回転運動と直線運動の変換機構を数種類紹介しています。それぞれの構造の特徴を詳しく解説しました。車のエンジンのスライダークランク機構、バルブ開閉カムシャフト機構、ステアリング旋回のラックピニオン機構を例に挙げています。
We introduce several types of conversion mechanisms between rotary motion and linear motion. I explained the features of each structure in detail. Examples include the slider crank mechanism of a car engine, the valve opening / closing camshaft mechanism, and the rack and pinion mechanism of steering turning.
・モーターファンテック
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・バルブ駆動のメカニズム
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0:00 回転運動と直線運動
0:58 機構とは
2:26 スライダークランク機構
3:32 ラックピニオン機構
4:56 偏芯カム機構
5:41 傾斜板ピストン機構
6:33 送りねじ機構
8:28 車の構造サイト紹介
【書き起こし】機械設計技術 機構学編 回転運動と直線運動の変換機構
(00:16) 今日は中村ですいつもご視聴ありがとうございます このチャンネルでは inventor 3 d cad の使い方や機械設計につい てお話ししています今日は回転運動と直線運動の変換機構についてお話ししていきたい とおもいます 今日お話しする内容は次の3つです最初に来 公のお話をさせていただきますその次に回転運動を直線運動に変換できる既婚をいくつ かご紹介しますそれから3つ目に入力と出力というお話をします これは回転運動を直線運動に変換できる機構なのかまたはその逆なのかというお話です ね それでは早速 始めていきたいとおもいます それではまずは気功とは何かというお話から始めたいと思います コートは何かというと要求される動きを実現する構造ですね 機会にはいろんな動きを要求されますよね その要求される動きを実現するために必要なのが気候で素敵 こうを理解するためにはまず機械の成り立ちの気候の位置付けを理解する必要があり
(01:24) ます それでは機械の成り立ちについて説明していきたいと思います機会というのは何かと いうと繰り返し要求される動きを実現したものを機会というんですね その繰り返し要求される動作を 脳にする構造が機構ということになります でその機構を動かすのがくちゅエイターですね モーターであったりう圧ジャッキであったり内燃機関であったりそういうものが機構を 動かします でそのアクチュエーターの原動力となるエネルギーが電気またはガソリ それが動力ということですね 逆に言うと下から上がっていくと 電気またはガソリンで白昼瑛太を動かしてアクチュエーターで機構を動かして要求さ れる動きを実現する これが着たいですね この要求される動作を可能にする構造 これが気候なので今日はその機構の部分の直線運動と回転運動を変換する機構 これをご紹介します それでは直線運動と回転運動の変換機構の一つ目スライダークランク機構ですね
(02:33) ちょっと動かしてみます はいこのようにモーターから入力された回転力がクランクに映ってクランクが コンロッド動かします えコンロッドがピストンを上下さして回転運動を直線運動に変換している気候ですね この機構の代表的な例は車のエンジンですね 車のエンジンの場合はピストンの燃焼室でガソリンを爆発さして直線運動を生み出して それを回転力にかいけるという逆のパターンですね ですからこのスライダークランクの気候は入力がが直 線運動で出力側回転温度 それからその逆でこの動画のように龍力がはが回転運動で出力側が直線運動と入力と 出力 どちらが逆転しても大丈夫だという気候ですね 二つ目の気候はラック&ピニオンです ちょっと動かしてみます
(03:39) このようにピニオンがまわってラックを上に押し上げる気候ですねこれがラック& ピニオンです 身近なところで言うと車のステアリング これがラック&ピニオンという気候で構成されています ステアリングから入力された回転角がピニオンを通じて の直線上のラックですねこれに伝わってタイヤの角度を変えているというのが ラック&ピニオンという気候ですでこの機構は入力と出力が逆転しても成り立つかと いえば条件を満たしていれば形だと思いますね 通常ピニオン側がモーターであったり回転するアクチュエーターの んですけどもその悪チーターに減速機が入ってなければ ラック側が入力で回転側が出力ということは可能だと思いますもし減速機が入っている と ラックから入力しても原則吹きの減速で回らないことが多いですね 減速していると入力側の力が非常に大きい なものが必要になってきますし仮にウォームギアのようなセルフロック機能が付いてる と
