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コイルばねの設計で応力修正係数というものがあるのでうが、これはどういった意味があるのでしょうか?

詳しく教えてもらえませんでしょうか???

よろしくおねがいします。

A 回答 (2件)

簡単に説明すると


応力計算式は材料の平均応力値を求めるもの。
最大応力は素材表面に発生するために,実際には平均応力値では許容応力以下で破損してしまいます。
それを補正するために応力修正係数を取り入れています。
ねじり度合いが強くなるほど(D/dが小さい)ほど、修正係数は大きくなります。
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基本的な円筒形コイルばねの設計にはJIS B2704で決められております。


#1さんにも回答がありますが最大応力は素材表面に発生します。
ばねが荷重受けますとたわみ、ねじり、曲げモーメントを受けます。
それからせん断力、圧縮力も受けます。
ばねが荷重を受け、たわんだ時のピッチ角は小さいので曲げと圧縮はほとんど加味しなくてよく、また修正係数(ばね指数)C=D/dの比が4以上であればねじりモーメントよりせん断力の影響が小さいのでねじりモーメントだけを考慮すればよいことになります。
これらを検討しワールなどにより修正式が出ています。

詳しくは下記へジャンプしてください。

参考URL:http://www.misumi.co.jp/assy/tech/book_167.htm
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Qボルトの許容せん断応力について

ボルトの許容せん断応力の求めかたを教えてください。
材料はSS400
ボルトはM20 
です。
計算式だけでもかまいませんのでよろしくおねがいします。

Aベストアンサー

許容応力は「建築基準法」、「鋼構造設計規準(以下、S規)」など各種法令基準で決められていて、それぞれ数値が異なりますし、ボルトの場合、一面せん断か二面せん断か、せん断力と同時に引張力も受けるのか、などでも違ってくるんですが、

ボルトの許容せん断力を求める一番簡単な方法は、S規に基づく次の計算方法だと思います。

SS400の許容せん断応力度f=0.7 ton/cm^2・・・S規で決まってます。

このfの値にボルトの軸の断面積(M20であればA=3.14cm^2)を掛ければ、許容せん断力(A×f=2.198ton)が求まります。

なお、この値は長期荷重に対する許容値で、風荷重等の短期荷重に対しては1.5倍
することができます。

こんなんでどうでしょうか?

ちなみに、

http://www.kawasaki-steel.co.jp/binran/index.html

にその他いろいろデータが載ってます。

参考URL:http://www.kawasaki-steel.co.jp/binran/index.html

許容応力は「建築基準法」、「鋼構造設計規準(以下、S規)」など各種法令基準で決められていて、それぞれ数値が異なりますし、ボルトの場合、一面せん断か二面せん断か、せん断力と同時に引張力も受けるのか、などでも違ってくるんですが、

ボルトの許容せん断力を求める一番簡単な方法は、S規に基づく次の計算方法だと思います。

SS400の許容せん断応力度f=0.7 ton/cm^2・・・S規で決まってます。

このfの値にボルトの軸の断面積(M20であればA=3.14cm^2)を掛け...続きを読む

Q圧入の設計

お世話になります。

自動車部品の一部には、ある金属の内径部にそれより多少大きい外径のある金属を、いわゆる「圧入」する製造方法が見られます。

このときに、設計者は、どう抜け荷重を計算しているんでしょうか?
どう内径を決め、どう外径を決めれば必要な抜け荷重が得られるという計算は、どうされているんでしょう?

質問がヘタで伝わりにくいかもしれませんが、金属同士の圧入時の設計方法が知りたいです。

宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

基本的に、先回の流用ですね。
こういう穴の圧入にはこういう公差という・・・。
試作で確認しますが、それでも回ったり、割れたりします。
そこでいろいろ試作して・・・
って、ことで、基本的なテーブルはないと思いますよ。

QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む

Q「MPa」と「kg/mm2」との関係を教えて下さい

 今晩は。

 鋼材のヤング係数と許容応力度を教えて下さい。
 中国の設計計算書を見ていたら「MPa」という単位で書かれていました。
 kg/mm2との関係を教えて下さい。 

 因みに、「σa(曲げ許容応力度)=250MPa」、「E(ヤング係数)=70,000MPa」とは、ある程度
適正な数字でしょうか。
 どうもかなり小さい数字のような気がするのですが換算の間違いでしょうか。
 「せん断許容応力度」は「MPa単位」ではどの程度でしょうか。

 宜しくお願いします。

Aベストアンサー

いまは国際的にSI単位系を使うことになっていますが、日本ではMPaのほかにN/mm2もよくつかわれます。どちらも意味は同じで、数字も一致します。
両者の関係は、MPaのほうが約10倍大きな数字になります。

