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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、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、歯車やプーリーなど運動を伝達するものまで様々な種類があります。これら標準的な部品や機械を構成する最小の機能単位が機械要素です。機械は、個別で設計する部品と数多くの規格を持つ機械要素部品の組み合わせで構成されます。

 

 

例えば、自動車を例にとると、

 

 

 

自動車は、シャーシ、ボディ、エンジン、タイヤ、トランスミッション、内装部品などの様々な部品やユニットから構成されます。これらの部品は、ボルトやナット、リベットなどの機械要素により固定されます。

 

 

また、エンジンのピストン運動を回転運動に変えるために、カムや歯車が存在します。カムは自動車のエンジンで使われるイメージがありますが、産業用のロボットなどでも利用されています。

 

 

また、自動車の走行中の路面からの運動を制御するためのサスペンションには、ばねやダンパーといった機械要素が使われ、走行したり停止したりする際には、クラッチやブレーキといった機械要素が使われます。

 

 

タイヤに動力を伝えるためには、ドライブシャフトやベアリングなどの軸や軸受けが必要です。

 

 

以上のように、機械は単純な機械要素という部品の組合せで構成されており、ここまでに示した例を含め、以下に分類することができます。

 

  • 締結用機械要素:ねじ部品、キー、スプライン、ピン、止め輪、セットカラー、リベット
  • 軸及び軸付属要素:軸、軸継手、クラッチ
  • 軸受要素:軸受(ベアリング)、案内(ガイド)
  • 伝動用機械要素:歯車、ボールねじ
  • 運動変換要素:カム、リンク
  • 巻き掛け伝動要素:ベルトとプーリー、チェーンとスプロケット
  • 緩衝、制動用機械要素:ばね、ダンパ、ブレーキ
  • 配管要素:管、管継手、バルブ
  • 密封する要素:Oリング、オイルシール

 

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