組み合わせたローディング条件に耐えることができるシャフトの設計は、関与するストレスの種類と相互作用方法を理解する必要があります。 エンジニアは、シャフトの強度と耐久性をさまざまな力で確保するために特定の計算を使用します。

シャフトに荷重の種類

シャフトは、ねじり、曲げ、軸力を含む複数のタイプの負荷を同時に経験することが多いです。各負荷はシャフトによって経験される全体的な圧力に貢献します。

複合ストレスの計算

最大のストレスを判断するために、エンジニアは、ねじり、曲げ、軸荷重から個々のストレスを計算します。これらは、重ね合わせの原則を使用して結合されます。結合されたストレスは、材料の許容限度に対してチェックされます。

計算例

シャフトは50MPaのねじりせん断の圧力、30MPaの曲げられた圧力および20MPaの軸線の圧力を経験します。同等の圧力はvonのMisesの基準を使用して推定することができます:

σ[]equivalent] = √[(σ[]]]]b]]] + σ]a]])2 + 3τ2]

どこ:

  • σ[]b]] = 曲げ応力 = 30 MPa
  • σ[a]] = 軸応力 = 20MPa
  • τ = せん断の圧力 = 50 MPa

計算:

σ[]相当] = √[(30 + 20)2 + 3(50)2] = √[502 + 3×2500] = √[2500 + 7500] = √10000 = 100 MPa

シャフトの材料は、これらの結合された負荷の下での安全を保障するために100 MPaより大きい許容圧力を持たなければなりません。