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ねじりばねを用いたクリップの接地面反力の計算とR1とR2の関係
2023/09/07 06:05
- ねじりばね(トーションばね)を用いたクリップにおける、2点で接地する場合の接地面の反力の計算について説明します。
- ねじりばね(トーションばね)を用いたクリップの反力を求める方法について、図を交えて詳しく解説します。
- また、R1とR2の関係についても説明します。
ねじりばね(トーションばね)を用いたクリップにお…
2016/06/17 09:15
ねじりばね(トーションばね)を用いたクリップにおける、2点で接地する場合の接地面の反力の計算
ねじりばね(トーションばね)を用いたクリップのようなものの、反力を求めたいと考えております。
図に示すようにR1とR2を文字式で表したいと考えています。
ざっくりとした図ですので、足りない情報もあるかと思います。大体と解釈していただいてもらえると幸いです。
また、R1とR2の関係も知りたいです。(R1=R2なのか、、、等)
Tはばねが発生させるトルクです。
よろしくお願いいたします。
マルチポストをしたいわけではなく、図は、ここでは上げられないようでしたので、URLのものをご覧くださいますようお願いいたします。
http://www.fastpic.jp/viewer.php?file=4152748994.jpg
皆々様、大変ご迷惑をおかけしております。
クリップの形状をねじりばねを含め、具体的に描いてみましたので再度ご覧いただければと思います。
さらなるご指摘がございましたら、よろしくお願いいたします。
遅れて申し訳ありませんでした。
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q10160578190
質問者が選んだベストアンサー
再出です。
基本的な考えで、解り切っていると思いますが、先ずはシンプルな考えから紹介します。
そして、アレンジしていく手法をとります。
≪図1≫
トルク的考察は、(R1×L1)+(R2×L2)=M M:バネによる力(トルク)
となり、R1とR2の関係式は、数学上では移項すればよいので、
(R1×L1)+(R2×L2)=M (R1×L1)+(R2×L2)=M
(R1×L1)=M-(R2×L2) 又は (R2×L2)=M-(R1×L1)
R1={M-(R2×L2)}÷L1 R2={M-(R1×L1)}÷L2
となります。
≪図2≫ 簡単に云えば図1よりLVだけオフセットした位置にR1とR2がある
トルク的考察は、(R1×LH1)+(R2×LH2)=M M:バネによる力(トルク)
(R1×LH1)+(R2×LH2)=M (R1×LH1)+(R2×LH2)=M
(R1×LH1)=M-(R2×LH2) 又は (R2×LH2)=M-(R1×LH1)
R1={M-(R2×LH2)}÷LH1 R2={M-(R1×LH1)}÷LH2
となります。
では何故、図1と図2が同じ関係になるかですが、
トルクの計算は、力×腕の長さ にて表され、その条件が直交するです。
図2の腕の長さは、{(LH1)^2+(LV)^2}^(1/2)と{(LH2)^2+(LV)^2}^(1/2)
とになりますが、
R1やR2にと直交する腕の長さに換算すると、それぞれL1とL2になり、
図1と図2の文字表現が同じになります。
最初の質題分(No.44119)へも、
トルクの計算は、力×腕の長さ にて表され、その条件が直交するです
と記載しております。
学卒者が、実際の設計でよく見誤る項目であるので、経験上そのように記載しました。
はやく実際の設計環境に慣れてください。
ねじりばね(トーションばね)のトルクは、図1ではMとなっています。
図2もMですが、腕の長さ;LV×R3(仮称)=Mとなり、腕の長さと力に分解可能です。
> Tはばねが発生させるトルクです。
なので、図に記載のM=Tと考えるのが自然な流れです。
そして、回答(8)の記載内容が訳ワカメです。
> また、R1とR2の関係も知りたいです。(R1=R2なのか、、、等)
図で示すクリップの力の均衡である
(R1×L1)+(R2×L2)=M、 M:バネによる力(トルク)で質問文ではT
からの考察が自然な機械工学と考える。
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その他の回答 (13件中 1~5件目)
回答(4)、回答(7)、回答(11)の回答は はたして日本語なんでしょうか?
