机械基础--常见零部课件

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1、第九章第九章 常见零常见零、部件部件1 1 联轴器和离合器概述联轴器和离合器概述2 2 联轴器的种类和特性联轴器的种类和特性3 3 联轴器的选择联轴器的选择4 4 离合器离合器5 5 制动器制动器6 6 弹簧弹簧7 7 机架零件机架零件1机械基础-常见零部9-1 9-1 联轴器和离合器概述联轴器和离合器概述 联轴器和离合器是机械装置中常用的部件，联轴器和离合器是机械装置中常用的部件，它们主要用于联接轴与轴，以传递运动与转矩，它们主要用于联接轴与轴，以传递运动与转矩，也可用作安全装置。大致有以下类型：也可用作安全装置。大致有以下类型： 联轴器：联轴器：用于将两轴联接在一起，机器运用于将两轴联接在

2、一起，机器运转时两轴不能分离，只有在转时两轴不能分离，只有在机器停车机器停车时才可将时才可将两轴分离两轴分离 离合器：离合器：在机器运转过程中，可使两轴在机器运转过程中，可使两轴随时随时接合或分离的一种装置。它可用来操纵机器传接合或分离的一种装置。它可用来操纵机器传动的断续，以便进行变速或换向动的断续，以便进行变速或换向2机械基础-常见零部 安全联轴器与离合器：安全联轴器与离合器：机器工作时，若转矩超机器工作时，若转矩超过规定值，即可自行断开或打滑，以保证机器中过规定值，即可自行断开或打滑，以保证机器中的主要零件不因过载而损坏的主要零件不因过载而损坏 特殊功用的联轴器与离合器：特殊功用的联轴器

3、与离合器：用于某些特殊要用于某些特殊要求处，如：在一定的回转方向或达到一定转速时，求处，如：在一定的回转方向或达到一定转速时，联轴器或离合器即可自动接合或分离等联轴器或离合器即可自动接合或分离等联轴器和离合器种类繁多，在选用标准件或自联轴器和离合器种类繁多，在选用标准件或自行设计时应考虑：传递转矩大小、转速高低、扭行设计时应考虑：传递转矩大小、转速高低、扭转刚度变化、体积大小、缓冲吸振能力等因素。转刚度变化、体积大小、缓冲吸振能力等因素。3机械基础-常见零部9-2 9-2 联轴器的种类和特性联轴器的种类和特性普通联轴器的分类普通联轴器的分类 一一. .刚性联轴器：刚性联轴器：不能补偿两轴间的相

4、对位不能补偿两轴间的相对位移。无减振缓冲能力，要求两轴对中性好。移。无减振缓冲能力，要求两轴对中性好。凸缘联轴器凸缘联轴器套筒联轴器套筒联轴器w夹壳联轴器夹壳联轴器4机械基础-常见零部套筒联轴器套筒联轴器凸缘联轴器凸缘联轴器夹壳联轴器夹壳联轴器5机械基础-常见零部铰制孔用螺栓联接铰制孔用螺栓联接依靠螺栓的抗剪切能力传递扭矩。依靠螺栓的抗剪切能力传递扭矩。 6机械基础-常见零部普通螺栓联接普通螺栓联接依靠两半联轴器结合面上摩擦力传递扭矩。依靠两半联轴器结合面上摩擦力传递扭矩。 7机械基础-常见零部夹壳联轴器夹壳联轴器8机械基础-常见零部二二. .挠性联轴器：挠性联轴器：依靠元件能够补偿两轴依靠元

5、件能够补偿两轴间的相对位移。有减振缓冲能力。间的相对位移。有减振缓冲能力。1.1.无弹性元件的挠性联轴器无弹性元件的挠性联轴器十字轴万向联轴器（十字滑块联轴器十字轴万向联轴器（十字滑块联轴器) )滑块联轴器滑块联轴器齿式联轴器齿式联轴器滚子链联轴器滚子链联轴器9机械基础-常见零部十字滑块联轴器十字滑块联轴器 十字滑块联轴器属于挠性联轴器。由两个端面上开十字滑块联轴器属于挠性联轴器。由两个端面上开有凹型槽的半联轴器和两面带有凸牙的中间盘组成。凸有凹型槽的半联轴器和两面带有凸牙的中间盘组成。凸牙可在凹槽中滑动，可以补偿安装及运转时两轴间的相牙可在凹槽中滑动，可以补偿安装及运转时两轴间的相对位移。一

