精密机械设计ppt课件.ppt

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1、第十三章弹性元件第一节概述第二节弹性元件的基本特性第三节螺旋弹簧第四节游丝第五节片簧第六节热双金属弹簧第七节其它弹性元件简介第一节概述材料的弹性：材料在外力作用下产生变形，外力去除后可恢复其原状的性能。弹性元件：利用材料的弹性性能，能完成各种功能的零件或部件。精密机械中，常见弹性元件的类型：片簧平面涡卷簧螺旋弹簧压力弹簧管波纹管膜片主要功用测力产生振动储存能量缓冲和吸振控制机械运动改变机械的自振批率消除空回和配合间隙分类（根据用途）测量弹簧力弹簧分类（根据所承受的载荷）拉伸弹簧压缩弹簧扭转弹簧弯曲弹簧分类（根据使用的弹性材料）金属弹簧（圆

2、柱螺旋弹簧）非金属弹簧（橡胶弹簧、空气弹簧）弹性元件的特点结构简单、价格低廉、占据空间小、安装和固定简单、工作可靠。第二节弹性元件的基本特性一、弹性元件的基本特性弹性元件的特性：作用在弹性元件上的力、压力或温度与变形的关系。弹性元件特性的非线性度弹性元件的特性曲线有直线的，也有曲线的，特性曲线与理想直线的最大偏差max和弹性元件的最大变形max的百分比称为弹性元件特性的非线性度。弹性元件的刚度当弹性元件具有非线性特征时，作用在弹性元件上的载荷增量与其产生变形增量的比值在变形增量趋于零时的极限称为~。当弹性元件具有线性特征时，刚度为常

3、数，即产生单位变形作用时所需施加的载荷。可由图解法求得，等于特性曲线上过给定点切线倾斜角的余切值。刚度的倒数称为柔度若干个线性特性的弹性元件并联使用----其刚度等于每个弹性元件刚度之和若干个线性特性的弹性元件串联使用----其柔度等于每个弹性元件柔度之和二、影响弹性元件特性的因素一）几何尺寸参数的影响由于弹簧几何尺寸参数的误差而引起的特性误差，通常可采用调整的方法予以消除，使弹簧特性满足要求。二）温度的影响弹簧特性还与材料的切变模量有关。为了减小温度变化对弹性元件特性的影响，可采用温度系数极小的材料；或采用补偿方法三）弹性滞后和弹性后

4、效的影响弹性滞后:在弹性范围内，加载与去载时弹性曲线不相重合的现象。弹性后效：载荷改变后，不是立刻完成相应的变形，而是在一定时间间隔中逐渐完成的。第三节螺旋弹簧一、弹簧的功能和种类二、弹簧材料三、圆柱螺旋压缩弹簧四、圆柱螺旋拉伸弹簧五、圆柱螺旋拉扭转弹簧一、螺旋弹簧的功能和种类功能沿轴线方向的力或垂直于轴线平面内的力矩弹簧两端的相对位移。圆柱形螺旋弹簧的型式（依载荷作用方式）-拉伸弹簧－L型-压缩弹簧－Y型-扭转弹簧－N型弹簧材料要求较高的弹性极限和疲劳极限；足够的韧性和良好的热处理性能。常用弹簧材料－金属－非金属材料材料碳素弹簧钢合金弹

5、簧钢有色金属合金橡胶塑料石英陶瓷空气二、弹簧材料螺旋弹簧的制造－卷制：冷卷、热卷－两端面加工（压缩弹簧）钩环制作（拉伸弹簧）－热处理－工艺性试验弹性元件的许用应力：Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类弹簧碳素弹簧钢（65、70钢）（一）特性线预紧力F1称为弹簧的最小载荷。Fmax为弹簧所承受的最大工作载荷，此时，弹簧高度压缩到H2，相应变形为λmax，该时刻弹簧各圈之间仍应保留δ1的间隙，称余隙。F3为弹簧的极限载荷。λmax与λ1之差或H2与H1之差，称为弹簧的工作行程λ0三、圆柱螺旋压缩弹簧基本参数及其选择圆柱螺旋弹簧的主要参数有：弹簧丝直径d、弹簧圈外

6、径D、内径D1、中径D2、弹簧节距p和螺旋升角α、弹簧指数C（旋绕比）（二）强度计算1、弹簧受力当压缩弹簧承受轴向载荷F的作用时，钢丝剖面A-A上作用着横向力F和扭矩T，A-A剖面呈椭圆形，现取垂直于钢丝轴线的剖面B-B。K——曲度系数2、弹簧应力压缩弹簧最大切应力（三）弹簧的刚度计算1、弹簧的变形2、弹簧刚度和圈数当弹簧两端固定时，b<5.3；当弹簧一端固定，一端可转时，b<3.7；当弹簧两端都可转动时，b<2.6。Fc=CBkH0Fc——临界稳定载荷CB——不稳定系数k——弹簧刚度为保证弹簧的稳定性必须满足Fc≥(2~2.5)Fmax

7、若长细比不满足要求，结构上又不允许加装导杆或导套，则必须进行稳定性计算其临界稳定载荷（四）弹簧的稳定性验算压缩弹簧的自由高度H0与中径D2之比称为高径比，以b表示Fmax>FC1、改变b值，使其小于允许值；2、结构保证稳定性：a）导杆b）导套（五）结构尺寸的计算弹簧的节距为P在自由状态下，各圈之间应有适当的间隙,以便弹簧受压时，有产生相应变形的可能。设计时，应考虑在最大载荷的作用下，各圈之间仍需保留一定的间隙端面与邻圈并紧，只起支承作用，不参与变形，称死圈。弹簧的工作圈，死圈约0.75圈。弹簧的工作圈，死圈约1~1.75圈四、圆柱螺旋拉伸

8、弹簧无预应力的拉伸弹簧和有预应力的拉伸弹簧。由于有预应力的拉伸弹簧，只有当外加拉力大于初拉力后，各圈才能分离，故可较无预应力的拉伸弹簧节省轴向工作空间。空载时各圈应相互并拢(A)无初应力的弹簧