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軸径設定の考え方とは？
2023/10/16 04:34
- 軸径の設定について困っているとのことです。以下の機構での軸径の設定について詳しく説明していきます。
- 軸の上に荷物を載せるための軸径を求めたいとのことです。具体的な計算方法や材質についても解説します。
- 現在は5mm程度の軸径を考えていますが、見た目や部品の取り合いから不安を感じているようです。基本的な計算方法や配慮すべきポイントについてお教えします。
軸径 設定時の、考え方について
2008/08/04 01:11
こんばんは。初めて投稿します。
以下の機構での軸径の設定で、困っています。
軸
│
│ ↓F
─│───────
│
│
│
│
分かり辛くて申し訳ありませんが、図は正面図です。
垂直に立っている軸に、穴を開けた板を通し,
板の上に荷物を載せています。（ターンテーブルのようなイメージ）
（軸：材質はS45C、板はA5052 100×50×ｔ6、
荷物は100g程度、軸中心～荷物距離は80mm程度）
この時、軸径を求めたいのですが、いまいち軸にかかる応力のモデルがわかりません。以下の考え方であっていますでしょうか？
1）「軸中心～荷物までの距離」×「荷物の荷重F」を軸にかかる曲げモーメントとする。
2）S45Cの許容せん断応力をσ＝100N/m2と仮定して
σ（曲げ応力）＝M（曲げモーメント）/Z（断面係数）
の式に代入して計算する
3）軸径dは≒2mm となりました。
今のところ、部品の取り合いなどの関係から、軸径は5mmほどで考えていますが、見た目では5mmってかなり頼りないんで、不安です。
しかも、こんな単純な計算で良いのか、まったく自身が無く、
頭が痛いです。
初歩的な質問かもしれませんが、どうかご教授の程よろしくお願い致します。
回答 （2件中 1～2件目)
ちょっと気になりましたので、書き込みだけ。
回答1さんは100kgとしていますが、100g(0.1kg)ですよね？
正確な計算はしていませんが、100g程度なら軸径5mmで充分な気がしますが。
計算してなくてごめんなさい。
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貴殿の問合せ内容では、
? A5052の板強度確認が必要です。簡単には、<モーメント；100kg×80mm>と
<平板断面係数；1/6×（50mm－φ軸径）×6mm×6mm >とで、
（100kg×80mm）÷｛1/6×（50mm－φ軸径）×6mm×6mm ｝の計算で
A5052の許容荷重以内であるかを。
? S45Cの軸とA5052の板を止めている軸受強度確認が必要です。簡単には、
ｔ6mmの板の上下端に、モーメント；100kg×80mmの反力が掛かります。
それは、（100kg×80mm）÷｛（ｔ6mm÷2）×（φ軸径×1mm）×2 ｝
の計算で、A5052の許容荷重以内であるかを。
? S45Cの軸へは、?の力が作用しますので、それを
“曲げモーメント応力”と“せん断応力”で確認して、軸径の妥当性を
確認します。
? 最後に、S45Cの軸の座屈荷重を確認して、100kg以上であればＯＫ
の手順で計算します。
材料力学の教本をみれば、オーバーハング荷重の座屈計算項目があり、
?と?を一度に、具体的に計算する方法が記載されています。
以上を、教本等で確認して下さい。
お礼
2008/08/05 00:50
丁寧な解説、ありがとうございます。
軸にばかり気をとられて、構成部品要素の計算を考えていませんでした。
頂きましたアドバイスをもとに、本を見ながら計算してみようと思います。
この件は社内で使う実験装置なのですが、
社内規則の改定で、機械要素選定の際一つ一つに根拠（計算結果）を示さないといけなくなり、
今まで恥ずかしながら感覚で決めていたので、右往左往してしまいました。
いま一度しっかり勉強していこうと思います。
お礼
2008/08/05 00:54
ご返答ありがとうございます。
はい、いまのところ0.1kgです。
今考えてみると、感覚的には大丈夫そうと思ったのですが、
根拠を示そうとすると、力のかかり方がわからなくなってしまいました…
この件は社内で使う実験装置なのですが、
社内規則の改定で、内製器具作製の際、機械要素選定の際一つ一つに根拠（計算結果）を示した書類を用意しないといけなくなり、
今まで恥ずかしながら感覚で決めていたので、右往左往してしまいました。
いま一度しっかり勉強していこうと思います。