碟簧的强度和许用应力分析

由图4.1-16及表4.1-25可见，在碟簧轴向截面上各特征点Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为压应力，中性直径处OM点则为拉应力，且σⅠ＞σⅡ，σⅠ的应力最大，但OM点更容易使碟簧变形破坏，用OM点的应力更能表征碟簧的强度。因此，计算碟簧的强度时，取碟簧压平（变形量f＝h₀）时，OM点的应力σ_OM≤σ_s（材料的屈服强度），作为碟簧强度的计算标准。3.6.1 静强度和许用应力计算

静载荷一般是指循环次数小于10⁴的载荷。静载荷下碟簧的失效形式是最大应力点产生塑性变形。为确保碟簧的工作稳定，应使碟簧压平时OM点的压应力σ_OM≤σ，即

碟簧材料为60Si2MnA和50CrVA时，材料屈服强度σ＝1400～1600MPa。3.6.2 疲劳强度和许用应力计算

（1）判断危险应力点 碟簧受循环载荷时，其材料破坏为疲劳断裂。由图4.1-16可见，碟簧的疲劳点应在受压应力的Ⅱ、Ⅲ点所在的圆周，为使碟簧不致疲劳破坏，应使Ⅱ、Ⅲ点圆周处的压应力小于材料的疲劳极限应力。

Ⅱ、Ⅲ点所在圆周哪个是危险应力点，其位置与比值C＝D/d及h₀/t（或h₀′/t′）有关。图4.1-19为判定疲劳破坏危险点的曲线，在两曲线上部，碟簧上Ⅲ点所在圆周是危险疲劳应力的区域，在两条曲线下部，碟簧上的Ⅱ点所在圆周是危险疲劳应力的区域，在两曲线间的区域，Ⅱ点、Ⅲ点哪个是危险疲劳应力难以判断。

有支承面的碟簧，图4.1-19所示曲线图的纵坐标，须用K₄h₀′/t′代替h₀/t。

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图4.1-19 碟簧疲劳破坏危险点的判断曲线

（2）校验最大疲劳应力及应力幅 用预压最小变形f_min求得的最小应力，工作变形f_max求得的最大应力，分别校验最大应力和应力幅，即

σ_max≤σ_rmax，σ_a≤σ_ra

式中，σ_rmax、σ_ra分别为碟簧的最大疲劳极限和疲劳应力幅。

（3）许用疲劳应力 若要求碟簧受循环载荷作用的疲劳寿命（受循环载荷作用的次数）超过2×10⁶次，则碟簧的设计称为无限寿命设计，此时碟簧的极限应力为疲劳极限。设计的碟簧受循环载荷作用的次数低于2×10⁶的，其极限应力为条件疲劳极限。

图4.1-20所示为碟簧材料为50CrVA的单片碟簧或不超过10片的对合碟簧在循环载荷作用下，不同载荷循环次数、不同厚度时的疲劳极限（给出最大、最小疲劳极限）。