ADAMS弹簧挂锁

第一章弹簧挂锁设计问题介绍

总论

本入门练习将介绍如何使用机械系统动力学分析仿真软件ADAMS/View解决一个实际工程问题。我们建议你按本练习指导过程循序渐进地进行学习,因此在开始阶段我们会给予你较多的指导,随着你对软件的逐步熟悉，这样的指导就会逐渐减少。假如你不想按照练习指定的顺序学习，那么你也可以在不同的章节将命令文件直接输入到ADAMS/View中，并从那里开始学习。但如果这样的话，你可能会为了一些最基本的概念而不得不去参阅初始几章。

在每章的开始只要见到此标志，就可以找到在该步要输入的文件名，直接import到

ADAMS/View中即可。

本章包括以下内容：

你将学习的内容

你将创建的模型

你将学习的内容

本指导教程将引导你如图 1所示的设计步骤。无论你在什么时候使用ADAMS/View来创建和测试模

型，你都须遵循以下七个基本步骤：

1、创建一个包括运动件、运动副、柔性连接和作用力等在内的机械系统模型；

2、通过模拟仿真模型在实际操作过程中的动作来测试所建模型；

3、通过将模拟仿真结果与物理样机试验数据对照比较来验证所设计的方案；

4、细化模型，使你的仿真测试数据符合物理样机试验数据；

5、深化设计，评估系统模型针对不同的设计变量的灵敏度；

6、优化设计方案，找到能够获得最佳性能的最优化设计组合；

7、使各设计步骤自动化，以便你能迅速地测试不同的设计可选方案。

你将建造的模型

本指导教程将通过建立一个弹簧挂锁模型教你如何使用ADAMS/View。在与休斯敦的人造太空飞船研制中心签订的一份合同中，North American Aviation, Inc. 的Earl V. Holman发明了一个挂锁模型，它能够将运输集装箱的两部分夹紧在一起，由此而产生了该弹簧挂锁的设计问题。该挂锁共有十二个，在Apollo登月计划中，它们被用来夹紧登月仓和指挥服务仓。

其物理样机模型如图 2所示，虚拟样机模型如图 3所示。

设计要求：

1、能产生至少800N的夹紧力。

2、手动夹紧，用力不大于80N。

3、手动松开时做功最少。

4、必须在给定的空间内工作。

5、有震动时，仍能保持可靠夹紧。

弹簧挂锁模型的工作原理

在POINT_4处下压操作手柄(handle)，挂锁就能够夹紧。下压时，曲柄(pivot)绕POINT_1顺时针转动，将钩子(hook)上的POINT_2向后拖动，此时，连杆(slider)上的POINT_5向下运动。当POINT_5处于POINT_6和POINT_3的连线时，夹紧力达到最大值。POINT_5应该在POINT_3和POINT_6连线的下方移动，直到操作手柄(handle)停在钩子(hook)上部。这样使得夹紧力接近最大值，但只需一个较小的力就可以打开挂锁。

根据对挂锁操作过程的描述可知，POINT_1与POINT_6的相对位置对于保证挂锁满足设计要求是非常重要的。因此，在建立和测试模型时，你可以通过改变这两点之间的相对位置来研究它们对设计要求的影响。

阻尼振动与受迫振动 实验报告

《阻尼振动与受迫振动》实验报告 一、实验目的 1． 观测阻尼振动，学习测量振动系统基本参数的方法； 2． 研究受迫振动的幅频特性和相频特性，观察共振现象； 3． 观测不同阻尼对受迫振动的影响。 二、实验原理 1． 有粘滞阻尼的阻尼振动 弹簧和摆轮组成一振动系统，设摆轮转动惯量为J ，粘滞阻尼的阻尼力矩大小定义为角速度d θ/dt 与阻尼力矩系数γ的乘积，弹簧劲度系数为k ，弹簧的反抗力矩为-k θ。忽略弹簧的等效转动惯量，可得转角θ的运动方程为 220d d J k dt dt θθγθ++= 记ω0为无阻尼时自由振动的固有角频率，其值为ω0=k/J ，定义阻尼系数β =γ/（2J ），则上式可以化为： 2220d d k dt dt θθ βθ++= 小阻尼即22 00βω-<时，阻尼振动运动方程的解为 ( )) exp()cos i i t t θθβφ=-+ （*） 由上式可知， 阻尼振动角频率为d ω=阻尼振动周期为2d d T π ω= 2． 周期外力矩作用下受迫振动的解 在周期外力矩Mcos ωt 激励下的运动方程和方程的通解分别为 22cos d d J k M t dt dt θθγθω++= ()( )) ()exp cos cos i i m t t t θθβφθωφ=-++- 这可以看作是状态（*）式的阻尼振动和频率同激励源频率的简谐振动的叠加。 一般t >>τ后，就有稳态解 ()()cos m t t θθωφ=- 稳态解的振幅和相位差分别为 m θ=

22 02arctan βω φωω =- 其中，φ的取值范围为（0，π），反映摆轮振动总是滞后于激励源支座的振动。 3． 电机运动时的受迫振动运动方程和解 弹簧支座的偏转角的一阶近似式可以写成 ()cos m t t ααω= 式中α m 是摇杆摆幅。由于弹簧的支座在运动，运动支座是激励源。弹簧总转 角为()cos m t t θαθαω-=-。于是在固定坐标系中摆轮转角θ的运动方程为 ()22cos 0m d d J k t dt dt θθγθαω++-= 也可以写成 22cos m d d J k k t dt dt θθγθαω++= 于是得到 2 m θ= 由θ m 的极大值条件0m θω? ?=可知，当外激励角频率ω=系统发生共振， θ m 有极大值 α 引入参数(0ζβωγ==，称为阻尼比。 于是，我们得到 m θ= ()() 02 02arctan 1ζωωφωω=- 三、实验任务和步骤 1． 调整仪器使波耳共振仪处于工作状态。 2． 测量最小阻尼时的阻尼比δ和固有角频率ω0。 3． 测量阻尼为3和5时的振幅，并求δ。 4． 测定受迫振动的幅频特性和相频特性曲线。 四、实验步骤。

