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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:複数リンクのトルク計算について)

複数リンクのトルク計算について

2023/10/18 21:51

このQ&Aのポイント
  • 現在、6本7節のリンクで板を90°回転させる機構を設計しています。その中でリンクが動かない様にロックする必要があり、そのロックトルクがどれくらい必要か計算方法が分からず困っております。
  • 参考図の様にテーブル先端に100[N]負荷した時、図示固定部のジョイントが矢印方向へ回転しますが、その回転力(トルク)の算出方法をご教授ください。
  • A,Bを固定ピンとし、C~Gは可動します。また少し質問の趣旨を変え、100Nの力と釣合うRの力は幾らかとさせてください。
※ 以下は、質問の原文です

複数リンクのトルク計算について

2012/09/24 12:17

現在、6本7節のリンクで板を90°回転させる機構を設計しています。
その中でリンクが動かない様にロックする必要があり、そのロックトルクがどれくらい必要か計算方法が分からず困っております。

参考図の様にテーブル先端に100[N]負荷した時、図示固定部のジョイントが矢印方向へ回転しますが、その回転力(トルク)の算出方法をご教授ください。
宜しくお願いいたします。

図がわかりにくく申し訳ありません。
補足として以下をアップします。
http://www.fastpic.jp/images.php?file=9326515766.jpg

A,Bを固定ピンとし、C~Gは可動します。

また少し質問の趣旨を変え、100Nの力と釣合うRの力は幾らかとさせてください。

宜しくお願いします。

沢山の解答有難うございます。

まだ納得できない部分があり追記させて頂きます。

単純に A点までの距離☓100[N]=100[mm]☓R[N]も一つの方法だと思うのですが、下のURLの様な倍力構造の要素は検討しなくても良いのでしょうか?

ピン位置やリンク構造(角度?)によってA点の回転力が変わってくるのではないかと推測しており、あえてA-Cリンクのみ角度を変えております。

http://koza.misumi.jp/lca/2002/12/92_1.html
http://koza.misumi.jp/lca/2002/12/93_2.html

リンク図再アップ↓
http://www.fastpic.jp/viewer.php?file=1897901261.jpg

多くの方に解答頂き有難うございます。

回答(8)(18)でご紹介いただいたWorking model 2D による解析をおこなってみましたので、結果をご紹介させていただきます。

結果:
x:-53 [N]
y:-257.5 [N]
R = √((-53)^2+(-257.5)^2) = 263[N]
となりました。

・Rの向きがリンクにきれいに90°になっていません。
・リンクの重量を0.01kgとしているので、若干重力の影響を受けます。

http://www.fastpic.jp/images.php?file=7160439808.jpg

リンク図
http://www.fastpic.jp/images.php?file=3847791527.jpg

回答 (48件中 36~40件目)

2012/10/02 10:49
回答No.13

同じ記載になりますが、

1)100[N]の反力R[N]を求めるには、
  単純に A点までの距離☓100[N]=100[mm]☓R[N]  計算式を用いる
  A点までの距離☓100[N]は、100[N]が掛かるポイントが変化すると、A点までの距離
  が変化するので、注意を払う必要がある
  “リンクのお絵描き”のように動作図を描くと、固定ピンAを中心に天秤動作してます
  但し、100[N]側はマジックハンドのように、腕の長さが伸び縮みしますがね
2)リンクの各接続点の引張や圧縮荷重を求め、強度計算等をする場合は、倍力構造の要素
  を検討する必要がありますが、1)には関与しません
3)リンクA-Bの保持又は固定に関しては、固定ピンAに対して固定ピンBが受ける力はや
  固定ピンBに対して固定ピンAが受ける力はで計算します
  リンクA-Bの保持を93mmの固定ピンA-Bではなく、中央の10mmの“┻”で保持すると、
  リンクA-Bの中間点から腕が5mmづつで“┻”に力が掛かります
  A点までの距離☓100[N]=(5[mm]☓リンクA-Bに加わる最大力A-B[N])×2×2  とです
  最初の“×2”は、 リンクA-Bの中間点から腕が5mmづつ両側にある理由から
  次の“×2”は、 リンクA-Bの中間点から腕が5mmが最大力A-B[N])を受けているが、
  腕が4mmや3mm、2mm、1mmやそれ等の中間でもリンクの変化量に応じて力(応力)を
  受けているから、リンクA-Bの中間点から腕が5mm×最大力A-B[N])と同じだけ、腕5mm未満で受けている故から
  にて、リンクA-Bの保持力計算をして、保持長さや使用材質等を決定します
のように、なります。

