要素1 - サイズ
ボルトホールがあるオブジェクトを取り付ける際には、メーカーが推奨するボルトサイズを使用します。具体的な指示がない場合は、適切にフィットし、ホールを埋めるサイズのボルトを使用します。
写真に示されているキャスターは良い例です。4つのスロットがあり、3/8インチまたは10mmのボルトがうまく収まります。どちらのサイズもボルトの選択肢として機能します。注意：ホールがスロット状になっているため、ナットをサポートするためにワッシャーが使用されます。
ホールがボルトサイズに定義されていない場合、サイズを選択するための他の考慮事項がたくさんあります。
要素2 - 材料の厚さ
接続する材料の厚さに適したボルトを使用します。薄いシート金をボルトで固定する場合、大きな直径のボルトはより安全になりません。実際、最終的には材料がボルト付近でしばしば破損するため、1つの大きなボルトよりも複数の小さなファスナーを使用する方が良いです。
一般的な経験則。ボルトの直径は、接続するより薄い材料の厚さの1.5〜2.5倍（最大で3倍）であることが良いです。したがって、1/8インチの材料には、1/4インチの直径が良いボルトの選択肢となることがよくあります。1/4インチの厚さの材料の場合、3/8インチまたは1/2インチのボルトが適しているかもしれません。
このガイドラインは、非常に薄い材料や非常に厚い材料の場合には崩れます。これらの場合、接合部が重要であれば、大きなものよりも多くのファスナーを使用する方が良いです。注意：薄い材料の場合は、ジョイントを厚い材料で裏打ちするのが通常最善であり、その後でルールが再び適用されます。
要素3 - 機能
ボルトが何をする必要があるのか？スルーボルト（ナット付きのボルト）ですか？それともボルトがスレッドされた穴に入りますか？スレッドされた穴は通っていますか？それともブラインドですか（通らないスレッドされた穴に入りますか）？
この記事のほとんどはナット（およびワッシャー）付きのボルトを示していますが、スレッドが他の部分に存在するアプリケーションも多くあります。実際、議論はどちらの場合でもほぼ同じです。トレーラーホイールボルトがその例であり、一部はスレッドされたハブにボルトが取り付けられ、他の場合はナット付きのスタッドです。トレーラーホイールボルトの記事で詳細を読んでください。
とにかく、機能が重要であり、スレッドエンゲージメントやローディング（以下のトピック）などの他の要素と関連しています。ボルトが何をする必要があるのかを考えてください。何を保持しているのか？どのように保持しているのか？そして、おそらく最も重要なのは、それがどれだけ重要かですか？選択するボルト（グレード、サイズ、数）は、ボルトが行う必要があることを反映すべきです。
要素4 - ボルトの数
ボルトはほとんど1本で表示されないことに気づいたことがありますか？何本のボルトが必要ですか？
何かをボルトで固定すると、一方向に制約されます。論理的には、摩擦と拡張された接触面でより多く制約されますが、本当に部品を保持したい場合は、より多くのボルトが必要です。2本のボルトは回転を制約し、少なくとも3本のボルト（直線上にない）は曲げ制約に適しています。4本のセットをよく見るのは、簡単なパターンであり、多くのことを非常にうまく制約します。
ボルトパターンを配置する際には、ボルトが適度に広がるように配置します。一般的に、ボルト同士の距離が離れるほど、接続が強固になります。物を固定する観点からは、ボルトの数が多いほど良いですが、作業が難しくなります。
ボルトを多く使用するもう1つの理由は安全性です。接続が安全に関わる場合は、過剰に設計する方が良いです。
ここにあるヒッチの画像は、これらのボルト選択要素のいくつかを示しています。ボルトサイズは1/2インチです（ヒッチのホールで定義されています）- これは材料の厚さの約2.5倍（3倍未満）であり、したがって3/16インチの厚さの材料には適しています。強度のためにグレード8を使用しています。振動環境でのセキュリティのためにファインスレッドとナイロックナットを使用しています。主な接続力はせん断力にあり、接合部の安定性に十分な距離があります。
ヒッチの例では、4つの接続があります。各ボルトは材料を2回接続します。 4つの接続は直線的ではないため、曲げに対して安定性が高いです。
要素5 - 強度
ボルトの強度は、ボルトに求められる役割に基づいて選択します。安全性を考慮する場合は、グレード8以上の高強度ボルトを考えてください。せん断力の場合は、負荷を簡単に受け入れる直径を考えてください。 引張力の場合は、細かいスレッドと高グレードの材料を考えてください。
より高い強度を実現する方法には2つあります。1つ目はボルト材料（ボルトグレード）です。2つ目はボルトの直径です。
第1部のチャートからの視点として、（一般的に）グレード5はグレード2の約2倍の強度です。これは強度を高める素晴らしい方法です。もう1つの大きな改善点は直径です。直径を考慮すると、3/8インチのボルトは1/4インチのボルトの約2倍の強度があります。実際、高グレードのソケットヘッド1/4インチボルトが3/8インチのグレード2ボルトに匹敵する強度が必要です。実際に、直径も重要な要素です。ステンレス鋼のボルトを使用する際にはこれを考慮してください。
