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活塞桿廠家淺談空心軸的優越性以下幾點

作者: 活塞桿,空心軸  發布時間:2014/7/20 23:55:34  點擊量:: 

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  空心軸是一種被廣泛使用的機械零件,尤其是在航空航天領域,使用得更為廣泛,因為它和實心軸比有兩個極為明顯的優越性: 
 1.在承受相同荷載的條件下,空心軸的重量比實心軸小; 
  2.空心軸的強度比實心軸高。如圖遙控模型直升機上使用的空心主軸 
為什么空心軸具有以上兩個優越性呢?以下就讓我們從理論原理上來分析。首先讓我們闡明一些事實或現象: 
    單從力學角度,空心軸要比實心軸更有效地利用材料,因為從橫截面上的剪應力分布分析,由于扭轉剪應力與離圓心的距離成正比,圓心附近的應力很小,材料沒有充分發揮作用,故把靠近圓心處承受剪應力較小的材料移到軸的外緣處,使其為空心軸,就會增大Ip和Wp,提高軸的強度。在工程應用中,空心軸是用實心軸通過鉆孔得到的,它的重量要比實心軸小,材料的利用率高。 
     一、薄壁圓筒扭轉時的應力 
     實驗:對圖示薄壁圓筒,兩端作用T,為觀察其變形,作兩條圓周線pp、 qq及縱向線。
 
    現象:1、相鄰圓周線間距不變 → 橫截面間距不變;               2、縱向線變為斜直線或螺旋線; 
              3、圓周線與縱向線圍成的矩形變為平行四邊形; 
    推斷:橫截面上σ=0;僅有τ,且沿筒壁厚度不變。進一步推導得    
二、圓軸扭轉時的應力 
  1、圓軸是否可看成是由無數層薄壁圓筒套在一起組成呢? 
    回答是肯定的,而且筒與筒之間無相互作用力,故應用上面類似的分析步驟:試驗現象、推斷、公式推導得出橫截面上只存在τ、σ=0(相鄰截面間距離不變) 
        
     其中 Mx——截面扭矩   Ip——截面極慣性矩       ρ ——該點距圓心的距離 
上式反映出τ與該點距圓心的距離ρ成正比 
 
 極慣性矩 Ip——反映截面幾何性質的物理量 
Wp為抗扭截面模量(或扭轉截面系數) 
   2、強度條件     
    據扭矩圖,確定出危險截面上的Mxmax                    
 
例:由無縫鋼管制成的汽車傳動軸AB,外徑D=90mm,壁厚t=2.5mm,材料為45鋼。使用時的 最大扭矩為Mx=1.5kN·M。材料的[τ]=60MPa,試校核AB軸滿足強度條件;若把傳動軸改為實 心軸,要求它與原來的空心軸強度相同,試確定其直徑,并比較實心軸與空心軸的重量。 
解:先計算抗扭截面系數,
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