この記事では、マシンとは何かについて説明します。したがって、機械の意味、機械の部品とは何か、さまざまな種類の機械とは何かを知ることができます。
機械とは何ですか?
マシンとは、特定の動作を実行する機械システムです。つまり、機械は、その動作によって作業の実行が容易になる、一連の結合された機械要素からなる装置です。
たとえば、油圧プレスは、さまざまな種類の材料を圧縮して圧縮するために使用される機械です。つまり、この機械を使えば人力では不可能な作業が可能になるのです。
機械の動作に必要なエネルギーには、機械エネルギー、化学エネルギー、熱エネルギーなど、さまざまな種類があります。現在、大多数の機械は電気モーターからエネルギーを得ていますが。
機械の概念と機械の概念を区別することが重要です。機械は動作を実行する単一の装置ですが、機械という用語は同じ目的に使用される一連の機械を指します。
機械の部品
マシンは次の要素で構成されています。
- メカニズム: 供給されたエネルギーを機械が設計された仕事に変換する機械のすべての部分です。
- モーター: これは、作業を行うために必要なエネルギーを提供する機械の一部です。
- 構造 (またはシャーシ) : これは、マシンの他のすべてのコンポーネントをサポートするマシンの部分です。
- ハウジング: これは、デバイスを保護する機械の部分です。通常、使用を容易にし、他の要素に取り付けられるようにするために、機械に固有の形状をしています。
- 安全部品：機械の目的達成には寄与せず、機械を使用する人を守ることを目的とした機械の部品です。
- 電子回路: 機械の動作を助ける一連のケーブル、センサー、および電気装置。
- インジケーターと画面: 一部のマシンには、ユーザーと対話し、エラーや特定の状況を警告するためのインジケーターまたは画面が付いています。
機械の種類
マシンがその目的を達成するために必要なステップの数に応じて、マシンは単純または複合に分類されます。
- シンプルなマシン: 単一のステップで作業を実行するマシン。したがって、このタイプの機械の操作は、たとえいくつかの機械要素が含まれていても、簡単です。例: レバー、滑車、くさび。
- 複合マシン: その有用性を実現するためにいくつかの手順を必要とするマシン。複合マシンは、直列に接続された複数の単純なマシンで構成されます。例: 自転車、クレーン、時計。
一方、機械は、動作に電気が必要かどうかによって分類することもできます。
- 手動機械: このタイプの機械は、機械を押して操作するため、機械に力を加える必要があります。例: レバー、プーリー システム、ウェッジ。
- 電気機械: 機械の動作には電流が必要です。電気は外部電源またはバッテリーによって生成できます。この種の機械には通常、モーターが内蔵されているため、騒音が大きくなります。例: コンピューター、テレビ。
簡易機械
単純な機械は、力の大きさまたは方向を変更できるタイプの機械です。簡単に言えば、単純な機械は、より少ない労力で、またはより快適に力を発揮するために使用される機械装置です。
たとえば、レバーは単純な機械です。レバーを使用すると、レバーを使用しない場合よりもはるかに少ない力で重い物体を持ち上げることができるため、単純な機械です。
つまり、単純な機械は、機械的な利点を提供する最も単純な機構として定義できます。
複合機
複合マシン は、複合マシンとも呼ばれ、単純なマシンのセットで構成されるマシンです。簡単に言えば、複合機械は、直列に接続されたいくつかの単純な機械を組み合わせた機械装置です。
機械的利点をさらに高めるために複合機械が使用されます。いくつかの単純な機械を組み合わせることで、より高い力が得られ、重量物の取り扱いが容易になります。
したがって、複合機械の動作には、1 つの単純な機械によってもたらされる力が次の単純な機械を作動させるように、いくつかの単純な機械を直列に組み合わせることが含まれます。したがって、ユーザーは最初の単純なマシンを起動するために必要な努力をするだけで済みます。
機械の機械的利点
機械のメカニカルアドバンテージとは、機械にかかる力がどの程度増幅されるかを示すパラメータです。したがって、機械的利点は、入力力と出力力の関係を示します。
数学的には、機械の機械的利点は、加えられた力に対する合力の比率として定義されます。
機械的利点は、加えられる力の速度を負荷の移動速度で割ることによっても計算できます。同様に、この式は、加えられた力の点の変位を荷重の変位で割ったものと等価です。
次に、メカニカル アドバンテージの式から、次の関係が導き出されます。
- VM>1 : 結果として生じる力は加えられた力よりも大きいため、機械は力の大きさを増加させます。一方、荷重が移動する距離は、力が加えられた点が移動する距離よりも短くなります。
- VM<1 : 結果として生じる力は加えられた力よりも小さいため、機械は力の値を減少させます。ただし、力の作用点で生じる変位よりも大きな荷重変位が得られます。
- VM=1 : 機械の結果として生じる力は、機械に加えられる力に等しい。荷重の変位と力の作用点も同じです。この種の機械は機械的な利点を提供しませんが、一般に、より快適な方法で筋肉強化を行うために使用されます。たとえば、単純な滑車を使用すると、下向きの力でおもりを持ち上げることができるため、荷物を持ち上げやすくなります。
機械と機構
最後に、マシンとメカニズムの違いについて詳しく説明します。これらは混同されやすい 2 つの概念であるためです。
メカニズムとは、人間がより少ない労力でより快適に作業を実行できるようにする一連の機械要素です。
つまり、機構とは、機械の動作を実行する部分、つまり、機械の機構は、仕事を行うために組み合わされる部品のセットです。
ただし、マシンはいくつかのコンポーネントで構成されています。したがって、メカニズムは機械の別の部分です。
つまり、機械という概念には機構という概念が含まれますが、機械は一般に複数のコンポーネントで構成されているため、その意味は同じではありません。