碟簧最早是1860年法國J. Belleville首先設計發(fā)明的,由于開始時材料選用和制造方法不完善,碟簧在使用中殘余變形過大;同時,沒有提出實用的設計計算公式,因此其應用受到限制。20世紀30年代早期,工程師(G.M.)Almen and Laszio 發(fā)展了理論、制訂了生產(chǎn)、質(zhì)量標準 DIN 2092 和 DIN 2093。這些標準作為碟形彈簧的第一次工業(yè)標準被世界各地接受,并傳遍了歐洲,目前已經(jīng)被許多跨國公司廣泛采用。日本制訂了他們自己的相應標準,但美國還沒有就碟簧制定自己的工業(yè)標準。許多美國生產(chǎn)商以DIN 標準作為碟簧質(zhì)量標準。1980年我國也參照DIN規(guī)定制定了相應標準,1992年作了修訂,標準號為GB/T1972-1992,它規(guī)定了碟簧的尺寸系列、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則和設計計算。
近年來,優(yōu)化設計,可靠設計,有限元等學科的發(fā)展使跌換的研究進入了優(yōu)化設計為主的新階段。1978年,美國的G.S.A.Shawki發(fā)表了“不同約束條件下均勻截面碟形彈簧的最佳設計”一文,講優(yōu)化技術(shù)引入到碟簧研究領域。1981年G.S.A.Shawki有發(fā)表了“梯形截面碟形彈簧的優(yōu)化設計”一文。在疲勞強度試驗中引入可靠性的處理方法,得到了超壽概率曲線,也為壽命設計提供了更廣泛的資料。
當前碟簧研究的去向有兩個,在材料冶煉方面提高原材料的質(zhì)量,提高材料的疲勞遷都;碟簧參數(shù)優(yōu)化。本文主要研究碟簧的參數(shù)優(yōu)化。
目前我國碟簧品種不全,多為結(jié)構(gòu)簡單、易于成形、用量大的一些低技術(shù)含量產(chǎn)品,性能方面與國外同類碟形彈簧也有一定差距,如彈簧的負荷精度、垂直度精度等方面都有不少的差距,集中反應在性能不穩(wěn)定,有些重要質(zhì)量指標離散性大,使用壽命不穩(wěn)定。特別是當主機要求彈簧在高速、高應力工況下工作時,矛盾更為突出。