解答つき軸のねじりワークシート

中実丸軸がトルク T を受ける。軸の最大せん断応力 τ_max を求めよ。

直径 40 mm の中実丸軸は、許容せん断応力 100 MPa の材料でできている。この軸が伝えられる最大トルク T_max を求めよ。

アルミニウム製の中空軸（外径 50 mm、内径 25 mm、長さ 1.5 m）が一端で固定され、他端でトルク 250 N·m によりねじられる。ねじれ角 φ を度で求めよ。

黄銅製の中実軸が壁に固定され、自由端でトルク T によりねじられる。自由端のねじれ角 φ を度で求めよ。

鋼製の中実軸が 500 rpm で 10 kW を伝達する。せん断応力は 40 MPa を、ねじれ角は長さ m あたり 1° を超えてはならない。両方の制限を満たす最小の直径 d を求めよ。

中実軸が 500 rpm で 15 kW を伝達し、せん断応力が 60 MPa を超えないようにしたい。条件を満たす最小直径 d を求めよ。