6、般运用于转速对位移。一般运用于转速n n小于小于250r/min,250r/min,轴的刚度较大，轴的刚度较大，无剧烈冲击处。无剧烈冲击处。 10机械基础-常见零部滑块联轴器滑块联轴器 滑块联轴器是由两个带凹槽的半联轴器和一个方滑块联轴器是由两个带凹槽的半联轴器和一个方形滑块组成，滑块材料通常为夹布胶木制成。由于中形滑块组成，滑块材料通常为夹布胶木制成。由于中间滑块的质量较小，具有弹性，可应用于较高的转速。间滑块的质量较小，具有弹性，可应用于较高的转速。结构简单、紧凑、适用于小功率、高转速而无剧烈冲结构简单、紧凑、适用于小功率、高转速而无剧烈冲击处。击处。 11机械基础-常见零部齿式联轴器齿式

7、联轴器 齿式联轴器由两个带有内齿及凸缘的外套筒和两个齿式联轴器由两个带有内齿及凸缘的外套筒和两个带有外齿的内套筒组成。依靠内外齿相啮合传递扭矩。带有外齿的内套筒组成。依靠内外齿相啮合传递扭矩。齿轮的齿廓曲线为渐开线，啮合角为齿轮的齿廓曲线为渐开线，啮合角为2020。这类联轴器。这类联轴器能传递很大的转矩，并允许有较大的偏移量，安装精度能传递很大的转矩，并允许有较大的偏移量，安装精度要求不高，常用于重型机械中。要求不高，常用于重型机械中。 12机械基础-常见零部万向联轴器万向联轴器 十字轴式万向联轴器，由两个叉形接头、一个中十字轴式万向联轴器，由两个叉形接头、一个中间联接件和轴组成。属于一个可动

8、的联接，且允许两间联接件和轴组成。属于一个可动的联接，且允许两轴间有较大的夹角（夹角轴间有较大的夹角（夹角可达可达35-45)35-45)。结构紧。结构紧凑、维护方便，广泛应用于汽车、多头钻床等机器的凑、维护方便，广泛应用于汽车、多头钻床等机器的传动系统。传动系统。 13机械基础-常见零部滚子链联轴器滚子链联轴器 联轴器是利用一条公用的双排链同时与两个齿数联轴器是利用一条公用的双排链同时与两个齿数相同的并列链轮啮合来实现两半联轴器的联接。相同的并列链轮啮合来实现两半联轴器的联接。 14机械基础-常见零部2.2.有弹性元件的挠性联轴器有弹性元件的挠性联轴器弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器弹性柱销

9、联轴器弹性柱销联轴器星形弹性联轴器星形弹性联轴器轮胎式联轴器轮胎式联轴器15机械基础-常见零部弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器 用套有弹性套的柱销代替了联接螺栓。因为通过用套有弹性套的柱销代替了联接螺栓。因为通过蛹状常用耐油橡胶，以提高其弹性。半联轴器与轴的蛹状常用耐油橡胶，以提高其弹性。半联轴器与轴的配合孔可作成圆柱形或圆锥形。配合孔可作成圆柱形或圆锥形。 16机械基础-常见零部弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器 工作时转矩通过两半联轴器及中间的尼龙柱销而工作时转矩通过两半联轴器及中间的尼龙柱销而传给从动轴。为了防止柱销脱落，在半联轴器的外侧，传给从动轴。为了防止柱销脱落，在半联轴器的外侧，用螺钉

10、固定了挡板。用螺钉固定了挡板。 17机械基础-常见零部梅花形弹性联轴器梅花形弹性联轴器 其结构形式及工作原理与星形弹性联轴器相似，但半其结构形式及工作原理与星形弹性联轴器相似，但半联轴器与轴配合的孔可作成圆柱形或圆锥形，并以梅花形联轴器与轴配合的孔可作成圆柱形或圆锥形，并以梅花形弹性件取代星形弹性件。弹性件可根据使用要求选用不同弹性件取代星形弹性件。弹性件可根据使用要求选用不同硬度的聚氨酯橡胶、铸型尼龙等材料制造。工作温度范围硬度的聚氨酯橡胶、铸型尼龙等材料制造。工作温度范围为为-35-35+80C+80C，短时工作温度可达，短时工作温度可达100C100C，传递的公称，传递的公称转矩为转矩为

