242 某拖拉機離合器設計,拖拉機,離合器,設計 某拖拉機離合器設計- 1 -1 緒論1.1 引言拖拉 機 是 現(xiàn)代化農業(yè)生產中不可替代的動力機械。在農業(yè)生產中拖拉機與相應的農具配合具有廣泛的用途:大型拖拉機可以滿足開荒、整地、深松耕作和聯(lián)合式機械作業(yè)的需要，可以進行農田基本建設、改造低產田、進行農業(yè)開發(fā)和農村山、水、林、田、路的工程建設等;中型拖拉機既可以搞播種、中耕、施肥、噴霧和收獲等田間作業(yè)，又可以搞排灌、脫粒、農副產品加工等固定作業(yè)，還可以擔負農村繁重的農田運輸和流通領域的運輸任務:小型拖拉機適于家庭農副業(yè)開發(fā)、運輸?shù)?。離合器看似結構簡單、工作原理淺薄，但是其結構的發(fā)展卻經歷了上百年，融合了幾代人的智慧和心血才達到今天的地步，其設計理論也從傳統(tǒng)的機械、力學領域深入到熱、電、材料、控制等眾多領域。今天，技術已發(fā)展到電子化、信息化，離合器的發(fā)展也面臨著用新的技術進行改造和提高。查閱了大量文獻發(fā)現(xiàn)汽車離合器的設計文獻很多，但拖拉機離合器的文獻卻很少。1.2 離合器的作用離合器主要的功用是切斷和實現(xiàn)發(fā)動機對傳動系的動力傳遞，保證拖拉機起步時將發(fā)動機與傳動系平順地接合，確保拖拉機平穩(wěn)起步；在換檔時將發(fā)動機與傳動系分離，減少變速器中換檔齒輪之間的沖擊；在工作中受到較大的動載荷時，能限制傳動系所承受的最大轉矩，以防止傳動系各零件因過載而損壞；有效地降低傳動系中的振動和噪聲1.3 離合器的發(fā)展在早期研發(fā)的離合器結構中，錐形離合器最為成功。它是將發(fā)動機飛輪的內孔做成錐體作為離合器的主動件，采用錐形離合器的方案一直延續(xù)到 20 世紀20 年代中葉，對當時來說，錐形離合器的制造比較容易，摩擦面容易修復，摩擦材料曾用過駝毛帶、皮革帶等。那時也曾出現(xiàn)過蹄一鼓式離合器來替代錐形離合器，該結構采用的是內蹄一鼓式，這種結構型式有利于在離心力作用下使蹄緊貼鼓面，蹄一鼓式離合器所用的摩擦元件為木塊、皮革帶等，其質量較錐形離合器小。無論錐形離合器或蹄一鼓式離合器，都容易造成分離不徹底甚至出現(xiàn)主、從動件根本無法分離的自鎖現(xiàn)象?，F(xiàn)在所用的盤片式離合器的先驅是多片盤式離合器，是直到 1925 年以后才出現(xiàn)的。其主要優(yōu)點是：起步時離合器的接合比較平順、無沖擊。石棉基摩擦材料的引入和改進使得盤片式離合器可以傳遞更大的轉矩，能耐受更高的溫度。此外，由于采用石棉基摩擦材料后可用較小的摩擦面積，因而可以減少摩擦片數(shù)，這是由多片離合器向單片離合器轉變的關鍵。如今，單片干式摩擦離合器在結構設計方面相當完善，廣泛用于大、中、小各類車型中，早期的單片干式離合器有與錐形離合器相類似的問題，即離合器接合時不夠平順。第一次世界大戰(zhàn)后，單片離合器的從動盤金屬片上是沒有摩擦面片的，摩擦面片是貼附在主動件飛輪和壓盤上，彈簧布置在中央，通過杠桿放大后作用在壓盤上，某拖拉機離合器設計- 2 -后來改用多個直徑較小的彈簧，沿著圓周布置直接壓在壓盤上，使壓盤上彈簧的工作壓力分布更均勻，成為現(xiàn)在的螺旋彈簧布置方法。1.4 對所設計離合器的要求拖拉機廣泛采用片式摩擦離合器，其結構簡單，結合后傳遞動力時幾乎沒有功率損失，對離合器的基本要求：1） 在任何行駛條件下，既能可靠地傳遞發(fā)動機的最大轉矩，并有適當?shù)霓D矩儲備，又能防止過載。2） 接合時要完全、平順、柔和，保證起初起步時沒有抖動和沖擊。3） 分離時要迅速、徹底。4） 從動部分轉動慣量要小，以減輕換檔時變速器齒輪間的沖擊，便于換檔和減小同步器的磨損。5） 應有足夠的吸熱能力和良好的通風效果，以保證工作溫度不致過高，延長壽命。6） 操縱方便、準確，以減少駕駛員的疲勞。7） 具有足夠的強度和良好的動平衡，一保證其工作可靠、使用壽命長。1.5 離合器的類型的選用及結構1.5.1 離合器的類型所設計的離合器突出兩個特性:具有高性能的質量和 有相對便宜的價格。拖拉機上目前廣泛采用摩擦式離合器。它可按摩擦面的工作條件分為干式和濕式；按片數(shù)可分為單片，雙片和多片式；按壓緊方式分為彈簧壓緊式、杠桿壓緊式和液力壓緊式；按離合器在傳動系中的作用分為單作用和雙作用干式離合器的主要優(yōu)點是結構簡單，價格便宜，使用比較可靠，但在使用中也發(fā)現(xiàn)它存在摩擦系數(shù)不穩(wěn)定和磨損較大，影響使用壽命;濕式離合器的工作可靠，壽命更長，使用中無需經常調整，由于摩擦表面用油冷卻，溫度較低，有較強的起步能力，摩擦系數(shù)穩(wěn)定，使用壽命長，但是濕式離合器優(yōu)點的發(fā)揮是一定要在某溫度范圍內才能實現(xiàn)的，超過這一溫度范圍將起負面效應，正因為有較嚴的要求，所以濕式離合器的結構要比干式復雜得多，這正是造成了一般情況下盡量采用干式離合器的主要原因。.