出産前後の痔にはご注意!

こんばんは。

現在、ギアの勉強をしているものです。

ウォームギアの進み角が小さい(立つ)と回転軸方向に掛かるスラスト荷重が大きくなるのはなぜでしょうか?

また、そのスラスト荷重を算出する方法はありますか?
(あればそこからなんとか証明したいのですが…)

以上、よろしくお願い致します。

A 回答 (2件)

ウオームの構造を見れば一目瞭然です


力の分解です (T▽T)アハハ
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ウォームギアでは、駆動する相手方の歯車(の歯)にかかる力は、ウォームギアのスラスト軸受で支えています。


ギアでの損失が0と仮定して、ウォームギアを駆動するパワーと回転数が一定だとすると、進み角が小さい程、対の歯車の回転数が小さくなり、同じパワーを伝達するにはその分大きなトルク(推力)がかかっていることになります。
結果、スラスト加重が大きくなるということになるかと思います。
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Qウォームギヤに働く力について教えてください。

モータ軸に圧入されたウォームギヤに掛かる力(抜去力)を計算で出すために計算式を調べたのですが、見つけた二つの計算式で結果が大きく異なりました。それぞれ適切な使い方が有ると思うのですが、どういった場合に当てはめて考えればいいでしょうか?

式1
接線力 P=9550000H/(n1(d1/2)) (N)
スラスト力 T=9550000Hη/(n2(d2/2))=P/tan(γ+ψ) (N)
n1:ウォームの回転数 d1:ウォームのピッチ円直径 n2:ウォームホイールの回転数 d2:ウォームホイールのピッチ円直径
η:ウォームギヤの効率 γ:進み角 ψ:摩擦角

式2
接線力 Ft1=2000T1/d1
スラスト力 Fx=Ft1(cosα cosγ ー μsinγ)/(cosα sinγ + μcosγ)
T1:入力トルク d1:ウォームのピッチ円直径 α:歯直角圧力角 γ:進み角

Aベストアンサー

ご質問にお書きの式はずいぶん複雑ですけど、ウォームギア側の負荷をもとに計算していけばもっと簡単なんじゃないかな、と思います。

 仰るところの「抜去力」という単語の文字から察するに、それは「ウォームギアをモータの軸から引っこ抜こうとする、モータの軸に平行な方向の力」のことですかね。
 だとすれば、それは原理的には「ウォームギアの歯に掛かる力のうち、モータ軸に平行な成分f」ということです。
 ウォームギアが駆動する相手であるウォームホイールの歯にも、ウォームギアの歯に掛かる力と(向きは丁度逆だが)同じ大きさの力が掛かり、その力のうちモータ軸に平行な成分(同じことですが、ウォームホイールの軸と垂直な成分)-f、が、ウォームホイールを駆動する力です。そして、この力-fとウォームホイールの軸から歯までの半径Rの積が、ウォームホイールに生じるトルクに他なりません。つまり、ウォームホイールに掛けるトルク負荷Nの大きさ|N|をRで割ったものが、fの大きさ|f|です。
  |f|=|N|/R

 一方、「モータの軸に圧着ではめ込んだウォームギアが、モータの軸に対して滑り出す限界」について検討したいのであれば、モータの軸に平行な方向の力に注目しても駄目です。
 極端な話、モータとウォームホイールの配置はそのままにして、ウォームギアのピッチ角を90°(これはもうウォームギアというよりカムですね)にした場合を考える。もちろん、ウォームギアはウォームホイールの歯をウォームホイールの軸と平行な方向に押すから、ウォームギアとウォームホイールは静止したままです。ウォームギアがウォームホイールの横っつらに引っかかっているんでモータも回りません。さて、このときにウォームギアに掛かる力は100%、モータの軸に垂直な方向ですから、「ウォームギアをモータの軸から引っこ抜こうとする、モータの軸に平行な方向の力」はゼロです。だけど、モータのパワーをどんどん大きくすれば、ウォームギアとモータの軸の間に滑りが生じて、モータが回り始める。いったん滑ってしまえば、抵抗はウォームギアとモータの軸の間の動摩擦力だけになるので、ウォームギアをモータの軸から抜き取るのは小さな力でできます。
 ですから、ウォームギアとモータの軸との間に生じる力の大きさ(方向はどうでも良い)が限界を決めています。
 ウォームギアがウォームホイールを回す力(すなわち上記のf)は、ウォームギアとウォームホイールの間に働く力Fのうち、モータの軸に平行な方向の成分です。(それ以外の(つまりfと直交する)成分はウォームギアとウォームホイールの間の摩擦と、ここに登場するそれぞれの部品をわずかに弾性変形させるための応力に費やされ、その力で生じる仕事は最終的には熱になって放出され、無駄になります。「モータがやった仕事のうち無駄にならない仕事はどれだけか」というのが「効率」ですね。)原理的には、ピッチ角をγとすると
  |f| = |F| tanγ
です。ウォームギアのピッチ円上にモータの軸と垂直な方向のFの力が掛かるので、モータ軸とウォームギアの接合部にはその((ピッチ円の直径)/(モータ軸の直径))倍の力が掛かる。これが「モータの軸にはめ込んだウォームギアがモータの軸に対して滑り出す限界」を決める訳です。で、|f|は先に述べたようにウォームギア側の負荷によって決まります。

