外径が同じな場合、実心軸と中空軸では、中空軸の方が強度が高いのでしょうか？
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外径が同じな場合、実心軸と中空軸では、中空軸の方が強度が高いのでしょうか？中空軸と実心軸の長所と短所は？
中空軸は軽量で、加熱しても変形量が少なく、コストも安い
もちろん実心軸ですが、差はそれほどなく、一方で中空軸は軽量です。
工業機器には軸受が不可欠であり、その種類も多種多様です。例えば、中空軸と実心軸は最も顕著な2つのタイプですが、どちらが実用性において優れているかは、比較してみないとわかりません。 第一に、外径が同じで、材料や熱処理も同じである場合、確実に実心軸の方が中空軸よりも曲げ強度とねじり強度が高くなります。 第二に、断面積が同じで、材料や熱処理も同じ条件の場合、中空軸の曲げ強度とねじり強度はより高くなる。しかし、それも無条件ではなく、壁が薄すぎる場合、慣性モーメントや曲げ耐力断面係数は高くても、曲げモーメントを受ける状況下で圧縮応力によって圧縮領域が局所的に不安定に破壊される可能性がある。 前述の熱処理条件は剛性には影響しないが、強度には影響する。 直径が同じであれば、曲げ強度、ねじり強度、引張強度のいずれにおいても、実心の方が中空よりも優れている。 重さが同じなら、必ずしもそうとは限らず、具体的な断面形状によります。直径100mmの中空軸で壁厚を適切に管理すれば、直径10mmの実心軸よりも高い曲げ強度を持たせることができます。 工学上で中空軸が多く使われるのは、材料選定時に強度だけでなく、いわゆる比強度や比剛性も考慮されるからです。不適切な例を挙げると、ある実心軸は中空軸よりも強度が20％高いものの、重量は50％重くなる。したがって、工学的には強度が基準を満たしている場合、中空軸を選択する方が適切である。 以上が中空軸と実心軸の比較です。各種性能の比較から、ある程度、中空軸の方が実心軸よりも広く使用されていることがわかります。