100[N]を何で対処するかで、対処方法の計算手法も異なります。

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この質問は投稿から一年以上経過しています。
解決しない場合、新しい質問の投稿をおすすめします。

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2012/09/30 22:38
回答No.12

大変遅くなってしまいました。遅ればせながら。。。忘れてました

基本的な考えは以前と全く変わらない。2つの荷重は回転中心が異なっているから、
剛体として合力の作用線上に剛体の回転中心(仮想点)があるものと考えて計算した
またよく考えてみればトラス構造とも言えるので、ソフト計算結果でも確かめたみた

何度も言うが、点Aを回転中心にした場合には吊り合わずに時計方向に回転するだろう
二つの力の合力の作用線上に、回転中心が存在しない剛体は静止することができないのだ
これから二つの力の作用線と100Nの荷重条件から、吊り合う荷重Rを導いた↓(FIG 3図)

戻って、剛体と考えると、トラスとしてソフトで解いた場合にもRA=348.9 Nと同じ
になったので手計算の考え方も合っていると思われます。しかし仮にリンクをFB6*32
と仮定すると RA=405.7 N とより増大した。恐らく左側の剛性が大きいのでRA反力
はリンク剛性が弱まれば比例し大きくなるのだろうと思います(Ans;R=354.3 N)

最後にRAとRBが分ったのだが手計算で各点の軸力の計算もしようとしたが諦めました
既にトラス構造とした場合でのソフトでの解が出ているので戦意を喪失してしまった
果たして本当に間違いないか?と言われれば、結構考えたので後は試験で確認するだけ

?FIG 3?がまた上手くリンクされない・・・↓に別サイトから再投稿
http://yahoo.jp/rvq9Z6

?FIG 3?yahoo!BOXからでは画像が粗い。。。投稿直ぐは見られるのだが?
もしかして、直リンクでないものは弾かれるような設定のサーバなのかもと
思って、FAST PIC のサーバから再投稿してテストしてみました

http://www.fastpic.jp/viewer.php?file=0728818319.png&ps=user

※※※管理人様へ確認願います※※※
直リンクすれば即、見ることができました
っとなれば・・・ここ技術の森のサーバの問題ではないか?
以上、図を使った説明は不可欠なので、原因の調査をお願いします
※※※ここで投稿してもダメか?メール?するか・・・※※※

もしかすると略同時にアクセスする場合にFAST PIC のサーバがGiveupする?
一応、技術の森・管理人様へメール連絡しておきましたので明確になるかと

2012/09/26 21:41
回答No.11

質問者さんから、
> 動作距離で考えるのは思いつきませんでした。
> このリンクの場合A-Cリンクの回転角で考慮することも出来るのでしょうか。
> ちなみにA-Cリンクはテーブルが展開している付近が最も回転量が大きい=> 展開付近では回転速度が速い。
> これを利用して算出できないでしょうか。
意味合いは異なるかもしれませんが、利用して算出できます。
計算内容は、単純に A点までの距離☓100[N]=100[mm]☓R[N] と同じになります。

リンクC-A-Rが、支点Aにて天秤を構成していると、先ず考えます。
ア)リンクC-A-RのC-A側の100[N]が掛かるポイントが円弧を描いて4mm下に動いたとします
  円弧に動いた円弧長さが4mmです
イ)リンクC-A-RのA-R側のR[N]が掛かるポイントが円弧を描いて上に動きます
  作図はしておりませんが、予想では円弧の長さで約1mm上に上がったとなる筈です
  因って、100[N]×4[mm] = R[N]×[1mm] 計算で、R[N] = 100[N]×4[mm]÷[1mm]、
  R[N] = 400[N]となり、400[N]が質問者さんの図のスタート時に掛かることになります。

角度だけの比較なら、天秤やシーソーでは力の差は発生しません。
角度は同じでも、動作距離は半径又はリンクや腕の長さ(円弧の長さ)に比例するとなるから、
円弧長さの動作距離で比較すます。

2012/09/26 20:44
回答No.10

回答(5)に追記しました。しかしそれだけではメール連絡も来ないし誰も気づか
ない恐れがあるので、一応、新たな回答という形で皆さんに連絡してみますね
アフターユーさんとは何故噛み合わないのか考えてみたのだが、此方の問いに
対し返答が的確に戻って来ないで別な方向に行ったり自分の意見を証明する事
に重点をおくから、つまり人の話というか投稿をよく見ていないからかと思う
いつも途中から反応が無くなってしまうというか飽きてしまうのだろうか?

