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回転軸の設計  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。

今日は回転軸の設計の際に考えておくべき事柄について概観します。

■回転軸の材料
  多くの場合、回転軸の材料については、機械構造用炭素鋼(S--C))または、
低合金鋼鋼材などを、適当に選定しても問題を生じることはありません。
しかし狭いスペースの中に納めなければならない、すなわち周りの部品が止むを
得ず非常に接近してくる部分がある、部分的に表面硬さを特に高くしなければ
ならない個所がある、化学的腐食性のガス,液体などに触れる、油はあっては困る、
さぴが発生しては困る、特に高温あるいは低温環境で使われ、,等々、一般とは
区別した特別の配慮を必要とするような個所で使用される場合もあると思います。
こうした場合には、その必要とする条件にふさわしい材料を選定する必要があり
ます。

■軸径の決定
  軸の直径はその軸によって伝える必要のあるトルクとその軸上にかかる力に
よる...等々...いずれも強さが使用条件に対して充分な最小限ということで決定
されるのが第一条件ですが、それだけでは充分ではありません。
  高速で回転する軸などのように固有振動数との関連や、往復機械あるいはこれ
と連結される場合みは、ねじり振動数との関連で、共振を避けるために寸法を決め
る必要があります。

■軸両端のねじり
  一軸上に数個の車輪,一軸上に数個のレバーなどを取付けた場合に、位相差の
無いように、あるいはできるだけ小さくなるように動かす必要性があり、位置制御
の信号を受けて動く末端動作に時間遅れの無いように、あるいはできるだけ小さく
なるように、動かす必要のある変位や位置を伝達する軸では、ねじり力による軸の
ねじり量を制限して寸法の選定を選定する必要があります
  
  
1.1 軸材料の選定時に考慮すべきこと
 ・強さ
 ・耐腐食性
 ・使用温度
 ・熱膨脹,熱収縮
 ・表面硬さ
 ・残留応力
 ・素材の形状
 ・みがき丸棒材の使用可否
 
1.2 エネルギー伝達回転軸の寸法の決定要素
 ・発生応力
 ・応力の集中
 ・軸の固有横振動数
 ・軸の固有ねじり振動数
 ・流体振動
 
1.3 考慮が必要なエネルギー伝達回転軸にかかる変動荷重,異常荷重
 ・クランク軸
 ・クランク機関で駆動される回転軸
 ・衝撃荷重
 ・クラッチイン
 ・急速始動/急停止
 ・駆動軸の正逆回転側が逆に回される場合
 ・負荷の急変動
 ・インバータモーター
 
1.4 変位量を規定して伝達する回転輔の寸法の決定要素
 ・応力
 ・ねじれ量
 ・中空軸


図解 モノづくりのための やさしい機械設計
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