精密机械第三章第三节

1、第三节 游丝二、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、游丝的设计一、平卷簧的特性分析1、内端固定法2、外端固定法3、游丝的调整装置n 初始位置调整装置n 刚度调整装置The end平卷簧的特性分析平卷簧是用带型材料卷制螺线形用来储存机械能并输出转矩的一类弹性元件。平卷簧游丝发条用于产生反作用力矩的小尺寸平卷簧用于储存能量，作为机构的能源发条游丝平卷簧的特性分析平卷簧的特性分析外端刚性固定，不能作周向转动，允许径向移动。在平卷簧整个长度上的任意截面，承受的力矩相同。平卷簧的特性分析平卷簧的特性式： LEbhLEIMa123式中 材料的弹性模量； EaI平卷簧截面惯性矩3

2、121bhIaL平卷簧有效长度平卷簧所受的力矩与其转角成正比，其理论特性曲线为直线。b平卷簧宽度h平卷簧厚度bh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。动圈式仪表指针游丝线圈游丝的种类测量游丝：对特性要求较严，如动圈式仪表。接触游丝：对特性要求不严。主要用于百分表、压力表等仪表中，在这些仪表的指针轴上施加单方向的游丝力矩，使轮系、杠杆等传动机构总能保持单向接触，消除空回误差。游丝对游

3、丝的要求能实现给定的弹性特性，即力矩M与扭转角之间能严格保持给定的比例关系，实际特性曲线应与理论特性曲线一致；弹性滞后和弹性后效现象小；特性不随时间及温度变化而改变；具有抗磁、抗蚀性；游丝的重心位于几何中心，无偏心分布现象；电阻系数小（当游丝兼作导电元件时）游丝间距相等，工作中无碰圈现象；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

4、的目的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。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。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。游丝外端固定法圆锥楔紧夹片夹紧游丝初始位置调整装置21支片转轴偏心柱游丝初始位置调整装置预加力矩调整初始位置，

5、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。02MJTbbJ3910122hbELJTgb摆轮转动惯量0M游丝刚度gLEbhM9301012T振动周期游丝的设计1、按结构条件初定游丝长度122DDLnL游丝圈数。n式中游丝的设计任务：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 ，厚度 ，长度 (圈数)等。bhL游丝的设计LEuhLEbhLEIM121243412211222126/6/uuhbhbWW412uELMh uhb 2、根据特性条件确定游丝宽度 和厚度bh

6、当采用标准游丝时，需将计算出的 ， 圆整。b h增加一倍，抗弯截面模量可提高19。uu 式中 游丝的宽厚比hbu bh宽厚比的选择3.5航天和汽车、拖拉机仪表上的游丝3.5振动条件下工作的游丝4 8接触游丝 8 15测量游丝宽厚比大，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。bh3、根据强度条件校验最大应力游丝的设计SbhMbb2maxmax6S安全系数，一般取510；b材料的抗拉强度极限。式中312EbhLM122LnDD122DDan游丝的设计4、确定游丝长度 ，圈数 和圈间距离Lna

7、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。 ， ，2105n21410n一般游丝的设计在制造游丝时，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 后，便能确定出盘绕的游丝的个数 ，即aNh 值不宜过小，以免碰圈。通常 。aaN3N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252MPaM2min104 . 5mmD181mmD42游丝

8、【例】(4) 计算游丝厚度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 。由于游丝总转角较大，故选取圈数 。n12nu5 . 7u(3) 计算游丝长度 LmmDDnL4152418122)(21hMPaE51005. 1mmuELMh1214. 021005. 15 . 7104 . 541512124524minmin查表得(1) 确定圈数(2) 确定宽厚比【解】例题由于总转角 ，所以 ，因此游丝所受最大弯曲应力 查得强度极限 ，取为 ；选取 ， 。(6) 校核最大应力 max圆整后取 。mmh12. 0bmmhb9 . 05 . 7(5) 计算游丝宽度 MPab1000700MPa8503SMPab28