토션 스프링의 구조와 응용 - 설계 계산기 포함

토션 스프링의 구조와 응용 - 설계 계산기

토션 스프링 소개 스프링 이미지 스프링 계산기 결론

토션 스프링 소개

토션(비틀림) 스프링이란?
토션 스프링은 축방향으로 회전 변형이 가해졌을 때 토크를 발생시키고, 복원력으로 작동하는 기계 부품입니다. 자전거 브레이크, 집게, 시계 태엽 등 일상생활부터 다양한 산업 분야까지 폭넓게 적용됩니다.

스프링 내용

토션 스프링의 전문적 활용과 소재별 특성

1. 철강 스프링: 경제적이고 가공이 용이함.
2. 스테인리스 스프링: 부식에 강하고 내구성이 우수함.
3. 합금강 스프링: 높은 강도 요구 조건에 적합함.
4. 복합재∙플라스틱 스프링: 경량화와 내식성이 뛰어남.

토션 스프링 설계 공식 (간단화)
- 토크-각도 관계(훅의 법칙에 준함): $T=k\theta$
- 스프링 상수(예시): $k=\frac{G{d}^4}{10.8DN}$
- 최대 전단응력(단순화): ${\tau }_{max}=\frac{16TD}{\pi d^3}$
여기서 $G$: 전단탄성계수, $d$: 선경, $D$: 평균 지름, $N$: 유효 권수, $T$: 토크, $\theta$: 회전각(주로 rad 단위로 사용).

스프링 이미지

토션 스프링 계산기

계산 모드를 선택한 후 재질 및 치수를 입력하면 관련 값(스프링 상수, 토크, 전단응력 등)을 계산할 수 있습니다.

계산 모드 1) 회전각 → 토크 2) 토크 → 회전각 3) 자유각/장전각 → 예비토크 4) 최대 비틀림각 → 안전계수 5) 진동수 계산 6) 에너지 저장량 7) 피로 수명 8) 사용자 정의 9) 선경 계산 10) 유효권수 계산 11) 소재 선정 추천 12) 바인딩량 계산

재질 선택 직접입력 일반 탄소강 (G=79,300 MPa) 스테인리스 (G=71,700 MPa) 합금강 (G=80,000 MPa) 기타

전단탄성계수 G

평균지름 D (mm) 선경 d (mm)

활성코일수 N

회전각 θ (deg)

토크 T (N·mm)

자유각 (deg) 장전각 (deg)

최대 비틀림각 (deg)

질량 or 등가질량 (kg)

비틀림각 (deg)

작동 응력 (N/mm²)

기타 입력

원하는 스프링 상수 k (N·mm/deg)

원하는 스프링 상수 k (N·mm/deg)

원하는 스프링 상수 k (N·mm/deg)

자유 다리 길이 (mm)

결론

정리 및 마무리
토션 스프링은 회전 운동이나 비틀림이 필요한 부품에서 핵심적인 역할을 합니다. 본 계산기를 통해 다양한 각도(또는 토크)와 응력, 진동수 등을 가볍게 확인해 볼 수 있으며, 실제 설계 시에는 안전계수와 사용 환경을 반드시 고려해야 합니다.

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