Advanced Compression Spring Analysis for Android APK

説明

アキシャル荷重コイルばねのばね定数

圧縮ばねまたは引張ばねの力学は、1 つのコイルの力と応力の定式化から解釈できます。

プログラムに示されているリング コイルの場合、両端に同じ大きさの 2 つの反対方向の力が加えられます。力が加えられた後、これらの 2 つの端は相対距離 e だけ移動します。負荷はコイルの軸方向に平行に作用します。この負荷は、コイル ワイヤに発生するねじりねじれによってスプリングによって抵抗されます。コイル ワイヤの総ねじりトルクは次のとおりです。

= T * L/(G J)=(F * R) * L/(GJ)

1 ループのねじれのシータ=トルク * (1 ループの長さ)/(G せん断弾性率 * J ねじり慣性)

T=トルク=F * R=力 * 半径=F * D/2

F=コイル スプリングの軸力

L=1 ループの長さ=* D

D=コイル径

J=* d ^ 4 /32

d=線径

したがって

= (F * D/2)* ( * D )/ (G * * d ^ 4 /32)

= F * D^2 */( G * * D^4/16)

= 16 * F * D^2/(G * D^4)

1 ループの軸方向の伸び=e=R *=D * /2=8 * F * D^3/(G * d^4)

1 ループのばね定数=k=F/e=(G * d^4)/(8 * D^3)

n ループの場合、総伸び=E=e * n

したがって、ばね全体のばね定数は F/E=(G * d^4)/(8 * n * D^3) です。

スプリングインデックス

ばね指数は、(D/d) の比率です。ここで、D はコイルの平均直径で、d はワイヤの直径です。一般的にばね指数は製造上、5～10程度で設計されます。

ばねの終了条件

圧縮ばねは、安定性を実現するために多くの終了条件を持つことができます。

閉じた端: スプリング ワイヤの端が次のループに接触します。

閉端と接地端

プレーンエンドグラウンド

プレーンエンド

コイル数

接地されている場合、圧縮スプリング エンド コイルは抵抗負荷に効果がないと見なされます。

エンドタイプ 非アクティブコイル数

閉鎖および接地 2

閉じて非接地 2

オープン 0

開いて接地 1

テーパー圧延（鍛造および熱間コイル） 1.5

荷重とたわみの関係

荷重とばねの高さの定義を右の図に示します。

H0: 理論上の自由高さ

H1: 負荷段階 1 の高さ

H2: 負荷段階 2 の高さ

HS：コイル同士が完全に接触したときの立体高さ

最小作業高さ: H1 - 0.85(H0 - HS)

スプリング コイルは完全な形状ではないため、理論的に計算されたスプリングの高さは実際の高さよりも低くなります。

応力と許容応力

圧縮ばねのねじり応力は次のとおりです。

= (8 F D K )/( D ^3)

ここで、K=( c + 0.2 )/ ( c -1)

C= D/d=ばね指数

圧縮ばねの許容応力は、材料の種類と製造プロセスによって異なります。最終的に応力評価は、改良グッドマン線図を使用したばねサービス ライフ サイクルのチェックの一部です。