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碟形弹簧的正确导向和定位对其性能至关重要，并确保达到所需的特性和重复性。建议的导向间隙见公差表，此外，还需注意导向和座面的性质。这在很大程度上取决于应用的负荷强度，例如，如果碟形弹簧用于在“低碳钢”或铸钢/锻钢表面上提供静态夹紧力，则可能令人满意。但是，如果座面采用铝、铜、黄铜等材质，则最好使用硬化推力垫圈以减轻表面损伤/压痕。动态应用涉及大量偏转循环，因此除了硬化座面外，导向面也必须足够坚硬，以防止过度磨损或“阶跃”。对于支撑垫圈和导向元件，硬度为 58HRC 的抛光表面就足够了，硬化深度至少应为 0.60 毫米。只要硬化表面层得到充分支撑，氮化硬化是允许的。某种形式的润滑是提高碟形弹簧效率和延长其使用寿命的关键。对于负荷相对较低（即偏转次数较少）的碟形弹簧应用，在弹簧的接触点和定位面上涂抹适量的固体润滑剂（例如二硫化钼润滑脂）即可。对于动态或高腐蚀性的更严苛应用，碟形弹簧需要持续润滑，通常安装在充满油或润滑脂的腔体内。叠放碟形弹簧单片碟形弹簧以“彼此相对”的方式组装，形成弹簧柱。这种“串联”结构（上图中编号3）是为了增加单片碟形弹簧的变形量，其力元素与单片弹簧相同。例如，一个碟形弹簧需要 5000N 的力才能偏转 1mm，当组装成 10 个碟形弹簧串联的柱时，将需要 5000N 的力才能偏转 10mm。大量碟形弹簧串联堆叠时，其承载点摩擦的累积效应会导致堆叠两端的碟形弹簧比中心的碟形弹簧变形更大。在极端情况下，这可能会导致端部弹簧过度压缩并过早失效。“经验法则”是，堆叠碟形弹簧的长度不应超过碟形弹簧外径的约3倍。通常，“串联”堆叠的碟形弹簧尺寸相同，但也可以堆叠多个厚度递增的碟形弹簧，以实现“阶梯式”渐进特性。在这种布置下，需要为“较轻”的碟形弹簧设置某种形式的压缩限制装置，以避免在“较重”的弹簧仍在变形时发生过度压缩。平行堆叠碟形弹簧碟形弹簧以“嵌套”的方式组装，即以相同的方式向上，这种柱子的合力是单个碟形弹簧的力元素乘以柱子中“嵌套”碟形弹簧的数量，而挠度保持与单个碟形弹簧的挠度相同。（见上图2）必须注意的是，平行组装的柱状弹簧中的各个碟形弹簧作为独立实体运行，因此会产生相当大的界面摩擦。对于给定的挠度，这种界面摩擦会导致每个界面的力增加3%，在计算平行堆叠的总力时必须考虑到这一点。例如，一个碟形弹簧需要 5000N 的力才能偏转 1 毫米，当由 3 个碟形弹簧平行组装时，将需要 15900N 的力才能偏转 1 毫米。建议并联碟形弹簧的数量通常不超过3个，极端情况下不超过5个，以尽量减少摩擦产生的热量，或在静态应用中确保负载和卸载特性之间保持合理的关系。并联堆叠产生的滞后效应可用于需要阻尼特性的“减震”应用。并联布置的碟形弹簧的寿命很大程度上取决于弹簧界面的充分润滑。串联和并联堆叠碟形弹簧串联和并联堆叠的组合（见上图4）是同时增加力和挠度的一种方式。适用于此类布置的指导原则基本上与上文所述相同，但在碟形弹簧选型阶段，务必通过考察各种方案来尽量减少堆叠弹簧的数量，这一点再怎么强调也不为过。例如，一个碟形弹簧需要 5000N 的力才能偏转 1mm，当组装成一个由 3 个并联碟形弹簧和 10 个串联 3 个平行圆盘组成的柱子时（总共 30 个圆盘），将需要 15900N 的力才能使堆栈偏转 10mm（考虑到摩擦力 +6% 的余量）。