標準的な鋼材であるSS400の短期の許容応力度については
鋼材の引っ張り許容応力度(曲げも同じと考えてよい) 250MPa ・・・JISでは 245~205MPa(厚さによって違う) なので、おおむね妥当な数字です。
ただし、曲げ許容応力度は、材料の形状(細長比)によって低減があります。細長い形状ほど小さい値になります。
(1番回答はkg/mm2でなくkg/cm2と間違えているように思います。)

鋼材のヤング率 70,000MPa ・・・日本では 205,000 MPa 程度がよくつかわれるので、やや小さい数字です。

せん断許容応力度は引っ張り許容応力度を 1/√3倍すればよいので、135~120 MPa程度です。

いずれの許容応力度も短期応力に対する値なので、長期応力についてはこの1/1.5を採用します。(ヤング率は短期、長期の区別はありません。)

いまは国際的にSI単位系を使うことになっていますが、日本ではMPaのほかにN/mm2もよくつかわれます。どちらも意味は同じで、数字も一致します。
両者の関係は、MPaのほうが約10倍大きな数字になります。

標準的な鋼材であるSS400の短期の許容応力度については
鋼材の引っ張り許容応力度(曲げも同じと考えてよい) 250MPa ・・・JISでは 245~205MPa(厚さによって違う) なので、おおむね妥当な数字です。
ただし、曲げ許容応力度は、材料の形状(細長比)によって低減があります。細長い形状ほど小さい値になります...続きを読む

Q重心位置による物体の転倒しやすさ

重心の位置が高い物体は低い物体より、転倒しやすと思いますが、どれくらい違うのかニュートン(N)を使用して説明していただけませんか?

Aベストアンサー

>幅900mm奥行き600mm高さ1800mmの書庫で
>重心の位置が高さ900mmと1350mmの場合でいかがですか。
>加速度が例えば818ガルとします。

では、この条件で求めてみましょう。
まず、倒れる方向ですが、幅と奥行きのうち小さい方の
奥行きを考えます。

●抵抗モーメントMr
 抵抗モーメントは、抵抗幅の1/2に物体の重量を乗じて
 求めます。
 Mr=1/2×L×m×g
 ここに、
  L:奥行き(=0.600m)
  m:質量(kg)
  g:重力加速度(≒9.8m/sec2)
 これを代入すると、
 Mr=1/2×0.6×m×9.8
  =2.94×m
 となります(mは質量)

●回転モーメント M1・M2
 次に、それぞれの回転モーメントを求めましょう
 加速度は、818gal=8.18m/sec2
  M1=m×0.9×8.18=7.36×m
  M2=m×1.35×8.18=11.04×m
 (mは質量)
 M2の方が大きくなりますが、どちらも抵抗モーメントより
 大きいので、両方とも倒れてしまいますね。

 もっとも、重力加速度が980galですから、818gal水平加速度というのは
 すごい大きさです。天地が真横になったことに近いですからね。
 地震で言うと、阪神大震災並みです^^;

●耐えられる加速度を逆算
 逆に、どれぐらいの加速度まで耐えられるかを
 抵抗モーメントから逆算してみましょう。
  M1=m×0.9×α1>MR=2.94×m
  M2=m×1.35×α2>MR=2.94×m
 この不等式を解くと、
  α1>3.26m/sec2=326gal
  α2>2.18m/sec2=218gal

 というわけで、
  ・重心位置900mmは、326galまで耐えられる。
  ・重心位置1350mmは、218galまで耐えられる。
 ということになります。

***

 もっとも地震動は振幅を繰り返しますから、単純に
 地震の加速度と比較はできませんよ^^;

 また、質力の場合、抵抗モーメントも回転モーメントも
 質量に比例しますので、質量はなくても計算できます。

>幅900mm奥行き600mm高さ1800mmの書庫で
>重心の位置が高さ900mmと1350mmの場合でいかがですか。
>加速度が例えば818ガルとします。

では、この条件で求めてみましょう。
まず、倒れる方向ですが、幅と奥行きのうち小さい方の
奥行きを考えます。

●抵抗モーメントMr
 抵抗モーメントは、抵抗幅の1/2に物体の重量を乗じて
 求めます。
 Mr=1/2×L×m×g
 ここに、
  L:奥行き(=0.600m)
  m:質量(kg)
  g:重力加速度(≒9.8m/sec2)
 これを代入すると、
 Mr=1/2×0.6×m×9...続きを読む

Q衝撃力の計算方法

参考書を読んで勉強しているのですが、中卒の私にはかなり困難なので教えて頂けませんでしょうか?

