リンケージとレバー - 基本
機械的リンケージには、タイプの力を別の力に変換し、方向を別の方向または動きに変換する能力があります。
2つ以上のレバーが相互接続されている場合、それらはリンケージと呼ばれるものを形成します。リンケージは、レバー間に動きと力を伝達するメカニズムです。レバーを結合することにより、さまざまなプロパティとアプリケーションでさまざまなリンクを作成できます。
単純なリンケージは、レバーを結合することで作成できるリンケージのタイプの1つです。これらのリンケージは、動きの方向と適用される力の量を変えるように設計されています。たとえば、2つのレバーをピボットポイントに接続すると、基本的なサイザーメカニズムを作成できます。 2つのレバーを一緒に絞ると、動きがピボットポイントに伝達され、シザーブレードが反対方向に移動します。この単純なリンケージにより、一方向に力をかけ、それを異なる動きの方向に変換することができます。
他のタイプのリンケージは、適用される力の量を増幅または減少させるように設計できます。リンケージ内のレバーの長さと位置を変更することにより、システムの機械的利点を制御できます。これは、ハサミなどの単純な機械から製造や工学に使用される複雑な機械まで、幅広い用途で役立ちます。
リンケージの逆動き
逆運動とは、入力要素とは反対方向に出力要素の動きを指します。これは、入力要素と出力要素が動きの方向を変えるリンクによって接続されているときに発生します。
たとえば、動きの方向を変えるリンケージに接続された単純なレバーを検討してください。レバーを押し下げると、リンケージは動きを出力要素に送信し、反対方向に移動します。出力要素が入力要素とは反対方向に移動するため、これは逆動きです。
逆動きは、動きを送信し、入力とは異なる方向に力を与える必要がある多くのアプリケーションで役立ちます。リンケージは、平行動きやクランクモーションなど、さまざまな種類の逆運動を作成するように設計できます。平行運動リンケージは、出力要素を入力要素に平行に保ち、クランクモーションリンケージは回転運動を線形運動に変換します。
逆の動きを理解することと、リンケージを使用してそれを作成する方法は、マシンと機械システムの設計およびエンジニアリングに重要です。リンケージを使用して動きと力の方向と量を制御することにより、幅広いニーズとアプリケーションを満たす効率的で効果的なマシンを作成できます。
平行動作またはプッシュ/プルリンケージ
プッシュプルリンケージとも呼ばれる平行運動リンケージは、入力要素と出力要素の間に一定の距離を維持するように設計された機械的リンケージの一種です。これは、入力要素が移動すると、出力要素が入力要素に平行なままである間に反対方向に移動することを意味します。
プッシュプルリンケージは、方向を変えることなく線形運動を送信する必要があるアプリケーションでよく使用されます。これの一般的な例の1つは、オーバーヘッドドアまたはゲートの操作です。プッシュプルのリンケージを使用して、ドアまたはゲートをモーターに接続するため、モーターが作動すると、ドアまたはゲートが傾斜または回転せずに直線で移動します。
プッシュプルリンケージは、レバー、ベルクランク、ロッドなど、さまざまなメカニズムを使用して設計できます。一般に、これらのリンケージは、バランスの取れたレイアウトで設計されている場合に最も効果的です。つまり、入力要素と出力要素は、リンケージのピボットポイントから等しく間隔を置いています。これにより、出力の動きが滑らかで一貫していることを確認するのに役立ちます。
全体として、プッシュプルまたはパラレルモーションリンケージは、幅広いアプリケーションで線形運動を作成する必要があるエンジニアと設計者にとって重要なツールです。それらは比較的簡単に設計および製造しており、さまざまなニーズと要件を満たすために適応させることができます。
ベルクランクリンケージ
ベルクランクリンケージは、動きを伝達し、角や障害物の周りに力を強制するために使用される機械的リンケージの一種です。ピボットポイントで接続された2つのアームで構成され、1つのアームが入力要素として機能し、もう1つのアームが出力要素として機能します。ピボットポイントは、多くの場合、リンケージがバイパスするために必要な障害の角にあります。
ベルクランクリンケージは、スペースが制限されている、または障害物を中心に動きを伝達する必要がある機械および機械システムで一般的に使用されます。これらは、入力要素と出力要素をさまざまな方向に向ける必要があるアプリケーションで特に役立ちます。
ベルクランクリンケージの一般的な例の1つは、車のステアリングシステムです。ステアリングコラムは、ベルクランクに接続されている水平シャフトを回転させ、その後、前輪のステアリングアームに接続されている別のベルクランクに角を曲がって移動します。これにより、ホイールはステアリングコラムの動きに応じて左または右に曲がることができます。
