エンジニアのための技術講座

ローコストオートメーション講座

掲載日:2011年05月20日

カテゴリ : 設計のヒント

第497回 機械工学と自動機設計-16:はりのつりあい

 構造物に力が作用するとその反力の作用により構造物は力のつりあい状態で安定します。「はり」構造の場合のつりあい状態について解説します。

(1)「はり」のつりあい

 「はり」に加えられるいろいろな荷重に応じてはりの支点に反力が生じます。この荷重と反力により力がつりあいの状態となります。このつりあいの状態が成り立つには次の条件が必要です。

=はりのつりあい条件=
1) 合力(荷重と反力の和)はゼロ。
2) 力のモーメントの和ははりのどの断面をとってもゼロ。

解説:

・合力の和とは、上からの力と下から支える力の和の意味であり、「合力がゼロ」とは荷重と反力の値は一致してちからのベクトル方向が反対という状態を示している。

・力のモーメントの和とは、1つの支点を選択した場合に、その支点に作用する全てのモーメントの和がゼロであること。

(2)「はり」の反力の算出法

「はり」の反力の算出法

(3)機械設計と安全率

・上の計算式からはり構造の支点にかかる荷重の反力を計算できます。

・実際の機械設計の場面では、機械装置の設計箇所に作用する荷重の種類に適合する安全率を加味して強度設計を進めます(下表参照)。

機械の構造材料安全率
静的な荷重動的な荷重激しい繰り返し荷重
衝撃的な荷重
3 5~8 12
鋳鉄 4 6~10 15

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