精密機(jī)械零件常規(guī)設(shè)計(jì)——彈性元件

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1、精密機(jī)械零件常規(guī)設(shè)計(jì)——彈性元件設(shè)計(jì)董立泉北京理工大學(xué)光電學(xué)院2009年5月6日課程簡介∑課程的性質(zhì)：?以通用零件設(shè)計(jì)為主的設(shè)計(jì)性課程?具有承上啟下的作用，為課程設(shè)計(jì)打下必要的基礎(chǔ)∑課程的任務(wù)：?掌握通用機(jī)械零件的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用知識?掌握通用零件的設(shè)計(jì)原理、方法和機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，具有設(shè)計(jì)機(jī)械、傳動(dòng)裝置和簡單機(jī)械的能力?具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力彈性元件∑兩個(gè)基本概念：°材料的彈性：材料在外力作用下要產(chǎn)生變形，除去外力后能恢復(fù)其原來的形狀，這種性能稱為材料的彈性?！銖椥栽悍彩抢貌牧系膹?/p>

2、性制成的，可以完成各種功能的零件。思考與討論∑在日常生活中都接觸過哪些彈性元件？請舉例說明。并簡單歸納一下它們都起到什么樣的作用？∑如何來表征彈性元件的性能？彈性元件介紹彈性元件的類型∑按照彈性元件的形狀和設(shè)計(jì)特點(diǎn)分兩大類°彈簧螺旋彈簧、片彈簧、雙金屬彈簧……在長度方面的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于斷面直徑或?qū)挾龋湓O(shè)計(jì)可按材料力學(xué)公式進(jìn)行°壓力彈性敏感元件膜片與膜盒、波紋管、彈簧管……工作直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其厚度，其設(shè)計(jì)應(yīng)按照彈性力學(xué)理論進(jìn)行彈性元件的應(yīng)用∑測量：°利用彈性元件把某些物理量(如力、壓力、力矩、溫度等)轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥栽淖冃?位移或轉(zhuǎn)角)

3、，以便進(jìn)行測量和控制?！阋螅毫妥冃沃g的關(guān)系準(zhǔn)確，不隨時(shí)間和溫度的變化而變化?！飘a(chǎn)生力：°利用彈性元件的變形產(chǎn)生一定的力，使相互作用的兩個(gè)零件產(chǎn)生相互壓緊，形成力封閉?！阋螅涸谝欢ㄗ冃蜗庐a(chǎn)生所需要的封閉力?！破渌猛荆骸阕鳛闇囟妊a(bǔ)償元件、減振元件、彈性聯(lián)接元件、彈性支承、彈性導(dǎo)軌……彈性元件的基本性能∑性能表征指標(biāo)(參數(shù))：°特性作用在彈性元件上的物理量(力、力矩、溫度等)與其引起的變形(位移或轉(zhuǎn)角)之間的關(guān)系?！沆`敏度彈性元件的變形量增量與作用在彈性元件上的載荷增量的比值，在載荷增量趨于零時(shí)的極限?！銊偠茸饔迷趶椥栽系?/p>

4、載荷增量與其產(chǎn)生變形增量的比值，在變形增量趨于零時(shí)的極限。案例分析∑右圖為彈簧在內(nèi)燃機(jī)進(jìn)、排氣閥門控制中的應(yīng)用實(shí)例。在這個(gè)機(jī)構(gòu)中，凸輪1的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)桿2的上下運(yùn)動(dòng)和桿3的擺動(dòng)。桿3與桿4高副接觸，當(dāng)桿3順時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，推動(dòng)桿4向下運(yùn)動(dòng)，從而使氣缸與大氣相通，做吸氣或者排氣沖程；當(dāng)桿3做逆時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，彈簧依靠彈力使桿4向上運(yùn)動(dòng)，一方面關(guān)閉氣缸，一方面使桿3與桿4保持接觸。彈簧概述∑彈彈常彈零簧是常用的彈性零件件?！茝椈稍谑茌d后產(chǎn)生較大的彈性變形，吸收并儲(chǔ)存能量。∑在彈簧材料彈性極限的范圍內(nèi)，它具有受力（或力矩）與相應(yīng)的變形成線形關(guān)系的特

