精密仪器课件10弹性元件.ppt

第十章 弹性元件 杆受拉变形分析 绝对变形 相对变形（杆件轴线方向的线应变） 杆受拉变形分析 当杆内应力在一定范围(比例极限)内，杆的伸长(或缩短) 与拉力P和杆的原长L成正比。与杆的横截面面积A成反比，引入比例常数E并令N＝P则 虎克定律 ，E弹性模量 圆轴的扭转变形 扭矩T的矢量方向的确定 圆轴扭转基本公式 圆轴扭转时横截面上的最大剪应力计算公式 抗扭截面模量 两个横截面绕轴线相对转过的角度 称为扭转角。 计算圆轴扭转变形的基本公式， 圆截面对圆心O点的极惯性矩 G材料的剪切弹性模量 弹簧的设计计算步骤小结 1. 根据工作条件和载荷情况选择弹簧材料和确定许用应力。 2 选择旋绕比C、计算曲度系数k1 3.根据强度条件试算弹簧丝直径 。 4.刚度计算：确定工作圈数 5. 验算稳定性 为了保证压缩弹簧的平稳性，弹簧的高径比　　　不应超过许用值 当两端固定时，取b5.3 一端固定，另一端自由转动 取b3.7 两端自由转动，取b2.6 §10-4 键联接和花键联接 一、键联接的类型 键主要用来实现轴和轴上零件之间的周向固定以传递转矩。有些类型的键还可实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。 键是标准件，分为平键、半圆键、楔键和切向键等。设计时应根据各类键的结构和应用特点迸行选择。 平键联接 平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂槽底之间留有间隙(图10-34)。 平键定心性较好、装拆方便。常用的平键有普通平键和导向平键两种。 普通平键的端部形状可制成圆头(A型)、方头(B型)或单圆头(C型)，如表10-9所示。圆头键的轴槽用指形铣刀加工，键在槽中固定良好，但轴上键槽端部的应力集中较大、方头键用盘形铣刀加工，轴的应力集中较小。单圆头键常用于轴端。普通平键应用最广。 导向平键较长，需用螺钉固定在轴槽中，为了便于装拆，在键上制出起健螺纹孔(图10-34b)。 这种键能实现轴上零件的轴向移动，构成动联接。 半圆键联接 半圆键也是以两侧面为工作面，它与平键一样具有定心较好的优点。半圆键能在轴槽中摆动以适应毂槽底面，装配方便。它的缺点是键槽对轴的削弱较大，只适用于轻载联接。 锥形轴端采用半圆键联接在工艺上较为方便。 楔键联接和切向键联接 楔健的上下面是工作面，如图10-36所示，键的上表面有1：100的斜度，轮毂键槽的底面也有1：100的斜度，把楔键打入轴和毂槽内时，其工作面上产生很大的预紧力Fn。工作时，主要靠摩擦力f Fn 传递转矩T，并能承受单方向的轴向力。 由于楔键打入时，迫使轴和轮毂产生偏心e，因此楔键仅适用于定心精度要求不高、载荷平稳和低速的联接。 楔键分为普通楔键和钩头楔键两种。钩头楔键的钩头是为了拆键用的。 花健联接按其齿形不同，可分为一般常用的矩形花键和强度高的渐开线花键以及用于薄壁联接的三角形花键。 花键联接可以做成静联接，也可以做成动联接，一般只验算挤压强度和耐磨性。 §10-5 销 联 接 销的主要用途是固定零件之间的相互位置，并可传递不大的载荷。 销的基本形式为圆柱销和圆锥销。还有大端具有外螺纹的圆锥销或小端带外螺纹的圆锥销等许多特殊形式。 销的常用材料为35、45钢。 图10-42a是带槽的圆柱销，销上有三条压制的纵向沟槽，图b是放大的俯视图，其细线表示打入销孔前的形状，实线表示打入后变形的结果，这使销与孔壁压紧，不易松脱，能承受振动和变载荷。使用这种销联接时，销孔不需要铰制，且可多次装拆。 环形弹簧是由若干具有配合锥面的内、外圆环相互叠合而组成的一种压缩弹簧，如左图。 二、环形弹簧 环形弹簧的特性曲线图 碟形弹簧又称别氏弹簧，弹簧呈截锥形碟形，只能承受轴向载荷，如上图。碟形弹簧的特性曲线如下图 三、碟形弹簧 碟形弹簧一般成组使用。碟形弹簧的组合方式有两种，如左图——对合式碟形弹簧，右图——叠合式碟形弹簧 二、螺旋弹簧的特性 1．拉伸弹簧和压缩弹簧的应力计算 FR 由于拉伸弹簧通常制成密圈型，它的角很小，而压缩弹簧的螺旋升角一般也只有5°~9°，这样可认为sing=0，cosg=1，因此在簧丝截面的力和力矩可简化成由扭矩Mt和切向力Q来代表 弹簧螺旋线的升角 对圆截面簧丝所产生的最大应力t 令 则 C ——旋绕比 旋绕比C荐用值 4~8 7~16 2.5~6 4~9 5~10 5~12 7~14 C 1.1~2.2 0.5~1 0.2~0.4 d/mm k——曲度系数 考虑弹簧升角α和曲率的影响，引进曲