碟簧计算方法

3.1单个碟簧的组合方式休诺碟簧独特的结构使得组合使用碟簧变得极为方便。

多种组合碟簧可以满足各种不同的工况。

原则上可以使用如下的组合方式（figure21）：串联组合碟簧并联组合碟簧多片多组串联组合碟簧组合碟簧的特性由单个碟簧的特性和组合方式所决定3.2串联组合碟簧Figure21 中b型图即3片串联组合碟簧，此种组合形式计算公式如下：碟簧载荷量：F ges=F碟簧偏斜：S ges=i*s未装载时碟簧长度：L0=i*I03.3并联组合碟簧（并联请勿超过4片）Figure21 中c型图即双片并联组合碟簧，此种组合形式计算公式如下：碟簧载荷量：F ges=n*F碟簧组偏斜：S ges=i*s未装载时碟簧组长度：L0=I0+(n-1)*t多片并联使用时，由于摩擦起负荷变化如下图：3.4多片多组串联组合碟簧Figure21 中d型图即双片3组串联组合碟簧，此种组合形式计算公式如下：碟簧载荷量：F ges=n*F碟簧组偏斜：S ges=i*s未装载时碟簧组长度：L0=i*[I0+(n-1)*t]注：最佳排列方式为单片少量，串联外径选择越大越好由于摩擦，位移不稳定性随串联片数增加而扩大我们推荐串联总长度L0为：L0<=3*De若实际运用总长度必须超过时，请利用平垫圈均分为2-3段。

3.5碟簧的累进特性当随着碟簧偏移增加时，在许多场合对碟簧有这样一个要求，碟簧的载荷也会累进增加。

碟簧的增加特性比率（对碟簧它是典型的）会代替减少的（如图22所示）。

这样的特性曲线会通过众多方法获得。

用碟簧堆如图23.a所显示将碟簧1，2，3叠加使用，随着载荷的施加，碟簧1，2，3折叠的阶层会变平，这样的一个碟簧堆的特性是由每单个的碟簧特性导致的，如图23所示。

