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

פיר מוצק מסתובב, מעביר כוח מהמנוע לכלי מכונה המחובר לגלגל השיניים. בהתחשב בלחץ הגזירה המותר, חשב את הקוטר הקטן ביותר האפשרי של הפיר המוצק.
ראשית, חשב את המומנט המופעל על גלגל השיניים באמצעות מהפכת הפיר וערכי העברת הכוח.
הכוחות המשיקים המתאימים הפועלים על גלגלי השיניים מחושבים באמצעות המומנט.
דיאגרמות מומנט הכיפוף קובעות את ערכי מומנט הכיפוף עבור כוחות הפועלים במישור האופקי והאנכי.
בכל החתכים הרוחביים הפוטנציאליים הקריטיים, חשב את השורש הריבועי של סכום הריבועים של מומנטי כיפוף, ופיתול.
קבל את יחס המומנט הקוטבי על ידי החלפת הערכים הידועים והמחושבים ביחס המשווה מתח גזירה עם יחס המומנט הקוטבי והערך המרבי הנגזר מהשורש הריבועי של סכום ריבועי מומנטי הכיפוף והפיתול.
לבסוף, קבע את רדיוס הפיר ואת הקוטר הקטן ביותר המותר באמצעות ערך יחס המומנט הקוטבי.

צירי תמסורת: פתרון בעיות

<div style="direction: rtl;">
 תכנון ציר מוצק המעביר כוח ממנוע לכלי מכונה כולל סדרה של חישובים כדי להבטיח שהציר יכול לעמוד במאמצים המופעלים על ידי מומנטי הכפיפה והכוח. ראשית, חשבו את המומנט המופעל על ההילוך, בהתחשב בכוח המועבר על ידי הציר ומהירות הסיבוב שלו. לאחר מכן, חשבו את הכוחות המשיקים הפועלים על גלגלי השיניים, הקשורים ישירות למומנט ולרדיוס ההילוכים.
 
 לאחר מכן, השתמשו בתרשימים של מומנט כפיפה עבור הציר כדי לזהות את ערכי מומנט הכפיפה עקב כוחות הפועלים במישורים אופקיים ואנכיים. בקטעים רוחביים בעלי פוטנציאל קריטי של הציר, קבעו את המאמצים המשולבים ממומנט הכפיפה והפיתול על ידי חישוב השורש הריבועי של סכום הריבועים של ערכים אלה. ניתוח זה עוזר להעריך אם הציר יכול להתמודד עם המאמץ מבלי להיכשל. לאחר מכן, חשבו את מומנט האינרציה הקוטבי, שהוא חיוני לקישור מאמץ הגזירה עם מומנטי הכוח והכפיפה.
 
 <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/15664/15664_Equation_1.svg" style="text-align: center; height: 58px;">
 חישוב זה מאמת את יכולתו של הציר לסבול את הכוחות המופעלים. לבסוף, חשבו את הקוטר המינימלי הנדרש של הציר בהתבסס על מומנט האינרציה הקוטבי, וודאו שהוא יכול לעמוד במאמצים המחושבים עם שימוש מינימלי בחומרים תוך עמידה בתקני בטיחות וביצועים.
 
</div>

פיר מוצק מסתובב, מעביר כוח מהמנוע לכלי מכונה המחובר לגלגל השיניים. בהתחשב בלחץ הגזירה המותר, חשב את ...

Education

JoVE Core

Mechanical Engineering

הנדסת מכונות

Unit 1

יחידה 1

Principal Stresses under a Given Loading

מאמצים ראשיים תחת עומס נתון

KEY TERMS AND CONCEPTS

מונחים ומושגים מרכזיים

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