1、4、工作量要符合我院毕业设计的要求；5、根据毕业的要求在规定的时间内完成毕业答辩所需要的全部工作。毕业设计（论文）内容与技术参数：1、了解作业对象、使用条件（诸如气候、地形等） ； 2、了解现有同类机型存在的问题、使用经验等，广泛搜集使用性能资料； 3、确定拖拉机基本参数、离合器主要零部件结构类型及特征； 4、通过计算机绘图绘制相应的零件和部件，绘制出总装配图； 5、撰写离合器设计说明书；6、根据毕业设计的要求在规定的时间内完成毕业答辩所需要的全部工作。毕业设计（论文）工作规划： 第一阶段：查阅相关专业资料，参考国内外同类先进机型的技术资料，使离合器具有良 好的使用性； 第二阶段：对离合器部件
2、进行多方案比较，然后选取一个能够满足使用性能要求；技术 要求容易达到的方案； 第三阶段：绘制总体布置草图，初步安排个部件与操纵机构； 第四阶段：写设计说明书，确定整体参数与尺寸，最后完成装配图和零件图的绘制。接受任务日期 年 月 日 要求完成日期 年 月 日 学 生 签 名 年 月 日指导教师签名 年 月 日院长（主任）签名 年 月 日摘要为了提高农业机械化耕作的水平，加快实现农业现代化的步伐，根据现有某拖拉机 离合器的工作情况及使用性能，完成某拖拉机离合器的设计。通过离合器的设计，使整 车的性能更加优良。在设计离合器时首先应根据车型的类别、使用要求等合理选择离合 器型式，并合理选择储备系数、
3、压紧力、摩擦片尺寸等主要参数的具体值。之后进行离 合器验算（主要进行磨损、滑磨功及发热验算）和对主要零件的强度计算，并完成了装 配图和一些零件图的绘制。实现了离合器的良好使用性和结构工艺性。关键词 : 拖拉机 离合器 储备系数 压紧力 摩擦片尺寸AbstractIn order to increase the level of agricultural mechanization in farming, to accelerate the pace of agricultural modernization, according to the existing clutch of a trac
4、tor and use of the performance of the work to complete the design of the clutch of a tractor. Through the design of the clutch, so that more excellent performance vehicle. When the first clutch in the design should be based on the type of model, requirements for a reasonable choice to use the clutch
5、 type, and a reasonable choice reserve coefficient, compaction, and friction, such as chip size of the specific value of the main parameters. Checked after the clutch （mainly for wear, sliding wear and heat checking Gong） and the main parts of the strength calculation, and the completion of the asse
6、mbly drawing and mapping a number of parts. To achieve good use of the clutch and the structure of technology.Key words : Tractor Clutch Reserve coefficient Pressed powerFriction plate size1.绪 论 6 1.1离合器概述 6.1.2离合器的功能 6.1.3离合器的工作原理 6.1.4离合器的分类 7.1.5离合器的设计要求 8.2. 离合器方案的选择 9.3.离合器主要参数的确定及滑磨功、温升的验算 1.
