機械要素とは

機械は機械要素で構成されています。機械要素は、機械を動作させるために他の部品を動かしたり衝撃を与えたりする機械の個々の部品です。 機械要素はより小さな構造部品で構成されている場合がありますが、機能を実行するセットアップ全体が要素と見なされます。 たとえば、バルブは、ハンドホイールとシャフトまたはステムを含むいくつかのコンポーネントで構成されていますが、バルブ全体のみが機械要素と呼ばれます。 汎用および特殊用途の両方の多種多様な機械要素があり、それらの最適な設計は工学の主要な研究分野です。

汎用機械要素は、あらゆる用途で使用でき、ギア、ベアリング、シャフトなどのアイテムが含まれます。 ギアは、他のギアに対して回転するインターロック歯を備えた回転部品であり、回転力またはトルクを回転させて伝達します。 ベアリングは力を運ぶために使用されます。例としては、ボールベアリングがあります。ボールベアリングは、可動部品の下を自由に転がりながら摩擦を低減します。 ギアなどのシャフトとカップリングもトルクを伝達し、特に自動車やオートバイなどの車両の部品を接続するために使用されます。 多くのバリエーションやその他のタイプの汎用要素が存在しますが、それらはすべて同じ原理の力と動きに基づいて機能し、必要に応じてほぼすべての機械に組み込むことができます。

機械要素の他の主要なカテゴリは、特殊用途の機械要素です。 これらのデバイスは、力と動きの基本原理を使用して機能しますが、汎用要素とは異なり、特定のアプリケーションでのみ使用できます。 ピストンとバルブはそのような部品の例です。 バルブは、パイプラインを遮断することでパイプを通る流体またはガスの流れを制御し、外部スイッチまたはホイールを使用して開閉できます。 ピストンは、シリンダーチャンバー内のガスまたは流体の圧力から力を伝達したり、そのガスまたは流体を押し出したりするために、エンジンおよびポンプで使用される可動部品です。

機械要素の設計では、エンジニアはいくつかの要素を最適化しようとします。 機械要素は、目的の機能を確実に実行するのに十分な強度と耐久性を備えている必要がありますが、できるだけ小さくて軽い必要があります。 理想的には、業界標準に準拠しながらも、製造と保守が簡単で安価でなければなりません。 機械要素の基本機能は設計において最も重要な考慮事項であるため、プロセスは要素をその機能に適合させ、次に他の要素を組み込むことから始まります。