設計者がボルト・ねじについて、基礎確認から実務上の選定・設計確認までを一つのページで参照できるようにまとめたガイドです。用語集ではなく、実務で判断に使える構成を意識しています。数式には記号・単位・適用範囲を併記し、規格値・推奨値には出典を明記しています。
ボルト・ねじは、部品同士を分解可能な状態で締結するための機械要素です。単に部品を「留める」だけでなく、締め付けることでボルトが弾性的に伸び、その反力（軸力）が部品同士を押し付け合う力（締結力）として働きます。この締結力が、外力による部品間の分離・すきま発生・すべりを防ぎます。
一般に「ボルト」はナットと組み合わせて使うもの、「小ねじ・タップねじ」は相手部品に直接切られためねじ（タップ加工）にねじ込むもの、として区別されることが多いですが、現場では「ボルト」「ねじ」がほぼ同義に使われることも多く、本ページでは特に区別が必要な場合を除き「ボルト・ねじ」として扱います。
一般用メートルねじは「M呼び径×ピッチ」で表します。並目（coarse）は同一呼び径で通常使用する標準ピッチで、表記上ピッチを省略できます（例：M10）。細目（fine）は同一呼び径に対してピッチを小さくしたねじで、呼び径のあとにピッチを付記します（例：M10×1）。
代表的な並目ピッチの目安（JIS B 0205による一般的な値）：
| 呼び径 | M3 | M4 | M5 | M6 | M8 | M10 | M12 | M16 | M20 | M24 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 並目ピッチ[mm] | 0.5 | 0.7 | 0.8 | 1.0 | 1.25 | 1.5 | 1.75 | 2.0 | 2.5 | 3.0 |
細目には呼び径ごとに複数のピッチ選択肢があるため、本ページでは一覧化せず、必要な場合はJIS B 0205または部品メーカーの寸法表で確認してください。
鋼製ボルト・小ねじの強度区分は、ISO 898-1およびJIS B 1051に規定される「ポイント方式」で表示されます。
例えば強度区分「8.8」は、呼び引張強さ 8×100 = 800 MPa、呼び降伏点 800×0.8 = 640 MPa を意味します。同様に「10.9」は引張強さ1000 MPa・降伏点900 MPa、「4.6」は引張強さ400 MPa・降伏点240 MPaです。
| 強度区分 | 4.6 | 4.8 | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 9.8 | 10.9 | 12.9 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 呼び引張強さ[MPa] | 400 | 400 | 500 | 600 | 800 | 900 | 1000 | 1200 |
| 呼び降伏点[MPa] | 240 | 320 | 400 | 480 | 640 | 720 | 900 | 1080 |
強度区分は材質そのものではなく、機械的性質の等級です。具体的な材質・熱処理条件や、めっき等の表面処理による水素脆性のリスクは、メーカーの材料証明・技術資料で確認してください。
締付けトルクTと軸力Fの関係は、トルク係数法（nut factor法）で次のように表されます。
T = K × F × d
T：締付けトルク、F：軸力、d：ボルト呼び径、K：トルク係数（無次元）です。締付けトルクのうち、実際にボルトの軸力発生に寄与する割合は一部にとどまり、大部分はねじ面および座面の摩擦に費やされるという分析が技術文献で示されています。数値計算が必要な場合は、既存のボルト締付けトルク・軸力換算（簡易）を使用してください。
トルク係数Kは、ねじ面・座面の摩擦条件をまとめた経験的な係数であり、表面処理（めっき、黒染め、リン酸塩処理等）、潤滑の有無・種類、座面やねじ面の状態（新品／再使用、汚れ、かじり）によって大きく変化します。同じ締付けトルクを与えても、これらの条件次第で実際に得られる軸力には無視できないばらつきが生じます。重要な締結では、対象条件に近いトルク係数の実測・妥当性確認が必要です。
