円錐型テーパのスリップと開くの計算
- 円錐型の穴に円錐型のシャフトを押し当てた場合のスリップトルクと穴の開き量を計算する方法について教えてください。
- 円錐型テーパ(角度30°)の穴に同じく円錐型テーパ(角度30°)のシャフトを押し当てた場合、シャフトの回転方向のスリップトルクと穴の開き量を計算したいです。どのような式を使用すれば良いでしょうか?
- 円錐型の穴(テーパ角度30°)に円錐型のシャフト(テーパ角度30°)を軸方向に押し当てる場合、シャフトのスリップトルクと穴の開き量を計算する方法を教えてください。
- ベストアンサー
円錐型テーパのスリップと開くの計算
円錐型の穴(テーパ角度30°)があるBOSSに同じく円錐型のシャフト(テーパ角度30°)を軸方向に押し当ているときのシャフト回転方向のスリップトルク及びBOSSの開き量の計算をしたいのですが どういった式で考えれば良いでしょうか? ご教授お願いします。
- 機械設計
- 回答数6
- ありがとう数1
- みんなの回答 (6)
- 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
質問と異なる記載を先ずします。 過去に質問をした内容は、お礼と評価をして締め切りましょう。 貴殿が過去に質問した内容は、『貴殿の投稿者名“one”』をクリックしてください。 そして、『過去の投稿』をクリックしてください。 最後に、『過去6ヶ月以前の投稿も検索』にチェックの『レ』を入れて、『検索』をクリック すれば、貴殿が過去に質問した項目が一覧で出てきます。 <投稿者のネイムを途中で変更していますね。> さて、円錐クラッチのような使用方法で、伝達トルクを算出するのであれば、 ? 1Nの涙 さん のようなURL使用での計算方法もあります ? 小生が記載している内容でも、求められます ので、今回の質問内容の計算は、円錐クラッチの伝達トルクか否かをお答えください。 因みに、摩擦損失で失われる力は、 F2kg×(sin15°+μ×cos15°)÷(F1kg/2×cos15°)だけ、F1kgの力が小さくなります。 <ここで、1Nの涙さんの記載の(sin15°+μ×cos15°)が出てきますね(*^_^*)> そして、その率で小さくしたF'1kg×tan15°で、F'2/2kgを算出し、 (F'2/2kg)×cos15°が傾斜面に垂直に働く力となり、円錐面全体には、 (F'2kg)×cos15°が掛かることになります。 後は、円錐面の“等価摩擦径”を算出し、(F'2kg)×cos15°×(等価摩擦径/2)にて、 伝達トルクが計算できます。 回答(6)の ozu さんの “検査をするのは品質保証部?”への書き込みは、小生も満足度ニコマーク5を投票する程、 良かったが、この質問は少し??です。 その理由は、テーパーが角度30°だと云うことです。 以上。
その他の回答 (5)
ほかの常連の回答者さんが遠慮しているようなので、 危険を承知で書きます。 質問の記述から、想像されるのは、テーパーシャンク。 打ち込み方式と引き込み方式。 本件は、押し込む方式。 形状精度が出なければ、線当り。 線当り前提での過大な荷重では、どこかが破綻。 面当りが基本、口元当り強しがスリップに強いが程度問題。 いわゆる部品精度がものをいう世界、 計算後、実証が必要と思う。 書き方が少しばかり雑でした。 以下、補足します。 打ち込み方式=MT/JT≒3度 引き込み方式=BT/NT=7/24≒16度 本件、押し込み方式=30度 押し込み方式≒引き込み方式 と見たのだけど。 ダメかなぁ。 主題は、実証すべし ですから、念のため。