問題:車両重量1600kgの自動車が時速36kmで走行中に、コンクリート製の橋の欄干に心向き衝突した。この際に自動車が受ける衝撃力はいくらか?なお、衝突時間は0.1秒、橋の欄干は剛体として扱う。

このような問題ですが、、、
出来れば計算式を詳しく教えて頂きたいです。

Aベストアンサー

時速 36 km=秒速 (36000/60/60) 10 m より、10m/s がでます。
** 機械的に 3.6 で割るのもよいのですが、1時間は 3600 s ですから、こちらをご理解ください。**
また a=10/0.1=100 m/s/s(分母の 0.1 は衝突時間(No.1: yu-fo さんのご説明にあります。)ですから、 Newton の法則より、F=ma =1600*100=160,000 N =160 kN が得られます。

Qエクセル STDEVとSTDEVPの違い

エクセルの統計関数で標準偏差を求める時、STDEVとSTDEVPがあります。両者の違いが良くわかりません。
宜しかったら、恐縮ですが、以下の具体例で、『噛み砕いて』教えて下さい。
(例)
セルA1~A13に1~13の数字を入力、平均値=7、STDEVでは3.89444、STDEVPでは3.741657となります。
また、平均値7と各数字の差を取り、それを2乗し、総和を取る(182)、これをデータの個数13で割る(14)、この平方根を取ると3.741657となります。
では、STDEVとSTDEVPの違いは何なのでしょうか?統計のことは疎く、お手数ですが、サルにもわかるようご教授頂きたく、お願い致します。

Aベストアンサー

データが母集団そのものからとったか、標本データかで違います。また母集団そのものだったとしても(例えばクラス全員というような)、その背景にさらならる母集団(例えば学年全体)を想定して比較するような時もありますので、その場合は標本となります。
で標本データの時はSTDEVを使って、母集団の時はSTDEVPをつかうことになります。
公式の違いは分母がn-1(STDEV)かn(STDEVP)かの違いしかありません。まぁ感覚的に理解するなら、分母がn-1になるということはそれだけ結果が大きくなるわけで、つまりそれだけのりしろを多くもって推測に当たるというようなことになります。
AとBの違いがあるかないかという推測をする時、通常は標本同士の検証になるわけですので、偏差を余裕をもってわざとちょっと大きめに見るということで、それだけ確証の度合いを上げるというわけです。

Qねじの耐荷重はどのくらい?

2物体を上下に並べて、ねじで固定しています。
そのとき、下側の物体の荷重はいくつまで大丈夫なのでしょうか?

ねじの本数や物体の素材などが関係すると思いますが、一般的な話としてはどのように考えればよいのでしょうか?

どなたか教えていただけませんか。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

ネジの強度表がありました。

後は吊り下げる物の重量と安全率を考えて本数を決めてください。

参考URL:http://www.neji-no1.com/contents/05/file/index2.html

QNをPaに単位換算できるのか?

大変困ってます。
皆さんのお力をお貸しください。

加重単位Nを圧力単位Paに変換できるのでしょうか?
もし出来るとしたらやり方を教えてください。
具体的には30Nは何Paかということです。
変換の過程も教えていただければ幸いです。

是非、ご回答、よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

 No.1さんがおおまかに答えておられますが、補足します。
 N(ニュートン)は力の単位です。対して、Pa(パスカル)は圧力の単位です。これらは次元が違うので、単独では変換はできません。
「30 Nは何Paか」
というのはナンセンスです。
 NとPaの関係は、
Pa = N/m^2
です。質問が、
「30 NをPaを使って表せ」
というのならば、
30 N = 30 Pa・m^2
となります。m^2(平方メートル)という単位が必要になります。物理量の間の関係、
圧力 = 力/面積
および、単位の間の関係
Pa = N/m^2
を整理して覚えてください。

Qばねの疲れ強さ線図

JIS B2704にばねの疲れ強さ線図がありますが、
あの線図はどのようにして書かれているのでしょうか?

Aベストアンサー

 すでにご存知で、参考にはならないかもしれませんが、一般的な疲労曲線は、沢山の現場経験と実験に基づき、けっこう「エイヤー」で決められている気がします。ただし適用条件をはっきりさせるために、疲労曲線の測定方法は、厳密に企画化されていると思います。まさにJIS規格です。
 JISコードがわかっているなら、何かのハンドブックに解説など存在するはずです。少なくとも、土木業界ではそうなっています。


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