课程设计

机械原理课程设计 说明书 设计题目：锁梁自动成型机床切削机构学院：机械工程学院 专业：农业机械化及其自动化 年级：091 设计者： 指导老师：石报荣

目录 第一部分设计任务书 一、机构说明和加工示意图………………………………………… 二、机构设计的有关数据…………………………………………… 三、课程设计项目内容……………………………………………… 四、课程设计要求…………………………………………………… 第二部分机构设计 一、锁梁自动成型机床切削机构的功能与设计要求………………… 二、功能分解…………………………………………………………… 三、原动机的选择……………………………………………………… 四、执行机构的比较与选择…………………………………………… 五、选定各个功能的执行机构………………………………………… 六、绘制机构系统运动转换功能图…………………………………… 七、机械系统运动方案简图…………………………………………… 八、根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图………………… 第三部分机构尺寸计算与设定 一、送料机构的尺寸计算……………………………………………… 二、夹紧机构尺寸计算………………………………………………… 三、进给机构尺寸计算………………………………………………… 四、传动机构的选择…………………………………………………… 五、总体安装尺寸……………………………………………………… 参考文献…………………………………………………………… 总结………………………………………………………………… 第一部分设计任务书

机械原理课程设计任务书（题号A--8） 班级：农机091 姓名：向冬冬学号：0908030364 一、机构说明和加工示意图 锁梁自动成型机床加工锁梁（即挂锁上用于插入门扣的钩状零件）的工序为：将盘圆钢条校直、切槽、车圆头、切断和搬弯成型。本机构为该机床的校直、切槽、车圆头和切断成型工艺部分，由送料机构、夹紧机构和切削进给机构组合而成。切削加工原理如下图1-1.1：送料夹持器1将工件7送到切削加工工位。弹簧夹头的锥套6移动，使夹紧爪5将工件7夹紧，送料夹持器1即返回。圆锥凸轮2移动，使与切槽刀杆和切断刀杆相联的摆杆3摆动，开始进刀，由于刀盘4的旋转运动，使工件被切出圆槽，圆头和最后切断。圆锥凸轮2返回，摆动刀杆退刀，弹簧夹头松开工件，待送料夹持器1第二次进刀时，将已切削成型的工件推出工位。 图1-1.1 一、机构设计的相关数据 2．生产率：28件/min 3．电机输入转速：n1=970 r/min 4．工件尺寸: L=150mm D1=6mm D2=4mm 二、课程设计项目内容： a)目标分析：根据设计任务书中规定的设计任务，进行功能分析，作出工艺动作 的分解，明确各个工艺动作的工作原理。

弹簧设计规范(全)

精心整理 弹簧设计规范 一、弹簧的功能 弹簧是一种弹性元件，由于材料的弹性和弹簧的结构特点，它具有多次重复地随外栽荷的大小而做相应的弹性变形，卸载后立即恢复原状的特性。很多机械正是利用弹簧的这一特点来满足特殊要求的。其主要功能有： ⑴、减振和缓冲，如车辆的悬挂弹簧，各种缓冲器和弹性联轴器中的弹簧等。 ⑵、测力，如测力器和弹簧秤的弹簧等。 ⑶、储存及输出能量，如钟表弹簧，枪栓弹簧，仪表和自动控制机构上的原动弹簧等。 计算方法。

三、弹簧使用的材料及其用途 弹簧钢的的主要性能要求是高强度和高屈服极限和疲劳极限，所以弹簧钢材用较高的含碳量。但是碳素钢的淬透性较差，所以在对于截面较大的弹簧必须使用合金钢。合金弹簧钢中的主要合金元素是硅和锰，他们可以增强钢的淬透性和屈强比。 弹簧材料使用最广者是弹簧钢（SUP）。碳素钢用于直径较小的弹簧，工艺多为冷拔成型，如：65#，75#，85#。直径稍大，需用热成型工艺生产的弹簧多采用60Si2Mn，如汽车板簧，铁路车辆的缓冲簧。对于高应力的重要弹簧可采用50CrV,常用于高级轿车板簧，发动机气门弹簧等。其他弹簧钢材料还有：65Mn,50CrMn,30W4Cr2V等。 a、碳钢及合金钢：制造弹簧时，常加矽、锰、铬、钒及钼等金属元素于钢中，以增加弹簧之弹性及疲劳限度，且使其耐冲击。 因此要求弹簧材料具有较高的抗拉强度极限、弹性极限和疲劳强度极限，不易松弛。同时要求有较高的冲击韧性，良好的热处理性能等。常见的弹簧材料有优质碳素钢、合金钢和铜合金。几种主要弹簧材料的使用性能和许用应力见表2。

106 D

弹簧定数不清：kTd=（Ed4）/[3667D×N+389(a1+a2)] 荷重：P=（kTd×φd）/R 弯曲应力：σ=（Ed×φd）/（360D×N） σ=（32P×R）/（πd3）×kb (安全确认)：kb=（4C2–C-1）/[4C(C-1)] 弯曲应力：容许限界以下 4.1、弹簧设计使用的基本公式 4.1.2、有初始张力的拉伸弹簧 +

弹簧质量阻尼实验指导书范本

弹簧质量阻尼实验 指导书

质量-弹簧-阻尼系统实验教学指导书 北京理工大学机械与车辆学院 .3

实验一：单自由度系统数学建模及仿真 1 实验目的 （1）熟悉单自由度质量-弹簧-阻尼系统并进行数学建模； （2）了解MATLAB 软件编程，学习编写系统的仿真代码； （3）进行单自由度系统的仿真动态响应分析。 2 实验原理 单自由度质量-弹簧-阻尼系统，如上图所示。由一个质量为 m 的滑块、一个刚度系数为k 的弹簧和一个阻尼系数为c 的阻尼器组成。系统输入：作用在滑块上的力f (t )。系统输出：滑块的位移x (t )。 建立力学平衡方程： m x c x kx f ?? ? ++= 变化为二阶系统标准形式： 22f x x x m ζωω?? ? ++= 其中：ω是固有频率，ζ是阻尼比。 ω= 2c m ζω= = 2.1 欠阻尼(ζ<1)情况下，输入f (t )和非零初始状态的响应：

