問題28 - magu
2004/10/13(Wed) 02:12
直径40mmのS45C製の軸に歯車を取り付けてトルクを伝達するために、輪と歯車を沈み平行キーで結合することを考える。軸直径からJＩＳ
B1301にしたがってキー寸法を決めることとして、次の設計手順で不適切な仮定が用いられているものを選べ。
①キーの材料として、軸・歯車より軟質材料のS20Cを仮定する。
②伝達トルクによる荷重を衝撃荷重と仮定して、許容圧縮応力と許容せん断応力を求める。
③伝達トルクによる荷重をキーの軸側沈み部側面(沈み深さ×長さの面積)で受けると仮定して，面圧が許容圧縮応力を越えないよう，キー長さl1を決定する。
④伝達トルクによる荷重をキーの幅×長さの面積で受けると仮定して、せん断応力が許容せん所応力を越えないよう，キー長さl2を決定する。
⑤ ③で決定したキー長さl1と④で決定したキー長さl2のうち小さい方をキー長さと仮定し、それが軸径の1.5～3倍の範囲にあることを確認して、この範囲をはずれる場合はキー材料を変更して計算を繰り返す。
⑤にしました。
Re: 問題28 - yoho
2004/10/13(Wed) 12:39
そうですね。もし、キー材がS45Cより丈夫になってしまったら、トルクを伝達するとき軸が壊れてしまいますよね。
Re: 問題28 - baikin
2004/10/13(Wed) 13:12
①にしました。
JIS機械工学便覧に
「キー用材料は軸材料よりかたさの高いものを用い」とありました。通常設計時も軸よりもキーを強いものを用います。
Re: 問題28 - G
2004/10/15(Fri) 12:13
⑤にしました。
大きい方をキー長さと仮定しないと、面圧かせん断のどちらかがアウトになってしまうと思いました。
・・・のですが、baikinさんから「キー用材料は軸材料よりかたさの高いものを用い」との情報。うーん、確かにキー材って硬いものを使っていたような気もするし。でも軸材の方が弱くていいのかって気もするし。でも少なくとも⑤は間違っているような気もするし。
詳しい方教えてください。
Re: 問題28 - baikin
2004/10/15(Fri) 16:21
①にしてます。
「トルクを伝達しない場合はS20Cを使用する」という文を便覧で見たことがあります。（今回は伝達する）
⑤では③面圧④せん断を計算した結果、小さい（短いと理解）方を使用しないとするとどちらかがOUTになると思いあっていると理解しました。従って1.5～3倍の長さをどのように考えるかですね。（キー長さは約１．５倍程度とすると言う文も見たことがあります）
Re: 問題28 - G
2004/10/15(Fri) 16:27
短い方を採用するということは、キーの荷重負担面積が小さくなり、面圧かせん断のどちらかの応力が許容応力を上回ってしまうのでは？
あれっ・・？私がなんか根本的に勘違いしているんでしょうか？
Re: 問題28 - magu
2004/10/16(Sat) 01:32
⑤と思います。
たしかに①の「・・・S20Cを仮定する。」はひっかかりますが、設計手順での仮定ですので柔らかい材料で検討でもいいと思います。
⑤はJIS1301Bの平行キーの寸法の表でみると、適応軸径ｄ＝38～44mmのとき、長さは、28～140mmとなってます。従って、0.73～3.18倍（上記寸法時）となり設問の範囲からはずれています。
Re: 問題28 - 初受験者
2004/10/16(Sat) 01:36
キ－材は軸材より硬度のある材質を使用したほうが良いが、絶対ではないと思います。しかも問題は仮定して計算し、適当な材質が見つかるまで繰り返すということですので、やはり⑤が正解では？
