小さい歯車(ギア)を大きな歯車と組み合わせると、大きな歯車は速く回転しない代わりに力を増幅させることができるのはなぜですか??

A 回答 (2件)

歯車の速さは


(大歯車の歯数):(小歯車の歯数)で表されます。

大きい歯車の回転を小さな歯車に伝えたときに回転数は
大歯数25:小歯数10だと、回転数は2.5倍になります。


しかし、歯車の歯数により、半径も変化します。

大半径=(25/3)=約8、小半径=(10/3)=約3
この、半径8:3でテコの原理が働きます。

大を駆動側にした場合、元のトルク(回転させる力)の約0.4倍になります。
また、逆に小を駆動側にした場合は、もとのトルクの約2.6倍になります。


これが、大きさの違う歯車の速さと力の掛かり方の理由です。

参考URL:http://www.khkgears.co.jp/gear_technology/index. …
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力学的には歯数の比で表しますが、てこの原理でも説明できます。


小さい歯車の半径は短ので支点も短く、大きい歯車の半径は長いので支点も長く、その距離の比で力は大きくなります。

ちなみに、大小歯車は進行速度は共に同じですが、円周長に差がある為、回転数に差が出ます。
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Q自転車ギアの軽重の謎

こんにちは。
少し自転車のギアのことで疑問がありまして、質問させていただきます。

マウンテンバイク・クロスバイク・ロードバイクなど、競技やレクリエーション用途を前提にしている自転車には
後ろだけでなく、前にも多段ギアが装備されてるものが殆どです。

そこで疑問なのが、ギアの歯数による漕ぎが軽く・重くなるという構造についてです。
フロントギア(チェーンリング)は、歯数が多くなるに連れてペダリングが重くなります。
しかし、リアギア(スプロケット)は歯数が少なくなるに連れてペダリングが重くなりますよね。
回転方向は同じにもかかわらず、抵抗が増える歯数が逆なのは不思議ではないですか?

こういった物理学(?)に関しては全く知識がないので
この理由をご存じの方がいらっしゃいましたら是非教えてください。
よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

「ギヤ比」とか「チェーン」とか気にするから分かりにくくなるんです。
結局は『てこの原理』です。
(てこの原理が分からなければお手上げですが、一応こちら
→http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%81%A6%E3%81%93)

まず前のギヤから考えます。
・力点→ペダル
・支点→ボトムブラケット(ギヤの真ん中)
・作用点→チェーンの掛かっているところ

前のギヤを変えるという事は、
「支点~作用点の距離を変える」事となり
短くなる方が軽くなるのは、分かりますか?


同様に後ろギヤは
・力点→チェーンの掛かっているところ
・支点→ギヤの中心部
・作用点→タイヤが路面に接しているところ
となり、
後ろのギヤを変えるという事は
「力点~支点の距離を変える」事となり
長くなる方が軽くなるのです。

いかがでしょう?分かりましたか?

Qモーターとプーリーの力関係

先ほど「モーターとプーリを使った身近なもの」について質問したのですが(御回答を下された方には感謝しております)
今度は『モーターの動く早さとプーリーを動かす力にはどのような関係があるか』
について教えて頂きたいのです。
なんとなくは・・・分かるような感じなのですが・・・
分かりやすく御教授してくださると助かります。
ぜひ、よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

 #1さんのお答えはひとつの正解だと思いますが、少し補足させて下さい。

 ご質問の趣旨は「モーターの回転数とプーリーを動かす力との間の関係」という意味でしょうから、まずそこからご説明します。

 まずその前に、プーリー(滑車)の仕組みである以上、モーターの回転軸にもプーリーは組みつけられているものとします。また、この場合、モーターは一定の回転数で回転しているものとします。

 モーターに組みつけられているプーリーの直径と、ベルトを介してつながれた「別のプーリー」の直径が等しければ、「別のプーリー」の回転数も、回転力(トルク)も同じになります。

