第13章-弹性元件.ppt

1、参考文献,张策主编，机械原理与机械设计（下册），机械工业出版社，2004濮良贵主编，机械设计，高等教育出版社，2006其他机械设计的相关书籍,第一节概述,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,弹性弹性元件,常见类型（按结构特点分类）a.片簧b.平面涡卷簧c.螺旋弹簧d.压力弹簧管e.波纹管f.膜片,第一节概述,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（圆柱螺旋弹簧）非金属弹簧（橡胶弹簧、空气弹簧）,第一节概述,弹性元件的特点结构简单、价格低廉、占据空间小、安装和固

2、定简单、工作可靠。,第一节概述,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,碳素弹簧钢合金弹簧钢有色金属合金,橡胶塑料石英陶瓷空气,第一节概述,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,第一节概述,弹性元件的许用应力：类、类、类弹簧,碳素弹簧钢（65、70钢）,第一节概述,弹性元件的基本特性f(F)(p,t)特性曲线：直线型、曲线型刚度线性系统并联系统串连系统,第二节弹性元件的基本特性,影响弹性元件特性的因素由特性解析式得（举例：圆柱螺旋弹簧）几何尺寸参数的影响调整方法予以消除温度的影响切变

3、模量、弹性模量的温度特性弹性滞后和弹性后效的影响较大安全系数、合理的结构和元件的联接方法(降低应力集中)、特殊合金等,第二节弹性元件的基本特性,第二节弹性元件的基本特性,第三节螺旋弹簧的基本参数和设计,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,圆柱螺旋弹簧的设计任务已知：弹簧的最大工作载荷、最大工作变形以及结构和工作条件（如安装空间、载荷性质）求：弹簧的几何尺寸和结构参数；设计中既要保证有足够的强度，又要符合载荷变形特性曲线的要求，不失稳，工作可靠；优先选用标准弹簧。,第三节螺旋弹簧的基本参数

4、和设计,圆柱螺旋压缩弹簧特性线强度计算刚度计算稳定性计算结构尺寸计算,第三节螺旋弹簧的基本参数和设计,圆柱螺旋拉伸弹簧种类无初拉力有初拉力F0弹簧圈数拉伸弹簧的端部结构,第三节螺旋弹簧的基本参数和设计,圆柱螺旋扭转弹簧受转矩T作用后的扭转变形弹簧圈数,第三节螺旋弹簧的基本参数和设计,例：设计一个有初应力圆柱螺旋拉伸弹簧。数据如下：当弹簧变形量为6.5mm时，拉力F1180N；变形量为17mm时，拉力Fmax340N；并限制其最大外径在16mm以下，自由高度在100mm以下。一般用途且并不经常工作。,计算简图,第三节螺旋弹簧的基本参数和设计,第四节游丝,种类：测量游丝、接触游丝要求7条：弹性特性

5、合适、滞后和后效小、温度敏感性低、防磁和抗蚀性好、重心位置准、圈间距离相等、电阻系数小测量游丝要求较高材料：锡青铜（QSn4-3）、铍青铜（Qbe2）、恒弹性合金（Ni42CrTi）、不锈钢、黄铜、铜锌镊合金,游丝的结构游丝端部的固定方法游丝的特性,第四节游丝,游丝的设计标准游丝国家标准（GB12159-90）非标准游丝设计与计算已知：原始数据通常为最大（小）游丝力矩M2（M1）和最大（小）游丝转角2（1），以及游丝的用途和安装空间。求：游丝的宽度b、厚度h、长度L（圈数n）及其它结构参数。,第四节游丝,第五节片簧,片簧的分类按其外形：直片簧a、弯片簧b、c,直片簧的结构,第五节片簧,直片簧的

6、种类按截面形状：等截面、变截面按安装情况：有初应力片簧a无初应力片簧b,第五节片簧,第六节热双金属弹簧,组成：主动层、从动层应用：温度测量元件、温度控制元件、温度补偿元件,材料：主动层黄铜、锰镊合金、铁镊铬、镍钼合金被动层铁镍合金,带双金属片的闭合触点装置,第七节其它弹性元件简介,弹簧管,压力弹簧管,弹簧管截面形状,压力p,位移s,波纹管,第七节其它弹性元件简介,波纹管的应用,第七节其它弹性元件简介,密封元件,导管挠性联接元件,介质分隔元件,膜片、膜盒,a)平膜片b)波纹膜片,膜盒,第七节其它弹性元件简介,电容式压力传感器,膜片,End,弹性滞后现象,弹性后效现象,圆柱螺旋压缩弹簧,特性线作用

7、载荷与变形的关系等节距圆柱螺旋弹簧的特性线是一条直线。最小载荷F1(0.10.5)Fmax最大载荷Fmax由工作条件决定，一般Fmax0.8F3。,圆柱螺旋压缩弹簧,强度计算旋绕比C弹簧丝直径试算,圆柱螺旋压缩弹簧,刚度计算弹簧的有效圈数弹簧刚度,圆柱螺旋压缩弹簧,稳定性计算弹簧的失稳bH0/D2稳定性与弹簧两端的支承情况有关不失稳的条件若b不满足条件，进行稳定性计算FmaxFC,圆柱螺旋压缩弹簧,不失稳的条件：弹簧两端固定b5.3弹簧一端固定，另一端回转b3.7弹簧两端回转bFC1、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,圆柱螺旋压缩弹簧,结构尺寸的计算死圈0.751.25圈最大载荷下的间隙0.1d结构尺寸计算