ねじり剛性計算機

回転剛性はねじり剛性とも呼ばれ、部品が角変形にどれだけ抵抗するかを表します。作用トルクと、それによって生じるねじれ角の比です。値が大きいと大きなトルクでも回転は小さく、値が小さいと接続部や軸が柔らかいことを示します。SI 単位はニュートンメートル毎ラジアンです。ラジアンは数学的には無次元なので、単にニュートンメートルと表記される場合もありますが、「毎ラジアン」を残すと物理的な意味が明確になります。 トルクと角度による方法では、測定値や仕様値を直接使います。作用トルクをラジアン単位のねじれ角で割ります。例えば、100 ニュートンメートルで 0.05 ラジアンねじれる部品の剛性は、2,000 ニュートンメートル毎ラジアンです。角度を度で測った場合は、入力前に度数へ円周率を掛け、180 で割ってラジアンに変換してください。ラジアンを前提とする式に度を入力すると、約 57.3 倍の誤差が生じます。 一様な等断面軸の線形弾性ねじりでは、剛性はせん断弾性係数に断面二次極モーメントを掛け、軸長で割った値です。せん断弾性係数は材料の硬さ、断面二次極モーメントは断面のねじりへの抵抗を表し、長さは軸に沿って変形が蓄積する効果を表します。中実円形軸の断面二次極モーメントは、円周率と直径の四乗の積を 32 で割ります。中空円形軸では、外径の四乗と内径の四乗の差に円周率を掛け、32 で割ります。 直径の四乗に依存するため、断面寸法の影響は非常に大きくなります。材料と長さが同じなら、中実軸の直径を二倍にすると断面二次極モーメントと剛性は十六倍になります。長さを二倍にすると剛性は半分になり、せん断弾性係数が二倍の材料を選ぶと剛性も二倍になります。これらの関係は、伝動軸、カップリング、トーションバー、締結部品、操舵系、試験治具、精密位置決め装置の設計に役立ちます。 式は小さな角変形、線形弾性材料、一様な形状、純ねじり、適切な境界条件を仮定しています。キー溝、スプライン、段差、亀裂、継手、応力集中、非線形ブッシュ、複合材の積層によって、実際の系の剛性は変わることがあります。直列接続ではコンプライアンスを足し、並列のトルク経路では剛性を足します。組立品全体がある場合は実測トルクと角度を使い、一様な部材の予備解析には軸の特性による方法を使ってください。詳細設計では剛性だけでなく、せん断応力、疲労、安定性、許容ねじれ角、安全率も確認する必要があります。