「機械要素が多すぎてよくわからない！」という設計初心者の方はいないでしょうか？

機械設計において、機械要素の知識は非常に大切です。機械要素の知識がないと、設計ができないといっても過言ではないからです。実際、世の中の多くの機械は、さまざまな機械要素の組み合わせでできています。

しかし機械要素の種類は豊富です。そのため、「どの機械をどういった場合に使えばいいかわからない」という方もいると思います。

そこで本コラムでは、回転運動を伝える機械要素である歯車・チェーン・ベルトに絞って、それぞれの特徴や使い分けを紹介します。まずは少しずつ知識を広げていきましょう。

またそれだけでなく、

「この型式・サイズで強度的に問題ないか不安…」
「強度を満たす型式を選ぶには、何を見ればいいんだろう？」

という疑問のある方に向けて、選定時に押さえるべきポイントもあわせて解説します。ぜひ参考にしてください。

回転運動を伝える機械要素の特徴

回転運動の動力としては、主にモータが使われます。その力を伝える重要な機械要素は、歯車・チェーン・ベルトです。まず、それぞれの特徴について解説していきます。

1. 歯車の特徴

歯車は、歯のかみ合いによって動力を伝える機械要素です。歯車を使った動力伝達には、以下の特徴があります。

• 金属製で強度が高いので、大きな動力を伝達できる
• 高速運動に適する
• 動力の伝達効率に優れる
• 軸間距離が短い場合に有効な伝達手段

• 軸間距離が長いと動力伝達が難しくなる（多くの歯車を使用する必要があるため）
• 金属製で潤滑が必要なので、メンテナンス性に劣る

2. チェーンの特徴

チェーンや後述するベルトは、巻き掛け伝動装置と呼ばれます。チェーンの種類としては、「ローラーチェーン」が代表的で、スプロケットと組み合わせて使います。チェーンを用いた動力伝達には、以下の特徴があります。

• 金属製のため大きな力を伝達できる
• すべりがないため伝達効率に優れる
• 軸間距離が長い場合に有効な伝達手段

• 時間が経つと伸びが発生するため、張力の調整機構が必要
• 精度が必要な回転運動の伝達には向かない
• 金属製なので潤滑が必要

3. タイミングベルトの特徴

ベルトの種類には、「タイミングベルト」「平ベルト」「Vベルト」があります。ここでは、設計現場において使用頻度の高いタイミングベルトについて解説します。タイミングベルトとは、内側に歯の付いたベルトのことです。以下のような特徴があります。

• すべりがなく伝達効率が良い
• 回転の位置決め精度に優れる
• 材質が樹脂なので、騒音が少ない
• 潤滑剤が不要のため、メンテナンス性に優れる

• 材質が樹脂なので、歯車・チェーンに比べて強度が低い

各機械要素の使い分け

歯車・チェーン・タイミングベルトを使い分ける際のポイントは、「軸間距離の長さ」と「伝達動力の大きさ」です。まとめると以下のようになります。

選定時のポイント

• 機械要素