單片干式摩擦離合器具有從動部分轉動慣量小、散熱性好、結構簡單、調整方便、尺寸緊湊、分離徹底等優(yōu)點:而雙片和多片式離合器接合雖較平順，但分離不徹底、從動部分轉動慣量大、中間壓盤散熱不良，一般只應用在徑向尺寸受限或采用單片時摩擦轉矩不夠的場合.離合器的摩擦材料我國以石棉基的摩擦襯面用得較多，適于在中、輕載荷下工作，制造容易，成本低:粉末冶金襯面適宜于重載荷下工作，制造成本高。彈簧壓緊式離合器的壓緊力可由布置在圓周上的若干個旋轉彈簧產生，也可由碟形彈簧、膜片彈簧或由一個中央螺旋彈簧產生。在離合器中應用較多的是圓柱螺旋彈簧、碟形彈簧和膜片彈簧綜上最終設計的離合器為圓柱彈簧單片干式離合器。1.5.2 離合器的結構某拖拉機離合器設計- 3 -1）主動部分 包括飛輪、離合器蓋和壓盤，它與發(fā)動機曲軸一起旋轉。離合器蓋用螺釘固定在飛輪上，壓盤一般通過凸臺或傳動片與離合器蓋聯(lián)接，由飛輪帶動旋轉。分離或接合離合器時，壓盤作少量的軸向移動。2）從動部分 包括從動盤和離合器軸。從動盤安裝在飛輪與壓盤之間，從動盤通過轂孔內花鍵與離合器聯(lián)接，可作少量軸向移動。離合器軸用聯(lián)軸器聯(lián)接到變速器的主動軸上。3）壓緊機構 由裝在壓盤與離合器蓋之間的螺旋彈簧組成，螺旋彈簧在壓盤四周方向上均勻分布。4）操縱機構 由分離軸承、分離軸承座、分離杠桿、踏板、撥叉等組成。分離軸承座活套在離合器軸上，并可軸向移動。分離杠桿支撐在離合器蓋上，通過分離杠桿與壓盤聯(lián)接。分離杠桿沿壓盤圓周均布。2 離合器主要參數(shù)的確定片式摩擦離合器的主要參數(shù)是：離合器儲備系數(shù) β、摩擦面所受壓緊力F、摩擦面外徑 D2 和內徑 D1。已知技術參數(shù)：發(fā)動機轉速：1500r/min，發(fā)動機功率：55kw，發(fā)動機標定轉矩：T eb為 351.2N·m2.1 離合器的儲備系數(shù) β儲備系數(shù) β 是離合器的最大摩擦轉矩 TLmax與發(fā)動機標定轉矩 Teb之比，可寫成：β=T Lmax/Teb 儲備系數(shù) β 的大小對離合器的工作性能影響很大:β 太小,在壓緊力或摩擦系數(shù)降低時,使離合器不能可靠地傳遞發(fā)動機全部轉矩,并會使滑磨功增加;增大β 可減少滑磨功，減輕發(fā)熱和磨損，但離合器尺寸變大，傳動系過載保護減弱，操縱功增加。對于彈簧壓緊式和帶有補償彈簧的杠桿式離合器，一般β=2.4~2.6;剛性杠桿壓緊式干式離合器 β=2.8~3.5；濕式離合器 β=2.0~2.5.雙作用離合器中的副離合器的儲備系數(shù)可低于主離合器，但不宜小于 2.0.在工作繁重、離合頻繁或發(fā)動機轉速高時，β 應取較大些；如果摩擦系數(shù)和壓緊力較穩(wěn)定，則 β 可取小些。為了符合履帶拖拉機的實際工作情況，選擇離合器的儲備系數(shù)為 β=2.5。其中有發(fā)動機的標定轉矩 Teb為 351.2N·m，從而得到離合器的最大摩擦轉矩：TLmax=β·T eb=2.5·351.2=878 N·m。2.2 摩擦襯面外徑 D2 和內徑 D1對于采用石棉襯面的單片干式離合器，摩擦襯面外徑 D2 （ mm）可參考經驗公式初選： D 2= KD 3ebT式中 K D———直徑系數(shù)。查手冊初選 KD值為 55。所以有：D2= KD =55× =55×7.055=388.025mm≈388 mm3ebT351.當摩擦片外徑 D2確定后，摩擦片內徑 D1可根據(jù) D1/ D2在 0.53～0.70 之間來確定當 D1/ D2=0.53 時，求得 D1=205.64mm，根據(jù)離合器內部和壓盤的內徑大小，我們取 D1=204mm 。當發(fā)動機標定轉矩 Teb較大，按上式初選的 D2受到飛輪結構尺寸的限制某拖拉機離合器設計- 4 -難以實現(xiàn)時，可考慮采用雙片結構，以發(fā)動機標定轉矩之半代入上式。K D值可取較大值以初選 D2。