輕型汽車(chē)的膜片式彈簧離合器設(shè)計(jì)【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)含5張CAD圖紙帶任務(wù)書(shū)+開(kāi)題報(bào)告+中期報(bào)告+答辯ppt+外文翻譯】-clsj22

輕型汽車(chē)的膜片式彈簧離合器設(shè)計(jì)

摘要:汽車(chē)技術(shù)飛速發(fā)展，各國(guó)路況水平逐漸完善，要求發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速、高功率和汽車(chē)電子高科技，各方面都在向著高精尖的技術(shù)層次發(fā)展，人們的使用需求和要求也在日漸提高，對(duì)離合器性能的要求也與日俱增。推式膜片彈簧離合器不能滿(mǎn)足實(shí)際需要，拉式膜片彈簧離合器可滿(mǎn)足實(shí)際需要逐漸取代了它。由于其操作形式不便，正慢慢被自動(dòng)操縱這種新的發(fā)展形式而取代。因此，離合器的發(fā)展趨勢(shì)很明顯，擁有很高的結(jié)構(gòu)性能和滿(mǎn)足使用要求的壽命，并且能夠在高轉(zhuǎn)速確保良好的工作狀態(tài)，擁有簡(jiǎn)潔的部件構(gòu)成和很高的傳遞效率。

本文根據(jù)離合器技術(shù)發(fā)展的具體要求，對(duì)某汽車(chē)離合器進(jìn)行了設(shè)計(jì)。首先，根據(jù)當(dāng)前離合器研究現(xiàn)狀，包括功用、工作原理、具體的設(shè)計(jì)要求，對(duì)本文要完成的各項(xiàng)內(nèi)容和所要完成的成果進(jìn)行了全面概要的安排。然后，對(duì)離合器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，重點(diǎn)介紹了離合器構(gòu)成部件及其構(gòu)成方式的選取方案；根據(jù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，對(duì)主要構(gòu)成部件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。最后，對(duì)離合器構(gòu)成部件的具體參數(shù)進(jìn)行了科學(xué)的計(jì)算和優(yōu)選。

關(guān)鍵詞：離合器；摩擦片；膜片彈簧；從動(dòng)盤(pán)

Diaphragm spring clutch design of light vehicles 

Abstract:With the rapid development of automotive technology, national traffic levels gradually improved, the required engine high speed, high power and high tech automotive electronics, in all aspects of sophisticated technology towards the level of development, people's needs and requirements are also rising, and clutch performance requirements are also increasing. Push type diaphragm spring clutch structure is more traditional, and are gradually upgrading. It faces with technology updates, because of its remarkable features pull-type diaphragm spring clutch structure gradually replaced the former. Since its operation in the form of inconvenience, it is slowly being robotic this new form of development and replaced. Therefore, the development trend of the clutch is evident, with a high structural performance and to meet the requirements of life, and to ensure good working conditions in high speed, and having a simple structure and components of a high transfer efficiency.

According to the specific requirements of clutch technology development, a car clutch is designed. Firstly, according to current research status of the clutch, including function, working principle, the specific design requirements, the various elements and the results of this paper are completed with a comprehensive overview of the arrangements. Then, the clutch structure detailed is design, according to the relevant standards and requirements, focusing on the selected program and its constituent members constituting the clutch mode; Depending upon design considerations, the design of main components is elaborated. Finally, the specific parameters of the clutch component part are scientifically calculated and preferred.

Keywords:Frame; finite element analysis; bearing beam；3D modeling

目錄

摘要 I

Abstract II

1  緒論 1

1.1 課題研究的背景及意義 1

1.2離合器的研究概述 2

1.2.1 離合器的功用 3

1.2.2  現(xiàn)代汽車(chē)離合器設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足的要求 4

1.2.3 離合器工作原理 4

1.2.4 拉式膜片彈簧離合器的優(yōu)點(diǎn) 5

1.3本文研究的主要內(nèi)容 5

2 離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6

2.1 離合器結(jié)構(gòu)方案分析 6

2.1.1  摩擦片的選擇 6

2.1.2  壓緊彈簧布置形式的選擇 6

2.1.3  壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式 7

2.1.4 分離杠桿、分離軸承 7

2.1.5 離合器的散熱通風(fēng) 7

2.1.6 從動(dòng)盤(pán)總成 7

2.2 離合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn) 8

2.3  離合器主要零件的設(shè)計(jì) 8

2.3.1 從動(dòng)盤(pán) 8

2.3.2 摩擦片 9

2.3.3  膜片彈簧 9

2.3.4  壓盤(pán) 9

2.3.5  離合器蓋 9

3  離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 10

3.1所選車(chē)系的基本參數(shù) 10

3.2  摩擦片主要參數(shù)的選擇 10

3.3  摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化 12

3.4 膜片彈簧主要參數(shù)的選擇 13

3.4.1比較H/h的選擇 13

3.4.2  R/r選擇 14

3.4.3 圓錐底角 14

3.4.4 切槽寬度 14

3.4.5 壓盤(pán)加載點(diǎn)半徑和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑的確定 14

