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■ 스프링의 설계공식
| d |
선경 |
| Da |
중심경 |
| Na |
유효권수 |
| Nt |
총권수 |
| k |
스프링정수(kg / mm) |
| P |
하중(kg) |
| d |
처짐(작동각)(mm) |
| Pi |
초기장력 |
| Kt |
날개스프링정수(kg.mm/deg) |
| M |
모멘트(kg.mm/deg) |
| q |
비틀림각도 |
| Tmax |
최대응력 |
| K |
응력수정계수 |
| Ke |
날개스프링 응력수정계수 |
| τ |
비틀림응력(kg/㎟) |
| δ |
변위량 |
| σ |
휨응력(kg/㎟) |
| σb |
항장력(kg/㎟) |
| ℓ |
전개장(mm) |
| Di |
인장스프링의 HOOK내경 | |
| a1 |
다리길이(mm) |
| a2 |
다리길이(mm) |
| E |
종탄성계수(kg/㎟) |
| G |
횡탄성계수(kg/㎟) |
| C |
스프링지수(Da/d) |
| Q |
재료의 인장강도 하한치 |
| G |
HSW(경강선)1,2,3 |
8,000 |
| PW(피아노선)1,2,3 |
| STS(스텐선)301 |
7,000 |
| STS(스텐선)304 |
| STS(스텐선)631J1 |
7,500 |
| 인청동 |
450 |
| E |
HSW(경강선)1,2,3 |
21,000 |
| PW(피아노선)1,2,3 |
| STS(스텐선)301 |
19,000 |
| STS(스텐선)304 |
20,000 |
| STS(스텐선)631J1 |
21,000 |
| 인청동 |
10,000 |
| ρ(비중) |
HSW(경강선)1,2,3 |
7.85 |
| PW(피아노선)1,2,3 |
| STS(스텐선)301 |
7.93 |
| STS(스텐선)304 |
| STS(스텐선)631J1 |
| 황동 |
8.6 |
| 양백 |
9.0 |
| 인청동 |
8.8 |
| 인코넬 |
8.25 | |
스프링중량 구하는 법1.단량(gr)=[(3.14제곱xd제곱x총권수x중심경xρ(비중))/(4000)]2.길이단량(gr)=[(3.14xd의제곱xWIRE길이(ℓ)xρ(비중))/(4000)] 전개장구하는 법 압축코일스프링:L=3.14*Da*Nt 원추코일스프링:L=3.14*[(Da1+Da2)/2]*Nt 인장코일스프링:L=[3.14*Da*(n+1)]+[2*3.14*(Di+d)] 토션코일스프링:L=[{(3.14*Da*Nt)/3}*(a1+a2)] 압축스프링의 설계공식 (JIS B 2702)
| 정수 |
 |
하중 : P= k x δ 하중은 그때의 처짐이 시험하중시의 처짐의 20-80%사이가 되도록 한다 다만, 지정시의 처짐은 4mm이상으로 한다
⊙ 응력수정계수  ---- C=Da/d
---스프링 지수별 K값---
| Da/d |
2.75 |
3.0 |
3.25 |
3.5 |
3.75 |
4.0 |
4.25 |
4.5 |
4.75 |
5.0 |
5.25 |
| K |
1.66 |
1.58 |
1.53 |
1.47 |
1.43 |
1.39 |
1.36 |
1.34 |
1.32 |
1.30 |
1.28 |
| Da/d |
5.5 |
6.0 |
6.5 |
7.0 |
7.5 |
8.0 |
8.5 |
9.0 |
9.5 |
10.0 |
10.5 |
| K |
1.27 |
1.24 |
1.22 |
1.20 |
1.18 |
1.17 |
1.16 |
1.15 |
1.14 |
1.14 |
1.13 |
⊙ 최대 응력  스프링의 밀착 응력 및 시험하중시의 응력은 이값을 초과하지 않도록 한다. 또한 스프링의 사용상 최대응력은 아래값의 80%이하 로 하면 좋다. 스프링지수 (C = Da/d)
⊙ 압축스프링의 재질별 허용응력
| 재질 |
계수 |
재질 |
계수 |
재질 |
계수 |
재질 |
계수 |
| 피아노선 |
0.5*Q |
경강선 |
0.5*Q |
오일템파선 |
0.55*Q |
스텐레스선 |
0.45 |
| 재질 |