ベルクランクリンケージは、さまざまなニーズと要件を満たすために、さまざまな形状とサイズで設計できます。それらを使用して、動きを送信し、短い距離または複数のピボットポイントを使用して長い距離で力をかけます。全体として、ベルクランクリンケージは、動きを作成し、障害物の周りや閉じ込められたスペースで動きを強制する必要があるエンジニアと設計者にとって重要なツールです。
クランクおよびスライダーのリンケージ
クランクとスライダーのリンケージは、回転運動を往復線形運動に変換するために使用される機械的リンケージの一種です。リンケージは、回転レバーであるクランクと、直線で前後に移動するブロックであるスライダーで構成されています。
クランクとスライダーのリンケージは、クランクをスライダーに接続して接続ロッドで接続することで機能します。クランクが回転すると、コネクティングロッドを押して引っ張り、スライダーを直線で前後に移動します。
クランクとスライダーのリンケージは、往復運動が必要な機械および機械システムで一般的に使用されます。クランクとスライダーのリンケージの一般的な例の1つは、車のエンジンにあります。エンジンのピストンは、接続ロッドを使用してクランクシャフトに接続されており、クランクシャフトの回転運動をピストンの往復運動に変換します。
クランクおよびスライダーのリンケージは、ポンプ、コンプレッサー、産業機械など、幅広い他のアプリケーションでも使用できます。さまざまなクランクおよびスライダー構成で設計して、さまざまなストロークの長さ、速度、力出力を実現できます。
全体として、クランクとスライダーのリンケージは、回転運動から線形動作を作成する必要があるエンジニアとデザイナーにとって重要なツールです。クランクをコネクティングロッドでスライダーに接続することにより、このリンケージにより、回転運動を往復線形運動に効率的に変換することができます。
トレッドルリンケージ
トレッドルリンケージは、トレッドルまたはフットペダルの線形運動を回転モーションや往復運動などの異なるタイプの動きに変換するために使用される機械的リンケージの一種です。リンケージは、トレッドルの動きを出力要素に伝達する一連のレバーとピボットで構成されています。
トレッドルリンケージは、ミシン、織機、その他の種類の機械などのさまざまなアプリケーションで一般的に使用されています。
トレッドルリンケージの基本原理は、フットペダルが落ち込んでいると、コネクティングロッドまたは他のタイプの入力要素を押し下げることです。この入力要素は、動きを一連のレバーとピボットに送信し、トレッドルの線形動作を異なるタイプの動きに変換します。
トレッドルリンケージの一般的な例の1つは、ミシンにあります。オペレーターがフットペダルを押し出すと、コネクティングロッドが前後に移動します。このコネクティングロッドはレバーに接続されており、モーションを回転シャフトに旋回および送信します。回転するシャフトは、針を上下に駆動し、オペレーターが生地を縫うことができます。
トレッドルリンケージは、さまざまなタイプの動きと力の出力を実現するために、さまざまな構成で設計できます。また、出力モーションに対する入力の異なる比率で設計することもでき、オペレーターは出力モーションの速度と強度を制御できます。
リンケージの角度
レバーを使用する場合、レバーアームの間の角度と適用力の方向、および支点の位置を理解することが重要です。レバーアームの間の角度と印加力の方向は、機械的アドバンテージ角として知られており、レバーシステムの有効性と効率に大きな影響を与える可能性があります。
一般に、レバーシステムの機械的利点は、支点の両側のレバーアームの長さの比率によって決定されます。より長いレバーアームは、より大きな機械的利点を提供し、同じ量の作業を達成するためにより小さな力を使用します。ただし、機械的アドバンテージ角もレバーシステムの有効性に役割を果たします。
機械的利点の角度が小さすぎる場合、レバーシステムは、作用する抵抗を克服するのに十分な力を生成できない可能性があります。これにより、レバーシステムが無効または非効率的になる可能性があります。一方、機械的アドバンテージ角が大きすぎる場合、レバーシステムは必要以上に大きな力入力を必要とする場合があり、無駄なエネルギーと努力につながります。
レバーの各配置の角度を理解することで、エンジニアと設計者はレバーシステムの機械的利点を最適化し、その効率と有効性を最大化することができます。支点の位置とレバーアームの長さを慎重に選択することにより、アプリケーションの特定のニーズと要件に合わせたレバーシステムを設計できます。これは、タスクを実行し、エネルギーを節約し、全体的なパフォーマンスを向上させるのに必要な力の量を減らすのに役立ちます。
上の画像では、上部角度は30°であるため、下部の代替内角も30°です
下の図では、並列リンケージの角度A、B、およびCを計算できます
- 角度A上記= 115度で、Z角度で115度に一致します。
- AとBはどちらも水平線に座っているため、115度 + B = 180度です。
- z角度でBとCが一致するため、BとCは両方とも65度です。
平行リンケージ計算機
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