求助：一個(gè)手搖滾筒的理論分析

小a小橘子

現(xiàn)在需要寫(xiě)一個(gè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū),，其中的理論分析設(shè)計(jì)計(jì)算部分不會(huì)。查閱了很多資料還是不懂,。這是一個(gè)手搖的滾筒,，中間有軸和軸承,，由機(jī)座支撐,，驅(qū)動(dòng)方式為手動(dòng),。
滾筒直徑300，長(zhǎng)度500,，重量10kg,，滾筒里面放入質(zhì)量為20kg的物體。
6 Y1 ]4 ~. a- @* v- E軸長(zhǎng)600,，手柄長(zhǎng)度不超過(guò)300,。其他數(shù)據(jù)可以估算。
9 \. v& n8 ?& z: }+ D& K需要設(shè)計(jì)計(jì)算軸,，軸承選用和校核,，手柄受力分析。
  J! m" A- _, Z. x* S$ K) o（軸受到的是均布載荷嗎,？
& o% I) u. P6 J' o   屬于心軸還是轉(zhuǎn)軸,，按彎曲強(qiáng)度計(jì)算還是彎扭強(qiáng)度計(jì)算
8 o4 S! Q0 }3 _0 S   轉(zhuǎn)速和功率未知，可以通過(guò)其他已知條件導(dǎo)出嗎,，沒(méi)有轉(zhuǎn)速和功率如何估算軸的直徑
3 r/ Y/ b( I$ P  @( ]( f   如果是轉(zhuǎn)動(dòng)心軸的話,，如何用彎曲強(qiáng)度計(jì)算）
求大神指導(dǎo)，如果愿意的話請(qǐng)留下聯(lián)系方式,。
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曉昀

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,？
手柄長(zhǎng)度不超過(guò)300,，這個(gè)300是指滾筒中心到手搖柄之間的距離嗎？
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還有一個(gè)問(wèn)題如圖片所示,。

小a小橘子

曉昀 發(fā)表于 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？
3 ?- g) m% z, j- F% i手柄長(zhǎng)度不超過(guò)300,，這個(gè)300是 ...

20kg的物體均勻分布在滾筒內(nèi),，就是物體和滾筒加起來(lái)30kg壓在軸上面機(jī)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(zhǎng)度不超過(guò)300指的是搖起來(lái)不會(huì)干涉并給人手留了50的空間，手柄指的是圖中的曲柄 帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的桿,。
- p$ g. q  j8 ]* t+ m7 R$ F/ v$ T) S圖指的是機(jī)座,，沒(méi)錯(cuò)。

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曉昀

小a小橘子 發(fā)表于 2018-5-20 11:09
20kg的物體均勻分布在滾筒內(nèi),，就是物體和滾筒加起來(lái)30kg壓在軸上面機(jī)構(gòu)總高度500,，滾筒直徑300，滾筒底部 ...

手柄搖起來(lái),，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng),，這20公斤物體始終處理滾筒最低部，對(duì)嗎,？

小a小橘子

曉昀 發(fā)表于 2018-5-20 11:17
手柄搖起來(lái),，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，這20公斤物體始終處理滾筒最低部,，對(duì)嗎,？

# k3 R' |+ A* l20kg物體固定在滾筒上，與滾筒成為一體,，相當(dāng)于只有一個(gè)30kg的滾筒在轉(zhuǎn)
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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(dāng)于只有一個(gè)30kg的滾筒在轉(zhuǎn)

* J- u9 G8 Z3 L! H) ]5 c明白了,。下午幫你看看,。

曉昀

; {* P1 }/ d1 V8 s& k: ~1、滾筒軸在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)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(dòng)滾筒一端手柄傳遞給滾筒的轉(zhuǎn)矩，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)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）,。
* }' A; U' a0 `& w4 c
, b8 d4 o7 q3 K% c7 e2,、軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算按照許用彎曲應(yīng)力計(jì)算    先按轉(zhuǎn)矩初步估算軸的直徑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，再畫(huà)出彎扭合成圖,，計(jì)算危險(xiǎn)截面的最大彎曲應(yīng)力,。

5 M% x* C" @7 O: p; h6 \5 \* S3、由于滾筒的長(zhǎng)度較長(zhǎng),，滾筒下綁定的重物重量比滾筒重量還重,，所以,，軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)完成之后，按剛度計(jì)算公式校核軸徑,，調(diào)整軸徑值滿足強(qiáng)度和剛度的要求,。
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4、初步估算人手動(dòng)搖動(dòng)手柄是否能搖動(dòng)或者費(fèi)不費(fèi)力的問(wèn)題,。
將滾筒重量的分布力也按集中力來(lái)考慮（為了問(wèn)題簡(jiǎn)單化而設(shè)的,，實(shí)際上，滾筒自重是分布力）,，那么也就是說(shuō),，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
2 G7 k9 n  y2 k; J' f, z- fT1=30*0.98*0.15=4.41N.m

. k$ i, O& |3 w5 U) I5 Y3 h* |- m人通過(guò)手柄要能轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒,，必須克服T1,，滾筒才能轉(zhuǎn)動(dòng)，那么人給予滾筒軸的轉(zhuǎn)矩為
T2=70*0.98*0.3=20.58N.m  
5 o9 o. }) o- l) `0 b, Y" _! d* e上式中70為搖動(dòng)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）
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  Z! o8 {' a* U+ Q" ?從上面計(jì)算看,，T2>>T1，也就是人通過(guò)手柄搖動(dòng)滾筒軸,，是比較輕松的,。
5、滾筒軸的結(jié)構(gòu)尺寸已經(jīng)知道了,，軸承按照手冊(cè)進(jìn)行計(jì)算和選擇就可以了,。如果人工手搖轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒，轉(zhuǎn)速取n=2～3r/min即可,。你自己再考慮下這個(gè)值

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小a小橘子

曉昀 發(fā)表于 2018-5-20 21:16
1,、滾筒軸在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)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(dòng)滾筒一端手柄傳遞給滾筒的轉(zhuǎn)矩 ...

/ X) D) B( ?& S好詳細(xì),，一下子就豁然開(kāi)朗了,，非常感謝。
不過(guò)我最后還有一個(gè)疑問(wèn),，就是在估算軸的直徑時(shí),，轉(zhuǎn)速可以估計(jì)那么功率也是可以估計(jì)的嗎。我在不知道功率的時(shí)候改如何計(jì)算,，或者功率有個(gè)差不多的值嗎,。
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曉昀

晚上給你說(shuō)說(shuō)怎么計(jì)算吧

曉昀

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(jì)算滾筒軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)需要的功率，不過(guò)這個(gè)功率要除以一對(duì)軸承的機(jī)械效率0.98,，才是滾筒軸轉(zhuǎn)動(dòng)的實(shí)際功率,。