机械设计10[1].4弹簧的应力、变形和特性曲线
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《机械设计基础》名词解释1.机械:机器、机械设备和机械工具的统称。
2.机器:是执行机械运动,变换机械运动方式或传递能量的装置。
3.机构:由若干零件组成,可在机械中转变并传递特定的机械运动。
4.构件:由若干零件组成,能独立完成某种运动的单元5.零件:构成机械的最小单元,也是制造的最小单元。
6.标准件:是按国家标准(或部标准等) 大批量制造的常用零件。
7.自由构件的自由度数:自由构件在平面内运动,具有三个自由度。
8.约束:起限制作用的物体,称为约束物体,简称约束。
9.运动副:构件之间的接触和约束,称为运动副。
10.低副:两个构件之间为面接触形成的运动副。
11.高副:两个构件之间以点或线接触形成的运动副。
12.平衡:是指物体处于静止或作匀速直线运动的状态。
13.屈服极限:材料在屈服阶段,应力波动最低点对应的应力值,以σs表示。
14.强度极限:材料σ-ε曲线最高点对应的应力,也是试件断裂前的最大应力。
15.弹性变形:随着外力被撤消后而完全消失的变形。
16.塑性变形:外力被撤消后不能消失而残留下来的变形。
17.延伸率:δ=(l1-l)/l×100%,l为原标距长度,l1为断裂后标距长度。
18.断面收缩率:Ψ=(A-A1)/ A×100%,A为试件原面积,A1为试件断口处面积。
19.工作应力:杆件在载荷作用下的实际应力。
20.许用应力:各种材料本身所能安全承受的最大应力。
21.安全系数:材料的机限应力与许用应力之比。
22.正应力:沿杆的轴线方向,即轴向应力。
23.剪应力:剪切面上单位面积的内力,方向沿着剪切面。
24.挤压应力:挤压力在局部接触面上引起的压应力。
25.力矩:力与力臂的乘积称为力对点之矩,简称力矩。
26.力偶:大小相等,方向相反,作用线互相平行的一对力,称为力偶27.内力:杆件受外力后,构件内部所引起的此部分与彼部分之间的相互作用力。
28.轴力:横截面上的内力,其作用线沿杆件轴线。
弹簧特征线与刚度及弹簧耐腐蚀性载荷F(或T)与变形/(或)之间的关系称为弹簧的特征线。
弹簧特征线大致有三种类型:①直线型;②渐增型;③渐减型。
有些弹簧的特征线可以是上述两种或三种类型的组合,称为组合型特征线。
例如,在加载初期截锥螺旋弹簧的特性曲线是线性的。
变形达到一定程度后,特性曲线变为增大型,碟形弹簧(图1-2b)的特性曲线开始减小。
之后逐渐增大,整个特征线呈S形;与环形弹簧的特征线一样,加载时呈线性,卸载时逐渐增大。
组合特征线也可以通过组合弹簧得到,组合弹簧是两个不同高度的并列组合螺旋弹簧的特征线。
在加载开始时,只有一个弹簧承受载荷,因此特征线仅为加载弹簧的特征线。
当加载弹簧在载荷作用下变形到一定程度时,另一个弹簧也开始承受载荷。
此时,特征线开始变为两个弹簧加载的特征线,因此其斜率发生变化。
几种不锈钢弹簧的耐腐蚀性能不锈钢弹簧是一种弹性元件,广泛应用于化工机械、电子等行业。
工作环境要求耐腐蚀、耐温、无磁使用。
下面介绍几种不锈钢弹簧的耐腐蚀性能。
不锈钢弹簧在变形时表现出明显的加工硬化,用于要求较高强度的各种场合。
302不锈钢本质上是含碳量较高的304不锈钢的变体,通过冷轧可以获得更高的强度。
304是一种用途广泛的不锈钢,广泛用于制造综合性能(耐腐蚀性和成形性)要求较高的设备和零件。
302T302/T304是应用最广泛的钢之一,因为它含有镍,具有比铬更好的机械性能、耐腐蚀性、耐热性和低温强度,是最常用的不锈钢弹簧材料。
631T631J1/T631用于热处理后的耐热弹簧和高拉伸强度弹簧,但其耐腐蚀性比T302/T304差。
铼302B是一种含硅量高、耐高温氧化的不锈钢。
铼303和303Se分别是含硫和硒的易切削不锈钢,主要用于要求易切削和表面光洁度高的应用场合。
303Se不锈钢也用于制造需要热镦粗的零件,因为在这些条件下,这种不锈钢具有良好的热加工性能。
304L是304不锈钢低碳弹簧的变体,用于需要焊接的应用场合。
【设计知识】弹簧材料、特性、原理等相关知识点汇总,一网打尽“弹簧”被组入到各种机构中,发挥出弹簧各自的作用。
但相对于显著的要素部件来说,它担当的是辅助的角色。
但是,它与可靠性、高速运动性能、小型轻量化和操作性等之间有很深的关系。
即使在今后的技术进步中,弹簧也是一种重要的LCA部件。
(1)弹簧这一名称的起源将锤悬吊在弹簧上,然后对该锤施加振动后,弹簧就会以固有的值反复振动。
基于弹簧的使用条件的使用方法见下表。
使用条件使用目的弹簧的种类静态条件荷重的规定和调整[1]秤、安全阀等的弹簧垫圈所积蓄能量的使用[2]测量仪器和钟表等的盘簧自动设备用的拉伸弹簧动态条件振动的缓和[3] 防振弹簧冲击能量的吸收[1] [2]可吸收冲击的减振器升降机的缓冲弹簧弹簧的种类和特点「弹簧」按照形状分类如下。
【表1】按照形状分类的弹簧种类弹簧的种类(按形状分类)概况图号a)螺旋弹簧・最普及的弹簧・制造简单高效、价格低廉・具有压缩·拉紧·扭转等弹簧功能b)发条弹簧・发条是代表形状,通过弹簧的弹性形变使其具有旋转的功能压缩弹簧的负载和形变关系(1)负载和形变的关系施加在弹簧上的负载:P和挠度(形变量):δ成比例(线性)关系,根据「胡克定律」。
比例常数k称为「弹簧常数」。
【图1】显示了负载和形变之间的关系。
在这个图中,斜度表示弹簧常数:k。
P =k x δk:弹簧常数利用这一特性,我们设计和制造了测量物体重量的“弹簧秤”、需要一定力量动作的安全阀用弹簧等。
(2)具有不同负载特性的弹簧弹簧的负载-形变关系除了上述(1)所述的线性特性以外,还有非线性的弹簧。
以压缩螺旋弹簧为例,其中负载和形变为非线性特性的有以下3种。
非线性压缩螺旋弹簧中[1]螺旋直径,[2]间距和[3]线径中的至少一个以上的设计参数,通过变换螺旋弹簧的位置,负载的增加,来实现线条或线条与座位表面相互接触。
上述列举的代表性非线性特性弹簧的优点·缺点总结如下。