はじめての設計:はめあい(すきまばめ、しまりばめ、中間ばめ)とは

はじめての設計

「はめあい」とは、軸と穴との関係のことです。

軸と穴との関係である「はめあい」に対し難しいイメージがあったためか、設計初心者の場合、単一部品であれば、「はめあい」は意識しなくてもよいと考えていました。

しかし、設計で部品を取り付けや公差について考えるようになると、「はめあい」について知っている方がよい、むしろ知らなければいけないと思うようになりました。

ここでは、軸と穴との関係である「はめあい」の基礎的な知識について説明します。

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軸と穴との関係「はめあい」とは

「はめあい」とは、軸と穴との関係のことです。

下図は、はめあいのイメージです。

軸と穴とのすき間により、軸がガタついたり、スムーズに回ったり、きつくて回らないような場合があります。

下図は、プレート(灰色)に軸(緑色)を組み合わせたイメージ図です。

はめ合いのイメージ

はめ合いのイメージ

図1 はめ合いのイメージ

軸と穴とのすき間(寸法差)により、はめあいには以下の3つがあります。

  • すきまばめ(clearance fit)
  • しまりばめ(interference fit)
  • 中間ばめ(transition fit)

はめあいは、加工後の実寸(実際の寸法)に左右されますので、設計の際は機能的に必要な公差を軸と穴に設定することと、加工精度もコストに直結しますので、機能とコストのバランスを考慮した設計が求められます。

はめあいについて知ることは、軸と穴との関係を知ることであり、取りつける部品と取り付けられる部品との位置関係(公差設定)と加工精度とバラツキについても考えることになり、設計の基礎知識の1つであると考えています。

以下、3つのはめあいについて説明します。

すきまばめ

「すきまばめ」とは、軸と穴との間に常にすき間ができる「はめあい」のことです。

下図は、すきまばめのイメージ図です。

  • 軸と穴のすきまが大きいと、軸がガタつきます。
  • 軸と穴のすきまが小さくなると、軸が穴にフィットしてスムーズに回転します。
すきまばめのイメージ

すきまばめのイメージ

図2 すきまばめのイメージ

上図の青色の部分は軸の公差、赤色の部分は穴の公差を示しています。

  • 軸の公差は、小さめなのでマイナス公差(例:φ3の軸に対し+0、-0.1の公差)
  • 穴の公差は、大きめなのでプラス公差(例:φ3の穴に対し+0、-0.1の公差)

しまりばめ

「しまりばめ」とは、軸の方が穴よりも大きく、「しめしろ」あるばあいです。軸を穴に圧入する場合のことです。

下図は、しまりばめのイメージ図です。

  • 軸と穴とのすきまがなく、軸を穴に圧入します。
  • 圧入後は、軸が穴に締め付けられた状態になります。
しまりばめのイメージ

しまりばめのイメージ

図3 しまりばめのイメージ

上図の青色の部分は軸の公差、赤色の部分は穴の公差を示しています。

  • 軸の公差は、大きめなので公差(例:φ3の穴に対し+0.1、-0.1の公差)
  • 穴の公差は、小さめなのでマイナス公差(例:φ3の軸に対し+0、-0.1の公差)

中間ばめ

「すきまばめ」とは、軸と穴との間に常にすき間ができる「はめあい」のことです。

下図は、すきまばめのイメージ図です。

軸と穴との間は、すきまがあるか、しめしろができるはめあいのことです。

中間ばめのイメージ

中間ばめのイメージ

図4 中間ばめのイメージ

上図の青色の部分は軸の公差、赤色の部分は穴の公差を示しています。

  • 軸の公差と穴の公差の一部または全体が重なります。
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まとめ

「はめあい」とは、軸と穴との関係のことです。

「はめあい」に対し難しいイメージがありましたが、設計で部品の取り付けや公差について考えるようになると、「はめあい」について知らなければいけないと思うようになりました。

ここでは、軸と穴との関係である「はめあい」の基礎的な知識について以下の項目で説明しました。

ここでは、

  • 軸と穴との関係「はめあい」とは
    • すきまばめ
    • しまりばめ
    • 中間ばめ
はかせ

サイト管理人で記事も書いているモノづくり会社の品証の人。
振動制御で工学博士なれど、いろいろ経験して半世紀。
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