11、161625000N.m25000N.m。 18机械基础-常见零部轮胎联轴器轮胎联轴器 轮胎联轴器用橡胶或橡胶织物制成轮轮胎联轴器用橡胶或橡胶织物制成轮胎状的弹性元件，两端用压板及螺钉分别胎状的弹性元件，两端用压板及螺钉分别压在两个半联轴器上。这种联轴器富有弹压在两个半联轴器上。这种联轴器富有弹性，具有良好的消振能力，能有效地降低性，具有良好的消振能力，能有效地降低动载荷和补偿较大的轴向位移，而且绝缘动载荷和补偿较大的轴向位移，而且绝缘性能好，运转时无噪声。缺点是径向尺寸性能好，运转时无噪声。缺点是径向尺寸较大；当转矩较大时，会因过大扭转变形较大；当转矩较大时，会因过大扭转变形而产生附加轴向载

12、荷。为了便于装配，有而产生附加轴向载荷。为了便于装配，有时将轮胎开出径向切口，但这时承载能力时将轮胎开出径向切口，但这时承载能力要显著降低。要显著降低。 19机械基础-常见零部膜片联轴器膜片联轴器 其弹性元件为一定数量的很薄的其弹性元件为一定数量的很薄的多边环形（或圆环形）金属膜片叠合多边环形（或圆环形）金属膜片叠合而成的膜片组。在膜片的圆周上有若而成的膜片组。在膜片的圆周上有若干个螺栓孔，用铰制孔用螺栓交错间干个螺栓孔，用铰制孔用螺栓交错间隔与半联轴器相联接。这样将弹性元隔与半联轴器相联接。这样将弹性元件上的弧段分为交错受压缩和受拉伸件上的弧段分为交错受压缩和受拉伸的两部分，拉伸部分传递转矩

13、，压缩的两部分，拉伸部分传递转矩，压缩部分趋向皱折。当机组存在轴向、径部分趋向皱折。当机组存在轴向、径向和角位移时，金属膜片便产生波状向和角位移时，金属膜片便产生波状变形。变形。 20机械基础-常见零部星形弹性联轴器星形弹性联轴器 两半联轴器上均制有凸牙，用橡胶等类材料制成的两半联轴器上均制有凸牙，用橡胶等类材料制成的星形弹性件，放置在两半联轴器的凸牙之间。工作时，星形弹性件，放置在两半联轴器的凸牙之间。工作时，星形弹性件受压缩并传递转矩。这种联轴器允许轴的径星形弹性件受压缩并传递转矩。这种联轴器允许轴的径向位移为向位移为0.2mm0.2mm，偏角位移为，偏角位移为130130。因弹性件只受压

14、。因弹性件只受压不受拉，工作情况有所改善，故寿命较长。不受拉，工作情况有所改善，故寿命较长。 21机械基础-常见零部剪切销安全联轴器剪切销安全联轴器双剪的双剪的 单剪的单剪的 这种联轴器有单剪的和双剪的两种。这类联轴器这种联轴器有单剪的和双剪的两种。这类联轴器由于由于销钉销钉材料机械性能的不稳定，以及制造尺寸的误材料机械性能的不稳定，以及制造尺寸的误差等原因，致使工作精度不高；而且销钉剪断后，不差等原因，致使工作精度不高；而且销钉剪断后，不能自动恢复工作能力，因而必须停车更换销钉。但由能自动恢复工作能力，因而必须停车更换销钉。但由于构造简单，所以对很少过载的机器还常采用。于构造简单，所以对很少

15、过载的机器还常采用。 22机械基础-常见零部9-3 9-3 联轴器的选择联轴器的选择一一. . 根据工作情况和经济性综合考虑，选择类型根据工作情况和经济性综合考虑，选择类型 1. 1.载荷：载荷：T T大小、性质（平稳、冲击）；大小、性质（平稳、冲击）； 2. 2.工作转速：工作转速：n n； 3. 3.精度：位移的大小和方向精度：位移的大小和方向二二. . 确定联轴器的型号（尺寸大小）确定联轴器的型号（尺寸大小） 1. 1.扭矩扭矩 T T 大小；大小； 2. 2.工作转速工作转速 n n； 3. 3.调整轴孔直径尺寸和形状。调整轴孔直径尺寸和形状。23机械基础-常见零部选择联轴器的类型选择