ボルト締結が受ける荷重は、大きく次のように整理できます。
ボルトの引張強度を評価する際には、おねじの外径断面積ではなく、ねじ山を考慮した「有効断面積（引張応力断面積）As」を用います。JIS B 1082では、一般用メートルねじの有効断面積を次の式で算出します。
As = (π/4) × {(d2 + d3) / 2}²
As：有効断面積[mm²]、d2：おねじ有効径の基準寸法[mm]、d3：おねじ谷の径の基準寸法からとがり山の高さの1/6を減じた値[mm]です。呼び径ごとの具体的なAsの数値は、JIS B 1082または部品メーカーの技術資料の数値表で確認してください（本ページでは断定しません）。
許容応力は、一般に基準となる強度（降伏点・耐力、または引張強さ）を安全率で除して求めます。
許容応力 = 基準強度 ÷ 安全率
安全率の具体的な値は、荷重条件（静荷重・繰返し荷重・衝撃荷重）や用途の重要度によって異なり、分野・適用規格・社内基準ごとに定められています。一般的な目安として、静荷重で3程度、繰返し荷重で5程度、衝撃荷重や人命に関わる用途ではさらに高い値が使われる例がありますが、具体的な採用値は規格・基準の確認が必要です（本サイトの設計計算ページの「安全率」の考え方と同様です）。
ねじ山のかかり長さ（かかり代）とは、おねじとめねじがかみ合っている軸方向の長さです。かかり長さが不足すると、ボルト自体の引張強度を発揮する前に、ねじ山のせん断・ストリッピング（ねじ山のもぎ取れ）で破壊する可能性があります。
必要なかかり長さは、相手材（めねじ側）の強度によって変わります。ボルトと相手材がほぼ同等の強度（鋼製ボルト×鋼製めねじ等）であれば、目安としてボルト呼び径と同程度（およそ1D）のかかり長さが一つの目安として紹介されています。相手材がアルミニウム・樹脂等、ボルトより強度の低い材質の場合は、より長いかかり長さ（目安として1.5D〜2D程度）が必要とされる例が技術情報として示されています。これらは目安であり、正式な設計値は相手材の許容せん断応力に基づく計算や適用規格・社内基準で確認してください。
かかり長さの検討は、ボルト単体の強度だけでなく、母材（めねじが切られる相手材）の強度との組合せで考える必要があります。母材がボルトより弱い場合、ねじ山のかみ合い部で母材側のねじ山がせん断・変形して抜ける「ストリッピング」が先に生じることがあり、この場合はかかり長さを長くする、インサート（ヘリサート等のねじ山インサート）を用いる、母材自体を高強度な材質・部品に変更するなどの対策が検討されます。
ボルト・ナットの緩み（締結力・軸力の低下）は、大きく次の2種類に整理されます。
実際の緩みは、これらが複合して進行することも多く、締付け軸力が本来必要な値に対して不足している場合は、いずれの原因に対しても緩みやすくなります。
代表的な緩み止め方法は、作用の仕方によっておおむね次のように分類できます。用途・振動条件・分解頻度に応じて使い分けます。
座面（ボルト頭部・ナットが接触する面）の平面度・面粗さは、実際に得られる軸力と摩擦条件に影響します。平座金は、荷重を広い面積に分散して面圧を下げる、座面のかじり・傷を防ぐ、長穴・大きめの穴に対応する、といった役割があります。
めねじをタップ加工する際の下穴径は、ねじ山のかかり率（山の高さに対する実際のかみ合い高さの割合）をおおむね70〜75%程度とする経験則が実務で広く使われています。かかり率を100%に近づけてもねじ強度の向上はわずかである一方、タップの折損リスクや加工トルクは大きく増加するため、下穴径をやや大きめに設定することが一般的です。
止まり穴（ブラインドホール）にタップ加工する場合は、必要なねじのかかり長さに加えて、タップ先端の不完全ねじ部・切りくずの逃げ分の深さを見込んで、下穴を必要かかり長さより深く加工する必要があります。具体的な下穴径・下穴深さは、材質・タップの種類（ハンドタップ／ポイントタップ／スパイラルタップ等）によって最適値が変わるため、タップメーカーの下穴径表で確認してください。
各資料の確認日：2026年7月31日。出典の詳細はdocs/research/bolt-screw-design-sources.mdに記録しています。