2.3 壓緊力 F（N）的確定由公式 F= nRTPeb???10式中 R P———摩擦合力作用半徑（mm）; 可取 RP= ; ???????213D代入數(shù)據(jù) D 2 =388mm , D1=204mm, 可得 RP≈152.8mmn——摩擦面對數(shù)，單片 n=2，雙片 n=4；μ——摩擦系數(shù)，通常干式石棉摩擦襯面取 μ=0.3 見下表 1將以上數(shù)據(jù)代入上式有：KNF57.928.153.0???離合器摩擦襯面的磨損與單位壓力 P 有關。P= )(421D??驗算的單位壓力 P 應在表 1 所給的范圍內。當摩擦襯面直徑較大時，相對滑磨速度大，P 應取小些。驗算： ??MPa12.024384.9576?????表 1 摩擦系數(shù) μ 和許用單位壓力［P］驗算： ??MPaP12.0243814.9576?????得到的 P 在 0.10~0.25 的范圍內。符合要求。μ ［P］(Mpa)摩擦副材料干式 濕式 干式 濕式鋼、鑄鐵對鋼 0.15~0.18 0.03~0.08 0.25~0.40 0.6~1.0鋼、鑄鐵對石棉 0.25~0.3 0.08~0.15 0.10~0.25 0.2~0.5鋼、鑄鐵對粉末冶金 0.25~0.4 0.06~0.12 0.40~0.60 1.2~2.0鋼、鑄鐵對紙基襯面 — 0.10~0.13 0.5~2.5某拖拉機離合器設計- 5 -3.離合器滑磨功、溫升的驗算3.1 離合器滑磨功驗算離合器結合過程中由于主、從動片轉速不同，產生相對滑磨，滑磨產生的熱量使離合器的摩擦元件溫度升高，摩擦系數(shù)降低，傳遞轉矩的能力下降，甚至導致摩擦襯面因過熱而燒損?？梢婋x合器結合過程中，滑動功產生的熱量是影響離合器壽命的重要因素。離合器結合一次的滑磨功 W（J）用下式估算：W= =37623.73（J） ????????Teeb1122??式中 ——發(fā)動機曲軸的標定轉速（rad/s）;1500 rad/s2eb?β——離合器儲備系數(shù)；——換算到曲軸上的發(fā)動機運動部分的轉動慣量，一般按飛輪轉eJ動慣量 Jm的 1.2 倍計算（kgm 2）;JT ——換算到離合器軸上的拖拉機機組的轉動慣量（kgm 2） ；JT = ??/?ird——拖拉機機組質量，一般按拖拉機使用時整機質量與所帶滿載拖車質量之和計算（kg） ；——驅動輪的動力半徑（m）; dr——傳動系總傳動比，輪式拖拉機按能帶拖車由靜止起步各檔中?i最高檔計算。為 40.3 通常以單位摩擦面積的滑動功（單位滑磨功）ω 來評價離合器的耐磨性：ω= (J/mm2)????3.02.04381.27.6441212 ????????DnW?符合要求。式中 n——摩擦面對數(shù)。3.2 離合器溫升驗算驗算受熱最嚴重的零件在離合器接合一次中溫升 Δτ。當采用石棉襯面時，應驗算壓盤（單片式）或中間壓盤（雙片或多片式）的溫升。Δτ= （°C）51??mcW?某拖拉機離合器設計- 6 -式中：——所驗算零件吸收熱量占總熱量的百分比，單片式 =0.5；雙片? ?或多片式的中間壓盤 = ； ?n2——驗算零件的質量（kg）1mc——比熱容，鋼、鐵比熱容為 481.5J/kg·°C離合器大概質量為 100Kg,代入數(shù)據(jù)可得：Δτ= 符合要求10.53762.0.39548W??????如果 Δτ 過大，應采取措施加強通風散熱或加大零件質量，保證摩擦表面的最高溫度不致過高，防止摩擦系數(shù)急劇降低導致襯面燒損。也可改用高溫下性能較穩(wěn)定的粉末冶金襯面或采用濕式離合器。4 離合器主要零件的結構與設計4.1 壓緊彈簧布置在圓周上的螺旋彈簧個數(shù) z 一般為 3 的倍數(shù)，在此去 15 個彈簧。離合器接合時，每個彈簧產生的壓緊力 F0=F/z ；分離時，由于彈簧變形量增加，彈簧壓力增大至 F0+ΔF 0 = F0 +nk·ΔS。式中 k 為彈簧剛度，一般在 25~40N/mm范圍內；ΔS 為分離時每對摩擦面間的間隙；n 為摩擦面對數(shù)。當 n=2（單片式）時，ΔS=0.75~1.0mm；n=4 (雙片式)時，ΔS=0.5~0.9mm；n＞4(多片式)時，ΔS=0.3~0.45mm。當襯面間裝有波狀彈簧片時，ΔS 應相應增大。離合器徹底分離時，彈簧變形量最大，其剪切應力 τ（Mpa）也最大，可按下式計算:??308dKDFP??????式中 D P——彈簧圈中徑（mm） ；d——彈簧鋼絲直徑（mm）,尺寸應符合標準；K——彈簧的曲度系數(shù)，=1.28 =5.4.C615.04???dCP?通常取 C=5~8,對碳素彈簧鋼絲和 60SiMn 等材料，許用剪切應力［τ］=600～800Mpa,最大不超過 900 Mpa.彈簧的剛度 k 為：（N/mm）2.598304??pDnGd式中 G ——鋼的剪切彈性模量， G = Mpa；410.8?