() ()sin()) )] t t x t t d e ζωτ τ ζω ττ +∞ -- = ? - =- +- ? 2.2 欠阻尼(ζ<1)情况下，输入f(t)=f0*cos(ω0*t) 和非零初始状态的的响应： 022 3 00 22222 00 222222 2 ()cos(arctan()) 2f [(0)]cos() [()(2)] sin( t t x t t x e k e ζω ζω ζωω ω ωω ζωω ωωζωω - ? - =- - ++ -+ +) 输出振幅和输入振幅的比值：A= 3 动力学仿真 根据数学模型，使用龙格库塔方法ODE45求解，任意输入下响应结果。 仿真代码见附件 4 实验 4.1 固有频率和阻尼实验 （1）将实验台设置为单自由度质量-弹簧-阻尼系统。 （2）关闭电控箱开关。点击setup菜单，选择Control Algorithm，设置选择Continuous Time Control，Ts=0.0042，然后OK。 （3）点击Command菜单，选择Trajectory，选取step,进入set-up,

密码电子锁的课程设计

浙江海洋学院课程设计任务书2008——2009学年第2学期 关于密码电子锁的课程设计

【摘要】：生活中人们常常为了忘带钥匙而苦恼，办公室门、防盗门、房门、楼道门，车锁等等，本设计研究如何实现密码锁控制电路，期望可以解决忘带钥匙的烦恼。密码电子锁由逻辑电路、小键盘、LED 显示和报警系统组成。系统能完成开锁、超时自锁并报警的基本密码锁的功能。一般是用预先设定的密码，用每个码位去控制触发器翻转，若码位按错则码位触发器不能翻转，一般还兼有电子门铃的功能。本系统成本低廉，功能实用，能给人们带来极大方便。 【关键词】：电子密码锁 D触发器逻辑门 LED灯 【目录】： 第一章、元器件的介绍 第一节、D触发器的介绍 第二章：密码电子锁的设计 第一节：密码电子锁的运行 第二节：密码电子锁电路工作原理 第三节：实验设备与器材 第三章：设计总结心得及参考文献 第一章、元器件的介绍

第一节、D触发器简介 1、D触发器的逻辑符号 左图为D触发器的逻辑符号。输入端由时钟信号端CP、数据信号端D、反相复位端R d和反相置位端S d组成，R d、S d控制信号分别从方框小圆圈处输人，表示低电 平控制信号有效。D触发器输出端由两个互为反相的Q端和Q非端组成。 2、D触发器逻辑功能表 右表为D触发器逻辑功能表。表中X表示 信号电平高低任意，符号↑表示时钟脉冲信号 由低电平上升为高电平的时刻，即时钟脉冲信 号上跳沿到来之时。当CP端和D端输人信号 任意时，若S d=0、R d=1，则Q=1，触发器处于 置位状态；若S d=1、R d=0，则Q=0，触发器为 复位状态；若S d=R d=0，则Q=1，Q非也为1， 触发器处于不定态。只有当S d=R d=1、CP端输 入时钟脉冲信号上跳沿到来之时，触发器才处于工作状态，若D=1，触发器便翻转到Q=1的高电平状态，若D=0，则Q=0，也就是时钟脉冲上跳沿到来之时，触发器便翻转到与D端在那一时刻电平相同的状态。当时钟信号处于下降沿或低电平状态时，触发器保持上一个时钟脉冲信号上跳沿到来之时触发器所翻转的状态，与D端控制信号电平无关。 3、D触发器工作波形图 右中图为D触发器工作波形图。在时钟端 CP第1个时钟脉冲信号上跳沿到来之时，触发 器会发生翻转，其翻转的状态由D端信号电平高 低来决定，此时D端为低电平，触发器还翻转在 Q端为低电平、Q为高电平的状态。在t2时刻， 虽然D端所施加的数据信号由低电平跃升到高 电平，但并不能使触发器发生翻转，直到t3时 刻，也就是CP端第2个时钟脉冲信号上跳沿到 来之时，触发器才发生翻转，由于上跳沿时刻之 前D端为高电平，Q端翻转到高电平。在t3～t4时刻之间，尽管数据端D的信号已由高电平下跌到低电平，在t5时刻CP脉冲信号由高电平跌至低电平，但是D触发器始终处于保持状态，直到t6时刻第3个脉冲信号上跳沿到来之时，触发器才发生翻转，由于D端为低电平，D触发器翻转到低电平状态。 4、D触发器逻辑功能

阻尼振动与受迫振动 实验报告

《阻尼振动与受迫振动》实验报告一、实验目的1．观测阻尼振动，学习测量振动系统基本参数的方法；2．研究受迫振动的幅频特性和相频特性，观察共振现象；3．观测不同阻尼对受迫振动的影响。 二、实验原理1．有粘滞阻尼的阻尼振动弹簧和摆轮组成一振动系统，设摆轮转动惯量为J ，粘滞阻尼的阻尼力矩大小定义为角速度d θ/dt 与阻尼力矩系数γ的乘积，弹簧劲度系数为k ，弹簧的反抗力矩为-k θ。忽略弹簧的等效转动惯量，可得转角θ的运动方程为 220d d J k dt dt θθγθ++=记ω0为无阻尼时自由振动的固有角频率，其值为ω0=，定义阻尼系数k/J β=γ/（2J ），则上式可以化为： 2220d d k dt dt θθβθ++=小阻尼即时，阻尼振动运动方程的解为2200βω-< （*）( )) exp()cos i i t t θθβφ=-+由上式可知，阻尼振动角频率为 ，阻尼振动周期为d ω=2d d T π=2．周期外力矩作用下受迫振动的解 在周期外力矩Mcos ωt 激励下的运动方程和方程的通解分别为22cos d d J k M t dt dt θθγθω++=()( ))()exp cos cos i i m t t t θθβφθωφ=-++-这可以看作是状态（*）式的阻尼振动和频率同激励源频率的简谐振动的叠加。一般t >>τ后，就有稳态解 ()()cos m t t θθωφ=-稳态解的振幅和相位差分别为路须同时切断习题电源，备制造厂家出具高中资料需要进行外部电源高中资料

