调整弹性零件抗扭刚度的研究

　　在设计制造一些仪器仪表或传感器弹性零件时，要进行抗扭刚度的检测，判断弹性零件是否达到了设计要求。在制造过程中，经过热处理，弹性零件的抗扭刚度与初始理论设计值有一定的变化，因此一般需要对弹性零件的抗扭刚度测试,并对弹性零件的部分尺寸进行调整，以改变弹性零件的抗扭刚度，使其达到设计要求。

　　弹性零件受扭转时的抗扭刚度为 GIp=Tl0/Φ,它也可以用 T-Φ曲线表示。在弹性范围内，T-Φ为一直线，通常在 T-Φ曲线上以两点的坐标值 T1，Φ1，T2，Φ2表示抗扭刚度，即以此作为设计或调整的要求。所以在校核弹性零件的抗扭刚度时，可以直接测试扭转 T-Φ曲线，以 T-Φ曲线上以两点的坐标值 T1，Φ1，T2，Φ2来作为判断弹性零件抗扭刚度是否达到了设计要求的标准。

　　1 扭转 T-Φ曲线的测试

　　根据弹性零件的设计要求，选择不同的测试方案，按照扭矩 T，扭转角Φ要求精度，可选择用扭矩和扭转角传感器亦可用 NJ 系列扭转试验机。

　　我们选 NJ-100B 扭转试验机，该试验机的扭矩示值，我们量程 100N·T,每格 0.2 N·T,该机绘图装置可绘出扭矩和扭转角曲线, 扭矩坐标，量程 100N·T,当每格 0.5 N·T;扭转角坐标每格 0.25°。

　　用弹性零件测出初始曲线，根据初始曲线确定初始坐标值 T01和 T02，及对应的扭转角Φ01和Φ02。

　　2 弹性零件刚度的调整

　　2.1 弹性零件调整量的确定

　　弹性零件为两端较中间直径大的圆棒，中间段直径为 d0，长度为 l0，设计要求在 T1±aN.m时,扭矩角为Ф1,在 T2±bN.m 时,扭矩角为Ф2。在L0长度范围内的扭转角必可由下式得到:

式中:必为扭转角为扭矩;l。为平行长度;G为扭转剪切模量;I}}}为初始极惯性矩d。为初始直径.

　　要使弹性零件在规定的扭矩范围内达到相应的扭矩角，由于工艺装配的原因，L0不宜改变，扭转剪切模量G则随材料而变化，受温度及热处理等的影响。[1]当试件不做特殊加工处理时将不改变，由上式可知，可对直径进行调整，改变极惯性矩了。，以获得需要的抗扭刚度GI,即使弹性零件在规定的扭矩范围内扭转角必达到技术要求。

　　设弹性零件初始直径为d。测试的扭转角为o，需要调整到的扭转角为1，弹性零件应调整到的直径为d1c因弹性零件的扭转剪切模量G不变，所以有

　　弹性零件直径应需要加工的量

　　从式(1)可以看出，弹性零件直径应调整到值与需要调整到的扭转角和弹性零件的初始直径有关，在规定的扭矩下，弹性零件应调整的直径与需要调整到的扭转角的关系如图1.