——彈簧的有效工作圈數(shù)。0n某拖拉機離合器設計- 7 -彈簧鋼絲直徑 =5mm。?????ZCKFd6.1彈簧中徑 DP=D-d=32-5=27mm。D 為彈簧外徑取值為 32mm。彈簧有效的工作圈數(shù) = 0n5.834?pkGd將上述數(shù)據(jù)代入 =460（Mpa）≤［τ］=600～800Mpa??3KFP??????符合要求。如增加 可使彈簧剛度下降，操縱省力，但因受結構布置或彈簧穩(wěn)定性的0n限制， 不宜過大。通常把 ΔF 0 /F0 =0.2 作為一個指標來初步確定彈簧剛度，然后求 。彈簧總圈數(shù) N= +（1.5~2） 。 n當彈簧壓力不夠，增加彈簧個數(shù)又受結構布置限制時，為避免因采用較粗的彈簧鋼絲導致剛度過大，常采用組合彈簧，即兩個中徑不同，旋向相反的內外彈簧套在一起，內、外彈簧需分別定位。 4.2 離合器軸離合器軸的結構取決于離合器的類型和傳動系的布置。1.選擇軸的材料為 ，經調質處理查得鋼#45??111640,,27,.bb????????2.求主動齒輪上功率 P，轉速 n 和轉矩 T。P 的確定：其中 P= 0p式中 Po—發(fā)動機的功率。 因此 P=55kw。N 的確定：取拖拉機一檔時的轉速為計算依據(jù)：由 n= 。0n式中 —發(fā)動機在額定功率下的轉速,轉矩 的確定：0n T=9550000x =9550000x N。Tpn510初步確定軸的最小直徑：由于軸屬于轉軸只受轉矩的作用，應按扭轉強度條件計算軸的直徑。扭轉強度條件為 。??95T TTpw?????式中： —軸的扭轉切應力 ，T—軸所受的扭矩 Nmm，n—軸的轉速 n/ 分T?MPa鐘， —軸的抗扭截面摸量， ，P—軸所傳遞的功率 kw, —軸的許用w3m??T?扭轉切應力。某拖拉機離合器設計- 8 -對實心軸 = ，以此代入上式可得軸的直徑Tw3165d??（mm）??33(90)Tpcn????式中 c 為取決于軸材料的許用扭轉切應力 的系數(shù) 把數(shù)據(jù)代入上式得：T?33min526.8910pdcm???輸入主動軸的最小直徑顯然是右端螺桿處的直徑，為了使所 選的軸直徑 d與螺母的內螺紋孔相適應，故需同時選取螺母，查機械設計手冊選軸徑為d=27mm。1、 按彎扭合成應力校核軸的強度（1） 求作用在花鍵的力因已知花鍵的直徑為d=36mm。 0tan7261tan2643rFN????5costN式中 —花鍵所受的圓周力。t—花鍵所受的徑向力。rF—花鍵所受的軸向力。a（2） 求作用于軸上支反力：將 ， ， 三個力分解到水平和垂直兩個平面來進行分析：tra求垂直面的支承反力： 1 7502643021253.61253ravldF NL?????????212643089rv N?求水平面的支承反力： 127.5tHF??求垂直面彎矩并作彎矩圖：39.871tTd?某拖拉機離合器設計- 9 -2389675142avlMFNm???'1 0??求水平面彎矩并作彎矩圖： 17536091368.2aHl???' 8.MNm求合成彎矩并作彎矩圖 22214653187.5401avaH Nm???????2' ' ' 2(0)6.598?2、 軸的轉矩 T=2323739Nmm3、4、 求危險截面的當量彎矩，有圖可見齒輪中間截面為危險截面，其當量彎矩力 如認為軸的扭切應力是脈動循環(huán)變應力，取折合系數(shù)??22eaMT???a=0.6,代入上式可得 ?221459803790.673e Nm??5、 校核軸的強度已知軸的計算彎矩后即可針對某些危險截面（即計算彎矩大而直徑可能不足的截面）作為強度校核計算，通常只校核軸上承受最大計算彎矩的截面某拖拉機離合器設計- 10 -的強度。式中 w—彎矩 值為 代入上式可得eM??330.12dw????= 故符合要求。e ??132074.56.18PaMPa?????故 安 全 ??FP??5 壓盤、離合器蓋、分離杠桿與從動盤5.1 壓盤 壓盤應具有足夠的質量和散熱能力，以減少離合器接合過程中的溫升。壓盤應具有較大的剛度，保證彈簧對摩擦面的壓緊力分布均勻，并減少受熱后的變形。壓盤在飛輪或離合器蓋的驅動下高速旋轉，因此要進行靜平衡，一般不平衡度不大于 800g·mm。壓盤與飛輪應保持良好對中，并由飛輪或離合器蓋驅動。一般驅動方式有：螺栓驅動、凸塊驅動、銷驅動，鍵驅動和花鍵驅動。這些驅動方式在壓盤軸向移動時都有摩擦和磨損。當采用螺旋彈簧壓緊離合器時，為防止彈簧受熱退火，在彈簧與壓盤之間加隔熱墊片。