ねじの有効断面積について｜計算（公式）や有効径もまとめて解説

2024年4月13日

こんにちは、機械エンジニアのShoheiです

今回のテーマは「ねじの有効断面積」

計算や有効径についても合わせて解説していきます。

それではさっそく参りましょう、ラインナップは目次からどうぞ 😎

ねじの有効断面積とは、ねじの有効径により求められる円筒の面積のことです。

おねじ部の応力計算やナットの保証荷重応力などを求める時に用いられます。

JISねじ規格（基準山形）

メートルネジの有効断面積の計算は、以下の式によって求められます。（JIS B 1082）

特別な理由がない限り、数値は有効数字3桁に丸めて計算しましょう。

ねじ有効断面積の公式

①As=π/4×｛(d₂+d₃)/2｝²

②As=0.7854×（d-0.9382P）²

記号の意味は以下のとおりです。

記号	意味	単位
As	ねじの有効断面積	mm²
d	おねじ外径の基準寸法	mm
d₁	おねじ谷の径の有効径基準寸法	mm
d₂	おねじ有効径の基準寸法	mm
d₃	おねじ谷の径の有効径基準寸法d₁からとがり山の高さHの1/6を減じた値 d₃=d₁-H/6	mm
P	ねじのピッチ	mm
π	円周率式ではπ=3.1416を用いることが一般的	-
H	とがり山の高さ（H=0.866025P）	mm

ねじの有効断面積に用いる有効径について

ねじの有効径

有効径とは、ねじ溝の幅がねじ山の幅に等しくなるような、仮想的な円筒(または円すい)の直径のことです。

ねじの基準山形を見てみると、おねじの山頂とめねじの谷径、またはおねじの谷径とめねじの内径の間にはすきまがあるのが分かりますね。

ねじが硬い、ゆるいなどの状態は、ねじの「ななめの部分」が重要となり、これをフランク面と呼んでいます。

このフランク面を管理する為に「有効径」の考え方があり、一般的なねじゲージはこの「有効径」を検査し確認しているというわけです。

そして有効径には、単独有効径と総合有効径の2種類があります。

違いはこんな感じです。

単独有効径

総合有効径

おねじの三針法による測定

単独有効径にピッチ誤差の有効径当量および山の角度誤差の有効径当量を加算したもの（めねじの場合は減算）

単独有効径よりもおねじは太くなり、めねじは小さくなる

三針法についてはまた別記事でまとめていますので併せてご確認ください。