 モーターに組みつけられているプーリーの直径に対して、ベルトを介してつながれた「別のプーリー」の直径が2倍になれば、「別のプーリー」の回転数は1/2倍(つまり半分)になり、回転力(トルク)は2倍になります。

 逆に、モーターに組みつけられているプーリーの直径に対して、ベルトを介してつながれた「別のプーリー」の直径を1/2倍にすれば、「別のプーリー」の回転数は2倍になり、回転力(トルク)は1/2(つまり半分)になります。

 このように互いのプーリーの直径の比を変えてやれば回転数も回転力も変えることができます。この場合、機械的ロスがないものとして考えれば、回転数×回転力は常に一定で、モーターの回転数×回転力に等しくなります。

 実際の例では、元々モーターは高速回転していますから、高い回転数がそのまま欲しければプーリーの直径比を小さくしてやればいいし、逆に高い回転力(トルク)が欲しければ、プーリーの直径比を大きくして、回転数を犠牲にしながらも、トルクをかせぐということになります。

 この原理はギア装置の場合とまったく同じで、すべては互いに組み合わさるプーリーまたはギアの直径の比で考えればいいだけのことです。

 いい例が、自動車や、変速機付きの自転車などが坂道を登る際には高い回転力が要りますから、ギアをローに切り替えてギア比を高め、そのために速度は落ちるけれど、粘り力を強くするということをしますし、平坦な路面では回転力はさほど要りませんからギア比の小さなトップに切り替えて静かに早く走ります。

 ところが最近の原付バイクや自動車ではプーリー式の変速機が急速に発達し普及しています。
 もちろんこの変速機の仕組みはエンジン側のプーリーと車輪側に至るプーリーの間をベルトでつないだものですが、この変速機の優れたところは、たとえば坂道にかかって車体に抵抗が増し、エンジンに強い負担がかかるようになると、エンジン側のプーリーにベルトが食い込む仕組みにしてあることです。
 
 エンジン側のプーリーにベルトが食い込むと、一定の長さのベルトですから、当然ながら車輪側のプーリーではベルトが余ってしまい、プーリーの外側へ緩みます。その結果、エンジン側のプーリーの直径は小さくなり車輪側のプーリーは直径が大きくなります。もうお分かりですね。
 エンジンはウナリを上げるほど回転しますが、その割には車速は落ちます、しかし、その分だけ回転力が増して、強い粘りでグイグイ急な坂を登っていけるということになります。

 この変速機の最大の長所は、こうしたプーリーの直径の比というものが抵抗によって自動的に段差なく行われるというところにあります。

 ついでに、#1さんがこお書きになったことについてさらに付け加えますと。

◎プーリーの利点としてモータ軸と出力軸の距離を自由に設定できる・・・ これは事実です。

◎寸法精度がギヤに比べてラフで良い・・・
 最近ではそうも言っていられません。なにしろ自動車のCVTと呼ばれるベルト式変速機では非常に高い精度が求められますから。

◎ギヤ駆動より安価である・・・・
 ギア装置よりも安価であることはある意味で事実です。それよりも、より大きなメリットはギア装置に比べて機構を「軽くシンプルに」作れるというところにあります。
 
◎減速比(増速比)は大きく取れない・・・
 これはある意味事実ですが、直径の違うプーリーを何段にも組み合わせれば可能になります。これはギアの場合でも同じことで、いい例が時計のメカなどはそうして回転数を極端に落としています。もしそうしたければプーリーの組合せでも時計の針をゆっくり動かせられます。

◎すべりが発生する・・・・
 これも、プーリーやベルトの摩擦力を上回るあまりにも強い回転力を求めすぎれば事実となります。ただし、滑っては困るという機構、たとえばエンジンのタイミングベルトなどではコッグドベルトと呼ばれる内側に歯が付いたベルトだとか、自転車などでご存知のチェーンを使うことで解決しています。チェーンもまた原理や機能の上ではベルトの一種と考えていいものです。

