機械設計とは
機械設計とは、 目的の動きを実現するために、力学・材料・加工・機構を理解して、構造物を形として設計する仕事・技術のこと。 つまり、 「何を、どう動かし、どう支え、どう作るか」 を決めることです。 機械設計は次の5つで成り立っています。① 機構設計（運動の仕組みをつくる）
機械が「どう動くか」を決める技術。
-
歯車、ベルト、チェーン
-
ボールねじ、ラック&ピニオン
-
クランク、リンク機構
-
カム機構
-
トグル、てこ、スライダ
-
直動案内（リニアガイド、ベアリング）
機構＝動きの骨格。
治具・ロボット・設備の “動き” の中心です。
② 構造設計（強度の決定）
機械が壊れないための“強さ”の設計。
-
応力（曲げ・引張・せん断）
-
剛性（たわみの小ささ）
-
座屈（細長い部品が折れる現象）
-
疲労（繰り返し荷重）
-
固有振動数（共振の危険）
✔「強度＝壊れない」
✔「剛性＝たわまない」
両方を満たす必要があります。
③ 材料選定（素材の選択）
機械の性能は材料で決まります。
-
鋼（SS400、S45C、SCM、ステンレス）
-
アルミ（A5052、A6061）
-
真鍮、銅
-
樹脂（POM、PA、PEEK）
-
炭素繊維、焼結材
特徴を理解し、
「重さ・強さ・加工性・コスト」で最適化します。
④ 加工設計（製造方法の理解）
どんな形でも作れるわけではないため、
加工性を理解することが欠かせません。
-
旋盤
-
フライス盤 / マシニング
-
ワイヤーカット
-
研削
-
鋳造
-
板金（曲げ・溶接）
-
3Dプリンタ
-
表面処理（メッキ・アルマイト・焼入れ）
機械設計者は
「この形状は作れるか？」
を常に考える必要があります。
⑤ 設計図面（CAD / 製図）
設計の結果を伝える手段。
-
寸法、公差、幾何公差
-
3D CAD（Fusion360, SolidWorks, Inventor）
-
2D図面の描き方
-
組図、部品図、展開図
図面が悪いと、どれだけ良い設計でも伝わりません。
この５つの要素について、学んでいきます。
① 機構設計（運動の仕組みをつくる）
機構設計では主に以下の5つを扱います。- 回転を伝える機構（ギア・ベルト・チェーン）
- 回転→直線の変換（ボールねじ・ラック・クランク）
- 直線を案内する（リニアガイド・スライダ）
- 運動を生成・調整する（カム・リンク）
- 力を増幅する・保持する（てこ・トグル・カム）
- 歯車（Gear）
- ベルト伝動（Belt drive）
- チェーン伝動（Chain drive）
- 軸継手（カップリング / Coupling）
回転を伝える機構（ギア・ベルト・チェーン）
-
歯車（Gear）
- 回転速度を変える（減速・増速）
- トルクを変える（増トルク）
- 回転方向を変える
- 正確な同期運動を作る（ガタが少ない）
- 大きな力を確実に伝える
