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

Un eje sólido gira, transmitiendo la potencia del motor a una máquina herramienta conectada al engranaje. Dado el esfuerzo cortante permitido, calcule el diámetro más pequeño posible del eje sólido.
En primer lugar, calcule el par ejercido sobre el engranaje utilizando los valores de revolución del eje y transmisión de potencia.
Las fuerzas tangenciales correspondientes que actúan sobre los engranajes se calculan utilizando el par.
Los diagramas de momento flector determinan los valores de momento flector para las fuerzas que actúan en los planos horizontal y vertical.
En todas las secciones transversales potencialmente críticas, calcule la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de los momentos de flexión y la torsión.
Obtenga la relación de momento polar sustituyendo los valores conocidos y calculados en la relación que iguala el esfuerzo cortante con la relación de momento polar y el valor máximo derivado de la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de los momentos de flexión y torsión.
Finalmente, determine el radio del eje y el diámetro más pequeño permitido utilizando el valor de la relación de momento polar.

ejes de transmisión: resolución de problemas

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 El diseño de un eje sólido que transmite potencia desde un motor a una máquina herramienta implica una serie de cálculos para garantizar que el eje pueda soportar las tensiones aplicadas por los momentos de flexión y los pares de torsión. Primero, calcule el par ejercido sobre el engranaje, considerando la potencia transmitida por el eje y su velocidad de rotación. A continuación, calcule las fuerzas tangenciales que actúan sobre los engranajes, que se relacionan directamente con el par y el radio del engranaje.
 
 A continuación, utilice diagramas de momento flector del eje para identificar los valores del momento flector debido a las fuerzas que actúan en los planos horizontal y vertical. En secciones transversales potencialmente críticas del eje, determine las tensiones combinadas de estos momentos de flexión y torsión calculando la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de estos valores. Este análisis ayuda a evaluar si el eje puede soportar la tensión sin fallar. Luego, calcule el momento polar de inercia, que es crucial para vincular el esfuerzo cortante con los momentos de torsión y flexión.
 
 <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/15664/15664_Equation_1.svg" style="text-align: center; height: 58px;">
 Este cálculo verifica la capacidad del eje para soportar las fuerzas aplicadas. Finalmente, calcule el diámetro mínimo requerido del eje en función del momento polar de inercia, asegurándose de que pueda soportar las tensiones calculadas con un uso mínimo de material y al mismo tiempo cumplir con los estándares de seguridad y rendimiento.
 
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Ejes de transmisión: resolución de problemas

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Educación

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Ingeniería Mecánica

Unit 1

Unidad 1

Principal Stresses under a Given Loading

Esfuerzos principales bajo una carga dada

KEY TERMS AND CONCEPTS

TÉRMINOS Y CONCEPTOS CLAVE

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

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Sizing a Solid Power Transmission Shaft

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