使用方法盘形弹簧，碟形弹簧由不同的组合方式，获得所需的载荷特性曲线盘形弹簧，碟簧之使用变化很多，可同向堆叠使用、反向堆叠使用、或反正向堆叠混合使用（如图标）盘形弹簧的最佳使用范围，介于其最大压缩行程的10% - 75%之间盘形弹簧安装建议定位盘形弹簧之安装，以盘形弹簧底端朝向负荷力量来源为佳 盘形弹簧偶数堆叠的末端定位盘形弹簧奇数堆叠的末端定位间隙盘形弹簧多片组合使用时，无论安装在导杆上或导孔内，其导杆与导孔之表面需平滑导杆硬度至少应为55HRC，硬化的最小深度为0.80mm盘形弹簧与导孔或导杆之间应有适当间隙，如附表盘形弹簧多片组合使用时，以导杆组合之效果比安装导孔内效果更好润滑盘形弹簧在安装时，给予足够的润滑可降低摩擦及磨耗，并对盘形弹簧的疲劳寿命具有重要影响。油浴及其他形式的润滑剂，都可达到润滑效果！
碟形弹簧的应用领域机械工程• 重型机械：如矿山机械、冶金机械中，用于设备的离合器、制动器，能承受大载荷，提供可靠的压紧力。• 模具制造：在模具的顶出机构和卸料装置中，碟形弹簧可提供稳定的弹力，保证模具的正常开合模动作。汽车工业• 离合器系统：是汽车离合器中的关键部件，能在传递扭矩时提供合适的压紧力，确保动力有效传递，同时在换挡时起到缓冲作用。• 悬挂系统：部分高性能汽车的悬挂系统会采用碟形弹簧，可有效吸收路面冲击，提高车辆行驶的平稳性和舒适性。航空航天• 飞机起落架：起落架的缓冲机构中使用碟形弹簧，能够承受飞机着陆时的巨大冲击力，起到良好的缓冲吸能作用，保护飞机结构和设备。• 发动机部件：在航空发动机的燃油喷射系统、气门机构等部件中，碟形弹簧用于提供精确的弹力，保证部件的正常工作。电气设备• 高压开关：在高压开关设备中，碟形弹簧用于操动机构，为开关的分合闸动作提供动力，确保开关能够快速、可靠地动作。• 继电器：继电器中的碟形弹簧可提供稳定的接触压力，保证电路的可靠通断，提高继电器的工作性能和寿命。其他领域• 阀门行业：用于调节阀、安全阀等阀门的弹簧加载机构，使阀门能够根据系统压力变化准确地开启和关闭。• 医疗器械：如牙科治疗椅的升降机构、手术床的调节装置等，碟形弹簧可提供稳定的支撑力和灵活的调节性能。
2 ．碟形弹簧的设计与计算 2 . 1 单个碟形弹簧的计算 OIN2092 标准详细阐述了碟形弹簧变形行为的计算公式，该计算过程由 ALM EN 和LASZLO 推导。尽管还有其它一些更为精确的分析等式，但该公式的准确性足以满足实际应用的要求。 按照这些分析等式，碟形弹簧的变形行为被1 段设为矩形截面圆环绕转动中心S 的一维旋转过程，忽略径向应力，只考虑切向应力。不考虑材料塑性变形和变形残余应力，变形过程中横截面积矩形，载荷始终施加内外边缘工和m 处。入lubea 公司提供碟形弹簧的计算机辅助设计程序。 2 . 2 无支撑面碟形弹簧 2 . 2 . 1 说明 碟形弹簧载荷特性曲线的形状由ho / t 值决定。假定在容许的载荷极限内弹簧变形不受限制，可获得图所示的载荷特性曲线。 下图所示为按照OINZO93 标准化的A 、B 、C 三种系列碟形弹簧的载荷性曲线。 