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標題: 求助：一個手搖滾筒的理論分析 [打印本頁]
作者: 小a小橘子    時間: 2018-5-20 10:30
標題: 求助：一個手搖滾筒的理論分析
現(xiàn)在需要寫一個設計說明書，其中的理論分析設計計算部分不會。查閱了很多資料還是不懂。這是一個手搖的滾筒，中間有軸和軸承，由機座支撐，驅(qū)動方式為手動。% \" I2 L9 w- o3 O* G8 L9 P3 z
滾筒直徑300，長度500，重量10kg，滾筒里面放入質(zhì)量為20kg的物體。
1 N  o* w) Y" h軸長600，手柄長度不超過300。其他數(shù)據(jù)可以估算。4 S- R& V5 H+ O9 H
需要設計計算軸，軸承選用和校核，手柄受力分析。7 ?! {- @  _, D1 v3 E& f0 P, M
（軸受到的是均布載荷嗎？# \  K" v+ b" L' f
   屬于心軸還是轉(zhuǎn)軸，按彎曲強度計算還是彎扭強度計算* y' E' C* l6 _: w
   轉(zhuǎn)速和功率未知，可以通過其他已知條件導出嗎，沒有轉(zhuǎn)速和功率如何估算軸的直徑
4 V: C* x  _! C, g, @# _0 h   如果是轉(zhuǎn)動心軸的話，如何用彎曲強度計算）2 c! n% P+ L9 h5 F2 q
求大神指導，如果愿意的話請留下聯(lián)系方式。
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作者: 曉昀    時間: 2018-5-20 10:57
滾筒內(nèi)放20kg物體，這句話怎么解釋？這20公斤物體放在滾筒內(nèi)部的什么地方？- @' |5 e" T7 W/ K4 k3 ?
手柄長度不超過300，這個300是指滾筒中心到手搖柄之間的距離嗎？! H/ s' F2 Y7 l
4 e, p( \+ |+ n9 K9 k
還有一個問題如圖片所示。% N0 r4 }' P8 M8 k
作者: 小a小橘子    時間: 2018-5-20 11:09
曉昀 發(fā)表于 2018-5-20 10:571 z9 T1 Z+ X+ [. ?5 B+ z
滾筒內(nèi)放20kg物體，這句話怎么解釋？這20公斤物體放在滾筒內(nèi)部的什么地方？
+ P& L3 }: _; A: T5 y$ j6 d手柄長度不超過300，這個300是 ...

$ ^$ B4 L. p* T7 {$ ~: T20kg的物體均勻分布在滾筒內(nèi)，就是物體和滾筒加起來30kg壓在軸上面機構(gòu)總高度500，滾筒直徑300，滾筒底部距離下邊200，滾筒中心距離下邊350，手柄長度不超過300指的是搖起來不會干涉并給人手留了50的空間，手柄指的是圖中的曲柄 帶動軸轉(zhuǎn)動的桿。
9 O% q  L; n$ v% U0 ~! [圖指的是機座，沒錯。6 ^  H* m3 P0 ?
" u6 x% a; {- b) C6 e
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作者: 曉昀    時間: 2018-5-20 11:17
小a小橘子 發(fā)表于 2018-5-20 11:09& B+ _- v5 q' Z# v+ H$ ?) U- b% Z- F* B/ g
20kg的物體均勻分布在滾筒內(nèi)，就是物體和滾筒加起來30kg壓在軸上面機構(gòu)總高度500，滾筒直徑300，滾筒底部 ...
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手柄搖起來，滾筒轉(zhuǎn)動，這20公斤物體始終處理滾筒最低部，對嗎？. n, Q% W# U( ~% r# k: V
作者: 小a小橘子    時間: 2018-5-20 11:23
曉昀 發(fā)表于 2018-5-20 11:17% b5 |  n! d3 n! U$ v+ H! k, X
手柄搖起來，滾筒轉(zhuǎn)動，這20公斤物體始終處理滾筒最低部，對嗎？

3 W% G; {" g$ x0 p4 ]* |20kg物體固定在滾筒上，與滾筒成為一體，相當于只有一個30kg的滾筒在轉(zhuǎn)2 A& y) J3 O* N) [# F* L) ?
作者: 曉昀    時間: 2018-5-20 11:56
小a小橘子 發(fā)表于 2018-5-20 11:23
' J" M" B0 I( E" j# X! ]  E20kg物體固定在滾筒上，與滾筒成為一體，相當于只有一個30kg的滾筒在轉(zhuǎn)