7、03.1 离合器的储备系数 1.03.2摩擦衬面外径 D2 和内径 D1 1.03.3压紧力 Q0 （ N）的确定 1.23.4 离合器磨损验算 1.2.3.5滑磨功的验算 1.3.3.6离合器发热验算 1.5.3.7离合器实际压紧力的影响因素 1.64. 离合器主要零件的结构与设计 1.64.1 离合器轴的计算 1.6.4.2 压紧弹簧的计算 1.8.5. 总结 2.0.参考文献 2.1.致谢 2.2.1.绪 论1.1离合器概述离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后 平面上，离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。离合器用来传递和切断发动机传给传动 系统和动力输出
8、轴的动力，并防止传动系和动力输出轴过载。在汽车行驶过程中，驾驶 员可根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断 或传递发动机向变速器输入的动力。1.2离合器的功能1.保证汽车平稳起步 ： 起步前汽车处于静止状态，如果发动机与变速箱是刚性连 接的，一旦挂上档，汽车将由于突然接上动力突然前冲，不但会造成机件的损伤，而且 驱动力也不足以克服汽车前冲产生的巨大惯性力，使发动机转速急剧下降而熄火。如果 在起步时利用离合器暂时将发动机和变速箱分离，然后离合器逐渐接合，由于离合器的 主动部分与从动部分之间存在着滑磨的现象，可以使离合器传出的扭矩由零逐渐增大， 而汽车的驱动力也逐
9、渐增大，从而让汽车平稳地起步。2.便于换档 ： 汽车行驶过程中，经常换用不同的变速箱档位，以适应不断变化的 行驶条件。如果没有离合器将发动机与变速箱暂时分离，那么变速箱中啮合的传力齿轮 会因载荷没有卸除，其啮合齿面间的压力很大而难于分开。另一对待啮合齿轮会因二者 圆周速度不等而难于啮合。 即使强行进入啮合也会产生很大的齿端冲击， 容易损坏机件。 利用离合器使发动机和变速箱暂时分离后进行换档， 则原来啮合的一对齿轮因载荷卸除， 啮合面间的压力大大减小，就容易分开。而待啮合的另一对齿轮，由于主动齿轮与发动 机分开后转动惯量很小，采用合适的换档动作就能使待啮合的齿轮圆周速度相等或接近 相等，从而避免
10、或减轻齿轮间的冲击。3.防止传动系过载 ： 汽车紧急制动时，车轮突然急剧降速，而与发动机相连的传 动系由于旋转的惯性，仍保持原有转速，这往往会在传动系统中产生远大于发动机转矩 的惯性矩，使传动系的零件容易损坏。由于离合器是靠磨擦力来传递转矩的，所以当传 动系内载荷超过磨擦力所能传递的转矩时，离合器的主、从动部分就会自动打滑，因而 起到了防止传动系过载的作用。1.3离合器的工作原理 离合器的主动部分和从动部分借接触面间的摩擦作用，或是用液体作为传动介质 （液力偶合器 ），或是用磁力传动 （电磁离合器 ）来传递转矩，使两者之间可以暂时分离，又 可逐渐接合，在传动过程中又允许两部分相互转动。目前在汽
11、车上广泛采用的是用弹簧压紧的摩擦离合器 （简称为摩擦离合器 ）。 发动机 发出的转矩，通过飞轮及压盘与从动盘接触面的摩擦作用，传给从动盘。当驾驶员踩下 离合器踏板时，通过机件的传递，使膜片弹簧大端带动压盘后移，此时从动部分与主动 部分分离。1.4离合器的分类按操作方式，离合器可以分为外力操纵式离合器和自动离合器。外力操纵式离合器 有机械操纵式、电磁操纵式、液压操纵式和气动操纵式等。机械操纵式离合器又可分为 刚性、摩擦、离心和超越等几类。自动离合器能够自动进行结合或分离，不需要人来操 纵。自动离合器有超越离合器、离心离合器和安全离合器等几种。拖拉机上目前广泛采用摩擦式离合器。它基本上是由主动部分
12、、从动部分和压紧 机构和操纵机构四部分组成。它可按摩擦面的工作条件分为干式和湿式； 按片数可分 为单片，双片和多片式；按压紧方式分为弹簧压紧式、杠杆压紧式和液力压紧式，现有 轮式拖拉机和部分履带拖拉机都采用脚踏板操纵的弹簧压紧式；按离合器在传动系中的 作用分为单作用和双作用。主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并 能传动动力的基本结构，而离合器的操纵机构主要是使离合器分离的装置。发动机飞轮是摩擦离合器的主动件， 带有摩擦片的从动盘和从动毂借滑动花键 与从动轴（即变速器的主动轴）相连。压紧弹簧则将从动盘压紧在飞轮端面上。发 动机转矩即靠飞轮与从动盘接触面之间的摩擦作用而传到从动盘上，