16、联轴器的类型计算联轴器的计算转矩计算联轴器的计算转矩进行必要的承载能力校核进行必要的承载能力校核规定部件相应的安装精度规定部件相应的安装精度协调轴孔直径协调轴孔直径校核最大转矩校核最大转矩确定联轴器的型号确定联轴器的型号选用的基本步骤为选用的基本步骤为24机械基础-常见零部9-4 9-4 离合器离合器作用：作用：离合器用来联接两根轴，使之一起转动并传离合器用来联接两根轴，使之一起转动并传递转矩，在递转矩，在工作中工作中主、从动部分可分离可接合。主、从动部分可分离可接合。一、离合器的分类一、离合器的分类 按其工作原理可分为按其工作原理可分为嵌入式嵌入式、摩擦式摩擦式两类；两类； 按离合控制方法不

17、同，可分为操纵式和自动式两类；按离合控制方法不同，可分为操纵式和自动式两类； 按操纵方式分有机械离合器、电磁离合器、液压离按操纵方式分有机械离合器、电磁离合器、液压离合器和气压离合器等；合器和气压离合器等； 可自动离合的离合器有超越离合器、离心离合器可自动离合的离合器有超越离合器、离心离合器和安全离合器等，它们能在特定条件下，自动地接合和安全离合器等，它们能在特定条件下，自动地接合或分离。或分离。25机械基础-常见零部26机械基础-常见零部二、对离合器的基本要求二、对离合器的基本要求 分离、接合迅速，平稳无冲击，分离彻底，动作准分离、接合迅速，平稳无冲击，分离彻底，动作准 确可靠；确可靠； 结

18、构简单，重量轻，惯性小，外形尺寸小，工作安结构简单，重量轻，惯性小，外形尺寸小，工作安 全，效率高；全，效率高； 接合元件耐磨性好，使用寿命长，散热条件好；接合元件耐磨性好，使用寿命长，散热条件好； 操纵方便省力，制造容易，调整维修方便。操纵方便省力，制造容易，调整维修方便。27机械基础-常见零部 牙嵌离合器由两个端面上有牙的半离合器组成。其牙嵌离合器由两个端面上有牙的半离合器组成。其中一个半离合器中一个半离合器固定在主动轴上固定在主动轴上；另一个半离合器用导；另一个半离合器用导键（或花键）与从动轴联接，并可键（或花键）与从动轴联接，并可由操纵机构使其作轴由操纵机构使其作轴向移动向移动，以实现

19、离合器的分离与接合。牙嵌离合器是借，以实现离合器的分离与接合。牙嵌离合器是借牙的相互嵌合来传递运动和转矩的。为使两半离合器能牙的相互嵌合来传递运动和转矩的。为使两半离合器能够对中，在主动轴端的半离合器上固定一个够对中，在主动轴端的半离合器上固定一个对中环对中环，从，从动轴可在对中环内自由转动。动轴可在对中环内自由转动。 牙嵌离合器牙嵌离合器28机械基础-常见零部 在主从动轴上分别安装摩擦盘，操纵环可以使摩擦在主从动轴上分别安装摩擦盘，操纵环可以使摩擦盘跟从动轴移动。接合时两盘压紧，主动轴上的转矩由盘跟从动轴移动。接合时两盘压紧，主动轴上的转矩由两盘接触面间产生的摩擦力矩传到从动轴上两盘接触面间

20、产生的摩擦力矩传到从动轴上 单盘摩擦离合器单盘摩擦离合器29机械基础-常见零部 多盘摩擦离合器有多盘摩擦离合器有两组摩擦盘两组摩擦盘：一组外摩擦盘一组外摩擦盘以其以其外齿插入外齿插入主动轴主动轴上的外鼓轮内缘的纵向槽中，盘的孔壁上的外鼓轮内缘的纵向槽中，盘的孔壁则不与任何零件接触，故外盘可与主动轴一起转动，并则不与任何零件接触，故外盘可与主动轴一起转动，并可在轴向力推动下沿轴向移动；可在轴向力推动下沿轴向移动；另一组内摩擦盘另一组内摩擦盘以其孔以其孔壁凹槽与壁凹槽与从动轴从动轴上的套筒的凸齿相配合，而盘的外缘不上的套筒的凸齿相配合，而盘的外缘不与任何零件接触，故内盘可与从动轴一起转动，也可在与

