シャフトキー：種類、サイズ、材質、設計式・計算完全ガイド

キー接続は、軸とハブにキー溝を切り、「キー」と呼ばれる部品を挿入することで実現されます。小さな部品ながら、シャフトキーは機械伝動において重要な役割を果たします。キーは回転軸とギアを固定する機械要素で、主に軸周方向に部品を固定してトルクを伝達します。一部のキーは軸方向の固定や移動を許容する機能も持ち、例えば減速機のギアと軸の接続などが該当します。目立たない部品ですが、動力伝達には不可欠です。本記事では、シャフトキーの種類、サイズ、材質、設計について詳しく解説します。

シャフトキーとは

シャフトキー（モーターキーとも呼ばれる）は、2つの回転部品（通常は軸とハブ）を連結する短い棒状部品で、高強度材料から作られトルクを伝達します。その機能は、2部品を一体化して回転させ、軸周りの回転をスリップやズレなく伝達し、伝達精度と信頼性を確保することです。自動車、オートバイ、農業機械、建設機械などの機械システムで広く使用されています。

シャフトキーの種類（図解、特徴、用途）

様々な機械伝動において、異なる種類のキーが機械設計と応用で重要な役割を果たします。キー接続の基本概念には、平キー、ウッドラフキー、テーパーキー、タンジェントキーがあり、それぞれ独自の特徴と適用範囲を持ちます。以下、各シャフトキータイプを図解、特徴、用途とともに詳細解説します。

1. 平キー（平行沈みキー）

標準的な平キー（平行キー）は沈みキーの一種で、固定接続に用い、軸とハブ間に相対的な軸方向移動がない用途向けです。両側面が作用面となり、上面とハブ側キー溝底面には隙間があります。動作時は、軸キー溝、キー、ハブキー溝の側面圧縮によってトルクを伝達します。テーパーのない長方形または正方形キーで、ハブが軸に沿ってスライドする必要がある場合に使用されます。平キーは製造が容易で、組立・分解が簡単、軸と取付部品の芯出し精度が良好ですが、取付部品の軸方向固定はできません。

標準平キーは、端部形状により3タイプに分類されます：

• 丸端（A形）
• 角端（B形）
• 長方形端、片丸端（C形）

さらに断面形状により：

• 長方形平沈みキー
• 正方形沈みキー
• 丸沈みキー（両丸・片丸）

2. ウッドラフキー（半月沈みキー）

ウッドラフキーは半月形状で、ハブ側のテーパーに自動的に追従します。軸側のキー溝が深いため、キー溝内でキーが倒れる心配がありませんが、キー溝の深さにより軸強度が弱まります。一般にテーパー軸ジャーナルと組み合わせてトルクを伝達します。キー溝は半月キーと同形状のフライスカッタで加工され、キーは溝内で幾何学的中心を中心に揺動可能です。キーの側面が作用面となり、側面圧縮でトルクを伝達します。キー溝はディスクカッタで加工し、キー自体は半円形です。半円形状により製造性・組立性に優れ、特にテーパー軸端接続に適しています。ただし、軸溝が軸強度を大きく低下させるため、軽負荷接続に限定されます。

3. サドルキー（テーパーキー）

テーパーキーの作用面は上面と下面にあります。上面に1:100のテーパーがあり、ハブ側キー溝底面も同テーパーで設計されています。テーパーキーを軸とハブのキー溝に挿入すると、作用面に大きな予圧力が発生します。動作時は主に摩擦力でトルクを伝達し、単方向の軸力に耐えられます。ただし、軸とハブの芯ズレ（偏心）を生じやすく、芯出し精度が重要でない、荷重が安定、低速回転の接続に適しています。

さらにテーパーキーは以下に細分化されます：

• 平サドルキー：軸上面に平らに載る
• 中空サドルキー：キー底面が軸の曲面にフィット
• ギブヘッドサドルキー：取外し用のフック付き

4. ギブヘッドキー（沈みキー）

ギブヘッドテーパーキーは特殊なテーパーキーで、フック形状のヘッドを持ち、軸とハブのキー溝により確実に固定されます。ギブヘッドによりキーの取外しが容易になります。この設計は接続安定性を高め、軸とハブの偏心をある程度低減し、接続精度を向上させます。したがって、高速回転・重負荷下で高い芯出し精度と確実な接続が求められる用途、例えば機械組立などに特に適しています。