13、再由此经过从 动轴和传动系中一系列部件传给驱动轮。压紧弹簧的压紧力越大，则离合器所能传 递的转矩也越大。由于拖拉机在行驶过程中， 需经常保持动力传递， 而中断传动只是暂时的需要， 因此汽车离合器的主动部分和从动部分是经常处于接合状态的。 摩擦副采用弹簧压 紧装置即是为了适应这一要求。当希望离合器分离时，只要踩下离合器操纵机构中的踏板， 套在从动盘毂的环槽中的拨叉便推动从动盘克服压紧弹簧的压力向松开的 方向移动，而与飞轮分离，摩擦力消失，从而中断了动力的传递。当需要重新恢复动力传递时，为使拖拉机速度和发动机转速变化比较平稳，应 该适当控制离合器踏板回升的速度，使从动盘在压紧弹簧压力作用下，向接合
14、的方 向移动与飞轮恢复接触。二者接触面间的压力逐渐增加，相应的摩擦力矩也逐渐增 加。当飞轮和从动盘接合还不紧密，二者之间摩擦力矩比较小时，二者可以不同步 旋转，即离合器处于打滑状态。随着飞轮和从动盘接合紧密程度的逐步增大，二者 转速也渐趋相等。直到离合器完全接合而停止打滑时，汽车速度方能与发动机转速 成正比。摩擦离合器所能传出的最大转矩取决于摩擦面间的最大静摩擦力矩，而后者又 由摩擦面间最大压紧力和摩擦面尺寸及性质决定。故对于一定结构的离合器来说， 静摩擦力矩是一个定值，输入转矩一达到此值，离合器就会打滑，因而限制了传动 系所受转矩，防止超载。1.5离合器的设计要求1在任何行驶条件下，传递发动
15、机最大扭矩的能力有适当的储备。2接合要平顺，以保证汽车起步的平稳，没有抖动和冲击。3分离时要彻底，迅速。4离合器从动部件传动惯量要小，以便换档和减少换档时齿轮的冲击。5应设有扭转减振阻尼装置， 使汽车传动系在工作转速范围内避免扭转共振， 且具备 吸收振动能量，缓和冲击，降低噪声的能力，对于怠速时的振动和噪声的能力，对怠 速时的振动和噪音也要引起重视。6具有良好的通风散热条件和必要的热容量，以保证离合器工作温度不以过高。7操纵轻便。8使用寿命要长，力求与汽车传动系其它总成等寿命。9离合器使用过程中，摩擦扭矩变化要求，从保证离合器工作性能稳定。10结构简单，紧凑，质量小，工艺性好，维修方便及适合大
16、批量生产。2.离合器方案的选择农用拖拉机是一款在我国使用非常广泛的农业机械，为我国的农业生产做出了非常 杰出的贡献。为了进一步改良某型拖拉机的性能，使其更好地为农业生产服务，对其离 合器进行相应的设计。在农用拖拉机中，离合器大多选用摩擦式离合器，该种离合器历史悠久，技术成熟 度高，虽然外廓尺寸较大，略显笨重，但结构较其他类型的离合器简单，维护较为简单 方便，非常适合广大的农村地区实际的使用和维护水平。因此在某拖拉机离合器的设计 过程中，选用摩擦式离合器。摩擦式离合器按摩擦表面工作条件分为干式和湿式。湿式离合器一般用油泵泵油以 冷却摩擦表面。故散热好、磨损小，能适应恶劣的工作条件而不致烧损。但是
17、结构复杂， 在广大的农村地区维护保养能力低下的情况下，不利于保障拖拉机持久正常地使用，因 此湿式离合器多用于工业拖拉机，在农业拖拉机上选用结构简单、维护方便的干式离合 器。在某型农用拖拉机离合器的设计上，也采用易于维护的干式离合器。摩擦离合器按片数可分为单片、双片和多片。其中单片离合器由于从动部分转动惯 量小、分离彻底、散热良好等原因使用得最多。双片和多片离合器接合虽然较平顺，但 中间片散热不良，从动部分转动惯量大，分离不易彻底，因而只用在尺寸受限、采用单 片式时摩擦扭矩不够的场合。考虑到农村的实际使用情况，某型拖拉机采用具有散热良 好等优点的单片离合器。在现有轮式拖拉机和部分履带拖拉机上都采
18、用弹簧紧压式离合器。杠杆压紧式用手 操纵，一般只用于履带式拖拉机，操纵方便、省力和安全，且可以较长时间地处于分离 状态。在某型拖拉机离合器压紧方式的选择上，选用轮式拖拉机常用的弹簧常压紧式离 合器。某型拖拉机的压紧式离合器采用周布弹簧离合器模式，摩擦离合器按作用方式可分为单作用式和双作用式。双作用离合器是将两个离合器 装在一起，其中一个离合器将动力传给变速箱，称为主离合器；另一个将动力传给动力 输出轴，称为副离合器。某型离合器采用双作用式。对双作用离合器，主副离合器的位 置决定于变速箱的结构。当变速箱、轴同心，主离合器在前副离合器在后；当、 轴不同心，则主离合器在后副离合器在前。在某型拖拉机中
