机械设计基础-第三节 (6)

第三节 游丝,第三节 游丝,第三章 弹性元件,二、游丝的种类，要求和材料,1、种类2、要求3、材料,三、游丝的结构,四、游丝的设计五、例题,一、游丝,1、内端固定法2、外端固定法3、游丝的调整装置,初始位置调整装置 刚度调整装置,第三节 游丝,第三章 弹性元件,本章重点,1、弹性元件的基本特性；2、拉伸弹簧和压缩弹簧的应力计算；3、拉伸弹簧和压缩弹簧的特性线。,本章难点,螺旋弹簧的设计计算。,第三章 弹性元件,第三节 游丝,重点知识结构图,第三章 弹性元件,第三节 游丝,The end,第三章 弹性元件,第三节 游丝,游丝,游丝(hairspring)通常是用金属薄带制成的具有阿基米德螺线形状的弹性元件。,游丝是仪表中常用的测量元件，例如动圈式仪表中，利用游丝的弹性力矩平衡电磁力矩，将被测量转换成游丝的转角；机械式钟表中，游丝与摆轮组成机械振动系统，利用其振荡周期来计时。,第三章 弹性元件,第三节 游丝,动圈式仪表,第三章 弹性元件,第三节 游丝,游丝的种类,第三章 弹性元件,第三节 游丝,对游丝的要求,第三章 弹性元件,第三节 游丝,锡青铜(QSn4-3) 加工性好，成本低，制造游丝的主要材料恒弹性合金(Ni42CrTi) 温度对特性影响较小铍青铜（Qbe2） 强度高（适用于小尺寸）,游丝的材料,第三章 弹性元件,第三节 游丝,游丝内端固定法,夹紧联接：先把游丝的内端插入开口圆环弦向缝隙里，然后冲铆，开口环再套在转轴上。,游丝工作时，外端固定在机体上，内端固定在转轴上。,环开口的目的是为了获得一定的弹性，套在轴上有一定夹紧力，这种固定方法的优点是把游丝组件装到轴上或拆下来都很方便，转动开口环，可以改变游丝与轴的相对位置，这便于调整轴的平衡位置或改变游丝给轴的初始力矩的大小。,第三章 弹性元件,第三节 游丝,采用圆锥楔紧、夹片夹紧等方法固定，是可拆联接，允许改变游丝的长度，以调节游丝的刚度。,游丝外端固定法,第三章 弹性元件,第三节 游丝,圆锥楔紧,游丝外端固定法,第三章 弹性元件,第三节 游丝,夹片夹紧,游丝外端固定法,第三章 弹性元件,第三节 游丝,游丝初始位置调整装置,第三章 弹性元件,第三节 游丝,预加力矩调整初始位置，电工仪表指针调零多用此结构。,游丝刚度调整装置,快慢针的作用是改变游丝工作长度来调整游丝的刚度，从而调整钟表走时快慢的。,第三章 弹性元件,第三节 游丝,摆轮转动惯量,游丝刚度,游丝的设计,游丝的设计任务：根据工作要求，选择游丝的材料及参数，并根据结构尺寸条件、强度条件和刚度条件确定游丝尺寸，即游丝的宽度b，厚度h，长度L（圈数）等。,1、按结构条件初定游丝长度L,游丝的长度L为,n游丝圈数。,第三章 弹性元件,第三节 游丝,2、根据特性条件确定游丝宽度b和厚度h,游丝的设计,当采用标准游丝时，需将计算出的b，h圆整。,第三章 弹性元件,第三节 游丝,式中 游丝的宽厚比,增加一倍，抗弯截面模量可提高19。,宽厚比的选择,宽厚比大，游丝的截面积大，会减小应力值和弹性迟滞误差。但制造工艺复杂，轧制宽而薄的金属带，轧制次数增加。宽厚比小，制造简单，截面积减小，重量减轻抗，震性能好。,第三章 弹性元件,第三节 游丝,3、根据强度条件校验最大应力,游丝的设计,第三章 弹性元件,第三节 游丝,4、确定游丝长度L，圈数n和圈间距离a,游丝的设计,第三章 弹性元件,第三节 游丝,为避免游丝扭转后出现偏心现象，要求游丝各圈转角不能过大，因此，当工作转角较大时，游丝的圈数也应增加，以使各圈转角减小。一般推荐转角小于 时，圈数取510；当转角大于 时， 圈数取1014 。,游丝的设计,第三章 弹性元件,第三节 游丝,在制造游丝时，可将几根游丝带料紧密地盘绕在心轴上，经过热处理定型，然后再分成单个游丝。所以求出圈间距离 a后，便能确定出盘绕的游丝的个数N，即,a值不宜过小，以免碰圈。通常N3。,例题,第三章 弹性元件,第三节 游丝,设计百分表用接触游丝，已知游丝的总转角 ；为保证有较好的结构力封闭，要求游丝在开始的 转角内所产生的力矩 ；根据游丝的安装空间，选定外径 ，内径 ，游丝材料为锡青铜CuSn8P0.2。,例题,第三章 弹性元件,第三节 游丝,【解】（1）确定圈数 由于游丝总转角较大，故选取圈数 。,（2）确定宽厚比 由于接触游丝对游丝弹性滞后和弹性后效没有严格要求，选取宽厚比 。,（3）计算游丝长度,（4）计算游丝厚度 查表得,例题,第三章 弹性元件,第三节 游丝,圆整后取 。,（5）计算游丝宽度,（