この計算にアプローチする方法の内訳は次のとおりです。
1。システムを定義します：
* エンジンの種類： 往復エンジン（ガソリン、ディーゼルなど）、ロータリーエンジン、または別のタイプですか？
* クランクジオメトリ： クランク半径、ロッドの長さ、およびその他の関連する寸法を決定します。
* 動作条件： エンジン速度（rpm）、エンジンの荷重（トルク）、およびサイクル内のピストンの位置を指定します。
2。力を特定します：
* ガス圧力： これは、燃焼プロセスのためにピストンに作用する主な力です。これは、シリンダーとピストン領域内のガス圧の関数です。
* 慣性力： ピストンとコネクティングロッドには質量があり、加速により慣性力があります。この力は、ピストンの位置とエンジン速度によって異なります。
* コネクティングロッド力： この力は、コネクティングロッドを介してクランクに送信されます。これは、接続ロッドベアリングのガス圧力、慣性力、および摩擦力の組み合わせです。
* クランクピンフォース： この力は、クランクピンのコネクティングロッドによって発揮されます。クランクアームに垂直に作用するコネクティングロッド力の成分です。
* 摩擦力： ピストンリング、ピストンピン、およびコネクティングロッドベアリングには、クランクの全体的な力に寄与する摩擦力があります。
3。 分析方法または数値的方法：
* 分析方法： 単純なケースでは、基本的なメカニズムと運動学の原理から派生した分析方程式を使用して、力を計算できます。これらの方程式には、多くの場合、三角法、計算、およびベクター分析が含まれます。
* 数値方法： より複雑なケースの場合、クランク内の力と応力をシミュレートするために、有限要素解析（FEA）などの数値的方法が採用されています。これらの方法はより計算集中的ですが、力のより正確な表現を提供します。
4。クランクの特定の場所を検討してください：
* crankpin： クランクピンに作用する力は、通常、考慮すべき最も重要です。それらは、クランクの曲げとねじれストレスに直接影響します。
* クランクアーム： クランクアームは、クランクピンの力とクランク角度に応じて、曲げ力とせん断力の両方にさらされます。
* クランクシャフト： クランクシャフトは、クランクの回転によりねじれ力の影響を受けます。
重要な考慮事項：
* 動的分析： クランク上の力はエンジンサイクル中に絶えず変化しているため、正確な結果を得るには動的な分析が必要です。
* 摩擦と摩耗： エンジン成分の摩擦力は、クランク上の力に大きく影響する可能性があります。摩耗や裂傷は、時間の経過とともにこれらの力の変化につながる可能性があります。
* エンジン設計： 特定のエンジン設計とその動作条件は、クランクに作用する力に大きく影響します。
ツールとリソース：
* コンピューター支援エンジニアリング（CAE）ソフトウェア： ANSYS、ABAQUS、SOLIDWORKSなどのFEAソフトウェアを使用して、クランク上の力の詳細な分析に使用できます。
* エンジンデザインの本とマニュアル： これらのリソースは、エンジンの原則、クランク設計、および力の計算方法に関する詳細な情報を提供します。
要約すると、クランクに作用する力の計算には、エンジンの仕組み、運動学、および特定の動作条件を包括的に理解する必要があります。分析的および数値的方法を使用してこれらの力を決定できますが、正確な結果には、さまざまな要因と適切なツールとリソースの使用を慎重に検討する必要があります。
