キー溝の強度計算方法とは？
- キー溝部分の強度を計算する方法について教えてください。
- 円板にキー溝を付けた場合の強度計算について詳しく教えてください。
- 実際にトルクをかけた場合、キー溝の強度がどれくらい必要なのか調べています。
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キー溝の強度計算について
計算方法・公式等を教えてください。 外径200mm、内径30mm、厚さ15mmの円板の内径側に幅8、高さ3.5のキー溝がある時 キー溝部分の強度の計算方法を教えてください。 実際には上記の樹脂製円板をキー(8X7)で固定した軸に急激に110N・mのトルクをかけた時に キー溝から亀裂が生じた為、キー溝に掛かる応力とどれぐらいの強度が必要かを調べています。 キー溝に掛かるせん断応力は 110*2/(0.008*0.015*0.03)=6111111N/m^2 であってますでしょうか？ よろしくお願い致します。
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内径３０ｍｍから外形２００ｍｍまで総て樹脂が必要ですか 多分必要ないと思います 内径側を金属の小径円板に置き換えて樹脂を両側から挟むかまたは 片側で固定するかしてなるべく外径側に近いところでねじ止め 位置決めピンによる固定方法のほうが安定すると判断します 剪断応力ですが半径１５の位置の外力をキー断面積で除すれば算出されます それから、剪断応力の単位は 荷重／ｍｍ＾２か荷重／ｃｍ＾２です 私自身はＳＩ単位は後天性理解不全なのでＣＧＳかＭＫＳ単位と成ります
その他の回答 (1)
金属のキー（8X7)で樹脂製円板を回転駆動ですね 金属同士部品間でキーがシャーされるのはよくあることですが 強度差が大きいので力学モデルは別のような気がしますが 軸、円板共にキー溝が加工されていますが、円板は強度の低い 樹脂（材質未提示）ですから一方的に樹脂側が破損するのは当然ではないでしょうか剪断力ではなく、別の力を想定したほうが良いと思います 金属より樹脂のほうが切り欠き効果が顕著に発現するのではないでしょうか @@@@@
お礼
回答ありがとうございます。 やっぱり樹脂側が故障しますよね。今は素材変更の方向で検討しています。 その場合せん断力で考えて良いのでしょうか？ 質問の式での計算式 τs=T1*2/(b*l*d) で良いのでしょうか？ 円板側のキー溝部分の強度はそれ以上あれば良いと思うのですが計算方法が解りません。 ご教授頂けたら幸いです。よろしくお願い致します。
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下記論文 http://ci.nii.ac.jp/naid/110002349711 あるいは http://airex.tksc.jaxa.jp/dr/prc/japan/contents/NALTR0004000/naltr00004.pdf によると 回転円板の破壊強度（不安定状態になりバーストにいたる現象に対する強度）は、 σＢ’＝1/3＊ρ＊ｒ0^2＊ω＊（１＋γ0＋γ0^2）・・・・（１） で与えられるとあります。 σＢ’：回転円板の破壊強度の応力 （S-S線図においてσ=0、歪－1.0の点からS-S曲線へ引いた接線のσ切片。 詳細を確認される必要がある場合は、上記論文を参照お願いいたします。 降伏点より大きく、引張り強度σBより小さい数値になります。） ρ：円板の密度 r0：円板の外径 γ0：円板の内径／外径比 ω：円板の回転角速度 実験検証結果も論文に記載されていますが、 この式を用いて、 ある鋼の回転円板の破壊強度を下記のように、計算したのですが 全くおかしな数値となってしまいました。 計算の手順、あるいは、式の理解について、間違いがないか、 ご指摘をお願いします。 σB’＝510Ｎ/mm2（数値は概略です。鋼です。この数値の精度レベルの問題ではありません。） ρ＝7.83ｇ/cm3（鉄の密度） r0＝φ85mm（回転円板外径） γ0＝0.47（回転円板内径φ40/外径φ85) （１）式より ω＝SQRT（3＊σＢ’/（ρ＊ｒ0^2＊（１＋γ0＋γ0^2）））・・・（２） 上記各項目数値の単位を組み立てると ωの単位は SQRT（（3＊N/mm^2）/（g/cm^3＊mm^2）） SQRT（（3＊（kg・m/s^2）/（m^2/1000000）/（（kg/1000）/（m^3/1000000）＊m^2/1000000）） SQRT（3＊1000）/s 54.5/s→54.5rad/s （２）式に σB’＝510Ｎ/mm2、ρ＝7.83ｇ/cm3、r0＝85mm、γ0＝0.47 ω＝SQRT（3*510/（7.83*85^2*（1+0.47+0.47^2）））*54.5（rad/s） ＝6.93（rad/s） ＝6.93/2π（rev./s） ＝1.1（rev./s） ＝66（rpm） となり、全くおかしな数値になってしまいました。 たぶん、実際の破壊にいたる回転数は、少なくとも4万rpm超レベルと思います。 計算の手順、あるいは、論文の式の理解について、どこが間違っているのか、 ご指摘をお願いします。
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お礼
＞内径３０ｍｍから外形２００ｍｍまで総て樹脂が必要ですか ＞多分必要ないと思います そうですね、提案の内容も吟味し検討したいと思います。 金属同士ならばJIS等のキー溝の設計で形状を決めれば強度的に問題ないということですよね。 色々アドバイスありがとうございました。