6 p9 i6 W) g2 h$ K. v明白了。下午幫你看看。. [7 q7 S2 H" g7 H* \; K: s
作者: 曉昀    時間: 2018-5-20 21:16
本帖最后由 曉昀 于 2018-5-20 21:31 編輯
/ m- l) P. I, `  T  o# z8 @8 Y4 l# E
1、滾筒軸在轉(zhuǎn)動過程中，受到滾筒自身的重力q，滾筒上綁定的重物重量和人轉(zhuǎn)動滾筒一端手柄傳遞給滾筒的轉(zhuǎn)矩，滾筒轉(zhuǎn)動時既受到彎矩，也受到轉(zhuǎn)矩。所以，滾筒軸是轉(zhuǎn)軸，而不是芯軸（芯軸一般只受彎矩，而不受轉(zhuǎn)矩）。
1 y$ h" e+ k( N% y; G1 D4 U2 ?2 g( x7 p% {) M- e$ J  ^3 q
2、軸的設計和計算按照許用彎曲應力計算    先按轉(zhuǎn)矩初步估算軸的直徑和結(jié)構(gòu)設計，再畫出彎扭合成圖，計算危險截面的最大彎曲應力。8 Z7 R7 T, W3 x4 B
[attach]453693[/attach]
. {. U; c% @6 x! A# b) Z7 D  Q3、由于滾筒的長度較長，滾筒下綁定的重物重量比滾筒重量還重，所以，軸的強度設計完成之后，按剛度計算公式校核軸徑，調(diào)整軸徑值滿足強度和剛度的要求。
  z% j8 d% b5 d# I! X" ~* x
% i7 h7 C. a) D" [[attach]453695[/attach]
: O+ j) `1 n" d  I4 N4、初步估算人手動搖動手柄是否能搖動或者費不費力的問題。
  Q! ^' }  f6 Z1 O" y$ E將滾筒重量的分布力也按集中力來考慮（為了問題簡單化而設的，實際上，滾筒自重是分布力），那么也就是說，滾筒軸受到集中力是30公斤，這30公斤集中力在滾筒上產(chǎn)生的扭矩為
/ A: v: x1 O! WT1=30*0.98*0.15=4.41N.m
3 H3 Y$ x* P) j+ `$ g& K# f: l9 W6 c
人通過手柄要能轉(zhuǎn)動滾筒，必須克服T1，滾筒才能轉(zhuǎn)動，那么人給予滾筒軸的轉(zhuǎn)矩為9 F; r& ^; o2 r* T1 E
T2=70*0.98*0.3=20.58N.m  
$ ?' |+ B" Q+ ^) j' W上式中70為搖動滾筒手柄的人的體重；0.3是滾筒軸上人手握住手柄的位置到滾筒中心軸線的距離（題目中已知為不大于300）+ L" i( m3 X% `$ X, {' G  @

: V2 M' O3 x; W4 N. S從上面計算看，T2>>T1，也就是人通過手柄搖動滾筒軸，是比較輕松的。3 `/ l- y& @7 V* H, b: V
5、滾筒軸的結(jié)構(gòu)尺寸已經(jīng)知道了，軸承按照手冊進行計算和選擇就可以了。如果人工手搖轉(zhuǎn)動滾筒，轉(zhuǎn)速取n=2～3r/min即可。你自己再考慮下這個值* x( b2 S' h( J
6 U2 T: R: ]5 ]. {/ v
作者: 小a小橘子    時間: 2018-5-21 16:14
曉昀 發(fā)表于 2018-5-20 21:16! L( C" g" h6 u
1、滾筒軸在轉(zhuǎn)動過程中，受到滾筒自身的重力q，滾筒上綁定的重物重量和人轉(zhuǎn)動滾筒一端手柄傳遞給滾筒的轉(zhuǎn)矩 ...
* I0 a2 x8 X" m# r# ^
好詳細，一下子就豁然開朗了，非常感謝。- n- ]' O; m8 M( Y
不過我最后還有一個疑問，就是在估算軸的直徑時，轉(zhuǎn)速可以估計那么功率也是可以估計的嗎。我在不知道功率的時候改如何計算，或者功率有個差不多的值嗎。
4 d2 [6 T3 |! ^8 C( Z, C& h
作者: 曉昀    時間: 2018-5-21 18:19
晚上給你說說怎么計算吧
作者: 曉昀    時間: 2018-5-21 22:08
轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速都已經(jīng)知道了，利用下面的公式就可以計算滾筒軸轉(zhuǎn)動時需要的功率，不過這個功率要除以一對軸承的機械效率0.98，才是滾筒軸轉(zhuǎn)動的實際功率。
作者: 小a小橘子    時間: 2018-5-21 23:44
曉昀 發(fā)表于 2018-5-21 22:08$ F" f5 O9 E$ Q% O, w
轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速都已經(jīng)知道了，利用下面的公式就可以計算滾筒軸轉(zhuǎn)動時需要的功率，不過這個功率要除以一對軸承的 ...
5 t. }% X6 ^! Z
非常感謝，您幫了我一個大忙
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