기계 제도 - 코일 스프링 제도법

1단계: 코일 스프링의 기본 원리 이해하기

1.1 용어 정리:

⦁ 선 직경(d): 스프링을 만드는 와이어의 직경
⦁ 중심선 직경(D): 코일의 중심선을 따라 측정한 두 개의 나선 사이의 거리
⦁ 활선 직경(Dm): 코일의 한 면에서 반대쪽 면까지 측정한 직경
⦁ 코일 수(n): 스프링에 있는 총코일의 개수
⦁ 자유 길이(L0): 하중이 작용하지 않을 때 스프링의 길이
⦁ 압축 길이(Ls): 스프링이 압축되었을 때의 길이
⦁ 작용 길이(L): 스프링이 설치된 상태에서의 길이
⦁ 스프링 정수(k): 스프링의 강성을 나타내는 값, 힘의 변화량에 대한 길이 변화량의 비율
⦁ 탄성 한계: 영구 변형 없이 스프링이 견딜 수 있는 최대 하중
⦁ 피로 한계: 스프링이 파손되지 않고 반복적으로 견딜 수 있는 최대 하중

 

 

2단계: 스프링 종류 및 특징 파악하기

1.2 스프링 작동 원리:

⦁ 탄성 변형: 스프링에 하중이 작용하면 탄성 변형이 일어나 에너지를 저장합니다.
⦁ 후크의 법칙: 스프링에 작용하는 힘(F)은 스프링 정수(k)와 변위(x)의 곱과 같습니다. (F = kx)
⦁ 강성: 스프링 정수가 높을수록 스프링은 더 강합니다.
⦁ 선형성: 대부분의 코일 스프링은 작용 범위 내에서 후크의 법칙을 따르는 선형적인 특성을 가집니다.
⦁ 2단계: 스프링 종류 및 특징 파악하기

2.1 용도별 분류:

⦁ 압축 스프링: 압축 하중을 받도록 설계된 스프링
⦁ 인장 스프링: 인장 하중을 받도록 설계된 스프링
⦁ 토션 스프링: 비틀림 하중을 받도록 설계된 스프링

2.2 형태별 분류:

⦁ 원통형 스프링: 가장 일반적인 형태의 스프링
⦁ 테이퍼형 스프링: 선 직경이 일정하지 않은 스프링
⦁ 코니컬 스프링: 원뿔 형태의 스프링
⦁ 바리에이션 스프링: 특수한 요구 사항을 충족하도록 설계된 스프링

2.3 각 종류별 특징 비교:

종류	특징	장점	단점
압축 스프링	높은 강성, 작은 크기	공간 효율적, 다양한 용도	좌굴 가능성, 제작 비용 높음
인장 스프링	높은 안정성, 낮은 좌굴 가능성	안전하고 내구성 높음	제작 비용 높음, 설치 공간 필요
토션 스프링	회전 운동에 적합	콤팩트한 크기, 다양한 토크 제공	제작 비용 높음, 설치 공간 필요

 

 

3단계: 코일 스프링 설계 단계별 심층 분석

3.1 요구사항 정의:

⦁ 스프링의 용도, 작용 하중, 변위, 강성, 자유 길이, 탄성 한계, 피로 한계 등을 명확하게 정의합니다.
⦁ 설계 공간, 제작 비용, 환경 조건, 안전성 등을 고려해야 합니다.

3.2 스프링 종류 및 형태 선정:

⦁ 요구사항에 맞는 스프링 종류(압축, 인장, 토션) 및 형태(원통형, 테이퍼형, 코니컬, 바리에이션)를 선택합니다

 

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코일 스프링 제도법

 

1. 무하중 상태 그림

⦁ 스프링의 자유 길이 (L0)를 명확하게 표시합니다.
⦁ 선 직경 (d), 중심선 직경 (D), 활선 직경 (Dm), 코일 수 (n) 등 주요 치수를 기입합니다.
⦁ 하중이 걸리지 않은 상태의 스프링 형태를 정확하게 도시합니다.

2. 하중-높이/처짐 관계 표시

⦁ 필요에 따라 선도 또는 항목표를 사용하여 하중과 높이, 처짐과의 관계를 나타냅니다.
⦁ 압축 스프링의 경우, 작용 길이 (L)와 압축 길이 (Ls)를 명확하게 구분합니다.
⦁ 스프링 정수 (k) 값을 계산하고 표시합니다.

3. 감긴 방향 표시

⦁ 일반적으로 오른쪽 감기 방향으로 도시합니다.
⦁ 왼쪽 감기 방향인 경우, '감긴 방향 왼쪽'이라고 명확하게 표시합니다.

4. 중간 부분 생략 표시

⦁ 스프링의 전체 길이가 길거나 중요한 부분만 표시해야 하는 경우, 중간 부분을 생략할 수 있습니다.
⦁ 생략된 부분을 가는 1점, 2점 쇄선으로 표시하여 생략임을 명확하게 나타냅니다.

5. 재료 중심선 표시

⦁ 스프링 종류와 모양만 도시할 때는 재료의 중심선만 굵은 실선으로 표시합니다.
⦁ 코일의 나선 형태는 생략하고 중심선만 표시하여 도면을 간략하게 작성합니다.

6. 단면 표시

⦁ 조립도나 설명도 등에서 코일 스프링은 단면만 표시해도 됩니다.
⦁ 단면 표시 시에도 주요 치수와 감긴 방향을 명확하게 표시해야 합니다.

참고 사항

⦁ 코일 스프링 제도법은 KS B 0122 규격을 참고하여 작성해야 합니다.
⦁ 도면 작성 시에는 선의 굵기, 글꼴, 치수 표기 등을 명확하고 정확하게 표현해야 합니다.