5. フェザーキー（沈みキー）

フェザーキーは軸側またはハブ側に固定され、かつ軸方向移動を許容します。キーの側面が作用面で、側面で力を伝達し、芯出し性が良く、組立・分解が容易です。軸方向固定機能はありません。キーはボルトで軸に固定され、中央のねじ穴で取外し可能です。ギアボックスのスライドギアのように、軸上で部品がわずかに移動する用途で使用されます。

6. ドウェルキー（丸シャフトキー）

円筒形のドウェルキーは、ハブと軸にあけた穴にはめ込み、低動力伝動に最適です。円筒キーは一般的なモーターシャフトキー形態で、モーターシャフトと伝動部品の溝に合致します。取付けが容易で、相当なトルクを伝達可能です。ストレートピンまたはテーパーピンとして設計することもでき、様々な要件に対応できます。

• ストレートピン ドウェルキー
• テーパーピン ドウェルキー

7. タンジェントキー

タンジェントシャフトキーは、ハブと軸のキー溝にはめ込み、互いに直角になるよう一対で使用します。各キーは一方向のトルクのみを負担し、大型・重負荷軸で使用されます。1:100テーパーを持つ2つの楔キーで構成され、上面と下面が合わせて作用面となり、大きなトルクを伝達可能です。1組のタンジェントキーは単方向トルクのみ伝達可能で、双方向トルクには120°〜135°間隔で2組を配置します。芯出し精度が重要でない高負荷用途で使用されます。タンジェントキーは接線圧力でトルクを発生し、小さな単方向軸力も負担可能です。

主に単方向トルク伝達が必要な場合、または双方向の場合は2組を一定距離で配置して使用します。大トルク伝達能力があるため、重機械で一般的です。

8. スプライン（キー）

軸＋一体化キー＝スプライン軸となり、軸方向移動を許容します（スライドギア伝動で常用）。スプライン接続は、軸とハブ穴の周方向に均等に配置された複数のキー歯で構成され、歯の側面が作用面となります。この接続は高負荷容量、良好な芯出し・案内性能、軸とハブの強度低下が最小限で、頻繁なスライドを伴う高負荷・高精度芯出し接続、例えばトランスミッションのスライドギアに特に適しています。歯形により長方形スプライン、三角形スプライン、インボリュートスプラインに分類されます。

• 長方形スプライン：フライス、ホブ、ブローチ、シェーピングで加工容易。研削後は高精度達成可能。規格で軽荷重用（ライトシリーズ）と中荷重用（ミディアムシリーズ）の2系列を規定。航空、自動車、トラクタ、工作機械、農機、一般機械伝動装置で広く使用。
• インボリュートスプライン：インボリュート歯形を持ち、負荷時にラジアル力がセルフセンタリング効果を生み、歯面応力が均一で高強度・長寿命。歯車と同一製法で高精度・互換性確保可能。標準圧力角αDは30°、37.5°、45°で、高負荷・高精度芯出し・大型接続に使用。

シャフトキー・キー溝サイズ表（寸法、公差）

シャフトキーと他部品の確実な嵌合には標準寸法への準拠が必要です：

• 径：対応穴径と同等またはわずかに小さい（通常0.01〜0.05mm小さい）
• 長さ：接続部品間距離よりわずかに長い。一般にキー長さ＝接続部品厚さ＋1〜2mm
• 隅R：鋭角による損傷・割れ防止のため、両端にR0.5〜1mm
• 公差：確実な嵌合のため、製造公差をh6、h7、h8級以内に管理