忙しいので確かに人の投稿を全部見ることは結構難しいこともあるだろうなぁ
ましてや締切を催促されるようでは意外に難しいこのような質問に対しては
十分時間を掛けてユックリやることのほうが重要な気がしますので今しばらく
時間が欲しいものです。あわてない、あわてない。我々設計者は考えることが
仕事なのだから、色んな意味で楽しんで悩んで少しでも共に成長したいものだ

2012/09/26 15:50
回答No.9

リンクは無損失と仮定して、リンク重量も考慮せずであれば、
単純に A点までの距離☓100[N]=100[mm]☓R[N]
となります。

からくり治具の素:倍力構造 には当てはまりません。
リンクC-A-Rが、支点Aにて天秤構造になっていると考えるべきです。
回答(7) ohkawa さん 記載の
> ご質問者さんは、CADを利用して、テーブル先端の移動とトルクを計算いたい
> 軸からはり出した部位(R)の挙動をきちんと把握できているものと想像致し
> ます。
> お問い合わせのリンクは無損失と仮定することを仮定していますから、テー
> ブル端に加わる100Nと、それに対応する軸Aに対するモーメントは、変位と
> 力の積が力点と作用点において同じ値となる関係から容易に求められそうに
> 思います。
の テーブル端に加わる100Nと、それに対応する軸Aに対するモーメントは、変位と力の積が
力点と作用点において同じ値となる関係から容易に求められそう は、小生が運動量と力積
での記載内容に極似していて、結果てきには
単純に A点までの距離☓100[N]=100[mm]☓R[N]
となります。

少し話しがそれますが、
a)リンクE-Gに対して、100[N]は常に直角に作用するのか?
b)図示の上下に重力が作用する条件で、“単純にテーブルに100[N]の荷物が置かれており”
  の質問者さんの記載から、リンクE-Gに対して100[N]は常に直角に作用するのではなく、
  常に上下方向で下向きに掛かるのか?
で計算方法は、“リンクのお絵描き”に示すように変わりますが、
“テーブル端に加わる100Nと、それに対応する軸Aに対するモーメントは、変位と力の積が
力点と作用点において同じ値となる関係から容易に求められそう”での考察では同じこと
なので変わりません。
(力の向きが変わることで、トルクのルール上で、変位が変わったとなっただけです)

力の倍増は、楔効果等と同じで、力F1×動作距離L1 = 力F2×動作距離L2が基本です。

 ╲  の頂点を ← で押しますと、↑や↓方向に倍力(より大きな力)が加わります
 ╱  これは、← の力×動作距離 = ↑や↓方向の力×動作距離 で計算されます
(からくり治具の素:倍力構造 と同類の考察です)
“← の力×動作距離”の動作距離を例えば10mm動かせば、
“↑や↓方向の力×動作距離”の動作距離が5mm程度動く構造(図)なので、
“↑や↓方向の力”は、倍増になる となるので。


運動量と力積の小生記載の過去ログをURLに記しますから、確認してみてください。
そして、トルクルール上で、100[N]の力が動く動作距離と、R[N]の力が動く動作距離
を比較すれば、単純に A点までの距離☓100[N]=100[mm]☓R[N] となります。

小生は、“リンクのお絵描き”で作図している時に、

リンクC-A-Rが、支点Aにて天秤を構成しているとしか見えませんでした。

しかも、A-R側の腕長さは殆ど一定で、C-A側の腕の長さはマジックハンド構造で長さが変化
する仕様にしか見えず、100[N]×マジックハンド構造で長さのルールで変化すると考えます。

マジックハンドの格子構造に力が幾ら掛かって…の計算はしませんし、天秤計算には無意味です。
ラーメンやトラス構造の如く、リンクにどんな荷重が掛かるかは、マジックハンドの剛性を確認
する計算では必要だが、天秤計算には必要ありません。


“リンクのお絵描き”は、見えたり見えなかったりしていますので、敢えて再表示はしません。

補足

2012/09/26 20:15

動作距離で考えるのは思いつきませんでした。
このリンクの場合A-Cリンクの回転角で考慮することも出来るのでしょうか。
ちなみにA-Cリンクはテーブルが展開している付近が最も回転量が大きい=展開付近では回転速度が速い。
これを利用して算出できないでしょうか。

質問者

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