機械要素の基礎講座

第1章　歯車

• 1-1歯車のはたらき
  歯車は機械の運動に関係する代表的な機械要素です。何か動くものを作ろうとするときには、必ずと言ってよいほど歯車が使用されます。
• 1-2歯車の歯形
  歯車の歴史は古く、木製の車の外周に歯のようなものをつけて、水汲み装置などに使われていたのは、紀元前からとされています。
• 1-3歯車のピッチとモジュール
  歯車を滑らかにかみ合わせるためには、インボリュート曲線が用いられていることは説明しましたが、歯形全体の形状のイメージはもてたでしょうか。
• 1-4歯車の各部名称
  車にはピッチやモジュールの他にもさまざまな各部名称があり、歯車のかみ合いを考えるときに重要となります。
• 1-5標準平歯車の特長と寸法計算
  歯車にはさまざまな種類がありますが、代表的で基本形となるものが標準平歯車です。
• 1-6歯車の速度伝達比
  歯車は実際の工業の場面では一組で用いられることは少なく、複数個を順番にかみ合わせて動力や速度を伝達することが多くあり、これを歯車列といいます。
• 1-7二軸が平行な歯車の特長と種類
  これまで紹介してきた歯車は、歯の山の方向である歯すじが歯車の回転軸に対して平行で直線状である平歯車であり、一般的な形状の歯車として動力伝達用に幅広く用いられています。
• 1-8二軸が交わる歯車の特長と種類
  歯車には回転を伝達する二軸が交わる種類もあります。かさ歯車は傘の形状に似た円すい形の歯車であり、べべルギアともよばれます。
• 1-9減速歯車装置のはたらき
  機械の複雑な動きの原動力は回転運動であることが多く、その回転速度や回転力を変換するために歯車が用いられます。
• 1-10増速歯車装置のはたらき
  歯車は多くの場合、減速歯車装置として使われますが、増速歯車装置として使われることもあります。
• 1-11差動歯車装置のはたらき
  歯車は減速装置や増速装置のほかにも、さまざまな活用法があります。差動歯車装置は、２つ以上の運動の和や差を検出して、1つの運動にして出力する歯車列であり、古くは古代中国に伝わる仙人が常に南を示す指南車が知られています。
• 1-12遊星歯車装置のはたらき
  遊星歯車装置は、太陽のまわりを惑星が回転するように、一組の互いにかみ合う歯車において、二枚の歯車がそれぞれ回転すると同時に、一方の歯車が他方の歯車の軸を中心として公転するものです。
• 1-13歯車の強度設計(１)　歯の曲げ強さ
  歯車は高速で回転しながら大きな動力を伝達する機械要素です。もし、高速で大きな動力を伝達している歯車が途中で割れるようなことがあれば大事故につながってしまいます。
• 1-14歯車の強度設計(２）歯の歯面強さ
  歯車の強度設計にはルイスの式のほか、歯の歯面強さの視点から導かれた関係式があります。
• 1-15歯車の作り方～成形法
  複雑な歯車の形状はどのように作られているのでしょうか。その昔、木製の簡単な歯車は手工具で加工をしていました
• 1-16歯車の作り方～創成法
  歯車の歯を一枚ずつ成形法に対して、歯を全体的に少しずつ成形する工作法を創成法といいます。

第2章　ベルトとチェーン

• 2-1ベルト・チェーンのはたらき
  歯車の強度設計１　歯の曲げ強さ
• 2-2ベルトの種類
  ベルトは断面形状や材質の違いなどによって分類できます。
• 2-3ベルトの選定
  ベルトの速度伝達比は歯車と同様に考えることができます。
• 2-4チェーンの種類
  ベルトの速度伝達比は歯車と同様に考えることができます。
• 2-5チェーンの選定
  チェーンの速度伝達比も歯車やベルトと同様に考えることができます。

第3章　ばね

• 3-1ばねのはたらき
  代表的な機械要素であるねじや歯車と同じように、ばねも私たちの身のまわりでたくさん使われています。ばねは本格的な機械の内部のみならず、洗濯ばさみやノック式のボールペン、乾電池の留め具など、日用品の中にも数多く見つけることができます。
• 3-2ばねの歴史
  ばねの歴史は何をばねと見なすかによって異なりますが、古代人が動物を捕獲するために木の復元力を利用して作った罠や、狩猟・採集に用いられた木で作られた弓矢などがばねの起源と言えるでしょう。
• 3-3ばねの物理
  ばねの歴史は何をばねと見なすかによって異なりますが、古代人が動物を捕獲するために木の復元力を利用して作った罠や、狩猟・採集に用いられた木で作られた弓矢などがばねの起源と言えるでしょう。
• 3-4圧縮コイルばねの特徴と種類
  圧縮コイルばねは、主として圧縮荷重を受けて弾性エネルギーを蓄えるコイルばねです。
• 3-5引張コイルばねの特徴と種類
  圧縮コイルばねは、主として圧縮荷重を受けて弾性エネルギーを蓄えるコイルばねです。
• 3-6ねじりコイルばねの特徴と種類
  ねじりコイルばねは、コイルの中心軸まわりにねじりモーメントを受けるコイルばねです。
• 3-7渦巻きばねの特徴と種類
  渦巻きばねは平面内で渦巻形をしているばねであり、コイル同士が接触する接触型渦巻ばねとコイル同士が離れている非接触型渦巻ばねとがあります。
• 3-8ばねに使用される材料
  冷間成形によって製造されるばね用鋼線のうち、代表的なものは硬鋼線とピアノ線です。
• 3-9コイルばねの成形
  コイルばねは線材を精密かつ高速でコイル状に成形する必要がありますが、具体的にどのような工程でコイリングされているのでしょうか。