碟簧载荷变形特性研究

3.3.1 碟簧的载荷-变形特性与特性线

单片碟簧在载荷F作用下产生的变形以下列两个假设为前提，如图4.1-13所示。

图4.1-13 单片碟簧的载荷与变形

1）受载变形后，碟簧的轴向截面仍为矩形，不产生扭曲，且变形时截面只绕中性点O回转。

2）碟簧上部的载荷和下部的支撑反力均沿上、下接触圆周均匀分布，在材料的弹性范围内，上、下部分的接触摩擦力忽略不计。

图4.1-14所示为碟簧的载荷-变形关系特性曲线图。当h₀/t（碟簧内截锥高度h₀和簧片厚度t的比值）不同时，特性线也有很大变化。当材料、结构形状及尺寸都相同时，碟簧的特性只随比值h₀/t而变化。

分析碟簧的载荷-变形特性线，可得到碟簧特性随h₀/t值变化的特点：

图4.1-14 单片碟簧的特性曲线

1）在h₀/t＝0～0.5的区域，特性线接近直线，说明其载荷-变形特性与圆柱螺旋弹簧相似。(www.xing528.com)

2）在的区域，碟簧的变形量f随载荷F的增加没有h₀/t＝0～0.5的区域大，即在该区域碟簧的刚度增大，在时，特性线有一水平段（即刚度为零），即在载荷不变时，变形仍继续加大。

3）在的区域，载荷增至某一定值后，特性线突然下降，出现载荷减小而变形继续加大的负刚度区，说明此区域内碟簧的刚度特性不正常。

4）在时，碟簧的负刚度更大，当变形超过某一值后，碟簧的凹、凸面将产生翻转。

由上述分析可知，h₀/t值的变化对碟簧特性有决定性影响。因此，可用确定不同的h₀/t比值的方法，制造出不同特性的碟簧以满足不同的工作要求。碟簧标准（GB/T1972—2005）根据不同的h₀/t值（h₀/t＝0.4、0.75、1.3）及D/t值，规定了A、B、C三种系列的标准碟簧。3.3.2 碟簧的外径内径比D/d及计算系数K₁、K₂、K₃、K₄

碟簧的外径D和内径d的比值D/d，对碟簧的载荷变形特性也有影响。为了在计算碟簧的载荷F、应力σ、刚度k、变形能U时，将D/d值的影响计入计算式中，确定了C＝D/d的影响系数K₁、K₂、K₃，见表4.1-24。3.3.3 碟簧载荷-变形的实际特性线与理论特性线

在分析碟簧的特性线之前，假设了碟簧变形的两个前提，但实际碟簧受载变形时，碟簧截面变形后并不为矩形，上、下支承面也有摩擦影响，载荷作用点也并非与理论位置一致，加上碟簧的形状尺寸制造误差等因素的影响，因此实际的碟簧特性与理论特性有偏差，如图4.1-15所示。由图可见，当f＝0.75h₀时，实测载荷与理论载荷（F）已有较大偏差。

表4.1-24 C＝D/d的影响系数K₁、K₂、K3

图4.1-15 碟簧理论特性线与实际特性线的比较