引張ばねについての質問です．質問内容は以下の２点になります．
・最大たわみの計算方法について教えていただきたいです
・ばねの製造に関してばね定数，初張力，最大たわみを指定してばねを製造することは可能なのでしょうか
よろしくお願いします．
想定されている材質の機械的性質、寸法及び荷重値をもとにJISB2704-1、5.3に記載の式を用いて
バネ定数やタワミ等を算出のうえ、せん断未修正応力を算出いただく必要がございます。
応力を算出いただいたうえで、上記JISB2704に記載の図11を用いて、想定されている荷重値の応力が
許容せん断応力の80％以下であるか確認する必要がございます。
想定されている材質、ばね定数、初張力、最大タワミ、寸法、荷重値等がございましたら、
許容最大応力をこえていないか等、確認のうえ、製造検討は可能でございます。
よろしければ、詳細な仕様をご提示いただければ、弊社にて検討も可能でございますので、
下記問い合わせフォームよりお問い合わせいただけますと幸いでございます。
よろしくお願いいたします。
所定の剛性をもつ引張バネを設計したいと考えいます。剛性は、コイルの平均径、線径、巻数によって変わります。この3つの変数をどのように組み合わせればいいのでしょうか？
せん断応力をJSIB2704の図11の図で示された許容せん断応力に抑えるなどの条件をつけることで、3つの変数の範囲を絞れたりしますか？
よろしくご教示ください。
ご質問有難うございます。
剛性はばね定数のことを指しているものと考えます。
必要なばね定数に応じて３つの変数を決定頂ければと思いますが、 設定の際には、以下に
ご注意ください。
・コイルの平均径と線径の比（D/d）は4～22になるように設定ください。
その範囲を超えると引張バネの成形が難しくなります。
・有効巻数は3巻以上になるように設定ください。
巻き数が少なすぎると荷重特性が設計値と乖離する可能性が生じます。
以下は各寸法を決定する流れの例になります。
引張バネのせん断未修正応力は以下の式となります。
τ0＝（8×D×P）÷（π×ｄ^3）
ｄ：線径
Ｄ：コイル平均径
Ｐ：荷重
ここでD/dの制約を考慮すると以下の式の通り変換できます。
τ0≧（8×4×ｄ×P）÷（π×ｄ^3）
d ≧ (32P / (πτ₀))^(1/2)
（上記式はコイル平均径を線径４倍と決めた場合の式になります）
ここでJISB2704の図11を参照し許容せん断未修正応力を仮で設定し、ご検討されている荷重Ｐを代入すると最小線径が逆算できます。
後は、ばね定数の式
ｋ＝（Ｇ×d^4）÷（8×Ｎａ×Ｄ^3）
から有効巻き数を逆算していただければと思います。
もし、有効巻き数が３以下となれば線径を上げる等して再計算していただければと思います。
また寸法制約からあたりをつける例として、
例えば、最大外径が決まれば、D/dの制約(4～22)や許容応力から算出した最小線径をもとに、
最大平均径が決まります。あとは、必要なばね定数になるように有効巻数を決定します。
引張バネの長手方向の制約がある場合には、線径を仮で設定すれば、設定可能な最大有効巻数が決まります。あとは、必要なばね定数となるコイル平均径を決定します
線径を固定して、平均径と有効巻数を何度か変えながら、使用範囲の応力が許容せん断未修正応力以下に
なる各数値を探り、満足しなければ、線径を変えて、平均径と有効巻数を変えて、条件を満足するか探る、といったことを繰り返して、形状を決定することになります。
具体的な寸法・荷重特性のご要求があれば弊社で設計することも可能ですのでお気軽にご相談ください。
以上、よろしくお願いいたします。
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