シャフトキー寸法を理解し、一般的な仕様を素早く参照できるよう、代表的なキータイプの寸法表を以下に示します。

平キー寸法表（平行シャフトキー・キー溝寸法）

軸径 d	キー公称サイズ	軸側溝深さ t₁	ハブ側溝深さ t₂	隅R	b (h9)	h (h11)	c または r	L (h14)	公称	公差	公称	公差	最小	最大
6〜8	2	2	0.16〜0.25	6〜20	1.2	+1.0/+0.1	0.08	0.16
＞8〜10	3	3	6〜36	1.8	0.16〜0.25
＞10〜12	4	4	6〜36	2.0	0.16〜0.25
＞12〜17	5	5	0.25〜0.4	14〜56	2.8	0.25〜0.4
＞17〜22	6	6	14〜70	3.5	0.25〜0.4
＞22〜30	8	7	18〜90	4.0	+3.3/+0.2
＞30〜38	10	8	0.4〜0.6	22〜100	5.0
＞38〜44	12	8	28〜140	5.0	0.25〜0.4
＞44〜50	14	9	36〜160	5.5	0.25〜0.4
＞50〜58	16	10	45〜180	6.3	0.4〜0.6
＞58〜65	18	11	50〜200	7.0	0.4〜0.6
＞65〜75	20	12	0.6〜0.8	56〜250	7.5	0.4〜0.6
＞75〜85	22	14	63〜250	9.0	0.4〜0.6
＞85〜95	25	14	70〜280	9.0	0.4〜0.6
＞95〜110	28	16	80〜320	10.0	0.6〜0.8
＞110〜130	32	18	90〜360	11.0	0.6〜0.8
＞130〜150	36	20	1.0〜1.2	100〜400	12.0	+8.4/+0.3	0.7	1.0
＞150〜170	40	22	100〜400	13.0	0.7〜1.0
＞170〜200	45	25	110〜450	15.0	0.7〜1.0
＞200〜230	50	28	125〜500	17.0	1.0〜1.2
＞230〜260	56	28	1.6〜2.0	140〜500	20.0	1.2〜1.6
＞260〜290	63	32	160〜500	20.0	1.2〜1.6
＞290〜330	70	36	180〜500	22.0	1.6〜2.0
＞330〜380	80	40	2.5〜3.0	200〜500	25.0	2.0〜2.5
＞380〜440	90	45	220〜500	28.0	2.0〜2.5
＞440〜500	100	50	250〜500	31.0	2.5〜3.0

L系列： 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400, 450, 500

ウッドラフキー寸法表（半月シャフトキー・キー溝寸法）

キー呼び (b×h×D)	幅 b	高さ h	径 D	面取り/半径 s	公称	公差	公称	h12	公称	h12	最小	最大
1×1.4×4	1	—	1.4	4	−0.12	0	—
1.5×2.6×7	1.5	—	2.6	7	−0.10	0	—
2×2.6×7	2	—	2.6	7	0	—
2×3.7×10	2	—	3.7	10	−0.15	0	—
2.5×3.7×10	2.5	—	3.7	10	−0.12	0	—
3×5×13	3	—	5	13	0	—
3×6.5×16	3	—	6.5	16	−0.18	0	—
4×6.5×16	4	0	6.5	16	0	0.16	0.25
4×7.5×19	4	−0.025	7.5	19	−0.21	0	0.25	0.40
5×6.5×16	5	—	6.5	16	0	0.25	0.40
5×7.5×19	5	—	7.5	19	−0.15	0	0.25	0.40
5×9×22	5	—	9	22	0	0.25	0.40
6×9×22	6	—	9	22	0	0.25	0.40
6×10×25	6	—	10	25	−0.21	0	0.40	0.60
8×11×28	8	—	11	28	0	0.40	0.60
10×13×32	10	—	13	32	−0.18	0	0.60	0.90

サドルキー寸法表（標準平テーパーシャフトキー・キー溝寸法）

幅 b	b公差 (h8)	高さ h	h公差 (h11)	面取り/半径 c または r
2	0/−0.014	2	0/−0.090	0.16〜0.25
3	0/−0.014	3	0/−0.090
4	0/−0.018	4	0/−0.090
5	0/−0.018	5	0/−0.090	0.25〜0.40
6	0/−0.022	6	0/−0.090
8	0/−0.027	7	0/−0.090
10	0/−0.027	8	0/−0.090	0.40〜0.60
12	0/−0.033	9	0/−0.090
14	0/−0.033	10	0/−0.090
15	0/−0.033	10	0/−0.090	0.60〜0.80
16	0/−0.033	10	0/−0.110
18	0/−0.033	12	0/−0.110
20	0/−0.033	14	0/−0.110	1.60〜2.00
22	0/−0.033	14	0/−0.110
25	0/−0.040	16	0/−0.130	2.50〜3.00
28	0/−0.040	16	0/−0.130
30	0/−0.046	18	0/−0.130
32	0/−0.046	20	0/−0.130
36	0/−0.046	22	0/−0.130
40	0/−0.054	25	0/−0.160
45	0/−0.054	28	0/−0.160
50	0/−0.054	32	0/−0.160

