シングルターン ウェーブスプリング のばね定数 $k$ の計算に対する「平均直径」($D_m$) 公差の影響は何ですか?

バネ定数の式 $k = (E b t^3 n^4) / (D_m^3)$ では、平均直径 $D_m$ が 3 乗されます。これは、$k$ が $D_m^3$ に反比例することを意味します。直径の公差が大きい場合、結果として生じるバネレートが大きく変化する可能性があります。たとえば、$D_m$ が $2\%$ 増加すると、$k$ は約 $6\%$ 減少します。一定の力が必要な精密医療機器では、特殊なコイリング技術を通じて $D_m$ を厳密に制御する必要があります。さらに、$D_m$ はスプリングが圧縮されると変化します。波が平らになると、バネが放射状に広がります。設計がこの膨張 (バネの「呼吸」) を考慮していない場合、バネはハウジングに拘束され、速度 $k$ が無限大になります。