19、，变速箱、轴同心， 故主离合器在前副离合器在后。综合上述，某型离合器设计方案的选择上采用技术成熟的单片摩擦离合器，摩擦表面工作条件采用干式，压紧方式采用弹簧压紧式，作用方式采用双作用式。3.离合器主要参数的确定及滑磨功、温升的验算 摩擦离合器的主要参数是：离合器储备系数 、摩擦面所受压紧力 Q、摩擦面外径 D2 和内径 D1、摩擦面对数 i。3.1 离合器的储备系数 储备系数 是离合器的最大摩擦转矩 MLmax 与发动机标定转矩 M eN之比，可写成：=MLmax /MeN （3-1）储备系数 的大小对离合器的工作性能影响很大 : 太小 ,在压紧力或摩擦系数降低 时 ,就会出现传递扭矩能力不够
20、的情况， 使离合器不能可靠地传递发动机全部转矩 ,并会使 滑磨功增加 ;增大 可减少滑磨功，减轻发热和磨损，但却使瞬时发热量增大，并离合器 尺寸变大，传动系过载保护减弱，操纵功增加。对于弹簧压紧式和带有补偿弹簧的杠杆 式干式离合器， 一般 =25.;对于刚性杠杆压紧式离合器 =33.5；对于干式、弹簧压紧式、 主离合器， =2.42.6；湿式离合器 =1.52.0。双作用离合器中的副离合器的储备系数因 结合次数少， 稍小，但不宜小于 1.3。在工作繁重、离合频繁或发动机转速高时， 应取较大些。如果摩擦系数和压紧力 能保持稳定而很少变化，则 可取小些。另外。当实际有效压紧力和名义压紧力的差值 增
21、大时，应取较大的 。为了符合某型拖拉机的实际工作情况，选择主离合器的储备系数为 =26.1，副离合器的储备系数 =1.42。其中查手册有发动机的标定转矩 MeN =257.6Nm，从而得到主离合器的 最大摩擦转矩 MLmax MeN =672.34 Nm，副 离合器 的最 大摩擦转 矩MLmax M eN =519.42 N m。3.2 摩擦衬面外径 D2 和内径 D110摩擦件是摩擦离合器的主要组成元件， 其工作表面材料的物理性质和机械性能 直接影响离合器的工作性能。对材料的主要要求是：摩擦系数大而且稳定，动摩擦 系数应尽量与静摩擦系数相近；强度高，能承受冲击，高速时不易破裂和剥落；耐 磨耐
22、高温耐腐蚀和导热性能好，热变形小；长期静置时应不致黏连。此外还 要求使用寿命长，容易加工和价廉等。常用的摩擦面材料有粉末冶金材料石棉基 材料和纸基材料。粉末冶金材料：表面许用温度许用压力高温下摩擦系数和寿 命都较高。铜基粉末冶金材料主要用于湿式摩擦面，铁基粉末冶金材料摩擦系数和 许用压力都较铜基为高，但耐磨性较低，多用于干式摩擦面。石棉基材料：用石棉 加黏结剂和填料模压而成，固结在钢或铁底板上，许用工作温度较低 , 石棉衬片有较高的摩擦系数、比重小、能保证必要的机械强度、价格低、制造容易，石棉衬片 是目前使用最为广泛的摩擦件。纸基材料：用石棉植物纤维或两者的混合物相互 交织再加填料后由树脂等黏
23、结而成。这种材料具有多孔性，摩擦性能好，动静 摩擦系数相近，而且成本较低。对于某型拖拉机离合器，选用性能较好，成本较低 的石棉基材料作为摩擦件。对于采用石棉衬面的单片干式离合器，摩擦衬面外径 D2 （ mm）可参考经验公式 :D2= KD3 M eN （3-2）式中 KD 直径系数。查手册可得到某拖拉机的 KD值为 53。所以有：D2= KD3 MeN 336当摩擦片外径 D2确定后，摩擦片内径 D1可根据 D1/ D2在 0.530.70之间来确定当 D1/ D2=0.64 时，求得 D1=215.04mm，根据离合器内部和压盘的内径大小，我们取 D1=216mm 。以上计算确定的是某拖拉机
24、主离合器的内外径。对于副离合器，由于后压 板上端的通孔有分离拉杆穿过下端的通孔有前压板弹簧通过，摩擦片被限制在分离拉杆 和前压板弹簧之间的空间， 因此外径 D2 比主离合器的外径略小， 结合分离拉杆孔和主前 压板弹簧孔的尺寸，取副离合器外径 D2 =316mm。取副离合器的 D1/ D2 =0.68，则副离合 器内径 D1 =216mm。当发动机标定转矩 M eN较大，按上式初选的 D2 受到飞轮结构尺寸的限制难以实现111 时，可考虑采用双片结构， 以发动机标定转矩之半即 1 M eN代入上式， K D值可取较大值2以初选 D2。3.3 压紧力 Q0 （ N）的确定式中 Rp 摩擦合力作用半
