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１．設計計算
1.1記号　ばねの設計計算に用いる記号は、表１による。

　

表１　記号

記号

 記号の呼び 単位
d 　材料の直径 mm
Di 　コイル内径 mm
Do 　コイル外径 mm
D 　コイル平均値D＝（Di＋Do）/2 mm
ΔD 　負荷状態におけるコイル平均値の減少 mm
N 　巻数 −
c 　ばね指数ｃ＝D/d −
E 　縦弾性係数 N/mm2｛kgf/mm2｝
I 　断面二次モーメント mm4
Z 　断面係数 mm3
P（P1、P2） 　ばねにかかる荷重 N｛kgf｝
M 　ばねに作用するねじりモーメント（トルク） N・mm｛kgf・mm｝
a1、a2 　腕の長さ mm
L 　ばねの有効部展開長さ mm
kT（kTd） 　ばね定数 N・mm/rad｛kgf・mm/rad（kgf・mm/deg）｝
φ（φd） 　ばねのねじれ角 rad（度、° ）
R（R1、R2） 　荷重作用半径 mm
Ds 　案内棒の直径 mm
xb 　曲げの応力修正係数 −
σ 　曲げ応力 N/mm2｛kgf/mm2｝

1.2 ばねの設計に用いる基本式　ばねの設計に用いる基本式は、次による。

1.2.1 腕の長さを考慮しなくてもよい場合 （図１参照）

また、(2)、(3)、(5)を角度（度）で示すと、

　

1.2.2 腕の長さを考慮する必要のある場合 （図２参照）

(9)を(2)、(3に代入し

また、(10)、(11)を角度数（度）で示すと、

　

1.3 設計に考慮すべき事項

1.3.1 縦弾性係数　ばねの設計に用いる縦弾性係数Eの値は、原則として表２によるのがよい。

　

表２　縦弾性係数　（E）

材料

 単位 N/mm2 ｛kgf/mm2｝

　　硬鋼線

206×103 ｛21×103｝                       

　　ピアノ線

 206×103 ｛21×103｝                       

　　オイルテンパー線

 206×103 ｛21×103｝                       

　　ばね用ステンレス鋼線　　

    SUS 302

    SUS 304

    SUS 304 N1

    SUS 316

    SUS 631

 186×103 ｛19×103｝                       
196×103 ｛20×103｝                       

　　黄銅線

   98×103 ｛10×103｝                       

　　洋白線

 108×103 ｛11×103｝                       

　　りん青銅線

  98×103 ｛10×103｝                       

　　ベリリウム銅線

 127×103 ｛13×103｝                       

　

1.3.2  ばねのねじり方向と応力の関係　この基本式は、最も標準的な形として巻数が３以上でコイルの内側に案内棒があり、ばねの一方の腕は、案内棒と同心の回転体に取り付けられ、ばねを巻き込む方向に負荷されるものと設定している。したがって、次の点に注意しなければならない。
ばねを巻き込む方向であれば基本式どおりでよいが、巻き込む方向の場合（図３参照）コイル内側に生じる最大引張応力σmaxは

ただし、Xbは、図4又は（15）による。

1.3.3 案内棒の選択　ばねを巻き込む方向にねじるとコイルの直径が減少するので、案内棒の直径Dsは、最大使用時のコイル内径（Di−ΔD）の約９０％にとるのが望ましい。

　

ここに,φmax、φdmaxは、最大ねじれ角である。

　

1.3.4 端末 端末の腕は、できるだけ単純な形状とし、曲げ半径は、できるだけ大きくするのが望ましい。
参考

端末の曲げ半径が小さい場合には、その部分に大きな応力を生じる可能性があり、ばねの寿命にまで影響するために設計上留意する必要がある。例えば、直線起こし形の場合の曲げ部に生じる応力は、設計条件によっては、高応力になることがあるので曲げ半径 r は線径 d より大きいことが望ましい。