◎ベルトの張り調整が必要である・・・
 これは事実です、ベルトもチェーンも長い間使用すると次第に伸びて、ことにベルトの場合はそのために滑るという不都合が発生します。そのためにベルトの場合はメンテとして時々張り具合を調整する必要があります。また、チェーンの場合でも、伸びてくるとスプロケットから外れやすくなるのは自転車をお持ちならお分かりと思います。

◎すべりの抑制やトルク伝達を大きくするにはタイミングベルトがいいです・・・・
 この場合のタイミングベルトとは内側に歯の付いたコッグドベルトのことだと思います。事実エンジンのタイミングベルトにこのようなベルトが使われています。

◎ベルトの本数を複数にすることで、より大きなトルクを伝達することが可能です。
 これもまた事実です。たとえば高い抵抗に打ち勝って作動させたい工業用や鉄道車両用のエアーコンプレッサーなどでは、同じ直径のプーリーを並べて、そのすべてに同じ長さのベルトを掛けるということをします。電車の車体の下などでたまに目に入ることがあります。

 

 #1さんのお答えはひとつの正解だと思いますが、少し補足させて下さい。

 ご質問の趣旨は「モーターの回転数とプーリーを動かす力との間の関係」という意味でしょうから、まずそこからご説明します。

 まずその前に、プーリー(滑車)の仕組みである以上、モーターの回転軸にもプーリーは組みつけられているものとします。また、この場合、モーターは一定の回転数で回転しているものとします。

 モーターに組みつけられているプーリーの直径と、ベルトを介してつながれた「別のプーリー」の直径が...続きを読む

Q歯車の購入場所

こんにちは。ここで質問して良い内容かわかりませんが、回答お願いします。

私は今、歯車を必要としているのですが、近くのホームセンター、東急ハンズをまわったのですが見つかりませんでした。店員さんに「他に扱っていそうな所はありますか?」と尋ねてもわからないそうです。
インターネットで調べようとしても、工場で使うような凄いものしか見つけられませんでした。

やっぱり歯車とかは専門のお店に行かないと手に入らないものでしょうか?
東急田園都市線あざみ野駅からいける所に売っている店はあるのでしょうか?

もしよろしければ回答お願いします。

ちなみに、探しているのは歯車の軸の穴が5mmで直径が10~15mm位の板のような歯車と、直径が↑の2倍の歯車です。強度は全然必要ではないので、「材質はプラスチックでいいや。無かったら価格の安さで決めよう」と思ってました。

Aベストアンサー

模型屋さんで売っていると思います。
ラジコンのパーツを扱っている大手の模型屋さん。
でもシャフト径が5mmでギヤの直径が10mは模型では見たことが無いから工業用になるかもしれません。

もしくは
http://www.powers-rainbow.com/shop04.htm

工業用
http://www.khkgears.co.jp/

http://www.kikuchigear.co.jp/indextop.html

機構部品通販のミスミ
http://www.mol.ne.jp/face/fa/s23.html

電気部品通販のRSコンポーネント(樹脂歯車あり)
http://rswww.co.jp/cgi-bin/bv/browse/Browse.jsp?BV_SessionID=@@@@2115461984.1042300026@@@@&BV_EngineID=ccchadchdlmejjdcfngcfkmdgkldfih.0&catoid=-8205731

Qうろ覚え?うる覚え?どちらでしょうか!?

私はずっと「うろ覚え」と使っていたのですが

最近ネット上で「うる覚え」という表現を見かけるようになり
どちらが正しいのかわからなくなってきましたぁ~!

どちらが正しいのでしょうか?

※ちなみにCD-ROMの辞典で調べると「うる」は出てこなかったんです・・・。

Aベストアンサー

うろ覚えが正解です。

過去にもありましたね、この質問。

参考URL:http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=167373

Qマイクロスイッチとリミットスイッチに違い?

