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ばねの硬さと、縮む量を知る

技術計算（試験公開）

図の条件を確認し、入力例と結果を順番に見ていきましょう。数値を変更する操作は計算画面で行います。

1. 図で、何を調べるか確認する

圧縮コイルばねを横から見た説明です。線径と平均コイル径を見分けます。

青は入力、赤橙は結果です。図は以下の固定の入力例を説明する模式図です。寸法や変形の比率を実物どおりに再現したものではありません。

2. 入力する値の例

線径 d 何を入力する？図の記号が示す部分の寸法を入力します。半径と直径、内径と外径、部材全長と支持間隔を区別します。	2 mm
平均コイル径 D（外径−線径）何を入力する？図の記号が示す部分の寸法を入力します。半径と直径、内径と外径、部材全長と支持間隔を区別します。	20 mm
有効巻数 Na 何を入力する？入力名の記号を図と照らし合わせ、対象の寸法・仕様・運転条件を確認します。例の数値は、自分の条件に置き換えます。	6
総巻数 Nt 何を入力する？入力名の記号を図と照らし合わせ、対象の寸法・仕様・運転条件を確認します。例の数値は、自分の条件に置き換えます。	8
横弾性係数 G（入力例）何を入力する？ Eは引張・圧縮、Gはせん断の変形しにくさを表す弾性係数です。降伏強さ・許容応力とは別です。実際の材料規格・温度・方向に対応する値を使います。表は比較用で、材料選定値ではありません。等方弾性体ではG=E/[2(1+ν)]なので、別々の資料を使う場合も整合を確認します。数値は接触・潤滑・温度などの条件に合わせて決めます。この表の初期値は入力例です。	77 GPa
圧縮荷重 F 何を入力する？押す・引く作用の大きさです。Nなどの力の単位で入力します。質量kgを入力する欄ではありません。	50 N
自由長 L 何を入力する？図の記号が示す部分の寸法を入力します。半径と直径、内径と外径、部材全長と支持間隔を区別します。	50 mm

固定の説明例です。係数・物性値・比較基準は推奨条件ではありません。自分の条件は計算画面で入力します。

3. この例の計算結果

ばね定数 k: 3.20833 N/mm
線形モデルの圧縮量 δ: 15.5844 mm
補正したせん断応力: 364.412 MPa

ばね定数は1 mmなど縮めるために必要な力の割合です。密着に達すると、この線形式の縮み量をそのまま使えません。平均コイル径と外径を区別します。

4. どの式で求めている？

k = Gd⁴/(8D³Na); δ=F/k; C=D/d; Kw=(4C−1)/(4C−4)+0.615/C; τ=Kw 8FD/(πd³)

表の単位のまま式へ代入できるとは限りません。計算画面では、選んだ単位を内部の基準単位へ換算して計算しています。

この計算で扱う条件・含まれないもの

円形丸線・小さいピッチ角・線形弾性の圧縮コイルばねです。密着高さは総巻数×線径の簡易値で、座面の仕上げによる補正は含みません。疲労・許容応力・座屈・共振・製造公差・密着後の挙動は計算しません。

自分の条件を入力する →

「この入力例を計算で試す」は例の数値を読み込みます。「自分の条件を入力する」は計算画面を通常どおり開きます。