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ブラケットの強度計算について

設計 > 機械設計
設計初心者です。
縦板に下図の様なハット断面(幅55mm)のブラケットを設定し、ブラケットには1.3〜6.5kg(max)の物を取付けます。
ブラケットの材質/板厚は、SPHC/t2.3に仮決めしていますが、重さのためフランジ根元よりブラケットが変位しないか、最適な板厚か確認したいのですが、計算方法が分かりません。
考え方も含めご教授願います。宜しくお願いします。

|
||       
||_____
| ↑ | ____
| || |
| 105 ||6.5 |
| || kg|
| ↓ ||____|
| _____|
|| ↑25
|| ↓
|
←40→
2009-10-10 16:38

>> 元記事を見る

[ この質問に回答する(ログインが必要です) ]

回答(3) [アドバイス] [自信あり]

簡単には、応力(σ)=モーメント(M)÷断面係数(Z)の計算式で確認
します。後で、ネットや設計書籍で詳細内容を確認下さい。
さて、σ=(40mm×6.5kg)÷{2(×1/6×55mm×2.3mm×2.3mm)}の計算式
で、σ=2.68kg/mm2となります。
SPHCの引張強度は28kg/mm2程度なので、1/10の応力であり変形はしない荷重
です。
最後に、老婆心ですが、ハット形状のコーナー部を補強するために、V字の
窪みを2箇所/コーナー程度入れると、より強い形状となります。

2009-10-10 22:00

▼回答者からの追記

変形はしないは、塑性変形しない事です。
2009-10-10 22:03

●質問者からのお礼

回答有難うございました。大変参考になります。
書籍で鋼板の機械的性質を確認しまして、引張り強さしか書かれていませんが、この値より大きければ塑性変形が始まり、最終的に破断するという解釈でいいのでしょうか。また設計者によって考え方がばらつくと思うのですが、鋼板の場合、引張強さに対しどれくらいの応力に収めたいのでしょうか。
2009-10-11 13:13

▼回答者からの追記

以下のURLを確認下さい。
http://www.nmri.go.jp/eng/khirata/design/index_j.html
特に、“もの作りのための機械設計工学”の
第2章 機械の強度と材料 に出てくる“安全率”を確認下さい。
只、URLは簡易資料なので、機械設計又は工学便覧や機械設計書籍で、基礎
から確認する事をお奨めします。
2009-10-12 09:25

▼回答者からの追記

V字の窪みは、判りましたでしょうか?
ホームセンター等のハット形金具を確認すれば、判ると思います。
2009-10-14 19:31


回答(2) [自信あり]

外力が掛からなければ大丈夫でしょうが、
・3.2tへ変更する
・□40or□50×3.2tの角パイプを使用する
・回答(1)さんのおっしゃるとおり鉛直105mm方向に折り曲げを入れる
などにしたほうが良さそうな感じがいたします。

また、ブラケットの変形もさることながら、6.5kgのモノを2.3tの板に
どのように取り付けるか気になります。
ネジ止めの場合、ナットサートorナット溶接orボルト/ナット締め...
が考えられますが、取り付け箇所数によっては板厚が薄いかもしれま
せん。


3次元CADを用いれば容易に変形量も自動計算できるのでしょうが、私の
周囲では経験による直感での設計していました(10年以上前の話です)。
今は便利なサイトが沢山ありますね。私もひとつ貼っておきます。

■参考URL

http://rakutin.himegimi.jp/index-tawami.html
2009-10-10 20:23

●質問者からのお礼

回答有難うございました。
取付け方法については、ナット溶接x4を考えております。板厚が薄いかもというのは、固定部の面ひずみによるボルトのゆるみなどのことでしょうか。
また、参考のサイト有難うございました。
2009-10-11 12:32


回答(1) [素人] [自信あり]

ごく単純化すれば、幅55mm、厚さ2.3mm、長さ40mmの片持ち梁2本で
6.5kgの荷重を支持すると考えれば概算(見当をつけることが)できると
思います。

上記の計算をすると、6.5kgの荷重をかけた場合、0.06mm程度下がる結果です。

精度を上げるには、取付部の剛性(固定度)、105mm長部の変形を含め
ラーメン構造として解く必要があると思いますが、小生の手には余ります。
単純な板金ですから、実際に作って測定した方が早そうですね。

■参考URL

http://ebw.eng-book.com/heishin/BeamFormulaPart1_7_calculation.do?category=7
2009-10-10 18:04

▼回答者からの追記

勝手に105mmを鉛直方向と思いこんで回答しましたが、意図された方向と
合っていたでしょうか?

剛性を上げることが目的ならば、折り曲げ方向を90°回転させ
40×105の面を鉛直として荷重を受けた方が合理的と思います。
2009-10-10 18:42

▼回答者からの追記

#3回答者さんのご指摘と重複しますが、0.06mmの変形は弾性変形ですので、
荷重を取り去れば元に戻ります。
2009-10-11 00:33

●質問者からのお礼

迅速な回答感謝しております。
鉛直方向(↓)は、間違いありません。確かに、補足でおっしゃっている折り曲げ方向を90°回転した方が合理的ですよね。端材が使用ができないか検討しておりましたので、絵の方向にしていました。
2009-10-11 12:17


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