 良くカタログを見ますと、マイクロスイッチとリミット
スイッチの違いに悩みます。詳しい方、教えてください。
また、使用法の違いについて、教えてくださるとありがたいです。

Aベストアンサー

昔のリミットスイッチは、動き過ぎを防ぐ安全スイッチのことでしたが、現在ではその機能は「エンドリミット」と名付けられて区別されてます。
そして「リミットスイッチ」は、機械の動きを検出するスイッチ一般のことを言います。うちの会社の団塊世代も「マイクロ、マイクロスイッチ、」と言う人が居るけど、正式図面や説明書ではJIS規格の名前の「ポジションスイッチ」とされています。

スイッチ本体、マイクロスイッチと呼ばれるスイッチ本体の中は、接点スイッチと外見が似てるけど無接点の電子スイッチが少なくないです。動作回数が激しいものは接点スイッチは使われません。事務所にあるコピー機の中はエンドリミッタらしいのが多数あるけど、機械スイッチではなくフォトインターラプタが付いてます。

偉い人の話によると、将来は光ファイバのようになって、電気ノイズや絶縁耐圧や束線(ハーネス)の引き回しの問題が解決されるそうです。

リミットスイッチとJISの呼称
http://www.compoclub.com/story/sw/limit/sw1.html
じょうずな使い方
http://www.compoclub.com/story/sw/limit/sw4.html

参考URL:http://www.compoclub.com/story/sw/limit/sw1.html,http://www.compoclub.com/story/sw/limit/sw4.html

昔のリミットスイッチは、動き過ぎを防ぐ安全スイッチのことでしたが、現在ではその機能は「エンドリミット」と名付けられて区別されてます。
そして「リミットスイッチ」は、機械の動きを検出するスイッチ一般のことを言います。うちの会社の団塊世代も「マイクロ、マイクロスイッチ、」と言う人が居るけど、正式図面や説明書ではJIS規格の名前の「ポジションスイッチ」とされています。

スイッチ本体、マイクロスイッチと呼ばれるスイッチ本体の中は、接点スイッチと外見が似てるけど無接点の電子スイッチが...続きを読む

Q1アンペアは何ミリアンペアですか?

今理科の勉強をしていたんですけど、1アンペアは何ミリアンペアかど忘れしてしまいました。
どなたか教えて下さい!お願いします。

Aベストアンサー

ミリは1000分の1。

この際、ついでに、こんなのを勉強しちゃえ。(笑)
http://ja.wikipedia.org/wiki/SI%E6%8E%A5%E9%A0%AD%E8%BE%9E
ギガからナノまでは、暗記しておいて損はありませんよ。
(ただし、デカとデシは覚えなくてもよいと思います。)

ギガは、携帯電話や無線LANの電波の周波数(ギガヘルツ)で使われますね。
また、今、「ナノテクノロジー」という言葉が流行っていますが、
その「ナノ」は、ナノメートルのことです。

ちなみに、私は仕事で、テラからフェムトまで出会ったことがあります。


下記は長さ、すなわち、なんちゃらメートルの大きさを、例を挙げて紹介しています。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%95%B0%E9%87%8F%E3%81%AE%E6%AF%94%E8%BC%83_%28%E9%95%B7%E3%81%95%29

Qブラックホールでの時間消滅って時間が止まること?

ブラックホールに墜落したロケットのことを考えています
ロケットの搭乗員自身には、一瞬でつぶされて死にますが、遠くの観察者には時空の境界線あたりで止まってみえますよね。実際に見えるかどうかは横に置いといて・・。
つまり搭乗者には一瞬でも観察者には永遠の時間て事ですよね。
ブラックホールの中心では、空間も時間も引き延ばされて、ついには消滅するのですよね。
時間の消滅って、時間が止まるって事とは意味が違うのでしょうか?

