圓軸扭轉剪應力計算
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圓軸扭轉剪應力計算(工程)
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Shaft Torsion
📐 計算公式
圓軸扭轉:扭轉角 θ = T·L ÷ (G·J),極慣性矩 J = π·d⁴ ÷ 32;T 扭矩、L 軸長、G 剪下模量、d 軸徑。
Shaft Torsion
扭矩 T (kN·m)
軸徑 d (mm)
剪下模量 G (GPa)
軸長 L (m)
計算
重置
📌 計算說明
極慣性矩 J = πd⁴/32
最大剪應力 τ_max = T·r / J(r = d/2)
扭轉角 θ = T·L / (G·J)
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📚 深度解析:圓軸扭轉剪應力計算(工程)
💡 常見使用場景
電機輸出軸按額定功率與轉速估算工作扭矩,校核軸徑是否滿足 45 鋼許用切應力 [τ]=30–40 MPa。
空心軸在等質量下比實心軸剛度更高,按內外徑比校驗極慣性矩 Jp=π(D⁴−d⁴)/32 與切應力分佈。
減速機低速軸扭矩大,按 T=9549·P/n 反算軸徑並預留安全係數(一般 n=1.5–2.5)。
7.5 kW 電機實心軸校核
7.5 kW、1450 r/min 電機軸,實心軸徑 d=25 mm,45 鋼 [τ]=35 MPa。T=9549×7.5/1450=49.4 N·m;Jp=π·25⁴/32=3.835×10⁴ mm⁴;r=12.5 mm;τ=T·r/Jp=49.4×10³×12.5/3.835×10⁴=16.1 MPa < 35 MPa,安全。
❓ 常見問題(FAQ)
實心軸與空心軸怎麼選?
同質量下空心軸抗扭慣性矩更大、剛度更高,適合對重量敏感場合(航空、汽車傳動);但空心軸工藝成本高、需防失穩,普通機械優先實心軸。
許用切應力取多少?
45 鋼調質約 30–40 MPa,Q235 約 20–25 MPa,合金鋼可達 50–80 MPa,需結合熱處理與工況安全係數。