m θ=2202arctan βωφωω=-其中，φ的取值范围为（0，π），反映摆轮振动总是滞后于激励源支座的振动。3．电机运动时的受迫振动运动方程和解弹簧支座的偏转角的一阶近似式可以写成 ()cos m t t ααω=式中αm 是摇杆摆幅。由于弹簧的支座在运动，运动支座是激励源。弹簧总转角为。于是在固定坐标系中摆轮转角θ的运动方程为()cos m t t θαθαω-=-()22cos 0m d d J k t dt dt θθγθαω++-=也可以写成 22cos m d d J k k t dt dt θθγθαω++= 于是得到m θ=由θm 的极大值条件可知，当外激励角频率时， 0m θω ??=ω=系统发生共振，θm 有极大值。α 引入参数，称为阻尼比。(0ζβ ωγ==于是，我们得到 m θ=()()0202arctan 1ζωωφωω=-三、实验任务和步骤 1．调整仪器使波耳共振仪处于工作状态。 2．测量最小阻尼时的阻尼比ζ和固有角频率ω0。进行隔开处理；同一线槽内人员，需要在事前掌握图纸电机一变压器组在发生内部

数字密码锁

课程设计任务书 学生姓名：专业班级：通信1201 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 数字式电子锁的设计与实现 初始条件： 本设计既可以使用集成电路和必要的元器件等，也可以使用单 片机系统构建数字密码电子锁。自行设计所需工作电源。电路组成 原理框图如图1，数字密码锁的实际锁体一般由电磁线圈、锁栓、 弹簧和锁柜构成。当线圈有电流时，产生磁力，吸动锁栓，即可开 锁。反之则不开锁。 图1 数字式电子锁原理框图要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：1周。 2、技术要求： 1）课程设计中，锁体用LED代替（如“绿灯亮”表示开锁，“红灯亮”表示闭锁）。 2）其密码为4位二进制代码，密码可以通过密码设定电路自行设定。 3）开锁指令为串行输入码，当开锁密码与存储密码一致时，锁被打开。当开锁密码与存储密码不一致时，可重复进行，若连续三次未将锁打开，电路则报警并实现自锁。（报警动作为响1分钟，停10秒） 4）选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。安装调试设计电路。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 时间安排： 1、年月日，布置作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。 2、年月日至年月日，方案选择和电路设计。 3、年月日至年月日，电路调试和设计说明书撰写。 4、年月日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日

数字式电子锁的设计与实现摘要 现实中很多地方都用到锁，其实锁是一种保护功能。现代信息渠道的发展出现各种密码保护功能的信息保障，电子科技的发展使社会上又出现一种电子密码锁。电子密码锁是采用电子电路构成的，高集成度的电子密码锁可靠性高，保密性强，安全系数高。这些优良的特点使电子密码锁被广泛运用。在设计过程中，通过对电子密码锁功能的了解，经查找各方面的资料，再根据资料设计几种使其功能实现的方案。经过比较，选择一种最合适的方案，运用各种电子元器件组成一个完整的密码锁电路。 本次试验的电子密码锁利用了数字电子技术中所学的知识，其中包含了门电路的高效，抗干扰能力强等特性。整个电路分为密码输入电路，密码比较与存储电路，报警电路三块，利用了74ls194,74ls160,555定时器等数字电路中的典型元器件。 本实验利用的是multisim 12.0软件, Multisim是Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。关键字: 数字密码锁 Multisim 数字电路

锁粱自动成型机床切削机构设计课程设计

课程设计 锁粱自动成型机床切削机构设计 课程名称：机械原理 学院：机械工程学院专业：机自102 锁粱自动成型机床切削机构设计 目录 一、设计任务书 (3)

二、原动机的选择 (4) 三、课程设计说明 (5) 3.1功能原理分析 (5) 3.2绘制功能逻辑图 (6) 3.3用形态学矩阵法创建机械系统运动方案 (6) 3.4传动机构的选择与比较 (7) 3.5送料机构的选择与比较 (9) 3.6夹紧机构的选择与比较 (10) 3.7进给机构的选择与比较 (11) 3.8运动方案简图 (12) 四、运动方案工作原理的说明与选择 (13) 4.1工作原理说明 (13) 4.1方案的比较与选择 (13) 五、运动循环图 (14) 5.1送料机构的尺寸设计 (14) 5.2夹紧机构凸轮参数设计 (14) 5.3进给机构凸轮参数设计 (16) 5.4绘制运动循环图 (19) 六、PRO/E对六杆送料机构运动分析 (19) 七、参考资料及文献 (31) 第一部分锁梁自动成型机床切削机构设计任务书

题号A1 一、本次课程设计要求设计出具有下列功能的机构 锁梁自动成型机床加工锁梁（即挂锁上用于插入门扣的钩状零件）的工序为：将盘圆钢条校直、切槽、车圆头、切断和搬弯成型。本机构为该机床的搬弯成型工艺部分，由送料机构、夹紧机构和切削进给机构组合而成。切削加工原理如下图：送料夹持器1将工件7送到切削加工工位。弹簧夹头的锥套6移动，使夹紧爪5将工件7夹紧，送料夹持器1即返回。圆锥凸轮2移动，使与切槽刀杆和切断刀杆相联的摆杆3摆动，开始进刀，由于刀盘4的旋转运动，是工件被出圆槽、圆头和最后切断。圆锥凸轮2返回，摆动刀杆退刀，弹簧夹头松开工件，待送料夹持器1第二次送进时，将已切削成型的工件推出工位。 一、机构设计的有关数据 1．生产率10 件/分 2．机电输入转速：n1=700 转/分 3．工件尺寸： L=250㎜D1= 10㎜D2= 7㎜ 二、课程设计项目内容： 1．目标分析：根据设计任务书中规定的设计任务，进行功能分析，做出工艺动作的分解，明确各个工艺动作的工作原理。 2．创新构思：对完成各工艺动作和工作性能的执行机构的运动方案进行全面构思。对各可行方案进行运动规律设计、机构型式设计和协调设计。 3．方案拟定：拟定总体方案，进行执行系统、传动系统、原动机的选择和基本