Aベストアンサー

>つまり搭乗者には一瞬でも観察者には永遠の時間て事ですよね。

 その通りです。時間が止まっていると表現できるのは、時間が「在る」からですね。

>ブラックホールの中心では、空間も時間も引き延ばされて、ついには消滅するのですよね。

 ブラックホール中心が点になっている最も単純なブラックホール(シュワルツシルトブラックホール)では、そういうことになります。

 マクロな物理学では、この中心点は密度が無限大になってしまうため、物理学的な記述が不可能です。時間も空間も定義すら不可能です。言葉を変えれば、何でもありとなります。

 こういう密度無限大のものを、数学から用語を拝借して、特異点と呼んでいます。

 このため、まず「宇宙検閲定理」などと呼ばれる仮説では、特異点は必ず事象の地平面で覆われるとしています。事象の地平面からは何も出てこないので、その外では具釣り学法則が保たれ、ひいては安定した宇宙が保証されるというわけです。

 さらに、その特異点は文字通り点であるため、ミクロな物理学、つまり量子力学で考える試みも行われています。ホーキング博士の見解では、時間が止まっているのではなく、文字通り消滅し、しかしあらゆる可能性を持つ「量子のあぶく」ではないかとしています。

 ブラックホールが、回転している恒星からできた場合(ほとんどの恒星は自転しているので、ほとんどのブラックホールは回転タイプ)、カーブラックホールと呼ばれるものになります。

 カーブラックホールでは、特異点は点ではなく、リングになります。そのリングの中は別の空間となる数学解が出るため、その先はホワイトホールかもしれないとか、別の宇宙が生み出されているとか、いろいろ想像されているようです(あくまでも想像の域を出ない)。

 このリング状の特異点自体については、量子力学的な考察は、ほとんどないようです。リングの中のほうが興味深いからかもしれません。

P.S.

 ただ、この宇宙には内部に特異点を持つブラックホールの存在は、ちょっと期待薄になりました。ブラックホールに落ちていくときに、外からは無限大の時間が必要なのと同じ理屈で、ブラックホールができるのにも無限大の時間がかかるのです。

 そして、ブラックホールはホーキング輻射により質量を失っていくため、有限の時間で『蒸発』して消滅するとされています。これはブラックホールになりかけの天体でも起こるため、ブラックホールになりそうな天体も、有限の時間でなくなってしまうわけです。

 これでは、無限大の時間をかけてブラックホールになる天体はないということになります。

 もし、特異点を内部に持つブラックホールがあるとすれば、宇宙が誕生したときに既にブラックホールである天体で、ホーキング博士は、それに期待しています。

>つまり搭乗者には一瞬でも観察者には永遠の時間て事ですよね。

 その通りです。時間が止まっていると表現できるのは、時間が「在る」からですね。

>ブラックホールの中心では、空間も時間も引き延ばされて、ついには消滅するのですよね。

 ブラックホール中心が点になっている最も単純なブラックホール(シュワルツシルトブラックホール)では、そういうことになります。

 マクロな物理学では、この中心点は密度が無限大になってしまうため、物理学的な記述が不可能です。時間も空間も定義すら不可能です...続きを読む

Q【科学技術・歯車の進化とは?】歯車は3000年前に発明されて、主に力の増幅に使われた。 歯車の進化

【科学技術・歯車の進化とは?】歯車は3000年前に発明されて、主に力の増幅に使われた。

歯車の進化とは歯車の素材の強度を上げただけでしょうか?

歯車の進化って何がありますか?

Aベストアンサー

誤:主に力の増幅に使われた。
正:主に力の伝達に使われた。

たまには漫画やラノベ以外も読みましょう。
バカってよく「エネルギー」が増幅できるものだと思うよね。
(これが出来るなら、とっくに永久機関どころか、エネルギー問題は解決しているはずなんだけどね)


>歯車の進化とは歯車の素材の強度を上げただけでしょうか?

お前が、自分では全く調べずに他人に丸投げする奴だと言う事はわかった。

それとも↓の全てが3000年前からあったとでもいうのか?


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