[实用新型]一种基于碟簧组合的可调刚度弹簧装置

说明书

本实用新型公开了一种基于碟簧组合的可调刚度弹簧装置，它包括顶板，底板，小碟簧导柱，小碟簧，小调整垫片，底板固定螺钉，大碟簧导柱，大碟簧和大调整垫片，大碟簧导柱的一端插在底板上，大碟簧导柱的另一端依次穿过大调整垫片和串联的大碟簧后卡设在顶板上的大通孔内，所述的大碟簧导柱的两侧分别设有小碟簧导柱，小碟簧导柱的一端插在底板上，小碟簧导柱的另一端依次穿过小调整垫片和串联的小碟簧后卡设在顶板上的小通孔内，该装置的特性曲线为多段曲线且转折点人为可控，通过碟簧的便捷更换可以实现刚度可调的功能，并且特性曲线中的后面的曲线段的改变不影响前面的曲线段，大碟簧和小碟簧拆装方便，碟簧更换增减方便。

技术领域

本实用新型涉及弹簧装置领域，具体是一种基于碟簧组合的可调刚度弹簧装置。

背景技术

碟形弹簧又名贝勒维尔弹簧垫圈，碟形弹簧的形状为圆锥碟状，主要特点是行程短，所需空间小，组合使用方便，维修换装容易，安全性高。适用于空间小，负荷大的精密重型机械，其最佳使用范围是最大压缩行程的10％～75％之间。

碟形弹簧与螺旋弹簧相比，具有以下优点：第一、碟形弹簧可在较小的空间内承受较大的载荷；第二、碟形弹簧具有变刚度特性，通过改变碟簧内截锥高度与碟簧厚度的比值，可以得到不同的弹簧特性曲线，可以为直线型、渐增型、渐减型或者是组合形式，此外还可以通过由不同厚度碟簧组合或由不同片数叠合碟簧的不同组合方式得到变刚度特性；第三、碟形弹簧通过改变碟簧数量或碟簧的组合形式，可以得到不同的承载能力和特性曲线，因此每种尺寸的碟簧，都有很广泛的使用范围；第四、在承受很大载荷的组合碟簧中，每个碟簧的尺寸不大，有利于制造和热处理，当一些碟簧损坏时，只需个别更换，因而有利于维护和修理；第五、正确设计、制造的碟形弹簧，具有很长的使用寿命；第六、由于碟形弹簧是环形的，力是同心方式集中传递的。

然而，碟簧的变刚度特性不等同于刚度可调，变刚度的碟簧组合的特性曲线是固定不变的，只有不断调整碟簧组合方式与数目才能实现刚度可调的目的，所以目前缺少一个适用于碟簧组合的安装装置，该装置要能比较方便地装入和取出碟簧，即拆装方便，如此便可以快捷地变换碟簧组合的特性曲线。

根据化学工业出版社出版的第六版《机械设计手册》可查，碟簧组合一共有5种常规组合方式，分别为：叠合组合、对合组合、复合组合、不同厚度组合、片数递增组合，这5种常见的串联组合方式存在着3种典型缺点：一是前3种组合形式的特性曲线是凸函数，对于某些需要使用凹函数特性曲线的场合无法使用；二是后2种组合形式的特性曲线虽然是凹函数，但是多段线的转折点位置难以计算，没有成熟公式可查询，而且转折点不明显，使用者想设计出具有转折点可控的多段式特性曲线的碟簧组合比较困难；三是后2种组合形式的多段式特性曲线的各段相互影响。以第5种片数递增类型的碟簧组合为例，假设其特性曲线是两段式，某种工况需要该碟簧组合的特性曲线经过两个数据点(X₁，F₁)和(X₂，F₂)，X指碟簧组合压缩量，F为碟簧组合的反作用力，且(X₁，F₁)和(X₂，F₂)无法同时处在特性曲线的同一段上，通过反复调试发现，当特性曲线的第一段刚好经过(X₁，F₁)时，(X₂，F₂)很难刚好就处于第二段上，所以不得不对碟簧进行调整与更换以使(X₂，F₂)处于第二段上，但是由于该组合碟簧是一个串联整体，一旦更换里面任何一个碟簧，(X₁，F₁)所处的第一段曲线的位置就被改变，因此即使第二段曲线经过(X₂，F₂)，第一段曲线的位置也已偏离了(X₁，F₁)，顾此失彼。综上所述，对于某些工况要求碟簧组合的特性曲线一次性达到多个数据点时，这种传统的变刚度碟簧组合就难以应付。

此外，如果碟簧装置外壳采用的是封闭结构，在更换碟簧的时候需要把整个装置取下再拆开，影响碟簧的更换效率，装拆不便。