3.4.6 公差與精度 15

3.5  膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì) 15

3.6膜片彈簧的載荷與變形關(guān)系 15

3.7膜片彈簧的應(yīng)力計(jì)算 17

3.8 扭轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì) 19

3.9 減振彈簧的設(shè)計(jì) 19

3.10 操縱機(jī)構(gòu) 21

3.10.2踏板力的計(jì)算 23

3.11從動(dòng)軸的計(jì)算 24

3.12 從動(dòng)盤(pán)轂 24

3.13 分離軸承的壽命計(jì)算 25

3.14  本章小結(jié) 26

4 總結(jié)與展望 27

   參考文獻(xiàn) 28

   致謝 29

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從動(dòng)盤(pán).dwg

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離合器總成.dwg

離合器蓋總成.dwg

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第 1 頁(yè) 共 8 頁(yè) n 00 of of of of in of so be in of to it 910 902, a of by of of of to to (a is do a so it is to to it a it is to a to to a In to of s is it is to in In of of is no in in of he of of of a of is By of of of to is by is to of of is a a of by to is a to of in on is of to to to to is a of - on of is a at of to in is to of to 第 2 頁(yè) 共 8 頁(yè) of is at in of is on in a it on be to to so as to n 1889, s of a is on a on be of is be be by as a is in be of is On of is is in of or to On is so is is To 910s, or it a to a in of to is by by of to a of to of be it is to ar to AG a a it in to on of of of is an an In to on 第 3 頁(yè) 共 8 頁(yè) of in 920s. of to in n a of in of of is is on is a of in at K of is a to of of be on a is it a of be in a In to to of to of in of is to be on of to a of as is is In in to of is of to of By of be to of be is is by is a of be of in to a is of 920s, it is by of a is it to 第 4 頁(yè) 共 8 頁(yè) it to a to is to is to to of is is to is to or by is by of a to of on is by a is or to is is it to be by s At is in of a or of of to be by a on to be to of is a of a in of to to to As In to in a of so it is to in of of n to of we a 936 of in 930s in to be in 950s in a of 56, 00 is of is 965 of be so it is by a 960s, to By of 960s, to uK in a 第 5 頁(yè) 共 8 頁(yè) a of is a is by of of of of in is of of in by of to in In of is so is a be or of 950s 930s, To to 918, of In 930s, a a a is to by 第 6 頁(yè) 共 8 頁(yè) 離合器技術(shù)發(fā)展史 在 100 多年的汽車(chē)發(fā)展史中，幾乎所有的零部件在技術(shù)方面都經(jīng)歷過(guò)巨大的發(fā)展變化：可靠性、生產(chǎn)成本、維護(hù)便利性、節(jié)能減排性等，都已經(jīng)且將一直成為汽車(chē)行業(yè)的追求目標(biāo)，這些發(fā)展目標(biāo)要求汽車(chē)工程師們不斷地開(kāi)發(fā)出更新更好的解決方案。 在技術(shù)方面，直到 1910 年，往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)才明顯地超過(guò)汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)。 1902年，一輛汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)第一次打破了當(dāng)時(shí)的最高速度記錄，而在此之前，最高速度記錄則一直是由蒸汽汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)創(chuàng)造的。汽車(chē)的這三種不同驅(qū)動(dòng)方式的支持者們?cè)?20 世紀(jì)的頭十年里一直為打破最高速度記錄而不斷地競(jìng)爭(zhēng)和比賽。 蒸汽和電動(dòng)汽車(chē)相對(duì)于“液體燃料驅(qū)動(dòng)汽車(chē)” (蒸汽和電動(dòng)汽車(chē)支持者的習(xí)慣叫法 )有一個(gè)非常突出的優(yōu)點(diǎn)，就是其近乎理想的轉(zhuǎn)矩特性，它們既不需要離合器，也不需要變速器，因此易于操作，也很少出故障，更容易維護(hù)。由于往復(fù)式活塞內(nèi)燃 機(jī)只有在達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)才能輸出轉(zhuǎn)矩，所以在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間必須要有一個(gè)分離接合裝置。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)需要借助離合器的接合功能才能起動(dòng)汽車(chē)，因?yàn)橹挥挟?dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)，才能輸出轉(zhuǎn)矩。除了離合器的接合功能，離合器的分離功能也同樣重要，因?yàn)樵谲?chē)輛行駛中要求可以自由換檔。鑒于相關(guān)問(wèn)題的復(fù)雜性，早期在很多小型車(chē)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中并沒(méi)有離合器的接合功能，車(chē)輛是借助人力推動(dòng)而起動(dòng)的。 離合器的起源 第一代離合器的工作原理來(lái)自早期工業(yè)化社會(huì)使用機(jī)械裝置的工廠。通過(guò)對(duì)帶式變速器的類(lèi)推，人們將一種平面皮帶引入到汽車(chē)中。通過(guò)皮帶 輪的張緊作用，皮帶將發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩傳遞到驅(qū)動(dòng)齒輪上，當(dāng)通過(guò)調(diào)節(jié)滾輪來(lái)使皮帶松弛時(shí)，皮帶打滑，就相當(dāng)于離合器的分離。由于此過(guò)程導(dǎo)致皮帶磨損太快，人們便采用了一種新的方法：安裝一個(gè)與驅(qū)動(dòng)皮帶輪同樣尺寸的惰輪，通過(guò)扳動(dòng)杠桿，可以將傳動(dòng)帶從惰輪轉(zhuǎn)到驅(qū)動(dòng)輪上。 此皮帶傳動(dòng)裝置的缺點(diǎn)，一方面是效率低下，容易磨損，尤其是在雨天傳遞動(dòng)力不足時(shí)；另一方面是要求變速器增加檔位以應(yīng)對(duì)不斷提高的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，這就促使工程師們不斷地探索更好的方法以取代此離合器。 結(jié)果便是人們發(fā)明了各種各樣的離合器，包括現(xiàn)代離合器先驅(qū) —— 基于摩擦原理的離合器。這是一個(gè)盤(pán)位于曲軸的末端，并與另一個(gè)靜止的盤(pán)相連接。當(dāng)兩個(gè)盤(pán)接觸時(shí)，摩擦便產(chǎn)生了，靜止的盤(pán)便開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著壓緊力的提高，驅(qū)動(dòng)盤(pán)帶動(dòng)從動(dòng)盤(pán)使其轉(zhuǎn)速不斷提高直到變速器正常工作，這時(shí)兩個(gè)盤(pán)轉(zhuǎn)速相同。在兩個(gè)盤(pán)完全接合之前，它們是一邊接觸，一邊打滑，從發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞過(guò)來(lái)的大部分動(dòng)能都轉(zhuǎn)化成了熱能。這種結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足了以下兩個(gè)要求：一方面逐漸地柔和地接合，在起動(dòng)汽車(chē)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)熄火，也不會(huì)引起傳動(dòng)系的抖動(dòng)；另一方面，離合器接合后可以將轉(zhuǎn)矩?zé)o損地傳遞到變速器。 離合器通過(guò)腳踏板來(lái)工作。踩下離合器踏 板，通過(guò)分離撥叉拉回錐形座圈，釋放彈簧，從而使離合器分離。 