Srž optimizacije konstrukcijskog dizajna vratila leži u poboljšanju njegove čvrstoće, krutosti, vijeka trajanja i montaže, uz istovremeno razmatranje troškova proizvodnje i proizvodnosti. Sljedeće su strategije sistematske optimizacije zasnovane na inženjerskoj praksi:
1. Smanjite koncentraciju stresa i poboljšajte snagu umora
Koncentracija naprezanja je glavni uzrok loma osovine od zamora. Mjere optimizacije uključuju:
Glatki prijelazi: Koristite velike prijelaze radijusa zavoja (R vrijednost što je veća moguće) pri promjenama promjera osovine kako biste izbjegli oštre ili prave uglove.
Izbjegavajte poprečno urezivanje: Izbjegavajte horizontalne rupe, rezove ili žljebove na osovini što je više moguće; ako je potrebno urezivanje, proširite prijelazno područje.
Optimizirajte dizajn utora: Koristite krajnje glodalice za obradu utora za klinove (glađe od glodalica s diskovima) i dajte prioritet evolventnim utorima u odnosu na pravokutne kako biste smanjili koncentraciju naprezanja.
2. Optimizirajte postavljanje komponenti i poboljšajte stanje stresa
Smanjite moment savijanja i vršne momente podešavanjem rasporeda komponenti na osovini:
Postavite zupčanike, remenice i druge komponente prijenosa bliže nosačima ležajeva, skratite dužinu konzole i smanjite maksimalno naprezanje savijanja. Kada snagu treba da proizvede dva točka, stavljanjem ulaznog točka u srednji položaj prepolovljuje se maksimalni obrtni moment na osovini.
3. Poboljšanje krutosti i čvrstoće osovine
Povećanje prečnika osovine: Prema formulama mehanike materijala, torziona čvrstoća je proporcionalna kocki prečnika; malo povećanje prečnika osovine može značajno poboljšati snagu.
Korištenje šupljih osovina: U aplikacijama gdje je težina ograničena ili gdje je potrebno ožičenje/provod, šuplje osovine nude veću torzionu krutost za istu masu.
Optimiziranje potporne strukture: Povećanje broja potpornih tačaka ležaja ili odabir ležajeva velike{0}}krutnosti (kao što su cilindrični kotrljajni ležajevi) smanjuje otklon osovine.
