ねじの破壊と強度計算
許容応力以下で使用すれば、問題ありません。ただし安全率を考慮する必要があります
① 軸方向の引張荷重
引張荷重 Pt = σt x As = πd2σt/4
- Pt
- ：軸方向の引張荷重［N］
- σb
- ：ボルトの降伏応力［N/mm2］
- σt
- ：ボルトの許容応力［N/mm2］
（σt＝σb/安全率α） - As
- ：ボルトの有効断面積［mm2］
- As
- ＝πd2/4
- d
- ：ボルトの有効径（谷径）［mm］
| 材料 | 静荷重 | 繰返し荷重 | 衝撃荷重 | |
|---|---|---|---|---|
| 片振り | 両振り | |||
| 鋼 | 3 | 5 | 8 | 12 |
| 鋳鉄 | 4 | 6 | 10 | 15 |
| 銅、柔らかい金属 | 5 | 6 | 9 | 15 |
強度区分12.9の降伏応力はσb＝1098 [N/mm2] {112[kgf/mm2]}
- 許容応力σt
- ＝σb / 安全率 α（上表から安全率 5、繰返し、片振り、鋼）
- ＝1098 / 5
- ＝219.6 [N/mm2] {22.4[kgf/mm2]}
＜計算例＞
1本の六角穴付きボルトでPt＝1960N {200kg}の引張荷重を繰返し（片振り）受けるのに適正なサイズを求める。
（材質：SCM435、38～43HRC、強度区分：12.9）
As＝Pt/σt＝1960 / 219.6＝8.9［mm2］
これより大きい有効断面積のボルトＭ5を選ぶとよい。
なお、許容荷重を考慮すれば下表の強度区分12.9から許容荷重2087N{213kgf}のM6を選定する。
| ねじの呼び | 有効断面積 AS mm2 |
強度区分 | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 12.9 | 10.9 | ||||
| 疲労強度* | 許容荷重 | 疲労強度* | 許容荷重 | ||
| N/mm2 {kgf/mm2} | N {kgf} | N/mm2 {kgf/mm2} | N {kgf} | ||
| M4 | 8.78 | 128 {13.1} | 1117 {114} | 89 {9.1} | 774 {79} |
| M5 | 14.2 | 111 {11.3} | 1568 {160} | 76 {7.8} | 1088 {111} |
| M6 | 20.1 | 104 {10.6} | 2087 {213} | 73 {7.4} | 1460 {149} |
| M8 | 36.6 | 87 {8.9} | 3195 {326} | 85 {8.7} | 3116 {318} |
| M10 | 58 | 73 {7.4} | 4204 {429} | 72 {7.3} | 4145 {423} |
| M12 | 84.3 | 66 {6.7} | 5537 {565} | 64 {6.5} | 5370 {548} |
| M14 | 115 | 60 {6.1} | 6880 {702} | 59｛6.0｝ | 6762 {690} |
| M16 | 157 | 57 {5.8} | 8928 {911} | 56 {5.7} | 8771 {895} |
| M20 | 245 | 51 {5.2} | 12485 {1274} | 50 {5.1} | 12250 {1250} |
| M24 | 353 | 46 {4.7} | 16258 {1659} | 46 {4.7} | 16258 {1659} |
疲労強度*は「ねじ締結の理論と計算」（著者：山本晃 1971年版 ※現在は絶版）「小ねじ類、ボルトおよびナット用メートルねじの疲れ限度の推定値」より引用しています。
本内容についてのお問い合わせにはご回答できかねますのでご容赦願います。
② ねじ山のせん断荷重
③ 軸のせん断荷重
④ 軸のねじり荷重
ここに掲載したのはあくまでも強度の求め方の一例です。
実際には、穴間ピッチ精度、穴の垂直度、面粗度、真円度、プレートの材質、平行度、焼入れの有無、プレス機械の精度、製品の生産数量、工具の摩耗などさまざまな条件を考慮する必要があります。
よって強度計算の値は目安としてご利用ください。（保証値ではありません。）
