Mikä on kaava akselin pienimmän halkaisijan laskemiseksi vääntösuunnassa?

Umpinaiselle pyöreälle akselille: d = ∛(16T/(πτ_all)), jossa T on käytetty vääntömomentti ja τ_all on sallittu leikkausjännitys. Tämä saadaan vääntökaavasta τ = Tc/J = 16T/(πd³) umpinaiselle akselille.

Miten valitsen sallitun leikkausjännityksen?

Sallittu leikkausjännitys on tyypillisesti 50–60% vetolujuudesta: τ_all = 0,577 × σ_y (von Misesin kriteeri). Teräkselle AISI 1045: τ_all ≈ 180 MPa. Käytä varmuuskerrointa 1,5–3,0 sovelluksen kriittisyydestä ja kuormitustyypistä riippuen.

Miten ontto akseli vertautuu umpiakseliin?

Saman ulkohalkaisijan omaavalla onttoakselilla on hieman pienempi vääntölujuus, mutta se painaa paljon vähemmän. Lujuussuhde on (1-k⁴), jossa k = d_i/d_o. Kun k = 0,5 (sisähalkaisija = puolet ulkohalkaisijasta), lujuudeksi jää 93,75% noin 75%:n painon ollessa kyseessä.

Pitäisikö minun ottaa huomioon kiilaurat ja jännityskeskittymät?

Kyllä. Kiilaurat vähentävät akselin lujuutta 25-50% tyypistä riippuen. Käytä jännityskeskittymiskerrointa Kt (tyypillisesti 1,6-3,0 kiilaurille). Tehollinen jännitys on τ_eff = Kt × τ. Mitoita akseli keskittyneen jännityksen mukaan tai pienennä sallittua jännitystä vastaavasti.

Entä yhdistetty taivutus ja vääntö?

When both bending moment M and torque T act, use the equivalent torque T_eq = √(M² + T²) (maximum shear stress theory) and size the shaft using T_eq in place of T. For the von Mises criterion, use the equivalent bending moment M_eq = √(M² + 0.75T²) with the bending stress formula σ = 32·M_eq/(πd³) checked against the allowable normal stress.

Ilmainen suunnittelutyökalu #071

Akselin halkaisija vääntölaskuria varten

Laske tietyn vääntömomentin välittämiseen tarvittava akselin pienin halkaisija. Syötä vääntömomentti, sallittu leikkausjännitys ja materiaali saadaksesi tarvittavan halkaisijan varmuuskertoimen kanssa.

Akselit & roottoritKiinteä & onttoAutomaattinen laskenta

Vääntömomentti T (N·m)

Sallittu leikkausjännitys τ_kaikki (MPa)

Turvallisuuskerroin

Akselin tyyppi

Pikaesiasetukset

Tulokset

Akselin vähimmäishalkaisija

—

Todellinen leikkausjännitys

—

Käytetty varmuuskerroin

—

Polaarinen momentti J

—

Kiertymiskulma (metriä kohden)

—

Minimihalkaisija (umpiakseli)

Ontto akseli

Kiertymiskulma

Materiaali	σ_y (MPa)	τ_all (MPa)	G (GPa)
AISI 1020 (pehmeä)	210	40	79
AISI 1045 (keskikarkea)	310	80	79
AISI 4140 (seos)	415	110	80
AISI 4340 (korkealujuus)	470	140	80

⚠️ Huomautus: Tämä laskin mitoittaa vain puhtaasti vääntöä. Yhdistetylle taivutukselle ja vääntömomentille käytä ekvivalenttia momenttimenetelmää. Ota aina huomioon kiilaurat ja jännityskeskittymät.