カテゴリ:中学生からはじめるエコラン入門( 5 )

ネジ締結のはなし 3  ~ 軸力はどこからやってくるのか

次に ネジ留めするクソ力はどうして発生するのか を考えます
この事は機械の設計にあたってもとても大切な事なので 是非知っておきましょう

まず 今までクソ力と呼んでいた力 これを
「軸力(じくりょく)」と言います
ネジの軸方向の力なので軸力 そのまんまですね
この力が何故発生するのか それにはネジの材料の性質が大きく関わっています

ネジの材料 大抵の場合金属ですよね
それ以外の物もありますが ネジには金属が最も適しています

金属には 引っ張ると伸び 引っ張るのをやめると元に戻る という性質があります
言い方を変えると
引っ張ると元に戻ろうとする力が発生する
と言う事です
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まいど アニメーションでイメージしてください
f0067355_1613333.gif
(伸び量は誇張してあります)
安定してこの性質が期待できる材料が金属なのです

一般の人々には金属と言えば「固い物」をイメージすると思いますが 設計稼業の人間には金属と言えばしなやかで粘り強い材料の代表格として認識されています

もうお分かりと思いますが 金属を伸ばし 元に戻ろうとする力
この力がネジの軸力の源(みなもと)です

f0067355_1432498.gif
前回と同じアニメです
ネジを締めていくと ボルト(棒のネジ)とナット(穴のネジ)が近づいていき 間にある物を挟み込みます
ここまでが前回までのはなし

f0067355_1724457.png
ではここから更に締め込んだらどうなるでしょう
↓アニメです
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ボルトは伸びるしかなくなります
f0067355_17443413.png
金属の性質により 伸びたボルトは元の長さに戻ろうとします
この戻ろうとする力がつまり 物を挟み込むクソ力 軸力の正体なわけです
f0067355_17395413.png







つづく
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by irukaworks | 2017-08-04 18:00 | 中学生からはじめるエコラン入門 | Comments(0)

ネジ締結のはなし 2  ~ 座面はどこなのか

この記事はエコラン競技振興のため これからエコランを始めようとする中高生のための情報を提供します

さて ネジ締結のはなし 1 でネジで物が留まる直接の原理を説明しました

1.穴を合わせてピンを挿す
2.クソ力で挟み込む

でしたね
では2.の「挟み込む」 はどことどこで挟むのか が今回のお題です

こういう状況を例に考えます
もっとも単純な「ボルトナット締結(ていけつ)」です
f0067355_13512053.png

青と黄色 二つの部品をお互いに留めます
もちろんこれは断面と言う意味で 板の端っこにボルトを通している訳ではありません
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まずネジを締めるため スパナを使って時計回りに回します
かみ合った二つのらせんを回転させるとお互いの距離が近づこうとしますよね
この時のボルトとナットのかみ合い部分の断面を拡大してみます
f0067355_13491225.gif

ボルトとナットのらせんはキッチリ密着している訳ではなく隙間が空いています
締めようとすると片側の隙間がなくなり お互い押し合います

この時の力学はちょっと横に置いておきます
我々はネジを設計するのではなく ネジ締結を設計する訳ですので とりあえず必要ありません
ここで重要なことは
ネジを軸回りに回すとネジが軸方向に移動する
という点です

そのままどんどん締め込みます
画像をクリックすると別ウィンドウで開き F5キーを押すと繰り返しアニメーションが動きます
※もし見られなければブラウザのあれこれ試してください
f0067355_1432498.gif

どんどん締め込むとやがてナットとボルトの「かさ」の部分が対象部品に当たります
この事を「着座(ちゃくざ)」と言い 当たった部分を 
「座面(ざめん)」
と言います
f0067355_14243064.png

留まる原理は「挟み込む」ですから 一つの締結に対し座面は2ヶ所1組が基本です
「ダブルナット」の様に2つの座面を兼用する場合もあります
何かを挟むのではなくネジとネジとの間でギュッと挟む場合です
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ダブルナットの例
f0067355_15284357.png

反対に1つの締結に対し 座面が3ヶ所以上あるような設計は異常です
ネジ締結の原理は「挟み込む」のですから どことどこで挟んでいるのか
座面はどこなのか
設計する時はこれをはっきり答えられるようにしてください



と言う訳で今回のタイトル 「座面はどこなのか」 を説明する回ではなく 設計者に聞いているのです

どこを座面にして挟むんですか? つまり何と何を留めるんですか?