この質問内容を考察するには、二つの内容が必要です。 一つは、楔作用です。 楔作用は、テーパーを半分にした形状で、判り易く云えば直角三角形の斜辺が傾斜角度で、 隣辺(一般的に長い方の辺)が力を入力(作用)する方向で、対辺(一般的に短い方の辺)が力を 出力(作用)する方向となります。 そして、摩擦係数(摩擦損失)を無視しますと、 入力側の力[N又はkg]×入力側の動いた距離[mm]=出力側の力[N又はkg]×出力側の動いた距離[mm] 出力側の力[N又はkg]=入力側の力[N又はkg]×入力側の動いた距離[mm]÷出力側の動いた距離[mm] =入力側の力[N又はkg]×tan**° と、直角三角形の考察なのでなります。 また、楔作用は一般的には、入力側の力<出力側の力 となるので、辺も一般的に短いや長いの 表現となります。 <詳細内容は、“楔作用”でネット検索して、確認してください。> この楔作用で、輪っか部に効率良く大きな力が伝えられるようになっています。 二つ目は、再質問の内容です。 これは、“圧入 計算”又は“圧入力 計算”にてネット検索をすれば、判り易い説明が、罫線で ない画付きでありますから、そこで確認してみてください。 以上が、基本的な工学的理論です。 これをマスターすると、応用の利くので、一度は確認してみてくださいな (*^_^*) 。
ユーさんが折角、図まで作成して時間を費やして説明しておられるようなので遠慮したw ↓参考URLに「ブレーキとクラッチ」というサイト中に「円すいクラッチ」があるのですが これは非常に参考になるかも知れない。特に重要なのは、トルクの腕を何処にするかが問題 更に実際には当たり面は100%は難しいので、90%とか過小に余裕をみることも必要だろう 戻って台形状の楔と違い、テーパでは荷重が半分にならないことにも注意しておきたい所。 またbossの開き量は、静止最大摩擦系数μにも左右されるとは解るであろうけれど、これの 変形量を計算?手計算では難しいかも知れないが、応力計算であればできるだろうが・・・ bossの材質、外径長さを明記すれば誰かがFEMで計算してくれる殊勝な方が居るかも知れない ところで、そもそも変形量はどういった目的に対し必要なのか差し支えなければ教えて欲しい 何故なら、それになりに時間も労力も要するだろうことだから闇雲に質問すべきではないから 実際に計算しても、恐らく推測だが非常に微小で長手位置決めの製作誤差範囲になるんじゃ? ↑参考URLに「ブレーキとクラッチ」というサイト中には 見かけ上の摩擦係数μ'=μ/(sinα+μcosα)とある・・・・・ 何故そうなるのかという証明をしようと思ったが、残念ながら出来ませんでした 因みにμ=0.25、α=15°とすればμ'=0.5となりPn=2Pとなる 単純に考えれば、 Pn=μ/sinαP=3.86P となる筈なんだけど・・・一まづ諦めた Pは摩擦による反力でP*(1-μtanα)に目減りする。つまり0.966Pになるわけだが 其処からというかコレすら関係するのかも解からない・・・誰か Help Me・・・ ユーさん、先程回答をみました。 等価摩擦径については全く知りませんでした。教えてくれてありがとう 時間のあるときに、良く読んでみたいと思います。では 質問者さんは、良く理解なされたようですが、私は追記部分の疑問点と未だに 時間がなくて「等価摩擦径」のサイトにも行けてないし 未だ理解できていない・・・ いやぁ↑参考URLに「ブレーキとクラッチ」が間違っている可能性もあるしねぇ 何事も深く考えてみなければ、事の真相というものは難しいものなのですね 昨晩も考えたが分からないのでw 「見かけ上の摩擦係数μ'=μ/(cosα+μsinα)」 ◯? sinとcosをミスっている可能性は無いか?? という旨を直接?金森研究室?にメールしてみた。乞うご期待
> 最後の > 『 変形量λmm=応力σkg/mm^2÷縦弾性係数Ekg/mm^2×初めの長さmmで計算します。 > <長さ1mm進む毎に1/πづつ応力が小さくなり、応力が殆ど伝わらない長さが(初めの長さmm) > となりますので、気を付けて計算してください。>』 > の”初めの長さmm”とはどこのことを指しているのでしょうか? やはり、その質問がでましたね。 これは、丸棒やパイプ形状の“断面一次モーメント”や“断面二次モーメント”、 “断面二次半径”の計算手法を勉強すれば判ります。 