샤프트 구조 설계의 주요 원칙에는 정확한 위치 지정, 안정적인 고정, 편리한 조립 및 분해, 우수한 가공성, 응력 집중 감소 및 합리적인 힘 분포가 포함됩니다. 이러한 원칙은 기계 시스템에서 샤프트의 신뢰성, 내구성 및 경제성을 종합적으로 보장합니다.
특히 설계 시 다음 사항을 따라야 합니다.
정확한 위치 지정 및 안정적인 고정: 샤프트의 부품(예: 기어 및 베어링)은 축 방향과 원주 방향 모두에서 정확하게 배치되고 단단히 고정되어야 합니다.
일반적인 방법은 다음과 같습니다.
축 고정: 샤프트 숄더, 슬리브, 둥근 너트 및 탄성 고정 링과 같은 구조를 사용합니다.
원주 고정: 플랫 키, 스플라인, 억지 끼워맞춤 등의 방법을 통해 토크를 전달하고 상대 회전을 방지합니다.
편리한 조립 및 분해: 계단식 샤프트 설계를 사용하면 부품을 순차적으로 조립 및 분해하여 간섭을 피할 수 있습니다. 조립 중에 결합 부품의 내부 구멍이 긁히는 것을 방지하기 위해 샤프트 끝 부분을 모따기(보통 45도)해야 합니다.
좋은 가공성
과도한 계단이나 릴리프 홈과 같은 불필요한 구조적 복잡성을 줄입니다. 간편한 단일 설정 가공을 위해 키 홈 너비를 표준화하고 동일한 모선에 배치합니다. 적절한 연삭을 보장하기 위해 연삭 휠 런아웃 홈을 포함합니다.
스트레스 집중 감소
단면의 급격한 변화를 방지하려면 샤프트 직경 변경 시 모깎기 전환을 사용하세요.- 필렛 반경은 안정적인 접촉을 보장하고 국부 응력을 크게 줄이고 피로 수명을 향상시키기 위해 결합 부품의 모따기 크기보다 작아야 합니다.
합리적인 응력분포 및 컴팩트한 구조
굽힘 모멘트를 줄이기 위해 베어링 지지대에 기어를 가깝게 배치하는 등 샤프트의 부품 위치를 합리적으로 배열합니다. 샤프트 강성과 강도를 향상시키기 위해 하중 분포를 최적화합니다. 공간이 허락한다면 중공축 설계를 사용하여 강성에 큰 영향을 주지 않고 무게를 줄일 수 있습니다.
재료 선택 및 열처리 매칭
작업 조건에 따라 탄소강(예: 45강) 또는 합금강(예: 40Cr)을 선택하고, 특히 고-마모 또는 고하중 적용 분야에서 템퍼링, 표면 경화 등의 열처리를 통해 성능을 향상시킵니다.
