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인장/압축 스프링의 전단 응력과 달리, 비틀림 스프링 코일은 작동 중 굽힘 응력을 받으며, 응력 집중 지점은 코일 내측에 위치합니다. 계산 시 곡률 보정 계수와 재료의 굽힘 허용 응력을 추가로 고려해야 하며, 공식이 더욱 복잡합니다. 고토크 상황에서는 내측 응력이 한계를 초과하기 매우 쉬워 피로 파손이 자주 발생하는 부위입니다.
이론적으로 비틀림 각도는 토크에 비례한다. 그러나 실제 대각도 비틀림에서는 스프링 코일의 직경이 줄어들고 유효 코일 수가 변함에 따라 토크가 이론값에서 벗어나게 된다. 정밀 계측기기 및 조절 밸브와 같은 고정밀 응용 분야에서는 와이어 지름과 코일 파라미터에 대한 반복적인 반복 보정이 필요하며, 이로 인해 디버깅 비용이 높아진다.
비틀림 스프링은 왼손 나선형과 오른손 나선형으로 구분된다. 작동 중 비틀림 방향은 반드시 스프링의 나선 방향과 일치해야 한다(비틀림 방향이 나선 방향과 일치할 경우, 스프링이 마스터럴을 감싸고 토크가 안정된다). 잘못된 나선 방향 설계는 코일 직경의 급격한 확장, 토크의 급격한 감소를 유발하며, 심지어 비틀림 암의 탈락 및 기능 상실까지 초래할 수 있다.
비틀림 암과 코일을 연결하는 근부는 두 번째 주요 응력 집중 구역으로, 장기간 반복적인 비틀림 하에서 파손이 발생하기 쉬운 부분이다. 힘 전달 효율성과 피로 수명 간의 균형을 맞추기 위해 전이 필레트, 비틀림 암 길이 및 지지 각도를 최적화할 필요가 있다. 특수 형상의 비틀림 암에 대한 응력 시뮬레이션 및 검증 비용은 더 높다.
대부분의 적용 사례에서는 설치 공간이 제한되어 있다. 제한된 내경, 외경 및 축 방향 길이 내에서 동시에 토크, 비틀림 각도 및 사용 수명 요구 사항을 충족시켜야 한다. 이는 일반적으로 성능과 설치 치수 간의 균형을 맞추기 위해 와이어 지름, 코일 수, 코일 지름 등의 매개변수를 여러 차례 반복 조정해야 함을 의미한다.