導入
A 軸動き、トルク、または曲げモーメントを伝えるために使用される機械的成分です。各セグメントの直径は異なり、主にトランスミッションコンポーネント、ドライブトルク、輸送の重量をサポートするために機能します。この記事では、シャフトにどの材料を利用するかに焦点を当てて、シャフト材料を詳細に説明します。
シャフトは、通常、円形の十字-セクションがある機械的な部分です。固定されたさまざまな機械コンポーネント（スプロケット、ギア、プーリー、カムなど）の回転軸を提供し、回転するときの動きのジオメトリを制御するために使用されます。
車軸は車軸と混同されるべきではありません。実際、定義上、車軸は実際にはトルクを運ぶのではなく、ホイールやその他の回転オブジェクトをサポートするために使用される非-回転メンバーです。車の車軸は本物の車軸ではなく、定義上車軸です。実際の車軸を分析するときは、静的ビームであることがわかり、その上で静的分析を実行します。一方、疲労応力を決定するには、シャフトの動的分析も必要です。
シャフトに使用される材料は何ですか？
シャフトの一般的な材料は高品質の炭素鋼35、45、50です。軽く装填されたシャフトの場合、Q235やQ275などのプレーン炭素鋼も一般的に使用されています。設計計算は、安価な低-炭素または中{-炭素鋼から始めることができます。強度がたわみを制御する主な要因であることが判明した場合、より強力な材料を使用して、過度の偏向が問題になるまでシャフトのサイズを縮小するようにしてください。また、いくつかのシャフト材料（鋼鉄グレード）オプションもあります。一般的に使用されるステンレス鋼材料は430、304、316などです。タイプ430およびその他の400 -シリーズのステンレス鋼はステンレス鋼であり、タイプ304、316およびその他の300シリーズステンレス鋼は非磁気であり、コールドワークで強化できます。
上記のように、シャフトの材料は主に炭素鋼と合金鋼です。ほとんどのスチールシャフトブランクは、丸い鋼と鍛造品を使用していますが、他のものはまっすぐな丸い鋼を使用しています。より多くの力を必要とするシャフトの場合、シャフトのサイズと重量は限られており、いくつかの特別な要件があり、合金鋼を使用できます。一般的に使用される炭素鋼グレード40cr、45C8、40mnb、40crni、50c4、50c12はシャフト材料として使用されます。
一般的に使用されるステンレス鋼の一部は次のとおりです。430、304、316。タイプ430およびその他の400シリーズのステンレス鋼はすべてステンレス鋼です。タイプ304、316、およびその他の300シリーズのステンレス鋼は磁気ではなく、コールドワークで強化できます。ステンレス鋼は、「アニーリング」と呼ばれるプロセスで加熱および冷却できます。これは、「硬くて柔らかい」状態としても知られています。より高い負荷またはショックで使用される「コールドワーキング」は、体重を減らし、強度を増加させる経済的な手段になります. 430鋼は腐食の可能性がほとんどありません。タイプ304は、主に低湿度と温度に使用されます。腐食耐性ステンレス鋼が必要な場合、タイプ316が使用されます。
シャフト材料を選択する際には、どのような基準を考慮する必要がありますか？
シャフト材料には多くの種類があり、選択は主に、これらの要件を達成するために使用される熱処理方法、および同時に選択される製造プロセスに加えて、シャフトの強度、剛性、耐摩耗性、その他の要件に基づいています。シャフト材料を選択する際に考慮すべき2つの主要な基準があります。これらは強さと剛性です。剛性は、材料のヤング率に関連していますが、強度は選択された材料の降伏強度と究極の強度によって決まります。
まず、こわばりについて話しましょう。上記のように、剛性は材料のヤング率の関数です。今日、ヤング率はほとんどの鋼材料で本質的に一定です。これは、鋼がシャフトとして選択された場合、シャフトの剛性はヤング率ではなく、シャフトのジオメトリに依存することを意味します。
シャフトの荷重のほとんどは、シャフトの軸に対して垂直になります。これは、シャフトの全偏向を計算するためにビーム分析が必要になることを意味します。ただし、場合によっては、シャフトに軸方向の力もあります。たとえば、スラストベアリングが使用されている場合。最後に、ほとんどのシャフトは、あるコンポーネントから別のコンポーネントにトルクを送信するために使用されるため、ねじれが必要です。
この記事では、主にシャフトに使用される材料を紹介します。この記事を読むことで、シャフトは通常、円形の十字-セクションを持つ機械的部分であることを理解できます。固定されたさまざまな機械コンポーネント（スプロケット、ギア、プーリー、カムなど）の回転軸を提供し、回転時に動きのジオメトリを制御するために使用されます。
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