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东风300拖拉机独立操纵式,东风,拖拉机,独立,操纵
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毕业设计（论文） 中期 报告 题目：东风 300 拖拉机独立操纵式 双作用离合器设计 1 设计（论文）进展状况 定了整体布局 与 装配 独立操纵式双作用离合器 整体布局装配 图 ， 如 图 1 所示。 图 1 独立操纵式双作用离合器图 合器主要参数的 计算 摩擦离合器的主要参数是：离合器储备系数 、摩擦面外径 内径 离合器的储备系数 储备系数 是离合器的最大摩擦转矩 = 为 了 符合 某型拖拉机 的实际 工作 情况，选择 主 离合器 =离合器 = 已知：发动机功率 速 2500r/据公式： 9550*P=T*n P=功率单位 T=转矩单位 N m， n 分 =每分钟转速单位转 /分钟 得出 转矩m。 从而得到 主 离合器的最大摩擦转矩M m m，副离合器 的最大摩擦转矩M m m。 擦 压盘 外径 内径 于采用石棉衬面的单片干式离合器，摩擦衬面外径 参考经验公式 : 3 直径系数。 查手册可得到某拖拉机的值为 55。所以有： 3K 摩擦片外径 定后，摩擦片内径 根据 间来确定 ，当 ，求得 取副离合器外径 236副离合器的 副离合器内径 120 2 存在问题及解决措施 在的问题 (1) 对 离合器的 结构分析不够透彻 ； (2) 主、副离合器的分离质量较难控制 ,此 时最容易出现的问题是离合器分离不彻底。 决措施 (1) 多看书，更加细致的对 离合器 进行分 ； (2) 在离合器盖安装面上增加调整垫片 ,缩小碟形弹簧工作压力点变化范围 ,提高 最小分离间隙保证水平 。 3 后期工作安排 (1) 完善 离合器 的设计及计算，修改 离合器 的装配图 ； (2) 对 离合器 的各构件的合理性的验证 ； (3) 对 离合器 整体的合理性的验证 ； (4) 对 拖拉机离合器内部的零件进行优化改进， 离合器 零件及整体进行校核计算 ； (5) 对 离合器 的加工工艺和成 本的合理性行进验证 ， 改进中期设计中存在的缺点； (6) 撰写毕业设计说明书，完成论文，准备答辩。 指导教师签字： 年 月 日 - 1 - 毕业设计（论文）开题报告 题目：东风 300 拖拉机独立操纵式 双作用离合器设计 1 毕业设计（论文）综述（ 题目背景、研究意义及国内外相关研究 情况） 目背景、研究意义 新中国成立 60 年来 ,中国农业发生了巨大变化 ,取得了举世瞩目的成就。农业发展问题是中国经济增长的根本问题 ,农业对国民经济具有不可替代的贡献作用 ,使农业成为国民经济增长的基础和波动的起点 ,农业的增长或衰退对经济扩张具有强烈的引诱或阻滞作用 1。联动双作用离合器共用一套操纵机构，在分离过程中，先分离主离合器，后分离 副离合器，接合过程正好相反，这种型式的离合器结构很简单，操作方便，基本能满足田间作业的要求 2。 双作用离合器作为拖拉机独有的离合器形式，在拖拉机上有着广泛的应用 3。拖拉机作为现代化农业生产中不可替代的动力机械。在农业生产中拖拉机与相应的农具配合具有广泛的用途 :大型拖拉机可以满足开荒、整地、深松耕作和联合式机械作业的需要 ,;中型拖拉机既可以搞播种、中耕、施肥、喷雾和收获等田间作业 ;小型拖拉机适于家庭农副业开发、运输等 4。 随着农业生产的发展，要求拖拉机的作业项目愈来愈多，不同的作业项目对拖拉机的速度 更是有不同的要求。拖拉机在田间作业时，随着功率的提高，农机具的工作幅宽和机组的田间作业速度也都随之有了大幅度地提高 5。 内外相关研究情况 - 2 - 外 拖拉机 的研究现状 国外对拖拉机离合器的自动控制技术进行了很多研究。