2 . 2 . 2 加载应力 在碟形弹簧加载变形过程中，轴向应力很小，可忽略不计，因此其疲劳寿 命切向应力影响。通常情况下，碟片上表面承受压应力，下表面承受拉应力。 实际上，碟形弹簧的计算应力与实际应力并不一致，这是由于喷丸处理和 强压处理过程中产生的残余应力所致，实际应力由残余应力和加载应力所组成，如下图。 弹簧的动态强度主要受碟片下表面的拉应力影响，由于生产过程中产生的残余应力，碟形弹簧的计算应力高于实际应力。基于不同的ho 八值，碟形弹簧横截面n 点（下表面内边缘）或nl （下表面外边缘）为最大拉应力点。 弹簧上表面内边缘，即横截面I 点为最大．压应力点，该应力直接影响弹簧的预压变形，该变形是由于变形量超出碟形弹簧材料的弹性极限而产生的塑性变形导致，从而使弹簧自由高度减小。 2 . 2 . 3 通过缩智短力臂加载的无支撑面碟形弹簧 对于曲线的变形模型来讲，载荷通过缩短的力臂加载，获得给定变形量时所需的力矩与通过横截面I 点和11 点加载时相同，而力臂的缩短则要求对弹簧施加更大的载荷，因此这种情况下获得的弹簧载荷特性曲线要比正常情况下陡峭。但弹簧计算载荷应力不受加载点影响，而只与弹簧锥角大小有关，如下图： 2 . 3 有支撑面的碟形弹簧 支撑面仅用于厚度大于6 ～的碟形弹簧（DINZ 093 标准，第三组）。采用支撑面使弹簧承载面积增大，从而减少导向件与弹簧之间的摩擦。承载点也由外边缘de 变为de ' ，由内边缘di 变为di ’。这种变化导致力臂缩短、载荷特性曲线变陡。 有支撑面碟形弹簧的设计载荷F （变形量S = 0 . 75 , ho ）与相同尺寸Oe 、Di 及10 的无支撑面碟形弹簧相同，这是由于支撑面的存在使力臂缩短而需要增加载荷，同时使厚度减薄而导致载荷减小，二者相互抵消。由于要求相同的自由高度10 ，有支撑面的碟形弹簧须具有较大的锥角甲。‘＞甲。：这就导致其载荷特性曲线除立直高度点F ' ( s = o . 75h0 ) F = ( s = o . 75h0 ）外，与标准碟形弹簧特性曲线略有偏差，如下图。 OINZO93 标准详细规定了盘片厚度由t 减到t ‘的情况。A 、B 系列弹簧t ‘与t 之间的平均厚度减薄比为0 . 983 , C 系列弹簧t ‘与t 之间的平均厚度比为0 . 995 。由于支撑面的存在，已不必对横截面边缘卜· IV 角点的载荷应力进行计算。因此计算应力或多或少高于用更为精确的方法计算的角部实际应力。由于这些数值只是一些名义值，因此偏差并不重要。 2 . 4 特殊情况 2 . 4 . 1 特殊材料碟形弹簧 适用于矩形弹簧截面碟形弹簧特征方程计算出的弹簧承载力高于E = 206 。。。N / mmZ 、目＝0 . 3 的弹簧钢达8 ％至9 % ，但可以通过由于I 点和111 点处的倒角引起的力臂缩短来补偿，因此该钢种碟形弹簧的计算载荷和实测载荷基本相近。但对于特殊材料，尤其是泊送比目较大的材料，这种情况不再2 . 5 极薄碟形弹簧 对于Oe / t > 40 的极薄碟形弹簧，特性方程计算出的弹簧承载力过大，此时，碟形弹簧截面不再保持矩形，而且必须考虑到变形超出横截面的情况（特别是使用有限元分析）。 2 . 6 极小直径比碟形弹簧 计算De / Di < 1 . 