簡単には、 →│φDmm│← 円錐面に掛かっている応力σkg/mm^2は、 │ │ n φDmmの側面にも、σkg/mm^2掛かる │ →│3mm │← 1mm離れたポイント“k”へは、 │ │ │ (1/π)×σkg/mm^2の応力が掛かります │ 2mm │ m│ 2mm離れたポイント“m”へは、 │ →│ │← (1/π)×(1/π)×σkg/mm^2 │ │ ││ =(1/π)^2×σkg/mm^2の応力が掛かります │ 1mm │k││ 3mm離れたポイント“n”へは、 │ →││← (1/π)×(1/π)×(1/π)×σkg/mm^2 │ ││││ =(1/π)^3×σkg/mm^2の応力が掛かります │応力σ││││ のように、応力が減少します。 │ ⇒││││ 左図の場合は、φDmmの側面では、 │ ̄ ̄ ̄╲ ╱ ̄ ̄ ̄│ “初めの長さ”は 3mmです。 │ ╲ ╱ │ 応力は {σkg/mm^2-(1/π)^3×σkg/mm^2}×1/π │ ╲ ╱ │ +(1/π)^3×σkg/mm^2が“初めの長さ;3mm”の │ ╲╱ │ 平均応力になり、計算処理をします │ │ 以上で、判ってもらえましたかね。(*^_^*)
│F1kg│ F1kg×下に動く距離mm=F2kg×水平に動く距離mm │ ↓ │ F2kg=F1kg×(下に動く距離mm÷水平に動く距離mm) ╲ 30° ╱ 2×F2kg=F1kg×{下に動く距離mm÷(水平に動く距離mm÷2)}  ̄ ̄ ̄╲╲ ╱╱ ̄ ̄ ̄ 2×F2kg=F1kg÷{(水平に動く距離mm÷2)÷下に動く距離mm} ╲╲ ╱╱ 2×F2kg=F1kg÷tan15° F2kg←╲╲╱╱→F2kg F2kg=(1/2)×F1kg÷tan15°となります。 ╲╱ そして、F1kgとF2kgの合力が傾斜面に加わるので、{(F1kg)^2+(F2kg)^2}^(1/2) が斜面に加わります。 以上から、 ? シャフト回転方向のスリップトルクは、 スリップトルク=[廻す抵抗力kg]×[平均半径mm] スリップトルク=[{(F1kg)^2+(F2kg)^2}^(1/2)×摩擦係数]×[接触部最大径÷2] で計算ができます。 ? BOSSの開き量は、水平力F2kgが加わっているので、その力で計算します。 BOSSの開き量が、扇方に開く形状であれば、そのように計算しますし、 BOSSの開き量が、円拡大方向に開く形状であれば、そのように計算します。 BOSSの開き量が円拡大方向に開く形状であれば、(F2kg×2)÷接触円錐表面積 にて、 面圧力(応力)が計算できます。 その圧力(応力)が円周率(π)だけ拡大して伝わるので、1/πだけ圧力(応力)が減衰します。 それで、応力σkg/mm^2=縦弾性係数Ekg/mm^2×ひずみε ひずみε=応力σkg/mm^2÷縦弾性係数Ekg/mm^2、ひずみε=変形量λmm÷初めの長さmm 変形量λmm÷初めの長さmm=応力σkg/mm^2÷縦弾性係数Ekg/mm^2 変形量λmm=応力σkg/mm^2÷縦弾性係数Ekg/mm^2×初めの長さmm で計算します。 <長さ1mm進む毎に1/πづつ応力が小さくなり、応力が殆ど伝わらない長さが(初めの長さmm) となりますので、気を付けて計算してください。> > 重ね重ね申し訳ありませんが、BOSS側が開いていくとシャフトは軸方向に沈み込んでいくと思います > が、その場合、テーパー面のμが関係すると思いますが、開く力にμは作用しないのでしょうか? 摩擦係数のμのことですね。 ねじジャッキ計算のトルク ⇒ 軸の推力 計算と同様の摩擦損失計算を、厳密にはします。 ですから、応力σkg/mm^2は、その摩擦損失計算分だけ小さくなります。 お礼の上の再質問は、長くなるので、別回答欄で、記載します。 簡単に考えれば、実質のF1kgは F1kg-(F2kg×摩擦係数μ)で計算します。 摩擦係数μは、鉄&鉄の加工面;0.15~0.3位に状況によって、変化します。 計算では、最悪の応力σkg/mm^2が掛かった場合の計算をするので、 ※ F1kg-(F2kg×摩擦係数μ)の計算ではなく、F1kg で計算する や ※ F1kg-(F2kg×摩擦係数0.15)で、簡易計算し、摩擦損失が最小になる計算をする にて、計算をしますよ。 一寸難解な内容ですが、機械工学では基本的な内容なので、 『解るより慣れろ』でも良いから、使用したり何回も読んでみたりして、 徐々にマスターしていってくださいな。
関連するQ&A
- くいこんだテーパーリングを外すのに必要なトルクは?
