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書籍サポート(「めっちゃメカメカ!2 ばねの設計と計算の作法)
「めっちゃメカメカ!2 ばねの設計と計算の作法」をご購入いただきましてありがとうございます。
読者の皆様のご意見や問題点のフィードバックなどをこのページ上で、サポートさせていただきたいと思います。

誤字・脱字など、書籍に不具合などございましたらご連絡いただければ、このページ上でご報告させていただきます。
また、重版があった際には修正させていただきます。
ご意見は、今後の出版の参考にさせていただきたく思います。
 



機械要素の代表格といえる歯車やねじ、軸受に並んで設計利用頻度の大きなものにばねがあります。設計実務の中でリンク機構を考案した場合、動作の自由度向上、動作の信頼性向上のために、積極的にばねを使います。
ところが、ばねを採用した機構を設計する場合、「設計するのが面倒くさい」「設計法がわからない」といった理由から、様々なバリエーションを取り揃えたカタログ品から荷重条件だけでばねを選定したり、従来機種に取り付けられているばねをそのまま利用したりする設計者が多く、最適な設計になっているか疑問が残ります。

ばねの設計は、公式にパラメータを当てはめて設計すればよいのですが、問題はそれらの公式に使われるパラメータのどれも未知数から設計しなければならず、パラメータをどのようにどういう順番で決定すればよいかわからず、計算を諦めてしまうことが多いと思われます。また、製品の性質によって圧縮ばねは使用するけど、引張りばねやねじりばねは使わないということがあり、業種の変更や転職によって、いざ引張りばねやねじりばねを設計しようとしても、設計としての感覚がわからず戸惑いさえ覚えるものです


カタログ品や流用品を使って設計することも一つの正しい手段ですが、「設計のやり方がわからない」という理由からばね設計を敬遠しているなら、話は別です。“基本的な機械要素の設計経験なくして、ベテラン設計者への道はなし!”
代表的なコイルばね設計の“理屈”を知ってください。

お詫び・

P105中段あたりに示した簡易式で初応力の解釈(材質による初応力減は、計算式に盛り込まずグラフ読み取りに限る)を誤解しており、その後の計算式に大きな影響が出ました。
上記の修正に伴い、影響の出た修正ポイントを下表の左列に★でしてしています。

大変申し訳ありません。


修正箇所 誤) 正) 修正適用
P18 表1-1   【横弾性係数E】  【縦弾性係数G    【縦弾性係数E】  【横弾性係数G 未定
P69
κの式の補足
 c:ばね係数  c:ばね指数 未定
P102
κの式の補足
 c:ばね係数  c:ばね指数 未定

P105
下から5行目
@ステンレス鋼線の場合は、鋼線の初応力の15%減とします。
Aりん青銅線、黄銅線、洋白線の場合は、鋼線の初応力の50%減とします。
B
ばね成形後に低温焼きなましを実施する場合は、上記で求めた値に対して、さらに鋼線で20〜35%減、ステンレス鋼線で15〜25%減とします。
@ステンレス鋼線の場合は、鋼線の初応力の15%減とします。
Aりん青銅線、黄銅線、洋白線の場合は、鋼線の初応力の50%減とします。
 ※上記の@とAはグラフから読み取る場合にのみ適用し、簡易式には適用しません。
B
ばね成形後に低温焼きなましを実施する場合は、上記で求めた値に対して、さらに鋼線で20〜35%減、ステンレス鋼線で15〜25%減とします。
未定

P145
図7-11の下側にある本文
初応力τi“は鋼線の値であり、今回材質はステンレス鋼線を選択したため、初応力を15%減、つまり、計算結果の85%と補正します。
  〔N/mm2

ステンレス鋼線を成形後、低温焼きなまし処理をすることから、τi‘をさらに20%減とします。
 〔N/mm2
よって、初張力は下式で求められます。
初張力:   〔N〕

この値は、本章第A項で目安とした初張力とほぼ同じであることが確認できました。

ステンレス鋼線を成形後、低温焼きなまし処理をすることから、τi‘を20%減とします。
 〔N/mm2
よって、初張力は下式で求められます。
初張力:   〔N〕

この値は、本章第B項で目安とした初張力と若干違う値となりました
未定

P146
表内の左下
初張力 0.26〔N〕
初張力 0.31〔N〕
未定

P146
上から7行目
未定

P146
上から8行目
仮パラメータで確認すると、ばねの目標である荷重P=0.7〔N〕に対して、±10%以内に入っているため、これでOKとします。 仮パラメータで確認すると、ばねの目標である荷重P=0.7〔N〕に対して、0.1〔N〕大きめにできましたが、安全率を見込んでいるのでOKとします。 未定

