碟形弹簧的设计标准

碟形弹簧按照DIN2093分类

碟型弹簧的设计，检测和生产已按照DIN2093标准（碟型弹簧，计算）和

DIN2093标准（碟型弹簧 尺寸 质量要求）进行了标准化。按照DIN2093标准，

碟型弹簧可以分为三组：

               A：第一组：盘片厚度t小于1.25mm

               B：第二组：盘片厚度t 1.25mm至6mm

               C：第三组：盘片厚度t大于6mm至14mm

第一组和第二组弹簧没有支撑面，第三组弹簧带有支撑面。

其他加工方法，如激光束切割/水射流切割等可用于特殊碟型弹簧的生产。除矩

形截面，边缘倒圆的碟型弹簧外，还有以下类型的碟型弹簧：

              A：梯形截面碟型弹簧

              B：开槽型蝶型弹簧

     开槽型蝶型弹簧广泛用于连轴器和变速箱，而矩形截面蝶型弹簧的应用

则并不常见。

碟形弹簧性能和结构

载荷特性曲线反映碟型弹簧的载荷变形特性。根据尺寸情况满载和特性曲线或多或少都是逐步递减直至水平状态。

   特殊情况下，也可将其设计成变形超出水平状态。碟型弹簧通常作为模块

化组件使用。一组单片碟型弹簧按照相同方向叠合使用，称作叠合组合碟型弹

簧；反之，一组单片碟型弹簧按照不同方向交替对合使用，称作对合组合碟型

弹簧叠合组合情况下，碟型弹簧组的变形与单个弹簧相同，给定变形量时的载

荷则是单个弹簧的N倍（N=碟型弹簧组内单片弹簧片数）。对合组合情况下，

碟型弹簧组变形是是弹簧组内单片弹簧变形量的总和，载荷则与单片弹簧相同。

对于由单片碟型弹簧或弹簧组组成的组合碟型弹簧的变形和载荷计算，上述因

素应考虑在内。

   可以通过将由不同片数碟型弹簧组成的叠合组合弹簧或不同厚度的单片碟

型弹簧组合成碟型弹簧组来获得递增的载荷特性曲线，在这种情况下，弹簧组

达到压平位置或极限行程后，单片弹簧或组合弹簧将不再对弹簧组的变形两产

生影响。

按照DIN标准加载的无支撑面碟形弹簧

说明

    碟形弹簧载荷特性曲线的形状有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。

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

寿命受切向应力影响。通常情况下，碟片上表面承受压应力，下表面承受拉应

里。

实际上，碟形弹簧的计算应力和实际应力并不一致，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和加载应力所组成。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/t值，碟形弹簧横截面II点或III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了碟形弹簧材料的弹性极限而产生的塑性变形所导致，从而使弹簧自由高度减小。

有支撑面的碟形弹簧

支撑面仅用于厚度大于6mm的碟形弹簧（DIN2093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’，内边缘di边为di’。这种变化导致力臂缩短/载荷特性

曲线边陡峭。

       有支撑面蝶型弹簧的设计载荷F（变形量s=0.75.ho）与相同尺寸De/ Di

及Io的无支撑面蝶型弹簧相同。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Io，有支撑面的蝶型弹簧须具有较大的锥角，这就导致其载荷特性曲线除立直高度点F’(s=0.75ho)=F(s s=0.75ho)外，与标准蝶型弹簧特性曲线略有偏差。

     DIN2093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0.938，C系列弹簧t’与t 之间的平均厚度减薄比为0.995。由于支撑面的存在，已不必对横截面边缘I….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。