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🌀 コイルばねのばね定数計算

線径・コイル径・巻数からばね定数を計算

圧縮コイルばねの寸法

ばね定数 k
—
1mm縮めるのに必要な力—
ばね指数 D/d—
📘 計算式と注意

📖 コイルばねのばね定数の使い方と解説

圧縮・引張コイルばねの線径・コイル径・有効巻数を入力すると、ばね定数(1mm縮める/伸ばすのに必要な力)を計算します。設計値の確認や、手元のばねがどれくらい硬いかの見積もりに使えます。

入力項目と操作の手順

計算式と、数値の決まり方

円筒コイルばねのばね定数は次の式で求めます。

k = G・d⁴ ÷ (8・D³・Na)

G は材料の横弾性係数(ばね用鋼線でおよそ 78,500 N/mm²)です。注目すべきは線径 d が4乗で効く点で、線を少し太くするだけでばねは急激に硬くなります。逆にコイル径 D と巻数 Na は分母にあるため、大きいほど柔らかくなります。

数値例:d=2mm、D=20mm、Na=10、G=78,500 N/mm² の場合、k = 78,500×2⁴ ÷ (8×20³×10) = 1,256,000 ÷ 640,000 ≒ 1.96 N/mm。つまり約2Nの力で1mm縮みます。

よくある質問と答え

Q. コイル径は外径と内径のどちらを入れますか?

A. どちらでもなく「平均径(中心径)」です。外径しか分からないときは「外径 − 線径」、内径からは「内径 + 線径」で平均径を求めてください。

Q. 総巻数と有効巻数の違いは?

A. 総巻数は端から端まで数えた全体、有効巻数はたわみに寄与する巻数です。圧縮ばねでは端を平らに処理した座巻(通常上下で約2巻)を引いた数を使います。

Q. ステンレスでも同じ式で計算できますか?

A. 式は同じですが G が変わります。SUS304系のばねでは約 68,500 N/mm² と鋼線より小さいため、同じ寸法でもばねは少し柔らかくなります。

覚えておくと役立つこと

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※計算結果は目安です。正確な判断は公的機関・専門家にご確認ください。