「となります。」の前後が 全然「なってない」内容にしか読めません。(笑)
質問者さんには理解できてるのかな? 付き合いでしょうがなくお礼言ってる?
本題に戻ります。
これは学校の出題でしょうか?
現実では理想的に加工できたとしても 材料にヤング率を認めたら
R2を支点にして反り返るだけでR1にかかる力は0ではないですか。
でなければ加工精度しだいで 一意に求まる解は存在しないのではないですか。
お礼
2016/06/21 10:50
学校の宿題ではなく、実際に制作しようとしております。
回答(4)、回答(7)、回答(11)の回答は はたして日本語なんでしょうか?
「となります。」の前後が 全然「なってない」内容にしか読めません。(笑)
在日外国人の日本語でも もっと論旨の組立ては上手だと思います。
質問者さんには理解できてるのかな? 付き合いでしょうがなくお礼言ってる?
本題に戻ります。
これは学校の出題でしょうか?
現実では理想的に加工できたとしても 材料にヤング率を認めたら
R2を支点にして反り返るだけでR1にかかる力は0ではないですか。
でなければ加工精度しだいで 一意に求まる解は存在しないのではないですか。
再々出です。
洗濯バサミの支点にガタがない条件での反力計算は、フックの法則(ヤング率から)の計算となります。
R1とR2の接点形状が円錐や半球状であれば、計算はヘルツの式の如く複雑になります。
簡単なR1とR2の接点形状とし、形状が変化しない金太郎飴的な形状としたら、
概略R1×L1=R2×L2から、R1=R2×(L1/L2)となります。
理由は、R1とR2の接点が微小に弾性変形するとしましょう。
(洗濯バサミのアームは変形しない剛体と考えます)
R1はR2より(L1/L2)だけ多く変形することになります。
(R1とR2の接点形状が変化しない金太郎飴的な形状での考察)
ですから、変化量に比例して力が大きくなるフックの法則から、R1=R2×(L1/L2)となります。
これが、R1とR2の接点形状が円錐や半球状なら、計算はヘルツの式の如く複雑になり、
R1とR2の接点が微小に弾性変形するとしたら、円錐の体積比又は半球の体積比での変化なので、
係数を省けば、R1=R2×{(L1)^3/(L2)^3}となります。
更に、洗濯バサミのアームの変形率を考慮すると更に複雑になります。
図1は、回転する支点に対して略対称なので無視しても良かろうと思います。
図2も、回転する支点に対して対称ではないが、経験上無視しても良かろうと思います。
以上の如く小生は考察し、部下等にアドバイスする。
質問者に、難しい事を云っても、せんない事で前に進みませんから。
回答(8)さんも解る筈では?
再出を質問者に素通りされたので、何でやねんの質問がなかったので、反力は矛盾することを
記載しました。
やはり、行きちがいの行(行)が抜けると(行きちがい-行)とは本人のこと。
行きちがいの内容は、洗濯バサミの梁の剛性が軟弱だから、R1の先端の弾性変形が零で、
洗濯バサミの梁が反りかえっている現象。
それなら、R2も先端の弾性変形が零で、洗濯バサミの梁が反りかえってバネ力が零になるまで
変形するのでは?
それか、破損するのでは。(あり得へんなぁ~!)
お礼
2016/06/21 10:53
私が予想していた式と全く違うので、回答者様のような式等々を勉強してみたいと思います。
回答(5)再出
ふう 洗濯バサミなのね。 バネはもうほっといて宜し。
http://cae.jsol.co.jp/column/2012/tachibana/vol28.html
がんばる者に重荷のかかる不静定構造
図が無く判りにくいから借用
http://ms-laboratory.jp/zai/ex_z/ex201/ex201.htm
不静定はり問題
【解】の図 図1
押す力P ⇒ ねじりバネの作用M
C ⇒ 起点
A ⇒ R1
B ⇒ R2
図はAとBは△と▽に挟まれた(回転自由、ピン)支点、Cは△のみに乗った支点に描くが、本件は、Cに▽を追加、AとBの▽を除くべきが、脳内変換できるはず。
RBは上向き、RAは逆に下向きに描かれるが、???になりませぬか。
はりは点線で描かれる曲がりを生じるからです。
Aの▽を取り去れば、AB間に曲がりは生じず左上がりの直線、すなわち押さえるどころか浮上がってしまう。
ABCを一直線に置くかぎり、はりを強くしようともAは必ず浮上がる。
一直線を崩すと、Aが先にくっ付き、ある程度押付けたときはりが曲がってBがくっ付く関係に。
両者の力を等しくするには、Aの位置変更またははりの強弱で調整してヤットコサ目的達成?
