機械エンジニアリングの基礎

歯車は、円盤または円錐などの外周あるいは内周に歯と呼ばれる突起を等間隔に設けた、代表的な機械要素です。一対または複数の歯車を噛み合わせることにより、回転軸から別の回転軸へ、あるいは回転軸と直線運動をする部品の間で、動力、運動、トルクを確実に伝達する目的で広く用いられます。その歴史は古く、現代においても自動車、産業機械、時計、ロボットなど、あらゆる機械装置の基幹部品として不可欠な存在です。

チェーンは、多数の部品、典型的には金属製の環や板、ピンなどを順次連結して構成される、柔軟性を持った鎖状の機械要素です。主な用途は、スプロケットと呼ばれる歯車状の部品と組み合わせて軸と軸の間で動力を伝達すること、コンベヤシステムなどで物品や材料を一定の経路に沿って運搬すること、あるいはホイストなどで重量物を吊り上げることなどです。ベルト伝動などと比較して、滑りがなく確実な動力伝達や位置決めが可能であるため、自転車やオートバイの駆動、工場の生産ライン、農業機械、建設機械など、非常に多くの機械や装置で重要な役割を担っています。

ナットは、部品同士を締結するために用いられる基本的な締結部品の一種であり、中心にめねじが切られた穴を持つ部品です。通常、対となるおねじを持つボルトやねじと組み合わせて使用され、これらを締め付けることによって強力な締付力を発生させ、部品を固定します。機械、建築、自動車、家電製品など、あらゆる分野で不可欠な部品として、ボルトと共に広く利用されています。

ボルト（Bolt）は、機械や構造物を組み立てる際に、部品同士を固定するために用いられる最も基本的な締結部品の一つです。一般的には、頭部と、おねじが切られた軸部から構成され、通常はナットと組み合わせて使用されます。部品に開けられた穴（通し穴）にボルトを通し、反対側からナットを締め付けることで、部品間に強力な締付力を発生させ、固定します。ナットを使わずに、部品側に設けられためねじに直接ねじ込んで締結する使われ方もあります。ねじとの厳密な区別は必ずしも明確ではありませんが、一般にナットと組み合わせて使うもの、あるいは比較的大径で強度が必要な箇所に使うものをボルトと呼ぶことが多いです。

チタン合金は、元素記号Tiで表されるチタンを主成分とし、他の元素を添加することで、強度、耐熱性、加工性などの特性を改善・調整した合金材料です。チタン自体が軽量、高強度、高耐食性という優れた特性を持ちますが、合金化によりこれらの特性をさらに向上させたり、特定の用途に適した性能を付与したりすることが可能になります。

PTFE（ポリテトラフルオロエチレン）は、分子内にフッ素原子を含む合成樹脂である「フッ素樹脂」の中で最も代表的かつ生産量が最も多いポリマーです。一般的には、開発元である米ケマーズ社（旧デュポン社）の商標「テフロン®（Teflon®）」として広く認知されています。

黒鉛は、炭素の同素体の一つであり、規則正しい結晶構造を持つ炭素材料です。ダイヤモンドが炭素原子の強固な三次元ネットワーク構造を持つのに対し、黒鉛は炭素原子が六角形の網目状に結合した平面層が、多数積み重なった特有の層状構造をしています。

PLA（ポリ乳酸、Polylactic Acid）は、バイオマスを主原料として製造される熱可塑性ポリエステルの一種です。近年、地球環境問題や持続可能な社会への関心が高まる中で、石油由来プラスチックの代替材料として注目されている「バイオプラスチック」の代表的な存在です。PLAの大きな特徴の一つとして、特定の条件下で微生物によって分解される「生分解性」を持つことが挙げられます。