25、径（ mm）可取 Rp=代入主离合器数据 : D2 =336mm , D1=216mm,可得 RP138mm i 摩擦面对数，单片 i=2，双片 i=4； 摩擦系数，通常干式石棉摩擦衬面取 =0.3 见下表 1将以上数据代入上式有主离合器压紧力 Q0 MRpeiN =8120 N对于副离合器：D2 =316mm , D1=216mm。可得 RP133mm。将以上数据代入有副离合器压紧力 Q0 MRpeNi =4584 N表 1 摩擦系数 和许用单位压力 q摩擦副材料q （Mpa）干式湿式钢、铸铁对钢0.150.180.030.080.250.400.61.0钢、铸铁对石棉0.250.30.08
26、0.150.100.250.20.5钢、铸铁对粉末冶金0.250.40.060.120.400.601.22.0钢、铸铁对纸基衬面0.100.130.52.53.4 离合器磨损验算离合器摩擦衬面的磨损与单位压力 q 有关，单位面积压力：12式中 S 每个环状摩擦面的面积；q 许用单位面积压力 当摩擦衬面直径较大时，相对滑磨速度大， q应取小些 。对于主离合器 : q=QS0 = （D422Q0D12） =3.14 4（338612202162） =0.156 Mpa q=Q0 = 42Q0 2 = 4 45284 2 =0.1098 MpaS （D22 D12） 3.14 （3162 2162
27、 ）查表 1 可知：主离合器和副离合器的单位面积压力 q 均在 0.100.25的合理范围内， 符合要求。3.5 滑磨功的验算离合器结合过程中由于主、从动片转速不同，产生相对滑磨，滑磨产生的热量使离 合器的摩擦元件温度升高，摩擦系数降低，传递转矩的能力下降，甚至导致摩擦衬面因 过热而烧损。 可见离合器结合过程中， 滑动功产生的热量是影响离合器寿命的重要因素。为了计算每次接合中的滑磨功，假定： 1）接合在瞬间完成； 2）整个滑磨期间离合 器所传递扭矩都等于它的最大摩擦扭矩 MM ；3）接合前从动轴不转，发动机以标定的角 速度 eN （ red/s）旋转； 4）从动轴的阻力矩和和发动机发出的扭矩都
28、等于发动机标定扭 矩 M eN 。滑磨功 W（ J）用下式计算：e2N1 1 1 2（1 1）（J1 J1 ） Je Jn式中 eN 发动机标定角速度（ rad/s）;J 转动惯量（ kgm2） ;Je 换算到主动盘上的发动机转动惯量，一般按飞轮转动惯量 Jm的 1.2 倍13计算（ kgm2）, Jm 的计算方法是把飞轮分解为若干个圆环，对各圆环的转动惯 量求和。即：Je =1.2 b （D4-d 4 ） （3-6）32式中 D 环大径；d 环小径； b厚度；3 密度， =7900Kg/ m3Jn 换算到离合器轴上的拖拉机机组的转动惯量（ kgm2），Jn =M rdq （3-7）i其中 M
29、 =（Gs +Gn）/g式中 Gn 满载拖车质量。M 拖拉机机组质量，一般按拖拉机使用时整机质量与所带满载拖车质量 之和计算（ kg）； rd 驱动轮的动力半径（ m）;i 传动系总传动比，轮式拖拉机按能带动车由静止起步各档中最高档计查手册可知 i 为因滑磨功不能作为不同等级拖拉机离合器磨损的比较指标， 为了使不同等级拖拉机具有可比性，引入单位面积滑磨功概念，并对其进行验算：14式中 i 摩擦面对数。对主离合器：W 4W= = 2 2 0.096 0.3 si i （D2 D1 ）对副离合器：= = 2 2 0.246 0.3 si i （D22 D12）主、副离合器均符合要求。3.6 离合器发热验算离合器结合过程的滑磨功转化为热量，使零件温度升高。过高的温度会使摩擦表面 的摩擦系数降低，加剧磨损。为了降低摩擦表面的温度，应加强散热通风。对于频繁结 合的离合器则应采用在高温下性能较稳定的摩擦材料，必要时可采用湿式离合器。离合器的每次接合，都会因摩擦而升温，一般接合一次的温升应小于 5C，计算 t的公式如下 :Wt 5 （ 3-9）Cml式中 热量传给验算零件的百分比；ml 验算零件的质量（