長さ L（公差 h14）：
18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500

ギブヘッドキー寸法表（ギブヘッドテーパーシャフトキー・キー溝寸法）

幅 b	公差 (h8)	高さ h	公差 (h11)	ヘッド高さ h₁	面取り/半径 c または r
4	0/−0.018	4	0/−0.075	10	0.16〜0.25
5	0/−0.018	5	0/−0.075	12
6	0/−0.022	6	0/−0.090	14
8	0/−0.022	7	0/−0.090	16	0.25〜0.40
10	0/−0.027	8	0/−0.090	18
12	0/−0.027	9	0/−0.090	20
14	0/−0.027	10	0/−0.090	22
16	0/−0.033	10	0/−0.110	25	0.40〜0.60
18	0/−0.033	12	0/−0.110	28
20	0/−0.033	14	0/−0.110	32
22	0/−0.033	14	0/−0.110	36
25	0/−0.040	16	0/−0.130	40	0.60〜0.80
28	0/−0.040	16	0/−0.130	45
30	0/−0.046	18	0/−0.130	50
32	0/−0.046	20	0/−0.130	56
36	0/−0.046	22	0/−0.130	63
40	0/−0.054	25	0/−0.160	70	1.60〜2.00
45	0/−0.054	28	0/−0.160	80

標準長さ L (h14)：
18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400, 450, 500

タンジェントキー寸法表（標準タンジェンシャルシャフトキー・キー溝寸法）

軸径 d	キー厚さ h	キー幅 b (±h11)	キー溝深さ 軸 t1	キー溝深さ ハブ t2	キー溝幅 軸 b1	キー溝幅 ハブ b2	面取り C	半径 r	最小	最大	最小	最大
60	18	0/−0.090	7.0	7.3	19.3	19.6	0.6	0.8	—	—
65	20	0/−0.090	8.0	8.3	20.1	20.4	0.6	0.8	—	—
70	22	0/−0.110	8.0	8.3	21.0	21.3	0.6	0.8	—	—
75	25	0/−0.110	9.0	9.3	23.2	23.5	0.6	0.8	—	—
80	28	0/−0.090	10.0	10.3	24.0	24.4	0.8	1.0	—	—
85	28	0/−0.090	10.0	10.3	24.8	25.2	0.8	1.0	—	—
90	30	0/−0.090	10.0	10.3	26.7	27.0	0.8	1.0	—	—
100	32	0/−0.110	11.0	11.4	28.0	28.4	1.0	1.2	—	—
110	36	0/−0.110	12.0	12.4	31.0	31.4	1.0	1.2	—	—
120	40	0	14.0	14.4	34.6	35.1	1.6	2.0	1.0	1.2
140	45	0	16.0	16.4	37.7	38.3	1.6	2.0	1.0	1.2
160	50	0	18.0	18.4	42.0	42.8	1.6	2.0	1.0	1.2
200	56	0	20.0	20.4	49.6	50.3	2.0	2.5	1.6	2.0
250	63	0/−0.130	22.0	22.4	59.9	60.6	2.5	3.0	2.0	2.5
315	70	0	28.0	28.4	72.1	72.8	3.0	4.0	—	—
400	80	0/−0.160	36.0	36.4	93.2	94.0	3.0	4.0	3.0	4.0
500	100	0/−0.220	50.0	50.5	125.9	126.6	5.0	7.0	—	—
630	140	0/−0.190	63.0	63.5	189.0	189.7	5.0	7.0	3.0	4.0
800	180	0	80.0	80.5	240.0	240.7	7.0	9.0	—	—
1000	200	0/−0.220	100.0	100.5	300.0	300.7	7.0	9.0	—	—

スプラインキー寸法表（長方形スプライン・キー溝寸法）

軸径 d	ライトシリーズ						ミディアムシリーズ
	仕様 N×d×D×B	面取り c	半径 r	d₁min	αmin	仕様 N×d×D×B	面取り c	半径 r	d₁min	αmin
11	6×11×14×3	0.2	0.1	—	—	13	6×13×16×3.5		14.4	1.0	16	6×16×20×4		16.6	1.0
18	6×18×22×5	0.3	0.2	19.5	2.0	21	6×21×25×5		21.2	2.0
23	6×23×26×6	0.2	0.1	22	3.5	23	6×23×28×6		21.2	1.2
26	6×26×30×6			24.5	3.8	26	6×26×32×6		23.6	1.2
28	6×28×32×7			26.6	4.0	28	6×28×34×7		25.8	1.4
32	6×32×36×6	0.3	0.2	30.2	2.7	32	8×32×38×6		29.4	1.0
36	8×36×40×7			34.4	3.5	36	8×36×42×7	0.4	0.3	33.4	1.0
42	8×42×46×8			40.5	5.0	42	8×42×48×8		39.4	2.5
46	8×46×50×9			44.6	5.7	46	8×46×54×9		42.6	1.4
52	8×52×58×10			49.6	4.8	52	8×52×60×10		48.6	2.5
56	8×56×62×10	0.4	0.3	53.6	6.5	56	8×56×65×10		52.0	2.5
62	8×62×68×12			59.7	7.3	62	8×62×72×12	0.5	0.4	57.7	2.4
72	10×72×78×12			69.6	7.3	72	10×72×82×12		67.7	1.0
82	10×82×88×12			79.3	8.5	82	10×82×92×12		77.0	2.9
92	10×92×98×11	0.5	0.4	99.6	9.9	92	10×92×102×14		87.3	4.5
102	10×102×108×16			99.6	11.3	102	10×102×112×16	0.6	0.5	97.7	6.2
112	10×112×120×16			108.8	10.5	112	10×112×125×18		106.2	4.1

