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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
- 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。
- 機械設計
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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。
その他の回答 (12)
リンク先(知恵袋)の画像は、回答(1)さんがご指摘のようにたしかに 情報提供に対する配慮の点で、親切ではないように感じます。 ではありますが、拡大・回転すれば、書いてあることは読み取れます。 まず最初の質問です。 2枚の図（写真）が貼ってありますが、どちらを見ればいいのですか？ 図1、図2のように曖昧さが生じないように指示した方がいいでしょう 次に、 “ねじりばねを用いたクリップのようなもの”とのお問い合わせですが、 ねじりモーメントTを加えて、どのような向きの力を発生させたいので しょうか？ ねじりばねがどのように支持されていて、R1及びR2の点にどのような力を 加えたいのか説明が必要と思います。 力学的な説明図として、必要十分な内容を記載することは、初心者には 難しいと思います。まずは、ねじりばねで、R1及びR2の点にたいして、 どのような力を加えたいのか、文章で説明するようにお願いします。 さらに、 R1及びR2は、力の加わる点を表すのですか？ 力の大きさを表したいの ですか？ それ以外ですか？ また、 R1及びR2の記載されているとことに、△マークが記載されていますが、 この記号で、何を表したいのでしょうか？ 一方向からの投影図で、言いたいことが表せないなら、3面図で表すなど 工夫が必要と思います。 質問のタイトルに、 “2点で接地する場合の接地面の反力の計算”と書いてありましたね。 R1及びR2は、反力（raction force)の量記号として設定なさったのですね。 質問は、教師が生徒に出題する“問題”のような文章で書いてありますが、 文章の書き方と、技術的内容が極端にアンバランスなように感じます。 地面と平行に置いた丸棒に、丸棒を軸方向に回転させるトルクを加えても 地面に接する2点には、丸棒の自重を除き反力が加わるとは思えません。 丸棒は、軸と直行方向に転がっていくのではありませんか？ 丸棒を軸方向に回転させるトルクによって、どのように接地する2点に 力を加えようとしているのでしょうか？ 質問者さんの頭の中では、 “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”で 理解できているのだと思いますが、第三者にはそのメカニズムが伝わって きません。 地面に接する2点に力を及ぼすということは、トルクを加える側にも 地面の反力R1、R2に対応する力が加わる筈です。他のサイトに貼った 図は、この疑問に対して答えを与えてくれません。 問題を、順序立てて分解して、他人が理解できるようにするように努力 しましょう。 このような努力を続けていれば、ご自身の理解力も高くなって、他人に 聞かなくても問題を解けるようになると思います。 マルチポストを糾弾されて先の質問を早々に閉じたにもかかわらず、 めげずに再度のご質問。 そうまでして、他人に情報提供を頼みたいのであれば、回答に対して レスポンスよく対応することが大切なのではありませんか？ ＞ねじりばね（トーションばね） ねじり（トーション）に対して、回答各氏の解釈が一定ではありません。 質問者さんは、丸棒材に対してどのようにねじり力が加わることを想定して いるのですか？ 回答者に無駄な負担を掛けずに、問い合わせに対して適切な回答を得るため に、追加説明を記載するように願います。 図1の構成において、次の式が成立します。 L1×R1 ＋ L2×R2 ＝ M R1とR2とは、不静定構造なので、一定の関係として表すことはできません。 例えば、R2の側に微小な厚さの物体が挟まれた状態では、 ばねの発生するモーメントは、R2の側だけで利用することになり、 R2 ＝ M／L2 R1 ＝ 0 となります。 R1とR2のバランスをとりたいのであれば、次のような構造が有効です。 ┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓ ┗┳━━━━━━━━━━━━━━━━━┓ ┃ ┏━━━━━━━━┻━━━━━━━┓ ┃ ┃ ┗━━━━━━━━━━━━━━━━┛ ┗┳┛ △R1 △R2 ┏┻┓ ┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛ ┃ ┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛ 若干のアドバイス： ＞問題を、順序立てて分解して、他人が理解できるようにするようにする 先の回答で、上記のように書かせてもらいました。 今回の質問でいえば、次のような流れかと思います。 (1) 最初に、想定している品物の構造を提示し、 (2) 次に、その品物の機能を説明して (3) どのような特性を目標値として設計したいか目的を述べ、 (4) 目標値を計算するための物理モデルを仮定し、 (5) 物理モデルが、目標値を求めるための適否を検討する。 「教師が生徒に出題する“問題”」の場合、生徒は、その問題の物理モデル が目的に適合するか否かを検討する必要（責任）は全くなく、教師の指示に 従って、単純に答えを導き出せばいいだけです。 これに対して、製品設計の工学的アプローチでは、利用する物理モデルが 目的に適合するか否かを検討することは、設計者が果たさなければならない 最重要課題です。 ご質問者さんが、経験不足で、物理モデルが目標に適合するか否かの判断が 付かないような場合、Q&Aサイトで経験者の意見を聞くことは適切な利用法 と思います。
お礼
まず、お返事遅れ申し訳ありませんでした。 ねじりばねを用いて、クリップが閉じる方向に力を加えたいです。 追加した図で伝わりませんでしたら、申し訳ござません。 つまり、あるトルクを発生させるねじりばねを搭載したクリップに関して、知りたかったです。 △は、追加でアップいたしました図における、クリップのはさむ部分の滑り止めの突起部分に当たります。 R1、R2はそのはさむ部分に発生する反力であります。 また、不明な点がございましたら、申し訳ありません。
再度の投稿お疲れ様です マルチポスト云々はさておき、残念ながらリンク先(知恵袋)の画像は 小さくて解像度が悪く、しかも90度回転しているし、理解できません ご承知の通り、この技術の森ではサーバ容量の関係で画像アップ機能 は無く、URLのリンク機能だけです 従って、無料アップローダに鮮明かつ回転しない画像をアップして、 そのURLを質問の追記機能で示すことをお勧めします そうでなければ、AAでポンチ絵を示すことをご検討下さい （後々のデータベースとしての役割を考慮すると、AAで示される方が 望ましいのですが、慣れていないと難しいですね） このサイトでコテコテな質問をすると、たまに罵り合いに発展すること がありますが、多様な技術論と捉えて下さい 小生は本件に関する知見が乏しく、参加できず残念です 今後も必要に応じてアップローダも駆使して、このサイトを上手にご活用 ください
お礼
お返事遅れ申し訳ありません。 無料アップローダを使用させていただきました。 ご指摘ありがとうございました。
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お礼
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。