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细长镀铬钢管厂家浅谈空心轴的优越性以下几点

作者: 发布于:2019/4/24 8:40:33 点击量:

细长镀铬钢管厂家浅谈空心轴的优越性

空心轴是一种被广泛使用的机械零件,尤其是在航空航天领域,使用得更为广泛,因为它和实心轴比有两个极为明显的优越性:

1.在承受相同荷载的条件下,空心轴的重量比实心轴小;

2.空心轴的强度比实心轴高。如图遥控模型直升机上使用的空心主轴

为什么空心轴具有以上两个优越性呢?以下就让我们从理论原理上来分析。首先让我们阐明一些事实或现象:

单从力学角度,空心轴要比实心轴更有效地利用材料,因为从横截面上的剪应力分布分析,由于扭转剪应力与离圆心的距离成正比,圆心附近的应力很小,材料没有充分发挥作用,故把靠近圆心处承受剪应力较小的材料移到轴的外缘处,使其为空心轴,就会增大Ip和Wp,提高轴的强度。在工程应用中,空心轴是用实心轴通过钻孔得到的,它的重量要比实心轴小,材料的利用率高。

一、薄壁圆筒扭转时的应力

实验:对图示薄壁圆筒,两端作用T,为观察其变形,作两条圆周线pp、qq及纵向线。

现象:1、相邻圆周线间距不变→横截面间距不变;2、纵向线变为斜直线或螺旋线;

3、圆周线与纵向线围成的矩形变为平行四边形;

推断:横截面上σ=0;仅有τ,且沿筒壁厚度不变。进一步推导得

二、圆轴扭转时的应力

1、圆轴是否可看成是由无数层薄壁圆筒套在一起组成呢?

回答是肯定的,而且筒与筒之间无相互作用力,故应用上面类似的分析步骤:试验现象、推断、公式推导得出横截面上只存在τ、σ=0(相邻截面间距离不变)

其中Mx——截面扭矩Ip——截面极惯性矩ρ——该点距圆心的距离

上式反映出τ与该点距圆心的距离ρ成正比

极惯性矩Ip——反映截面几何性质的物理量

Wp为抗扭截面模量(或扭转截面系数)

2、强度条件

据扭矩图,确定出危险截面上的Mxmax

例:由无缝钢管制成的汽车传动轴AB,外径D=90mm,壁厚t=2.5mm,材料为45钢。使用时的最大扭矩为Mx=1.5kN·M。材料的[τ]=60MPa,试校核AB轴满足强度条件;若把传动轴改为实心轴,要求它与原来的空心轴强度相同,试确定其直径,并比较实心轴与空心轴的重量。

解:先计算抗扭截面系数,


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