機械設計マスターへの道

機械工学

機械材料の質量・密度・体積の求め方｜質量と重量の違い、密度と比重の違いは？

機械設計作業の一環として、設計する機械の質量を算出することも重要です。 製品の原価計算、製品を設置する基礎の強度計算、製品の吊り上げ治具の選定などに必要となるためです。 今回は、質量計算の元となる材料密度、 …

機械設計マスターへの道

き裂の進展と応力拡大係数について丁寧に解説｜疲労き裂のメカニズムと設計上の注意点がわかる！

１．き裂（亀裂）の発生 機械部材には、キー溝、段付き、などの応力集中部があります。また溶接構造では、溶接ビードと母材との境界部（止端部）などが応力集中部となります。 機械を使用して部材が負荷を受けることによ …

機械設計マスターへの道

転がり軸受の必須知識・重要用語をやさしく解説 [呼び番号/寿命/許容回転速度/与圧/潤滑など]

前回の当連載コラムでは、転がり軸受の種類と選び方について解説しました。 今回は転がり軸受について、実用的な観点から重要となる知識をいくつか解説いたします。 １．転がり軸受の呼び番号 転がり軸受は、専門メーカ …

機械設計マスターへの道

転がり軸受の構造と種類・特徴・選び方を解説！すべり軸受との違いもわかる

回転機械には、多くの「軸受」（ベアリング）が使用されています。 軸受は、回転体を支えて摩擦の少ない滑らかな回転を実現すると共に、回転体に作用する荷重を受ける重要な役割を果たす機械要素です。 軸受は、構造と潤 …

機械設計マスターへの道

PID制御の基本を解説！PID動作の考え方・計算式も整理

今回は、プロセス制御によく用いられるPID動作とPID制御について解説します。   １．比例動作（P動作） 入力の変化に、出力（操作量）が単純比例する場合を「比例要素」といいます。 伝達関数は G …

機械設計マスターへの道

周波数応答・周波数伝達関数を解説！ボード線図って何？

前回コラムでは、自動制御を理解する上での前提知識として「過渡応答」についてご説明しました。 今回は、周波数応答の基礎知識とボード線図について解説します。 １．周波数応答と周波数伝達関数 線形で安定した制御系 …

機械設計マスターへの道

過渡応答とは？種類・指標・求め方などを解説

前回コラムでは、伝達関数とブロック線図について説明しました。 今回は、自動制御を理解するために必要な「過渡応答」の基礎知識を解説します。 １．過渡応答とは 「過渡応答」とは、制御系に加えられる入力がある一定 …

機械設計マスターへの道

伝達関数の求め方とブロック線図をわかりやすく解説！

当連載の前回は、フィードバック自動制御を理解するうえで必要な数学的な基礎知識（ラプラス変換など）についてご説明しました。 今回は続きとして、ラプラス変換された入力出力特性から制御系の伝達特性を代数方程式で表 …

機械設計マスターへの道

自動制御の理解に必要な数学的基礎知識 (ラプラス変換など)

前回コラムでは、自動制御の分類とフィードバック制御の特徴、構成などの概要をご紹介しました。 今回は、フィードバック自動制御を理解するうえで必要となる数学的な基礎知識について解説します。   １．複 …

機械設計マスターへの道

自動制御の種類とフィードバック制御の基礎知識

機械の性能やプラントの出力を目標値に維持して安定して運転するためには、外乱などによって生じる目標値のずれに対して、何らかの操作を加えて出力を調整する必要があります。 連続運転する機械では、人間が常時操作を行 …

機械設計マスターへの道

軸継手の種類と特徴・用途を徹底解説！保守も含めた基礎知識はこれを読めばOK

「軸継手」（Shaft Coupling）とは、回転機械においてモーターやエンジンなどの原動機と被動機とを連結し、回転トルクを伝達するための機械要素です。「カップリング」や「ジョイント」とも呼ばれます。 軸 …

機械設計マスターへの道

巻き掛け伝動装置の種類・分類と保守のポイント (Vベルト/チェーン・スプロケット)

モーターやエンジンなどの原動機の動力を被動機に伝えるための部品や装置のことを「動力伝達装置」といいます。前回のこの連載でとり上げた歯車装置も動力伝達装置の一つです。 今回は、動力を伝達する機器の軸間距離が大 …

自動車・輸送機器

遊星歯車機構と差動歯車機構の仕組みをわかりやすく解説 《歯車装置の基礎知識》

機械には、歯車を用いるものが多数あります。 歯車は、駆動機から被動機へと動力を伝達するとともに、回転速度比を変える、回転方向を変える、回転軸の向きを変える、といった機能を備えた機械要素です。 （※歯車に関す …

機械設計マスターへの道

ねじの緩み防止方法を徹底解説！パターン別に原因と対策がわかる

今回は、重大な事故に直結する「ねじの緩み」の防止について、機械に関わる技術者として押さえておくべきポイントを保全の観点も含めて解説します。 １．戻り回転を伴わない緩み ボルトやナットが緩む方向に回転すること …

機械設計マスターへの道

ねじ(ボルト)の締付方法と締付管理のポイント《軸力を学ぶ》

ねじは適正に締付けて、機械の使用中に緩むことの無いように管理する必要があります。 締付管理、緩み止め処置が不適切であると、使用中にネジが脱落して大事故に至ることがあります。 今回は、そのような事故を防ぐため …

機械設計マスターへの道

衝撃荷重と材料の強度を考える(衝撃応力の計算、シャルピー衝撃試験)

今回は、物体が落下して他の物体に衝突するときなどのように、極短時間に加わる「衝撃荷重」によって生じる衝撃応力と材料の強度について考えてみたいと思います。 １．ひずみエネルギー、最大弾性ひずみエネルギー 断面 …

機械設計マスターへの道

焼きばめ・冷やしばめに関する必須知識と計算方法を解説！しめしろの考え方、面圧やトルクの計算例など

今回は、温度差による寸法変化（膨張・収縮）を利用して円筒形状の部品を軸部品にはめて、強固な固定状態を実現する「焼きばめ（焼き嵌め）」「冷やしばめ（冷やし嵌め）」について、考えてみることにします １．しまりば …

機械工学

次元解析のやり方とΠ定理（ポンプの模型試験の例で解説）

当連載「機械設計マスターへの道」の前回のコラム「模型試験に必要な相似則と無次元数」において、ポンプの模型試験を行うときは、幾何学的相似性と運動学的相似性を満足することで力学的相似性をも満足することができる、 …

機械設計マスターへの道

模型試験に必要な相似則と無次元数を徹底解説！

大型の船舶、あるいは大型のポンプ、水車などの流体機械で、実機を用いて工場性能試験を行うことが現実的ではない場合、小型の模型を作って性能試験を行い、実機性能に換算して評価することが行われます。 今回のコラムで …

機械設計マスターへの道

骨組構造「トラス」と「ラーメン」を理解する [構造力学の基礎知識]

今回は、構造力学に出てくるトラスとラーメンについて解説します。 機械設計者と押さえておきたい基礎知識を確認しましょう。 １．骨組み構造と支点 複数本の直線状の部材の端部を連結して、荷重を安全に支え得るように …

機械設計マスターへの道

薄肉円筒胴と薄肉球形胴の強度計算 (必要肉厚の求め方)

今回は、ガスや液体を貯留し内面に大気圧より高い圧力を受ける圧力容器について、薄肉円筒胴と薄肉球形胴の強度（必要最小肉厚）について考えてみます。   １．薄肉円筒胴 円筒胴の内径をDi、胴の厚さをt …