弹簧设计相关资料

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1、■資　料　集1．ばねの定義と機能ばねとは、ＪＩＳＢ０１０３（ばね用語）で「物体の弾性又は変形によるエネルギーの蓄積などを利用することを主目的とする機械要素」と定義されており、金属、ゴム、プラスチック等の材料が持っている弾性を、より有効に利用できる形につくられてもので、力を受けて変形した後、その力が除かれた時に元の形にもどるような強さを有する機械要素を総称する。ばねの機能としては次のものがある。（１）荷重とたわみの関係荷重とたわみの関係には種々のものがあるが、通常の引張り、圧縮ばねのように、荷重を受けたとき、図1.1の

2、ように直線的に変化するものは、ばね秤の質量の表示に用いられる。また皿ばねのように、図1.2に示す特殊な関係を示すものもあり、自動車のクラッチに用いられ、ペダルの踏力の低減をはかっている。図1.1荷重特性（線径）図1.2荷重特性（非線径）図1.3ばねに蓄えられるエネルギー（２）エネルギーの蓄積、吸収ばねに蓄えられるエネルギーは図1.3の斜線を引いた部分の面積に相当し、時計や玩具のぜんまいにエネルギーを蓄えた後、それらを動かす力として利用される。（３）振動、衝撃の緩和振動、衝撃の緩和については、機械の基礎に用いて、振動が

3、建物や外の機械に伝わるのを少なくしたり、車両の懸架ばねのように路面から伝わる衝撃をダンパーなどと併用して緩和したりする。2．ばねの分類と特性2-1.形状による分類┌─円筒形圧縮コイルばね├─円すい形圧縮コイルばね┌─圧縮コイルばね─┼─つづみ形圧縮コイルばね┌─コイルばね──┼─引張りコイルばね└─たる形圧縮コイルばね│└─ねじりコイルばね│┌─だ円重ね板ばね│┌─重ね板ばね───┼─半だ円重ねいたばね├─板ばね    ──┤├─対象重ね板ばねばね──┤└─薄板ばね└─非対象重ね板ばね├─トーションバー│┌─接触形渦

4、巻ばね├─渦巻ばね ──┤│└─非接触形渦巻ばね├─竹の子ばね├─皿ばね├─線細工ばね└─ファスナーばね2-2.使用材料による分類┌─炭素鋼ばね┌─鋼ばね ──┤│└─合金鋼ばね┌─金属ばね─┤││┌─銅合金ばね│└─非鉄金属ばね┼─ニッケル合金ばねばね──┤└─その他│┌─ゴムばね││┌─空気ばね│├─流体ばね┤└─非金属ばね┤└─液体ばね├─合成樹脂ばね│└─その他2-3.製造方法による分類┌─コイルばね┌─熱間成形ばね┼─重ね板ばね│└─トーションバーばね──┤│┌─線ばね└─冷間成形ばね┼─薄板ばね├─トーシ

5、ョンバー└─線細工ばね熱間成形ばねとは、素材が赤熱された状態で成形されたばねを言い、一般的に大型のばねに利用される。冷間成形ばねとは、素材を常温で成形するばねを言い小形のばねのほとんどはこの方法で成形される。2-4.用途による分類┌─荷重の規定調……はかり、安全弁ばね、┌─静的条件で使用┤ブルドン管式圧力系ばね│されるばね└─蓄積エネルギーの利用……コードリールのばね、定荷重ばねばね──┤│┌─復元性の利用……弁ばね、調速機ばね、定荷重ばね└─動的条件で使用┼─振動緩和……車両懸架ばね、防振ばねされるばね└─衝撃エネ

6、ルギーの吸収……連結機、昇降機の緩衝ばね3．ばねの設計に使われる用語3-1.応力と歪み1.(1)応力 材料に外力を加える時、材料内部に誘起される力を応力という。 応力は普通材料に仮想した断面について考える。例えば右図の棒ＡＢの軸に沿って引張り荷重Ｗ，Ｗが作用したとき、横断面ＸＸを考えれば、もし応力がこの面に作用しなければＷ，Ｗなる引張り荷重のために棒はこの面ではなれなければならない。しかし実際は離れないからＸＸなる断面には、Ａ，Ｂに作用する荷重Ｗ，Ｗと等大相反する力Ｗ１、Ｗ２が生じ荷重と釣合っていると考えられる。これ

7、が応力であってこの事から応力は断面に於いて等大相反することがわかる。そして応力は断面の一方の部分が他の部分に及ぼす力であって、断面の両側の材料は断面において互いに引き合っていると考えられる。故に応力の大きさと方向とは一方のものをとって表せばよい。荷重が引張り荷重の時、応力は引張応力、圧縮荷重の時は、圧縮応力、せん断荷重の時はせん断応力という。また､応力の方向と垂直な断面を考えてこの断面積をＡ[mm2]とし、Ａに働く引張り荷重をＰとすれば、応力σはで表される。せん断荷重Ｐ[N]が物体に加えられた時も同様に、応力の方向と

8、平行な断面を考えてこの断面積をＡ[mm2]とし、断面積に働くせん断荷重をＰ[N]とすれば、せん弾力τはで表される。線径ｄ=3、引張り荷重P=1000Nの場合の応力はとなる。 1.（２）ひずみ物体に荷重が加わると物体は変化する。この時変化前の形に対する変化の割合をひずみと言う。 右図(a)のように引張り荷重が物体に作用する時は、荷重の加わった方向