5.2 離合器蓋 一般采用鋼板沖壓或灰鑄鐵制造，我們采用鑄鐵制造，剛度足夠，否則影響離合器的工作特性，增大操縱時的分離行程，減小壓盤升程，嚴重時使摩擦面不能徹底分離。要與飛輪軸線保持良好的對中，以免影響總成的平衡和正常的工作，要進行靜平衡，不平衡度不應大于 500 g·mm。在離合器蓋的周圍上，在不影響去剛度、強度要求條件下，為了便于通風散熱，防止摩擦表面溫度過高，可在離合器蓋上開較大的通風窗孔，或在蓋上加設通風扇片等。5.3 分離杠桿 分離杠桿用三根，徑向布置，分離杠桿采用簡單鉸鏈支承，離杠桿的結構形狀應保證有足夠的剛度;要有調整裝置以使各杠桿內端與分離軸承端面有相等的間隙；杠桿支撐處的摩擦損失要??；注意減少杠桿離心力對鉸支點的力矩，若此力矩使杠桿內端經常抵壓分離軸承，會使軸承很快損壞，若此力矩使杠桿內端向遠離分離軸承方向轉動，又會使離合器的壓緊力降低。在實際中應使杠桿質心接近支點，同時利用反壓彈簧限制杠桿內端甩向分離軸承。5.4 從動盤 從動盤 目前國產拖拉機離合器中采用鉚有石棉摩擦襯面的從動盤較多，它由從動盤港片、摩擦襯面和花鍵轂構成。而帶有扭轉減振器的從動盤正日益增多地被用在拖拉機離合器上。摩擦襯面應具有較高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)；耐磨、熱穩(wěn)定性好；摩擦面間不易發(fā)生膠合現(xiàn)象；具有足夠的機械強度。摩擦襯面按制造工藝、粘結劑和填料某拖拉機離合器設計- 11 -不同而有許多品種， 粉末冶金襯面有銅基和鐵基兩大類、模壓型石棉基摩擦襯面、干式粉末冶金襯面。其中模壓型石棉基的摩擦襯面用的較多。石棉襯面由石棉纖維加銅絲（或銅末） 、粘結劑（通常用樹脂或橡膠）和特種添加劑熱壓而成。它具有較高的摩擦系數(shù)(μ=0.3~0.4),密度小，低溫時性能穩(wěn)定，耐磨，具有必要的強度，制造容易，成本低，適用于中、輕載下工作。因此我們選用該品種的摩擦襯面。6 離合器軸制動器6.1 設計制動器原因拖拉機行駛速度低，行走裝置本身的行走阻力很大，一旦離合器分離切斷發(fā)動機向傳動部分的動力輸出，拖拉機將很快減速停車，此時與整車相連的變速箱第二軸(變速箱的從動軸，動力輸出軸)及第二軸上的齒輪也隨之停轉。但這時，離合器的從動部分及其相連的傳動軸聯(lián)軸節(jié)，變速箱第一軸（變速箱的主動軸，動力的輸入軸）和第一軸上的齒輪在慣性作用下仍在轉動。踩下離合器踏板，在很短的時間內就換擋，會因為變速箱第一軸上的齒輪在轉動，第二軸上的齒輪不轉，待嚙合的齒輪之間存在著較大的線速度差，使掛檔打齒或換擋時間拖的很長（踏下離合器踏板以后，經較長的時間等待，待第一軸上的齒輪也停轉之后才能掛上檔） 。拖拉機離合器小制動器的作用，正是在離合器分離以后，立即制動離合器軸，讓與之相連的變速箱第一軸及第一軸上的齒輪立即停轉，與不轉的變速箱第二軸齒輪線速度相適應，實現(xiàn)順利換擋。6.2 制動器工作原理當駕駛員踏下離合器踏板的時候，由于杠桿原理，會導致分離軸承座 1 往左邊運動，同時帶動制動壓盤 6 往左運動，這時雖然離合器已經分離，但離合某拖拉機離合器設計- 12 -器軸由于慣性仍在轉動，當制動壓盤接觸到制動器摩擦片 5 的時候，在摩擦力的作用下，會讓與摩擦片鉚接在一起的制動盤 2 產生一個和離合器軸轉動方向相反的轉矩，這個轉矩的大小足以讓離合器軸在駕駛員踏下離合器踏板，離合器壓盤分離的同時停轉下來。7 聯(lián)軸節(jié)由于通常將離合器和變速器依次剛性聯(lián)接并安裝在車架上，離合器輸出軸軸線與變速器輸入軸軸線，無論是從設計制造要求，還是從裝配使用效果，都難以使兩軸線達到較理想的重合，故在離合器和變速器之間采用聯(lián)軸器。7.1 設計聯(lián)軸器應滿足要求① 當所連接兩軸的相對位置在預計的范圍內變動時，應能可靠地傳遞動力。② 連接的兩軸能夠盡量接近均勻地等速運轉，由于萬向節(jié)的夾角變化而產生的附加載荷、振動和噪聲應在允許的范圍內。③ 動效率高，壽命長，結構簡單，制造方便和維修容易。7.2 聯(lián)軸器類型選用目前拖拉機上常用的聯(lián)軸節(jié)有彈性聯(lián)軸節(jié)和剛性聯(lián)軸節(jié)。剛性聯(lián)軸節(jié)又分套筒式、十字軸式萬向節(jié)、準等速萬向節(jié)和等速萬向節(jié)。根據(jù)彈性元件的材料、形狀不同，彈性聯(lián)軸節(jié)有不同的結構形式。