- ベストアンサー
車輪の直径とは？大きさの影響は？
- 車輪の直径について調べても回答が見つからないので質問します。台車の車輪直径が大きいほうが台車が軽く動く理由を力学的に説明してください。
- 台車の車輪直径と台車の動きの関係について説明お願いします。車輪の直径が大きいほうが台車が軽く動く理由を教えてください。
- 車輪の直径が台車の動きにどのような影響を与えるのか教えてください。車輪の大きさと台車の軽い動きの関係についての説明をお願いします。
- 製品設計
- 回答数11
- ありがとう数4
- みんなの回答 （11）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
- ベストアンサー
主な要因は２つで １）車輪のころがり抵抗 転がり抵抗は車輪と床面が硬いほど、直径が大きいほど小さくなり 同じ材質どうしならば車輪直径が大きいほど軽くなる。 ２）軸受けの直径と車輪外形の直径の比 この比が大きくなるほど軽くなります。 同じ軸受け直径ならば車輪直径が大きいほど軽くなる。 軸受けの抵抗も転がり抵抗で規定されますが ベアリング等の手入れが良ければ無視できますから １）が主な要因となり、車輪が大きいほど軽く動くことになります。 http://site.ngk.co.jp/lab/no173/ 転がり抵抗自体の量を力学的にきちんと計算するのは大変ですので省略します。 真面目に計算しようとすると大変面倒ですよ。
その他の回答 (10)
サイズの効果で説明できるような気が ?同じ荷重を掛ける ?車輪は空気無しの丸タイヤでゴム材質は同じ ?地面の凸凹は同じ ?により接地面が小さいほど歪み量が大きくロスが増える。 ?で小径ほど上下のバウンドが大きくそれによるロスが増える。平地でも蟻っこは身の丈ほどの山谷を登降するが如く。 回答（1）の動画はそれが効いてくるサイズ比では。 しかし本題と離れ タイラバヤシ ですな（笑） はい回が解き放たればどうなることやら。。。。
サイズの効果で説明できるような気が ?同じ荷重を掛ける ?車輪は空気無しの丸タイヤでゴム材質は同じ ?地面の凸凹は同じ ?により接地面が小さいほど歪み量が大きくロスが増える。 ?で小径ほど上下のバウンドが大きくそれによるロスが増える。平地でもアリンコは身の丈ほどの山谷を登降するが如く。 回答（1）の動画はそれが効いてくるサイズ比では。 しかし本題と離れ タイラバヤシ ですな（笑） 徘徊者が収容から解き放たればどうなることやら。。。。
＞御自分で興味があれば深く勉強することで更にスキルアップできるだろうと思われますが、そうなれば技術士1級-以上？のレベルになろうかと思われます。。。 うーん、深く勉強する気がある人はこのレベルのことを質問しないでしょうｗ 立ち止まるより、とりあえず聞いてヒントを掴むというのも大切なこと。 だけど自分で判断できないんじゃあそのうち間違いの情報を信じ込んで 失敗してしまう確率が大。
＞回答（6）さん わたしも車椅子の段差踏破性の解析したことがあります。 ・・・誘き出された気もするがｗ私も参加するぅ ↓の未解決過去ログに追記し段差の速度計算結果を残してきました。 工業力学というか物理・数学の知識を元に「動力学」という分野になるようだ つまり”ものすごく単純な質問で恐縮です。”は、実は頗る難しいのである。 ここらが解っているか否かの差は非常に大きい。（回答(6),(7)さんは経験済） 先の回答と同様に"答え”は書かないので、御自分で興味があれば深く勉強する ことで更にスキルアップできるだろうと思われますが、そうなれば技術士1級- 以上？のレベルになろうかと思われます。。。『それ位に難しいということ』 簡単に見えて難しいことは沢山ある。安易に考えるから失敗するとも言えるし 先日のJRの支柱倒壊のように手抜き設計で計算を省略して勘に頼ったりすると 大きな事故にも繋がる。設計で楽をしようと思ってはならない、戒めと思う。 ＞回答（7）さん、おはよう。 ＞立ち止まるより、とりあえず聞いてヒントを掴むというのも大切なこと。 ＞だけど自分で判断できないんじゃあそのうち間違いの情報を信じ込んで ＞失敗してしまう確率が大。 ・・・失敗を恐れては何も出来ないし、ネガティブな思考はクリエイティブな 思考にマイナスになるようだ。だから完璧主義者の人は、得てして文句ばかり というか、まづ理論が先行して口ばかりでアイディアが出てこない気がします （失礼、tigersさんのことを言っている訳ではないっというのを断っておく） 誰しも初めは知らない。知識を得る道筋だけでも示すのが我々の使命だろう。 失敗をどんどんすることは、何もしないよりも私は好感を持てる気がします。 失敗を寛容できる度量と会社であれば伸びると思う。我社は失敗を隠し闇に 葬り次に活かしきることが出来ていない・・・ああ、ネガティブになるわｗ
