碟形弹簧的结构与应用优势

碟形弹簧是用薄钢板冲制而成的，其外形像碟子（图12－18）。当它受到沿周边均匀分布的轴向力F时，内锥高度h变小，相应地产生轴向变形λ。这种弹簧具有变刚度的特性。当D1、D和t一定时，随着内锥高度h与弹片厚度t的比值不同，它们的特性曲线也不相同（如图12－22所示）。每条曲线上的小圆圈表示碟形弹簧片正好压平的状况。值得提出的是，当h/t≈1.5时，曲线的中间部分接近于水平。这一特性很重要，它提供了在一定变形范围内保持载荷恒定的方法。例如，在精密仪器中，可利用碟形弹簧使轴承端面摩擦力矩不受温度变化的影响；在密封垫圈中也可利用这一特性使密封性能不因温度变化而削弱。

图12－18　单片碟形弹簧的特性曲线

在实际应用时，往往把碟形弹簧片组合起来使用。为了增大变形量，可以采用对合式组合碟形弹簧（图12－19（a）），这时变形量随着片数的增加而增加，但承载能力不变。在工作过程中，碟形弹簧片间有摩擦的损失，所以加载和卸载的特性线不重合（图12－19（b））。加载特性曲线与卸载特性曲线所包围的面积就代表阻尼所消耗的能量，此能量越大，说明弹簧的吸振能力越强。为了增加承载量，可以采用叠合式组合碟形弹簧（图12－20（a）），这时承载能力随着片数的增加而增加，但变形量不变。这种结构用于碟形弹簧片间的摩擦而产生的阻尼较大，特别适用于缓冲和吸振。如欲同时增加变形量和承载能力，则可以采用复合式组合碟形弹簧（图12－20（b））。同样尺寸的碟形弹簧片，在不同组合时也能获得许多不同的弹簧特性，以适用不同的使用要求。

图12－19　对合式组合碟形弹簧(https://www.xing528.com)

图12－20　叠合式和复合式碟形弹簧

碟形弹簧除了上述特点外，还具有变形量小、承载能力大、在受载方向空间尺寸小等显著优点。目前，常作为重型机械、飞机等的强力缓冲弹簧，还在离合器、减压阀、密封圈和自动化控制机构中获得应用。

碟形弹簧的缺点是作为高精密控制弹簧时，对材料和制造工艺（加工精度、热处理）等要求比较高，制造困难。关于碟形弹簧的设计计算可参阅有关的设计手册。