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2 | shaft_bending.xls | |||||||||||||||||||||||||
3 | To help design shafts in bending at stress concentration region | |||||||||||||||||||||||||
4 | By Alex Slocum, last modified 2/12/2004 by Alex Slocum | |||||||||||||||||||||||||
5 | Enters numbers in BOLD, Results in RED | |||||||||||||||||||||||||
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7 | Large diameter, D | 14 | Case 1: with radius between diameters | Case 2: with radius undercut between diameters | ||||||||||||||||||||||
8 | Small diameter, d | 8 | ||||||||||||||||||||||||
9 | Bending moment (N-m) | 10 | ||||||||||||||||||||||||
10 | Major shaft diameter | 14 | ||||||||||||||||||||||||
11 | Transition radius (mm) | 0.5 | ||||||||||||||||||||||||
12 | Fillet stress concentration factor, Kt | 2.89 | ||||||||||||||||||||||||
13 | Undercut stress concentration factor, Kt | 1.99 | ||||||||||||||||||||||||
14 | Inertia I at fillet shaft diameter (mm^4) | 201 | radius r (mm) | Kt | Stress (Mpa) t/G | Shaft min d | Kt | Stress (Mpa) t/G | ||||||||||||||||||
15 | Inertia I at undercut shaft diameter (mm^4) | 118 | 0.1 | 11.16 | 222.1 | 7.80 | 2.66 | 57.10 | ||||||||||||||||||
16 | Fillet design bending stress (MPa) | 575 | 0.2 | 5.93 | 117.9 | 7.60 | 2.40 | 55.62 | ||||||||||||||||||
17 | Undercut design bending stress (MPa) | 592 | 0.3 | 4.22 | 84.0 | 7.40 | 2.21 | 55.67 | ||||||||||||||||||
18 | 0.4 | 3.39 | 67.4 | 7.20 | 2.09 | 56.95 | ||||||||||||||||||||
19 | 0.5 | 2.89 | 57.5 | 7.00 | 1.99 | 59.15 | ||||||||||||||||||||
20 | 0.6 | 2.56 | 51.0 | 6.80 | 1.92 | 62.15 | ||||||||||||||||||||
21 | 0.7 | 2.33 | 46.4 | 6.60 | 1.86 | 65.90 | ||||||||||||||||||||
22 | 0.8 | 2.16 | 42.9 | 6.40 | 1.81 | 70.42 | ||||||||||||||||||||
23 | 0.9 | 2.02 | 40.2 | 6.20 | 1.77 | 75.76 | ||||||||||||||||||||
24 | 1 | 1.92 | 38.1 | 6.00 | 1.74 | 82.01 | ||||||||||||||||||||
25 | Case 3: with hole in the middle | Case 4: with slab in the middle, where corner radius is r, width is b=D/4, and depth is t=D/8 | ||||||||||||||||||||||||
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33 | Hole d (mm) | Kt | Stress (Mpa) t/G | radius r (mm) | Kt | Stress (Mpa) t/G | ||||||||||||||||||||
34 | 1 | 1.31 | 5.55 | 1 | 1.51 | 5.61 | ||||||||||||||||||||
35 | 2 | 1.38 | 6.77 | 2 | 1.32 | 4.92 | ||||||||||||||||||||
36 | 3 | 1.43 | 8.32 | 3 | 1.25 | 4.63 | ||||||||||||||||||||
37 | 4 | 1.46 | 10.53 | 4 | 1.21 | 4.47 | ||||||||||||||||||||
38 | 5 | 1.49 | 14.05 | 5 | 1.18 | 4.37 | ||||||||||||||||||||
39 | 6 | 2.74 | 37.29 | 6 | 1.16 | 4.29 | ||||||||||||||||||||
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