第十三弹性元件

第十三弹性元件第一页，共四十三页，编辑于2023年，星期一参考文献张策主编，《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二页，共四十三页，编辑于2023年，星期一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－弹性元件第三页，共四十三页，编辑于2023年，星期一常见类型（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.膜片第一节概述第四页，共四十三页，编辑于2023年，星期一分类（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）第一节概述第五页，共四十三页，编辑于2023年，星期一弹性元件的特点

结构简单、价格低廉、占据空间小、安装和固定简单、工作可靠。第一节概述第六页，共四十三页，编辑于2023年，星期一弹簧材料要求

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第七页，共四十三页，编辑于2023年，星期一螺旋弹簧的制造

－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第八页，共四十三页，编辑于2023年，星期一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）第一节概述第九页，共四十三页，编辑于2023年，星期一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第十页，共四十三页，编辑于2023年，星期一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十一页，共四十三页，编辑于2023年，星期一第二节弹性元件的基本特性第十二页，共四十三页，编辑于2023年，星期一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型第十三页，共四十三页，编辑于2023年，星期一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和设计第十四页，共四十三页，编辑于2023年，星期一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第十五页，共四十三页，编辑于2023年，星期一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第十六页，共四十三页，编辑于2023年，星期一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第十七页，共四十三页，编辑于2023年，星期一例：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F1＝180N；变形量为17mm时，拉力Fmax＝340N；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十八页，共四十三页，编辑于2023年，星期一第四节游丝种类：测量游丝、接触游丝要求

7条：弹性特性合适、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、铜锌镊合金第十九页，共四十三页，编辑于2023年，星期一游丝的结构－游丝端部的固定方法游丝的特性

第四节游丝第二十页，共四十三页，编辑于2023年，星期一游丝的设计－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。第四节游丝第二十一页，共四十三页，编辑于2023年，星期一第五节片簧片簧的分类按其外形：直片簧－a、弯片簧－b、c第二十二页，共四十三页，编辑于2023年，星期一直片簧的结构第五节片簧双螺钉固定防转结构防转第二十三页，共四十三页，编辑于2023年，星期一直片簧的种类按截面形状：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第五节片簧第二十四页，共四十三页，编辑于2023年，星期一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二十五页，共四十三页，编辑于2023年，星期一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第二十六页，共四十三页，编辑于2023年，星期一波纹管第七节其它弹性元件简介第二十七页，共四十三页，编辑于2023年，星期一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第二十八页，共四十三页，编辑于2023年，星期一膜片、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第二十九页，共四十三页，编辑于2023年，星期一End第三十页，共四十三页，编辑于2023年，星期一弹性滞后现象第三十一页，共四十三页，编辑于2023年，星期一弹性后效现象第三十二页，共四十三页，编辑于2023年，星期一第三十三页，共四十三页，编辑于2023年，星期一圆柱螺旋压缩弹簧特性线－作用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＝(0.1～0.5)Fmax最大载荷Fmax由工作条件决定，一般Fmax0.8F3。第三十四页，共四十三页，编辑于2023年，星期一圆柱螺旋压缩弹簧强度计算旋绕比C

弹簧丝直径－试算第三十五页，共四十三页，编辑于2023年，星期一圆柱螺旋压缩弹簧刚度计算弹簧的有效圈数弹簧刚度第三十六页，共四十三页，编辑于2023年，星期一圆柱螺旋压缩弹簧稳定性计算弹簧的失稳b＝H0/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

Fmax>FC第三十七页，共四十三页，编辑于2023年，星期一圆柱螺旋压缩弹簧不失稳的条件：弹簧两端固定

b<5.3

弹簧一端固定，另一端回转

b<3.7

弹簧两端回转

b<2.6第三十八页，共四十三页，编辑于2023年，星期一圆柱螺旋压缩弹簧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）导套第三十九页，共四十三页，编辑于2023年，星期一圆柱螺旋压缩弹簧结构尺寸的计算死圈

0.75～1.25圈最大载荷下的间隙0.1d结构尺寸计算表13-3第四十页，共四十三页，编辑于2023年，星期一