強度に適した適切なボルト選択は、このページの他の要素のバランスが必要です。時には、衝撃や降伏の考慮事項のために、より強度の低いボルトを選択したいと思うこともあります。
ちなみに、ボルトの強度を計算する際には、スレッドの根元径（スレッド内部の最小径）を使用し、ボルト全体の直径ではないことに注意してください。また、安全率を考慮して、寛大に使用してください。
要素6 - スレッドピッチ
ファインスレッドまたはコーススレッド？ これは明確な答えがない良い質問です。以下にいくつかの考慮事項を示します。
- コーススレッドはスレッド数が少ないため、より速く取り付けることができます。
- ファインスレッドは、減少したスレッド角度によりより多くのクランプ力を生成できます。
- ファインスレッドのボルトは、コーススレッドよりわずかに強度が高いです。
- 振動に対しては、ファインスレッドが有利です（ただし、Nylockナット、LocTiteなどがさらに優れています）。
ボルトを選択する際には、明確な基準がないため、利点に基づいて判断してください。
私は、小さなボルト（1/4インチ、6mm以下）の場合、ほとんどの場合コーススレッドを使用します。大きなボルトの場合、振動状況やクランプ力が重要な場合にはファインスレッドを使用します。たとえば、折りたたみトレーラーの舌では、クランプボルトは1/2"-20（ファインスレッド）です。強度を過剰にするためにグレード8を使用しています。ピボットボルトは締まっていないため（そうでなければ回転しない）、計算には含まれませんが、すべてが一致するように同じサイズとスレッドです。 （そして、すべてのものに同じレンチを使用してください。）
要素7 - 長さ
どのくらいが十分なのか？ どのくらいが過剰なのか
十分な長さとは、ナットからスレッド部分が数本出た状態です。長すぎると、ボルトの未使用部分が何かに干渉するか、ボルトが完全に締まらない場合があります。ちょうど良いのは、ビンにあるボルト（何かを買いに行く必要がないため）かもしれません。
それは言うまでもなく、ボルトを切ることを恐れないでください。少し長すぎる場合は、適切な長さに切断し、その後端を仕上げてください。同様に、長いまたはカスタムのボルトが必要な場合は、スレッドロッドを使用して作成してください。スレッドロッドの取り扱いに関するこの完全な記事を読んでください。
長さについて考える際には、ワッシャー（必要な場合）を忘れないでください。また、Nylocナットなどの特殊ナットは、標準のものよりも少し長さが必要です。
ボルトが何かに（ナットではなく）スレッドされる場合、考慮すべき「十分な長さ」には、スレッドのかみ合いも含まれます。これが次のボルト選択要素です。
要素8 - スレッドのかみ合い
どれくらいの長さが適切か？ どれくらいが過剰か
スレッドのかみ合いのルール・オブ・サムは、ボルトがスレッドされる材料とボルトの直径によって異なります。これは、スレッドのかみ合いの深さがボルトの直径の関数である比率です。たとえば、2倍は、スレッドのかみ合いの深さがボルトの直径の2倍であることを意味します。この場合、1/4インチのボルトの場合、スレッドのかみ合いは直径の2倍、つまり1/2インチです。これは単なる例です。
一般的に、鋼ボルトを鋼スレッドに使用する場合は1倍を使用します。アルミニウムの場合は最低1.5倍、できれば2倍以上。マグネシウムや高強度プラスチックの場合は2.5倍または3倍です。
これらは経験則ですが、材料の合金は異なる振る舞いを示します。ボルト101では、ボルト選択においてこれらの数値を参考にしてください。
ほとんどのナットは、上記の1倍未満であることに注意してください。これはスレッドの形成方法に多く関係しています。タップでスレッドを切ることは、ロールフォーミングスレッドほど強度が高くありません。再度、単なる視点です。
要素9 - 荷重
何かを構築する際にボルトをどこに配置しますか？ ボルトが相互作用する可能性のあるいくつかの方法がありますが、一部の方向は明らかに他の方向よりも優れています。選択肢がある場合は、ボルトの位置と力の方向、便利さ、アクセスについて考えてください。
最初の選択肢は、ボルトをロケーターとしてのみ配置することです。これは、部品が互いに押し合っており、ボルトが位置を保持するためだけに存在する場合に機能します。この種のジョイントでは、ボルトの強度はあまり必要ありません。これは理想的ですが、力が他の方向に向かうことが多いため、通常はそうではありません。
2番目の選択肢は、ボルトをせん断に配置することです。これは、力がボルトを切断しようとする場合を意味します。ヒッチの写真を見てください。トレーラーを引っ張る力やブレーキ力はボルトに垂直です。これがせん断です。ボルトはせん断に非常に強く、完全に締まっていなくても、まだせん断に強いです。ただし、ボルトは力に対応できるようにサイズが適切である必要がありますので、強度と直径の両方が重要です。
