機械設計マスターへの道

機械工学

《気体の状態変化を理解》理想気体の状態方程式、熱容量と比熱などを解説 [熱力学の基礎③]

熱力学の原理を利用する機械では、作動物質として気体を扱うものが数多くあります。 気体の状態変化について理解することは、熱力学を学ぶ上で非常に重要です。 １．理想気体 気体の状態変化を論ずる上では先ず、気体分 …

機械工学

熱力学の第一法則と第二法則を理解する [熱力学の基礎②]

今回のコラムでは、熱力学の法則について解説します。   １．熱力学の第1法則 機械的仕事は熱に変換されます。エネルギーが変換されるとき、これによってエネルギーが消滅したり、新しく作られたりすること …

機械工学

《熱力学初心者向け》熱と仕事、エネルギーの関係など必須前提知識を押さえよう [熱力学の基礎①]

「熱力学」は、機械工学の4力学（材料力学、機械力学、流体力学、熱力学）の一つで、熱と機械的仕事の関係や各種エネルギー、気体の状態変化、あるいは熱の移動などを調べたり解析したりする学問です。エンジンなどの内燃 …

機械工学

物体まわりの流れパターンとカルマン渦の基本がわかる！ [流体力学の基礎⑥]

物体が流れの中に置かれたり、物体が流体中を動いたりするとき、物体の後方に渦が生じ、物体に力が働きます。航空機、自動車、船舶などの流体中を動く機械を設計するためには、流体中の物体まわりに起きる現象、物体まわり …

機械設計マスターへの道

運動量の法則がわかる！計算方法と適用例を解説 [流体力学の基礎⑤]

煩雑な数値計算によらずに比較的簡単に流れの現象を把握することができて、流体が管や板などの様々な形状の物体に及ぼす力を求めることができる「運動量の法則」とその適用例についてご紹介します。 １．《前提知識》ニュ …

機械工学

管路における圧力損失の考え方と計算 [流体力学の基礎④]

様々な流体を遠方へ移送するために配管が利用されます。配管内の流体の通り道を「管路」といいます。 管路内を流体が流れる際、流体の粘性による摩擦のために圧力損失が生じます。 このため、液体であればポンプ、気体で …

機械工学

連続の式とベルヌーイの定理をわかりやすく解説 [流体力学の基礎③]

今回のコラムでは、三次元空間を自由に流れて、その状態が場所や時間とともに変化する複雑な流体の運動を簡素化することで、工学的な問題の解決に実用的に適用することができる手法について解説します。 １．《流れの状態 …

機械工学

《流体の圧力》単位換算、パスカルの原理、絶対圧/ゲージ圧など初心者向け解説 [流体力学の基礎②]

本記事は、流体力学の基礎知識解説として、流体の挙動を調べたり利用したりする上で不可欠な物理量の一つである「圧力」について必ず押さえておくべき前提事項を説明します。   １．圧力とは 「圧力」は、流 …

機械工学

初心者必見！流体の性質(密度/粘性/圧縮性)の基本がわかる [流体力学の基礎①]

１．「流体」とは何か？流体力学ってどんな学問？ 「流体」とは、水・油などの液体、あるいは空気などの気体のことをといいます。 「流体力学」は、機械工学の4力学（材料力学、機械力学、流体力学、熱力学）の一つで、 …

機械工学

長柱の座屈を解説！オイラーの公式、座屈荷重・座屈応力の求め方がわかる

１．座屈とは？ 主に圧縮荷重を受ける真直な棒を「柱」といいます。 柱が短い場合は、圧縮荷重に対して真直に縮み（圧縮ひずみの発生）、圧縮応力が材料の圧縮強さに達すると破壊（変形）が起きます。 柱が断面寸法に比 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】三次元応力と破壊学説

実際の機械や構造体では、作用する荷重と発生する応力が一方向という単純な場合は少なく、多くの場合は、荷重に応じて発生する垂直応力とせん断応力とが様々な方向へ作用する三次元応力の組合せ状態になります。 １．主応 …

機械設計マスターへの道

疲労強度の確認方法と疲労限度線図

前回の連載コラム「強度設計の基本がわかる！」で疲労強度について少し触れました。 今回は、疲労強度を簡便に確認する方法をご紹介したいと思います。 １．疲労限度と疲労試験 前回コラムの「４．疲労強度とS-N線図 …

機械設計マスターへの道

強度設計の基本がわかる！許容応力の求め方、応力集中係数など重要知識を厳選解説

機械や構造物が、破壊したり過度の変形を生じたりすることなく、安全にその機能を発揮することができるように設計することを「強度設計」といいます。強度設計では、部材に作用する荷重条件と、使用する材料の特性を理解し …

機械設計マスターへの道

荷重、応力、ひずみの基本を整理！応力-ひずみ線図など重要知識をわかりやすく解説

機械には、さまざまな力が作用します。機械部材は力を受けて変形し、耐えられなくなると破壊します。 設計者は、変形量が所定の許容値内に収まり、破壊することがないように、機械に使用する部材の材料を選定し、形状と寸 …

機械設計マスターへの道

【機械設計マスターへの道】知っておきたい鋳鍛造の基礎知識（鋳鉄と鋳鋼、鍛造と鍛鋼）

金属材料は、材料メーカから納入される一次製品に、工場で機械加工（切削、研削、他）や溶接などの二次加工を施して機械部品となります。 一次製品は、板材、棒材、線材、などの定型品の他に、部品の形状に即した形で、最 …

金属

《機械材料の基礎》主な炭素鋼の特徴と使い分けのポイント [SPC材/SS材/S-C材]

機械設計において、各部品に適切な材料を選択することは、製品の性能や耐久性に直結する重要な要素です。 設計者は、機械の用途や機能に応じて最適な材料を選定するための知識を持つ必要があります。 今回は、機械材料と …

機械設計マスターへの道

【機械設計マスターへの道】機械要素：小ねじ(ビス)の種類と用途

  今回は、六角頭付きボルトではない、小物ねじについてご紹介します。 小ねじを「ビス」と呼ぶことがあります。 ビスはフランス語でねじを指しますが、日本ではボルトのような六角形の頭部のない小ねじを、 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】そもそも「機械要素」って何？（定義と分類）

  この連載コラム「機械設計マスターへの道」では、ねじ、軸受、Ｏリングなど機械要素部品について何回か解説しました。 今回は、「そもそも機械要素とは何なのか？」ということについて、その定義と分類、考 …

機械設計マスターへの道

すべり軸受の基礎知識・要点解説！種類(分類)と材料/用途/潤滑の仕組み/要求特性など

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。 今回は軸受けのうち、 …

機械設計マスターへの道

【機械設計マスターへの道】安いけど油断大敵！Oリングの注意点

機械には、水や油などの流体を扱うものが数多くあります。 これらの機械は、機械内部から流体が外部へ漏れだすことが無いよう確実にシールする必要があります。 流体が漏れないよう密封するための機械要素・シール部品は …

機械設計マスターへの道

知らないと大事故に？「ねじ」の強度区分を理解する

機械には多数のねじが使われています。その中には、万一緩んで脱落したり破損したりした場合に重大な事故につながる可能性のある「重要なねじ」があります。設計、組立、保全など機械に関わる人々は、ねじの重要性とねじ締 …