マシンデザインA エクセル効率化

UEC マシンデザインAという科目のエクセルについてです．
データシートさえ用意できれば意外と簡単に実装出来ます．
作業効率上がるのでお勧めです！

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1. 授業における機械設計 圧縮型平歯車二段減速機
2. 概要 • 入力：1500 rpm • 出力：300 rpm • 減速比誤差：±2%以内 • 稼働時間：80,000時間を保証 • 最大出力：1.5 kW
3. デモ
4. https://a360.co/3uPhWTW
5. 設計の 流れ 1. 資料の収集 2. 寸法仮決め 3. 各値の計算 4. ドラフト製図 5. 値および部品の修正 => 2～4の繰り返し 6. 図面の清書
6. 設計物 • 容器 (上下) • 平歯車 (4つ) • 軸 (3本) • スペーサ (4つ) • キー (4つ)
7. 選定物 • たわみ軸継手 • オイルシール • 軸受
8. フランジ形たわみ継手とは https://kotobank.jp/image/dictionary/nipponica/media/81306024002589.jpg
9. オイルシールとは https://nok-seal.com/img/page/img_tech1_1.gif
10. 軸径が決まれば 自ずと定まる 軸径を変えてトライ&エラー
12. 計算例 歯車1つを決めるために 必要な計算シート 1-1. 歯車の諸元 備考 項目 記号 単位 小歯車Z1 大歯車Z2 小歯車Z3 大歯車Z4 材質 - - S48C 焼入れ焼戻し SC480 S48C 焼入れ焼戻し SC480 曲げ疲れ限度応力 σb0 Mpa 226 97.5 226 97.5 表12.3 小歯車はS48C焼入焼戻を使用 ヘルツ疲れ限度 σH0 Mpa 537.5 450 537.5 450 表12.4 小歯車はS48C焼入焼戻材を使用 　計算には大小歯車の平均値を使用 許容面圧 σka Mpa 60 30 60 30 4/9ページ 1-2. 歯車の設定 備考 項目 記号 単位 小歯車Z1 大歯車Z2 小歯車Z3 大歯車Z4 モジュール m mm 2.5 2.5 2.5 2.5 歯数 Z 枚 21 40 19 50 大小の歯数は互いに素．Zは18枚以上 減速比 u - 1.904761905 1.904761905 2.631578947 2.631578947 トータル減速比 us - 5.012531328 5.012531328 5.012531328 5.012531328 ±2%以内 基準ピッチ円直径 d mm 52.5 100 47.5 125 d = mz 基準ピッチ円半径 d/2 mm 26.25 50 23.75 62.5 歯先円半径 da mm 28.75 52.5 26.25 65 中心間距離 - mm 76.25 76.25 86.25 86.25 歯底円半径 df mm 23.125 46.875 20.625 59.375 Z2歯先 - 出力軸 mm 6.25 6.25 6.25 6.25 2-3以上 有効歯幅 b mm 40 40 50 50 歯幅/小歯車ﾋﾟｯﾁ円直径 b/d - 0.761904762 0.4 1.052631579 0.4 1.2以下のこと 伝達力 L kw 1500 1470 1470 1440.6 歯車効率 η=98% 回転数 N rpm 1500 787.5 787.5 299.25 伝達トルク(回転ﾓｰﾒﾝﾄ) Md N・mm 9550 17826.66667 17826.66667 45974.03509 Md = 9550・L(w) / N(rpm) 歯車かみ合い作用力 Pn N 363.8095238 356.5333333 750.5964912 735.5845614 P = 2Md / d 歯形係数 Y - 2.6 2.25 2.68 2.2 表12.1 1-2-1. 判定 備考 項目 記号 単位 小歯車Z1 大歯車Z2 小歯車Z3 大歯車Z4 曲げ疲れ限度応力 σb0 Mpa 226 97.5 226 97.5 表12.3 小歯車はS48C焼入焼戻を使用 曲げ強さ σb Mpa 13.62102857 11.55168 23.17361583 18.64265512 1.44・P・Y / (b・m) 安全率(曲げ) Sb - 16.59199221 8.440330757 9.752470294 5.22994173 Sb = σb0 / σb，2以上のこと ヘルツ疲れ限度 σH0 Mpa 537.5 450 537.5 450 表12.4 (小歯車は大小歯車の平均値) 小歯車はS48C焼入焼戻を使用 歯面強さ σH Mpa 294.5214489 211.2562751 378.41263 230.9247379 安全率 S - 1.824994417 2.130114241 1.420407136 1.94868685 S = σH0 / σH，S = 1.1~2.5 第1段 第2段 第1段 第2段 第1段 第2段
