동력을 이용하는 기계에서는 모터나 엔진과 같이 회전에 의한 동력이 많이 이용됩니다. 이러한 회전 동력에 있어서 빼놓을 수 없는 것이 축이나 베어링 등의 기계 요소입니다. 이번에는 기계 설계에서도 특히 기초로 취급되는 기계 요소「축, 베어링, 키, 핀」에 대해서 해설하겠습니다. 
목차
동력의 중심, 축
기계에 있어서 「축」이란 회전하는 기계 부품의 중심이 되는 막대기 모양의 부품을 말합니다. 기본적으로 회전하는 부품의 중심에 있는 기계 요소라 생각해 두면 됩니다. 축은 스스로 회전해 동력을 전달하는「회전축」과 스스로는 회전하지 않고 회전하는 것을 지탱하는「고정축」으로 나뉩니다. 또한, 자동차나 전차의 차량에서 좌우 바퀴를 연결하는 것을「차축」으로 구별하는 경우도 있습니다. 축은 똑바른「진직축」이 가장 일반적입니다. 「크랭크 축(크랭크 샤프트)」은 축의 중심이 꺾여 있는 축으로, 왕복 운동을 원 운동으로 바꾸거나 원 운동을 왕복 운동으로 바꾸기 위해 사용됩니다. 주로 자동차 엔진 등에 사용됩니다. 회전축에는 동력을 전달할 때 축을 끊는 힘(토크)이 가해집니다. 그리고 회전축, 고정축, 차축에는 축에 장착되어 있는 부품의 무게나 동력 전달에 따른 힘에 의해 축을 구부리는 힘이 가해집니다. 축은 회전의 중심으로, 기계의 강도를 결정하는 매우 중요한 부품입니다. 기계 설계 시, 축에 가해질 수 있는 힘을 세밀하게 조사해 충분한 강도를 갖춰 설계해야 합니다.
축을 지탱하는 베어링
베어링이란 회전하는 부품과 회전하지 않는 부품을 연결하는 기계 요소입니다. 축받이이라고도 합니다. 「축」을 「받다」는 이름 그대로 축을 올바른 위치에서 받아 매끄럽게 회전시키기 위한 부품입니다. 베어링은「미끄럼 베어링」과 「구름 베어링」등 2종류로 나뉩니다. 미끄럼 베어링은 말 그대로 축을 미끄러지게 하는 베어링입니다. 일반적으로는 접동성이 좋은 금속과 윤활유로 회전을 지지합니다. 구조가 단순하고 커다란 힘과 높은 회전수에도 견디며, 진동이나 소음이 적다는 것이 특징입니다. 따라서 선박이나 자동차, 커다란 기계 등, 다양한 곳에서 사용됩니다. 또한, 자동차 모형의 장난감처럼 소형에 커다란 힘이 가해지지 않을 경우, 나일론 수지와 같이 매끄러운 수지가 사용되는 경우도 있습니다. 구름 베어링이란 베어링의 바깥 둘레와 안쪽 둘레 사이에 강구나 굴림대를 넣은 베어링입니다. 일반적으로「베어링」이라 하면 이것을 상상하는 사람이 많을지도 모릅니다. 마찰 저항이 매우 적어 가벼운 힘으로 회전시킬 수 있다는 특징이 있습니다. 장난감으로 화제가 된 핸드 스피너도 구름 베어링이 활용되었습니다. 규격화되어 다양한 사이즈가 시판되고 있어 입수하기 쉬운 것이 장점입니다. 그러나 회전 시 소음이 잘 발생한다는 점, 내부의 공이나 굴림대가 쉽게 피로해진다는 점 등의 단점도 있습니다.
축과 부품을 고정하는 키와 핀
키란 회전축과 기어를 고정할 때 등에 사용되는 기계 요소입니다. 기어를 예로 들면, 축에 절단한 홈과 기어의 축을 통과시키는 홀에 절단한 홈에 끼워 넣어, 각각 회전이 이탈되지 않도록 고정합니다. 눈에 잘 띄는 기계 요소는 아니지만, 동력 전달에는 매우 중요한 역할을 합니다. 
핀은 축이나 나사의 풀림 방지 등에 사용되는 부품입니다. 보조적인 역할을 하는 기계 요소이지만, 안전이나 메인터넌스를 위해서는 빼놓을 수 없는 부품입니다. 특히 분할 핀은 너트의 풀림 방지로 많이 찾아볼 수 있습니다.
정리
축이나 베어링은 회전 운동을 하는 기계의 구동 부분에는 빼놓을 수 없는 기계 요소입니다. 커다란 것부터 매우 다양한 곳에 사용되고 있습니다. 한편, 키나 핀은 다른 기계 요소를 고정하는 목적으로 사용됩니다. 각각의 요소의 기능을 잘 이해하고 기계 설계에 활용해야 합니다.