http://photos.yahoo.co.jp/ph/hirokotobuki2001/vwp?.dir=/ca4a&.dnm=48c2.jpg&.src=ph&.view=t&.hires=t に説明図をアップしました。 30°台形おねじを切ってある軸の先端に円錐状のテーパー(おす)があります。 30°台形ねじを切ってあるリングの先端に円錐状のテーパー(めす)があります。 リングのイナーシャをJ [kg・m] = J [N・m/s2]とし、リングの回転速度をω[rpm]とするとします。台形ねじが切ってありますから、リングは上昇しながらおすのテーパーに接触します。このときリングの回転トルクはT(N・m)に達したときに停止したとします。停止までの時間はt(sec)とします。 リングにはイナーシャがありますから、テーパー部にくいこんでしまっているはずです。 このリングを下降させる方向に回すときに必要な初動トルクはいくらになるのでしょう?摩擦係数はμ、台形ねじはTr80x10とします。 はずすときのトルクを見込まずに設計してしまい、困っています。 しかも計算の仕方がよくわかりません。 半泣きです。どうかよろしくお願いします。 実験でははずすときのトルクの方が大きくなっています。
- 締切済み
- 機械設計
- くいこんだテーパーリングを外すのに必要なトルクは?
http://photos.yahoo.co.jp/ph/hirokotobuki2001/vwp?.dir=/ca4a&.dnm=48c2.jpg&.src=ph&.view=t&.hires=t に説明図をアップしました。 30°台形おねじを切ってある軸の先端に円錐状のテーパー(おす)があります。 30°台形ねじを切ってあるリングの先端に円錐状のテーパー(めす)があります。 リングのイナーシャをJ [kg・m] = J [N・m/s2]とし、リングの回転速度をω[rpm]とするとします。台形ねじが切ってありますから、リングは上昇しながらおすのテーパーに接触します。このときリングの回転トルクはT(N・m)に達したときに停止したとします。停止までの時間はt(sec)とします。 リングにはイナーシャがありますから、テーパー部にくいこんでしまっているはずです。 このリングを下降させる方向に回すときに必要な初動トルクはいくらになるのでしょう?摩擦係数はμ、台形ねじはTr80とします。 はずすときのトルクを見込まずに設計してしまい、困っています。 しかも計算の仕方がよくわかりません。 半泣きです。どうかよろしくお願いします。
- 締切済み
- 機械設計
- テーパー嵌合のノッキング現象について
樹脂製品の嵌合品において質問させて頂きます。 ポリカーボネート樹脂のテーパー穴にポリアセタール樹脂のテーパー軸を 圧入しています。 ポリアセタール樹脂の軸は上部にレバー状のハンドルがあり回転します。 テーパー面での接合状態ですが、強嵌合になります。 (10?f程度で圧入し、テーパー軸に抜け止め形状があり、止まる構造) 回転時には接合面にオイルを塗布し摺動性を考慮しています。 現状試作で組み込んだ時に低速で回転した時にノッキング(引っかかり)が 見られます。 真円度や表面粗さも確認していますが、要因はテーパー角度差ではないかと 想定しています。 この組合せ状態でテーパー角度に差があるとき、このような問題が想定できる でしょうか。 (テーパー角度差は片側0.15°) それとも違った箇所に要因がありますでしょうか。 詳しい情報があればご教授御願い致します。 情報が少なかったので追記します。 製品は射出成形品 テーパー片側 PC 穴0.5°程度 POM 軸0.3°程度 嵌合している長さは5?程度 嵌合している径は7?程度 嵌合代は片側0.05?前後 シリコンオイルは粘度10万cs 穴内面塗り 嵌合は手作業でハンドプレス式
- 締切済み
- その他(機械加工)
- 機構全体の慣性モーメント(イナーシャ)の計算
よろしくお願いいたします。 モーターで軸を回転させそのトルクをリンクやシャフトで往復運動等 を経て駆動する機構があります。 この慣性モーメント(イナーシャ)はモーター軸のトルクと角加速度が既知の場合 1.トルク/角加速度でもとめることができるのでしょうか? 2.上記は時間軸に対して全域にわたって計算できるのでしょうか? (時間に伴って負荷=慣性モーメント(イナーシャ)が変化する場合) 3.機構部とモーター軸の回転角度が違うのですがモーター軸で計算すれば様でしょうか? 計算できるような気もしますが、違う気もします・・・ どなたかご存知の方よろしくお願いいたします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 攪拌翼の回転トルク計算