早期的離合器 在 1889 年，戴姆勒的鋼輪汽車(chē)已使用這種設(shè)計(jì)原理的基本形式：配備了一個(gè)錐形 /斜面摩擦離合器。這個(gè)可以自由移動(dòng)的錐形盤(pán)位于變速器軸上，與曲軸上帶錐形凹槽的飛輪可以牢牢地接合。螺旋彈簧將錐形盤(pán)壓入到飛輪錐形凹槽里，離合器接合；可踩下腳踏板，通過(guò)分離套筒、彈簧將此錐形盤(pán)拉回，從而分離離合器，中斷動(dòng)力傳輸。最初使用駝毛做為錐形盤(pán)摩擦面的材料，但很快被皮革取代。后者在蓖麻油中浸泡過(guò)，可以防潮濕，防油 /脂。其優(yōu)點(diǎn)是：可以自動(dòng)調(diào)節(jié)，變速器輸入軸上不受應(yīng)力，但也有缺點(diǎn)，就是太重。一方面，摩擦片磨損太快，更換太復(fù)雜，后在皮革 摩擦片中設(shè)計(jì)了壓緊彈簧銷(xiāo)或傳動(dòng)片以做改進(jìn)。另一方 第 7 頁(yè) 共 8 頁(yè) 面，飛輪和離合器錐盤(pán)體積太大，因而其慣性力矩較大導(dǎo)致?lián)Q檔時(shí)離合器比其要求的分離過(guò)程要慢很多 (與變速器已不同步了 )。 為解決上述問(wèn)題，大約在 1910 年代，配備了另一個(gè)離合器制動(dòng)或變速器制動(dòng)，它通過(guò)第二個(gè)腳踏板來(lái)起作用 —— 通常該第二踏板與離合器踏板連接在一起，并都位于踏板軸的后方。 當(dāng)改變車(chē)速時(shí)，許多駕車(chē)者習(xí)慣于讓離合器打滑而不是換檔，這時(shí)飛輪受熱程度要比僅受錐形盤(pán)摩擦更嚴(yán)重，錐形盤(pán)通過(guò)皮革制的摩擦層來(lái)散熱。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的長(zhǎng)途駕駛后，由于飛輪的熱膨 脹，錐形盤(pán)可能與飛輪接合的更深，但當(dāng)飛輪溫度下降后，卻很難讓錐形盤(pán)從飛輪中分離出來(lái)。 直到第一次世界大戰(zhàn)末期，金屬摩擦片才開(kāi)始普及起來(lái)。而此前，人們還試驗(yàn)了其它不同材料，如 司設(shè)計(jì)了一種薄鋼片壓制的駝毛錐盤(pán)，并裝上像扇子似的刀片用來(lái)冷卻，其在兩部分間接合，皮革線(xiàn)狀環(huán)用螺栓固定在飛輪上。該結(jié)構(gòu)的兩部分允許皮革線(xiàn)狀環(huán)自由移動(dòng)，從而讓離合器維護(hù)簡(jiǎn)化了，并降低了離合器被卡住的次數(shù)。 戴姆勒發(fā)動(dòng)機(jī)公司開(kāi)發(fā)了一種鋁制錐盤(pán)的開(kāi)放式摩擦離合器。為了使分離柔和，要將油定期滴在摩擦層上。 由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，錐 盤(pán)離合器在整個(gè) 1920 年代一直占主流地位。圓柱形摩擦面的金屬離合器由于其操作性能較差，而沒(méi)有被接受。只有圓柱形離合器的演化版 —— 彈簧帶離合器，由于其創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)，才由戴姆勒在 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初裝配在奔馳車(chē)上，并持續(xù)到第一次世界大戰(zhàn)。 傳統(tǒng)單盤(pán)干式離合器的雛形 在板簧離合器中，有一個(gè)堅(jiān)固耐磨的螺旋狀板簧，其與變速器輸入軸的鼓形末端相連，安裝在飛輪的凹陷處。螺旋板簧的一端與飛輪相連，另一端緊固在彈簧罩殼上。離合器踏板壓緊板簧，板簧在鼓形周?chē)@其自身越來(lái)越緊 (自動(dòng)增強(qiáng) )，驅(qū)動(dòng)變速器輸入軸 —— 接合離合器。 只需很小的力即可壓縮彈簧，并使離合器接合柔和。 大約在戴姆勒公司開(kāi)發(fā)其板簧離合器的同時(shí)，來(lái)自英國(guó)的 授也完成了對(duì)多盤(pán)離合器的試驗(yàn)，這也被認(rèn)為是現(xiàn)在的傳統(tǒng)單盤(pán)干式離合器的先驅(qū)。命名為“ 合器，與錐形盤(pán)離合器相比能夠大規(guī)模生產(chǎn)的一個(gè)決定性的優(yōu)點(diǎn)是：在較小的安裝空間下，其摩擦面積卻很大，并可以持續(xù)地接合。 在多盤(pán)離合器中，飛輪連在鼓形外罩上，并根據(jù)盤(pán)的外緣形狀在其內(nèi)部開(kāi)槽，并允許盤(pán)與曲軸或飛輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)縱向移動(dòng)。與之匹配的同樣數(shù)量的內(nèi)凹的盤(pán)位于盤(pán)轂中央，盤(pán)轂連在離合器軸上。這些盤(pán)可沿盤(pán)轂上的離合器軸縱向移動(dòng)。在安裝時(shí)，離合器內(nèi)和外從動(dòng)盤(pán)交替地接合成一組盤(pán)，如主動(dòng)和從動(dòng)盤(pán)始終相互連接。 這對(duì)從動(dòng)盤(pán)是這樣工作的：開(kāi)始青銅盤(pán)始終對(duì)著鋼制盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，并在螺旋彈簧的作用下被壓盤(pán)一起壓緊。這樣，所有的盤(pán)便持續(xù)地接合。這個(gè)摩擦力逐漸增加的效果能夠讓離合器非常柔和地接合。隨著彈簧壓力的下降，從動(dòng)盤(pán)又分離了，傳動(dòng)片支撐 部位開(kāi)始從從動(dòng)盤(pán)平面部發(fā)生彎曲。通過(guò)改變從動(dòng)盤(pán)對(duì)的數(shù)量，離合器可調(diào)節(jié)到適合于每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。 多盤(pán)離合器可為浸油 /汽油式，也可為干式。干式的是比較特殊的，其摩擦層用鉚釘鉚住。多盤(pán)式離合器，尤其是油浴式多盤(pán)離合器，其最大缺點(diǎn)是有一定程度的遲滯，導(dǎo)致其只能部分分離，從而造成換檔困難。 若干年后，單盤(pán)離合器就淘汰了錐形盤(pán)和多盤(pán)離合器。 第一個(gè)認(rèn)識(shí)到單盤(pán)離合器是離合器未來(lái)發(fā)展方向的人。隨著 棉摩擦片的出現(xiàn)，離合器技術(shù)取得了一大進(jìn)步。石棉摩擦片大概從 1920 年代起一直使用到當(dāng)代，直到其被非石棉摩擦片取代。單盤(pán)干式離合器的優(yōu)點(diǎn)是很明顯的：較低的從動(dòng)盤(pán)質(zhì)量使其分離后可更快地停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使換檔更容易 —— 徹底告別了變速器制動(dòng)結(jié)構(gòu)。 第 8 頁(yè) 共 8 頁(yè) 單盤(pán)干式的最初構(gòu)造相對(duì)較復(fù)雜。離合器外罩用法蘭固定在飛輪上，離合器蓋用螺栓固定在離合器外罩里。帶彈簧向內(nèi)側(cè)壓縮的分離杠桿的離合器蓋從中間盤(pán)經(jīng)由摩擦盤(pán)傳遞壓力，將來(lái)自飛輪的轉(zhuǎn)矩傳到變速器。摩擦盤(pán)通過(guò)駕駛員將其連接到連接處或變速器輸入軸。離合器通過(guò)一個(gè)可讓錐形盤(pán)前后移動(dòng)的滑動(dòng)環(huán)片來(lái)實(shí)現(xiàn)分離和接合。錐盤(pán)的各側(cè)相應(yīng)地作用于分離杠桿，分離 杠桿由螺旋彈簧起作用，受到壓緊或分開(kāi)，即中間盤(pán)接合 /分離。由于錐盤(pán)是轉(zhuǎn)動(dòng)的，而滑動(dòng)環(huán)片是靜止的，故需要定期地潤(rùn)滑。 壓緊力由螺旋彈簧提供的螺旋彈簧離合器，獲得了人們的認(rèn)可。起初，是將螺旋彈簧放在中間進(jìn)行試驗(yàn)，但只有幾個(gè)較小的螺旋或螺旋彈簧沿離合器外罩外圈排列的結(jié)構(gòu)才得到大批量的生產(chǎn)。分離杠桿通過(guò)可在變速器輸入軸上自由移動(dòng)的分離軸承來(lái)壓縮螺旋彈簧，以分離壓盤(pán)使離合器分離。壓緊力可因使用不同的彈簧組而有變化，但其有一個(gè)致命的缺點(diǎn)，即隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，位于壓盤(pán)外圈的螺旋彈簧，因離心力作用對(duì)著彈簧外罩方 向繼續(xù)向外壓，在彈簧和外罩之間發(fā)生了摩擦，使壓緊力性能曲線(xiàn)發(fā)生改變。 隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的不斷增加，離合器變得越來(lái)越重。除此以外，用來(lái)作用于分離杠桿的分離軸承一直處在受壓狀態(tài)下，使其和離合器外罩很容易發(fā)生磨損，尤其是在發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)換檔，會(huì)很快地磨損。 膜片式離合器的誕生 為了解決上述這些系統(tǒng)性的不足，人們便開(kāi)發(fā)出了膜片彈簧離合器，膜片彈簧離合器誕生于 1936年通用汽車(chē)的研究實(shí)驗(yàn)室里，并在 1930年代后期在美國(guó)大批量生產(chǎn)。在歐洲，是在第二次世界大戰(zhàn)之后，人們通過(guò)美國(guó)通用公司的軍用卡車(chē)才開(kāi)始熟悉膜片彈簧離合器，并在 1950 年代中期應(yīng)用在一些單一的歐洲車(chē)型上。保時(shí)捷 356， 馬 700 和第一批配備了膜片彈簧離合器的德國(guó)制造的汽車(chē)。膜片彈簧離合器大批量生產(chǎn)始于 1965 年的歐寶 型。 由于膜片彈簧離合器能夠均衡、對(duì)稱(chēng)地轉(zhuǎn)動(dòng)， 因而不受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響。膜片彈簧離合器在 1960 年代獲得了成功，那時(shí)凸輪軸頂置式高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī) (馬，阿爾法羅密歐 )大范圍地取代了凸輪軸下置式發(fā)動(dòng)機(jī)。