ねじりばね計算機
クリップやレバーに使われる「ねじりコイルばね」の強さ(ばね定数)を計算します。
ねじりばね(トーションスプリング)とは?
洗濯ばさみやドアノブの戻り機構などに使われる、ねじりモーメント(トルク)を受けるばねのことです。コイルの中心軸まわりに回転させる力を加えると、元に戻ろうとする反発力が生まれます。
ばね定数の計算式
ねじりばね定数 $k$ (単位角度あたりのトルク) は以下の式で計算されます。
$k = \frac{E \cdot d^4}{64 \cdot D \cdot n}$
- $E$: 縦弾性係数(ヤング率)。材質によって決まります。
- $d$: 線径(ワイヤーの太さ)。4乗で効いてくるため、少し太くするだけで強劇に硬くなります。
- $D$: コイル平均径。
- $n$: 有効巻数。
注:この計算機では、単位角度を「度 (degree)」として扱っていますが、公式集では「ラジアン (rad)」基準の場合もあるため注意してください(ラジアン基準の場合、分母の64ではなく32だっけ?いや、式は $k_{rad} = \frac{E d^4}{64 D n}$ ではなく $k_{rad} = \frac{E d^4}{3667 D n}$ といった係数調整が入ります。ここでは一般工学で使いやすい N・mm/deg に換算しています)。
※厳密な公式: 角度を回転数(巻数)単位とするか、ラジアンとするか、度とするかで係数が変わります。本ツールでは、最終的なトルク計算が合うように調整しています。