攪拌翼のモータのトルクについて質問です。 回転型の撹拌機を利用したく、トルクの計算を行っています。 撹拌に必要なトルク自体は溶液粘度から計算ができるのですが、 攪拌翼自体を回すのに、トルクは必要ないのでしょうか。 たとえば、容器を空にしてシャフトだけ回転させる場合、 軽いシャフトよりも重いシャフトの方が、 大きいトルクが必要なのではないか、というイメージになります。 ということは、攪拌翼自体の回転にもトルクが必要なので、 撹拌に必要なトルクは、溶液の粘度に関する撹拌トルクと、 シャフトの回転に必要なトルクの合計値になりそうです。 その計算は、何をすれば良いのかわかりません。 何かヒントのようなものだけでも教えてもらえたらありがたいです。 軸の長さによって変わるのでは無いか、と言われたこともありますが... これについてはよくわかりません。 よろしくお願いいたします。
- 締切済み
- 物理学
- ♂♀テーパー(シャフト)嵌め合時の強度について
はじめて質問いたします。 円錐状のテーパー加工してあるシャフトの先端同士(♂♀)を組合わせた状態で、両シャフトの端から(テーパー嵌合部に向かって)荷重をかけると、♀側のテーパー部が沈み込み(♂が食い込む感じ)を起こしてしまい、客先要求規格を満足せず、大変困っています。 この事象を改善する方法をご教授いただけないでしょうか? 材料は、客先指定の材料のため、テーパー加工(角度や、面粗度等)の辺りでの改善策をご教授いただけたら幸いです。 何分この分野については、超ド素人のため、よろしくお願いします。
- 締切済み
- 金属
- 角度計算
円錐台のテーパー角度を計算する公式を教えてください。 広いほうの円の直径=X 狭いほうの円の直径=Y 高さ=H テーパー角=θ(両角)
- ベストアンサー
- その他(趣味・娯楽・エンターテイメント)
- テーパー方向一定の加工
会社にて三菱のワイヤーカット機(BA24)を使用しております。 テーパー加工は数々とやってきたのですが、ある特定の方向にだけテーパーをかけるプログラムの方法が分かりません。 形状は表現しにくいのですが、Z軸方向から見るとアリ溝のようなギザギザしたもので、それがXまたはY軸方向からみると一定の方向に傾いている、というものです。 ワイヤーカットのアングル指定は進行方向に対してのアングル指定しかできないようなので、進行方向が変わるとテーパーの方向も変わってしまいます。 直角に動く場合はアングルを0度に戻せば良いのですが、斜め移動部はアングル0度でも加工したいテーパーの角度でもありませんよね? 無論ワークそのものをアングル治具かシム等をかませ傾けてカットすれば良いのですが。 角度そのものが小さいので作った治具が信用しにくいというのと、今後似たような加工をしたい場合の参考としたいので教えて頂ければ幸いです。 分かりにくい内容かもしれませんが、宜しくお願い致します。
- 締切済み
- ワイヤーカット
- 図面におけるテーパ公差指示方法
現在回転軸上にテーパ形状を持つ部品の設計をしているのですが、そのテーパ部分の公差を適切に指示する方法で迷っています。 ?JIS B0028 (製図-寸法及び公差の表示方式-円すい) これによると、幾何公差の考え方での公差の入れ方になっています。即ち理論的に正確な呼称寸法(直径)に対して、その寸法を中心に幅tの範囲を公差にする考え方です。 ?JIS B0614 (円すい公差方式) こちらでは、通常の軸や穴と同じように呼称寸法(直径)に対してH6やh6等の公差域を設定するもの(と理解しました)。 ?と?のどちらを選ぶべきなのでしょうか?そもそもJISとしてどちらかに統一するという方向性はないのでしょうか?またはどちらも考え方が異なるので、規格として今後も共存するということなのでしょうか? 私としては、?の方がより的確でシンプルな指示方法に感じます。ただ設計意図が他人にもわかり易いように考えると、?のように呼称寸法に対して公差域をマイナス側に持って行き「すきま嵌め」としたり、公差域をプラス側に持って行き「しまり嵌め」とできるのも魅力的です。 お忙しい中恐縮ですが、テーパ部品をよく扱っておられる方にアドバイスを頂けると幸甚です。宜しくお願い致します。
- 締切済み
- 製品設計
お礼
早々に回答頂きありがとうございます。 内容を拝見した上で再度質問なんですが 最後の 『 変形量λmm=応力σkg/mm^2÷縦弾性係数Ekg/mm^2×初めの長さmm で計算します。 <長さ1mm進む毎に1/πづつ応力が小さくなり、応力が殆ど伝わらない長さが(初めの長さmm) となりますので、気を付けて計算してください。>』 の”初めの長さmm”とはどこのことを指しているのでしょうか? 理解力が足らず申し訳ありません。 重ね重ね申し訳ありませんが BOSS側が開いていくとシャフトは軸方向に沈み込んでいくと思いますが その場合、テーパー面のμが関係すると思いますが 開く力にμは作用しないのでしょうか? お礼が遅くなり申し訳ありませんでした。 大変分かりやすかったです。 おかげ様でなんとかなりそうです。 ありがとうございました!!