21、任何零件接触，故内盘可与从动轴一起转动，也可在轴向力推动下作轴向移动。轴向力推动下作轴向移动。 多盘摩擦离合器多盘摩擦离合器30机械基础-常见零部电磁摩擦离合器电磁摩擦离合器31机械基础-常见零部 该离合器由主动齿该离合器由主动齿轮、从动盘、外套筒、轮、从动盘、外套筒、弹簧、调节螺母组成。弹簧、调节螺母组成。 滚珠安全离合器滚珠安全离合器 32机械基础-常见零部这种离合器由爪轮、套筒、滚柱、弹簧顶杆等组成。这种离合器由爪轮、套筒、滚柱、弹簧顶杆等组成。 滚柱式定向离合器滚柱式定向离合器 33机械基础-常见零部一、制动器的类型、特点一、制动器的类型、特点 制动器与联轴器、离合器不同，它是利用摩擦

22、力矩来消耗机器制动器与联轴器、离合器不同，它是利用摩擦力矩来消耗机器运动部件的动能，从而实现制动的。其动作迅速，可靠；其摩擦副运动部件的动能，从而实现制动的。其动作迅速，可靠；其摩擦副耐磨，易散热。耐磨，易散热。 按照制动零件的结构特征分：有按照制动零件的结构特征分：有带式、块式、盘式等型式的制带式、块式、盘式等型式的制动器动器。 按机构不工作时制动零件所处状态分：有按机构不工作时制动零件所处状态分：有常闭式和常开式常闭式和常开式两种两种制动器；前者经常处于紧闸状态，要加外力才能解除制动作用，例制动器；前者经常处于紧闸状态，要加外力才能解除制动作用，例如提升机构中的制动器；后者经常处于松闸状态

23、，必须施加外力才如提升机构中的制动器；后者经常处于松闸状态，必须施加外力才能实现制动，例如多数车辆中的制动器。能实现制动，例如多数车辆中的制动器。 按照控制方式分：按照控制方式分：自动式和操纵式自动式和操纵式两类；前者如各类常闭式制两类；前者如各类常闭式制动器；后者包括用人力、液压、气动及电磁来操纵的制动器。动器；后者包括用人力、液压、气动及电磁来操纵的制动器。 制动器通常装在机构中制动器通常装在机构中转速较高转速较高的轴上，这样所需制动力矩和的轴上，这样所需制动力矩和制动器尺寸可以小一些。制动器尺寸可以小一些。9-5 9-5 制动器制动器34机械基础-常见零部二、带式制动器二、带式制动器 3

24、5机械基础-常见零部电电 磁磁 制制 动动 器器三、块式制动器三、块式制动器 36机械基础-常见零部四、内张蹄式制动器四、内张蹄式制动器 1.1.制动踏板制动踏板 2. 2.推杆推杆 3. 3.主缸活塞主缸活塞 4. 4.制动主缸制动主缸 5. 5.油管油管 6. 6.制动轮缸制动轮缸 7. 7.轮缸活塞轮缸活塞 8. 8.制动鼓制动鼓 9. 9.摩擦片摩擦片 10. 10.制动蹄制动蹄 11.11.制动底板制动底板 12. 12.支承销支承销 13. 13.制动蹄回位弹簧制动蹄回位弹簧 37机械基础-常见零部38机械基础-常见零部五五、盘式制动器、盘式制动器39机械基础-常见零部40机械基础

25、-常见零部9-6 9-6 弹弹 簧簧9-6-1 9-6-1 概概 述述41机械基础-常见零部板弹簧 圆柱螺旋弹簧圆锥螺旋弹簧碟形弹簧环形弹簧盘弹簧42机械基础-常见零部一、弹簧的功用一、弹簧的功用（1）控制机构的位置和运动）控制机构的位置和运动（2）缓冲及吸振）缓冲及吸振（3）储存能量）储存能量（4）测量力和力矩）测量力和力矩 按照性质不同可分为：压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹按照性质不同可分为：压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧簧和弯曲弹簧按外形不同又可分为：螺旋弹簧、碟形簧、环形簧、按外形不同又可分为：螺旋弹簧、碟形簧、环形簧、盘弹簧和板簧盘弹簧和板簧 二、弹簧的类型二、弹簧的类型三、弹簧

26、的工作原理三、弹簧的工作原理1、弹簧特性线和刚度、弹簧特性线和刚度43机械基础-常见零部弹簧特性曲线弹簧特性曲线表示弹簧表示弹簧载荷载荷与与变形量变形量之间的关系曲线之间的关系曲线弹簧的刚度弹簧的刚度弹簧的弹簧的载荷变化量载荷变化量与与变形变化量变形变化量之比，以之比，以k表示表示 拉压弹簧拉压弹簧 扭转弹簧扭转弹簧 弹簧特性线呈直线时，弹簧特性线呈直线时，其刚度为常数，称为定刚度其刚度为常数，称为定刚度弹簧；当特性线呈折线或曲弹簧；当特性线呈折线或曲线时，其刚度是变化的，称线时，其刚度是变化的，称为变刚度弹簧。为变刚度弹簧。 常见弹簧的种类及特性曲线常见弹簧的种类及特性曲线44机械基础-常见