到 1960 年代末，幾乎所有的汽車(chē)制造商都采用膜片彈簧離合器。 這里需要強(qiáng)調(diào)的是： 司在讓膜片彈簧離合器大批量生產(chǎn)方面，起了至關(guān)重要的作用。用膜片彈簧取代螺旋彈簧系統(tǒng)的所有分離杠桿，帶來(lái)了諸多優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓緊力恒定不變，相對(duì)較高的壓緊力僅需較小的安裝空間 (對(duì)橫置發(fā)動(dòng)機(jī)非常重要 )和不受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速影響。由于這些特點(diǎn)，當(dāng)代幾乎全部都是用膜片 彈簧離合器，而且其在多功能車(chē)上的應(yīng)用也是越來(lái)越多 —— 以前一直是使用螺旋彈簧離合器。 與此發(fā)展相對(duì)應(yīng)的是，離合器從動(dòng)盤(pán)也得到了優(yōu)化。往復(fù)式活塞式內(nèi)燃機(jī)不斷變化的轉(zhuǎn)速和波動(dòng)的轉(zhuǎn)矩所產(chǎn)生的振動(dòng)從曲軸、離合器、變速器輸入軸傳遞到變速器，導(dǎo)致了噪聲和嚴(yán)重的齒輪磨損?，F(xiàn)代汽車(chē)中不斷輕量化的飛輪和整車(chē)質(zhì)量，加劇了這種現(xiàn)象，所以人們開(kāi)發(fā)了帶扭矩減振器和波形彈簧片的離合器從動(dòng)盤(pán)。 長(zhǎng)時(shí)間操縱離合器需要一個(gè)強(qiáng)大的大腿，因?yàn)樘ぐ辶Ρ仨毻ㄟ^(guò)連接桿 /拉線(xiàn)或軸來(lái)傳遞。隨著 1930 年代離合器拉線(xiàn)和 1950 年代液壓分離機(jī)構(gòu) 的應(yīng)用，駕駛舒適性得到了提高。 讓離合器自動(dòng)化的不同嘗試使離合器的操作越來(lái)越簡(jiǎn)單：在 1918 年， 先提出了電磁離合器的概念。在 1930 年代早期，法國(guó) 司生產(chǎn)了一種用在豪華轎車(chē)上的帶電磁離合器的、有預(yù)選擇器的變速器。其中最著名的是通過(guò)離心力來(lái)調(diào)節(jié)壓緊力的離心式離合器和自動(dòng)離合器，如 薩克斯公司 )， 司 )， 司 )和 司 )。 I 輕型汽車(chē)的膜片式彈簧離合器設(shè)計(jì) 摘要 :汽車(chē)技術(shù)飛速發(fā)展，各國(guó)路況水平逐漸完善，要求發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速、高功率和汽車(chē)電子高科技，各方面都在向著高精尖的技術(shù)層次發(fā)展，人們的使用需求和要求也在日漸提高，對(duì)離合器性能的要求也與日俱增。推式膜片彈簧離合器不能滿(mǎn)足實(shí)際需要，拉式膜片彈簧離合器可滿(mǎn)足實(shí)際需要逐漸取代了它。由于其操作形式不便，正慢慢被自動(dòng)操縱這種新的發(fā)展形式而取代。因此，離合器的發(fā)展趨勢(shì)很明顯，擁有很高的結(jié)構(gòu)性能和滿(mǎn)足使用要求的壽命，并且能夠在高轉(zhuǎn)速確保良好的工作狀態(tài)，擁有簡(jiǎn)潔的部件構(gòu)成和很高的傳遞效率。 本文根據(jù)離合器技術(shù)發(fā)展的具體要求，對(duì)某汽車(chē)離合器進(jìn)行了設(shè)計(jì)。首先，根據(jù)當(dāng)前離合器研究現(xiàn)狀，包括功用、工作原理、具體的設(shè)計(jì)要求，對(duì)本文要完成的各項(xiàng)內(nèi)容和所要完成的成果進(jìn)行了全面概要的安排。然后，對(duì)離合器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，重點(diǎn)介紹了離合器構(gòu)成部件及其構(gòu)成方式的選取方案；根據(jù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，對(duì)主要構(gòu)成部件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。最后，對(duì)離合器構(gòu)成部件的具體參數(shù)進(jìn)行了科學(xué)的計(jì)算和優(yōu)選。 關(guān)鍵詞 ： 離合器；摩擦片；膜片彈簧；從動(dòng)盤(pán) of of in of of s is It of in of it is of of is a to of to in a of a to of a is to of of a of is to on of is of 3D 錄 摘要 .................................................................... I ..................................................................................................................................... 緒論 .................................................................. 1 題研究的背景及意義 ................................................ 1 合器的研究概述 .................................................... 2 合器的功用 ....................................................... 3 現(xiàn)代汽車(chē)離合器設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足的要求 .................................... 4 合器工作原理 ..................................................... 4 式膜片彈簧離合器的優(yōu)點(diǎn) ........................................... 4 .................................................... 5 2 離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...................................................... 5 合器結(jié)構(gòu)方案分析 ................................................... 6 摩擦片的選擇 ...................................................... 6 壓緊彈簧布置形式的 選擇 ............................................ 6 壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式 .................................................... 7 離杠桿、分離軸承 ................................................. 7 合器的散熱通風(fēng) ................................................... 7 動(dòng)盤(pán)總成 ......................................................... 7 合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn) ................................................. 8 離合器主要零件的設(shè)計(jì) ................................................ 8 動(dòng)盤(pán) ............................................................. 8 擦片 ............................................................. 9 膜片彈簧 .......................................................... 9 壓盤(pán) .............................................................. 9 離合器蓋 .......................................................... 9 離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 .............................................. 10 ................................................... 10 摩擦片主要參數(shù)的選擇 ............................................... 10 摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化 ............................................... 12 片彈簧主要參數(shù)的選擇 .............................................. 13 ，都投入了大量的研發(fā)費(fèi)用。汽車(chē)技術(shù)發(fā)展要比其它工業(yè)技術(shù)要發(fā)展更為迅猛，把汽車(chē)發(fā)展水平當(dāng)做衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)技術(shù)水平發(fā)展的標(biāo)志的意義是不言而喻的。 