فرمول حداقل قطر شفت تحت پیچش چیست؟

برای یک شفت دایرهای توپر: d = ∛(16T/(πτ_all))، که در آن T گشتاور اعمالی و τ_all تنش برشی مجاز است. این از فرمول پیچش τ = Tc/J = 16T/(πd³) برای یک شفت توپر به دست میآید.

چگونه تنش برشی مجاز را انتخاب کنم؟

تنش برشی مجاز معمولاً 50-60% از مقاومت تسلیم کششی است: τ_all = 0.577 × σ_y (معیار فون میزس). برای فولاد AISI 1045: τ_all ≈ 180 مگاپاسکال. بسته به حساسیت کاربرد و نوع بارگذاری، ضریب ایمنی 1.5-3.0 اعمال میشود.

یک شفت توخالی در مقایسه با یک شفت توپر چگونه است؟

یک شفت توخالی با قطر بیرونی یکسان، مقاومت پیچشی کمی کمتر اما وزن بسیار کمتری دارد. نسبت مقاومت (1-k⁴) است که در آن k = d_i/d_o است. برای k = 0.5 (ID = نصف OD)، شما 93.75% مقاومت را در حدود 75% وزن حفظ میکنید.

آیا باید شیارهای کلید و تمرکز تنش را در نظر بگیرم؟

بله. شیارهای خار، بسته به نوع، استحکام شفت را به میزان 25-50% کاهش میدهند. ضریب تمرکز تنش Kt (معمولاً 1.6-3.0 برای شیارهای خار) را اعمال کنید. تنش مؤثر برابر است با τ_eff = Kt × τ. اندازه شفت را برای تنش متمرکز تعیین کنید یا تنش مجاز را بر این اساس کاهش دهید.

در مورد خمش و پیچش ترکیبی چطور؟

وقتی هم گشتاور خمشی M و هم گشتاور T اعمال میشوند، از گشتاور معادل استفاده کنید: T_eq = √(M² + T²) برای تئوری حداکثر تنش برشی، یا T_eq = √(M² + 0.75T²) برای معیار فون میزس. سپس به جای T، با استفاده از T_eq، اندازه شفت را تعیین کنید.

ابزار مهندسی رایگان #071

قطر شفت برای محاسبه‌گر پیچش

حداقل قطر شفت مورد نیاز برای انتقال گشتاور معین را محاسبه کنید. گشتاور، تنش برشی مجاز و جنس را وارد کنید تا قطر مورد نیاز به همراه ضریب اطمینان به دست آید.

شفت‌ها و روتورهاجامد و توخالیمحاسبه خودکار

گشتاور T (نیوتون متر)

تنش برشی مجاز τ_تمام (مگاپاسکال)

ضریب ایمنی

نوع شفت

پیش‌تنظیم‌های سریع

Results

حداقل قطر شفت

—

تنش برشی واقعی

—

ضریب ایمنی اعمال شده

—

گشتاور قطبی J

—

زاویه پیچش (در هر متر)

—

حداقل قطر (شفت توپر)

شفت توخالی

زاویه پیچش

مواد	σ_y (مگاپاسکال)	τ_all (مگاپاسکال)	گرم (گیگاپاسکال)
AISI 1020 (ملایم)	210	40	79
AISI 1045 (متوسط)	310	80	79
AISI 4140 (آلیاژ)	415	110	80
AISI 4340 (سختی بالا)	470	140	80

⚠️ توجه: این محاسبه‌گر فقط برای پیچش خالص اندازه می‌گیرد. برای خمش ترکیبی + پیچش، از روش گشتاور معادل استفاده کنید. همیشه شیارهای کلید و تمرکز تنش را در نظر بگیرید.

محاسبه‌گر قطر شفت برای پیچش | ابزار رایگان

منتشر شده توسط Nikolai Shelkovenko روی فوریه ۱۵, ۲۰۲۶ ۵ مارس ۲۰۲۶

Results

حداقل قطر (شفت توپر)

شفت توخالی

زاویه پیچش