碟簧的选用计算1

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 D

K h t E P C μ （1） 其中：684.0ln 2

111

)1(122

1=--+-•=C C C c C K π 14=K

25/1006.2mm N E ⨯=

97.1==d

D C 3.0=μ

t=3.5mm

d=46mm

D=90mm

h0=2.5

2、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==C

P 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 0.75

3、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=92mm

4、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 i

P 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。

故选用B904635，其数据如下：

单边碟簧个数94，比现有系统增加14个；

外径90，内径46，厚度3.5，现有系统外径80，内径36，厚度3；

自由长度564，比现有系统长124。

2、翻转机构碟簧的选用

该处碟簧是用来替换翻转机构的拉簧，所以刚度就要由拉簧的刚度来转换，由下图可知：

图七 拉簧受力曲线

可知，在拉簧预压行程100mm 时，受力为500N ，刚度约为5000N/M ，在碟簧替代拉簧时，由于外径相近的碟簧刚度一般情况下比拉簧大，所以此处采取将碟簧上移，到旋转中心的位置约为原来的1/3，则此时拉力增加为原来的3倍，距离为原来的1/3。刚度近似45KN/M 。由下表初步选定外径60，内径20.4厚度2,1.20=h

表二 碟簧参数（二）

校核计算：

1、碟簧负荷 242103214K D

K h t E P C ••-=μ

其中：785.0ln 211)1(1

2

1=--+-•=C C C C K π 14≈K

94.2≈=d

D C 25/1006.2mm N

E ⨯=

3.0=μ

t=2mm

D=60mm

h0=2.1

计算得：

5382=C P

2、单个碟簧变形量

拉簧预紧力F 拉=500N

由于碟簧的位子上移动拉簧和转动中心1/3位置，预紧力就是拉簧预紧力的3倍

N KN P 15005.11==

28.05382

15001==C P P 根据图三计算单个形变量（12

1.2≈=t h ）： 取017.0h f =，即357.01.217.0=⨯=f

3、碟簧组的变形量

原拉簧行程： 100mm

改变后碟簧行程： L=33.3mm

4、碟簧个数计算

碟簧的个数：N=L 碟/L 单=33.3/0.357≈94

所以选取94个碟簧

总的碟簧个数94*2=184个

型号：B602022

刚度40701233

14202024242132=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+••-⎪⎭⎫ ⎝⎛•••-=t f t f t h t h K K D K t E P t

μ M KN i

P P t

/3.43== 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。

图七 碟簧受力曲线

5、 结论

根据以上几种计算，满足要求。

三、初始碟簧计算（外径80，内径36，厚度3）

原系统的刚度：7500/92=81.52

1、单个碟簧的负荷

14129142421032=••-=K D

K h t E P C μ （1） 其中：73.0ln 2

111

)1(1

221=--+-•=C

C C c C K π

14=K

25/1006.2mm N E ⨯=

22.2==d D

C

3.0=μ

t=3mm

d=36mm

D=80mm

h0=2.7

8、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=

531.0141297500'

1

==

C P P 由于9.037

.20==t h ，根据表三可得：

可求出变形量为：043.0h f ⨯=，即161.17.243.0=⨯=f 1.026

9、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=92mm

10、碟簧个数计算

碟簧的个数： N=L 碟/f=92/1.161=79.24

弹簧个数： 80 个 88