对离合器的控制包括两个方面 :一是离合器控制策略问题 ,二是离合器执行机构跟踪品质问题 6。 早期的超越离合器为棘爪式，由于结构简单、功能要求低，获得广泛应用 7。当前，国外各拖拉机公司生产的新型拖拉机产品系列覆盖了拖拉机的各个功率段，大功率拖拉机产品成为一个发展趋势，其市场对 拖拉机产品功率要求越来越高 8。产品的更新速度加快，拖拉机系列品种进一步完善，产品技术性能不断提高，全面实现机电液一体化、智能化，零部件的标准化、通用化程度进一步提高 9。新材料、新工艺广泛应用，大大的提高了产品质量、寿命、可靠性。液压技术朝着高压、高速、大流量、大功率、静动态特性好的闭式环路发展，且向结构简单，重量轻，成本低的高水平方向发展 10。 内拖拉机 研究与应用现状 拖拉机从开发到发展至今已四十多年，由于拖拉机操作 越来越 简单、技 越来越 成熟、价格低廉、运输作业成本低，且具有配套多种 农机具的优势，能符合我国农村的实际情况，通过不断的调整，在我国拖拉机发展史上形成了很重要的过程，也为我国“ 三农 ” 建设发挥出了自身应有的贡献，受到了广大农民的评和欢迎 11。通过对 拖拉机 双离合器自动变速器的结构、工作原理、系统运动学和动力学的分析与比较，制定出较详细的双离合器自动变速器的设计方法和原则，为以后的设计和研究工作提供一定的参考 12。洛阳拖拉机研究所研制的 手扶拖拉机变速箱内的齿轮介数降为 18个 ,轴为 6根 ,转向采用啮合套式 ,这种手扶拖拉机转向离合器寿命延长 ,成本降低 ;青岛一 41型手扶拖拉机 能在驱动轮轴上安装旋耕机 ,变速箱齿轮只有 14个 ,5根轴 ,功能增加 ,成本降低。这些手扶拖拉机 ,更适合我国国情 ,也说明我国小型手扶拖拉机的研究方向在逐渐改变 13。 48W 轮式拖拉机是用途广泛的产品 ,主要用于北方早地的耕、耘、旋耕、播种、施肥、收获和运输等作业 ,最常用且负荷最繁重的作业为犁耕 14。 一汽集团在 研发上已经积累了一定的经验 ,目前已决心要开发 且要能够攻克关键的控制器单元 15。双离合器自动变速器是一种具有双离合器结构的新型自动变速器，乘坐舒适、排放低、燃油经济性好、传动效率高、具 有很好的动力特性，成为现在变速器技术研究的新的热点，具有广阔的市场前景 16。 2 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施 要内容 （ 1）了解东风 300 拖拉机独立操纵式双作用离合器的性能要求； （ 2）了解东风 300 拖拉机独立操纵式双作用离合器的工作原理，进行结构设计和计算分析； （ 3）设计指标：发动机功率 速 2500r/ - 3 - （ 4）应用 统对系统零件和装配的设计。 采用的研究方案、研究方法 立操纵式双作用离合器 独立操纵式双作用离合器 如 图 1 所示。 图 1 独立操纵式双作用离合器图 123杆； 456 7 8 9 1011121314成巧； 1516合器的设计 1）碟形弹簧设计 根据功能分析，在不考虑结构因素影响条件下，为弱化弹簧刚度，提高离合器工作稳定性，国外已普遍使用膜片弹簧，但相对于国内本行业生产技术现状和用户接受水平，碟形弹簧已能满足要求，为此，也有产品使 用双片碟形弹簧结构，但从经济性考虑，此处仍然选择单片碟形弹簧结构并按照双作用离合器主离合器弹簧设计规范进行设计计算。 根据双作用离合器工作要求，需要碟形弹簧翻转变形，因而要在弹簧和压盘支承面上增加支承面结构设计。此时，随着弹簧支承点的改变，其载荷 别是弹簧的工作变形区间被缩小。所以，不但要对压盘支承台阶尺寸提出严格要求，而且要对弹簧实际工作范围进行调整 17。 碟形弹簧的优点是具有抗冲击载荷强、变形量小、承载能力大、在受载方向空为间尺寸小等。我国碟形弹簧采用材料有高质量的弹 簧钢 6050特殊材料，如不锈钢、铬镍铁合金等。 