(04:45) ラックがから入力してもば割らないということになりますですからラッカーのピニオン の場合は両県付きで入力と出力を入れ替えても大丈夫とそういう気候になります 3つ目は偏心カムになりますちょっと動かしてみます このように回転中心と園の外径が変身していることで物体を上下させることができます ねこれを偏心カムと言います身近なところで言うとエンジンの吸排気のバルブこれが カムで開閉されてますね この今金色で書かれている部分がバルブだとするとこれを常 に跳ねで押し付けておいてカムの力で開閉するとそういうような気候ですね この機構の場合は必ず入力側が変身かも回転側ですね直線移動側から入力しても 回権力を起こすことはできません 次は経営者版 axial ピストンという構造です回転の円盤を傾けておいてその 円盤の平面にポールジョイント方のピストンがついてますね
(05:53) そうすることでピストンを前後方向に直線移動することが出来ますこれが経営者版 ピストンという気候になりますこの 気候の特徴は連続していくつもの直線移動を生み出すことができるということですね 傾斜板が回転することによって順番でピストンを動かしていくことができます どのようなところに使われているかと言うと経営者バー axial ピストンポンプ という 油圧ポンプがありますそこの気候につ 買われていますねこのピストンの前後の移動を利用して油を送っていくんですね そして油圧の原動力にしているとそういうような構造です それでは最後に送りねじの気候解説したいと思います動かしてみます はいこのようにモーターから入力された回転力がナットが移動することによって直線 移動を実現しています この機構はどのようなところで使われているかと言うと実のバリウと万力とかヴァイス ですね
(06:56) それから旋盤の送りあとは工作機械のエッグ 仲屋方向の移動ですねそれからロボットそのようなところに使われていますこの 送りねじの気候はこのネジの部分が台形ねじであったりボールねじであったりしますね 送りねじなので割と正確に動かないといけないので 通常のネジではあまり用途をなさないので台形ネジとか 送りねじのような精密なネジが使われることが多いですね この構造の特徴はですね入力側と出力側が逆転できるというところにあると思います今 回転側が入力でモーターで回されていますけど 曲線移動側から力を加えても条件が揃う 言えば回転力を生み出すことができますその条件というのがこのネジのピッチですね ネジのピッチが大きくてリード角が大きい場合にその条件が成り立ちます ネジのリード角って何かといいますとラン 線上のネジの1回転あたりのピッチですねとネジの直径が出す角度 これをリード書くといいますこのリード角が大きければ直線側から力を覚えると
(08:08) 会見力が発生するんですね摩擦力の小さい 摩擦抵抗の小さいボールねじではそれ が顕著で直線側から力を加えて回転力を発生することができますですからこの気候も 条件付きで入力と出力を逆転させて使うことができる機構と言えると思います はい今日ご紹介した気候が実際にどのように使われているかをご紹介したいと思います 今日は車のお話が多かったのでこのモーターファンというサイト これをご紹介したいと思いますここは非常にですね車の構造についてわかりやすく図解 で説明しているので私も勉強させてもらってるんですけども 今日はね ここのサイトを少しだけご紹介したいと思いますで先ほど出てきたラックピニオンの 構造ですねこれが詳しく解説されていますステアリングから入力されるピニオン シャフトですねそれが ラックビアにつながっていてその先端にボールジョイントがついていて タイロッドと書いてますけどもこのタイロッド がタイヤの展開をさせるとこのような構造になっているんですね
(09:12) 非常に分かり易いと思いますねステアリングシステムの構造もこのようにわかりやすく 書いてくれてますね こちらがラックピニオンの断面構造ですね 非常にわかりやすくて勉強になりますね続いてカムシャフトの構造ですね 先ほど説明したよう にエンジンの吸排気を行うバルブの開閉機構ですねここにカムシャフトが使われてい ます カムが回転してこの回転運動を ヴァルグの直線運動に変換してバルブを開閉しているとそのような構造ですね これも非常にわかりやすいと思いますこれがカムシャフトの3 d 画像ですね各シリンダーの上にカーブがついていてこれが回転することでバルブを 開け閉めできるとそのような構造ですね はい次はスライダークランクの構造ですね ここでは2ストロークエンジンと4ストロークエンディの違いということで説明されて います 先ほど説明した燃焼室での爆発がピストンを押し下げて今ロッドに伝わって回転力を 発生させます
(10:16) 今日ご紹介したモーターファンのページの url を概要欄に貼っておきますので後 でぜひご覧になってみてください 非常に良いサイトですのでね勉強になると思います 今日は回転運動と直線運動の変換機構についてお話しさせていただきました 今後の皆さんの設計にお役立ていただけたらと思います今日の動画は以上となります 今日もご視聴ありがとうございました また次の動画でお会いしましょう
・この動画は現役の機械設計エンジニアが作成しています
・講師は３Ｄ ＣＡＤ歴２６年、機械設計技術者１級を取得しています
・色覚弱者の方にも無理なく見ていただけるように、配色に配慮しております
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