グッドマン疲労図は、エンジニアが動的荷重下での ウェーブスプリング のサイクル寿命を推定するのにどのように役立ちますか?

トランスミッション システムまたはアクチュエータの ウェーブスプリング は、最小応力 ($\%S_{min}$) と最大応力 ($\%S_{max}$) の間で動的に周期的にたわみます。グッドマン疲労図では、Y 軸の交番応力 ($S_a$) に対して X 軸に平均応力 ($S_m$) がプロットされます。

$$S_m = \frac{S_{最大} + S_{最小}}{2}$$
$$S_a = \frac{S_{最大} - S_{分}}{2}$$

疲労寿命の推定手順:
1. 特定の材料 (例: 炭素鋼ワイヤまたは 17-7PH) の修正グッドマン線図上に点 $(S_m, S_a)$ をプロットします。
2. 動作応力点が材料固有のグッドマン耐久限界境界線を十分に下回る場合、ばねは無限寿命 ($> 10^6$ サイクル) を達成するように計算されます。
3. 点が境界線より上にある場合、疲労破壊が発生する可能性が高く、エンジニアは最小予荷重を調整する (交番応力 $S_a$ を減らす) か、荷重を分散して局所的なピーク応力を下げるために厚いマルチターン設計を選択する必要があります。