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機械設計エンジニアの基礎知識 | 設計・3DCAD・製図・金型等

機械要素の基礎を学ぶ記事一覧

機械要素とは

機械要素の知識は機械設計を行う上で非常に重要な知識です。私達が日々利用する自動車や家電製品、航空機、船をはじめとし、これらを製作する製作機械などの設備に至るまで様々な機械要素が利用されています。機械要素とは、ボルトやナットなどの部品を固定するものから、歯車など回転運動をするものまで様々なものがありま...

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ねじの用途と構造

ねじの用途私達の最も身近にある機械要素がねじです。自宅においても、壁に絵画を取り付けたり、カーテンレールを取り付けたりするのもねじです。また、ねじは部品を固定するのみでなく、万力のように回転運動を直線運動に変える働きを持っています。設計者は、ねじの種類と特徴を理解して、設計する製品にどのねじを利用す...

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ねじの種類と形状

ねじの形状は、様々な用途、外見によって適切なものを選ぶ必要があります。ボルト部品と部品を締結して、固定する事ができます。軸部の全てがねじである全ねじ(フルスレッド)だけでなく、半ねじ(中ボルト)もあります。材質は、鋼、ステンレス、アルミ合金、チタン合金、あるいは樹脂などがあります。写真名称概要六角ボ...

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ねじのゆるみ止め

ねじは、通常しっかりと締まってなければいけませんが、永久的に結合してしまうと、メンテナンスや保守、修理、運搬ができなくなってしまいます。つまり、通常時にはしっかりと締まって固定されており、必要の際にはゆるめて取り外しができるようにする必要があります。そしてねじは、時間が経過すると、視覚的に確認するこ...

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ねじの締め付けトルク(軸力との関係)

ねじを回して締め付けた際に発生する締付け力 (軸力) について説明します。ねじを回して締め付けるときに回転方向に回す力を 「締め付けトルク」 といいます。F1 : 押す力L : ボルトの回転中心から力をかける点までの距離締め付けトルクは、「押す力:F1」 と 「ボルトの回転中心から力をかける点までの...

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ねじの強度と強度区分

ねじは部品を締結するため大きな力が加わります。ねじの選択を誤ると機能を果たせず、最悪は破損に繋がることになるため適正な強度のねじを選択する必要があります。ねじを締めるとねじが伸びて次第に締め付け力が増します。しかし、ある一定の力以上に締め付けると力が抜けて最後はねじ切れます。力が抜けるポイントを降伏...

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キーの種類

キーとは?キーは軸と回転体をすべらないように締結させるためのものです。また、これによって他の歯車などへ動力を効率良く伝えることができます。とてもシンプルな部品で簡単に分解できます。別名で、「マシンキー」とも呼ばれ、一般的にイメージされる住宅の鍵とは全く異なったものです。キーの大きさは、軸の太さによっ...

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ピンの種類

ピンとは?2つ以上の部材や部品を締結するため、あるいは位置決め、ねじの回り止めのために使います。回転するものに対してピンを使用すると、回転によりピンが抜け出ることがあるので、注意が必要です。ピンの種類・割ピン割ピンの役割は、ナットのゆるみ防止と脱落防止です。通常ボルトとナットで部材を固定しますが、振...

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軸と軸受

軸とは?軸は動力の伝達、回転体を支えるためのもので、電動機の主軸のような回転力を伝える「回転軸」と電車、自動車など、回転する車輪を支える「固定軸」があります。車の左右の車輪をつなぐ車軸などがあります。軸の種類・伝動軸回転運動により、ねじり作用を受けることになります。タービン軸、モーター軸、船の推進軸...

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歯車

歯車とは伝動車の周囲に歯形をつくり、次々に噛み合う歯によって動力を伝達する機械要素の一つです。回転する2つの軸に固定した剛体に歯を作り、一つの軸から他の軸に回転運動を伝えます。工業用機械から、船用タービン、自動車、一般の電気工具まで様々な箇所に歯車が取り付けられています。生活に身近なところでは、ラジ...

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カムの種類

カムとは?カム(cam)は、機械部品の運動の方向を変えることのできる機械要素です。カムの歴史は古く、紀元前では、水車小屋でうすを突く仕組みに使われてきました。中世のレオナルドダヴィンチもカムを研究し、使っていたようです。カムは、回転する軸に取り付けられ、軸の回転角度の応じた曲面が作られます。複雑な動...

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リンク

リンクは、リンケージとも呼ばれています。リンクは、複数のジョイントもしくは関節と呼ばれる部分があり、自由に可動します。産業ロボット、パワーショベル、自動車のワイパー、電車のパンタグラフ、卓上の電気スタンドのアーム、傘の骨組みなど様々な場所に用いられています。対偶(たいぐう)とは?対偶は、構成するリン...

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ばね と ばね定数 について

「ばね (スプリング)」 は ねじや歯車などの 機械要素と同じく規格が存在しますが、多くの場合製品に合わせた設計が行われます。規格品がない場合は、仕様書を作成してばねメーカーで作成してもらいます。ばねを設計する際のインプット情報は以下となります。取り付けスペース(外形/内径)最大のたわみ量取り付け時...

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圧縮、引張コイルばねの計算方法

ばねに発生するねじり応力圧縮や引張りコイルばねは、「ねじり応力」 を発生させることで 「ばね」 としての機能を働かせます。ばねの設計は許容応力内(壊れない範囲)で使用しなければなりません。そのための応力を求める方法を記載しますが、以下の公式を用いてばねを設計するのは特殊な場合となります。a) 有効径...

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