機械設計計算ツール
現場や設計でよく使う5つの計算をまとめました。歯車の減速比と出力回転数・トルク（モジュールからピッチ円直径も）、動力・トルク・回転数の換算、強度区分と潤滑状態に応じたボルトの締付トルク、Vベルトの回転数・長さ・巻き付け角、油圧シリンダの推力・引張力と速度。結果には計算式も表示し、SI単位とヤード・ポンド法を切り替えられます。
無料・登録不要
使い方
- 歯車、トルクと動力、締付トルク、ベルト、油圧シリンダから計算を選びます。
- SI単位かヤード・ポンド法かを選びます。
- わかっている値を入力します。任意の欄を埋めると結果が増えます。
- 結果、詳細、計算式を確認し、必要ならコピーします。
このツールの特長
歯車の計算
減速比、出力回転数、効率を考えた出力トルク、モジュールからのピッチ円径・歯先円径・中心距離。
トルクと動力
動力・トルク・回転数のうち2つから残りを計算。kWとN·m、hpとlb·ftに対応。
ボルト締付トルク
M5〜M36、UNC 1/4〜1インチ、強度区分8.8〜12.9、ステンレス、SAEグレードに対応。
ベルト伝動
被動側回転数、ベルト速度、ベルト長さ、巻き付け角と滑りの警告。
油圧シリンダ
内径・ロッド径・圧力から推力と引張力、吐出量から速度を計算。
計算式つき
使った式を表示するので、検算や報告書への記載に便利です。
減速比・回転数・トルクの関係
歯車比（減速比）は被動歯車の歯数を駆動歯車の歯数で割った値です。20歯のピニオンで60歯の歯車を回すと減速比は3：出力の回転数は3分の1、トルクは損失を除いて3倍になります。2段なら比を掛け合わせ、3 × 3 = 9です。
メートル系の歯車ではモジュールが大きさを決めます。ピッチ円直径 = モジュール × 歯数、中心距離 = モジュール × (z₁ + z₂) ÷ 2。モジュール2・20歯の歯車は、ピッチ円直径40 mm、歯先円直径44 mmです。
動力（kW）とトルクの換算
動力 P（kW）= トルク T（N·m）× 回転数 n（min⁻¹）÷ 9549。300 N·mを3000 min⁻¹で出すモーターの動力は約94 kWです。カタログの「PS（仏馬力）」は1 PS = 0.7355 kWなので、100 kWは約136 PSになります。
ボルト締付トルクの目安（無潤滑、保証荷重の75%）
締付トルクは、適切な軸力を得るための手段にすぎません。トルクの約9割はねじ面と座面の摩擦で失われるため、潤滑状態で結果が大きく変わります。油を塗ったねじは約25%少ないトルクで同じ軸力になるので、無潤滑の値で締めると締めすぎになり、ボルトが伸びたり破断したりします。
| ねじ | 8.8 | 10.9 | 12.9 |
|---|---|---|---|
| M6 | 10 N·m | 15 N·m | 18 N·m |
| M8 | 25 N·m | 36 N·m | 43 N·m |
| M10 | 50 N·m | 72 N·m | 84 N·m |
| M12 | 88 N·m | 126 N·m | 147 N·m |
| M16 | 219 N·m | 313 N·m | 365 N·m |
| M20 | 441 N·m | 610 N·m | 713 N·m |
油圧シリンダの推力
推力 = 圧力 × ピストン面積。内径80 mmのシリンダに16 MPa（160 bar）をかけると約80 kN、約8トンの力が出ます。戻り側はロッドの分だけ面積が減り、ロッド径40 mmなら面積は75%、引張力も75%で、戻り速度は3分の1速くなります。
よくある質問
減速比はどう計算しますか？
被動歯車の歯数 ÷ 駆動歯車の歯数です。60 ÷ 20 = 3。出力回転数は入力回転数 ÷ 3、出力トルクは入力トルク × 3（効率分を引く）になります。
トルクと回転数から動力を求めるには？
kW = N·m × min⁻¹ ÷ 9549 です。PSに直すにはkWに1.36を掛けます。
M10・強度区分8.8の締付トルクは？
保証荷重の75%を目標にすると、無潤滑で約50 N·m、油を塗った状態で約38 N·mです。メーカー指定値があればそちらを優先してください。
トルク係数Kとは？
ねじ面と座面の摩擦をまとめた経験値です。無潤滑の鋼で0.20、油を塗ると0.15、二硫化モリブデンで0.10〜0.12程度です。
Vベルトの長さの計算式は？
L = 2C + π(D + d)/2 + (D − d)² / 4C（Cは軸間距離、Dとdはプーリー径）。近い規格長さを選び、軸間距離で調整します。
油圧シリンダの推力はどのくらい？
圧力 × ピストン面積です。10 MPa（100 bar）で内径63 mmなら約31 kN、3トン強になります。
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