リンクの計算でアドバイスいただけたらと思います。

質問

まず参考のURLの図を見てください。
現在図のようなリンクの計算を考えています。
?、左のシャフトに40kgの荷重をかけた時、右のシャフトから出力される
トルク？（当方検討ですと45.303）

?、?と逆に右方に500kgの力をかけたとき、左方では何kg発生するのか？
（当方検討441.463）

実際の数値、或いは計算式当教えていただけたらと思います。
よろしくお願いします。

リンク図
http://www.picamatic.com/view/7643719_リンク001/

回答No.2

noname#230359 · ベストアンサー

http://www.picamatic.com/view/7643848_link_image002/　を確認しました。

計算方法は、上図と下図がありますが、下図の状態にて
1.入力が45[kgf]
2.これが、45[kgf]×L1[mm]の回転トルクとなる。45×L1[kgf･mm]である。
　でも、L1[mm]を導くには、上図と下図の垂線（１点鎖線）から150°（固定）の寸法線
　までの角度が必要です。その角度を仮にＡ°とします。
　それと、45[kgf]の力を受けるローラー中心から固定支点までの距離が必要です。
　その距離をＢ[mm]とします。
　すると、L1[mm]＝tan Ａ°×Ｂ[mm]で求まる事になります。
3.リンク棒の中心線上に働く力（Ｆ[kgf]）は、………

　………の計算方法で求まります。
となって計算を進めていくのですが、この図の寸法に一番欠けている内容は、
トルク計算の基本内容である
ａ）支点から力の受ける点までの距離[mm]
ｂ）力[kgf]
ｃ）ａ）とｂ）の関係は直交した状態でのそれぞれの値
のｃ）が導き出せない事です。

今一度、寸法の再記入若しくは追加をお願いします。

http://kousyoudesignco.dip.jp/dynamics-MOMENT.html

は、モーメントの記述ですが、内容はトルクの場合と同じです。
これで、少しは解ってくれたかな？

http://www.crane-club.com/study/dynamics/moment.html
も参考になる。

計算方法は、上図と下図がありますが、下図の状態にて

1.入力が45[kgf]です
2.これが、45[kgf]×（sin40°×178.8[mm]）＝ 5172[kgf･mm]の回転トルクとなります
3.長さ1100mmリンク棒の中心線上に働く力Ｆ１[kgf]は、左図135mmリンクと直行して
　いないため、Ｆ１[kgf]×（cos29°×135[mm]）で回転トルクを受ける事になります
　従って、Ｆ１[kgf]×（cos29°×135[mm]）＝ 5172[kgf･mm]で力の均衡がとれ、
　Ｆ１[kgf]＝43.8[kgf]となります。
4.平歯車27Tと同一シャフト上の右図135mmリンクと長さ1100mmリンク棒の中心線との
　角度が明記されていないため、目分量で90°に近いため90°で計算します。
　右図135mmリンクの回転トルクは、43.8[kgf]×135[mm]＝5913[kgf･mm]
5.回転トルク 5913[kgf･mm]が歯車を経由して、プッシャー？に伝達されるので、
　5913[kgf･mm]÷291[mm]＝ 20.3[kgf]と計算結果がなります。

でも、これは下図の状態での結果です。
それが、上図までにならなくとも変化すれば、前述計算の角度が変わりますから、
計算結果の値も変わります。
また、リンク部や特に歯車の摩擦による効率低下が予想されるので、95～98％となるでしょう。
これは、実測結果の誤差範囲になるため、実測時には考慮外でも可でしょう。

このような計算は、力の伝達だけで処理すると、大きな勘違いをします。

反力との力のつり合い（バランス）を考える必要があります。

それは結局、仕事量（エネルギー）保存の法則からの見方と略同様です。

具体的な勘違いは、力が大きくならないといけない箇所を小さく計算するやその逆です。

力の動く量や反力が加わった場合の力のバランスを考慮して、計算結果を確認する

習慣をつけると良いと考えます。

お礼

回答ありがとうございます。

昨日は一日ネットにアクセスすることができず、
挨拶が遅れました、申し訳ありません。

再度リンク図をうｐしました。
http://www.picamatic.com/view/7648668_link_image003/

参考リンクをみて検討してみます。

回答No.4

noname#230359

情報が不足しています。

?では左の342がまっすぐで、?では傾いて見えます。
342の部分は１体ものの部品ではないのでしょうか。
１体ものじゃないと成り立ちません。

342の部品が１体ものだったとして、その傾きが分からないと重力をトルクに換算できません。

右側のギヤ部はリンク中心からギヤ中心までの長さが必要です。

ちなみに固定部はシャフト（支点）と、各ギヤの中心ですよね。

回答No.3

noname#230359

追記では、連絡が行かないのかな？

回答No.1

noname#230359

各リンクの位置関係がわかりません。
仮に各リンク長でａ＝210.5、ｂ＝135、ｃ＝1019、ｄ＝219、ｅ＝301.5
とします。aリンクの荷重点と球体中心(シャフト側でない方)は一致？
リンクｂとｃとｄは一体なのでしょうか？
ｂとｃ、ｃとｄのなす角度は？リンクｄと27Ｔのギヤ、リンクｅと12Ｔの
ギヤは一体なのか？
12Ｔと27Ｔのギヤの固定は？・・・・
各節点におけるリンクは一体、回転、滑り対偶なのかを明確にしてください。
リンクの結合状態や構成角度や位置関係が明確でないと解けないと思います。

幾つかの仮定のもとで計算してみます。リンクの解析は可動範囲である程度
の範囲をカバーして解析しておく必要があります。
以下はあくまで瞬間力の計算ですので、現実的な値かは不明です。
歯車の伝達効率は無視します。棒(ｃ)リンクは回転トルクを伝達力を伝える
剛性はなく、軸(長手)方向の力のみ伝達するとします。
a-bリンクおよびc-dリンクは一体、c-dリンクの角度は90°とします。
?の計算
aリンク：垂直からの傾斜角　θa＝arccos{（174.15-37.5）/（208.83-37.5）}＝37.1°
入力　F＝45　kgf
cリンク：軸方向力　　F1=45×（208.83-37.5）sinθa/135×sin(109-90°）＝11kgｆ
27T歯車回転力　　F2＝F×135/108＝14　kgf
12Tピニオン回転力　　F3＝F×27/12＝32　kgf
出力　　　　　　　　F4＝F2×291/48＝191　kgf
?の計算
?との可逆動作を仮定して　F1＝500×45/191＝118　kgf
となります。
上記はあくまで計算上の話しで、各部のたわみや摩擦で変化することが予想
されます。実際に採用する際は実験解析が必要だと思います。

お礼

即レスありがとうございました。

最初の図がいろいろ情報足らずで申し訳ありません。

情報を追加した図を作成してみました。

リンクイメージ図
http://www.picamatic.com/view/7643848_link_image002/
図中上の絵が無荷重の状態のリンク
下の絵が荷重をかけた状態となります。

ご回答ありがとうございます。