13. たわみ継手 の選定 3-1. たわみ継手の設定 記号 単位 入力軸部 出力軸部 備考 たわみ継手外形 D mm 100 140 メーカ - - 伝達トルク(回転モーメント) ψ・Md N・mm 13370 64363.64912 継手の最大伝達トルク Tmax N・mm 29000 130000 継ぎ手長さ L mm 35.5 50 安全率 S - 2.169035153 2.019773611 S = Tmax / ψ・Md 継手部軸径 - mm 25 35 NBK https://www.nbk1560.com/products/coupling/powertransmission/FCL/ https://www.nbk1560.com/products/coupling/powertransmission/FCL/
14. しんどい！ ウィンドウの往復が多すぎる！
15. オイルシール 4. オイルシール 4.1 オイルシールの設定 記号 単位 入力軸部 出力軸部 備考 品名 - - AB 1679 G0 AB 2343 E3 メーカ - - オイルシール軸径 mm - 30 40 オイルシール外径 mm - 45 52 オイルシール幅 mm - 8 8 オイルシール部はめあい - - h9 h9 NOK
16. 設計 • 軸径が変わると，リアルタイ ム更新 • 品名が軸径に一致しているか のエラー出力 • 品名の欄はプルダウン選択式 に！ 1 2 3 4 1 2 3 4 軸 径 d 外 径 D 幅 b 部品番号 軸 径 d 外 径 D 幅 b 部品番号 30 39 7 AB 1651 F0 40 52 8 AB 2343 E3 30 40 7 AB 1656 E0 40 55 9 AB 2361 G0 30 42 8 AB 1666 E0 40 58 8 AB 2369 F0 30 44 9 AB 1673 E0 40 60 8 AB 2375 E0 30 45 8 AB 1679 G0 40 60 10 AB 2377 E0 30 45 9 AB 1680 E0 40 60 12 AB 2379 F0 30 45 12 AB 1682 E0 40 62 7 AB 2385 E0 30 46 9 AB 1689 E0 40 62 8 AB 2386 E0 30 47 8 AB 1692 F0 40 62 11 AB 2388 F0 30 47 10 AB 1693 E0 40 62 12 AB 2390 H0 30 47 12 AB 1695 E0 40 65 10 AB 2402 E0 30 48 8 AB 1700 E0 40 65 12 AB 2403 E0 30 48 11 AB 1702 E0 30 50 7 AB 1704 F0 30 50 8 AB 1705 F0 30 50 9 AB 1076 E0 30 50 10 AB 1708 E0 30 50 11 AB 1709 G0 30 52 10 AB 1721 E0 30 55 12 AB 1736 E0 4. オイルシール 4.1 オイルシールの設定 記号 単位 入力軸部 出力軸部 備考 品名 - - AB 1679 G0 AB 2343 E3 メーカ - - オイルシール軸径 mm - 30 40 オイルシール外径 mm - 45 52 オイルシール幅 mm - 8 8 オイルシール部はめあい - - h9 h9 NOK
17. 実装 • 標準関数のみ • 配列関数は使わない • VBAは使わない • データベースシートが必要
18. 実装1 • H3はD5を読みに行く(絶対参照) • 黄色列はVLOOKUPのみ データベースに読みに行く
19. 実装2 • 黄色列のオートフィルだと✖ • H4の関数 =IFERROR(IF(INDEX(オイルシールカタ ログ!$A$3:$D$275, MATCH($K3, オイ ルシールカタログ!$D$3:$D$275, 0)+1, H$1)=$H$3, $H$3, ""), "")
20. 実装3: H4の関数1 IFERROR( IF( INDEX( オイルシールカタログ!$A$3:$D$275, MATCH( $K3, オイルシールカタログ!$D$3:$D$275, 0 ) + 1, H$1 ) = $H$3, $H$3, “” ), “” )
21. 実装4: H4の関数2 IFERROR( IF( INDEX( オイルシールカタログ!$A$3:$D$275, MATCH( $K3, オイルシールカタログ!$D$3:$D$275, 0 ) + 1, H$1 ) = $H$3, $H$3, “” ), “” )
22. 実装5: D3の視覚 的補助 • データの入力規制 • 条件付き書式 =COUNTIF($H$3:$P$26,D3)=0
23. 完成！