弹簧设计规范(常用类型)

弹簧设计规范 一、弹簧的功能 弹簧是一种弹性元件，由于材料的弹性和弹簧的结构特点，它具有多次重复地随外栽荷的大小而做相应的弹性变形，卸载后立即恢复原状的特性。很多机械正是利用弹簧的这一特点来满足特殊要求的。其主要功能有： ⑴、减振和缓冲，如车辆的悬挂弹簧，各种缓冲器和弹性联轴器中的弹簧等。 ⑵、测力，如测力器和弹簧秤的弹簧等。 ⑶、储存及输出能量，如钟表弹簧，枪栓弹簧，仪表和自动控制机构上的原动弹簧等。 ⑷、控制运动，如控制弹簧门关闭的弹簧，离合器、制动器上的弹簧，控制内燃机气缸阀门开启的弹簧等。 二、弹簧的类型、特点和应用 弹簧的分类方法很多，按照所承受的载荷的不同，弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧等四种；按照形状的不同，弹簧可分为螺旋弹簧、碟形弹簧、环形弹簧、盘形弹簧和板弹簧等；按照使用材料的不同，弹簧可分为金属弹簧和非金属弹簧。各种弹簧的特点、应用见表1。 在一般机械中，最常用的是圆柱螺旋弹簧。故本章主要讲述这类弹簧的结构形式、设计理论和计算方法。

三、弹簧使用的材料及其用途 弹簧钢的的主要性能要求是高强度和高屈服极限和疲劳极限，所以弹簧钢材用较高的含碳量。但是碳素钢的淬透性较差，所以在对于截面较大的弹簧必须使用合金钢。合金弹簧钢中的主要合金元素是硅和锰，他们可以增强钢的淬透性和屈强比。 弹簧材料使用最广者是弹簧钢（SUP）。碳素钢用于直径较小的弹簧，工艺多为冷拔成型，如：65#，75#，85#。直径稍大，需用热成型工艺生产的弹簧多采用60Si2Mn，如汽车板簧，铁路车辆的缓冲簧。对于高应力的重要弹簧可采用50CrV,常用于高级轿车板簧，发动机气门弹簧等。其他弹簧钢材料还有：65Mn, 50CrMn, 30W4Cr2V等。 a、碳钢及合金钢：制造弹簧时，常加矽、锰、铬、钒及钼等金属元素于钢中，以增加弹簧之弹性及疲劳限度，且使其耐冲击。 b、大型弹簧多用热作加工，即弹簧材料高温轧成棒，再高温加工成形后，淬火于780度～850度左右之油或水中，再施以400度～500度的温度回火。 c、小型弹簧，先经退火，再用冷作加工，捲成后再经硬化回火，如钢丝、琴钢丝或钢带。 d、琴钢丝是属高炭钢材（0.65～0.95%）制造，杂质少，直径常小于1/4时经过轫化处理后在常温抽成线，其机械性质佳，抗拉强度及轫性大，为优良的螺旋弹簧材料。 e、不锈钢丝用于易受腐蚀处，承受高温可用高速钢及不锈钢。 f、油回火线含碳量0.6～0.7%应含锰，0.6～1.0%常用于螺圈弹簧。 g、板弹簧常用0.9～1.0%之普通钢，其较高级者则使用铬钒钢及矽锰钢。 弹簧常在变载荷和冲击载荷作用下工作，而且要求在受极大应力的情况下，不产生塑性变形，因此要求弹簧材料具有较高的抗拉强度极限、弹性极限和疲劳强度极限，不易松弛。同时要求有较高的冲击韧性，良好的热处理性能等。常见的弹簧材料有优质碳素钢、合金钢和铜合金。几种主要弹簧材料的使用性能和许用应力见表2。

实验三 弹簧阻尼器机构的动力学模拟

实验三 弹簧阻尼器机构的动力学模拟 一、实验目的 1．掌握多体动力学分析软件ADAMS 中实体建模方法； 2．掌握ADAMS 中施加约束和驱动的方法； 3．计算出弹簧阻尼机构运动时，弹簧振子的位移、速度、加速度和弹簧位移与弹簧力的对应关系。 二、实验设备和工具 1．ADAMS 软件； 2．CAD/CAM 机房。 三、实验原理 按照弹簧阻尼器机构的实际工况，在软件中建立相应的几何、约束及驱动模型，即按照弹簧阻尼器机构的实际尺寸，建立弹簧、阻尼器和质量块的几何实体模型；质量块的运动为上下作自由衰减运动，可以理论简化为在质量块与大地之间建立平动副，弹簧、阻尼器共同连接到连接大地和质量块上；然后利用计算机进行动力学模拟，从而可以求得质量块在弹簧阻尼器连接下任何时间、任何位置所对应的位移、速度加速度，以及弹簧中位移和弹性恢复力之间的对应关系等一系列参数，变换弹簧、阻尼器和质量块的参数可以进行多次不同状态下的模拟。 四、实验步骤 1．问题描述 图3-1为弹簧阻尼器机构简图，M 为振子，质量为187.224kg ；弹簧刚度K ＝5N/mm ，阻尼器阻尼为C ＝0.05N/mm ，弹簧空载长度为400mm ，求当弹簧阻尼机构振动时，铰接点A 处的支撑力。 2. 启动 ADAMS M ：187.224Kg K ：5.0N/mm C ：0.05N-sec/mm L0：400mm F0：0 图3-1 弹簧阻尼器机构示意图