傳統(tǒng)的汽車(chē)動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出，經(jīng)過(guò)離合器傳遞給變速器，離合器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪附近，傳遞或者切斷來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，離合器必須和發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力匹配好，采用手動(dòng)擋的汽車(chē)一般需要摩擦式離合器來(lái)切斷和接通來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，這是靠主動(dòng)盤(pán)和從動(dòng)盤(pán)之間的摩擦來(lái)傳遞動(dòng)力。采用的摩擦片越多，傳遞的動(dòng)力也就越大。 在離合器發(fā)展應(yīng)用的初始階段，最杰出的是錐形離合器，在當(dāng)時(shí)應(yīng)用很廣泛。 1925年以后，多片盤(pán)式離合器開(kāi)始被研發(fā)設(shè)計(jì)，并投入使用，它是最開(kāi)始使用的盤(pán)片式離合器。 離合器有單片式和多片式，早期多片離合器采用油浸式，可以傳遞的動(dòng)力 及其扭矩較大，動(dòng)力可以采用氣動(dòng)或者液壓式，在大功率高轉(zhuǎn)速車(chē)輛上應(yīng)用較多，但是，采用先進(jìn)可靠的材料和先進(jìn)的加工技術(shù)，加工的過(guò)程中優(yōu)化好加工的順序，選擇好基準(zhǔn)面，單片摩擦離合器已經(jīng)可以滿(mǎn)足汽車(chē)的實(shí)際需要。這也成為了首選 [1]。 近來(lái)，汽車(chē)技術(shù)飛速發(fā)展，各國(guó)路況水平逐漸完善，要求發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速、高功率和汽車(chē)電子高科技，各方面都在向著高精尖的技術(shù)層次發(fā)展，人們的使用需求和要求也在日漸提高，對(duì)離合器提出更加嚴(yán)格的規(guī)范。離合器作為在動(dòng)力傳遞過(guò)程中一個(gè)重要的總成，不論是什么類(lèi)型的汽車(chē)，都具有離合裝置，設(shè)計(jì)離合器有助于提高機(jī)械設(shè)計(jì)水平，屬于底盤(pán)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分，離合器的各組成部分以機(jī)械零部件為主，沒(méi)有電氣化元器件以及控制程序部分，機(jī)械零部件在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮結(jié)構(gòu)參數(shù)以及機(jī)械強(qiáng)度校核和應(yīng)力分析，在傳遞動(dòng)力過(guò)程中，保證動(dòng)力能夠順利的傳遞到變速 器，而且傳遞的過(guò)程中，工作平穩(wěn)可靠，不影響駕駛和乘坐感受。這就要求設(shè)計(jì)的過(guò)程中選擇合理的離合器的類(lèi)型及其結(jié)構(gòu)，合理的設(shè)計(jì)選擇并且優(yōu)化所選的參數(shù)，減少離合器在工作工程中出現(xiàn)的振動(dòng)和噪聲。在這方面國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)水平和國(guó)外發(fā)達(dá)汽車(chē)國(guó)家差距不大，限于加工精度和新材料的使用，在使用可靠性和使用壽命上還有一定的差距，特別是離合器摩擦片以及從動(dòng)盤(pán)轂，承受的載荷和應(yīng)力較大，而且這種載荷和應(yīng)力在離合器工作過(guò)程中，總是在不斷變化的，這就要求在設(shè)計(jì)零部件過(guò)程中，考慮好這些零部件的設(shè)計(jì)參數(shù)，并且作好優(yōu)化設(shè)計(jì)。另外在加工這些零部件過(guò)程中 ，需要考慮好加工精度，促使離合器壓盤(pán)2 和飛輪接觸的過(guò)程更加平順，防止在操縱離合器過(guò)程中出現(xiàn)分離不徹底。除此以外，離合器工作在較大載荷和較大的應(yīng)力狀態(tài)，需要采用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的耐磨材料，提高機(jī)械零部件的耐磨性。 推式隔膜彈簧離合器不能滿(mǎn)足像拉式隔膜彈簧離合器的實(shí)際效果，以滿(mǎn)足其逐漸更換的實(shí)際需要。由于其操作不便，正在慢慢地自動(dòng)操縱這種新形式的開(kāi)發(fā)和更換離合器操作過(guò)程需要一些技巧，離合器操作過(guò)程，包括兩個(gè)過(guò)程的組合和分離，分離需求為了駕駛員踏步到最后，要確保離合器完全分離，否則難以轉(zhuǎn)移，影響齒輪的使用壽命。當(dāng)組合釋 放離合器速度開(kāi)始更快時(shí)，當(dāng)接近離合器半連接狀態(tài)時(shí)，緩慢釋放，促使離合器壓板緩慢組合飛輪，同時(shí)駕駛員輕輕踩下加速踏板，以確保順利啟動(dòng)。離合器在操作和使用過(guò)程中，如果沒(méi)有正確使用，將導(dǎo)致離合器問(wèn)題和故障。包括離合器聲音和分離不夠徹底。在這樣的情況下，原因更多，潤(rùn)滑劑內(nèi)部潤(rùn)滑劑分離不足或松動(dòng)現(xiàn)象，驅(qū)動(dòng)摩擦片鉚釘松動(dòng)或過(guò)度磨損，導(dǎo)致聲音過(guò)程。這些原因或設(shè)計(jì)分析不能由標(biāo)準(zhǔn)引起，無(wú)論是由于安裝和組裝過(guò)程，還是在使用維護(hù)過(guò)程中引起的錯(cuò)誤。簡(jiǎn)而言之，離合器在汽車(chē)中的作用很重要，相當(dāng)于汽車(chē)的電源開(kāi)關(guān)。無(wú)論什么車(chē)，都有一個(gè)離合 器裝置，手動(dòng)變速器需要駕駛員的左腳來(lái)操縱離合器，自動(dòng)變速箱的車(chē)型更多，而且還需要離合器裝置，或離合器裝置安裝在變速器內(nèi)部。因此，離合器的發(fā)展趨勢(shì)明顯，具有較高的結(jié)構(gòu)性能，能夠滿(mǎn)足使用壽命要求，并且可以在高速下顯示良好的工作條件，組件簡(jiǎn)單，傳遞效率高。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字分析技術(shù)在汽車(chē)設(shè)計(jì)上的大量應(yīng)用，各項(xiàng)設(shè)計(jì)大量可采用三維軟件來(lái)設(shè)計(jì)分析和計(jì)算，對(duì)離合器的手工設(shè)計(jì)慢慢被取代，采用二維和三維輔助設(shè)計(jì)正越來(lái)越多的在實(shí)際中應(yīng)用，用專(zhuān)業(yè)的三維設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)和計(jì)算之后，再采用分析軟件進(jìn)行分析研究，提高了生產(chǎn)效 率，具有重要的工程意義。 合器 的研究 概述 發(fā)動(dòng)機(jī)氣體燃燒做功，首先把產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞給離合器，以完成向外輸出。換句話(huà)說(shuō)，離合器是控制著動(dòng)力傳遞的開(kāi)和關(guān)。在駕駛員操縱正確操縱下，離合器裝置斷開(kāi)和分離，合理的進(jìn)行動(dòng)力傳遞，實(shí)現(xiàn)其功能。傳動(dòng)系各組成部分都需要承擔(dān)扭矩，但是不能超過(guò)最大限制，離合器能夠有效解決這一問(wèn)題，為了減少對(duì)傳動(dòng)系其他部件的損害，避免傳動(dòng)系這些部件過(guò)載，摩擦式離合器的摩擦片之間的摩擦力、采用摩擦片的數(shù)量、摩擦系數(shù)以及摩擦片的尺寸都對(duì)最大扭矩有決定作用。 這些方面主要是指離合器的基本要求的標(biāo) 準(zhǔn)數(shù)據(jù)。膜片彈簧離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，需要的零部件數(shù)量較少，價(jià)格也相對(duì)便宜，出現(xiàn)了離合器的故障后容易更換零部件，使用維3 護(hù)方便，在滿(mǎn)足車(chē)輛的工作性能比如動(dòng)力性能和平順性的情況下，有如下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）平穩(wěn)結(jié)合，平穩(wěn)傳遞力矩和力，保證汽車(chē)平順發(fā)動(dòng)起步； （ 2）制動(dòng)時(shí)，離合器分離徹底； （ 3）換檔時(shí)齒輪副的沖擊比較??； （ 4）散熱性能好； （ 5）高速回轉(zhuǎn)時(shí)只有可靠強(qiáng)度； （ 6）阻止車(chē)輛動(dòng)力總成共振發(fā)生，減振降噪的效果很顯著； （ 7）操縱輕便； （ 8）擁有穩(wěn)定可靠的工作性能 （ 9）使用年限能滿(mǎn)足要求。 合器的功用 離合器把發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力逐漸傳遞給傳動(dòng)系，確保汽車(chē)安全平順發(fā)動(dòng)運(yùn)行。文章在以上指出，車(chē)用活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)不能帶負(fù)荷啟動(dòng)，它必須在空載的情況下啟動(dòng)，然后再漸漸增加承受的載荷。當(dāng)剛性連接進(jìn)行的突然時(shí)，一定會(huì)導(dǎo)致汽車(chē)向前猛烈運(yùn)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火就會(huì)發(fā)生。離合器在汽車(chē)起步過(guò)程中作用很重要，使得發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系能夠柔性的結(jié)合，避免剛性結(jié)合，發(fā)動(dòng)機(jī)和離合器的結(jié)合需要一個(gè)過(guò)程。這樣才可以保證汽車(chē)起步的平順性 [2]。當(dāng)驅(qū)動(dòng)力大于行駛阻力時(shí)，緩慢平穩(wěn)的起步。 