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1[기계설계산업기사 필기] 19년 1회차

코일 스프링에서 코일의 평균 지름은 32mm, 소선의 지름은 4mm 이다. 스프링 소재의 허용전단응력이 340MPa 일 때 지지할 수 있는 최대 하중은 약 몇 N 인가? (단, Wahl의 응력수정계수(K)는  $K = \dfrac{4C-1}{4C-4} + \dfrac{0.615}{C}$  (C 스프링지수) 이다.)

해설

스프링 지수 C = D/d = 32/4 = 8이고, 이때 Wahl의 응력수정계수는 K = (4×8−1)/(4×8−4) + 0.615/8 = 31/28 + 0.0769 ≒ 1.184이다.
코일 스프링의 최대 전단응력은  $\tau = K\,\dfrac{8PD}{\pi d^{3}}$  이므로, 하중에 대해 정리하면  $P = \dfrac{\tau\,\pi d^{3}}{8KD}$  이다.
P = (340 × π × 4³) ÷ (8 × 1.184 × 32)
= 68361 ÷ 303.1 ≒ 225 N
지름은 mm, 응력은 MPa = N/mm²로 단위가 맞물리므로 계산 결과가 그대로 N이 된다.

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