Berechne Verdrehwinkel, Torsionssteifigkeit und Schubspannung einer gleichförmigen Voll- oder Hohlwelle.
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Bewerte Torsionssteifigkeit und Schubspannung einer gleichförmigen Voll- oder Hohlwelle.
Drehmoment, Wellenlänge, Außen- und gegebenenfalls Innendurchmesser sowie Schubmodul bestimmen das Verhalten.
Die Länge wirkt direkt auf den Verdrehwinkel, der Durchmesser über das polare Flächenträgheitsmoment J jedoch mit der vierten Potenz. Ein Hohlquerschnitt spart Masse, verliert aber Steifigkeit, wenn die Wand zu dünn wird.
Saint-Venant: φ = T·L/(G·J), mit polarem Flächenträgheitsmoment J. Die Schubspannung steigt mit dem Radius und erreicht außen ihr Maximum.
Eine doppelte Wellenlänge verdoppelt den Verdrehwinkel; ein größerer Außendurchmesser erhöht die Steifigkeit stark.
Quellen und Grenzen: Lineare Elastizitätstheorie für Kreisquerschnitte; Kerben, Nuten und plastische Torsion sind nicht enthalten.
Bewerte Torsionssteifigkeit und Schubspannung einer gleichförmigen Voll- oder Hohlwelle.
Mechanische Rechner übersetzen Geometrie und Last in eine beanspruchbare Größe: beispielsweise Moment, Spannung, Verformung, Federkraft oder Lagerlebensdauer. Die Lage der Last zur wirksamen Achse ist dabei meist entscheidend.
Saint-Venant: φ = T·L/(G·J), mit polarem Flächenträgheitsmoment J. Die Schubspannung steigt mit dem Radius und erreicht außen ihr Maximum.
Drehmoment, Wellenlänge, Außen- und gegebenenfalls Innendurchmesser sowie Schubmodul bestimmen das Verhalten. Die Länge wirkt direkt auf den Verdrehwinkel, der Durchmesser über das polare Flächenträgheitsmoment J jedoch mit der vierten Potenz. Ein Hohlquerschnitt spart Masse, verliert aber Steifigkeit, wenn die Wand zu dünn wird.
Trage Drehmoment, Wellenlänge, Außendurchmesser (und bei einer Hohlwelle den Innendurchmesser) sowie den Schubmodul des Werkstoffs ein. Der Rechner liefert Verdrehwinkel und maximale Schubspannung am Außenrand.
Eine doppelte Wellenlänge verdoppelt den Verdrehwinkel; ein größerer Außendurchmesser erhöht die Steifigkeit stark.
Die Länge wirkt direkt auf den Verdrehwinkel, der Durchmesser über das polare Flächenträgheitsmoment J jedoch mit der vierten Potenz. Ein Hohlquerschnitt spart Masse, verliert aber Steifigkeit, wenn die Wand zu dünn wird. Das Ergebnis zeigt die Reaktion des idealisierten Bauteils am gewählten Lastfall. Eine kleine Änderung von Durchmesser, Höhe, Länge oder Last kann wegen Potenzgesetzen eine große Wirkung haben.
Drehmoment in N·m, Länge und Durchmesser in Millimeter, Schubmodul in MPa, Verdrehwinkel in Grad.
Abschätzen der Torsionssteifigkeit einer Welle für Regelungs- oder Genauigkeitsanforderungen, oder Vergleich von Voll- und Hohlwelle bei gleichem Außendurchmesser hinsichtlich Gewicht und Steifigkeit.
Lineare Elastizitätstheorie für Kreisquerschnitte; Kerben, Nuten und plastische Torsion sind nicht enthalten.
Typischer Fehler: Nicht vergessen, dass die Schubspannung außen am Radius maximal und in der Wellenachse null ist – eine Hohlwelle nutzt das Material deshalb effizienter als eine Vollwelle gleichen Außendurchmessers. Dieses Modell setzt eine gleichförmige, kerbfreie Welle voraus; Absätze und Nuten sind separat zu bewerten.
Das polare Flächenträgheitsmoment wird vom Material nahe der Achse kaum beeinflusst, da es dort wenig zur Torsionssteifigkeit beiträgt; Material am Außenradius trägt dagegen stark bei.
Der Verdrehwinkel ist proportional zur Länge – eine doppelt so lange Welle bei sonst gleichen Bedingungen verdreht sich doppelt so weit.
Nein, die Nut schwächt den Querschnitt und erzeugt eine Kerbspannungsüberhöhung, die dieses reine Torsionsmodell für den Kreisquerschnitt nicht abbildet.
Der Rechner nutzt die Saint-Venant-Torsion der Kreiswelle und eignet sich zur Steifigkeitsbewertung nach einer ersten Wellendimensionierung.
Kerben, Nuten, Absätze, nichtkreisförmige Querschnitte, behinderte Verwölbung, Plastizität und Ermüdung sind nicht enthalten.