2）确定摩擦片的数目 方案一：单片离合器 - 4 - 只有一片从动盘，其前后两面都装有摩擦片，因而具有两个摩擦面。 方案二：双片离合器 双片离合器即相对于一般的离合器片而言，离合器从动盘片上有两个离合器片组成 。 通过分析对比得出，单片离合器具有从动部分转动惯量小、散热性好、结构简单、调整方便、尺寸紧凑、分离彻底等优点；而双片离合器虽较平顺，但分离不彻底、从动部分转动惯量大、中间压盘散热不良，结构复杂、成本高。所以相比较单片离合器还是应用 比较广泛的。 3 本课题研究的重点及难点，前期已开展工作 本课题的重点和难点： 分析 探讨公用碟形弹黄独立操纵式双作用离合器的结构型式、功能要求、设计理论、存在问题、经济性、适应性等 以及后期的装配工艺规划，完成设计内容及其装配图。 前期已开展的工作： 查阅各种学术文献，期刊杂志，科技报纸等资料深入了解本课题内容以及 拖拉机离合器 的具体工作状况，分析 离合器 的工作原理。 4 完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写 ) （ 1） 1 3 周：调研并收集资料 ，完成论文综述、方案确定、外文翻译，准备开题答辩； （ 2） 3 6 周： 确定 最终 设计方案和整体结构特点 ； （ 3） 7 9 周：完成结构设计计算 、基础工作报告，准备中期答辩； （ 4） 10 14 周： 完成零件图和装配图的绘制 ； （ 5） 15 18 周： 对图纸进行检查， 完成 论文撰写，确定准备毕业答辩。 5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： - 5 - 年 月 日 6 所在系审查意见 系主管领导： 年 月 日 参 考文献 1 杨建平 D南京农业大学 ,2009. 2 施华 J2009,(5):213 管文 D山东大学 ,2007. 4 韩雪 统的研究和开发 D西北农林科技大学 ,2011. 5 胡宏伟 D浙江大学 ,2008. 6 朱晓岩 ,王聪 ,郑兴华 等 J装备与车辆工程 ,2008,(10):487 of in 008,158(2):2058 吴清分 上 )J2011,38(4):19 李建启 J2003,(6):31 - 6 - 10 朱新民 J1994,(3):311 毛伟平 ,周燕 拉机离合器的设计与研究 J2008,(13):6412 of in J010,25(6):192313 王江波 望 J2008,(1):3614 of of 012,302:137815 任传兵 离合器起步热负荷仿真研究 D重庆大学 ,2012. 16 董小洪 析 D重庆大学 ,2010. 17 沈崇鑫 00拖拉机独立操纵式双作用离合器设计 J 车 ,1998,(2):16 本科毕业设计（论文） 题目：东风 300 拖拉机独立操纵式 双作用离合器设计 I 东风 300 拖拉机独立操纵式双作用离合器设计 摘要 离合器是直接连接发动机和传动系统中的总成之一 。 他主要包含主动部分 ，从动部分 ， 压紧机构和操纵机构等四部分 。 拖拉机离合器是拖拉机传动系中的重要部件 ， 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。主要功用是是切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证拖拉机平稳起步，保证传动系统换挡时工作平顺以及限制传动系 统所承受的最大转矩，防止传动系统过载。独立操纵式双作用离合器是近年来在拖拉机和微型货车上广泛采用的一种离合器，它的转矩容量大而且较稳定，操作轻便，平衡性好，也能大量生产，对于它的研究已经变得越来越重要。 通 过对各个部分设计方案的原理阐释和优缺点的比较，确定了相关部分的基本结构及其零部件的制造材料。并进行了总成设计主要为：分离装置的设计，以及从动盘设计（从动盘毂的设计） 和独立操纵式双作用设计 等。