Amesim蝶形弹簧参数设计及仿真应用
碟形弹簧是一种非平面垫圈,通过独特的圆锥形设计实现高承载能力与弹性变形特性。其核心优势在于小变形下承受大载荷,广泛应用于振动抑制、热膨胀补偿、螺栓松弛控制等工业场景。本文将从结构原理、关键参数、堆叠设计及仿真模型四个维度深入解析碟形弹簧。
碟形弹簧的圆锥形结构:通过外径(od)、内径(id)、厚度(th)和自由高度(h)的组合,形成非线性弹簧特性。Amesim机械库中提供了系列元件模拟蝶形弹簧,包括无连接、串联、并联、串并联多种组合元件使用方式。
碟形弹簧的力 - 挠度曲线:载荷随变形呈非线性增长,刚度由材料属性(杨氏模量 E、泊松比 ν)和几何参数共同决定。相比螺旋弹簧,单位体积可承受更大载荷。通过预紧力补偿螺栓蠕变,延长连接寿命。适用于空间受限场景,如航空发动机、高压阀门。
关键几何参数如上表所示,还包括杨氏模量(E)、泊松比(ν)、力 - 挠度公式(Almen-Laszlo 模型),在该模型中M 为几何常数,x 为变形量。如果选择了堆叠元件,还需要设置串联系数(cs)、并联系数(cp)等值,主要影响总刚度和变形范围。各种串并联的形式对比如下表所示。弹簧在 0-100% 自由高度变形范围内,载荷呈非线性增长,详细对比图如下。典型的连接方式如下,考虑不同串并联形式的时候,模型图标会自动发生变化,如果大家在看别人模型的时候找不到类似的,实际上是因为Amesim允许元件在不同参数下显示不同图标所导致的。今天为大家简要的介绍了Amesim蝶形弹簧的主要参数和特征,弹簧垫圈凭借其非线性特性与紧凑设计,成为高端机械系统的核心元件,而在Amesim中可以利用本文介绍的元件,实现动态行为精确预测。