軸径の計算について

Question

教えてください。
現在、新規事業の開発で本やwebを参考に計算したのですが、
会社の誰も確認でず、計算が正しいのか間違っているのか解らずに困っています。

SUS304製の固定間長さ120mm、一点に加重600Nかける時の軸径の計算は下記で正しいでしょうか？
SUS304の許容引張応力は129N/mm2としてます。(←これもあってますか)
許容曲げ応力は193.5N/mm2(引張の1.5倍)、許容せん断応力は103.2N/mm2(引張の0.8倍)
これは　http://www.nc-net.or.jp/morilog/m37305.html　からです。

曲げモーメントM＝600/2*(0.12/2)=18(N・m)
	曲げから　　軸径d＝3√10M/σa＝3√10*18/193.5/100＝9.76mm
	せん断から　軸径d＝√4/π*P/τa＝√4/π*600/103.2/100＝2.72mm

上記結果から9.76mm以上の軸径を使用する。

よろしくお願いします。

Accepted Answer

ここの文言が気になります

＞SUS304製の固定間長さ120mm

自由端支持梁（丸木橋の様に支持点の上においた物）か
固定端支持梁　により曲げモーメントの値が変ります

Ｍ１(自由端支持梁）＝２＊Ｍ２（固定端支持梁）になります

両端の支持方法ではこの場合大きな数字の出る方の式を採用していますから
特にこだわらなければよいと思います

＞曲げから　　軸径d＝3√10M/σa＝3√10*18/193.5/100＝9.76mm
この式にはπを使っていませんが　多分　32／πを１０に近似している
ものと思います

原則的にはご提示の式でよいと思います

後、許容応力ですが実験値とをかね合わせて判断してください

荷重の形態により許容応力が変ります
静荷重、動荷重、交番荷重、繰り返し荷重、等

また、軸の形状によるきり欠き係数が重要です
以前ここの質問でピンが折れる事に関して有りましたが
ねじ部で荷重を受けたため切り欠き効果が影響した物と
思われます

安全係数の決め方が軸径の大きさに一番影響します

私も直径１００ｍｍの軸を設計したときは荷重試験の前夜は
眠れなかった思い出があります

経験値を増やされて、自信を持って設計にあたられる事を
期待します

@@@@@

Answer

１：固定端支持梁と成ります

２：最小引張強さ／許容応力＝安全率（≒４）ですから
　　ご提示の数表の値を上式に代入すると成立します
　　若干の差は出ますがほぼ４を中心に集中してますね
　　使用する温度環境にもよりますが常温の場合ですね
　　高温に成るに従い許容応力は低下します
　　
３：この場合の安全率ですがやはり何らかの根拠が
　　存在すると思います
　　こちらのサイトを参考のなさって下さい実に
　　ユニークにご説明なさってま（一部リンク切れ有り）
　　ちなみに、私も大分感化されてます
　　http://www2u.biglobe.ne.jp/~xbm95632/hp110.htm
　　哲学的な機械設計になりますかね
　　
４：安全率について、よく零戦の話が取り上げられます
　　（間も無く終戦記念日、合掌）
　　安全率が１か又はそれ以下という話をうかがった事が
　　有ります、どの数値を採用するかは設計者（発注権限者）の
　　コンプライアンスに左右されることも事実です（アネハ）
　　海洋構築物の寿命は２０００年で設計されることも
　　どこかで目にした記憶もあります、設計者存命中は
　　事故が絶対起き得ない事を前提に設計され世代が交代したら
　　撤去再構築すると言うことだそうです
　　日常の機械設計ではこれらの話は荒唐無稽になります
　　（自分の設計環境ですが）、何事にも絶対と言うことは
　　存在しませんし人のやる事ですから必ず過失は発生します
　　この時に対応できる事を含めて設計する事だと思います
　　わたしはフェールセーフを原則に設計してます
　　先日の遊園地の事故も最初から軸が折れることを前提に
　　設計して折れた場合に補助的に支える部分と緊急停止機構が
　　盛り込まれていれば悲惨な事故は防げたと思います
　　幸せなことに私の過去の設計例で怪我・人命に関する事故は
　　経験せずに済むことが出来ました、回りの方に支えられたと
　　感謝しています（ずいぶん無茶な設計をして顰蹙を買った事は
　　数限りありません、自慢にならない武勇伝ばっかりです）
　　ここでも設計意思としての安全率は有ったのでしょうね
　　安全率は設計の経験値に比例してスリムになります
　　
５：ノッチエフェクトについて
　　最近の回答でねじ部の破損で悩んでおられる方が
　　いらっしゃいましたが、ねじ部はどんなに丁寧に
　　加工しても欠陥部を作っている事と同義です
　　（ねじ関係の皆さんゴメンナサイ）機械力学的と言う事です
　　溝を入れると必ずそこで破損します（Ｏリング溝）
　　Ｄカットするとカット部コーナー
　　段付きにすると段部隅コーナー部
　　例は総て経験しております
　　これも、かなりの資料が上梓されておりますので
　　参考書には事欠かないと思います
　　
愚痴だかなんだか分からなくなってきましたのでここらで

参考になればと思います

Answer

質問の形状が不明確ですが、軸の固定方法は圧入ですか？　圧入長さ　６０ｍｍ　中間軸長５５ｍｍ？　入力は５５ｍｍの間に分布荷重でしょうか？
軸にSUS　使用するのは　腐食対策ですか？　軸ですので回転曲げ荷重が入るのであれば、曲げ疲労耐久性を考えたり、共振荷重の計算も必要ですね。
また応力疲労なども気になります。

箱の大きさは？６０－５５－６０でよいですか？壁の厚さが６０でしょうか？両端の固定方法がわかりません。溶接ですか？固定という意味は、接着でしょうか。曲げモーメントは入力点と固定点のオフセットによりますし、分布荷重では異なります。　固定端での応力集中や安全率も固定方法に大きく依存します。

失礼しました。応力疲労ではなくて、応力腐食でした。

軸径の計算について