Qual é a fórmula para o diâmetro mínimo do eixo sob torção?

Para um eixo circular maciço: d = ∛(16T/(πτ_all)), onde T é o torque aplicado e τ_all é a tensão de cisalhamento admissível. Isso decorre da fórmula de torção τ = Tc/J = 16T/(πd³) para um eixo maciço.

Como escolho a tensão de cisalhamento admissível?

A tensão de cisalhamento admissível é tipicamente de 50 a 60% da resistência à tração: τ_all = 0,577 × σ_y (critério de von Mises). Para o aço AISI 1045: τ_all ≈ 180 MPa. Aplique um fator de segurança de 1,5 a 3,0, dependendo da criticidade da aplicação e do tipo de carregamento.

Qual a diferença entre um eixo oco e um eixo maciço?

Um eixo oco com o mesmo diâmetro externo tem uma resistência à torção ligeiramente menor, mas um peso muito menor. A relação de resistência é (1-k⁴), onde k = d_i/d_o. Para k = 0,5 (DI = metade do DE), você retém 93,75% de resistência com cerca de 75% de peso.

Devo levar em consideração os rasgos de chaveta e as concentrações de tensão?

Sim. Chavetas reduzem a resistência do eixo em 25-50%, dependendo do tipo. Aplique um fator de concentração de tensão Kt (tipicamente de 1,6 a 3,0 para chavetas). A tensão efetiva torna-se τ_eff = Kt × τ. Dimensione o eixo para a tensão concentrada ou reduza a tensão admissível de acordo.

E quanto à combinação de flexão e torção?

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.

Ferramenta de engenharia gratuita #071

Calculadora de diâmetro do eixo para torção

Calcule o diâmetro mínimo do eixo necessário para transmitir um determinado torque. Insira o torque, a tensão de cisalhamento admissível e o material para obter o diâmetro necessário com o fator de segurança.

Eixos e rotoresSólido e ocoAuto-Calculadora

Binário T (N·m)

Tensão de cisalhamento admissível τ_todos (MPa)

Fator de segurança

Tipo de eixo

Predefinições rápidas

Resultados

Diâmetro mínimo do eixo

—

Tensão de cisalhamento real

—

Fator de segurança aplicado

—

Momento Polar J

—

Ângulo de torção (por m)

—

Diâmetro mínimo (eixo maciço)

Eixo oco

Ângulo de torção

Material	σ_y (MPa)	τ_adm (MPa)	G (GPa)
AISI 1020 (suave)	210	40	79
AISI 1045 (médio)	310	80	79
AISI 4140 (liga)	415	110	80
AISI 4340 (alta resistência)	470	140	80

⚠️ Nota: Esta calculadora dimensiona apenas para torção pura. Para flexão combinada com torção, use o método do torque equivalente. Sempre leve em consideração chavetas e concentrações de tensão.