求助：一個手搖滾筒的理論分析

小a小橘子

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,，驅動方式為手動。
滾筒直徑300,，長度500,，重量10kg，滾筒里面放入質量為20kg的物體,。
; v  j/ a* W; r0 J+ y7 M4 k軸長600,，手柄長度不超過300。其他數(shù)據(jù)可以估算,。
需要設計計算軸,，軸承選用和校核，手柄受力分析,。
（軸受到的是均布載荷嗎,？
. ?  Z! k- e8 I& Y   屬于心軸還是轉軸,，按彎曲強度計算還是彎扭強度計算
) q% D) A; U9 H; s# |& x   轉速和功率未知，可以通過其他已知條件導出嗎,，沒有轉速和功率如何估算軸的直徑
   如果是轉動心軸的話,，如何用彎曲強度計算）
) {& c7 G( }( j; l 求大神指導，如果愿意的話請留下聯(lián)系方式,。


: y1 {9 Q2 x- e

曉昀

滾筒內放20kg物體,，這句話怎么解釋？這20公斤物體放在滾筒內部的什么地方,？
, P& G$ y8 K2 z4 \& k0 A( _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？

- N0 w5 y; O* m  Y8 f( }* W還有一個問題如圖片所示,。
9 p. w( d: r1 L* g5 W6 k

小a小橘子

曉昀 發(fā)表于 2018-5-20 10:57
* T7 _, o* ~% X' U滾筒內放20kg物體,，這句話怎么解釋,？這20公斤物體放在滾筒內部的什么地方？
* x% @. e: Y' M( Z% f手柄長度不超過300,，這個300是 ...

" U6 a6 c1 z* d& c5 G; n( K20kg的物體均勻分布在滾筒內,，就是物體和滾筒加起來30kg壓在軸上面機構總高度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 帶動軸轉動的桿,。
圖指的是機座，沒錯,。

0 g9 ^" t0 x0 C2 T  m: Y3 J

曉昀

小a小橘子 發(fā)表于 2018-5-20 11:09
- f$ w' q5 f. o7 \20kg的物體均勻分布在滾筒內,，就是物體和滾筒加起來30kg壓在軸上面機構總高度500，滾筒直徑300,，滾筒底部 ...

8 M2 @$ Q3 L4 t5 J; q手柄搖起來,，滾筒轉動，這20公斤物體始終處理滾筒最低部,，對嗎,？

小a小橘子

曉昀 發(fā)表于 2018-5-20 11:17
+ S; z" ]# S" y, o手柄搖起來，滾筒轉動,，這20公斤物體始終處理滾筒最低部,，對嗎,？

5 V( @5 J: Y5 C% V3 j20kg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
+ `3 g3 A7 d8 m5 W+ a2 _

曉昀

小a小橘子 發(fā)表于 2018-5-20 11:23
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

: L  v' _: @! q& Z明白了,。下午幫你看看,。
1 a- v: d5 X0 O" \" o0 g

曉昀

9 D7 _( O# U1 a, `# h# m, B, K1、滾筒軸在轉動過程中,，受到滾筒自身的重力q,，滾筒上綁定的重物重量和人轉動滾筒一端手柄傳遞給滾筒的轉矩，滾筒轉動時既受到彎矩,，也受到轉矩,。所以，滾筒軸是轉軸,，而不是芯軸（芯軸一般只受彎矩，而不受轉矩）,。

+ C5 s! P( u) z3 r' v2,、軸的設計和計算按照許用彎曲應力計算    先按轉矩初步估算軸的直徑和結構設計，再畫出彎扭合成圖,，計算危險截面的最大彎曲應力,。

3、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,，調整軸徑值滿足強度和剛度的要求。
- D* \  k6 O- U( b- w
4 ^4 A# d" A7 k% @$ A
4,、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,。
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生的扭矩為
6 e- N$ k3 P! c' e& P3 eT1=30*0.98*0.15=4.41N.m
: L+ r( P0 G4 x1 p1 A
  ]' `) S7 D. S人通過手柄要能轉動滾筒,，必須克服T1，滾筒才能轉動,，那么人給予滾筒軸的轉矩為
T2=70*0.98*0.3=20.58N.m  
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）

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,。
5、滾筒軸的結構尺寸已經(jīng)知道了,，軸承按照手冊進行計算和選擇就可以了,。如果人工手搖轉動滾筒，轉速取n=2～3r/min即可,。你自己再考慮下這個值

小a小橘子

曉昀 發(fā)表于 2018-5-20 21:16
1,、滾筒軸在轉動過程中,，受到滾筒自身的重力q，滾筒上綁定的重物重量和人轉動滾筒一端手柄傳遞給滾筒的轉矩 ...

5 O  X' d# h& T, u9 S* ]' j好詳細,，一下子就豁然開朗了,，非常感謝。
不過我最后還有一個疑問,，就是在估算軸的直徑時,，轉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,。

曉昀

晚上給你說說怎么計算吧

曉昀

轉矩和轉速都已經(jīng)知道了，利用下面的公式就可以計算滾筒軸轉動時需要的功率,，不過這個功率要除以一對軸承的機械效率0.98,，才是滾筒軸轉動的實際功率。