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コイルばね

記号の意味

ばねの設計に用いる記号を下記の表1に示します。また、横弾性係数Gの値は表2によります。

表1. 計算に用いる記号及び単位

記号 記号の意味 単位
d 材料の直径 mm
D1 コイル内径 mm
D2 コイル外径 mm
D コイル平均径 mm
Nt 総巻数
Na 有効巻数
Hs 密着高さ mm
Hf 自由高さ mm
c=D/d ばね指数
G 横弾性係数 N/mm2
P ばねにかかる荷重 N
δ ばねのたわみ mm
k ばね定数 N/mm
τ0 ねじり応力 N/mm2
τ ねじり修正応力 N/mm2
κ 応力修正係数

表2.横弾性係数:G(N/m㎡)

材料 Gの値
ばね鋼鋼材
硬鋼線
ピアノ線
オイルテンパー線
7.85×104
ステンレス鋼 SUS304

SUS316

SUS631J1

6.85×104

7.35×104

黄銅線 3.9×104
洋白線 3.9×104
リン青銅線 4.2×104
ベリリウム銅線 4.4×104

設計に用いる基本計算式

  1. 荷重とばね定数・たわみの関係
    線形特性をもつばねの荷重はたわみに比例するので

    となる。
  2. ばね寸法からばね定数を求める
    圧縮コイルばねにおいては、素線径にねじりがかかってタワミを生じるのでばね定数kは
  3. ねじり応力
  4. ねじり修正応力
  5. 密着高さ(端面を研削した場合)
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