018-5-20 21:31 编辑 " _5 `* X- ?; v( A2 B& a

8 ~& H8 F9 E5 Y- `1、滚筒轴在转动过程中，受到滚筒自身的重力q，滚筒上绑定的重物重量和人转动滚筒一端手柄传递给滚筒的转矩，滚筒转动时既受到弯矩，也受到转矩。所以，滚筒轴是转轴，而不是芯轴（芯轴一般只受弯矩，而不受转矩）。 ! V( c% J! |0 g
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2、轴的设计和计算按照许用弯曲应力计算 先按转矩初步估算轴的直径和结构设计，再画出弯扭合成图，计算危险截面的最大弯曲应力。 ' H2 [2 {+ Z6 d# `
[attach]453693[/attach]
) {8 a9 d- l# v1 |1 B* _3、由于滚筒的长度较长，滚筒下绑定的重物重量比滚筒重量还重，所以，轴的强度设计完成之后，按刚度计算公式校核轴径，调整轴径值满足强度和刚度的要求。
: V$ z2 M# K5 N3 B1 r2 a
8 d# i% F+ W. k/ {[attach]453695[/attach]
/ g4 W7 J6 Y8 m4、初步估算人手动摇动手柄是否能摇动或者费不费力的问题。
s. Q1 L! f$ d! Z) \将滚筒重量的分布力也按集中力来考虑（为了问题简单化而设的，实际上，滚筒自重是分布力），那么也就是说，滚筒轴受到集中力是30公斤，这30公斤集中力在滚筒上产生的扭矩为 " L# x. y& x4 z' n
T1=30*0.98*0.15=4.41N.m
% O& Y, @ E- {- z7 h, C5 A) u M' ~ ' [" u# t0 A' V/ ?' y, k4 A9 r
人通过手柄要能转动滚筒，必须克服T1，滚筒才能转动，那么人给予滚筒轴的转矩为 1 F4 f9 c" d) w( t9 Z& F5 N' N
T2=70*0.98*0.3=20.58N.m
; a. h1 g$ \; c+ v" G1 G6 K上式中70为摇动滚筒手柄的人的体重；0.3是滚筒轴上人手握住手柄的位置到滚筒中心轴线的距离（题目中已知为不大于300）
6 g/ _4 w' W9 u1 o; n0 \
, I8 Q) O I E从上面计算看，T2>>T1，也就是人通过手柄摇动滚筒轴，是比较轻松的。
j' A, {9 U9 \4 b9 O- X5、滚筒轴的结构尺寸已经知道了，轴承按照手册进行计算和选择就可以了。如果人工手摇转动滚筒，转速取n=2～3r/min即可。你自己再考虑下这个值 & p# y0 k3 F1 p# s" o9 ]
' A h+ K& S" M5 A% p7 q% T
作者:小a小橘子 时间:2018-5-21 16:14
晓昀 发表于 2018-5-20 21:16 * I) e' E& j; z4 @
1、滚筒轴在转动过程中，受到滚筒自身的重力q，滚筒上绑定的重物重量和人转动滚筒一端手柄传递给滚筒的转矩 ...

S* n8 a; y# Q; d1 i好详细，一下子就豁然开朗了，非常感谢。 ( i! _" k$ P( k( k4 T0 W
不过我最后还有一个疑问，就是在估算轴的直径时，转速可以估计那么功率也是可以估计的吗。我在不知道功率的时候改如何计算，或者功率有个差不多的值吗。
, \8 ]" }, \( O8 ~# j: |2 r; ^1 H. i; B
作者:晓昀 时间:2018-5-21 18:19
晚上给你说说怎么计算吧
作者:晓昀 时间:2018-5-21 22:08
转矩和转速都已经知道了，利用下面的公式就可以计算滚筒轴转动时需要的功率，不过这个功率要除以一对轴承的机械效率0.98，才是滚筒轴转动的实际功率。
作者:小a小橘子 时间:2018-5-21 23:44
晓昀 发表于 2018-5-21 22:08
/ P) L! Y, b' b4 C转矩和转速都已经知道了，利用下面的公式就可以计算滚筒轴转动时需要的功率，不过这个功率要除以一对轴承的 ...

# U( j+ x, _4 V* ~非常感谢，您帮了我一个大忙 0 o7 H- U4 G0 Y8 m




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