その他の機械の機構

この章で覚えておきたいこと

• このトピックは低優先度です。論点を広げすぎず、2011年第6問で問われた機械の機構の見分け方だけを整理すれば十分です。
• 判断の起点は、機構が直線運動と回転運動を変換するものか、回転運動を別の軸へ伝えるものかの切り分けです。
• ピストンとクランク、ピニオンとラックは、直線運動と回転運動を結びつける代表例です。
• ベルトとプーリー、遊星歯車は、基本的に回転運動の伝達や変速の文脈で捉えます。

基本知識

機械の機構は細かな構造まで暗記する必要はありません。一次試験では、運動の種類が変わるかどうかで整理すると判断しやすくなります。

直線運動と回転運動を変換する機構

直線運動と回転運動を相互に変換する機構は、動きの種類が変わる点が特徴です。設問で往復運動、直線運動、回転運動への変換といった表現が出たら、まずこの分類を疑います。

• ピストンとクランク

ピストンの往復運動とクランクの回転運動を結びつける機構です。エンジンの説明で見かける典型例として押さえます。

• ピニオンとラック

小歯車であるピニオンの回転と、直線状の歯を持つラックの移動を対応させる機構です。歯車が含まれていても、単なる回転伝達ではなく直線と回転の変換です。

回転運動を伝達する機構

回転運動を別の軸や装置へ伝える機構は、基本的に回転のまま動きを渡します。変換ではなく伝達や変速の発想で捉えると混乱しません。

• ベルトとプーリー

回転している軸の動きを、ベルトを介して別のプーリーへ伝える組合せです。回転運動を回転運動のまま伝えるため、往復運動との変換には当たりません。

• 遊星歯車

複数の歯車のかみ合いで回転を伝え、速度やトルクの関係をつくる機構です。このトピックでは、直線運動との変換ではなく回転運動の伝達側として整理しておけば十分です。

2011年第6問での切り分け方

2011年第6問では、機械の機構について、往復運動を回転運動に変換する、またはその逆を行う仕組みに当たらないものを選ぶ形で問われました。したがって、名称を細かく知っているかよりも、動きの入口と出口を見分けられるかが重要です。

• 直線運動と回転運動が行き来するなら、変換機構として扱います。
• 回転運動が回転運動のまま別の軸へ伝わるなら、伝達機構として扱います。
• 迷ったら、設問が求めているのが変換か伝達かを先に確認します。

この章のまとめ

• このトピックは補助論点なので、暗記を広げずに既出論点の整理にとどめます。
• ピストンとクランク、ピニオンとラックは、直線運動と回転運動の変換です。
• ベルトとプーリー、遊星歯車は、回転運動の伝達や変速として理解します。
• 一次試験では、名称の難しさではなく、運動の種類が変わるかどうかで機械的に切り分けるのが有効です。

一次試験過去問での出方

2011年第6問では、往復運動と回転運動を相互に変換する仕組みに当たらないものを選ばせました。ピストンとクランク、ピニオンとラックは変換機構であり、ベルトとプーリーは回転運動の伝達なので不適切肢だと判断します。