2.1 运行ADAMS2005，在欢迎界面中，选择Create a new model, Model name 输入spring_mass； 2.2 确认Gravity（重力）文本框中是Earth Normal(-Global Y)，Units (单位)文本框中是MMKS(mm,kg,N,s,deg)。 3. 建立几何模型 3.1单击F4显示坐标窗口； 3.2在主工具箱中选择Box 工具按钮建立一质量块，用默认尺寸即可； 3.3 在屏幕任意位置点击鼠标创建质量块； 3.4 右键点击质量块，选择part_2，然后选择Rename，更名为mass； 3.5 右键点击质量块，选择mass，然后选择Modify。在打开的对话框中修改Define mass by 项为User Input，在Mass栏输入187.224； 3.6 选择右视图按钮查看质量块的位置，进行调整栅格位于质量块的中心。选择Edit菜单下的Move项，在对话框中选择Relocate the项为Part，右键点击右侧文本框选择Part，出现Guesses然后选择mass ,如图3-2所示。 图3-2 选择移动质量块 3.7 在Translate下方的数字栏中输入-100，或者输入100再单击前面的按钮，如图3-3所示； 图3-3 移动对话框

挂锁机构

吉林大学学生实验报告 虚拟样机技术 学院：机械科学与工程 学号：41100818 姓名：余俊 日期：2012.05.27

吉林大学学生实验报告 课程名称：虚拟样机技术 标题：挂锁机构的仿真 一：实验目的： 1、学会在adams/view中利用各种图形工具建立零件外形； 2、学会移动零部件的位置； 3、掌握如何正确的建立个零件之间的约束关系； 4、熟练函数编辑器的使用； 5、熟练后处理模块的使用； 二：建模过程及相关图形： 1、模型的拓扑结构 固定支架（block） 通过Revolute Joint在JOINT_1与pivot连接 通过Inplane Primitive_Joint在JPRIM_1与hook连接 通过Single_Component_Force在SPRING_1.sforce与hook连接枢轴（Pivot） 通过Revolute Joint在JOINT_1与ground连接 通过Revolute Joint在JOINT_3与handle连接 通过Revolute Joint在JOINT_2与hook连接 手柄（Handle） 通过Revolute Joint在JOINT_3与pivot连接 通过Revolute Joint在JOINT_4与slider连接 通过Single_Component_Force在SFORCE_1与ground连接挂钩（Hook）

通过Revolute Joint在JOINT_5与slider连接 通过Revolute Joint在JOINT_2与pivot连接 通过Single_Component_Force在SPRING_1.sforce与ground连接 通过Inplane Primitive_Joint 在JPRIM_1与ground连接 滑块（Slider） 通过Revolute Joint在JOINT_4与handle连接 通过Revolute Joint在JOINT_5与hook连接 2、画出模型的各个零部件 3、正确的给个零件间加上约束及运动 4、对模型进行仿真， 5、得到仿真曲线，其中spring为弹簧的作用力随时间的曲线，angle为Part 4与Part 3的夹角随时间的曲线。

弹簧-高质量-阻尼实验指导书

质量-弹簧-阻尼系统实验教学指导书 北京理工大学机械与车辆学院 2016.3

实验一：单自由度系统数学建模及仿真 1 实验目的 （1）熟悉单自由度质量-弹簧-阻尼系统并进行数学建模； （2）了解MATLAB 软件编程，学习编写系统的仿真代码； （3）进行单自由度系统的仿真动态响应分析。 2 实验原理 单自由度质量-弹簧-阻尼系统，如上图所示。由一个质量为m 的滑块、一个 刚度系数为k 的弹簧和一个阻尼系数为c 的阻尼器组成。系统输入：作用在滑块上的力f (t )。系统输出：滑块的位移x (t )。 建立力学平衡方程： m x c x kx f ??? ++= 变化为二阶系统标准形式： 22f x x x m ζωω?? ? ++= 其中：ω是固有频率，ζ是阻尼比。 ω= 2c m ζω= = 2.1 欠阻尼(ζ<1)情况下，输入f (t )和非零初始状态的响应： ()()sin()))] t t x t t d e ζωττζωττ +∞ --=? -= -+-?

2.2 欠阻尼(ζ<1)情况下，输入f(t)=f0*cos(ω0*t) 和非零初始状态的的响应： 022 3 00 22222 00 222222 2 ()cos(arctan()) 2f [(0)]cos() [()(2)] sin( t t x t t x e k e ζω ζω ζωω ω ωω ζωω ωωζωω - ? - =- - ++ -+ +) 输出振幅和输入振幅的比值：A= 3 动力学仿真 根据数学模型，使用龙格库塔方法ODE45求解，任意输入下响应结果。 仿真代码见附件 4 实验 4.1 固有频率和阻尼实验 （1）将实验台设置为单自由度质量-弹簧-阻尼系统。 （2）关闭电控箱开关。点击setup菜单，选择Control Algorithm，设置选择Continuous Time Control，Ts=0.0042，然后OK。 （3）点击Command菜单，选择Trajectory，选取step,进入set-up,选取Open Loop Step设置(0)counts, dwell time=3000ms,(1)rep, 然后OK。此步是为了使控制器得到一段时间的数据，并不会驱动电机运动。 （4）点击Data菜单，选择Data Acquisition,设置选取Encoder#1 ，然后OK离开；从Utility菜单中选择Zero Position使编码器归零。 （5）从Command菜单中选择Execute，用手将质量块1移动到2.5cm左右的位置（注意不要使质量块碰触移动限位开关），点击Run, 大约1秒后，放开手使其自由震荡，在数据上传后点击OK。 （6）点击Plotting菜单，选择Setup Plot，选取Encoder #1 Position；然后点击Plotting菜单，选择Plot Data，则将显示质量块1的自由振动响应曲线。（7）在得到的自由振动响应曲线图上，选择n个连续的振幅明显的振动周期，计算出这段振动的时间t，由n/t即可得到系统的频率，将Hz转化为rad/sec即为系统的振动频率ω。

