軸 (機械要素)のソースを表示

{{出典の明記|date=2012年1月}}
{{redirect|車軸|小佐野彈の小説、およびこれを原作とする映画|車軸 (小説)}}
[[ファイル:0 Series Shinkansen Wheel-05.jpg|thumb|200 px|right|[[新幹線0系電車]]の[[車輪]]・車軸]]

'''軸'''（じく、{{lang-en-short|axis}}）は、回転によって動力を伝える[[機械要素]]。動力の中心要素であるため比喩に使われることがある（→[[枢軸国]]など）。

== 種類 ==
; 車軸  ([[:en:Axle|Axle]])
: [[鉄道車両]]や[[自動車]]などの[[車輪]]用の軸。アクスル、または、スキュワ（Skewer）とも呼ばれる。
; [[主軸]] ([[:en:Drive shaft|Shaft]])
: 一般機械に利用される軸。高い精度、高対磨耗。
; [[プロペラシャフト|プロペラ軸]] (Propeller shaft)
: 動力源から仕事をする部分に動力を伝えるための軸。
; [[クランクシャフト|クランク軸]] (Crank shaft)
: 回転運動と往復運動の変換を行う軸。[[クランク (機械要素)|クランク]]を参照。

== 軸の力学 ==
=== トルクを受ける軸 ===
[[モーター]]などからの動力を受ける軸などがこれにあたる。

軸がもらう動力を ''P'' ([[ワット|W]])、軸の[[トルク]]を ''T'' ([[ニュートンメートル|Nm]])、動力の[[回転数]]を ''n'' ([[rpm (単位)|rpm]]) とすると、

: <math>P = \frac{2\pi nT}{60}</math>

となる。

また、この軸の太さを決定するときの式を以下に示す。

: <math>d \ge \left(\frac{16T}{\pi{\tau}_a}\right)^{\frac{1}{3}}</math>

ここで、''d'' は軸の直径、<math>\tau_a</math>は[[せん断応力|応力]]を表す。

=== 曲げを受ける軸 ===
車軸など、上に物を載せて軸で受けるような軸にはトルクが少なく曲げが作用する。このことから軸の太さは曲げの作用から求める。曲げ[[モーメント]]をM（Nm）、許容曲げ応力を<math>\sigma_a</math>とするとき、以下の式で軸の太さを求められる。

: <math>d \ge \left(\frac{32M}{\pi\sigma_a}\right)^{\frac{1}{3}}</math>

=== 歯車やベルト車のついた軸 ===
[[歯車]]や[[ベルト (機械)|ベルト]]車がついた軸ではトルクと曲げモーメントが同時に発生する。この場合のトルクを<math>T_e</math>、曲げモーメントを<math>M_e</math>とすると、

: <math>T_e = \sqrt{M^2 + T^2}</math>
: <math>M_e = \frac{1}{2}\left(M + \sqrt{M^2 + T^2}\right)</math>

となる。

== 関連項目 ==
* [[軸受]]
* [[キー (機械要素)]]
* [[輪軸]]
* [[車輪軸]]

{{DEFAULTSORT:しく}}

[[Category:機械要素]]
[[Category:回転機械]]