ねじりばね計算機

ねじりコイルばねは、両端が相対的に回転するとエネルギーを蓄えます。線材はコイル状ですが、主に受けるのは曲げ荷重であり、材料の純粋なねじりではありません。ばねは角変位に逆らうモーメントを発生します。弾性範囲内では、応答は一般に M = kθ という線形関係で近似できます。M はトルク、k は角ばね定数、θ は無荷重または取付基準位置からのたわみ角です。 この計算機では、ばね定数をニュートンミリメートル毎度、角度を度で入力します。両者の積がニュートンミリメートル単位のトルクです。蓄積される弾性エネルギーは線形トルク・角度曲線の下の面積で、最終トルクと角変位の積の半分になります。ジュールで求めるため、ニュートンミリメートルをニュートンメートル、度をラジアンに換算してから U = Mθ/2 を適用します。この換算は不可欠で、度を使った値をそのまま掛けてもジュールにはなりません。 カタログのばね定数は通常、線径、平均コイル径、有効巻数、縦弾性係数、補正係数に基づきます。製造公差、巻き方向、アーム形状、胴部の隙間、心棒との摩擦により、測定応答は変化します。また、材料が弾性を保ち、コイルやアームが干渉しない使用範囲を前提としています。特に繰り返し作動や安全上重要な組立品では、入手できるなら供給元の試験データを使ってください。 たわみ角は、記載されたトルクに対応する状態を基準に測ります。ばねは予荷重を与えて取り付けることがあるため、機構の角度がゼロでもばねトルクがゼロとは限りません。予荷重トルクが既知なら、総トルクは予荷重に k と追加のたわみ角の積を加えた値です。この簡易計算機は入力角度による線形の増分トルクを表示します。ばね選定や機構の釣り合いでは、予荷重を別途考慮してください。 ねじりばねはヒンジ、クリップ、ラッチ、釣り合い装置、車両部品、復帰機構などに使われます。角度の正負は巻き方向や見る方向によって決まります。表示トルクは入力角度の符号に従い、エネルギーはばねの意図された方向への負荷変位に対して特に意味を持ちます。推奨最大たわみ角、応力、繰り返し寿命の限界を設計規格やメーカー資料で確認してください。結果は定数の比較、試験データの確認、機構トルクとエネルギーの概算に役立ちますが、応力・疲労・安定性解析の代わりにはなりません。