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絵とき「機械強度設計」基礎のきそ

定価(税込)  2,160円

著者
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サイズ A5判
ページ数 160頁
ISBNコード 978-4-526-06201-8
コード C3053
発行月 2009年02月
ジャンル 機械

内容

機械に重要なことは「壊れないこと」「安全なこと」そして「正しく機能すること」。そのためには材料の強度計算が重要になる。本書は力学や材料強度計算の基礎知識から、実務的な機械強度設計の初歩までをやさしく解説する。

目次

目 次

はじめに

第1章 機械の強度設計とは
1−1 強度設計とは
1−2 強度設計に必要な知識
1−3 機械のセンス

第2章 力学の基礎
2−1 力学の基礎知識
2−2 力学に使用する単位
2−3 質点の静力学
2−4 剛体の静力学
2−5 強度設計と力学

第3章 材料力学の基礎
3−1 応力とひずみ
3−2 許容応力と安全率
3−3 は り
3−4 軸のねじり
3−5 塑性変形
3−6 機械と材料
3−7 材料試験法

第4章 機械の運動と強度設計
4−1 物体の運動方程式
4−2 仕事とエネルギー
4−3 機械の回転運動とトルク
4−4 機械の振動と力学
4−5 摩 擦

第5章 機械要素の強度設計法
5−1 部品の強度
5−2 リンク機構の強度設計
5−3 ねじの強度設計
5−4 歯車の強度設計
5−5 フランジ形固定軸継手の強度設計
5−6 キーの強度設計
5−7 転がり軸受の強度設計
5−8 直動ブッシュの強度設計

第6章 機械強度設計の実際
6−1 機械の破損と強度設計
6−2 圧力容器の設計
6−3 熱機器の設計
6−4 ピストン・クランク機構の設計
6−5 流体機械の設計
6−6 加工精度と機械の破損

第7章 機械強度設計の高度化
7−1 実際の機械設計
7−2 構造解析
7−3 機械の寿命評価
7−4 機械の信頼性評価
7−5 モノづくりのための機械強度設計

付録 数学と力学の基礎知識

MEMO
・有効数字・有効桁数
・断面二次モーメント
・回転運動における運動方程式の導出
・円板の慣性モーメント

参考文献

索 引

はじめに

はじめに

機械は、「壊れないこと」、「安全であること」、「正しく機能すること」が重要です。機械設計は、機械の機能や構造を考える過程です。そして、強度設計とは、機械設計の過程において部品の寸法・形状や機械の構造を決めるための「強さ」を計算し、部品や機械の頑丈さを評価する重要な技術です。

強度設計を行うためには、力学の知識が必要です。力学を理解し、使いこなすためには数学の知識も必要になってきます。本書では、機械設計・強度設計をこれから学ぼうとしている方々を対象として、力のつりあいや物体の運動を扱う工業力学、主に材料の変形を扱う材料力学について解説します。さらに、機械要素部品の強度やより実務的な機械強度設計までを考えます。

強度設計において、力のつりあいや動力伝達、さらに材料の変形や破損についての知識が必要不可欠であるのは間違いありません。しかし、実際の機械は、複数の部品が複雑に組み立てられ、単純な力学モデルに置き換えることは簡単ではありません。また、実際の設計現場では、全ての部品の強度計算をして、部品の形状や材料を決めていくほどの時間の余裕はありません。したがって、的確に要点をおさえて、設計を迅速に進める機械センスが重要になります。

拙書「絵とき 機械設計 基礎のきそ(日刊工業新聞社、2006年発行)」では、初学者を対象として、できる限り数式を使わずに機械設計の要点についてまとめました。本書では、より具体的な設計計算方法の基礎から応用までを紹介しています。

本書第2章では、機械工学において工業力学と呼ばれる強度設計において最も基本となる静力学(力のつりあい)について解説します。中学校の理科や高校の物理で習う力学にかなり近く、その理論は決して難しいものではありません。

第3章で紹介する材料力学では、部品に力が作用したとき、部品の内部のどのような大きさの力が発生するか、そして、その部品がどのように変形するかを扱います。強度設計を行うにあたっては、この章で解説する「応力」や「安全率」をしっかりと理解することが重要です。

第4章では、運動している機械の力学について解説します。基本となるのはニュートンの法則で導かれる運動方程式です。

第5章では、機械要素の強度設計法についてまとめています。ねじの力学や軸受の寿命評価といった機械要素部品についての知識は強度設計を迅速に進めるためにとても重要です。

第6章では、より実務的な機械を想定して強度設計の考え方について解説します。その主な内容は、筆者が携わったことがある熱機関についての設計手法です。

第7章では、機械設計における強度設計の位置付けについて解説し、機械強度設計の高度化や合理化を考えます。

本書の最終章でも述べているとおり、本書や市販されている機械設計の教科書を読んだだけで思い通りの機械設計ができるわけではありません。機械設計は実践と経験を通じてレベルアップできるものと考えています。

最後にこの紙面をお借りして、執筆の機会を与えていただき、終始ご支援をいただいた新日本編集企画の飯嶋光雄氏並びに日刊工業新聞社の奥村功氏に厚くお礼申し上げます。

2009年2月 著者 平田宏一・川田正國

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