根據(jù)拖拉機工作情況：被連接的兩軸夾角 α（3°～4°）不大和微量徑向位移Δ（1~2mm）時選用彈性聯(lián)軸節(jié)利用彈性元件傳遞動力，它結構簡單，不需保養(yǎng)，常用在傳動系中，并且彈性元件能吸收沖擊和振動能量，它能減少傳動系中高峰沖擊載荷，扭轉振動及共振現(xiàn)象，有利于提高傳動系的可靠性和壽命。故所設計拖拉機離合器和變速器之間選用橡膠金屬套筒式彈性聯(lián)軸節(jié)。它包括兩個彈性聯(lián)軸節(jié)，其中左邊一個與離合器相連，右邊一個與變速器輸入軸相連，兩軸又通過傳動軸 5 互相聯(lián)接。在兩個鉚合在一起的聯(lián)接盤 2 內，裝有四個橡膠塊 3 和空心銷 10。鋼絲網(wǎng)層 12 與橡膠塊制成一體，并焊接在空心銷上。其中兩個空心銷用螺栓 9 聯(lián)接在聯(lián)軸節(jié)叉 4 上;另兩個用螺栓聯(lián)接在聯(lián)軸節(jié)叉 11 上，兩個聯(lián)軸節(jié)叉互成十字形。另一個聯(lián)軸節(jié)叉 6 和傳動軸 5 制成一體。傳動軸 5 與與聯(lián)軸節(jié)叉 4 用花鍵聯(lián)接，這樣即便于安裝，又能容許連個聯(lián)軸節(jié)有少量的軸向移動。當離合器軸與變速器輸入軸軸線有一定的偏斜時，這種聯(lián)軸器依靠橡膠塊的彈性變形仍能可靠的傳遞轉矩。工作原理如下圖：某拖拉機離合器設計- 13 -8 離合器的工作原理當駕駛員踏下踏板 1，利用杠桿原理，可實現(xiàn)主離合器分離叉 2 逆時針旋轉一個角度，也就是向左擺動，就帶動分離軸承座 3 向左運動，分離軸承座就壓在均布于主離合器蓋上的分離杠桿 4，帶動分離桿螺栓 5 向左移動，實現(xiàn)從動盤 6 與飛輪 7 的分離，實現(xiàn)動力傳輸?shù)那袛?。當駕駛員腳松開踏板，由于松緊彈簧 8 的作用，實現(xiàn)主離合器分離叉向右退回原位，解除對分離杠桿 4 的壓力，再由主離合器壓緊彈簧 9 使從動盤 6 與飛輪 7 的迅速接合，從而實現(xiàn)動力的重新傳輸。某拖拉機離合器設計- 14 -參 考 文 獻[1]楊明忠，朱家誠 .機械設計.武漢理工大學出版社 ， 2001.10[2]卜炎. 機械傳動裝置設計手冊（下）. 機械工業(yè)出版社 ， 1998[3]成大先. 機械設計圖冊零部件的結構與組合. 化學工業(yè)出版社， 1997 某拖拉機離合器設計- 15 -[4]機械電子工業(yè)部洛陽拖拉機研究所. 拖拉機設計手冊.機械工業(yè)出版社， 1994 [5]李文哲 ，許綺川. 汽車拖拉機學. 中國農業(yè)出版社， 2006[6]《拖拉機》編輯部. 拖拉機設計和計算. 上?？茖W技術文獻出版社， 1980 [7]于永泗，齊民主. 機械工程材料. 大連理工大學， 2003[8]劉惟信. 汽車設計[M]. 清華大學出版社, 2001[9]譚建榮，張樹有，陸國棟，施岳定。 圖學基礎教程。 高等教育出版社，1999[10]曾志新，呂明. 機械制造技術基礎. 武漢理工大學出版社，2004[11]余桂英，郭紀林. AutoCAD 2006 中文版使用教程. 大連理工大學出版社，2006[12]劉鴻文. 材料力學. 高等教育出版社， 2004[13]邵立新，夏素民，孫江宏.Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 清華大學出版社，2007致謝隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設計也接近了尾聲。經過一個多月的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識實在太欠缺。自己要學習的東西還太多，通過這次畢業(yè)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工某拖拉機離合器設計- 16 -作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學?？傊?，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。通過這次畢業(yè)設計,我深刻體會到作為一名設計員的艱辛。設計一產品并不是輕面易舉的，需要付出艱辛的勞動，耗費大量腦力勞動。在我設計的這一組合銑床中，看上去十分簡單，只是一些齒輪，軸組成，但實際上不是那么簡單，從總體方案的確定到材料的選擇；從軸承的布局到標準件的選用；從參數(shù)的確定到圖紙的生成，無不凝聚了勞動的汗水?？傊厴I(yè)設計是一塊綜合性測試。它測試我們掌握知識的全面性。有利于提高我們對知識的掌握，是對我們走進社會的一個演習。