黄泽康　宋东阳　吕海辰　赵晨　屠义承　谭颖颖

摘 要：卡簧是機械部件中常用的轴向紧固件，对轴承、齿轮等零部件轴向运动提供阻止作用，一方面可以保证机器设备工作可靠性并延长各零部件的工作寿命，同时其可以减少零部件间工作噪音的产生。本文基于材料力学方法推导出了孔用偏心卡簧受力与变形的理论计算式子，利用有限元仿真软件ANSYS-Workbench对卡簧工作状态下的径向力、轴向力进行了分析。结果表明，数值模拟分析推导结果与建模分析结果基本一致，为楔形截面偏心卡簧的设计与优化提供了理论参考。

关键词：孔用卡簧 楔形截面 弹性变形 有限元分析

1 引言

零件轴向定位常用的方法有轴肩、套筒、圆螺母、挡圈、圆锥形轴头等，卡簧是挡圈中的一种，是常用的轴向定位机械零件。卡簧根据使用场景可分为轴用卡簧与孔用卡簧，或称为外卡簧与内卡簧，按照其内外圈是否同心可分为同心型卡簧与偏心型卡簧[1]；卡簧截面也有多种，常见的有矩形截面与楔形截面。卡簧偏心距、截面形状尺寸等对卡簧的性能都有极大影响，对于标准卡簧不能满足的工况，必要情况下可对卡簧参数（外径、内径、偏心距厚度等）进行调整以满足特定工况需求。本文对孔用偏心楔形卡簧进行力学分析，推导出卡簧受载时开口端产生弹性变形与载荷的关系，并根据有限元分析，进一步验证卡簧计算的理论模型。

2 卡簧尺寸设计理论模型推导

2.1 中性面位置推导