계수 |
재질 |
계수 |
재질 |
계수 |
재질 |
계수 |
| 황동선 |
0.4*Q |
인천동선 |
0.4*Q |
베릴륨동선 |
0.4*Q |
양백선 |
0.4*Q |
*Q는 재료의 인장강도 하한치
⊙ 유효권수 : 스프링의 특성에 직접적인 영향을 준다(3이상이 좋다) n=N-1.5(연삭면이 3/4권시) n=N (인장스프링의 경우) 단, 인장의 경우 HOOK부를 제외한다
⊙ 스프링의 지수(C=Da/d):4-15까지의 법위가 좋다
⊙ 종횡비(Hf=H/Da) :0.8-4까지의 범위가 좋다. 스프링의 자유고와 중심경과의 비(H/D)를 좌굴비라 하며, 이비가 클때에는 압축하중을 가하면 좌굴이 발생하게 된다
⊙ 피치(PITCH) : 0.5 *Da가 좋다 1)CLOSED END(연마):P=[H-(2*d)]/n 2)CLOSED END(무연마):P=[H-(3*d)]/n 3)OPEN END(연마):P=H/N 4)OPEN END(무연마):P=(H-d)/n
⊙ 밀착높이(Hs):원칙적으로 지정하지 않는다 Hs=(N+1)*dmax(d의 허용차의 최대치)------무연삭시 Hs=N*dmax(d의 허용차의 최대치)------연삭시 Hs=(N-1)d+(t1+t2)(t1,t2는 코일양끝부의 각각의 두께의 합-----무연삭시 인장스프링의 설계공식 (JIS B 2708)
| 정수 |
 |
압축스프링정수와 동일 |
하중(P)= k x δ + Pi 이때Pi는 초기장력으로 =[(3.14xd의네제곱*G)/(800x Da의제곱]
⊙응력 1)코일부에 생기는 응력:  2)HOOK부에 생기는 응력: 인장스프링의 경우, 코일부보HOOK부의 응력집중에 따라 절손된 경우가 많다.HOOK이 작은 곡율로서 굽힘가공을 하는 경우 그부분에 큰 응력 집중으로 파손의 원인이 되므로 HOOK부 응력을 검토할 필요가 있다
=A부의 최대굽힘응력= |
 |
=B부의 최대 비틀림응력=  |
 |
| *인장고리의 굽힘.비틀림 응력의 공차 지정되어있지 않음 |
⊙ 허용응력
인장스프링의 재질별 허용응력
| 재질 |
계수 |
재질 |
계수 |
재질 |
계수 |
재질 |
계수 |
| 피아노선 |
0.4*Q |
경강선 |
0.4*Q |
오일템파선 |
0.44*Q |
스텐레스선 |
0.35 |
| 재질 |
계수 |
재질 |
계수 |
재질 |
계수 |
재질 |
계수 |
| 황동선 |
0.3*Q |
인천동선 |
0.3*Q |
베릴륨동선 |
0.3*Q |
양백선 |
0.3*Q |
Q는 재료의 인장강도 하한치
⊙ 자유장
1) 환HOOK스프링에서의 자유장
Ho=[(n+2)*d]+2*Di-----------Di=HOOK의 내경임 2) 전개장 L=[3.14*Da*(n+1)]+[2*3.14*(Di+d) 토션스프링의 설계공식 (JIS B 2709) 토션스프링은 보통 스프링의 내측에 안내봉이 설치되어 사용하는 경우가 많으나, 스프링축선의 회전에 비틀림모우멘트를 받는 코일스프링으로서, 부하중에 스프링에 생기는 응력은 주로 굽힘응력이다
⊙정수
1)다리길이 고려하지 않는 경우
2)다리길이 고려하는 경우
⊙ 비틀림 모우멘트 
⊙ 응력 1)코일부에 생기는 응력
| σ |
 |
=응력 수정 계수= ---일반적으로 K=1임
2)권수가 풀리는 방향으로 부하를 받는 경우의 응력
| σ |
 |
 |
*스프링 지수  |
: MS Excel 2007
: MS Powerpoint 2007 
: MS Word 2007 
: 한글뷰어 2007
: Adobe Acrobat Reader 
: DWG Viewer 
: Autodesk Inventor View 
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)은 다음식으로 구한다 
(
=돌리는 각도) =안내봉사용의 경우에는 안내봉의 직경 Ds는 최대 사용시의 코일내경 Di의 90%로 하는 것이 좋다
원추코일스프링의 설계공식
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