在此要感謝我的指導老師黎靜老師和其他老師對我悉心的指導，感謝老師給我的幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。某拖拉機離合器設計,專業(yè)：農業(yè)機械化及其自動化 班級：農機化051 姓名：羅春生 指導老師：黎 靜,離合器設計,第一節(jié) 概述 第二節(jié) 離合器的結構方案選擇 第三節(jié) 離合器主要參數(shù)計算 第四節(jié) 離合器主要結構設計 第五節(jié) 離合器主要結構的工作原理,第一節(jié) 概述,離合器的主要功能是切斷和實現(xiàn)對傳動系的動力傳遞。主要作用： (1)汽車起步時將發(fā)動機與傳動系平順地接合，確保汽車平穩(wěn)起步； (2)在換擋時將發(fā)動機與傳動系分離，減少變速器中換擋齒輪之間的沖擊； (3)限制傳動系所承受的最大轉矩，防止傳動系各零件因過載而損壞； (4)有效地降低傳動系中的振動和噪聲。,摩擦離合器主要組成,摩擦離合器主要由主動部分（發(fā)動機飛輪、離合器蓋和壓盤等）、從動部分（從動盤）、壓緊機構（壓緊彈簧）和操縱機構（分離叉、分離軸承、離合器踏板及傳動部件等）四部分組成。 主、從動部分和壓緊機構是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳遞動力的基本結構。操縱機構是使離合器主、從動部分分離的裝置。,離合器動演示,離合器設計的基本要求,在任何行駛條件下，既能可靠地傳遞發(fā)動機的最大轉矩，并有適當?shù)霓D矩儲備，又能防止過載。 接合時要完全、平順、柔和，保證起初起步時沒有抖動和沖擊。 分離時要迅速、徹底。 從動部分轉動慣量要小，以減輕換檔時變速器齒輪間的沖擊，便于換檔和減小同步器的磨損。 應有足夠的吸熱能力和良好的通風效果，以保證工作溫度不致過高，延長壽命。 操縱方便、準確，以減少駕駛員的疲勞。 具有足夠的強度和良好的動平衡，一保證其工作可靠、使用壽命長。,第二節(jié) 離合器的結構方案選擇,。,,,,,,按其從動 盤的數(shù)目,單片 雙片 多片,根據(jù)壓緊彈簧 布置形式,,圓周布置 中央布置 斜向布置等,根據(jù)使用的 壓緊彈簧形式,,圓柱螺旋彈簧 圓錐螺旋彈簧 膜片彈簧離合器,摩擦面的工作條件,,干式 濕式,1．從動盤數(shù)的選擇,單片離合器（圖2-1）結構簡單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調整方便，從動部分轉動慣量小，在使用時能保證分離徹底、接合平順。,雙片離合器（圖2-2）傳遞轉矩的能力較大，徑向尺寸較小，踏板力較小，接合較為平順。但中間壓盤通風散熱不良，分離也不夠徹底。,圖2-1 單片離合器,圖2-2 雙片離合器,多片離合器主要用于行星齒輪變速器換擋機構中。它具有接合平順柔和、摩擦表面溫度較低、磨損較小，使用壽命長等優(yōu)點，主要應用于重型牽引車和自卸車上。,2．壓緊彈簧和布置形式的選擇,周置彈簧離合器的壓緊彈簧采用圓柱螺旋彈簧，其特點是結構簡單、制造容易，因此應用較為廣泛。當發(fā)動機最大轉速很高時，周置彈簧由于受離心力作用而向外彎曲，使離合器傳遞轉矩能力隨之降低。,中央彈簧離合器的壓緊彈簧，布置在離合器的中心?？蛇x較大的杠桿比，有利于減小踏板力。通過調整墊片或螺紋容易實現(xiàn)對壓緊力的調整，多用于重型汽車上。,斜置彈簧離合器的顯著優(yōu)點是摩擦片磨損或分離離合器時，壓盤所受的壓緊力幾乎保持不變。具有工作性能穩(wěn)定、踏板力較小的突出優(yōu)點。此結構在重型汽車上已有采用。,圓柱彈簧離合器（圖2-3）的優(yōu)點：,1）圓柱彈簧具有較理想的非線性特性； 2）結構簡單，軸向尺寸小，零件數(shù)目少，質量小； 圖2-3 3）高速旋轉時，壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定； 4）壓力分布均勻，摩擦片磨損均勻； 5）易于實現(xiàn)良好的通風散熱，使用壽命長； 6）平衡性好； 7）有利于大批量生產，降低制造成本。,圓柱彈簧的制造工藝較復雜，對材質和尺寸精度要求不高。,,以 具有高性能的質量 有相對便宜的價格 為出發(fā)點，最后選定為：圓柱彈簧干式單片離合器。,,第三節(jié) 離合器主要參數(shù)的計算,基本參數(shù)主要：離合器儲備系數(shù)β、單位壓力ρ0 、摩擦面外徑D2 和內徑D1。 1．離合器儲備系數(shù)β 儲備系數(shù)β是離合器一個重要設計參數(shù)，它反映了離合器傳遞發(fā)動機最大轉矩的可靠程度。