ばね論文集
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円筒コイルばねの素線断面形状の最適化
大河内 禎一今泉 敏幸市川 正治
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1991 年 1991 巻 36 号 p. 23-30

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抄録

本報は, 円筒コイルばねの素線断面形状の最適化について行われたものである. 通常, 円形断面の円筒コイルばねは, コイルの内側の応力が外側より大きくなる. ゆえに, 素線断面形状の改良による応力の均一化によって, 重量が軽減し得ると考えられる.
形状最適化は, 最大設計応力, ばね定数, コイル中心径および負荷荷重が一定という条件のもとで, 円筒コイルばねの重量が最小となる素線断面形状を求めることにより行われる. ばねに働くねじりモーメントとせん断力によって生ずる応力は, コイルの曲りの影響を考慮して, 有限要素法で計算される.
素線断面形状は, 断面の原点から外周上のそれぞれの径の長さrを変更することにより逐次修正される. 最適断面形状は, 本報で用いた原形状によらず, ほぼだ円となることがわかった.

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