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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、縦弾性係数E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 単位 記号の意味
d 材料の直径 mm
Di コイル内径 mm
D0 コイル外径 mm
D コイル平均径 D=( Di + D0)/2 mm
ΔD 負荷状態におけるコイル平均径の減少 mm
N 巻数
v 材料のポアソン比(0.3)
c ばね指数 c=D/d
E 縦弾性係数 GpaまたはN/mm2
l 断面2次モーメント
Z 断面係数
P(P1, P2) ばねにかかる荷重(力) N
M ばねに作用するねじりモーメント(トルク) N・mm
a1, a2 腕の長さ mm
L ばねの有効部展開長さ mm
kr (krd) ばね定数 N・mm/rad(N・mm/度)
φ(φd) ばねのねじれ角 rad(度,°)
R(R1, R2) 荷重作用半径 mm
Ds 案内棒の直径 mm
kb 曲げの応力修正係数
σ 曲げ応力 GpaまたはN/mm2

表2.縦弾性係数:E(N/m㎡)

材料 Eの値
ばね鋼鋼材
硬鋼線
ピアノ線
オイルテンパー線
206×103
ステンレス鋼 SUS302

SUS304

SUS631

186×103

196×103

黄銅線 98×103
洋白線 108×103
リン青銅線 98×103
ベリリウム銅線 127×103

設計に用いる基本計算式

ねじりコイルばねの設計について

ねじりコイルばねは、コイル部から伸びる腕部部分に生じる曲げタワミを考慮して設計する
必要があります。

腕部分の考慮の要否については、次の式で判断することできます。
La+Lbが0.09πDN以上であれば、腕部長さを考慮することが望ましいです。



図. ねじりコイルばねの腕の長さ

ねじりコイルばねのばね定数 Kt は次の式で求めることができます。

腕部分の長さを無視できる場合


腕部分の長さを無視できない場合

また、いずれの応力 σ も次の式で求めることができる。


表. ばね指数「c」と曲げ応力修正係数「κb」の関係

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