在選擇β時，應保證離合器應能可靠地傳遞發(fā)動機最大轉矩、要防止離合器滑磨過大、要能防止傳動系過載。因此，在選擇β時應考慮以下幾點： 1）為可靠傳遞發(fā)動機最大轉矩，β不宜選取太??； 2）為減少傳動系過載，保證操縱輕便，β又不宜選取太大； 3）當發(fā)動機后備功率較大、使用條件較好時，β可選取小些； 4）當使用條件惡劣，為提高起步能力、減少離合器滑磨，β應選取大些； 5）車輛總質量越大，β也應選得越大； 6）柴油機工作比較粗暴，轉矩較不平穩(wěn)，選取的β值應比汽油機大些； 7）發(fā)動機缸數(shù)越多，轉矩波動越小，β可選取小些；,2．單位壓力ρ0 單位壓力ρ0對離合器工作性能和使用壽命有很大影響，選取時應考慮離合器的工作條件，發(fā)動機后備功率大小，摩擦片尺寸、材料及其質量和后備系數(shù)等因素。 離合器使用頻繁，發(fā)動機后備系數(shù)較小時， ρ0應取小些；當摩擦片外徑較大時，為了降低摩擦片外緣處的熱負荷， ρ0應取小些；后備系數(shù)較大時，可適當增大ρ0 。 3．摩擦面外徑D2 和內徑D1 　　在離合器結構形式及摩擦片材料選定、其他參數(shù)已知或選取后，結合以上數(shù)據(jù)即可估算出摩擦片尺寸。 摩擦片外徑D（mm）也可根據(jù)如下經驗公式選用 摩擦片的厚度b主要有3.2mm、3.5mm和4.0mm三種。選用4.0mm的。,,,,第四節(jié) 離合器的主要結構設計,離合器主要結構包括：壓緊彈簧、離合器軸 、壓盤、離合器蓋、分離杠桿與從動盤 。,,離合器工作原理 小制動器工作原理,第五節(jié) 離合器的主要結構工作原理,1 離合器工作原理,當駕駛員踏下踏板1，利用杠桿原理，可實現(xiàn)主離合器分離叉2逆時針旋轉一個角度，也就是向左擺動，就帶動分離軸承座3向左運動，分離軸承座就壓在均布于主離合器蓋上的分離杠桿4，帶動分離桿螺栓5向左移動，實現(xiàn)從動盤6與飛輪7的分離，實現(xiàn)動力傳輸?shù)那袛唷?當駕駛員腳松開踏板，由于松緊彈簧8的作用，實現(xiàn)主離合器分離叉向右退回原位，解除對分離杠桿4的壓力，再由主離合器壓緊彈簧9使從動盤6與飛輪7的迅速接合，從而實現(xiàn)動力的重新傳輸。,2 小制動器工作原理,設計小制動器原因： 拖拉機行駛速度低，行走裝置本身的行走阻力很大，一旦離合器分離切斷發(fā)動機向傳動部分的動力輸出，拖拉機將很快減速停車，此時與整車相連的變速箱第二軸(變速箱的從動軸，動力輸出軸)及第二軸上的齒輪也隨之停轉。但這時，離合器的從動部分及其相連的傳動軸聯(lián)軸節(jié)，變速箱第一軸（變速箱的主動軸，動力的輸入軸）和第一軸上的齒輪在慣性作用下仍在轉動。 踩下離合器踏板，在很短的時間內就換擋，會因為變速箱第一軸上的齒輪在轉動，第二軸上的齒輪不轉，待嚙合的齒輪之間存在著較大的線速度差，使掛檔打齒或換擋時間拖的很長（踏下離合器踏板以后，經較長的時間等待，待第一軸上的齒輪也停轉之后才能掛上檔）。 拖拉機離合器小制動器的作用，正是在離合器分離以后，立即制動離合器軸，讓與之相連的變速箱第一軸及第一軸上的齒輪立即停轉，與不轉的變速箱第二軸齒輪線速度相適應，實現(xiàn)順利換擋。,當駕駛員踏下離合器踏板的時候，由于杠桿原理，會導致分離軸承座1往左邊運動，同時帶動制動壓盤6往左運動，這時雖然離合器已經分離，但離合器軸由于慣性仍在轉動，當制動壓盤接觸到制動器摩擦片5的時候，在摩擦力的作用下，會讓與摩擦片鉚接在一起的制動盤2產生一個和離合器軸轉動方向相反的轉矩，這個轉矩的大小足以讓離合器軸在駕駛員踏下離合器踏板，離合器壓盤分離的同時停轉下來,聯(lián)軸器結構,包括兩個彈性聯(lián)軸節(jié)，其中左邊一個與離合器相連，右邊一個與變速器輸入軸相連，兩軸又通過傳動軸5互相聯(lián)接。在兩個鉚合在一起的聯(lián)接盤2內，裝有四個橡膠塊3和空心銷10。鋼絲網(wǎng)層12與橡膠塊制成一體，并焊接在空心銷上。其中兩個空心銷用螺栓9聯(lián)接在聯(lián)軸節(jié)叉4上;另兩個用螺栓聯(lián)接在聯(lián)軸節(jié)叉11上，兩個聯(lián)軸節(jié)叉互成十字形。另一個聯(lián)軸節(jié)叉6和傳動軸5制成一體。傳動軸5與與聯(lián)軸節(jié)叉4用花鍵聯(lián)接，這樣即便于安裝，又能容許連個聯(lián)軸節(jié)有少量的軸向移動。當離合器軸與變速器輸入軸軸線有一定的偏斜時，這種聯(lián)軸器依靠橡膠塊的彈性變形仍能可靠的傳遞轉矩,謝謝,back,