畢業(yè)設計,鄒蓓

1、蝶形彈簧簡介：一種外形似圓環(huán)墊片樣的，而材質不同的金屬的機械配件-特種彈簧。又因外形似碗碟狀，故稱蝶形彈簧。碟形彈簧成圓錐形盤狀，作為密封輔助件，既可以單個使用，又可以多個串聯或并聯使用，在上內緣和下外緣處承受沿軸向作用的靜態(tài)或動態(tài)載荷，被壓縮后產生變形，直至被壓平，以儲存能量形式作為活載荷，在必要時自動轉化為密封所需要的附加壓縮載荷，來降低墊片、填料使用中對上緊的持續(xù)要求，減少不必要的停機維修時間和泄漏損失。一般來說，它是通過相當數量的疊加來提供足夠彈性伸展，而發(fā)揮作用的。由于有變剛度特性和安裝緊湊等特點，廣泛應用于機械設備工業(yè)、石油工業(yè)、汽車工業(yè)以及航空航天工業(yè)等領域。很大范圍取代了圓柱形

2、螺旋彈簧。結構類型：用金屬帶材，板材或鍛造坯料沖壓而成的截錐形薄片彈簧，它的負荷與變形呈非線性關系。 一般分為普通的蝶形彈簧，帶徑向溝槽的蝶形彈簧，梯形截面蝶形彈簧。由于單片蝶形彈簧的變形量和負荷值往往不能滿足要求。所以一般組合使用。特點：小變形高承載能力、節(jié)省空間、通過不同的搭配組合可獲得理想的加載特性碟形彈簧(碟簧)的分類與選型： 碟形彈簧(碟簧)按其用途可分為防松碟簧、高溫預緊碟簧、高扭力預緊碟簧、緩沖拉伸碟簧，根據具體工況選擇制作材質。防松碟簧：防松碟簧主要作用1載荷不是太大，但震動劇烈的螺栓上。2能有效防止螺栓松動、倒絲等現象。3能起到鎖緊的功能，補償了預緊力，確保密封持久可靠。4防

3、松碟簧對螺栓與設備均有良好的通用性。高溫預緊碟簧： 高溫預緊碟簧適用于1高溫環(huán)境下各種法蘭的螺栓預緊。2各種管道法蘭、閥門、換熱器。高溫預緊碟簧適用于3反應釜、攪拌器、泵、離心機等的法蘭螺栓預緊。高扭力預緊碟簧：該高扭力預緊碟簧應用在大載荷、高扭力場合。高扭力預緊碟簧的應用1 閥門、管道法蘭螺栓預緊2 風機、泵、離心機的地腳螺栓和法蘭預緊3 換熱器、反應釜、攪拌器的法蘭螺栓預緊4 離合器、發(fā)電機、管道支吊架裝置的預緊電力母線螺栓預緊5 、緩沖裝置、剎車裝置、高壓電纜補償裝置等設備的各種其他工程應用。緩沖拉伸碟簧：該緩沖拉伸碟簧廣泛應用于各行業(yè)中的大型設備中，如制動器、安全過載荷裝置、機械啟動器

4、、工業(yè)電爐、離合器、模具等。碟形彈簧的選材現階段，我國碟形彈簧采用的材料有高質量的彈簧鋼60Si2MnA、50CrVA或特殊材料，如不銹鋼、鉻鎳鐵合金等。其中特殊材料、不銹鋼、鉻鎳鐵合金等適用于高溫和腐蝕性環(huán)境。然而，我們發(fā)現想找到一種材質，同時滿足高強度、耐高溫、耐腐蝕、抗磁場，是不可能的，只能尋求某種性能的最大化，比如高強度或耐高溫、腐蝕。因此用戶在訂購碟簧時，一定要寫清楚工況要求，我們的技術人員會充分考慮那些最不利的因素，擇其一種合適材質，推薦使用。下面我們列出國外比較典型的碟簧材料，供參考：標準應用 材料 Ck7550CrV4X12CrNI 177X7CrNIAl 177X35CrMo

5、17X22CrMoV 121DIN標準號 1.1248 1.8159 1.4310 1.4568 1.4122 1.4923 化學組成(%)C 0.7-0.8 0.47-0.55 0.12 0.09 0.35 0.2 Si 0.15-0.35 0.15-0.40 1.5 1 1 0.3 Mn 0.6-0.8 0.7-1.1 2 1 1 0.6 P max 0.035 0.035 0.03 0.035 S max 0.035 0.035 0.03 0.035 Al 0.75-1.5 Cr 0.9-1.2 16-18 16-18 16.5 12 Ni 6-9 6.5-7.75 0.6 V 0.1-

6、0.2 0.6 Mo 1.15 1 彈性模量(N/mm2)206000 206000 190000 195000 206000 206000 特殊應用 材料Inconel X750Inconel 718Nimonic 90A286 AlloyFV520BCuBe2DIN標準號2.46682.49691.49802.1247化學組成(%)C0.080.080.090.080.048Si0.50.35110.37Mn10.35121.05P max0.0150.020S max0.010.0150.0150.014Al0.4-10.2-0.81-20.35Cr14-1717-2118-2113.5