ご質問にお書きの式はずいぶん複雑ですけど、ウォームギア側の負荷をもとに計算していけばもっと簡単なんじゃないかな、と思います。

 仰るところの「抜去力」という単語の文字から察するに、それは「ウォームギアをモータの軸から引っこ抜こうとする、モータの軸に平行な方向の力」のことですかね。
 だとすれば、それは原理的には「ウォームギアの歯に掛かる力のうち、モータ軸に平行な成分f」ということです。
 ウォームギアが駆動する相手であるウォームホイールの歯にも、ウォームギアの歯に掛かる力と(...続きを読む

Qラジアル荷重・スラスト荷重

ラジアル荷重とは軸に対して垂直。
スラスト荷重とは軸方向にかかる荷重ですよね。
ではラジアル荷重とスラスト荷重が同時にかかるものとは例えばどんなものがあるのでしょうか。
教えてください。

Aベストアンサー

>ラジアル荷重とスラスト荷重が同時にかかるものとは例えばどんなものがあるのでしょうか。

ウオームギアが良い例です。
これでウオームホイールを経由させ、1トンの物質をクランク上昇させた場合、ウオームギアは回転すると同時に(α/1t)の加重で外側へ飛び出してしまいます。

ウォームホイールに全加重(α/1t)を掛けながら回転させ、
短期間での破損に至ります。
この場合、テーパーベアリングがどうしても必要です。

また、微細なスラスト加重のためにテーパーベアリングを考慮すれば、組み付け工事、修理工事でのトラブルも増加するので生産コストは倍加してしまいます。

圧縮加重以外が想定出来ない場合、鋳物を使用すれば良く、鋳物の生産性や工作性やを考慮すればコストは半減します。

設計士の胸三寸な訳です。

Qボルトの許容せん断応力について

ボルトの許容せん断応力の求めかたを教えてください。
材料はSS400
ボルトはM20 
です。
計算式だけでもかまいませんのでよろしくおねがいします。

Aベストアンサー

許容応力は「建築基準法」、「鋼構造設計規準(以下、S規)」など各種法令基準で決められていて、それぞれ数値が異なりますし、ボルトの場合、一面せん断か二面せん断か、せん断力と同時に引張力も受けるのか、などでも違ってくるんですが、

ボルトの許容せん断力を求める一番簡単な方法は、S規に基づく次の計算方法だと思います。

SS400の許容せん断応力度f=0.7 ton/cm^2・・・S規で決まってます。

このfの値にボルトの軸の断面積(M20であればA=3.14cm^2)を掛ければ、許容せん断力(A×f=2.198ton)が求まります。

なお、この値は長期荷重に対する許容値で、風荷重等の短期荷重に対しては1.5倍
することができます。

こんなんでどうでしょうか?

ちなみに、

http://www.kawasaki-steel.co.jp/binran/index.html

にその他いろいろデータが載ってます。

参考URL:http://www.kawasaki-steel.co.jp/binran/index.html

許容応力は「建築基準法」、「鋼構造設計規準(以下、S規)」など各種法令基準で決められていて、それぞれ数値が異なりますし、ボルトの場合、一面せん断か二面せん断か、せん断力と同時に引張力も受けるのか、などでも違ってくるんですが、

ボルトの許容せん断力を求める一番簡単な方法は、S規に基づく次の計算方法だと思います。

SS400の許容せん断応力度f=0.7 ton/cm^2・・・S規で決まってます。

このfの値にボルトの軸の断面積(M20であればA=3.14cm^2)を掛け...続きを読む

Q強度と剛性の違いは?

単純な質問ですが、強度と剛性って意味合いが違うのか知りたいです。
広辞苑で調べても言葉の意味の違いが分かりません。
同じようなことで、「・・・思う」と「・・・考える」も意味合いが違うんですか?

日本人ですが、日本語難しいです。

Aベストアンサー

No.6です。
>強度=「強さの度合い」、剛性=「外力によって変形しないという強度」ということですか・・・。

 その通りです。ただし、前に書いた通り、「強度」には「何に対して強いか」という点で種々の強度があります。
 一方、「剛性」はこれを高めるために関係する種々の「強度」の組合せで作り出すものといってもいいでしょうか。そして、剛性はただひとつだけのものといっていいでしょう。

>結局「強度」と「剛性」は同じなのですか?。ニュアンスの問題だけになるのですか。

 つまり、「強度」には実にいろいろな種類がありますが、「剛性」とは多くは構造体がこれに加わる外力によって変形しないように、「いろいろな種類の強度を組み合わせて作り出した総合的な強度」といったらいいかと思います。もちろんニュアンスの問題ではありません。
 