8 碟形弹簧的载荷特性曲线时，必须考虑由于倒角引起的力臂缩短，否则会出现计算承载力过低的现象。 2 ．了碟形弹簧组合 碟形弹簧可以以多种方式组合、对合组合或混合组合碟形弹簧组。下述内容用于无支撑面的碟形弹簧，也同样可以用于有支撑面碟形弹簧，但必须考虑到弹簧厚度由t 减少到t ’造成的叠合组合弹簧高度减小或对合组合弹簧组中的叠合组合弹簧高度减小的影响。 2 . 7 . 1 弹簧组设计 2 ．了．1 . 1 叠合组合碟形弹簧组 由n 片单弹簧平行放置组成的碟形弹簧组，其变形量恒定载荷则是单片弹 自由状态下弹簧组的高度可由下式计算： Lo = 10 + ( n 一l ）二t 。 如忽略摩擦，可得到下列等式： 变形量：SOt 二S 载荷：Ftot 二n " F 2 ．了．1 . 2 对合组合碟形弹簧组 由i 片单片弹簧串行放置组成的碟形弹簧组，其载荷恒定而变形量则是单 片弹簧变型量的i 倍（图3 . 17 ) 自由状态下对合组合弹簧组高度可由下式计划计算： LO ＝卜10 如忽略摩擦，可得到下列等式： 变形量：St 。士“i ' S 载荷：Ft 。t = F 2 ．了．2 渐增型载荷特性曲线 如图3 . 7 所示，由不同数量碟形弹簧组成的的叠合组合弹簧组，进而组成对合组合弹簧组（内部摩擦较大），或由不同厚度和自由高度的单片弹簧组成对合组合弹簧组（内部摩擦较小）均可获得渐增型载荷特性曲线。这是由于承载力较小的对合弹簧组或单片弹簧在达到压平位置或变形极限后，将不再对整个弹簧组的性能起作用。 2 . 8 弹簧组设计指南 碟形弹簧组设计时，需要考虑下列因素： 如果单片弹簧不能达到行程要求时，采用由单片弹簧组成的对合组合弹簧组。 如果安装空间有限，而要达到较高的承载能力时，采用单片弹簧组成的叠合组合弹簧组。 采用大直径弹簧可以相应降低其自由高度。 通常情况下，叠合组合弹簧组内单片弹簧片数不应超过2 个到4 个，这是由于随着弹簧片数的增加，其内部弹簧间的摩擦将会导致计算和实测的碟形弹簧特性曲线之间的偏差增大（Mub ea 碟形弹簧计算程序不考虑摩擦的影响）。
碟形弹簧在较小的空间内承受极大的载荷。与其他类型的弹簧比较，碟形弹簧单位体积的变形能较大。具有良好的缓冲吸震能力，特别是采用叠合组合时，由于表面摩擦阻力作用，吸收冲击和消散能量的作用更显著。 碟形弹簧具有变刚度特性。改变碟片内截锥高度与碟片厚度的比值，可以得到不同的弹簧特性曲线，可为直线型、渐增型、渐减型或者是他们的组合形式。此外还可以通过由不同厚度碟片组合或由不同片数叠合碟片的不同组合方式得到变刚度特性。 碟形弹簧由于改变碟片数量或碟片的组合形式，可以得到不同的承载能力和特性曲线，因此每种尺寸的碟片，可以适应很广泛的使用范围，这就使备件的准备和管理都比较容易。 在承受很大载荷的组合弹簧中，每个碟片的尺寸不大，有利于制造和热处理。当一些碟片损坏时，只需个别更换，因而有利于维护和修理。 正确设计、制造的蝶形弹簧，具有很长的使用寿命。 由于碟形弹簧是环形的，力是同心方式集中传递的。