設計者自身がはっきり目的を意識しないと訳のわからん設計になります
挟みたい所が挟まってなかったり 挟みたくない所を挟んだり 挟む必要のない所を挟んだり
まったく必要性の無いネジが付いていたり 必要なのに役に立っていなかったり

「そんなバカな」って思うかも知れませんが さっそく全ネジ締結部位チェックしてくださーい




つづく



 
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by irukaworks | 2017-04-04 14:10 | 中学生からはじめるエコラン入門 | Comments(0)

ネジ締結のはなし 1 ~ ネジでなぜ留まるのか

この記事はエコラン競技振興のため これからエコランを始めようとする中高生のための情報を提供します


順不同でいきなり細かい話始めます
あとでインデックスで整理しますので



「螺旋(らせん)」と書いて「ねじ」とも読みます

ねじは歯車 バネ と並んでキカイの記号です
漫画でキカイが壊れる時は大体バネがボヨヨンでネジがヒュンでしょ
そのくらいキカイにとってはいつもいつも使う部品です


なのに


初心者に設計をさせると
まずネジの使い方がわかってない(´盆`;

ので

今から 易しく優しく説明します

頭の良い先生の授業では1時間目で有効径がどうのでメートル並目でユニファイウィットウォース管用テーパで強度区分のせん断応力とおっ始まりますが
頭の悪い私の授業ではその前にまず

「そもそもネジでどうして2つの部品がお互いにくっ付くのか」

はい
f0067355_0245226.png


まずこの原理を理解しましょう


ご唱和ください リピートアフタミー

「穴を合わせてピンを挿す」
「クソぢからで挟み込む」


さんーはいっ


今日はこれでオシマイ
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by irukaworks | 2017-02-28 00:35 | 中学生からはじめるエコラン入門 | Comments(0)

エコランカーをつくろう ~ルールを調べよう

この記事はエコラン競技振興のため これからエコランを始めようとする中高生のための情報を提供します

エコランカーを作るにあたって一番重要な事はなんでしょう
強度の計算? 動力の効率??
いえいえ 一番大切な事は「ルールを正しく知る」ことです
性能の悪いクルマであっても大会に出る事は出来ます
ルールに適合していないクルマでは大会に出る事も出来ません
つまりそれはエコランカーではないという事になります

伝統ある大会であってもルールはずっと同じとは限りません
ルール(レギュレーション)は必ず
公式最新
の資料を入手し 確認しましょう

以下主要大会のルールを車輛の主要寸法につき比較してみます

f0067355_1271465.gif

f0067355_2137650.png


上記はあくまでルールの一部です くれぐれも参考までに
ルールは必ず
公式最新のものを確認して下さい

更新履歴
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by irukaworks | 2016-09-29 04:14 | 中学生からはじめるエコラン入門 | Comments(2)

エコランをはじめよう ~出場する大会を選ぼう

この記事はエコラン競技振興のため これからエコランを始めようとする中高生のための情報を提供します

1・エコラン競技にはどんな種類があるの?

主なエコラン競技は エネルギーの種類によって大きく以下に分けられますf0067355_22363922.jpg
エネルギー/動力機関/主な大会名(主催者リンク付)

〇ガソリン/エンジン/エコマイレッジチャレンジ
〇鉛バッテリー/電気モーター/WEM-GP
〇乾電池/電気モーター/Ene-1GP(鈴鹿もてぎ
〇水素燃料電池/電気モーター/WEM

他にも組み合わせ動力のハイブリッドカーの競技などもあります
なお ソーラーカーは費用もかなり高くなり 上級者カテゴリーとしてこの記事では除外します

主要大会の競技形態

〇エコマイレッジチャレンジ
決められたコースを決められた周回数走行して使用した燃料の少なさを競います
1台づつバラバラにスタートし走行します
競技時間が決まっていて ある程度以上のスピードで走らなければ失格となります

〇WEM-GP
与えられたバッテリーを使用し規定時間走行して走行距離の長さを競います
つまりル・マン24時間などの耐久レースの様なスピードレースとなります
一斉にスタートして競走します

〇Ene-1GP
規定の乾電池を使用し 周回のラップタイムを競うタイムアタックと タイムアタックと時間レースの総合ポイントを競うクラスがあります


2・エコラン競技はどこでやっているの?
主なエコラン競技開催場所は以下です
f0067355_18414047.png
※文字が潰れて読み難い場合はクリックして拡大してください
他にも小規模な大会や学生限定大会など様々ありますので 情報収集して出場しやすい大会を探しましょう



つづく
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by irukaworks | 2016-09-24 18:59 | 中学生からはじめるエコラン入門 | Comments(0)

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イラスト:まるめな