27、零部2、变形能、变形能加载过程中加载过程中弹簧所吸收的能量弹簧所吸收的能量称为变形能称为变形能对于拉、压弹簧对于拉、压弹簧 对于扭转弹簧对于扭转弹簧 加载与卸载特性线所包围的面积即代表消耗的能加载与卸载特性线所包围的面积即代表消耗的能量量U0，U0越大，说明弹簧的吸振能力越强。越大，说明弹簧的吸振能力越强。U0与与U之之比值称为阻尼系数。比值称为阻尼系数。 45机械基础-常见零部1、压缩弹簧、压缩弹簧 弹弹簧簧两两端端的的端端面面圈圈与与邻邻圈圈并并紧紧，不不参参与与弹弹簧簧变变形形，只只起起支支承承的的作作用，俗称用，俗称死圈死圈。一、圆柱螺旋弹簧的结构一、圆柱螺旋弹簧的结构9-6-2 9-

28、6-2 圆柱螺旋弹簧的结构、制造及材料圆柱螺旋弹簧的结构、制造及材料46机械基础-常见零部2、拉伸弹簧、拉伸弹簧如图，圆柱螺旋拉伸弹簧不受外力的自由状态，此时如图，圆柱螺旋拉伸弹簧不受外力的自由状态，此时弹簧各圈应互相并拢。拉伸弹簧分弹簧各圈应互相并拢。拉伸弹簧分无初拉力无初拉力和和有初拉力有初拉力两两种。种。拉伸弹簧的端拉伸弹簧的端部结构形式部结构形式47机械基础-常见零部弹簧的卷制方法有弹簧的卷制方法有冷卷法冷卷法和和热卷法热卷法 二、圆柱螺旋弹簧的制造二、圆柱螺旋弹簧的制造要要求求弹弹簧簧材材料料应应具具有有高高的的弹弹性性极极限限和和疲疲劳劳极极限限，足足够够的的韧韧性性和和塑塑性性，

29、良良好好的的热热处处理理性性能能。常常用用的的弹弹簧簧材材料料有有：碳碳素素弹弹簧簧钢钢（如如60、75、65Mn等等）、硅硅锰锰弹弹簧簧钢钢（如如60Si2MnA）、铬铬钒钒弹弹簧簧钢钢（如如50Cr-VA）、不不锈锈钢钢（如如1Cr18Ni9）及及青青铜铜（如如QBe2）等。）等。三、圆柱螺旋弹簧的材料及许用应力三、圆柱螺旋弹簧的材料及许用应力弹簧材料的许用应力与弹簧的受载循环次数有关弹簧材料的许用应力与弹簧的受载循环次数有关1、弹簧的材料、弹簧的材料2、弹簧的许用应力、弹簧的许用应力48机械基础-常见零部一、弹簧特性线一、弹簧特性线 预预紧紧力力F1称称为为弹弹簧簧的的最最小小载载荷荷。

30、Fmax为为弹弹簧簧所所承承受受的的最最大大工工作作载载荷荷，此此时时，弹弹簧簧高高度度压压缩缩到到H2，相相应应变变形形为为max，该该时时刻刻弹弹簧簧各各圈圈之之间间仍仍应应保保留留1的的间间隙隙，欲欲称余隙。称余隙。 F3为弹簧的极限载荷。为弹簧的极限载荷。max与与1之差或之差或H2与与H1之差，称为之差，称为弹簧的工作行程弹簧的工作行程0 9-6-3 9-6-3 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算49机械基础-常见零部二、基本参数及其选择二、基本参数及其选择圆柱螺旋弹簧的主要参数有：圆柱螺旋弹簧的主要参数有： 弹簧丝直径弹簧丝直径d、弹簧圈外径、弹簧

