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机件原理I第5章教师手册doc
第5章 彈 簧
一 相關知識補充
5-2 彈簧的種類
1. 壓縮彈簧的不同外形,如圖5-1所示。
圖5-1
※5-3 彈簧的用語與組合
1. 彈簧的振動週期(T)T=2π (m:加於彈簧負載之質量,K:彈簧常數)
τ===若考慮撓曲、直接壓應力、直接剪應力等因素,則最大剪應力為τ=K K=+=應力係數F:彈簧之軸向負荷 Dm:彈簧線圈之平均直徑d:彈簧線直徑 C:彈簧指數(C==)
【範例】有一彈簧受到942N的軸向負荷,其線圈外徑44mm,線直徑為4mm,求彈簧最大剪應力為若干?(若修正係數K=1.14):Dm=Do-d=44-4=40mm) F=942N d=4mm
τ=K=1.14=1710MPa)
5-4 彈簧的材料
1. 對一般金屬材料來說,低溫時承受一個應力產生一個對應的應變;但在高溫時,材料承受固定應力,其應變會隨時間增加的現象,稱為潛變(creep)。
2. 彈簧發生鬆弛現象,影響因素為:
1 負荷增加。 2 溫度升高。
二 隨 堂 練 習
5-1 彈簧的功用
( D )1. 下列有關彈簧功用的敘述,何者不正確? A 吸收機械瞬間振動的能量 B 利用彈簧產生的作用力,調節機件的位置或保持機件的接觸 C 力量的量度 D 保持機械元件的接觸彈性,避免鬆脫。
( C )2. 一般不用電池之玩具常用 A 鍵 B 銷 C 彈簧 D 齒輪 來儲存能量當成動力來源。
( B )3. 凸輪及離合器等組件中所使用的彈簧,其彈簧機件的主要作用為何? A 儲存能量 B 產生作用力 C 吸收振動緩和衝擊 D 力的量度。
5-2 彈簧的種類
( C )4. 彈簧各圈相互貼緊,兩端成掛鈎狀,此彈簧稱為 A 錐形彈簧 B 扭轉彈簧 C 拉力彈簧 D 壓縮彈簧。
( D )5. 下列選項中何種機件可防止機件發生軸向運動 A 壓縮彈簧 B 伸張彈簧 C 蝸旋彈簧 D 扣環。
裝有鉸鏈之紗門若可自動關閉,則鉸鏈內所使用的彈簧為 A 拉伸彈簧 B 螺旋扭彈簧 C 壓縮彈簧 D 錐形彈簧。
簧線圈平均直徑與線直徑的比稱為 A 彈簧常數 B 彈簧指數 C 自由長度 D 彈簧撓曲。
如圖5-所示之總彈簧常數K為 A B K1K2 C K1K2 D
( A )9. 彈簧常數為K之兩相同之螺旋壓縮彈簧,下列哪一個說明是正確的? A 並聯時的彈簧常數是串聯時的4倍 B 串聯時的彈簧常數是並聯時的4倍 C 並聯時的彈簧常數是串聯時的2倍 D 串聯時的彈簧常數是並聯時的2倍。=,K並=K+K=2K ==4,K並=4K串
( C )10. 有一螺旋壓縮彈簧,施以100N之壓力時,量得彈簧長度為90mm;施以250N之壓力時,量得彈簧長度為60mm;則施以300N之壓力時,此彈簧之長度為多少mm? 解析:K== ∴=50 mm
5-4 彈簧的材料
( C )11. 下列何者不是製作彈簧的材料? A 矽錳鋼 B 琴鋼線 C D 合成樹脂。
弛現象發生的原因為 A 負荷增加與溫度升高 B 負荷增加與溫度降低 C 負荷減少與溫度降低 D 負荷減少與溫度升高。
三 自 我 評 量
一、選擇題 題前標註*,表示重要且常考的題目
( A )1. 機車支架緩衝器或汽車避振器,使用彈簧元件之主要應用功能為 A 吸收振動 B 產生作用力 C 儲存能量 D 力量量度。
鈎後,彈簧的組合總彈簧常數為12N/mm C 兩彈簧串聯後承受600N荷重時,總伸長量為50mm D 承受相同荷重時,B彈簧的伸長量為A彈簧的1.5倍。
解析: A ===30(mm)==12(N/mm) C ===50(mm)===()K,承受一軸向負荷W,則可能的最小總撓曲量為 A B C D 。總撓曲量要最小,則彈簧常數K要最大,必並聯,故。
*( B )14. 有一彈簧受到100N的軸向負荷,彈簧之外徑為50mm,彈簧線直徑5mm,則其彈簧指數為 A 8 B 9 C 10 D 11。===9
*( D )15. 兩拉伸彈簧,彈簧常數各為15N/mm及10N/mm,以串聯互鈎吊一荷重150N,則彈簧之變形量為 A 6 B 10 C 20 D 25 mm。
解析:K===6(N/m)===25(m)==25(N/mm)
*( D )17. 如圖(2)所示之彈簧系統,K1=10N/mm,K2=20N/mm,K3=10N/mm,K4=10N/mm,則組合後總彈簧常數為多少N/mm? A 15 B 20 C 30 D 35。
解析:總彈簧常數K=(K1+K2)+ =(10+20)+=35(N/mm)
( B )18. 如圖(3)所示的彈簧系統,彈簧常數K
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