碟簧设计及校核方法

当常用和非常用的标准碟簧无法满足要求时，需自行设计。3.9.1 设计时碟簧主参数的选择

碟簧的主参数有：碟簧截锥高度h₀与碟片厚度比h₀/t；外径与内径比C＝D/d；变形量f与压平变形量h₀之比f/h₀。

（1）比值h₀/t h₀/t≈0.5时，碟簧的特性线为直线；2时，碟簧在最大变形量处有零刚度区；时，碟簧在最大变形之后有负刚度区。

（2）直径比C＝D/d C≈1.7时，碟簧的材料体积变形量达到最大，宜用于作为缓冲、吸振的弹簧，此时取C＝1.7～2.5较好。用于加压并进行压力调节时，C值应加大，但不宜超过3.5，否则D过大。C太小时，内、外径差别小，碟簧难加工。一般取C＝2。

（3）比值f/h₀f/h₀增大，则加载点至碟簧下部支撑点距离减小，碟簧实际载荷与计算值差别增大，f/h₀＞0.75时，其差别逐渐明显加大。因此，以f_max/h₀＝0.75为宜。受循环载荷作用的碟簧，为提高疲劳强度，宜取f_min/h₀＝0.25～0.6。3.9.2 碟簧的设计步骤

1）按特性线要求选取比值h₀/t。需注意当选择h₀/t＞2时，碟簧在工作时有可能压平后翻转，因此应考虑用衬环等防翻转结构。

2）根据安装工作位置的空间大小，选定外径D，并合理选择C值后，按C＝D/d确定内径d。

3）选择材料、确定材料的极限应力σ。受静载荷的碟簧，其中性点OM处的应力σ_OM的许用应力为σ。受循环载荷的碟簧，在结构尺寸确定后，需按寿命要求校核疲劳强度。

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图4.1-21 碟簧典型图样

a）无支承面碟簧 b）有支承面碟簧

4）确定比值f_max/h₀，按应力计算式（表4.1-25）求出碟片厚度t。计算时，式中的f/t均以f_max/t代入。求出t后，按原材料规格的厚度值适当调整。

5）由比值h₀/t及t值计算出h₀。

6）按工作载荷及变形量要求，确定碟簧的组合方式及片数，然后画出特性线并计算出变形能。

7）绘制碟簧工作图、标明技术要求。

图4.1-21所示为碟簧工作图示例。