同样的效果也可（图23.b）由不同厚度结合性的碟簧来构成的碟簧堆来获得。

在这个事例中，根据德标2093或SCANORR工厂标准来选择，必须考虑碟簧堆1或2的折叠或薄的单个碟簧被选用在非常高的压力情况。

碟簧压力扭矩是机械工程中一个重要的概念，它在许多机械装置的设计和运行中起着关键的作用。

本文将介绍碟簧压力扭矩的概念、计算方法以及其在工程中的应用。

1. 概念碟簧压力扭矩是指通过对碟簧施加力矩来产生弹性变形的一种装置。

碟簧由金属薄片制成，具有弹性变形特性。

当施加力矩使得碟簧弯曲时，它会产生回弹力，使其恢复到初始状态。

这种弹性特性使得碟簧可以在许多机械装置中作为一种弹性元件来使用。

2. 计算方法计算碟簧压力扭矩需要考虑到碟簧的几何形状、材料力学性质以及应用条件等因素。

下面是碟簧压力扭矩计算的基本公式：T=k⋅θ式中，T表示碟簧压力扭矩；k为碟簧的刚度系数；θ表示碟簧的变形角度。

具体的计算方法需要根据碟簧的几何形状和材料特性来确定刚度系数k。

在实际工程中，可以通过实验或者有限元分析等方法来获得。

变形角度θ则可以通过对施加的力矩和碟簧的弹性特性进行分析得到。

3. 工程应用碟簧压力扭矩在工程中有着广泛的应用。

下面列举了几个常见的应用示例：3.1 避震装置碟簧压力扭矩可以作为一种避震装置来使用。

在汽车悬挂系统中，通过将碟簧安装在减震器上，可以使得车辆在行驶过程中减少颠簸感。

碟簧的弹性特性可以有效减缓路面不平造成的冲击，提高车辆的行驶舒适性。

3.2 扭矩传感器利用碟簧的压力扭矩特性，可以设计出高精度的扭矩传感器。

通过测量碟簧的变形角度，可以间接测量出施加在碟簧上的扭矩大小。

这种传感器被广泛应用于机械测试和控制领域。

3.3 泵阀装置碟簧压力扭矩也可以用于泵阀装置中。

在某些泵阀系统中，通过调整碟簧的变形角度，可以实现对流量的控制。

当碟簧发生弹性变形时，可以改变阀门的开启程度，从而影响流体的流量。

结论碟簧压力扭矩作为一种重要的机械装置，在工程中具有广泛的应用前景。

通过对碟簧的几何形状、材料特性以及力学性质进行合理的设计和分析，可以实现对碟簧压力扭矩的有效控制和应用。

在未来的研究和设计中，我们可以进一步挖掘碟簧压力扭矩的潜力，将其应用于更多的领域，提高机械设备的性能和效率。

碟簧型号选择1、碟簧选型图一碟簧基本性能图二碟簧的基本系数参数图三系数表1.1、俯仰机构根据已知的条件如下图所示：图四碟簧压力表图五碟簧受力曲线可知：碟簧预紧力7500N，压缩量92mm，压缩量在200mm时，受力16000N，刚度约为80KN/M。

根据下图初步选定外径90内径46厚度3.5的碟簧（单个碟簧在完全压平后受力为1784.69kg,大于16000N)。

下图为外径为80和90的碟簧参数。

表一 碟簧参数（一）校核计算：1、单个碟簧的负荷 17518142421032=••-=K DK h t E P C μ （1） 其中：684.0ln 2111)1(1221=--+-•=C C C c C K π 14=K25/1006.2mm N E ⨯=97.1==dD C 3.0=μt=3.5mmd=46mmD=90mmh0=2.52、单个碟簧变形量由于采用的是对合组合，所以单个碟簧的受力等于初始受力，即预紧力 KN P 5.7'1=428.0175187500'1==CP P 根据：714.05.35.20==t h 由图三可求出变形量为：04.0h f ⨯=，即15.24.0=⨯=f 0.3 0.753、碟簧组的变形量升降时的变形量：L=6000/con3°-6000=8.41mm预紧时的变形量：L=92mm4、碟簧个数计算碟簧的个数： N=L 碟/f=92/1=92弹簧个数： 92 个所以碟簧总个数为92*2=184个5、选用型号：B904635（参数见表一）6、单边整个碟簧组刚度计算:3.6972123314202024242132=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+••-⎪⎭⎫ ⎝⎛•••-=t f t f t h t h K K D K t E P t μ M KN iP P t/75== 与原系统基本一致。

根据所选型号计算碟簧的受力曲线，见下图，红色部分为碟簧的运动位移行程（压缩量），具体计算结果见附件；图六碟簧组计算曲线7、结论经计算，若保证外形尺寸，即碟簧选用外径80，内径36，厚度3的型号，压缩量符合要求时，但是单个碟簧所承受的最大压力为14092.7N，低于最大压力16000N，不能满足实际要求。

序号项目名称单位代号1碟簧外径mm D碟簧内径mm d碟簧自身厚度mm t‘碟簧公称厚度mm t碟簧压平时的计算量mm h0碟簧总高度mm H0碟簧承受的静载荷N P碟簧的变形量mm fz单个碟簧的压力载荷N P单片碟簧的变形量mm f碟簧下限表面的最大应力MPaσⅡ或σⅢ弹性模量MPa E泊松比μ外径和内径的比值CC1C2无支承面K4圆周率πK1压平时的碟簧载荷N Pc复合组合，单个碟簧的载荷当P/Pc时f/h0得出单片碟簧的变形量系数mm f1复合组合碟簧的片数组i实际片数组碟簧的组合片数n未受载荷的自有高度mm Hz受90000N载荷时的高度mm H1组合碟簧接触处的摩擦因数fM单片碟簧的负荷N F1复合组合，单个碟簧的载荷修正系数当F1/Pc时h0/t得出单片碟簧的变形量修正系数mm f2复合组合碟簧的修正片数组i弹簧的刚度N/mm P'一组叠合组合碟簧的刚度N/mm PR‘复合组合碟簧的刚度N/mm PZ‘碟簧的变形能N.mm U碟簧压平时的应力MPaσOMK2K3MpaσⅠMpaσⅡ蝶形弹簧的计算示例计算公式数值160829.4103.513.5139000141390002.6313402060000.3 C=D/d 1.951219512 C1=(t‘/t)^2/(((1/4)*(H0/t)-t‘/t+3/4)*((5/8)*H0/t-t‘/t+3/8))21.49061336 C2=C1/(t‘/t)^3*(5/32*(H0/t)-1)^2+1)26.36934631 K4=(-C1/2+((C1/2)^2+C2)^(1/2))^(1/2) 1.0788761823.141592654 K1=1/π*(（C-1)/C)^2/((C+1)/(C-1)-(2/lnC)))0.684054678 Pc=((4*E)/（1-μ^2))*((t^3*h0)/(K1*D^2))*K4^2210652.34对合组合P/Pc 复合组合P/2/Pc0.329927497根据h0/t和P/Pc0.351.225 i=fz/f111.42857143142 Hz=i*(H0+(n-1)*t)268.5714286 H1=Hz-i*f254.57142860.015 F1=P*(1-fm*（n-1）/n）68457.5 F1/Pc0.324978584根据h0/t和F1/Pc0.250.875 i=fz/f216 P'=4*E/(1-μ^2)*(t^3/K1/D^2)*K4^2*(K4^2*(h0/t)^2-3*(h0/t)*(f2/t)+3/2*(f2/t)^2+1)63929.7459 PR‘=P'*n/（1-fM*（n-1））129806.5907 PZ‘=PR‘/i9271.899333 U=2*E/(1-μ^2)*(t^5/K1/D^2)*K4^2*(f2/t)^2*(K4^2*((h0/t)-(f2/2/t))^2+1)25555.34187σOM==-4*E/(1-μ^2)*t^2/K1/D^2*K4^2*f/t*3/π 校验压平时（f=h0）-652.58 K2=6*π*(((C-1)/lnC)-1/lnC) 1.208601569 K3=3*π*((C-1)/lnC) 1.358877278σⅠ=(4*E/(1-μ^2))*(t^2/(K1*D^2))*K4*f/t*(k4*k2*((h0/t)-(f/2/t))+k3)2411.72479σⅡ=(4*E/(1-μ^2))*(t^2/(K1*D^2))*K4*f/t*(k4*k2*((h0/t)-(f/2/t))-k3)-1575.701093不知道碟簧承受的载荷。