P146
上から14行目
未定

P149
下から5行目
未定

P149
下から1行目
未定

P150
下から7行目
未定

P150
下から3行目
「使用上の最大せん断応力」=534.4〔N/mm2〕 τ=257.3〔N/mm2〕 より、
「使用上の最大せん断応力」=534.4〔N/mm2〕 τ=264〔N/mm2〕 より、
未定

P151
上から6行目
未定

P151
上から7行目
未定

P151
図7-14
未定
P153
κ1'の式
κ1’の「’」が間違い 未定
P153
κ1'の式を追加
上記κ1の下に式を追加
未定

P153
σFAの式

未定

P153
下から4行目
σFA=491.1 σFA=513.6 未定

P154
上から6行目

P154
上から7行目

P154
図7-17
未定

P154
図7-17の
上に文章追加
 フックA部は曲げ応力を受けるため、材料係数は後述するP185の6行目に示すようにステンレス鋼線の場合、0.32を採用し補正する。 未定

P156
下から8行目
未定

P156
下から4行目
未定

P157
上から4行目

P157
上から5行目

P157
図7-19

未定

P159
右上の数値
荷重 1.91N
荷重 0.75N
荷重 1.96N
荷重 0.8N

P159
中央の表
初張力 N (0.26)

荷重時の長さ mm 29.1
荷重 N 0.75

荷重時の長さ mm 41.1
荷重 N 1.91
初張力 N (0.31)

荷重時の長さ mm 29.1
荷重 N 0.8

荷重時の長さ mm 41.1
荷重 N 1.96

P160
表の上から12行目
初張力 Pi= 0.26 〔N〕
初張力 Pi= 0.31 〔N〕

P160
表の上から15〜16行目
最小荷重 Pmin= 0.75 〔N〕
最大荷重 Pmax= 1.91 〔N〕
最小荷重 Pmin= 0.8 〔N〕
最大荷重 Pmax= 1.96 〔N〕

P160
表の上から25〜26行目
最小荷重でのせん断応力(コイル部) τ1= 91.8 〔N/mm2〕
最大荷重でのせん断応力(コイル部) τ2= 233.9 〔N/mm2〕
最小荷重でのせん断応力(コイル部) τ1= 98.0 〔N/mm2〕
最大荷重でのせん断応力(コイル部) τ2= 240.0 〔N/mm2〕

P160
表の上から29行目
繰り返し荷重を受ける最大せん断応力 τ= 257.3 〔N/mm2〕
繰り返し荷重を受ける最大せん断応力 τ= 264 〔N/mm2〕

P160
表の上から33〜34行目
応力修正係数(A部) K1’= 1.05
最大荷重での曲げ応力(A部) σFA= 491.1 〔N/mm2〕
応力修正係数(A部) K1 1.07
最大荷重での曲げ応力(A部) σFA= 513.6 〔N/mm2〕

P160
表の上から38行目
最大荷重でのせん断応力(B部) τFB= 292.3 〔N/mm2〕
最大荷重でのせん断応力(B部) τFB= 307.2 〔N/mm2〕

P160
表の上から41〜44行目
応力比 R= 0.39
・コイル部 上限応力係数 0.12
・フック部A 上限応力係数 0.25
・フック部B 上限応力係数 0.15
応力比 R= 0.41
・コイル部 上限応力係数 0.12
・フック部A 上限応力係数 0.26
・フック部B 上限応力係数 0.16
P166
表8-1
Ds 案内棒の直径 mm
ds 案内棒の直径 mm
未定
P172
dsの式
未定
P172
dsの式の横
ds:コイル内径部に設置する軸径 ds:コイル内径部に設置する軸径
D1:コイル内径
未定
P175
10行目
未定
P183
κbの式の補足
 c:ばね係数  c:ばね指数 未定
P196
dsの式
未定
P196
下から5行目
計算上で推奨される案内棒の直径が10.53〔mm〕となり、当初の案内棒径10〔mm〕でも問題ないレベルと判断できます
ここで、案内棒径の計算値が、実際の案内棒径より小さくなる場合や、逆に隙間が大きすぎる場合は、コイル径を変更して再調整するか、案内棒径の変更を検討します。
計算上で推奨される案内棒の直径が9.81〔mm〕となり、当初の案内棒径10〔mm〕では問題がある可能性があり、案内棒径を9.8〔mm〕にしなければいけません
このように、案内棒径の計算値が、実際の案内棒径より小さくなる場合や、逆に隙間が大きすぎる場合は、コイル径を変更して再調整するか、案内棒径の変更を検討します。
未定
P202
要目表の中
案内棒の直径 mm 10
案内棒の直径 mm 9.8
未定
P203
中段
ds=10.53
ds’=10
ds=9.81
ds’=9.8
未定



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