31、圈外径D、内径、内径D1、中径、中径D2、弹簧节距弹簧节距p和螺旋升角和螺旋升角、弹簧指数、弹簧指数C（旋绕比）（旋绕比）三、圆柱螺旋拉压弹簧的强度计算三、圆柱螺旋拉压弹簧的强度计算1、弹簧受力、弹簧受力当压缩弹簧承受轴当压缩弹簧承受轴向载荷向载荷F的作用时，钢的作用时，钢丝剖面丝剖面A-A上作用着横上作用着横向力向力F和扭矩和扭矩T，A-A剖剖面呈椭圆形，现取垂直面呈椭圆形，现取垂直于钢丝轴线的剖面于钢丝轴线的剖面B-B。50机械基础-常见零部K曲度系数曲度系数2、弹簧应力、弹簧应力压缩弹簧最大切应力压缩弹簧最大切应力四、弹簧的刚度计算四、弹簧的刚度计算1、弹簧的变形、弹簧的变形2、弹簧刚度

32、和圈数、弹簧刚度和圈数 3、弹簧的稳定性验算、弹簧的稳定性验算 压压缩缩弹弹簧簧的的自自由由高高度度H0与与中中径径D2之之比比称称为长细比，以为长细比，以b表示表示51机械基础-常见零部当弹簧两端固定时，当弹簧两端固定时，b5.3；当弹簧一端固定，一端可；当弹簧一端固定，一端可转时，转时，b3.7；当弹簧两端都可转动时，；当弹簧两端都可转动时，b2.6。 F Fc c= =C CB BkHkH0 0 F Fc c临界稳定载荷临界稳定载荷 C CB B不稳定系数不稳定系数 k k 弹簧刚度弹簧刚度为保证弹簧的稳定性必须满足为保证弹簧的稳定性必须满足F Fc c(2(22.5)2.5)F Fma

33、xmax 若长细比不满足要求，结构上又不允许若长细比不满足要求，结构上又不允许加装导杆或导加装导杆或导套套，则必须进行稳定性计算其临界稳定载荷，则必须进行稳定性计算其临界稳定载荷52机械基础-常见零部一、圆柱螺旋扭转弹簧的结构及特性曲线一、圆柱螺旋扭转弹簧的结构及特性曲线 扭转弹簧的特性如左图，呈螺旋形，两端带有杆臂扭转弹簧的特性如左图，呈螺旋形，两端带有杆臂或挂钩，自由状态下，各弹簧圈间留有少量间隙。扭或挂钩，自由状态下，各弹簧圈间留有少量间隙。扭转弹簧的特性线见右图。转弹簧的特性线见右图。 9-6-4 9-6-4 圆柱螺旋扭转弹簧的设计计算圆柱螺旋扭转弹簧的设计计算53机械基础-常见零部二

34、、圆柱螺旋扭转弹簧的设计计算二、圆柱螺旋扭转弹簧的设计计算 扭转弹簧曲度系数扭转弹簧曲度系数 K K 圆圆柱柱螺螺旋旋扭扭转转弹弹簧簧钢钢丝丝剖剖面面中中的的应应力力，可可近近似似地地看看作弯曲梁进行计算作弯曲梁进行计算最大扭转角最大扭转角 扭转刚度扭转刚度 工作圈数工作圈数54机械基础-常见零部平面蜗卷形盘簧又称蜗卷簧，它的结构是按阿基米德平面蜗卷形盘簧又称蜗卷簧，它的结构是按阿基米德螺线形成的，如左图。平面蜗卷形盘簧特性曲线如右图螺线形成的，如左图。平面蜗卷形盘簧特性曲线如右图 一、平面蜗卷形盘簧一、平面蜗卷形盘簧9-6-5 9-6-5 其它类型弹簧简介其它类型弹簧简介55机械基础-常见零

35、部环形弹簧是由若干具有配合锥面的内、外圆环相互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。叠合而组成的一种压缩弹簧，如左图。二、环形弹簧二、环形弹簧环形弹簧的特性曲线图环形弹簧的特性曲线图56机械基础-常见零部碟形弹簧又称别氏弹簧，弹簧呈截锥形碟形，只能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、碟形弹簧三、碟形弹簧57机械基础-常见零部碟形弹簧一般成组使用。碟形弹簧的组合方式有两种，碟形弹簧一般成组使用。碟形弹簧的组合方式有两种，如左图如左图对合式碟形弹簧，右图对

