[機構学]スライダクランクに働く力の計算

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スライダクランクに働く力の計算方法を紹介します.単節からなる回転リンク機構の力の伝達の解析においては,各節の一つの節点に入る力を節の引張(圧縮)力と回転力に分解し,引張(圧縮)力成分をもう一方の接点を中心にして次の節の引張(圧縮)力と回転力に分解する,ということを繰り返していくことが基本となります.

オフセットのない往復スライダクランクのスライダの節点(点B)とクランク回転中心(点O)の長さをl,クランク長さをb,コネクティングロッド長さをc,点OBに対するクランク角度をθ,コネクティングロッド角度をφとし,スライダの移動方向に平行の力Fをスライダに加えた場合,クランクの回転トルクτは,
\tau = \frac{2\sqrt{c^2 - b^2\sin^2{\theta}}\sin{\theta}+b\sin{2\theta}}{2\sqrt{c^2 - b^2\sin^2{\theta}}}Fb
となる.また,スライダがリニアガイドに押しつけられる力F_sは,
F_s = \frac{b\sin{\theta}}{\sqrt{c^2 - b^2\sin^2{\theta}}}F
となります.

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