Name: sizing a solid power transmission shaft
Uploaded: 2024-05-23T12:59:58.000Z
Duration: 1 min 9 s
Channel: JoVE

يدور عمود صلب ، وينقل الطاقة من المحرك إلى أداة آلية متصلة بالترس. بالنظر إلى إجهاد القص المسموح به ، احسب أصغر قطر ممكن للعمود الصلب.
أولا ، احسب عزم الدوران المبذول على الترس باستخدام ثورة العمود وقيم نقل الطاقة.
يتم حساب القوى العرضية المقابلة المؤثرة على التروس باستخدام عزم الدوران.
تحدد مخططات عزم الانحناء قيم عزم الانحناء للقوى المؤثرة على المستويين الأفقي والرأسي.
في جميع المقاطع المستعرضة التي يحتمل أن تكون حرجة ، احسب الجذر التربيعي لمجموع مربعات لحظات الانحناء والالتواء.
احصل على نسبة العزم القطبي عن طريق استبدال القيم المعروفة والمحسوبة في العلاقة التي تساوي إجهاد القص مع نسبة العزم القطبي والقيمة القصوى المشتقة من الجذر التربيعي لمجموع مربعات لحظات الانحناء والالتواء.
أخيرا ، حدد نصف قطر العمود وأصغر قطر مسموح به باستخدام قيمة نسبة العزم القطبي.

أعمدة ناقل الحركة: حل المسألة

<div style="direction: rtl;">
 يتضمن تصميم عمود صلب ينقل الطاقة من المحرك إلى أداة الآلة سلسلة من الحسابات للتأكد من قدرة العمود على تحمل الضغوط المطبقة من خلال عزوم الانحناء وعزم الدوران. أولاً، احسب عزم الدوران المؤثر على الترس، مع الأخذ في الاعتبار الطاقة المنقولة بواسطة العمود وسرعة دورانه. بعد ذلك، قم بحساب القوى العرضية المؤثرة على التروس، والتي ترتبط مباشرة بعزم الدوران ونصف قطر التروس.
 
 بعد ذلك، استخدم مخططات عزم الانحناء للعمود لتحديد قيم عزم الانحناء بسبب القوى المؤثرة في المستويات الأفقية والرأسية. في المقاطع العرضية المحتملة للعمود، حدد الضغوط المجمعة من عزوم الانحناء والالتواء هذه عن طريق حساب الجذر التربيعي لمجموع مربعات هذه القيم. يساعد هذا التحليل في تقييم ما إذا كان العمود يمكنه التعامل مع الضغط دون أن يفشل. ثم، حساب عزم الجمود القطبي، وهو أمر بالغ الأهمية لربط إجهاد القص مع الالتواء وعزوم الانحناء.
 
 <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/15664/15664_Equation_1.svg" style="text-align: center; height: 58px;">
 يتحقق هذا الحساب من قدرة العمود على تحمل القوى المطبقة. وأخيرًا، قم بحساب الحد الأدنى المطلوب للقطر بناءً على عزم القصور الذاتي القطبي، مما يضمن قدرته على تحمل الضغوط المحسوبة مع الحد الأدنى من استخدام المواد مع تلبية معايير السلامة والأداء.
 
</div>

يدور عمود صلب ، وينقل الطاقة من المحرك إلى أداة آلية متصلة بالترس. بالنظر إلى إجهاد القص المسموح به ، احسب ...

Education

JoVE Core

Mechanical Engineering

الهندسة الميكانيكية

Unit 1

الوحدة الأولى

Principal Stresses under a Given Loading

الإجهادات الرئيسية تحت تأثير حمل معين

KEY TERMS AND CONCEPTS

المصطلحات والمفاهيم الأساسية

Transmission Shafts: Problem Solving

sizing a solid power transmission shaft

A solid power transmission shaft must be sized so it can carry both torque and bending loads. In this problem, the shaft connects a motor to a machine tool through a gear, so the design must resist the stress created by rotation and force transfer.

The first step is to calculate the torque on the gear. This uses the power carried by the shaft and its rotational speed. The tangential force on the gear is then found from the torque and the gear radius.

Next, bending moment diagrams are used for the shaft. These diagrams show the bending moments produced by forces in the horizontal and vertical planes. At critical transverse sections of the shaft, the bending and torsional stresses are combined by taking the square root of the sum of the squares of these values.

That combined-stress check helps show whether the shaft can resist failure under the applied loading. The polar moment of inertia is then calculated. This value links shear stress with torsion and bending moments and is used to verify the shaft’s strength.

The final step is to find the minimum required shaft diameter from the polar moment of inertia. This gives a solid shaft size that can handle the calculated stresses while using as little material as possible. The design must still meet safety and performance standards.

Sizing a Solid Power Transmission Shaft

principal stresses in a beam

Beam Stress Patterns Under Transverse Load

Beam stress patterns under transverse load depend on both bending and shear. In a prismatic beam, these two effects work together to shape how stress is distributed across the cross-section and to help engineers judge structural integrity. The largest normal, or bending, stress appears at the outer fibers of the beam. It drops in a straight line to zero at the neutral axis, which is the line in the cross-section where bending stress changes direction. Shear stress behaves differently. It is...

design of transmission shafts - stress analysis

design-of-transmission-shafts-stress-analysis

Transmission Shaft Bending and Torsion

Transmission shafts carry power while facing both bending and torsion. In gear systems, these loads create force-couple systems at the center of the shaft cross-section. That means the shaft must be checked for transverse loading and twisting at the same time. The transverse loads create shearing stress, but it is usually smaller than the stress from torque and is often ignored. Even so, the normal stress from these loads can add to the maximum shearing stress in the shaft. To find that normal...

transmission shafts: problem solving

A solid power transmission shaft must be sized so it can carry both torque and bending loads. In this problem, the shaft connects a motor to a machine tool through a gear, so the design must resist the stress created by rotation and force transfer. The first step is to calculate the torque on the gear. This uses the power carried by the shaft and its rotational speed. The tangential force on the gear is then found from the torque and the gear radius. Next, bending moment diagrams are used for...

stresses under combined loadings

Principal and Shear Stresses in a Bent Tube

A bent tube with a circular cross-section can experience normal stress, shear stress, principal stress, and maximum shearing stress when several loads act on it. To analyze these stresses, the tube is sliced at key points and the internal forces at each section are examined at the centroid. This helps show how the material responds under combined loading. Normal stress comes from axial forces and bending moments. It can be tensile or compressive, and it changes across the cross-section from...

key terms and concepts

Learn how a solid transmission shaft is sized by calculating torque, tangential force, bending moments, combined stress, and minimum diameter for safe design.

Sizing a Solid Power Transmission Shaft | JoVE K12

JoVE Core Mechanical Engineering offers concise, easy-to-understand animated videos covering key topics such as equilibrium, forces, truss analysis, and structural mechanics. Explore their real-world applications, and witness these concepts in action through scientist-led experiments.

mechanical engineering

Sizing a Solid Power Transmission Shaft

Description

Transcript