今年以来，机械工业经济运行总体平稳增长，利润总额保持增加，对外贸易回升明显。但产销和利润增速持续放缓，新订单增幅回落，企业成本压力明显上升。未来五年铁路固定资产投资规模将达到3万亿左右，年均保持在6000亿元左右。而铁路建设涉及工程机械行业多个机种，像土方机械、起重机械、桩工机械等产品，对工程机械行业有着极大的拉动作用。从各地的机械工业发展规模可以看出，“十二五”期间我国机械制造业迎来发展的黄金期，机械装备的需求量十分巨大。 “十二五”期间，机械装备制造业的快速发展，对于我国特钢企业来说是一个福音，它为特钢生产企业营造了一个优特钢巨大市场，同时，也将促使我国的优特钢市场平稳向好发展。在“十二五”期间，钢铁企业要根据机械行业发展规划及对钢材的需求，有关钢厂应针对进口量大的钢材品种，加强自主创新，积极开发用于大型工程机械的高强度结构钢，用于重大机械装备的耐高温、耐高压和辐射的特种钢等优质钢材，如轴承、齿轮、模具、量具、刃具、高强度等特种钢。各种优质冷弯型钢和异型钢材，这类钢材尤其被机械行业看好。 上报的工程机械“十二五”规划明确，到“十二五”末期，我国工程机械市场需求将达到9000亿元左右，对应的年平均增长率约17%，5年累计复合增长率超87%。已经上报国家主管部门的工程机械行业“十二五”规划即将公布，在未来五年中，我国工程机械行业的年平均增速将达17%，龙头公司的增速则在25%-30%之间。中国工程机械工业协会已披露的有关“十二五”期间我国机械制造业发展的信息，在工程机械行业“十二五”规划还没有正式出台之时，认为在未来五年间，机械制造业强劲的发展势头给力钢铁业，助长钢材需求，尤其是优特钢将成为钢市的一大亮点。这一信息引起了钢铁业和钢材流通业人士的极大兴趣。 重型机械行业用于起重机械、铸压设备、各类卷扬机、浮选机、剪切机等，钢板需求量约为300多万吨，主要是中厚板、薄板、大中型材、优质型材。必然拉动钢材需求，尤其是优钢和特钢的需求，比如轴承钢、齿轮钢、弹簧钢、结构钢等等。 希望钢铁行业主攻机械制造企业急需的国内紧缺的高端钢材，与总量相比，机械行业更关注钢材的品种和质量，低端钢材已成买方市场，但具有高强度、高耐磨、耐高温高压等优异性能的高端钢材供求矛盾仍很突出，机械行业潜在的市场将拉动钢材的需求，未来的钢铁市场十分巨大。机械行业对钢材的需求，已成为钢铁企业和钢材经营商所关注的热点问题之一。需要大口径厚壁无缝钢管，以及高性能、高强度的防腐钢板和各种型材、管材等，在“十二五”期间内，重型矿山机械制造业生产机械装备所需的钢材、发电设备所需的配套辅机和大型铸锻件等，而且需求量逐年增加，国内可提供还不是很多，需要进口弥补。
碟形弹簧和波形弹簧结构简单，但在产品中起着至关重要的作用。单一的产品性能分析，无论是理论计算或是结构仿真均已经非常成熟。弹簧零件在部件中的实际运行状态、性能特征的分析却鲜见研究。三众弹性秉承着以技术服务客户，以技术创造价值的理念，提出“研究碟形弹簧的性能指标，必须结合客户的实际使用状态，进行深入细致的解剖分析”这一理念，大力推动仿真技术在弹簧领域的应用。物理仿真技术是计算机辅助工程(CAE)的一个分支，在航空、航天、船舶、汽车等领域已经得到成熟的应用，并取得了丰硕的成果。三众弹性立足客户需求，开展如下仿真技术的研究：结构静力学、动力学仿真分析结构强度和疲劳仿真分析 结构振动仿真分析结构噪声仿真分析热力学仿真分析高速、低速流体仿真分析电磁仿真分析多物理场联合仿真分析结构拓扑优化等。
