▷ クランクリンク機構：その仕組み、用途、仕組み...

この記事では、コンロッドクランク機構とは何か、またその用途について説明します。さらに、コンロッドクランク機構を構成するさまざまな部品とこの機構の公式についても説明します。

コンロッドクランク機構とは何ですか?

コンロッド・クランク機構は、円運動を並進運動に、あるいはその逆に変換するために使用される機構です。つまり、コネクティングロッドクランク機構は、回転運動を往復直線運動に変換し、またその逆も行います。

コンロッド・クランク機構は主にコンロッドとクランクから構成されます。したがって、2 つの機械部品が組み合わされて、回転運動から直線振動運動に移行します。

上の画像でわかるように、灰色のバー (クランク) は回転運動を実行し、緑色のバー (クランク) の右端は直線運動を実行します。このように、コンロッドクランク機構により、回転運動から直線運動への移行が可能となる。

コネクティングロッドクランクシステムは最近の発明ではありませんが、ローマ帝国ではすでに使用されていました。しかし、非常に単純な機構に見えますが、自動車の内燃機関などに応用されるなど、工学的にも応用が広がっています。

主に、コンロッドクランク機構には次の要素が含まれます。

コネクティングロッドクランク機構とそのコンポーネントの定義を理解したら、この機構の動きを研究できる数式が何であるかがわかります。

コンロッドクランク機構の方程式を求めるには、次の機構の運動図に示されているパラメーターを使用します。

クランクの固定端を基準にすると、クランクの端の位置 (x) は、クランクの水平投影とクランクの水平投影を加えたものに等しくなります。したがって、コンロッドクランク機構の式は次のようになります。

$\displaystyle x=r\cdot\text{cos}(\theta)+\sqrt{l^2-r^2\cdot\text{sin}(\theta)}$

ただし、このタイプのメカニズムの式は簡略化できます。コンロッドの長さがクランクの長さよりもはるかに長い（l>>r）と考えると、式は次のようになります。

$\displaystyle x=r\cdot\text{cos}(\theta)+l\sqrt{1-\frac{r^2}{l^2}\cdot\text{sin}(\theta)}$

$\displaystyle x=r\cdot\text{cos}(\theta)+l$

最後に、コンロッドクランクシステムの最も一般的な用途をいくつか見ていきます。

ピストンエンジン: 内燃エンジンは、コンロッドクランク機構の最も広範な用途であることは間違いありません。この機構の機能は、燃料の爆発中に生成されるエネルギーをクランクシャフトの円運動に変換することです。非電気自動車はこのタイプのエンジンを使用します。
油圧ポンプ: クランクシャフトはコネクティングロッドクランクシステムを駆動し、ピストンはポンプからの流体を駆動します。
ミシン: このタイプのミシンの動作は、コンロッドクランク機構に基づいています。
自動化されたおもちゃ: 自動動作を備えたほとんどのおもちゃは、動作するためにクランク機構も使用します。