信頼性・耐久性のある機構の実用設計

　機構学・機械要素の応用の1つの例として、講師のひとりが担当した信頼性・耐久性のある機構の実用設計について説明します。

１．機構の設計段階で動荷重や速度を予測する

　・機構メカニズムを持つ機械システムは、機能も含めた耐久性が求められます。
　・実用的な機構開発には、”トライボロジー設計”が不可欠です。そのためには次のことが必要になります。
　　①機械稼働時の衝撃、繰り返し動荷重を把握（簡単な解析モデルで計算）
　　②部材の接触・摺動条件と荷重に対する摩擦抵抗を予測

（１）容器反転機構のラック＆ピニオン歯面荷重予測例

（２）エアコン用フィルタ清掃機構の設計例

　・回転ブラシでフィルタ全面を掃引する機構を立案します。

　・回転ブラシでの軸受け、ダストBox搬送機構の摺動荷重、速度を予測します。下の図にブラシ先端ーフィルタ間の摺動速度の計算例を示します。

２．機構動作の再現性、耐久性の机上検証
機構メカニズムのトライボロジ―設計例

　①衝撃は、１自由度ばねマス系モデルの衝突荷重として模擬します。
　②部材間の接触・摺動荷重や変形は、ヘルツ接触モデルで予測します。
　③pv値や摩耗計算により、焼付きのリスク、機能劣化リスク、消耗品の要交換時期、製品としての耐久寿命を予測します。

（１）ばねマス系の衝突荷重計算

（２）カム上を転動するローラの摺動抵抗、摩耗計算