シャフトキーの材質

機械伝動における重要部品として、シャフトキーの材質選定はシステムの性能と信頼性に直結します。一般的なシャフトキー材質は以下の通りです。

1. 炭素鋼キー

炭素鋼は最も一般的なシャフトキー材質の一つです。高強度・耐摩耗性を持ち、大きな荷重と衝撃力に耐えられます。重機械や高負荷がかかる場面で第一選択となります。また、コストが比較的低く、経済的にも優れています。

2. ステンレス鋼キー

ステンレス鋼キーは湿気や腐食環境で優れた性能を発揮します。優れた耐食性により、過酷な条件下でも長期間安定した性能を維持できます。炭素鋼キーよりコストは高いものの、長期的な安定性と耐食性が求められる用途では、ステンレス鋼キーがより適しています。

3. 非鉄金属キー

銅キー、アルミニウムキーなどの非鉄金属キーは、特定用途で利点を持ちます。例えば、導電性が必要な場面では銅キーが、軽量化設計ではアルミニウムキーが、それぞれの特性（導電性、低密度・軽量）から採用されます。

シャフトキー材質グレード

1. 45#鋼：一般的なシャフトキー材質。高強度・耐摩耗性、コストパフォーマンスに優れる
2. 40Cr鋼：高強度・高硬度、高トルク・摩擦負荷に適する
3. 42CrMo鋼：高強度・高靭性、高強度負荷下でも良好な機械的特性
4. ステンレス鋼：耐食性・防錆性、湿気・腐食環境で作動するキーに適する
5. ゴム・ポリウレタン等：シール性や衝撃吸収が必要なキーに使用

シャフトキー材質選定の原則

シャフトキーの材質選定は、伝動動力、回転速度、トルク、作業環境、寿命などの要因に基づいて行うべきです。

• 高強度要求：大きなトルクに耐える必要があり、通常45#鋼、40Cr、42CrMo等の高強度材を使用
• 高耐摩耗要求：高速回転時の摩擦・摩耗に耐えるため、材質の硬度・強度が高いことが必要（例：40Cr）
• 高耐食要求：湿気・腐食環境では耐食性が必要、ステンレス鋼を採用
• 高シール要求：回転時のシール機能を持たせる場合、ゴムやポリウレタン等を使用

シャフトキー設計（重要要素、式、計算）

シャフトキー設計には様々な要因を総合的に考慮し、特定の式で計算を行い、作動中の良好な状態と寿命を確保する必要があります。設計は主に寸法設計と形状設計の2側面からなります。寸法設計は軸とキー溝のサイズで決定され、形状設計は作業条件、環境、荷重を考慮します。以下、理論式、計算手順、設計ポイント、注意点の観点から詳しく解説します。

シャフトキー設計で考慮すべき主要因子

キーの構造設計

1. 荷重解析：まずキーが受ける荷重タイプ（軸方向荷重、トルク荷重）を解析し、設計荷重を決定
2. 材質選定：設計荷重、作業条件、コストに基づき適切な材質を選定。一般に鋼、アルミニウム、銅等
3. 寸法設計：選定材質と設計荷重に基づき、キーの幾何学寸法（幅、高さ、長さ）を決定
4. キー溝設計：キーと相手部品の嵌合を考慮し、キー溝の形状、寸法、クリアランスを設計

強度計算

1. キーへの荷重解析：荷重と構造設計に基づき、キーに作用する力（軸力、せん断力）を解析
2. 応力解析：キーの応力分布を計算、静的・動的荷重を考慮
3. 変形解析：荷重下でのキー変形（軸方向変形、曲げ変形）を計算

