キー溝の強度計算について

質問

計算方法・公式等を教えてください。

外径200mm、内径30mm、厚さ15mmの円板の内径側に幅8、高さ3.5のキー溝がある時
キー溝部分の強度の計算方法を教えてください。

実際には上記の樹脂製円板をキー(8X7)で固定した軸に急激に110N・mのトルクをかけた時に
キー溝から亀裂が生じた為、キー溝に掛かる応力とどれぐらいの強度が必要かを調べています。

キー溝に掛かるせん断応力は　110*2/(0.008*0.015*0.03)=6111111N/m^2 であってますでしょうか？

よろしくお願い致します。

回答No.2

noname#230359 · ベストアンサー

内径３０ｍｍから外形２００ｍｍまで総て樹脂が必要ですか
多分必要ないと思います

内径側を金属の小径円板に置き換えて樹脂を両側から挟むかまたは
片側で固定するかしてなるべく外径側に近いところでねじ止め
位置決めピンによる固定方法のほうが安定すると判断します

剪断応力ですが半径１５の位置の外力をキー断面積で除すれば算出されます

それから、剪断応力の単位は　荷重／ｍｍ＾２か荷重／ｃｍ＾２です

私自身はＳＩ単位は後天性理解不全なのでＣＧＳかＭＫＳ単位と成ります

お礼

＞内径３０ｍｍから外形２００ｍｍまで総て樹脂が必要ですか
＞多分必要ないと思います

そうですね、提案の内容も吟味し検討したいと思います。
金属同士ならばJIS等のキー溝の設計で形状を決めれば強度的に問題ないということですよね。

色々アドバイスありがとうございました。

回答No.1

noname#230359

金属のキー（8X7)で樹脂製円板を回転駆動ですね

金属同士部品間でキーがシャーされるのはよくあることですが
強度差が大きいので力学モデルは別のような気がしますが

軸、円板共にキー溝が加工されていますが、円板は強度の低い
樹脂（材質未提示）ですから一方的に樹脂側が破損するのは当然ではないでしょうか剪断力ではなく、別の力を想定したほうが良いと思います

金属より樹脂のほうが切り欠き効果が顕著に発現するのではないでしょうか

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お礼

回答ありがとうございます。

やっぱり樹脂側が故障しますよね。今は素材変更の方向で検討しています。

その場合せん断力で考えて良いのでしょうか？
質問の式での計算式　τs=T1*2/(b*l*d)　で良いのでしょうか？

円板側のキー溝部分の強度はそれ以上あれば良いと思うのですが計算方法が解りません。

ご教授頂けたら幸いです。よろしくお願い致します。