最後の選択肢は、テンションにあるボルトです。最後の選択肢と言いましたが、これが唯一の選択肢であることが多いです。または、青いトレーラーの舌のヒンジの場合、他の目標を達成するために最適な選択肢です。詳細については、折りたたみ舌のレビューでボルトの説明をご覧ください。テンションの場合、ボルトは荷重を運ぶためにスレッドに依存します。これが必要な場合は、より大きなボルト、強度の高いボルト、および最高の安全性のために複数のボルトを使用してください。
ボルトの力
ファクター10 – 複合力
真実は、ほとんどのボルト接続がこれらの力の単一ではなく、組み合わせであるということです。そして、しばしば、異なる時点で力が変化するため、それらすべてを考慮に入れてください。
例として、キャスターの写真を見てください。実用的な意味では、ボルトは主に位置決め用として存在しています。車輪は荷重をフランジに伝え、その後フランジは鋼製サポートに対して配置されます。実際には、ブレーキがかかったときやキャスターをひねったときにせん断力が発生します。コンクリート床の継ぎ目などに車輪が当たったときには引張り力もあります。
最後に、時には力が逆転します。たとえば、片方向からせん断力がかかり、もう片方向にせん断力がかかる場合などです。これらの振動や振動する状況は、ボルトの選択において最悪の状況です。これらの場合、より多くのボルト、細かいねじ、そして特に振動抵抗の方法（ロックナットやワイヤーやコッターピンナットなど）の使用をお勧めします。
ファクター11 – 環境
最後に考慮すべきことではありませんが、ボルトの環境はかなり重要です。詳細については、仕上げに関するBolts 101のページを参照してください。また、環境に大量の湿気や化学物質が含まれる場合は、ステンレス鋼ボルトに関する情報を確認してください。
ボルトの複雑さ
私たちはしばしば、このページの多くの画像のように、ボルトを古典的な方法で考えます。穴を通してボルトを通し、締め付けます。しかし、非常に上部の「特徴」画像のような他の応用もあります。そのボルトはナットを使用して固定されています。延長部分はバネを引っ掛ける場所として、ボルトの頭部と上部を使用しています。
スプリングフックボルトは、通常のクランピングと同様です — 構造物の両側にナットを使用しています。しかし、トレーラーの安全チェーンをボルトで固定するなど、より困難な状況にはどうでしょうか？金属表面にしっかりと固定されない交差するチェーンリンクに注意してください。隣接するリンクが邪魔をして、ボルトで固定されたリンクが金属表面にしっかりと固定されない状況です。ここでのボルト選択は、適切に締め付けることよりも、サイズとロックに関するものです。
この場合、ワッシャーを積み重ねてクランピング力の基盤を提供します。（チェーンに合わせていくつかのワッシャーを研磨します。）これは機能しますが、ボルトが「緩い」場合、サービスに引っ張られるときに移動します。このような状況は必ずしも悪いわけではありませんが、確かに追加のボルト強度（およびサイズ）が必要です。
ボルトの選択だけでなく、ボルトの選定も重要です。時には機能を再考することがより良い方法であり、ボルトがしっかりと締まるようにします。
ボルト穴のサイズ
ボルト穴にどれだけのスペースを許容しますか？多くのDIYプロジェクトは、ボルトが穴に対して緩すぎるか、または締め付けが困難で組み立てが難しいという問題を抱えています。適切な中間点は何でしょうか？
問題は、正直なところ、特定の穴のサイズではなく、穴の位置合わせにあります。DIYでスクライブとドリルプレスを使用して作業すると、穴が完璧に揃っていないことがあります。
通常、ボルトの直径に10%から15%を追加します。例：1/4インチのボルト + 15% = 0.287インチ、したがって9/32インチのドリルに丸めます = 0.281インチの直径。ボルトが大きくなると、私は切り捨てます。例：1インチのボルト + 15% = 1.15インチ。これは1-1/8インチの穴を示唆します。私にとって、1/8インチの穴は少し緩すぎる（緩いフィット）ので、大きなボルトの場合は、より10%に近づけます。例：1インチのボルト + 10% = 1.1インチ、または丸めて = 1-3/32インチまたは1-1/16インチ。
良い経験則は、穴の位置合わせで保持できるだけの許容範囲を穴に追加することです。
ボルトの選択のまとめ
ボルトのようにシンプルに見えるものには、実際には多くのことがあります。これはBolts 101のようなDIY紹介として比較的簡単な概要です。しかし、さらに知るべきことがたくさんあります。幸いにも、この分野にはウェブ上で多くの素晴らしい情報があります。必要な情報を検索してください。「ボルトのねじピッチ」や「ボルトのせん断強度」などのトピックで検索してください。より詳細な情報がたくさん見つかります。
再び、この記事は実用的な視点を持った紹介です。科学的なものではありません。ボルトの選択に焦点を当てており、実用的な側面が欠けているように見えるためです。重要な点を見逃している場合はお知らせください。プロジェクトがうまくいくことを祈っています。