強度検証

1. 強度評価：計算応力と変形が設計要求と安全係数を満たすか評価
2. 疲労寿命評価：繰返し荷重下での疲労寿命を評価、疲労亀裂の発生・進展を考慮
3. 検証と最適化：強度・疲労評価に基づき構造検証と最適化を行い、安全・信頼性を確保

シャフトキー寸法計算式

a. キー幅が既知の場合

深さ（h）、高さ（t）、上面幅（b）は以下の式で計算：

• h = d / 2
• t = d / 2
• b = S × d

ここで：

• d = 軸径
• S = キー幅/軸径の比率、通常0.1〜0.3

b. キー高さが既知の場合

幅、深さ、上面幅は以下で計算：

• b = S × d
• h = 2 × t
• B = S × d + k

ここで：

• k = 安全係数、一般に0.1程度

シャフトキー強度式と計算

キー接続は機械システムにおける重要なトルク伝達方式です。設計ではせん断強度と曲げ強度の2つの核心的強度面を考慮する必要があります。

曲げ強度式

軸作動時にキーは曲げ荷重を受けるため、キーの曲げ強度を考慮する必要があります。

• 曲げモーメント：
  M = F × b / 2
  Where:
  • F = キーに作用する力
  • b = キー幅
• 曲げ応力：
  σ_b = 4M / (π × d³)
  Where:
  • d = 軸径
  • π = 3.1416

せん断強度式

キーのせん断強度は作業条件要求を満たす必要があります：

• τ = F / (b × h)

Where:

• F = キーに作用する力
• b = キー幅
• h = キー高さ

強度検証の核心式

せん断強度チェック

• τ = F / A ≤ [τ]

Where:

• τ = 実際のせん断応力 (MPa)
• F = せん断力 = 2 × M / d
• A = せん断面積 = b × l
• [τ] = 許容せん断応力 (MPa)

圧縮強度チェック

• σ_jy = F / A_jy ≤ [σ_jy]

Where:

• σ_jy = 実際の圧縮応力 (MPa)
• A_jy = 圧縮面積 = l × (h / 2)
• [σ_jy] = 許容圧縮応力 (MPa)

計算手順とケーススタディ

ケース1：既存キーの強度検証

与条件：

• 軸径 d = 70 mm
• トルク M = 600 N·m
• キー寸法：b = 16 mm, h = 10 mm, l = 50 mm
• 許容応力：[τ] = 60 MPa, [σ_jy] = 100 MPa

Step 1: せん断力 (F) 計算
F = 2 × M / d = 2 × 600 × 1000 / 70 = 17142.86 N

Step 2: せん断応力 (τ)
τ = 17142.86 / (16 × 50) = 21.43 MPa < 60 MPa → OK

Step 3: 圧縮応力 (σ_jy)
σ_jy = 17142.86 / (50 × 5) = 68.57 MPa < 100 MPa → OK

ケース2：最小キ長さ設計

与条件：

• 軸径 d = 50 mm
• トルク M = 1600 N·m
• 許容応力：[τ] = 80 MPa, [σ_jy] = 240 MPa

Step 1: せん断力 (F)
F = 2 × 1600 × 1000 / 50 = 64000 N

Step 2: せん断条件からのキー長さ
l ≥ 64000 / (16 × 80) = 50 mm

Step 3: 圧縮条件からのキー長さ
l ≥ 64000 / (5 × 240) ≈ 53.3 mm

最終選定：標準系列に基づき l = 56 mm を選択

設計ガイドラインと考慮事項

キータイプの選定

• 隙間嵌めキー（平キー、ウッドラフキー等）：側面でトルク伝達、高精度・無軸力用途に適する
• 締め嵌めキー（テーパーキー、タンジェントキー等）：上面・下面の摩擦でトルク伝達、高負荷・低精度要求用途に適する

キー長さとハブ長さの関係

• キー長さは通常、ハブ長さより5〜10mm短くし、組立干渉を回避
• 標準キ長さは機械設計便覧値に従う（例：50, 56, 63, 70 mm等）

式の適用性と論点

テーパーキー等の締め嵌めキーについては、異なるハンドブックで摩擦係数（μ）の扱いが異なる場合があります。
一部の式では6μdを用い、他ではbμdを用います。
権威ある資料（陳大憲版や秦大同版など）の式に従い、次元解析（単位チェック）で妥当性を検証することを推奨します。