碟形弹簧的介绍及选型计算说明碟形弹簧是一种由薄板材料制成的弹簧，具有压缩、拉伸和扭转的弹性变形特性。

它由许多个圆形或圆环形的弹簧片叠加而成，这些弹簧片呈圆盘状排列。

碟形弹簧通常用于承受相对较大的载荷或需要较大的位移的应用。

下面对碟形弹簧的选型和计算进行详细说明。

1.碟形弹簧的选型在选型碟形弹簧时，需要考虑以下几个因素：-载荷：明确弹簧所需承受的最大静载荷和动载荷，以确保弹簧能够提供足够的弹性变形。

-位移：确定弹簧所需变形量的最大值，以确保选择的弹簧能够提供足够的位移。

-工作环境：考虑环境温度、湿度、振动等因素，选择能够适应工作环境的材料和表面处理方式。

2.弹簧刚度计算刚度是弹簧的一个重要参数，表示单位变形量下所受到的力。

对于碟形弹簧来说，可以通过以下公式计算弹簧的刚度：K=(d^4*G)/(8*D^3*N)其中，K表示弹簧刚度，d表示弹片的厚度，G表示材料的切变模量，D表示弹簧直径，N表示弹片数量。

3.力的计算当弹簧受到外力作用时，会产生弹性变形以抵抗外力。

弹簧所受的力可以通过以下公式计算：F=K*X其中，F表示弹簧所受的力，K表示弹簧的刚度，X表示弹簧的压缩或拉伸位移。

4.弹簧片数量的选择弹簧片数量的选择与弹簧的负载能力和位移要求密切相关。

一般来说，弹簧片数量越多，弹簧的负载能力越大，但位移能力会减小。

因此，在选择弹簧片数量时需要综合考虑负载能力和位移要求，找到一个平衡点。

5.材料的选择-弹性模量：一般选择高弹性模量的材料，以提高弹簧的刚度和负载能力。

-耐腐蚀性：根据工作环境的要求，选择能够在特定条件下耐腐蚀的材料。

-温度范围：根据工作温度的要求，选择能够在特定温度范围内保持稳定性能的材料。

总之，碟形弹簧的选型和计算需要综合考虑载荷、位移、工作环境等多个因素，并根据具体需求来选择合适的弹簧片数量和材料。

准确的选型和计算可以保证弹簧在工作过程中可以提供稳定的弹性变形和可靠的功能。

叠合组合蝶簧组： n 片碟簧叠合后自由状态下的高度:n 片碟簧叠合后变形量与载荷的关系:变形量I s血二耳 对合组合蝶簧组: i 片碟簧对合后自由状态下的高度:i 片碟簧对合后变形量与载荷的关系:二.例主轴拉爪有三个位置，分别是拉刀位置（中间位置）内部），HMS200主轴刀柄形式为 BT50,设计拉刀力为 25000N ,拉刀位置与松刀位置间的最小距离（即打 刀距离）为5.6mm 。