36、合式碟形弹簧，右图叠合式碟形弹簧叠合式碟形弹簧58机械基础-常见零部汽车悬挂系统汽车悬挂系统59机械基础-常见零部机架的机架的底座、机架、箱体、基板底座、机架、箱体、基板等零件都属于等零件都属于机架零件机架零件。可划分为四大类：即可划分为四大类：即机座类机座类、机架类机架类、基板类基板类和和箱壳类箱壳类对机架零件一般可提出下列要求：对机架零件一般可提出下列要求： 足够的强度和刚度足够的强度和刚度 形状简单，便于制造形状简单，便于制造 便于在机架上安装附件等。便于在机架上安装附件等。 9-7 9-7 机架零件机架零件 9-7-1 9-7-1 概述概述60机械基础-常见零部 截面形状的合理选择是机

37、架设计的一个重要问题。如截面形状的合理选择是机架设计的一个重要问题。如果截面面积不变，通过合理改变截面形状、增大它的惯性果截面面积不变，通过合理改变截面形状、增大它的惯性矩和截面系数的方法，可以提高零件的强度和刚度。合理矩和截面系数的方法，可以提高零件的强度和刚度。合理选择截面形状可以充分发挥材料的作用。选择截面形状可以充分发挥材料的作用。 主要主要受弯曲受弯曲的零件以选用的零件以选用工字形截面工字形截面为最好，主要为最好，主要受受扭转扭转的零件，以的零件，以圆管形截面圆管形截面为最好，空心矩的次之，从为最好，空心矩的次之，从刚刚度方面度方面考虑，则以选用考虑，则以选用空心矩形截面空心矩形截面

38、的为合理。的为合理。 受动载荷的机架零件，为了提高它的吸振能力，需要受动载荷的机架零件，为了提高它的吸振能力，需要合理设计截面形状，即使截面面积并不增加，也可提高机合理设计截面形状，即使截面面积并不增加，也可提高机架承受动载的能力。架承受动载的能力。一、截面形状的合理选择一、截面形状的合理选择9-7-2 9-7-2 截面形状和肋板布置截面形状和肋板布置61机械基础-常见零部 对于铸件，由于不需增加壁厚，就可减少铸造的缺对于铸件，由于不需增加壁厚，就可减少铸造的缺陷；对于焊件，则壁薄时更易保证焊接的品质。陷；对于焊件，则壁薄时更易保证焊接的品质。 二、肋板布置二、肋板布置62机械基础-常见零部

39、当机架零件的外廓尺寸一定时，因而在满足强度、当机架零件的外廓尺寸一定时，因而在满足强度、刚度、振动稳定性等条件下，应尽量选用最小的壁厚。刚度、振动稳定性等条件下，应尽量选用最小的壁厚。但面大而壁薄的箱体，容易因齿轮、滚动轴承的噪声引但面大而壁薄的箱体，容易因齿轮、滚动轴承的噪声引起共鸣，故壁厚宜适当取厚一些。起共鸣，故壁厚宜适当取厚一些。 铸造零件的最小壁厚主要受铸造工艺的限制。同一铸造零件的最小壁厚主要受铸造工艺的限制。同一铸件的壁厚应力求趋于相近。铸件的壁厚应力求趋于相近。 9-7-3 9-7-3 壁厚选择壁厚选择63机械基础-常见零部 任何机械都会发生不同程度的振动。动力、锻压一类任何机

40、械都会发生不同程度的振动。动力、锻压一类机械尤其严重。即使是旋转机械，也常因轴系的质量不平机械尤其严重。即使是旋转机械，也常因轴系的质量不平衡等多种原因而引起振动。机械设备的振动频率一般约在衡等多种原因而引起振动。机械设备的振动频率一般约在10100Hz范围。范围。 由于外界因素的干扰，一般生产车间地基的振动频率由于外界因素的干扰，一般生产车间地基的振动频率约为约为260Hz，振幅约为，振幅约为120m。 隔振的目的就是要尽量隔振的目的就是要尽量隔离和减轻振动波的传递隔离和减轻振动波的传递。常。常用的方法是在机器或仪器的底座与基础之间用的方法是在机器或仪器的底座与基础之间设置弹性零件设置弹性零件，通常称为通常称为隔振器隔振器或或隔振垫隔振垫，使振波的传递很快衰减。，使振波的传递很快衰减。 隔振器中的弹性零件可以是金属弹簧，也可以是橡胶隔振器中的弹性零件可以是金属弹簧，也可以是橡胶弹簧。弹簧。 9-7-4 9-7-4 隔隔 振振64机械基础-常见零部65机械基础-常见零部66机械基础-常见零部67机械基础-常见零部68机械基础-常见零部