シャフトのトルクを計算する方法

すべての物理学は、オブジェクトがどのように移動するか、およびオブジェクトが持つ特定の量（エネルギー、運動量など）が相互におよび環境とどのように交換されるかを説明することに関係しています。 おそらく、運動を支配する最も基本的な量は力であり、これはニュートンの法則によって説明されています。

力を想像するとき、あなたはおそらくオブジェクトが直線で押されたり引っ張られたりすることを想像します。 実際、物理科学のコースで力の概念に最初に触れた場合、これは最も単純なために提示される種類のシナリオです。

しかし、回転運動を支配する物理法則には、基礎となる原理が同じであっても、まったく異なる変数と方程式のセットが含まれています。 これらの特別な量の1つはトルク、これはしばしば機械のシャフトを回転させるように機能します。

力は、簡単に言えば、プッシュまたはプルです。 オブジェクトに作用するすべての力の正味の効果が相殺されない場合、その正味の力によってオブジェクトが加速するか、速度が変化します。

おそらく、あなた自身の直感や古代ギリシャ人の考えに反して、力はそうではありません 一定の速度でオブジェクトを移動するために必要な、加速度はの変化率として定義されます 速度。

場合a= 0、変化v= 0であり、他の力（空気抵抗や摩擦を含む）がオブジェクトに作用しない限り、オブジェクトが動き続けるために力は必要ありません。

閉鎖系では、存在するすべての力の合計がゼロの場合そして存在するすべてのトルクの合計もゼロであり、システムは平衡、その動きを変えることを強制するものは何もないので。

物理学における力に対応する回転はトルクであり、次の式で表されます。​T​​.

トルクは、考えられるほぼすべての種類のエンジニアリングアプリケーションの重要なコンポーネントです。 回転シャフトを含むすべての機械にはトルクコンポーネントが含まれています。トルクコンポーネントは、輸送の世界のほぼ全体を占め、農機具など、産業界ではさらに多くの要素を占めています。

トルクの一般式は次の式で与えられます。

どこF長さのレバーアームに加えられる力ですrある角度でθ. sin0°= 0およびsin90°= 1であるため、力がレバーに垂直に加えられたときにトルクが最大化されることがわかります。 あなたが経験したかもしれない長いレンチの経験について考えるとき、これはおそらく直感的に理にかなっています。

• トルクの単位はエネルギー（ニュートンメートル）と同じですが、トルクの場合は決して「ジュール」と呼ばれます。 そして、エネルギーとは異なり、トルクはベクトル量です。

シャフトトルクを計算するには（たとえば、カムシャフトトルクの式を探している場合）、最初に話しているシャフトの種類を指定する必要があります。

これは、たとえば、くり抜かれ、すべての質量が円筒形のリングに含まれているシャフトは、同じ直径のソリッドシャフトとは異なる動作をするためです。

中空シャフトまたは中実シャフトの両方でのねじれの場合、せん断応力、に代表されるτ（ギリシャ文字のタウ）が登場します。 また、ある領域の極慣性モーメント​, ​J、回転問題の質量のような量が混合に入り、シャフト構成に固有です。

シャフトのトルクの一般式は次のとおりです。

どこrはレバーアームの長さと方向です。 中実シャフトの場合、J（π/ 2）の値を持ちますr​⁴.

くり抜かれたシャフトの場合、J代わりに（π/ 2）（r​_o⁴ – ​r​_私⁴）、 どこr​_oと ​r​_o はシャフトの外側と内側の半径です（空のシリンダーの外側の固体部分）。