根据可用安装空间、 拉刀力等因素选择碟形弹簧型号180079，两两叠合再对合的组合 形式。

变形量良列寸，回复力为不致打刀力过大（小于 30000N ）,采用50对两两叠合的碟簧对合，自由状态下* = 50s所以要想得到25000N 的拉刀力，一片弹簧的回复力应为 F=12500,对应的变形量为 s=0.633最小打刀距离为 5.6,设计打刀距离为 6,松刀位置碟簧组总变形量为 31.65+6=37.65，每片碟簧变形量为 37.65/50=0.753，每片碟簧回复力为 14576N ,理论所需打刀力P 兀14576 = 29仍画；无刀状态碟簧组总变 形量为31.65-10=21.65，每片碟簧变形量为 21.65/50=0.433，每片碟簧回复力为 8847N ，所以弹簧安装时需 预压21.65，预压力为 8847匚2=17694N ，预压后碟簧高度为 477.5-21.65=455.85。

串碟簧之间最好放一个自制垫片，这个自制垫片的作用一个是凑距离，可以节省碟簧的个数；另一个就 是可以让它和拉刀杆小间隙配合把大串碟簧隔开，减小大串碟簧的离心力；还有就是这个自制垫片外径可 以做大一点，在主轴内起导向作用，避免碟簧和主轴的摩擦。

碟 簧 基 De 不带支撑面的碟簧 Di De带支撑面的碟簧s 不带支撑面的蝶簧 卜=I 。

+ 5 - 1） • t带支撑面的蝶簧= + f载荷 ___________变形量:tot 载荷區可、松刀位置（最靠主轴端部）和无刀位置（最靠主轴两片180079碟簧叠合自由状态下 卜”叫+ 2 5.3 + 3.75 = 955一、=50 x 9.55=477.5 总变形量为 , = 50 x s = 50 x 0,633 = 3 L65 ，变形后碟簧组的总高度为 477.5-31.65=445.85。

一、组合碟簧变形量和载荷计算的公式叠合组合碟簧组：n片碟簧叠合后自由状态下的高度：不带支撑面的碟簧L0=l0+(n−1)∙t带支撑面的碟簧L0=l0+(n−1)∙t′n片碟簧叠合后变形量与载荷的关系：变形量stot=s 载荷Ftot=n∙F对合组合碟簧组：i片碟簧对合后自由状态下的高度：L0=i∙l0i片碟簧对合后变形量与载荷的关系：变形量：stot=i∙s载荷Ftot=F二、计算实例：主轴拉爪有三个位置，分别是拉刀位置(中间位置)、松刀位置(最靠主轴端部)和无刀位置(最靠主轴内部)，HMS200主轴刀柄形式为BT50，设计拉刀力为25000N，拉刀位置与松刀位置间的最小距离(即打刀距离)为5.6mm。

根据可用安装空间、拉刀力等因素选择碟形弹簧型号180079，两两叠合再对合的组合形式。

两片180079碟簧叠合自由状态下L叠=l0+n−1∙t‘=5.8+3.75=9.55变形量s叠=s时，回复力F叠=2F为不致打刀力过大(小于30000N)，采用50对两两叠合的碟簧对合，自由状态下L对=i∙L叠=50×9.55=477.5变形量s对=i∙s叠=50s时，回复力F对=F叠=2F所以要想得到25000N的拉刀力，一片弹簧的回复力应为F=12500，对应的变形量为s=0.633总变形量为s对=50×s=50×0.633=31.65，变形后碟簧组的总高度为477.5-31.65=445.85。

最小打刀距离为5.6，设计打刀距离为6，松刀位置碟簧组总变形量为31.65+6=37.65，每片碟簧变形量为37.65/50=0.753，每片碟簧回复力为14576N，理论所需打刀力2×14576=29152N;无刀状态碟簧组总变形量为31.65-10=21.65，每片碟簧变形量为21.65/50=0.433，每片碟簧回复力为8847N，所以弹簧安装时需预压21.65，预压力为8847×2=17694N，预压后碟簧高度为477.5-21.65=455.85。