コイル（円錐）スプリング力計算機は、コイル（円錐）スプリングによって加えられる力を計算するツールです。 円錐ばね 圧縮または伸長時に、円錐ばねはさまざまな直径を持ち、コンパクトな設計と非線形の荷重支持能力を実現します。これらのばねは、スペースの制約と制御された力が重要な機械システムで広く使用されています。計算機は、ばね定数、材料特性、変形などの重要なパラメータを考慮して、力を決定するプロセスを簡素化します。 機械設計ツールのカテゴリエンジニアや設計者がスプリングの挙動を正確に分析するのに役立ちます。
コイル（円錐）ばね力の計算式
円錐コイルばねによって及ぼされる力は、次の式を使用して計算されます。
どこ：
- F バネによって発揮される力（ニュートン）です。
- k バネ定数（N/m）です。
- x バネの圧縮または伸長（メートル）です。
バネ定数（k）の詳細な計算：
バネ定数は、バネの材料特性と幾何学的特性から導き出されます。
k = (G * d^4) / (8 * N * R_mean^3)
どこ：
- G バネ材料の剛性率（N/m²）です。
- d ワイヤの直径（メートル）です。
- N アクティブコイルの総数です。
- R_平均 平均です の半径 コイル（メートル）。
平均半径（R_mean）の計算:
平均半径は次のように計算されます。
R_平均 = (R_トップ + R_ベース) / 2
どこ：
- R_トップ 円錐ばねの上部にある最小のコイルの半径（メートル）です。
- R_ベース 円錐ばねの根元にある最大コイルの半径（メートル）です。
一般的な円錐ばねパラメータの事前計算表
以下に、一般的な材料の典型的な円錐ばねパラメータとその結果得られるばね定数の参照表を示します。
| 材料 | 線径(d) | コイル数 (N) | 平均半径 (R_mean) | 剛性率（G） | ばね定数(k) |
|---|---|---|---|---|---|
| 鋼鉄 | 0.005 m | 10 | 0.02 m | 79 × 10⁹N/m² | 98 N / m |
| ステンレス鋼 | 0.006 m | 8 | 0.025 m | 77 × 10⁹N/m² | 132 N / m |
| 銅 | 0.004 m | 12 | 0.015 m | 44 × 10⁹N/m² | 68 N / m |
| アルミニウム合金 | 0.007 m | 6 | 0.03 m | 26 × 10⁹N/m² | 44 N / m |
この表は素早い見積りに役立ち、特に予備設計に役立ちます。
コイル（円錐）スプリング力計算機の例
次のパラメータを使用して円錐ばねによって及ぼされる力を計算してみましょう。
- 線径（d） = 0.005mです。
- アクティブコイル数（N）= 10。
- 最小コイルの半径（R_トップ） = 0.015mです。
- 最大コイルの半径（R_ベース） = 0.025mです。
- 剛性率（G） = 79 × 10⁹ N/m²。
- 圧縮（x） = 0.01mです。
ステップ1: 平均半径を計算する
R_平均 = (R_トップ + R_ベース) / 2
R_mean = (0.015 + 0.025) / 2 = 0.02 m
ステップ2: バネ定数を計算する
k = (G * d^4) / (8 * N * R_mean^3)
k = (79 × 10⁹ * (0.005)^4) / (8 × 10 × (0.02)^3) ≈ 98 N/m
ステップ3: 力を計算する
F = k * x
F = 98 × 0.01 = 0.98N
したがって、スプリングは与えられた圧縮下で 0.98 ニュートンの力を発揮します。
最も一般的な FAQ
円錐ばねは、剛性が可変のコンパクトな設計を提供し、より優れた荷重管理と省スペースのアプリケーションを可能にします。
剛性率は、エンジニアリング ハンドブックまたはメーカーの仕様から得られる材料特性です。これは、せん断変形に対する材料の抵抗を表します。
はい、同じ原理が適用されますが、変形（x) は圧縮ではなく拡張を表します。