5、點(diǎn)?！茝椈稍趦x器、儀表及機(jī)械電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。彈簧的類別∑按彈簧的受力性質(zhì)不同，彈彈要簧主要分分為：拉伸彈簧，壓縮彈簧，扭轉(zhuǎn)彈簧和彎曲彈簧?！瓢磸椈傻男螤畈煌挚煞譃槁菪龔椈?、板彈簧、環(huán)形彈簧、碟形彈簧等?！拼送膺€有空氣彈簧、橡膠彈簧等。彈簧的功用各式彈簧∑彈簧有以下的主要功能：1）控制機(jī)械的運(yùn)動(dòng):例如內(nèi)燃機(jī)中控制氣缸閥門啟閉的彈簧、離合器中的控制彈簧12）吸收振動(dòng)和沖擊能量:例如各種車輛中的減振彈簧及各種緩沖器的彈簧等23）存儲(chǔ)和釋放能量:例如鐘表彈簧、槍栓彈簧等34）測量力的大小:例如彈簧秤和測力器中的彈簧等4第一章

6、螺旋彈簧設(shè)計(jì)本章介紹了螺旋彈簧的特點(diǎn)及其適用場合，并以圓柱螺旋（壓縮與拉伸）彈簧為主，對彈簧設(shè)計(jì)的基本理論和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了討論。螺旋彈簧設(shè)計(jì)在一般機(jī)械中，最常用的是圓柱螺旋彈簧。本章主要講述圓柱拉伸、壓縮螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)形式、制造工藝與材料；圓柱拉伸、壓縮螺旋彈簧的應(yīng)力分析、變形分析、設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法，其它類型的彈簧只略作介紹。螺旋彈簧圓柱螺旋彈簧是金屬絲按螺旋線卷繞而成，制造簡單，應(yīng)用廣泛。根據(jù)功用可分為:拉伸彈簧壓縮彈簧扭轉(zhuǎn)彈簧彈簧的端部結(jié)構(gòu)：除參加變形的有效圈數(shù)n外，其兩端各有0.75－1.75圈并不參加變形，稱支承圈。錐形

7、彈簧螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)(1)Y型—壓縮彈簧（依端部結(jié)構(gòu)不同而再細(xì)分）a、YI型：兩端面圈并緊磨平b、YⅢ型：兩端面圈并緊不磨平。磨平部分不少于圓周長的3/4，端頭厚度一般不少于d/8。()Y(a)YⅠ型(b)YⅡ型螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)(2)L型—拉伸彈簧（依端部結(jié)構(gòu)不同而再細(xì)分）a、LI型：半圓形鉤b、LⅡ型：圓環(huán)鉤c、LⅦ型：可調(diào)式掛鉤，用于受力較大時(shí)第一節(jié)基本設(shè)計(jì)公式1、強(qiáng)度計(jì)算：強(qiáng)度計(jì)算的目的是確定彈簧直徑2、剛度計(jì)算：剛度計(jì)算的目的是確定彈簧工作圈數(shù)3、穩(wěn)定性計(jì)算：當(dāng)彈簧圈數(shù)較多，高徑比較大時(shí)，易發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，使彈簧產(chǎn)生側(cè)向彎曲。(

8、一)幾何參數(shù)計(jì)算∑普通圓柱螺旋彈簧的主要幾何尺寸有：?外徑D、?中徑D、2?內(nèi)徑D、1?節(jié)距t、?螺旋角α?彈簧絲直徑d∑彈簧的旋向可以是右旋或左旋，常用右旋。(一)幾何參數(shù)計(jì)算∑普通圓柱螺旋彈簧的主要幾何尺寸有：外徑D、中徑D、2內(nèi)徑D、節(jié)距t、