回答（6）さん わたしも車椅子の段差踏破性の解析したことがあります。 車椅子の場合は、キャスタ前輪の直径が圧倒的に小さいので前輪を段差上に誘導することが重要になります。 その時の改善案では前輪にそりのような曲率の大きなカバーを付けることで踏破性が改善できました。 さらにテコの原理を使って動作を軽く改善したアイディアが http://www.alphacreats.jp/html/fukushi.html にありますが（垂直に力がかからないときには横に倒れる構造にしないと）横段差に対して欠点ともなりえる構造ですね。 実際に屋外で介助なしで車椅子使ったことがある人なら 静力学的解法はあまり意味がないことを知ってます。 段差を乗り越える時には 最初は加速して前輪を浮かせて段差上に誘導するし 後輪を乗せるときには段差に昇るタイミングで 前にうつ伏せてた上体を後ろに振って補助するしで 非常に複雑に重心移動や、モーメント操作を行っています。
関連がありそうな話だと思うので、書き込みます。 （何かの参考にして下さい。） 以前、専門学校の教員をやっていた時ですが、車椅子の段差乗り上げに必要なトルクを求めようと計算を始めたら、意外に難しくて閉口しました。 ・車輪が段差の接触点に於いて、その点を中心に回転すると考えるのか ・走ってきた運動エネルギーが、段差上の位置エネルギーに変わるのか ・車輪軸を押す力と、段差接触点との力学的な位置関係の問題なのか その他、色々の考え方があるらしく、ネットで調べると議論百出で、何が本当か分からない状態でした。 実際にやってみると、当然ですが、段差が少ない方が容易に移動出来ます。 つまり、相対的に車輪径が大きい方が有利になります。 実際、オフロード走行の二輪車は、踏破性を上げるため車輪径を大きくします。 電動車椅子製作の卒研課題だったのですが、大き目なモータを使う事で誤魔化してしまい、最適解がいくらだったのか今も良く分かっていません。 御免ね。
＞チャリンコの車輪のスポークって凄いんちゃいまんのん？ 自転車程度という重量範囲では凄いです。 あと自転車の前輪は実はハンドル切って曲がらないからＯＫ。
興味を持って拝見してますが、私は考えたこともなかったです。。。 ↓のサイトの最終段に結論付けられているが大変興味深いところです。 「転がり摩擦の法則性、転がりの原理はほぼ明らかになった(2011年、日本)」 話は変わるが、チャリンコの車輪のスポークって凄いんちゃいまんのん？っと ふと気づいた。荷重が掛かれば何処かの数本のスポークの引張応力で対抗して 強度的に安定するのだろうが軽くて径が大きく正しく理にかなった設計ですね そういうと,アルミホィールにしても工学的には極め尽くされている気がする。
お礼
ありがとうございます。参考にさせていただきます。
質問者さんの想定外の回答なんですが 実は、車輪直径は大きい方が重たいと言う証明の方が簡単だったりする http://www.washimo-web.jp/Technology/Statics/No26/Statics26.htm
お礼
ありがとうございます。 参考にさせていただきます！
車輪動力なら トルクの問題 キャスターなら 設置面積によるタイヤの摩擦問題 簡単に言うと スケート靴(まお復帰するの？) 無限大の円ですが 滑りますよね 自分では調べてないが関連項目 自転車 インチ スピード タイヤ圧力 燃費 高速道路 タイヤ バースト でぐぐると出てくると思います
お礼
手押しの台車をイメージしていますので、摩擦の問題かと思うのです。
お礼
ご回答ありがとうございます。 1）の言われている内容を、直径と摩擦力の関係式（モーメントの考え方もあり？）で簡単に証明できないかな？と思うわけです。 もちろん同じ材質、同じベアリングを使用しているという条件です。