その他　機械設計

機械設計の基本方針

機械設計とは、目的を果たす機械装置を 安全・機能的・経済的につくるための体系である。

• 機能要求（荷重・温度・速度など）の明確化
• 安全率の設定（材料強度・疲労・クリープ）
• 加工性（切削・鋳造・溶接）の考慮
• メンテナンス性・分解組立性
• コスト最適化・標準化（JISなど）

応力・ひずみと材料力学の基本（設計の基礎）

応力： \[ \sigma = \frac{F}{A} \]

ひずみ： \[ \varepsilon = \frac{\Delta L}{L} \]

フックの法則： \[ \sigma = E \varepsilon \]

• 引張・圧縮・せん断・曲げ・ねじり
• モールの応力円
• 許容応力・安全率

回転軸・軸受・歯車の設計

軸の設計

• ねじり：\(\tau = T r / J\)
• 曲げ：\(\sigma = M y / I\)
• 疲労強度（S-N曲線）
• キー・スプライン

軸受（Bearing）

• 転がり軸受：寿命 \(L_{10}\) 計算
• すべり軸受：潤滑理論（レイノルズ方程式の概念）

歯車（Gear）

• インボリュート歯形
• 噛み合い・圧力角・バックラッシ
• 歯面強度と曲げ強度

締結・溶接・機械要素

• ねじ締結（トルク–軸力、座面摩擦）
• リベット・ピンなどの機械締結
• 溶接（溶込み、残留応力）

機構学（Kinematics）

• 4節リンク機構
• カム機構（変位・速度・加速度曲線）
• クランク・スライダ機構
• 自由度の計算（Grübler式）

CAD・CAE と設計プロセス

• CAD（3Dモデリング）
• CAE（解析：構造・熱・流体）
• トポロジー最適化・軽量化設計
• 設計審査（DR：Design Review）
• PLM（ライフサイクル管理）

参考URL

 

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