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ねじのドライブ角となめにくさの関係
- ねじのヘッド形状を変える際の注意点とは？
- 四角ボルトに変更した場合のなめにくさは何％減少するか？
- ドライブ角が小さくなることで影響する点とは？
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端部から1/4の位置を中心に、角Rまでの幅を両側にとりましたが、幅、位置とも根拠はありません。 部品工具ともに、公差を含めた正確な寸法を把握しているなら、CADで、工具とボルトを配置して図形を回転させれば簡単に出るとおもいます。 面圧分布が一定とは、一様な圧力という意味です。
自分の場合、面圧の分布は一定で、 面積と全体をトルクに見合うように算出しました。 面圧分布に傾向を持たせるとしても、直線補完くらいしか考えません。 自分の考えとしては、ネジの締結トルクは摩擦の変化 などで2倍程度も変わるので、あまり厳密に計算して も意味ないのではと思います。 もっと厳密な近似を行なうには、ヘルツ応力の式を 参考にするのがいいと思います。これについては 歯車屋さんが、歯当たりの計算などで取り扱い に慣れていると思います。
↓補足ですが なめるか？の判定は、ネジの締結トルクを固定（設計狙い）して、頂点数で割ったモーメントを発生させるための各角の必要面圧を求め、それがボルト弾性限度と比べどの程度の水準かを比較します。
補足
「各角の必要面圧」ということですが、 まさにその求め方がよくわかりません。 点接触ではなく、つぶしながら面接触していると 考えていくのでしょうか。 面積の計算方法はどのように行えばよいのでしょうか？ かかりはじめは多少塑性変形させているかもしれませんが、弾性域内で面当たりしながらボルト頭を回しているはずです。 このあたりはやはり実験値でつぶしこんで決められているのでしょうか？ 私の勉強不足かもしれません。良い参考文献、雑誌などありましたら御教授願います。
以前、部品ネジの頭をFEMで検討しましたが その時は四角は効果ありませんでしたし 星型なども、（なめないくらい）顕著な改善は 出来ず、結局全体を設計変更して径を増やしました。 以下は、FEMなしでの考え方ですが 辺の半分に工具からの圧を受けるとして、 モーメント半径のセンターは、 四角だと0.75ｘR 六角だと0.875ｘR となります。 工具からの接触圧は均等でないですから、 センターもずれると思いますので、きちんと積分計算するか、辺を100分割くらいして簡単なプログラムで 積分計算させれば算定できるのではないでしょうか。
どんな工具で締め付けしていますか？ ソケットレンチなどでしたら、穴が１２角の物より６角の物の方がなめにくくなります。 スパナの場合クリアランスを小さくすれば同様です。 六角レンチの場合星形のボルトに変えるとか・・・ ボルト形状と一致した工具を使えばそんなになめることは無いと思いますがいかがでしょうか？ レンチに関しては、高価な工具（スナップオン等）は良く考えられていますよ。
補足
少し補足いたします。 定性的には理解できるのですが、定量的な話にする必要があります。 工具はソケットレンチを基本に考えております。 ドライブ角は、多角形の角数が減るほど有利になります。（例えば6角形→4角形だと、ドライブ角は60°→45°となり、cos60°→cos45°なので0.5→0.707ですので40%の改善です。） おそらくこの理由で同じように12角→6角もなめにくいという回答をいただいたものと解釈しました。 しかしこれだけでは角数が少ないほどなめにくいことになります。 これに対し、接点は6→4と、-34％もダウンしてしまっています。その結果なめにくさは相殺されてしまわないか？という疑問です。 もちろん詳細にヘッド形状の変更の影響を定量的にみるにはFEMなどを行えば可能だと思われます。 こういった解析などは有名メーカーさんで行われてはいないのでしょうか？ （例えばご紹介のスナップオンさんでそのような資料を出されていませんか？） おそらくクリアランスは数水準振って考えられているのでしょうね。 何がどのくらい影響するのか、ご存知でしたらお願いいたします？
補足
申し訳ございませんが、 始めの２行部分の意味がよく掴めません。 接触する部分はどこだと仮定されているのでしょうか？ ボルト頭の一辺の面圧分布が同じという意味でしょうか？ 面積と全体を、というのは接触する部分（六角形であれば、六つの各辺が同時当たりしてあたる部分は一辺の1/2というように考えていらっしゃるのでしょうか？） 締結トルクは、同じ軸力を狙えば摩擦係数で確かに２倍以上変化するものですが、全ての場合で成り立つように設計するには、やはりそれぞれのトルクにおいてできるだけ厳密な計算をしなければなりません。 とはいえ今回はねじのなめがテーマですから、 まずはMAXトルクでの値でよいとは思います。 近似をうまく行って、手計算でできる限界まで やろうと思っております。