本文主要是对某微型货车离合器总成设计，确定了以推式独立操纵式双作用离合器作为设计目标。根据拖拉机总体设计及推式独立操 纵式双作用离合器工作原理和使用要求，采用系统化设计方法。 关键词 ： 离合器 ； 传动系统 ； 摩擦片 ； 制造材料 00 he is to in of He of a a is in is in on is is to is to to is in in by a of be on it of of of of a he 要符号表 摩擦压盘外径 摩擦压盘内径 离合器储备系数 最大摩擦转矩 i 摩擦面对数 发动机标定转矩 P 发动机功率 摩擦系数 n 发动机转速 直径系数 压紧力 摩擦合力作用半径 S 每个环状摩擦面的面积 q 许用单位面积压力 W 滑磨功 发动机角速度 J 转动惯量 换算到主动盘上的发动机转动惯量 传动系总传动比 热量传给验算零件的百分比 C 比热容 抗扭转断面系数 K 危断面处的应力集中系数 D 弹簧圈中径 d 弹簧钢丝直径 切应力 F 单个弹簧的变形量 录 1 绪论 . 1 合器发展史 . 1 合器的概述 . 2 拉机离合器的基本功用和工作原理 . 2 立操纵式双作用离合器概述 . 3 风 300 拖拉机离合器概述 . 5 构简介 . 5 构功能分析 . 5 2 拖拉机的分类及基本组成 . 8 拉机分类 . 8 拉机的基本组成 . 8 式拖拉机传动系统的组成 . 9 带式拖拉机传动系统的特点 . 9 3 离合器主要参数设计 . 10 合器主要参数的计算 . 10 合器的储备系数 . 10 擦压盘外径 1 . 11 紧力0Q（ N）的确定 . 12 合器磨损验算 . 13 磨功的验算 . 13 合器发热验算 . 15 合器实际压紧力的影响因素 . 15 4 离合器主要零件的结构与设计 . 17 合器轴的计算 . 17 形弹簧的计算 . 18 合器其它主要部件的结构设计 . 18 动盘毂的设计 . 19 动片的设计 . 19 合器盖结构设计 . 19 盘的设计 . 19 盘的结构设计与选择 . 20 合器设计的注意事项 . 22 5 总结 . 24 参考文献 . 25 V 致 谢 . 26 1 绪论 合器发展史 中 国拖拉机工业的起点以东方拖拉机的诞生为标志的。 1958 年，新中国第一台东方大功率履带拖拉机诞生， 90 年代，我国第一个国产大功率轮式拖拉机专业生产基地在一拖建成。 1994 年，国家拖拉机研究所整体并入企业，中国一拖率先在拖拉机行业建立起国家级技术中心，研发实力大大增强。仅 “ 八五 ” 、“ 九五 ” 、 “ 十五 ” 期间，中国一拖先后承担起了橡胶履带拖拉机、东方 功率拖拉机等多项国家重点技术创新和重点新产品项目的研发，不断向产业高端和高技术发展。 在拖拉机工业发展当中，拖拉机离合器是关键的部件之一，其工作的可靠性极大的制约着农业生产的效率。 近年来各国政府都从资金、技术方面大力发展拖拉机工业，使其发展速度明显比其它工业要快的多，因此拖拉机工业迅速成为一个国家工业发展水平的标志。 对于内燃机拖拉机来说，离合器在机械传动系中作为一个独立的总成而存在，它是拖拉机传动系中直接与发动机相连接总成。目前，各种拖拉机广泛采用的摩擦式离合器主要依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。 在早期研发的离合器中，锥形离合器最为成功。现今所用的盘片式离合器的先驱是多片盘式离合器，它是直到 1925 年以后才出现的。 20 世纪 20 年代 末，直到进入 30 年代时，只有工程车辆、赛车和大功率的拖拉机上才采用多片离合器。多年的实践经验和技术上的改进使人们逐渐趋向于首选单片干式离合器 1。 近来，人们对离合器的要求越来越高，传统的推式独立操纵式双作用离合器结构正逐步地向拉式独立操纵式双作用离合器结构发展，传统的操纵形式的操纵形式正向自动操纵的形式发展。