繰返し回数の少ない機械の許容応力

繰返し回数が少ない機械の許容応力は、繰返し回数に応じて設定される必要があります。以下に、許容応力の設定方法と考え方を詳しく解説します。

1. 一般的な許容応力設定

機械の繰返し許容応力は、通常、繰返し回数が106～107回（100～1000万回）以上にも耐えられるように設定されます。

• 許容応力の計算には、切欠係数と疲労強度が必要ですが、これらは正確には求められないため概略計算で求めます。
• 文献や技術資料から推定値を使用して計算します。

2. 疲労強度の影響

疲労強度は、繰返し回数が106～107回（100～1000万回）以上の場合の数値を基準としています。繰返し回数が少ない場合には、疲労線図（SN曲線）から概算値を求めます。

多くの疲労線図（SN曲線）より、104回の疲労強度は106～107回の疲労強度の約1.35倍程度であることがわかっています。

例: S45C 焼入焼戻し 両振り引張圧縮疲労強度の例

• 106～107回：23～36 kgf/cm²
• 105回：30～43.8 kgf/mm²
• 104回：35.5～49.8 kgf/mm²

3. 疲労強度倍率の設定

疲労線図（SN曲線）を基に、繰返し回数ごとの疲労強度倍率を設定します。

S45C 焼入焼戻し 両振り引張圧縮疲労強度倍率

繰返し回数	疲労強度範囲	疲労強度倍率（下限）
104回	1.38～1.54倍	約1.35倍
105回	1.22～1.30倍	約1.25倍
106～107回	1.0とする	1.0とする（一般許容応力）

S45C 焼入焼戻し 両振りねじり疲労強度倍率

繰返し回数	疲労強度範囲	疲労強度倍率（下限）
104回	1.32～1.49倍	約1.35倍
105回	1.23～1.37倍	約1.25倍
106～107回	1.0とする	1.0とする（一般許容応力）

ねずみ鋳鉄 回転曲げ疲労強度倍率

繰返し回数	疲労強度範囲	疲労強度倍率（下限）
104回	1.53～1.90倍	約1.55倍
105回	1.33～1.43倍	約1.35倍
106～107回	1.0とする	1.0とする（一般許容応力）

4. 鋼の疲労強度と荷重の種類

鋼の疲労強度は、疲労線図に基づき、繰返し回数が少ない場合に高くなります。荷重の種類（引張圧縮、回転曲げ、両振りねじり）による疲労強度のアップ率は若干異なりますが、ほぼ同一と考えられます。

5. 許容応力倍率の目安

繰返し回数が少ない場合の許容応力（疲労強度）倍率は、次のように設定します。

繰返し回数	許容応力倍率
104回	約1.25倍
105回	約1.2倍
106～107回	1.0とする（一般許容応力）

• 繰返し回数が105回以内の場合の許容応力は、一般許容応力の1.2倍程度高く設定しても良いですが、過大圧力などピーク応力の可能性を十分に調査する必要があります。
• 繰返し回数が105回を大きく超える場合は、一般許容応力で設計する方が良いです。

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