第 4 章 ねじを使う設計技術
★
ねじを使わない機械はほとんどない。
★
ねじにはどのような種類があるのか？
★
ねじを使うときの注意点は？
ね じ
4.1 ねじの種類
(1) ねじの用途 (2) ねじ山の形状 (3) おねじとめねじ
(4) 平行ねじとテーパねじ (5) 右ねじと左ねじ
(6) ねじの規格
(1) ねじの用途 (a) 部品の固定
ねじを使わない機械はほとんどない！
模型スターリングエンジ
ン 軸受や板材の取り付け
(b) 配管の結合
ねじを使用した配管部品
水道管やガス管 では，ねじが使 われている。
ねじ部でのシー ルも可能！
(c) 長さの測定
マイクロメータ
ねじは 1 回転当 たりに決まった 距離だけ進む。
高精度な長さ測 定が可能！
(d) 運動・動力伝達
旋盤の送りねじ 回転運動を直線 運動に変換！
万力
小さい力を大き い力に変換！
(2) ねじ山の形状
機械部品に使 われるねじの ほとんどは三 角ねじ！
(3) おねじとめねじ
おねじとめねじ
を組み合わせて 寸法（外径，内径，ピッチ）が 合っていなければならない！
★ ピッチとリード
ピッチ：隣り合ったねじ山の中心から中心までの距離【重 要！】リード：ねじを 1 回転させたときに進む距離
★ タップによるめねじの加工
めねじは「タップ」で加工する。
タップ タップによるねじ切り加 工
★ タップによるめねじの加工
機械設計時の注意 ねじ切りのイメージ
★ ダイスによるおねじの加工
おねじは「ダイス」で加工する。
ダイス ダイスとダイスハンドル
★ ダイスによるおねじの加工
外径にほぼ等しい材料から，ねじ部を削る。
ねじ切りのイメージ
★ 旋盤によるねじ切り加工
大きいねじや特殊なねじは，旋盤で加工する
。
ねじ切りバイト 旋盤によるねじ切り
★ 転造によるねじの製作
市販のねじは，「転造」で作られる。
(4) 平行ねじとテーパねじ
通常は平行ねじ！ 配管ねじで使われる
(5) 右ねじと左ねじ
通常使われるねじは，右ねじ！
★ 左ねじを使う例
力（トルク）が加わったときに緩みにくい。
自転車の左側のペダル 船のスクリュープロペラ
(6) ねじの規格
通常は，メートル並目ねじ！
ねじの規格と記号
★ ユニファイねじが使われている例
カメラと三脚のねじ
★ ねじの規格を調べる【補足】
ねじの外径とピッチを調べる。
ピッチゲージ ピッチゲージの使用方法
★ ねじの規格を調べる【補足】
ノギスでピッチを調べる
課題①
ねじ以外の構造で，部品を固定するため
の新しい方法あるいは部品を考えなさい。
4.2 メートル並目ねじ
(1) メートル並目ねじの規格
(2) メートル並目ねじの下穴径
(3) 実際に使用するねじ部品
(1) メートル並目ねじの規格
ねじの呼び＝おねじの外径【重
(2) メートル並目ねじの下穴径
下穴の直径≒ねじの呼び径－ピッチ
(3) 実際に使用するねじ部品
機械設計においては，どのようなねじ部品 があるのかを知っていることが重要！
(a) 六角ボルト
六角ボルト スパナによる締め付け 最も一般的。
自動車やバイクに使われてい る。
(b) 六角穴付きボルト
六角穴付きボルト 六角レンチ
組立性に優れる。
頭部が壊れにくい
。
★ 座ぐり穴の加工
座ぐり穴
頭部を埋め込むこ とができる。
(c) 十字穴付きなべ子ねじ（子ねじ）
子ねじ
小型の機械に使われる。
頭部が壊れやすい。
(d) 十字穴付き皿子ねじ（皿ねじ）
皿ねじ
ねじ頭部を材料に埋め込む ときに使う。
(e) 六角穴付き止めねじ
軸などの部品に別の部品を横 方向から固定する時に使う。
止めねじ（イモネジ）
(f) 六角ナット
六角ナット
部品の固定に利 用される。
(g) 平座金（平ワッシャ）
部品の損傷を防ぐ。
ボルトのすわりをよくす 平座金
(h) ばね座金（スプリングワッシャ）
ばね座金
ねじを緩みにくくする。
課題②
木材等を固定する際には，釘や木ねじが
使われる。金属材料の固定にそれらが使わ
れない理由を考えなさい。
4.3 ねじの強度
(1) ねじに作用する荷重とねじの破損 (2) ねじに使われる材料
(3) 強度計算
(1) ねじに作用する荷重とねじの破損 (a) 軸方向への引張り荷重
ねじを締め付けた だけでも引っ張り 荷重が生じる。
(b) ねじ山のせん断荷重
ある程度以上のねじ山が，かみ合わされ
(c) ねじへのせん断荷重
六角穴付きボルト
魚ロボットの機構 通常，ねじにせん断荷重を与えてはいけない！
(d) ねじへのねじれ荷重
ねじが接触した状態で，さらに締め付けるとねじが破損す る。
(2) ねじに使われる材料
SCM 材（六角穴付きボルト）は強い！
(3) 強度計算
(a) 軸方向への引っ張り荷重
M4 のボルトでも，約 80kgf の荷重に耐える！
(b) ねじ山のせん断荷重
最も壊れやすい断面でのせん断応力を計算する
。
(c) ねじへのせん断荷重
１本のねじに，せ ん断荷重が集中す ることがある！
4.4 実際の設計
(1) 組立を考えたねじの配置 (2) ねじ頭部の干渉
(3) 通しボルトとねじ込みボルト (4) ねじとバカ穴
(5) 部品の固定とねじの本数
(6) フランジのシールとねじの本数 (7) 止めねじ
(8) ねじ部を垂直に組み立てる方法
(9) 緩み止め
(1) 組立を考えたねじの配置
工具が使いや
すいこと！ 組立に無理がなく
，容易であるこ
(2) ねじ頭部の干渉
ねじ同士が干渉しないこと！
(3) 通しボルトとねじ込みボルト
製作性と組立性のバランスを考える。
製作性がよい！ 組立性が よい！
(4) ねじとバカ穴
適度な大きさのバカ穴をあけ
(5) 部品の固定とねじの本数
1 本のねじでは部品を固定できない！
(6) フランジのシールとねじの本数
シール性が必要な場合，ねじを増や す！
魚ロボットの胴体
(7) 止めねじ
軸の接触面を平らにするとよい
。
(8) ねじを垂直に立てる方法
ねじは垂直に立たない！
垂直にするには，面を利用す
(9) 緩み止め
(a) 二重ナット
よく使われる 緩み止め方法
(b) 座金による緩み止め
柔らかい材料では，座金を 付けるだけで，緩み止め効 果がある。
(c) 機械的固定
座金組み込みねじ
ピンや特殊な座金を使う。
市販されている特殊なねじ部品を使 う。
緩み止めナット 皿ばね付六角ナッ
ト
ナイロンナット
ハードロックナッ スプリングボルト
(d) ねじロック剤
ねじロック材
様々なねじロック材が市販されてい