 「剛性」とは変形しない強さ.....これは例えば、自動車のボディなどといった構造体に剛性を持たせるには、路面の凹凸などから車輪を通じて伝わってくる振動や強い衝撃、風圧、遠心力や慣性、衝突時の衝撃といった「外力」によって車体がつぶれたり伸びたり、あるいはれじれたり歪んだりしないように(これが剛性)、圧縮強度、引張強度、ねじれ強度、など種々の「強度」をそれぞれ高める必要があります。

 また材料には弾性(バネの性質や弾力)というものがありますが、「外力」によって材料が一時的にバネやゴムボールのように変形することで、構造体全体が一時的に変形しないようにする必要もあります。

 繰り返しますと、こうした「種々の強度」をそれぞれ高めることで「剛性」は高まります。

 しかし、種々ある「強度」の中でも「磨耗強度」だとか「耐環境性」といった「強度」は直接「剛性」には関係ありませんね。ここのところをご理解下さると、ただのニュアンスの違いだけでないことがお分かりいただけると思います。

 とても技術的な話でさぞ難しいことと思いますが、わたしも技術分野の方はともかく、それをご説明する「国語」方が危なっかしいので、その辺はお許し下さい。

No.6です。
>強度=「強さの度合い」、剛性=「外力によって変形しないという強度」ということですか・・・。

 その通りです。ただし、前に書いた通り、「強度」には「何に対して強いか」という点で種々の強度があります。
 一方、「剛性」はこれを高めるために関係する種々の「強度」の組合せで作り出すものといってもいいでしょうか。そして、剛性はただひとつだけのものといっていいでしょう。

>結局「強度」と「剛性」は同じなのですか?。ニュアンスの問題だけになるのですか。

 つまり...続きを読む

Qモータの選定について

あることにモータを使いたいのですが知識がなく選定の仕方がよくわかりません。
そこでみなさんに質問なのですがモータを選定するときは何を重視して選ぶのですか?
目安としては50Nmのトルクが得られる小型(径が50mm以内、長さが6~70mm以内くらい)のDCモータを探しているのですがそのようなモータはほとんどありません。
勉強不足な故全く的外れなことをいっているかもしれませんが、このようなものはギアを使うことでトルクを増大させて使うものなのでしょうか?
また、カタログ中にトルクの単位としてmNmというものが使われていましたがこれはNmの1/1000という認識でよろしいのでしょうか?
非常に浅はかな質問で皆さんの知識を借りるのも気が引けるのですがどうしてもわからないので質問させていただきました。
どなたか知っている方がいらっしゃったら教えていただければうれしいです。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

phil_niekro さんこんにちは。
モーターですが、現在様々なモーターが各社から
供給されています。その選定には注意が必要です。
一般的には最低限下記の条件を決める必要があり
ます。
1、回転数  2、トルク   3、電源
4、速度制御(一定速回転か、変速が必要か)
5、定格(連続回転か、回転ー停止を繰り返すか)
6、外形寸法(般用モーターは取付け部が正方形
       です)

質問者さんでは
1、必要とされる回転数は?決めてください。
2、トルクは50Nmですね、結構大きいです。
3、電源はDCとのことですが、電圧は?
4、制御は必要ですか?
5、運転は間欠ですか、連続ですか?
6、外径Φ50×70mmですね

以上の(?)が決まれば選定できます。
回転数とからみますが、トルクが足りない場合は
モーターにギアヘッド(減速ギアのユニット)を
取り付けてトルクを大きくすることができます。

mNmはご質問にあるとおりです。

小型モーターの最大手のオリエンタルモーターの
サイトを下記に貼ります。カタログをもらって勉強
することをお勧めします。お急ぎでしたらサイトか
ら質問するか、電話で近くの営業所へ問い合わせし
てみてください。

上記の内容でわからないことがあれば再度質問を書
いてください。

http://www.orientalmotor.co.jp/selection/index.html

頑張ってくださいね

参考URL:http://www.orientalmotor.co.jp/

phil_niekro さんこんにちは。
モーターですが、現在様々なモーターが各社から
供給されています。その選定には注意が必要です。
一般的には最低限下記の条件を決める必要があり
ます。
1、回転数  2、トルク   3、電源
4、速度制御(一定速回転か、変速が必要か)
5、定格(連続回転か、回転ー停止を繰り返すか)
6、外形寸法(般用モーターは取付け部が正方形
       です)

質問者さんでは
1、必要とされる回転数は?決めてください。
2、トルクは50Nmですね、結構大きいで...続きを読む

Qタップ穴とキリ穴の違いについて

カテ違いでしたらすみません。

図面中のタップ穴(2-M6タップ)とキリ穴(8-φ8キリ)の違いを教えて下さい。

また、タップ穴とネジ穴とは同じ意味なのでしょうか?宜しくお願いします。

Aベストアンサー

タップ穴(2-M6タップ)は穴にM6ボルト用のミゾ(タップ)がきってありナットがなくてもボルトが締まっていく構造の物です。2-は2ヶ処という意味です。
キリ穴(8-φ8キリ)はただの丸孔です。φ(直径)8mmで8-は8ヶ処という意味ですね。

QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む


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