雖然汽車(chē)在空擋的工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系也可以不連接傳遞。但在這種情況下時(shí)，變速器和發(fā)動(dòng)機(jī)仍然在一定程度上保持連接，要保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)火，就必須和變速器同時(shí)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)工作，而變速器拖轉(zhuǎn)時(shí)候，他在很大的阻力下托轉(zhuǎn)不容易。在低溫情況下，如離合不發(fā)生分離作用，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火是不容易的。所以離合器的第二個(gè)功用，踩下離合器的踏板，啟動(dòng)點(diǎn)火，起動(dòng)的過(guò)程中注意要在 3到 5秒內(nèi)就能順利起動(dòng)，避免起動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，中斷發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力。這樣能輕易的使發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火工作 [3]。 汽車(chē)行駛中會(huì)采用不同的工況，加速、急加速、減速、超車(chē)等，這時(shí)變化檔 位必不可少，變速器內(nèi)的齒輪在不斷的脫開(kāi)和結(jié)合，當(dāng)從一個(gè)檔位變化到另一個(gè)檔位時(shí)，原來(lái)齒輪之間的壓力變成了阻力，這個(gè)壓力越大，變換檔位的力就越大。這就需要離合器來(lái)發(fā)揮作用 [4]，保證需要更換到的檔位齒輪之間的轉(zhuǎn)速趨向一致，否則在換擋的過(guò)程中會(huì)發(fā)生打齒的現(xiàn)象，影響齒輪的使用壽命，也影響乘坐的舒適性。 離合器所能傳遞的最大扭矩是要不能超過(guò)限值的，汽車(chē)剎車(chē)突然的時(shí)候，顯著的慣性負(fù)荷作用在傳動(dòng)系上，在這種情況下，離合器本身會(huì)發(fā)生打滑，能夠確保傳動(dòng)系零件不會(huì)因?yàn)槌d而發(fā)生損壞，具有很好的保護(hù)作用。 4 現(xiàn)代汽車(chē) 離合器設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足的要求 根據(jù)離合器的功用，為了滿(mǎn)足實(shí)際所需，需要達(dá)到如下要求： （ 1）無(wú)論在何種情況下工作，不僅保證安全的傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩，而且還能合理的儲(chǔ)存能量，避免載荷超過(guò)限值。 （ 2）平穩(wěn)且無(wú)剛性結(jié)合。從發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞過(guò)來(lái)的扭矩應(yīng)該逐漸變大，減少離合器摩擦片之間的摩擦。避免發(fā)動(dòng)機(jī)熄火 [5]； （ 3）分離干脆利索。換檔時(shí)假如離合器有聯(lián)動(dòng)，則飛輪上的力矩還會(huì)發(fā)生部分傳遞，導(dǎo)致不易換檔，齒輪振動(dòng)沖擊嚴(yán)重； （ 4）離合器分離徹底，保證換擋平順； （ 5）減振降噪的能力很突出；散熱能力很出眾，擁有良好的疲勞壽 命。 （ 6）散熱性能良好，避免了因?yàn)闇囟冗^(guò)高出現(xiàn)打滑現(xiàn)象； （ 7）操縱簡(jiǎn)單易行，提高了駕駛的舒適性。這個(gè)優(yōu)勢(shì)對(duì)乘用車(chē)相當(dāng)重要； （ 8）摩擦式離合器，摩擦襯面要耐高溫、耐磨損，襯面磨損在一定范圍內(nèi)，確保自動(dòng)調(diào)整，使其運(yùn)行良好。 合器工作原理 摩擦離合器有四部分組成，缺一不可，包括主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)。 當(dāng)放開(kāi)踏板，回位彈簧使踏板返回原位。壓緊彈簧具有一定的彈簧彈力，起到回正的作用，向右推動(dòng)壓盤(pán)，從動(dòng)盤(pán)和飛輪結(jié)合在一起，傳遞力矩，發(fā)動(dòng)機(jī)的力矩可以通過(guò)離合器傳遞給變速器。 式膜片彈簧離合器的優(yōu)點(diǎn) 拉式膜片彈簧離合器相比推式優(yōu)勢(shì)也非常明顯，具體如下：中間不再有零件支承，支承環(huán)使用數(shù)量也很低，最多一個(gè)。這樣，其結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，占用空間更小，組成部件更少，也不重，機(jī)構(gòu)更緊湊；膜片彈簧是離合器中的一個(gè)重要組成部分，半徑越大，相應(yīng)傳遞效率高，但是這樣會(huì)增加成本，且需要克服的阻力也會(huì)變大，在轉(zhuǎn)矩能夠滿(mǎn)足時(shí)，膜片彈簧尺寸滿(mǎn)足即可，在設(shè)計(jì)尺寸滿(mǎn)足的情況下，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高膜片彈簧的強(qiáng)度和剛度。 5 在離合器工作過(guò)程中，離合器蓋有著不大形變，擁有足夠的剛度，分離效果更佳； 拉式摩擦離合器有助于駕駛員省力的操縱離合器踏板，比推式摩擦離合器要省力 20%左右，因?yàn)槔降哪軌騻鬟f更大的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，接觸緊密，不用調(diào)節(jié)機(jī)械部件之間的間隙，減少保養(yǎng)維護(hù)的頻率，不需要象往常一樣調(diào)節(jié)離合器踏板的自由行程，在使用過(guò)程中減少離合器的故障頻率。更加可靠 [6]。 文研究的主要內(nèi)容 本文根據(jù)離合器技術(shù)發(fā)展的具體要求，對(duì)某汽車(chē)離合器進(jìn)行了設(shè)計(jì)。首先，根據(jù)當(dāng)前離合器功用、工作原理、具體設(shè)計(jì)要求，對(duì)本文要完成的各項(xiàng)內(nèi)容和所要完成的成果進(jìn)行了全面概要的安排。然后，對(duì)離合器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)；根據(jù)設(shè) 計(jì)要點(diǎn)，對(duì)主要部件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。最后，對(duì)離合器各組成部件進(jìn)行分析研究，論證其可靠性。包括具體參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算和優(yōu)選 [7]。 6 2 離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為了達(dá)到要求，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)車(chē)型行駛情況和使用標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可查閱汽車(chē)設(shè)計(jì)手冊(cè)，離合器的零部件應(yīng)該 “系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化”。 合器結(jié)構(gòu)方案分析 摩擦片的選擇 單片離合器廣泛應(yīng)用于汽車(chē)和小型卡車(chē)，以滿(mǎn)足實(shí)際工程需要和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，選擇單離合器，摩擦數(shù) 2。 壓緊彈簧布置形式的選擇 離合器夾緊裝置可分為周布彈簧，中心彈簧，隔膜彈簧等。 膜片彈簧的顯著優(yōu)點(diǎn)是，性能好，是具有良好彈簧的隔膜實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的效果。 隔膜彈簧與其他類(lèi)別相比，其優(yōu)點(diǎn)如下： （ 1）由于膜片彈簧工作環(huán)境復(fù)雜多變，彈簧壓力可以保持原來(lái)的數(shù)值大小，在這種情況下，離合器工作時(shí)，能保持其傳遞效率一直發(fā)揮很好的效果。當(dāng)離合器分離時(shí)， 需要駕駛員踩下離合器踏板。促使彈簧變形，彈力減小 [8]； （ 2）膜片彈簧有著雙重作用，既能壓緊又分割，使結(jié)構(gòu)占用空間小，零件少，質(zhì)量低； （ 3）高速運(yùn)行時(shí)，壓緊力基本保持不變，性能維持良好；而圓柱彈簧壓緊力降低的比較顯著； （ 4）壓緊力均勻，摩擦片磨損均勻，使用年限較長(zhǎng)； （ 5）冷卻性能較好，工作年限長(zhǎng)； （ 6）平衡性好； （ 7）對(duì)量產(chǎn)很有利，制造費(fèi)用低。 但膜片彈簧加工工藝繁多，加工精度高，對(duì)質(zhì)量要求也比較嚴(yán)格，其非線(xiàn)性特性很容易發(fā)生改變，比較復(fù)雜，開(kāi)口處容易產(chǎn)生裂紋，末尾易因?yàn)槟Σ炼l(fā)生損壞。但是隨著加工工藝的發(fā)展，采用新材料新技術(shù)，膜片彈簧已經(jīng)可以滿(mǎn)足實(shí)際所需。因此，選用膜片彈簧式離合器 [10]。 7 壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式 在 膜片彈簧離合器中，扭矩從離合器蓋傳遞到壓盤(pán)的方法有三種： （ 1）凸臺(tái) — 窗孔式：傳遞性能更好；缺點(diǎn)：傳動(dòng)過(guò)程中，滑動(dòng)摩擦?xí)a(chǎn)生，導(dǎo)致接觸部分在分離時(shí)發(fā)生半聯(lián)動(dòng)狀態(tài)。 （ 2）徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)式：此傳動(dòng)的方式復(fù)雜性較顯著，但不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的現(xiàn)象，因而不存在磨損，操作省力易行；另外，相對(duì)位置保持不變，因此離合器蓋等旋轉(zhuǎn)物件會(huì)保持平衡，工作安靜無(wú)較大的沖擊現(xiàn)象發(fā)生。 （ 3）徑向傳動(dòng)片驅(qū)動(dòng)方式：從離合器蓋傳遞過(guò)來(lái)的扭矩，傳遞給壓盤(pán)，通過(guò)鋼制的傳動(dòng)片連接，傳動(dòng)片的強(qiáng)度和剛度有一定的要求，來(lái)傳遞相應(yīng)大小的扭矩，兩者的方向分別 沿不同的方向。通過(guò)比較，選擇徑向傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式 [11]。 離杠桿、分離軸承 分離杠桿的作用是使傳動(dòng)分離，截?cái)嗔土氐膫鬟f路線(xiàn)。分離軸承的作用是使分離軸承作軸向移動(dòng)，使離合器起到分離作用。本次設(shè)計(jì)選用的是油封軸承，具有很好的密封性能，不需要在使用過(guò)程中提供額外的潤(rùn)滑。 合器的散熱通風(fēng) 數(shù)據(jù)表明，壓盤(pán)溫度的升高時(shí)，摩擦片的磨損也會(huì)跟著加劇，當(dāng)溫度超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，摩擦破壞很?chē)?yán)重。離合器盤(pán)在滿(mǎn)足要求的工作條件下，表面的瞬時(shí)溫度一般低于 180 °C。但是在汽車(chē)行駛在特殊的工況下，或者行駛的路況比較差的時(shí)候，離合器的使用頻率增加，需要頻繁的操縱離合器，離合器盤(pán)的表面溫度可能達(dá)到 C?1000 。裂紋和碎裂會(huì)在高溫下發(fā)生。為保證摩擦表面溫度不超標(biāo)，壓盤(pán)質(zhì)量應(yīng)該最夠大，以保這樣能更好的起到降溫效果。所以合理選擇通風(fēng)的方法和制造特殊的結(jié)構(gòu)來(lái)保證離合器的散熱通風(fēng)，比如在壓盤(pán)內(nèi)設(shè)計(jì)通風(fēng)槽，采用先進(jìn)的導(dǎo)熱材料，加大其散熱量。采用先進(jìn)的加工導(dǎo)流罩的結(jié)構(gòu)等 [12]。 動(dòng)盤(pán)總成 從動(dòng)盤(pán)雖然對(duì)離合器有重要的作用，并對(duì)其產(chǎn)生很 大的影響，但是其使用年限較低，必須對(duì)其結(jié)構(gòu)和材料重點(diǎn)設(shè)計(jì)。從動(dòng)盤(pán)總成設(shè)計(jì)要求如下： （ 1）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，使換檔平順易操作； 8 （ 2）具有軸向彈性，使離合器接合安全柔和，平穩(wěn)起步。降低因摩擦產(chǎn)生的損耗。 （ 3）應(yīng)按裝扭轉(zhuǎn)減振器，杜絕共振現(xiàn)象，使工作狀態(tài)安靜無(wú)沖擊。 合器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn) （ 1）從動(dòng)盤(pán)上安裝有波狀彈簧，這些彈簧在從動(dòng)片上均勻分布，彈簧的個(gè)數(shù)根據(jù)實(shí)際需要選擇，在從動(dòng)盤(pán)上還裝配有扭轉(zhuǎn)減震器，減緩從發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞的扭矩帶來(lái)的振動(dòng)作用，摩擦片的表面一般不是平面，往往有一定的角度，即有一定的錐形量，表面 大的一面對(duì)著飛輪，增加和飛輪的接觸面積，確保結(jié)合的更加緊密，操縱離合器分離時(shí)，更容易實(shí)現(xiàn)。 （ 2）離合器的從動(dòng)部分在主動(dòng)部分的帶動(dòng)下，轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞扭矩，從動(dòng)軸上有花鍵，能在花鍵上軸向移動(dòng)，為了確保工作時(shí)的穩(wěn)定可靠，避免離合器軸向產(chǎn)生振動(dòng)，通常把軸承安裝在曲軸的中心孔內(nèi)。 （ 3）前軸承在離合器機(jī)構(gòu)中作用明顯，起到支撐和約束的作用，軸承的外圈固定，內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)，飛輪和從動(dòng)軸合理設(shè)計(jì)和裝配，保證在操縱離合器的時(shí)候，軸向能夠固定牢固，另外有后軸承也起到相應(yīng)的規(guī)定和支撐作用。分離軸承因?yàn)槌惺艿妮d荷較大，需要加入潤(rùn)滑脂，提高其 耐磨性，在使用過(guò)程中注意定期保養(yǎng)，否則會(huì)改變自由行程，造成離合器的故障。為避免潤(rùn)滑油六道接觸面之間，造成離合器打滑，因采取合理的結(jié)構(gòu)和措施避免這一情況的發(fā)生。 （ 4）離合器在工作的過(guò)程中，壓盤(pán)和摩擦片的緊密結(jié)合至關(guān)重要，否則會(huì)產(chǎn)生離合器打滑現(xiàn)象，另外離合器的踏板有一定的自由行程，在機(jī)械部件磨損的時(shí)候，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)分離軸承和分離彈簧間距，剎車(chē)制動(dòng)時(shí)，要合理設(shè)計(jì)選取踏板的最大行程。 離合器主要零件的設(shè)計(jì) 動(dòng)盤(pán) 從動(dòng)剛片和摩擦片采用鉚接的方式，扇形彈簧對(duì)稱(chēng)鉚接在從動(dòng)片上，鉚接需要采用鉚釘，在鉚接之后，為了使離合器工作更加平順，需要在鉚接的地方磨削加工，提高表面的加工精度，鉚接在機(jī)械結(jié)合件的連接中應(yīng)用廣泛，從動(dòng)盤(pán)的材料選用 45 號(hào)鋼，提高工作時(shí)的強(qiáng)度和剛度，并且在上面設(shè)置徑向切口，改善工作性能。 9 擦片 摩擦片在性能上要滿(mǎn)足如下要求： （ 1）剛強(qiáng)度最夠大，滿(mǎn)足要求，散熱性比較好； （ 2）接合平穩(wěn)柔和無(wú)沖擊； （ 3）長(zhǎng)期停放，摩擦面會(huì)發(fā)生粘著現(xiàn)象。 （ 4）摩擦片選石棉基摩擦材料，其摩擦系數(shù)為 石棉基摩擦材料密度小，工作溫度比 180℃還要低，成本低，性能好，認(rèn)可度很高。 膜片彈簧 膜片彈簧使用的鋼材料質(zhì)量比較優(yōu)秀。其碟簧部分的加工要求很高，碟簧材料為60了能使膜片彈簧承受更大的載荷，要對(duì)膜片彈簧特殊的熱加工處理，使其具有高抗疲勞能力的回火索氏體。膜片彈簧的膜片應(yīng)該經(jīng)過(guò)特殊的工藝處理，提高膜片的變形能力，膜片內(nèi)緣和外援都會(huì)受到力的作用，防止在工作的時(shí)候膜片產(chǎn)生塑性變形，對(duì)其內(nèi)表面噴丸處理，這是一種提高膜片彈簧壽命的加工方法，噴 丸是φ 白口鐵小丸。同時(shí)，為了增大膜片彈簧的 耐磨性，對(duì)其進(jìn)行局部高頻淬火式鍍鉻。 壓盤(pán) 壓盤(pán)的材料選用 造制成。 壓盤(pán)的主要作用是和摩擦片相結(jié)合 [13]，傳遞來(lái)自于發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，當(dāng)駕駛員操縱離合器踏板結(jié)合時(shí)，壓盤(pán)和摩擦片相互結(jié)合。當(dāng)駕駛員操縱離合器踏板分離時(shí)，壓盤(pán)和摩擦片相互分離，壓盤(pán)表面的表面粗糙度要求較高，壓盤(pán)殼用 12栓將其固定在飛輪和壓盤(pán)端面 。 離合器蓋 離合器蓋屬于離合器的主動(dòng)部分，膜片彈簧經(jīng)過(guò)特殊工藝處理，在支撐處可以承受較大的強(qiáng)度和 剛度，表面粗糙度應(yīng)該更小，促使離合器結(jié)合和分離更加徹底，在支撐處采用鉚釘作為連接方式，但是必須保證分離軸承和曲軸中心的中心線(xiàn)在一條直線(xiàn)上，否則離合器在工作的時(shí)候發(fā)生一些故障，比如離合器出現(xiàn)異響，離合器鉚釘處出現(xiàn)磨損過(guò)量，從而影響離合器結(jié)合和分離時(shí)的徹底性與否。材料采用 10 號(hào)鋼材、 10 3 離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 選車(chē)系的基本參數(shù) 整車(chē)參數(shù)： 車(chē)輛最大總質(zhì)量： 1600 整備重量： 1165大功率： 88000 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 :200高車(chē)速（手動(dòng)變速箱）： 200km/h；輪胎型號(hào)： 195/60摩擦片主要參數(shù)的選擇 由于離合器摩擦片傳遞來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，離合器靜摩擦力矩 摩擦片的靜壓力： T ?? ?（ 3 式中： ? 是 離合器后備系數(shù)（ 1?? ） （ 1）選擇β時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： a. 摩擦片即使發(fā)生磨損后，傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩還能得到保證； b. 確保離合器本身滑磨程度較?。?c. 確保傳動(dòng)系受力不會(huì)超過(guò)限值。