ねじりを受けるときの最小シャフト直径を求める式は何ですか?

中実円形シャフトの場合：d = ∛(16T/(πτ_all))、ここでTは作用トルク、τ_allは許容せん断応力です。これは、中実シャフトのねじりの公式τ = Tc/J = 16T/(πd³)から得られます。

許容せん断応力はどのように選択すればよいですか?

許容せん断応力は、通常、引張降伏強度の50～60%です：τ_all = 0.577 × σ_y（フォン・ミーゼス条件）。AISI 1045鋼の場合：τ_all ≈ 180 MPa。用途の重要度と荷重の種類に応じて、1.5～3.0の安全係数を適用してください。

中空シャフトと中実シャフトの違いは何ですか?

同じ外径の中空シャフトは、ねじり強度はわずかに低下しますが、重量は大幅に軽減されます。強度比は(1-k⁴)で、k = d_i/d_oです。k = 0.5（内径 = 外径の半分）の場合、重量は約75%ですが、強度は93.75%を維持します。

キー溝と応力集中を考慮する必要がありますか?

はい。キー溝は、種類に応じてシャフトの強度を25～50%低下させます。応力集中係数Kt（キー溝の場合、通常1.6～3.0）を適用してください。有効応力はτ_eff = Kt × τとなります。集中応力を考慮してシャフトのサイズを決定するか、許容応力を適宜低減してください。

曲げとねじりの組み合わせはどうでしょうか?

When both bending moment M and torque T act, use the equivalent torque T_eq = √(M² + T²) (maximum shear stress theory) and size the shaft using T_eq in place of T. For the von Mises criterion, use the equivalent bending moment M_eq = √(M² + 0.75T²) with the bending stress formula σ = 32·M_eq/(πd³) checked against the allowable normal stress.

無料エンジニアリングツール #071

ねじり計算用シャフト径

所定のトルクを伝達するために必要な最小シャフト径を計算します。トルク、許容せん断応力、材質を入力すると、安全係数を考慮した必要な直径が得られます。

シャフトとローターソリッド＆ホロー自動計算

トルクT (N・m)

許容せん断応力 τ_全て (MPa）

安全係数

シャフトタイプ

クイックプリセット

結果

最小シャフト径

—

実際のせん断応力

—

安全係数適用

—

極モーメント J

—

ねじれ角度（1mあたり）

—

最小直径（ソリッドシャフト）

中空シャフト

ねじれ角度

材料	σ_y (MPa)	τ_all (MPa)	G（GPa）
AISI 1020（マイルド）	210	40	79
AISI 1045（中）	310	80	79
AISI 4140（合金）	415	110	80
AISI 4340（高強度）	470	140	80

⚠️ 注意： この計算機は、純粋なねじりのみを対象としています。曲げとねじりの組み合わせの場合は、等価トルク法を使用してください。キー溝と応力集中を常に考慮してください。