第1回勉強会機械要素１

大まかな紹介

今回、紹介する機械要素

• ギア関係（歯車のついてるもの）

• ベアリング

• カップリング（軸継手）

• バネ

歯車の種類

• ★外歯車→外側に歯車のついてるもの

• 内歯車→内側に歯車のついてるもの（例：遊星歯車の外側）

• ★（ラック）→まっすぐな棒や板の表面に歯を刻んだもの

外歯車の種類１

• 平歯車

歯を回転軸に平行に切った（すぐば）歯車のこと。

→平歯車の設置は平行同士にしないといけない。

また、この歯車にはボス部と呼ばれる部分がある。これは小さなものを製作する際は気にしなくていいものらしいが、大きなものを製作する際には 気にする必要があるらしい。

外歯車の種類２

• かさ歯車

平行ではなく角度のついた軸の間で動力を伝達するときに用いる。

はすば、まがりばかさ歯車などの歯の形状に違いのあるものや、

入出力の2軸を同一平面上に配置しないで用いるハイポイドギヤがある。

• ねじ歯車

まるでネジみたいに斜めに歯が刻んである歯車。

２軸の間に平行以外のかくどで動力の伝達を行う。

ウォームはこの歯車に分類される。

外歯車の種類３

• ウォームギヤ

「ウォーム（ネジ歯車）＋ウォームホイール（はすば歯車）」のセットのこと

セルフロックという機構がある。そのため、入出力の役割は決まっている。（出力：ウォームホイール、入力：ウォーム）

スラスト荷重がかかる。

欠点は摩擦がほかの歯車に比べて大きいので動力の伝達効率が悪い。

使用例：オルゴール、テニスコートのネットを張るポール、相撲ロボの機体（今井、平岡）

ラジアル方向とスラスト方向

内歯車

• 遊星歯車の外側

ラック

ギヤの基本

• ピッチ：ｐ

歯と歯の間隔のこと

• 歯数

１周に存在する歯の数

• モジュール：ｍ

歯車の規格である。

ｐπ=ｍ で求められる数値。

• ギヤを組み合わせる際最も重要なものがモジュールであり、これさえ同じであれば基本的にギヤ同士はかみ合う。

• 「もう、上の事なんて常識だし他なんかねぇのかよ」とおもってる人は、ギヤの円直径などの組み合わせも考えるといいかもね

ギヤの基本２

• ピッチ円曲線（基準円）

設計時に最も重要（モジュール以上に）

• バックラッシュ

（基準円で）ギヤをかみ合わせたときに

生じる歯と歯のすき間

バックラッシュ：大→音が大きい、

小→歯車が回りにくい

ギヤの基本３

• ピニオンという言葉の使われ方

一般的には、「平ギヤとピニオンギヤ」などのようにピニオンは「小さいほうの」という意味合いで使われるが、「ラックとピニオン」という言い方があり、ここでいうピニオンは平ギヤなどのラックにかませるギヤを指す。ここに大小関係はなく、「どんな歯車もラックのような直線のものに比べたら歯車のついてる長さ小さいでしょ」という認識でこう呼ばれている。

ベアリング

そもそもベアリングとは構造の保持（姿勢を一定に保つ）のために用いられるものである。

• ラジアルベアリング ラジアル方向の荷重に耐えるベアリング

• スラストベアリング スラスト方向の荷重に耐えるベアリング

• リニアベアリング（リニアブッシュ）

• ピローベアリング

ベアリング写真

ベアリングのあれこれ

• リニアベアリングの代替機構

Robohanのキャチロボにこの

機構あり

• スラストベアリングの使用大きさ

大きなものになれば内径に差がある組み合わせが正しい

（ざっくりした説明でスマン）

まるで目玉おやじ

• ピローベアリング

軸が斜めでも姿勢を保持できる。

しかしフレームがゆがみやすくなったり

する。だから、おおざっぱでそんなに

精度を要しないどうでもいいとこに使う。

使用例：Ｒｏｃｏｐのバドミントンロボのタイヤ部

カップリング

バネ種類１

• 圧縮バネ

• 引っ張りバネ

• トーションバネ→→→ →→→ →→→ →→→ →→→

• 定荷重バネ（コンストン）

• 皿バネ→→→ →→→ →→→

• バネ座金

バネの仕組み

• 物質の変形にはそれぞれ塑性変形、弾性変形というものがあり、

基本的には塑性変形しないラインの力を受け弾性変形することによりバネ特有の弾性力が生まれる。

だがしかし塑性変形しないラインの力をかけていても高温下での加圧もしくは過度の加圧により塑性変形してしまうもしくは破壊が起こる現象がある。これをクリープ現象というそうです。（間違ってたらゴメンナサイ）

バネ

• コンストンバネ（定荷重バネ）

文字通り一定の荷重を担うバネ

一定の荷重にもいろいろあり１ｋｇのものもあれば５ｋｇの荷重に耐えられる ものもある。

身近に使われている場所はブラインドなどのちょっと引っ張れば戻る機構にも用いられている。

ロボにおいては上のような用途（同志社バトミントンロボの羽の射出機構）やフレームにかかる負担を和らげる？役割（Ｒｏｂｏｈａｎのアームの支え）のように用いられる。

今回の機械要素の使用例Rbohanキャチロボ