美しい単振動を生むスコッチヨーク機構!仕組みと設計の要点を徹底解説

美しい単振動を生むスコッチヨーク機構!仕組みと設計の要点を徹底解説

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スコッチヨーク機構の挙動は、高等数学を用いずとも極めてシンプルな計算式で完全に記述できます。クランク半径を $r$、角速度を $\omega$、時間 $t$(クランク角度 $\theta = \omega t$)と置いた場合、往復スライダの運動方程式は以下の通りです。

物理量計算式特徴変位 $x$$x(t) = r \cos(\omega t)$幾何中心を原点とした完全な余弦波速度 $v$$v(t) = -r \omega \sin(\omega t)$ストローク中心($\theta=90^\circ, 270^\circ$)で最大速度加速度 $a$$a(t) = -r \omega^2 \cos(\omega t)$両端の上死点・下死点で最大加速度

スライダークランク機構ではロッド長比に起因する2次以上の高調波成分(2次振動)が発生しますが、スコッチヨーク機構には高調波が存在しません。このため、慣性力のバランス取りが容易であり、振動試験装置や精密な往復駆動が求められる試験機において絶大な信頼を得ています。

井上 凛
著者

井上 凛

心身ともに健康で持続可能なライフスタイルをテーマに、最新のウェルネストレンドを発信中。