数字电路课程设计之数字密码锁电路设计

图1 数字式电子锁原理框图 课程设计任务书 学生姓名： 张浩然 专业班级： 通信1105班 指导教师： 李政颖 工作单位： 信息工程学院 题 目: 数字式电子锁的设计与实现 初始条件： 本设计既可以使用集成电路和必要的元器件等，也可 以使用单片机系统构建数字密码电子锁。自行设计所需工 作电源。电路组成原理框图如图1，数字密码锁的实际锁 体一般由电磁线圈、锁栓、弹簧和锁柜构成。当线圈有电 流时，产生磁力，吸动锁栓，即可开锁。反之则不开锁。 要求完成的主要任务: 1、课程设计工作量：1周。 2、技术要求： 1）课程设计中，锁体用LED 代替（如“绿灯亮”表示开锁，“红灯亮”表示闭锁）。 2）其密码为4位二进制代码，密码可以通过密码设定电路自行设定。 3）开锁指令为串行输入码，当开锁密码与存储密码一致时，锁被打开。当开锁密码与存储密码不一致时，可重复进行，若连续三次未将锁打开，电路则报警并实现自锁。（报警动作为响1分钟，停10秒） 4）选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。安装调试设计电路。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 时间安排： 1、2013年5月17日，布置课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。 2、 年 月 日至 年 月 日，方案选择和电路设计。 3、 年 月 日至 年 月 日，电路调试和设计说明书撰写。 4、 2013年 7月 5日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日

锁梁自动成型机床切削机构设计课程设计

课程设计 课程名称：锁梁自动成型机床切削机构设计 院: 机械学院专业: 机电一体化（机自083） 名: t=r. 号 : 级: 机自083 任课教师: 余述凡 2010 年1月10日锁粱自动成型机床切削机构设计目录 设计任务书 原动机的选择 课程设计说明 功能原理分析............................. 绘制功能逻辑图........................... 用形态学矩阵法创建机械系统运动方案....... 传动机构的选择与比较..................... 送料机构的选择与比较..................... 夹紧机构的选择与比较.................... 进给机构的选择与比较..................... 运动方案简图............................. 四、运动方案工作原理的说明与选择?? (5) 6 6 7 9 10 11 12 13 工作原理说明.......... 方案的比较与选择...... 五、运动循环图 (13) 13 14 ^送料机构的尺寸设^计..................... 夹紧机构凸轮参数设计..................... 进给机构凸轮参数设计..................... ^绘制运动循环^图......................... 六、送料机构运动分析及调用的子程序名14 14 16 19 19 七、VB程序调试23 八、参考资料及文献31

贵州大学机械工程学院 机械原理课程设计任务书题号01A5 锁梁自动成型机床切削机构设计 一、机构说明和加工示意图 锁梁自动成型机床加工锁梁（即挂锁上用于插入门扣的钩状零件）的工序为：将盘圆钢条校直、切槽、车圆头、切断和搬弯成型。本机构为该机床的搬弯成型工艺部分，由送料机构、夹紧机构和切削进给机构组合而成。切削加工原理如下图：送料夹持器1将工件7送到切削加工工位。弹簧夹头的锥套6移动，使夹紧爪5将工件7夹紧，送料夹持器1即返回。圆锥凸轮2移动，使与切槽刀杆和切断刀杆相联的摆杆3摆动，开始进刀，由于刀盘4的旋转运动，是工件被出圆槽、圆头和最后切断。圆锥凸轮2返回，摆动刀杆退刀，弹簧夹头松开工件，待送料夹持器1第二次送进时，将已切削成型的工件推出工位。 一、机构设计的有关数据 1.生产率20件/分 2.机电输入转速：n1=900转/分 3.工件尺寸： L=190 mm D1= 8 课程设计项目内容： 1. 2. 3. 4. 5. 1. 2. 3. 4. 5.

大学物理实验简谐振动与阻尼振动的实验报告

湖北文理学院物理实验教学示范中心 实 验 报 告 学院 专业 班 学号： 姓名： 实验名称 简谐振动与阻尼振动的研究 实验日期： 年 月 日 实验室： N1-103 [实验目的]: 1. 验证在弹性恢复力作用下,物体作简谐振动的有关规律；测定弹簧的弹性系数K 和有效质量m. 2. 测定阻尼振动系统的半衰期和品质因数，作出品质因数Q 与质量M 的关系曲线。 [仪器用具]:仪器、用具名称及主要规格（包括量程、分度值、精度等） 气垫导轨、滑块、附加质量(2)、弹簧(4)、光电门(2)、数字毫秒计. [实验原理]:根据自己的理解用简练的语言来概括(包括简单原理图、相关公式等) 1．简谐振动 在水平气垫导轨上的滑块m 的两端连接两根弹性系数1k 、2k 近乎相等的弹簧，两弹簧的另一端分别固定在气轨的两端点。滑块的运动是简谐振动。其周期为： 2 122k k M T +== π ω π 由于弹簧不仅是产生运动的原因，而且参 加运动。因此式中M 不仅包含滑块（振子）的质量m ，还有弹簧的有效质量0m 。M 称为弹簧振子系统的有效质量。经验 证：0m m M += 其中 s m m 31 0=，s m 为弹簧质量。假设：k k k ==21则有周期： 22T πω= = 若改变滑块的质量m ?，则周期2T 与m ?成正比。222 4422M m T k k ππ?=+。以2T 为纵坐标，以m ?为横坐标，作2T -m ?曲线。则为一条斜率为242k π的直线。由斜率可以求出弹簧的弹性系数k 。求出弹性系数后再根据式22 42M T k π=求出弹簧的 有效质量。 2．阻尼振动 简谐振动是一种振幅相等的振动，它是忽略阻尼振动的理想情况。事实上，阻尼力不可避免，而抵抗阻力做功的结果，使振动系统的能量逐渐减小。因此，实验中发生的一切自由振动，振幅总是逐渐减小以至等于零的。这种振动称为阻尼振动。用品质因数（即Q 值），来反映阻尼振动衰减的特性。其定义为：振动系统的总能量E 与在一个周期中所损耗能 量E ?之比的π2倍，即 2E Q E π =?；通过简单推导也有： 12 ln 2 T Q T π= 2 1T 是 阻尼振动的振幅从 0A 衰减为 2 0A 所用时 间，叫做半衰期。测出半衰期就可以计算出品质因数Q 。在实验中，改变滑块的质量。作质量与品质因数的关系曲线。 [实验内容]: 简述实验步骤和操作方法 1. 打开气泵观察气泵工作是否正常，气轨出气孔出气大小是否均匀。 2. 放上滑块，调节气轨底座，使气轨处于水平状态。 3. 把滑块拉离平衡位置，记录下滑块通过光电门10次所用的时间。 4. 改变滑块质量5次，重复第3步操作。 5. 画出m T -2 关系曲线，.据m T -2关系曲线，求出斜率K ，并求出弹性系数k 。 6. 用天平测量滑块（附挡光片）、每个附加物的质量后；求出弹簧的有效质量。 7. 用秒表测量滑块儿的振幅从A 0衰减到A 0/2所用的时间2 1T ；求出系统的品质因数Q 8. 滑块上增至4个附加物，重复步骤7作出Q-m ?的关系曲线；

