ボールねじ軸端末のねじり強度と曲げ強度の検討と計算

今日は「ボールねじ軸端末のねじり強度と曲げ強度の検討と計算」についてのメモです。ボールねじの選定において、意外とやってない人がいるであろう軸端末の強度計算。

以前、ボールねじ軸方向の許容荷重を計算する方法という記事にちょっと書きましたが、ボールねじの軸径だけの強度を見るとボールねじって結構強度的に問題なかったりするんですが、この軸端末形状はサポートユニットなどの利用により段付き小径になる場合がほとんどなので、サーボモーターなどによる定格3倍トルクが掛かった時にねじり強度が不足していたりするんですよね。そのため、ボールねじの軸端末は、トルクを伝達する際のねじりや曲げ荷重を受けるために軸端末の強度が間に合っているか計算しておく必要があります。

ボールねじ軸端末の強度計算

軸端末が受けられる「ねじり荷重」の計算方法 

ボールねじの軸端末にねじり荷重が作用する場合、軸径に対して掛かっても良いねじりモーメントを確認します。選定予定のボールねじ軸端末直径と材料強度が、想定のトルク・その時のねじりモーメントに絶えられない場合は軸端末径を替えるか、ボールねじのサイズをあげて再検討してください。

※計算式はエクセル計算シートでご確認ください。

軸端末が受けられる曲げ荷重の計算方法  

ボールねじの軸端末が曲げの荷重を受けるイメージって想像が付きづらいんですか、例えば接続されるモーターとの芯が出ていなかったりする場合曲げ荷重を受けますし、軸端末にプーリーなどで駆動を中継・折り返したりする場合も軸端末に曲げモーメントが掛かります。

※計算式はエクセル計算シートでご確認ください。

軸端末が「ねじり」と「曲げ」を受ける場合の計算方法  

ボールねじの軸端末にねじりと曲げが同時に掛かる場合は、相当曲げモーメントと相当ねじりモーメントを計算し、より悪影響な方の値を計算結果として利用してください。

※計算式はエクセル計算シートでご確認ください。

計算シートのダウンロード

ここでは計算シートをダウンロードいただけます。使えるようでしたらどうぞご利用ください。※計算書内の許容ねじり応力と許容曲げ応力はTHK様の値ですので、THKさんのボールねじ以外を評価する場合、ボールねじ軸の材質特性を変更してご利用ください。

ボールねじの軸端末強度の検討･計算_191130

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以上です。