7、-1616-18Ni 7050-55Rest24-275.47+Co=0.2-0.6V0.1-0.5Mo2.8-3.31-1.751.72WTi2.25-2.750.65-1.152-31.9-2.30.10Be1.95Cu0.50.30.22.08RestCo115-21Fe5-92Nb0.953碟形彈簧的設計與計算（一） 3.1碟型彈簧理論碟型彈簧是承受軸向載荷的錐形環(huán)狀盤片。一般情況下，盤片厚度恒定不變，載荷均勻分布在上表面內邊緣和下表面外邊緣。碟型彈簧通常用彈簧鋼制成，可以承受靜態(tài)載荷，非交變載荷或動態(tài)載荷，能夠滿足嚴格的疲勞壽命和加載損失的要求。與其它類型彈簧相比，碟型彈簧具有如下特

8、性：小變形，大承載能力 與其它類型彈簧相比，具有較高的空間利用率 正確的尺寸設計可以獲得高疲勞壽命和低加載損失/蠕變傾向不同的彈簧組合方式可以獲得所需要的載荷特性曲線可以采用各種特殊材料和表面涂層方式采用標準尺寸產品可以降低成本。性能和結構 載荷特性曲線反映碟型彈簧的載荷-變形特性。根據尺寸情況，載荷特性曲線或多或少都是逐步遞減直至水平狀態(tài)。特殊情況下，也可將其設計成變形超出水平狀態(tài)。碟型彈簧通常作為模塊化組件使用。一組單片碟型彈簧按照相同方向疊合使用，稱作疊合組合碟型彈簧：反之，一組單片碟型彈簧按照不同方向交替對合使用，稱作對合組合碟型彈簧。疊合組合情況下，碟型彈簧組的變形與單個彈簧相同，給

9、定變形量時的載荷則是單個彈簧的n倍（n=碟型彈簧組內單片彈簧片數）。對合組合情況下，碟型彈簧組變形時彈簧組內單片彈簧變形量的總和，載荷則與單片彈簧相同。對于由單片碟型彈簧或彈簧組組成的組合碟型彈簧的變形和載荷計算，上述因素應考慮在內?？梢酝ㄟ^將由不同片數碟型彈簧組成疊合組合彈簧或不同厚度的單片碟型彈簧組合成碟型彈簧組來獲得遞增的載荷特性曲線在這種情況下，彈簧組達到壓平位置或極限行程后，單片彈簧或組合彈簧將不再對彈簧的變形量產生影響。3.碟形彈簧的設計與計算（二）3.2按照DIN2093分類 碟型彈簧的設計、檢測和生產已按照DIN2092標準（碟型彈簧、計算）和DIN2093標準（碟型彈簧、尺寸

10、、質量要求）進行了標準化。按照DIN2093標準，碟型彈簧可以分為三組：第一組：盤片厚度t小于1.25mm第二組：盤片厚度t 1.25mm至6mm第三組：盤片厚度t大于6mm至14mm第一組和第二組彈簧沒有支撐面，第三組彈簧帶有支撐面下表為DIN2093標準對碟型彈簧生產的要求組別加工方法表面光潔度 上表面和下表面內邊緣1沖壓、冷成形、倒角Ra3.2Ra12.52沖壓、冷成形、De和Di車削，倒角Ra6.3Ra6.3精密切割、冷成形Ra6.3Ra3.23冷成形或熱成形，四周切削，倒圓Ra12.5Ra12.5其它加工方法，如激光束切割、水射流切割等可用于特殊碟型彈簧的生產。除矩形截面，邊緣倒圓的

11、碟型彈簧外，還有以下類型的碟型彈簧：梯形截面碟型彈簧開槽型碟型彈簧開槽型碟型彈簧廣泛用于連軸器和變速箱，而矩形截面碟型彈簧的應用則并不常見。3.碟形彈簧的設計與計算（三）3.3單個碟形彈簧的計算DIN2092標準詳細闡述了碟型彈簧變形行為的計算公式，該計算過程由ALME和LASZLO推導。盡管還有其它一些更為精確的分析等式，但該公式的準確性足以滿足實際應用的要求。 按照這些分析等式，碟型彈簧的變形行為被假設為矩形截面圓環(huán)繞轉動中心S的一維旋轉過程，忽略徑向應力，只考慮切向應力。不考慮材料塑性變形和變形殘余應力，變形過程中橫截面積矩形，載荷終施加內外邊緣I和III處。Mubea公司提供碟形彈簧的計算機輔助設計程序。 3.4按照DIN加載的無支撐面碟形彈簧說明 碟型彈簧載荷特性曲線的形狀由ho/t值決定。假定在容許的載荷極限內彈簧變形不受制，可獲得圖所示的載荷特性曲線。按照DIN2093標準化的A、B、C三種系列碟形彈簧的載荷特性曲線如下：3.碟形彈簧的設計與計算（四） 3.5加載應力 在碟型彈簧