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

중실축이 회전하여 모터에서 기어에 연결된 공작 기계로 동력을 전달합니다. 허용 가능한 전단 응력이 주어지면 솔리드 샤프트의 가능한 가장 작은 직경을 계산합니다.
먼저 샤프트 회전수와 동력 전달 값을 사용하여 기어에 가해지는 토크를 계산합니다.
기어에 작용하는 해당 접선력은 토크를 사용하여 계산됩니다.
굽힘 모멘트 다이어그램은 수평 및 수직 평면에 작용하는 힘에 대한 굽힘 모멘트 값을 결정합니다.
잠재적으로 중요한 모든 횡단면에서, 굽힘 모멘트와 비틀림의 제곱합의 제곱근을 계산합니다.
알려진 값과 계산된 값을 전단 응력을 극 모멘트 비율과 동일시하는 관계식과 굽힘 모멘트와 비틀림 제곱의 제곱근에서 파생된 최대값으로 대체하여 극 모멘트 비율을 구합니다.
마지막으로, Polar Moment ratio 값을 사용하여 샤프트의 반경과 최소 허용 직경을 결정합니다.

변속기 샤프트: 문제 해결

모터에서 공작 기계로 동력을 전달하는 솔리드 샤프트를 설계하려면 샤프트가 굽힘 모멘트와 토크로 인해 적용되는 응력을 견딜 수 있는지 확인하기 위한 일련의 계산이 필요합니다. 먼저, 샤프트가 전달하는 동력과 회전 속도를 고려하여 기어에 가해지는 토크를 계산합니다. 그런 다음 토크 및 기어 반경과 직접적으로 관련된 기어에 작용하는 접선력을 계산합니다.

다음으로 샤프트의 굽힘 모멘트 다이어그램을 사용하여 수평 및 수직 평면에 작용하는 힘으로 인한 굽힘 모멘트 값을 식별합니다. 샤프트의 잠재적으로 중요한 횡단면에서 이러한 값의 제곱합의 제곱근을 계산하여 이러한 굽힘 모멘트와 비틀림의 결합된 응력을 결정합니다. 이 분석은 샤프트가 고장 없이 응력을 처리할 수 있는지 여부를 평가하는 데 도움이 됩니다. 그런 다음 전단 응력을 비틀림 및 굽힘 모멘트와 연결하는 데 중요한 극관성 모멘트를 계산합니다.

<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/15664/15664_Equation_1.svg" style="height: 58px;">

이 계산은 적용된 힘을 견딜 수 있는 샤프트의 용량을 확인합니다. 마지막으로 극관성 모멘트를 기준으로 샤프트에 필요한 최소 직경을 계산하여 최소한의 재료 사용으로 계산된 응력을 견딜 수 있으면서도 안전 및 성능 표준을 충족할 수 있는지 확인합니다.

중실축이 회전하여 모터에서 기어에 연결된 공작 기계로 동력을 전달합니다. 허용 가능한 전단 응력을 감안할 때 다음을 계산합니다.

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기계공학

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제1단원

Principal Stresses under a Given Loading

주어진 하중 조건에서의 주응력

KEY TERMS AND CONCEPTS

주요 용어 및 개념

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

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design of transmission shafts - stress analysis

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Transmission Shaft Bending and Torsion

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transmission shafts: problem solving

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stresses under combined loadings

Principal and Shear Stresses in a Bent Tube

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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.

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Sizing a Solid Power Transmission Shaft

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