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軸・シャフト   忘れたらアカン、ものづくり

忘れたらアカン、ものづくり のブログを書いている、マーシーです。

今日からしばらくは、軸について書きます。


■ 軸とは何か

  機械部品の動きには、直線運動と回転運動とがあります。回転運動は軸を介して行わ
 
 れます。日本語では、全て軸という言葉を使いますが、英語ではその用途によって

 言葉を使い分けています。例えば、英語では"axle"、"shaft"、"spindle"等の言葉を
 
 用います。

 "axle"は電車の車軸のように、主に曲げ荷重を受ける軸を意味します。
 
 "shaft"は自動車のエンジン-変速機-減速機を結合させる、主としてねじりモーメ
 
 ントを伝達する推進軸を意味します。"spindle"は、直径に比較して長さが短い、特に
 
 剛性を重視する軸のことを意味し、旋盤の主軸はこれに相当します。また、軸は軸受
 
 で支えられる必要がありますが、この軸受が入った部分をジャーナル"journal"と言い
 
 ます。
 
 
■ 軸に働く力 

  前項で示したように、軸には主たる目的が色々ありますが、単純な外力が作用する
  
 ことはきわめてまれで、曲げ、ねじり、せん断、軸力がそのバランスはありますが
 
 大なり小なり相互に関係しあっています。
 
  軸の形状が単純なものであれば、作用する外力が複合的なものでも材料力学的に軸
  
 の強さを決めることができます。しかしながら、一般的には軸には段付きやキー溝、
 
 ピン穴、スプライン等があるので、軸の強さを完全に決めることは困難です。
 
 
■ 強さと剛性

  軸が破壊せずに外力に耐え得るか否かの観点(強さ)のほかに、たわみの大小
  
 (剛性)が重要な制限要因になることがあります。特に工作機械の主軸は"振れ"が
 
 発生したのでは、工作精度を保証することができません。また、タービン軸のように
 
 超高速回転(例えば、20,000 min-1)を行うものは、軸が共振を起こし振れの増大
 
 から遂に破断する場合もあるので、軸の剛性は設計上の重要な項目になります。 



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