一般轎車(chē)和輕型貨車(chē)β =合設(shè)計(jì)實(shí)際情況，故選擇β = 則有β可有表 3得β＝ 表 3合器后備系數(shù)的取值范圍 車(chē)型 后備系數(shù)β 乘用車(chē)及最大總質(zhì)量小于 6大總質(zhì)量為 6～ 14車(chē) 擦片的外徑可有式 :（ 3 直徑系數(shù)，取值見(jiàn)表 3 取 K 得 D=180 表 3 徑系數(shù)的取值范圍 車(chē)型 直徑系數(shù) 乘用車(chē) 大總質(zhì)量為 片離合器 ) 片離合器 ) 11 最大總質(zhì)量大于 擦片的尺寸已系列化和標(biāo)準(zhǔn)化 ,標(biāo)準(zhǔn)如下表 (部分 ): 表 3合器摩擦片尺寸系列和參數(shù) 外徑 D\60 180 200 225 250 280 300 325 內(nèi)徑 d\10 125 140 150 155 165 175 190 厚度 /'1 C? ' 面面積 06 132 160 221 302 402 466 546 所以選取摩擦片的尺寸為 D=180mm,d=125度 h=擦片的摩擦因數(shù) f 取決于所選擇的材料，材料不同，摩擦系數(shù)也不同，如表 3 也取決于工作的溫度，溫度的高低同樣會(huì)改變摩擦片的摩擦系數(shù)，另外滑摩速度和壓力越大，導(dǎo)致離合器摩擦片的工作溫度升高，摩擦系數(shù)會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。 本論文設(shè)計(jì)單片離合器， Z=2。離合器間隙Δ t 多數(shù)為 3～ 4選Δ t=44]。 表 3擦材料的摩擦因數(shù)的取值范圍 摩擦材料 摩擦因數(shù) f 石棉基材料 模壓 織 末冶金材料 銅基 基 屬陶瓷材料 合器的靜摩擦力矩為： = β 得 152= （ 3 與式（ 立得： ? ?3'30 112 P C?? ? （ 3 代入上式得： 12 表 3擦片單位壓力的取值范圍 摩擦片材料 單位壓力0p/棉基材料 模壓 織 末冶金材料 模壓 織 金屬陶瓷材料 摩擦片基本參數(shù)的優(yōu)化 （ 1）摩擦片外徑 D（ 選取最大圓周速度05～ 70m/s，即 331 0 5 2 0 0 1 8 0 1 0 4 8 9 86 0 6 0v n D ??? ? ? ? ? ? ?m/s 70~65? m/s （ 3 （ 2）摩擦片的內(nèi)、外徑比 'C 取值 ??? C （ 3）為了確保安全可靠地傳送，防止傳動(dòng)系受力過(guò)大，各種車(chē)型的β值應(yīng)在一定范圍內(nèi)，范圍為 （ 4）摩擦片內(nèi)徑 0 502 0 ?? Rd 5）單位摩擦面積傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其許用值，即 ? ? ? ?0220 2 3 T ???? ? （ 3中，0N.m/可按表 3經(jīng)檢查 ,合格。 表 3離合器規(guī)格 210? 250~210? 325~250? 325? ? ? 20 10/ ??0． 28 0． 30 0． 35 0． 40 （ 6）為消散離合器滑磨產(chǎn)生的熱能，避免結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，對(duì)于不同車(chē)型，單位壓力0 ? p 3 （ 7）離合器單位摩擦面積滑磨功應(yīng)小于其許用值 ,即 ? ? ? ???? ??? 224 （ 3 對(duì)于最大總質(zhì)量小于 商用車(chē)： ?? J/于最大總質(zhì)量大于 ?? J/W 為汽車(chē)起步時(shí)離合器接合一次所產(chǎn)生的總滑磨功（ J），可利用下式計(jì)算 ?????????2202221800 （ 3 000 r/用車(chē)取 1500 r/中： i .0?330? J，代入式（ ][? ??? ，合格。 （ 8）離合器接合的溫升 ?（ 3 式中 ,不超過(guò) 10~8 ° C； c J/( C)；γ為傳到壓盤(pán)的熱量所占的比例， ， m 為壓盤(pán)的質(zhì)量 15.3?m 入， 79.4?t ° C，合格。 片彈簧主要參數(shù)的選擇 較 H/h 的選擇 當(dāng) 2?， 增函數(shù)； 2?， 一極值，而該極值點(diǎn)又恰為拐點(diǎn)； 2?， 一極大值和極小值；當(dāng) 2?， 小值在橫坐標(biāo)上，見(jiàn)圖 35]。 14 1- 2/ ? 2- 2/ ? 3- 22/2 ?? 4- 22/ ? 5- 22/ ?圖 3膜片彈簧的彈性特性曲線(xiàn) 為了使汽車(chē)平穩(wěn)起步，離合器膜片彈簧的 H/h 通常在 2 范圍內(nèi)選擇。常見(jiàn)的膜片彈簧板厚度為 2～ 4論文選 2? h=3則 H=6 R/r 選擇 通過(guò)分析表明， R/r 越小，載荷越大，剛性越強(qiáng)，直徑誤差對(duì)結(jié)構(gòu)性能影響越大。本設(shè)計(jì)中取 25.1?摩擦片的平均半徑 ?? 94?r 18?R 255.1? 錐底角 圓錐底角 ? ? ? ???? a r c t a n? 得 °，在 15~9 °之間合格。 槽寬度 ? 10~92 ?? 31 ?? 102 ?? 滿(mǎn)足 2??? 要求。 盤(pán)加載點(diǎn)半徑 1R 和支承環(huán)加載點(diǎn)半徑 1r 的確定 1r 接近且大于 r， 1R 小于 R 盡量靠近 R。此設(shè)計(jì)取 1161 ?R 961 ?r 國(guó)常用的碟簧材料的為 60量應(yīng)力取 1600～ 1700N/ 差與精度 離合器蓋的膜片彈簧支承處，壓力盤(pán)高度公差要小，支承環(huán)和支承鉚釘安裝尺寸精度要高，耐磨性要好 [16]。 15 膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì) （ 1）彈簧的 初始錐角 ? ??? 應(yīng)在一定范圍內(nèi)，即 ?? ? ? ???? （ 2）彈簧各部分有關(guān)尺寸的比值應(yīng)滿(mǎn)足具體要求的范圍，即 ?? ?? （ 3）拉式膜片彈簧的壓盤(pán)加載點(diǎn)半徑 1r 的取值應(yīng)該合理， 推式： 24/)( 1 ?? 拉式： ( 1 ?????? （ 4） 1R 與 R ， 621 1 ???? 620 1 ???? 40 0 ??? （ 5）膜片彈簧能起到分離杠桿的效果，即 推式： ??? rR rr f 拉式： ??? rR rR f 由上式可得出 34?320 ? 片彈簧的載荷與變形關(guān)系 碟形彈簧見(jiàn)圖 3關(guān)設(shè)計(jì)公式對(duì)膜片彈簧也適用。支承點(diǎn)處受力 載點(diǎn)間的相對(duì)變形（軸向）為λ 1，則壓緊力 變形λ 1 之間的關(guān)系式為 [17][18]: ? ? ? ?? ? ?????? ????????? ?????????????? ???????? ??? 2111111211211 r/ （ 3 式中： E—— 彈性模量，對(duì)于鋼，?μ —— 泊松比，對(duì)于鋼，μ =—— 內(nèi)錐高度 h—— 彈簧鋼板厚度 16 R—— 彈簧自由狀態(tài)時(shí)碟簧部分的大端半徑 r—— 彈簧自由狀態(tài)時(shí)碟簧部分的小端半徑 壓盤(pán)加載點(diǎn)半徑 支承環(huán)加載點(diǎn)半徑 圖 3片彈簧的尺寸簡(jiǎn)圖 表 3片彈簧彈性特性所用到的系數(shù) R r R1 h 118 94 116 96 6 3 代入（ ? ? 1213111 7 2 8 ???? ???? （ 3 對(duì)（ 求一次和二次導(dǎo)數(shù)，可得到極大值和極小值。 凸點(diǎn)： ? F N 凹點(diǎn)： ? F N 拐點(diǎn)： 51 ?? ， 92731 ?F N 2、設(shè)分離軸承對(duì)膜片彈簧指所加的載荷為 應(yīng)此載荷作用點(diǎn)的變形為λ 2。由 111 112 ??? （ 3 11112 ? ????f （ 3 列出表 3表 3片彈簧工作點(diǎn)的數(shù)據(jù) 1? 17 2? F 273 2F 片彈簧的應(yīng)力計(jì)算 選定坐標(biāo)子午斷面（如圖 3使 斷面上任意點(diǎn)的切向應(yīng)力為： ? ????????????2/1 2（ 3 圖 3膜片彈簧工作點(diǎn)位置 式中 φ —— 碟簧部分子午斷面的轉(zhuǎn)角 α —— 碟簧部分子有狀態(tài)時(shí)的圓錐底角 e —— 碟簧部分子午斷面內(nèi)中性點(diǎn)的半徑 e=（ (R/r) （ 3 將（ 寫(xiě)成 軸的關(guān)系式： ? ? ? ????????????????? ?????????? ????3 18 圖 3切向應(yīng)力在子午斷面的分布 當(dāng) 0t ??時(shí) X)2(Y ????，因?yàn)?)2( ???的值較小小，將 )2( ???看成 )2(??，由上式可寫(xiě)成 X)2(???。從式（ 以看出當(dāng) ? 時(shí)無(wú)論取任何值，都有e)2(Y ????? 。將 =（ Y=h/2 代入（ 有： ? ? ? ? }222{1 22 ???? ??????? ???????? （ 3 令 0t ??? 可以求出切向壓應(yīng)力達(dá)極大值的轉(zhuǎn)角 ? ?????由于： 4/11894118) ?????以： ? ， ，在分離軸承推力 ? ?2r 2??? （ 3 式中 n—— 分離指數(shù)目 n=18 單個(gè)分離指的根部寬 22182 0 ????? ?? rb r 此： N/9 由于σ 以根據(jù)最大剪應(yīng)力強(qiáng)度理論， 5 4 9 ?????? ?? N/700][ ?? ? N/膜片彈簧當(dāng)量應(yīng)力達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，所以設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)合適。 轉(zhuǎn)減振器設(shè)計(jì) 扭轉(zhuǎn)阻尼器由彈性元件和阻尼元件構(gòu)成。 彈性元件的功能是減小扭轉(zhuǎn)剛度，改善系統(tǒng)的振動(dòng)特性，避免自然頻率耦合的共振。 阻尼元件的功能主要是消散工作產(chǎn)生的熱量。 扭轉(zhuǎn)減振器具有以下功能： 1）調(diào)整傳動(dòng)系扭振固有頻率。 2）改善阻尼，避免共振，減輕振動(dòng)和沖擊。 3）在空轉(zhuǎn)條件下控制離合器和其他部件的振動(dòng)和噪音。 4）減少傳動(dòng)系統(tǒng)的非線(xiàn)性扭轉(zhuǎn)沖擊，使離合器工作平穩(wěn)，平穩(wěn)。 減震器極轉(zhuǎn)矩 a x ?? m 摩擦轉(zhuǎn)矩 a x ?? m 預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 1