挟み無しで調整? 挟む厚さで直ちにバランス崩れます!! そして限度を超えたらAは浮上り!!
貴殿の図2はC点がAB直線より外れるが本質は図1と同じです。
不静定の質問の例。
http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=304294&event=QE0004
グチャグチャ48回答!!しかし冒頭回答(1)のみに着目。
質問者が判っておれば質問に不静定問題と書くはず。延々48個を重ねても理解できぬままと想像。
洗濯バサミ には無く、プライヤー、ニッパ―の類。
http://www.ilovesmart.com/moreinfo.cfm?Product_ID=2569
パラレル(平行) フラットノーズ・プライヤー
右の普通のは洗濯バサミと同じ。貴殿図1のR2で挟むと、R1は開きが大きく同じ寸法なものは掴めない。
左のは平行に動くから(原理?)R2、R1は同時に掴めそう。しかし、はりのたわみまで考えた厳密さは充たさず微調整が必要。
パラレルの応用でない別法は、回答(9)のやじろべえ
すこし簡単ながら使う最初はヘラヘラする欠点。
質問者の狙いは"クリップ"であっても、どこにでもある洗濯バサミをいじって考えれば、簡単な計算にはならない、実用的でない、が判ったはずです。
>回答(4)、回答(7)、回答(11)の回答は はたして日本語なんでしょうか?
あのデータ偽装やっちゃった三菱ムラの方言です。
標準語との乖離は勿論、このように法律常識のズレも甚し。
http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=313750&event=QE0004
三菱自工の親の三菱重工では、法律ウンヌンでないが技術の劣化が随所に噴出中。
>回答(4),(7)のようなやり方では一生解けませんし、例題も無理だろう。
そのグチャグチャ式を放火無理して、モトイ ほおかむりして・・・
>(11)以上の如く小生は考察し、部下等にアドバイスする
部下ウンヌンは嘘としても、三菱ムラにこの悪DNAを蔓延らせたことを自慢したいのであろう。
当サイトは殆ど無管理。偶にコトバだけに反応して消したりするが、中身が判らず放置するから前記グチャグチャ48回答にもなってしまう。例は沢山あります。
お礼
2016/06/21 11:15
不静定はり問題とパラレルのプライヤーの例を見て、非常に良くわかりました。
r1=r2
という条件は理想でしか無いですね。
有難うございました
ふう 洗濯バサミなのね
練習問題2
https://www.youtube.com/watch?v=rov2Cs-mo1Y
学校の宿題だった
ただし
R2先に噛むと
R1には力はかかりません
反対にR1が先に噛めば
R2には力がかかりません
歯のかみ合わせや
階段で机を運ぶときや
さきのバーベルでも同じです
図1 と 図2は
やじろべえのの問題です
てことなんら変わりません
ねじりばね のトルクですが
ばね設計のできるCADだと
そのソフトが入っていて
設計するころができます
ばねっとでもあります
http://www.tokaiweb.net/nejiribanet/
いろんなばね計算できます
http://www.tokaibane.com/index.html
トップページから
ここで大体のスペック形状を書き
ミスミで同じようなものを探します
お礼
2016/06/21 11:01
確かに、r1とr2が同時に噛むことは無いですよね。
サイト活用させていただきます。
お礼
2016/06/19 20:20
ご返答ありがとうございます。
非常にわかりやすく、納得させていただきました。
初め、R1=R2かと思っていましたが、それは一概には言えないということでしょうか。