机械原理课程设计锁梁自动成型机床切削机构

目录机械原理课程设计任务书 (3) 课程设计说明 (4) 第一部分机构设计 一、锁梁自动成型机床切削机构的功能与设计要求 (8) 二、工作原理图及其解释 (9) 三、功能分解 (9) 四、执行机构的比较与选择 (10) 五、选定各个功能的执行机构 (15) 六、绘制机构系统运动转换功能图 (15) 七、机械系统运动方案简图 (16) 八、根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图 (17) 第二部分机构尺寸计算与设定 一、送料机构的尺寸计算 (19) 二、夹紧机构尺寸计算 (19) 三、进给机构尺寸计算 (20) 四、传动机构的选择 (21) 五、总体安装尺寸 (23) 第三部分计算机调试机构 一、凸轮形状，运动调试 (24) 二、连杆机构的运动分析 (32)

附录 参考文献 (43) 设计总结 (44) 贵州大学机械工程学院 机械原理课程设计任务书题号01 锁梁自动成型机床切削机构设计 一、机构说明和加工示意图 锁梁自动成型机床加工锁梁（即挂锁上用于插入门扣的钩状零件）的工序为：将盘圆钢条校直、切槽、车圆头、切断和搬弯成型。本机构为该机床的搬弯成型工艺部分，由送料机构、夹紧机构和切削进给机构组合而成。切削加工原理如下图：送料夹持器1将工件7送到切削加工工位。弹簧夹头的锥套6移动，使夹紧爪5将工件7夹紧，送料夹持器1即返回。圆锥凸轮2移动，使与切槽刀杆和切断刀杆相联的摆杆3摆动，开始进刀，由于刀盘4的旋转运动，是工件被出圆槽、圆头和最后切断。圆锥凸轮2返回，摆动刀杆退刀，弹簧夹头松开工件，待送料夹持器1第二次送进时，将已切削成型的工件推出工位。 一、机构设计的有关数据 1．生产率10 件/分 2．机电输入转速n1= 700 转/分 3．工件尺寸： L= 250 ㎜D1= 10 ㎜D2= 7 ㎜ 二、课程设计项目内容： 1．目标分析：根据设计任务书中规定的设计任务，进行功能分析，作出工艺动作的分解，明确各个工艺动作的工作原理。 2．创新构思：对完成各工艺动作和工作性能的执行机构的运动方案进行全面构思。对各可行方案进行运动规律设计、机构型式设计和协调设计。 3．方案拟定：拟定总体方案，进行执行系统、传动系统、原动机的选择和基本参数设计。 4．方案评价：对各行方案进行运动分析、力分析及有关计算、以进行功能、性能评价和技术、经济评价。 5．方案决策：在方案评价的基础上进行方案决策，在可行方案。确认其总体设计方案，绘制系统运动简图、编写总体方案设计计算机说明书。 三、课程设计要求： 1．按工艺动作设计多个组合机构的总体方案，根据评标的运动特性、传力特性、工作可靠性、结构紧凑性和制造经济性等进行分析比较，最后确定一、二个较好的方案，拟定出 运动方案示意图。

各类弹簧设计流程

各类弹簧设计流程内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）

各类弹簧设计流程 装置空间：设计一压缩弹簧必须清楚了解，所需装置弹簧的空间，方能有效掌握一压缩弹簧之基本制造条件，外径、内径、自由长。 活动行程荷重：压缩弹簧的设计，必须清楚了解要作动的位置，及所需承载之弹力。定出位置了解所需的弹力，则可决定材质、线径、圈数。 环境因素：弹簧于不同环境下作动，会受环境因素的影响，而影响到使用寿命，故设计者必须考虑到环境温度及湿度之变化，温度对弹簧的寿命影响甚巨，湿度则容易使未表面处理的弹簧产生氧化。故环境因素可决定该弹簧是 否需作表面处理及材质的选定。 两端距离空间：拉伸弹簧两端点将影响到挂勾之形式及拉簧的自由长。空间 则可决定密着部的尺寸、外径。 预拉之荷重：预拉之荷重则决定弹簧的材质及线径，密着部的尺寸则可调整 预拉长度。 心轴之外径：扭簧内径的订定得依心轴的大小而决定,但需考虑扭转后,簧体 之变化，故得预留适当之裕度。 装置空间之内径：若一扭转弹簧之装置采崁入式则需考虑崁入式之空间。空间则决定簧体的外径、自由长、圈数。 扭转支点：扭簧作功时必须有一支点，此一支点可决定，扭杆的长度及形 式。 作动之起终点：施力扭杆在未作功时与支点的角度位置，可明订出施力扭杆 的长短、形式及与支点杆的角度。 这两天搞圆柱螺旋压缩弹簧设计，而想到的

设计时，我们用到的参数有：材料的抗拉强度（或剪切强度），弹性模量 （或剪切模量）及弹簧的几何尺寸。 出于疲劳的考虑，而设定弹簧的极限工作载荷。 整个计算、选参数的过程并未考虑热处理对弹簧产生的影响。从中是否能说明，热处理并不是很影响弹簧刚度等参数，是否可认为热处理不影响弹簧的 弹性模量（或剪切模量）。 至于热处理为什么重要我想是不是因为热处理改变的是材料的屈服强度，热处理没做好的弹簧，很容易发生永久性的变形，不可恢复，这是一种屈服失 效。 由此我们可否认为：真真设计合理的弹簧，在正常工况下，超寿命使用，若要发生失效，只能是疲劳失效，也就是发生脆断。