第十三章弹性元件•第一节概述•第二节弹性元件的基本特性•第三节螺旋弹簧•第四节游丝•第五节片簧•第六节热双金属弹簧•第七节其它弹性元件简介第一节概述•材料的弹性：材料在外力作用下产生变形，外力去除后可恢复其原状的性能。•弹性元件：利用材料的弹性性能，能完成各种功能的零件或部件。•精密机械中，常见弹性元件的类型：片簧平面涡卷簧螺旋弹簧压力弹簧管波纹管膜片•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•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）•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。第二节弹性元件的基本特性一、弹性元件的基本特性弹性元件的特性：作用在弹性元件上的力、压力或温度与变形的关系。⎪⎭⎪⎬⎫===)()()(tfpfFfλλλ弹性元件特性的非线性度•弹性元件的特性曲线有直线的，也有曲线的，特性曲线与理想直线的最大偏差Δλmax和弹性元件的最大变形λmax的百分比称为弹性元件特性的非线性度。%100maxmax×Δ=Δλλλx弹性元件的刚度•当弹性元件具有非线性特征时，作用在弹性元件上的载荷增量与其产生变形增量的比值在变形增量趋于零时的极限称为~。•当弹性元件具有线性特征时，刚度为常数，即产生单位变形作用时所需施加的载荷。•可由图解法求得，等于特性曲线上过给定点切线倾斜角α的余切值。•刚度的倒数称为柔度λλλddFFF=⎟⎠⎞⎜⎝⎛ΔΔ=′→Δ0limλFF=′αλcot==′ddFF若干个线性特性的弹性元件并联使用----其刚度等于每个弹性元件刚度之和∑==+++=niinFFFFF121...λiiFF′=∑=′=niiFF1λ∑=′==′niiFFF1λ若干个线性特性的弹性元件串联使用----其柔度等于每个弹性元件柔度之和∑==+++=niin121...λλλλλ∑=′=′niiFF111∑=′=′niiFF111λFF=′二、影响弹性元件特性的因素()GndDfFGdnD,,,843==λ一）几何尺寸参数的影响nnddDDzzΔ+Δ−Δ=Δ=43λλδλ由于弹簧几何尺寸参数的误差而引起的特性误差，通常可采用调整的方法予以消除，使弹簧特性满足要求。二）温度的影响•弹簧特性还与材料的切变模量有关。•为了减小温度变化对弹性元件特性的影响，可采用温度系数极小的材料；或采用补偿方法三）弹性滞后和弹性后效的影响•弹性滞后:在弹性范围内，加载与去载时弹性曲线不相重合的现象。•弹性后效：载荷改变后，不是立刻完成相应的变形，而是在一定时间间隔中逐渐完成的。第三节螺旋弹簧一、弹簧的功能和种类二、弹簧材料三、圆柱螺旋压缩弹簧四、圆柱螺旋拉伸弹簧五、圆柱螺旋拉扭转弹簧一、螺旋弹簧的功能和种类•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•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二、弹簧材料•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•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）（一）特性线预紧力F1称为弹簧的最小载荷。Fmax为弹簧所承受的最大工作载荷，此时，弹簧高度压缩到H2，相应变形为λmax，该时刻弹簧各圈之间仍应保留δ1的间隙，称余隙。δdpDD2D1UFOFmaxF3λH2H1H0λ3λmaxλ2λ1H3F1δdpDD2D1UFOFmaxF3λH2H1H0λ3λmaxλ2λ1H3F1F3为弹簧的极限载荷。λmax与λ1之差或H2与H1之差，称为弹簧的工作行程λ0三、圆柱螺旋压缩弹簧基本参数及其选择dDC2=圆柱螺旋弹簧的主要参数有：弹簧丝直径d、弹簧圈外径D、内径D1、中径D2、弹簧节距p和螺旋升角α、弹簧指数C（旋绕比）（二）强度计算1、弹簧受力D2/2FFdmn剖面B-BD2/2BT''BFQAFNMAαFFD222D2F2D2T=FD2/2FFdmn剖面B-BD2/2BT''BFQAFNMAαFFD222D2F2D2...