因此，提高离合器的可靠性和延长其使用寿命，适应发动机的高转速，增加离合器传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。 随着拖拉机发动机转速、功率不断提高和拖拉机电子技术的高速发展，人们对离合器 的要求越来越高。从提高离合器工作性能的角度出发，传统的推式独立操纵式双作用离合器结构正逐步地向拉式独立操纵式双作用离合器结构发展，传 统的操纵形式正向自动操纵的形式发展。因此，提高离合器的可靠性和延长其使用寿命，适应发动机的高转速，增加离合器传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。随着计算机的发展，设计工作已从手工转向电脑，包括计算、性能演示、计算机绘图、制成后的故障统计等等。 合器的概述 按动力传递顺序来说，离合器应是传动系中的第一个总成。顾名思义，离合器是 “ 离 ” 与 “ 合 ” 矛盾的统一体。 离合器的工作，就是受驾驶员操纵，或者分离，或者接合 ， 以完成其本身的任务。离合器是设置在发动机与变速器之间的动力传递机构，其功用是能够在必要时中断动力的传递，保证拖拉机平稳地起步；保证传动系换档时工作平稳；限制传动系所能承受的最大扭矩，防止传动系过载。为使离合器起到以上几个作用，目前拖拉机上广泛采用弹簧压紧的摩擦式离合器，摩擦离合器所能传递的最大扭矩取决于摩擦面间的工作压紧力和摩擦片的尺寸以及摩擦面的表面状况等 2。即主要取决于离合器基本参数和主要尺寸。独立操纵式双作用离合器在技术上比较先进，经济性合理，同 时其性能良好，使用可靠性高寿命长，结构简单、紧凑，操作轻便，在保证可靠地传递发动机最大扭矩的前提下，有以下优点： （ 1）结合时平顺、柔和，使拖拉机起步时不震动、冲击； （ 2）离合器分离彻底； （ 3）从动部分惯量小，以减轻换档时齿轮副的冲击； （ 4）散热性能好； （ 5）高速回转时只有可靠强度； （ 6）避免拖拉机传动系共振，具有吸收震动、冲击和减小噪声能力； （ 7）操纵轻便； （ 8）工作性能（最大摩擦力矩 保持稳定）； （ 9）使用寿命长。 拉机离合器的基本功用和工作原理 离合器可使发动机与传动系逐渐接合，保证拖拉机平稳起步。如前所述，现代车用活塞式发动机不能带负荷启动，它必须先在空负荷下启动，然后再逐渐加载。发动机启动后，得以稳定运转的最低 转速约为 300 500r/ 拖拉机则只能由静止开始起步，一个运转着的发动机，要带一个静止的传动系，是不能突然刚性接合的。因为如果是突然的刚性连接，就必然造成不是拖拉机猛烈攒动，就是发动机熄火 。所以离合器可使发动机与传动系逐渐地柔和地接合在一起，使 发动机加给传动系的扭矩逐渐变大，至足以克服行驶阻力时，拖拉机便由静止开始缓慢地平稳起步了。 虽然利用变速器的空档，也可以实现发动机与传动系的分离。但变速器在空档位置时，变速器内的主动齿轮和发动机还是连接的，要转动发动机，就必须和变速器内的主动齿轮一起拖转，而变速器内的齿轮浸在黏度较大的齿轮油中，拖转它的阻力是很大的。尤其在寒冷季节，如没有离合器来分离发动机和传动系，发动机起动是很困难的。所以离合器的第二个功用，就是暂时分开发动机和传动系的联系，以便于发动机起动。 拖拉机行驶中变速器要经常变换档位，即变速器内 的齿轮副要经常脱开啮合和进入啮合。如在脱档时，由于原来啮合的齿面压力的存在，可能使脱档困难，但如用离合器暂时分离传动系，即能便利脱档。同时在挂档时，依靠驾驶员掌握，使待啮合的齿轮副圆周速度达到同步是较为困难的，待啮合齿轮副圆周速度的差异将会造成挂档冲击甚至挂不上档，此时又需要离合器暂时分开传动系，以便使与离合器主动齿轮联结的质量减小，这样即可以减少挂挡冲击以便利换档 3。 离合器所能传递的最大扭矩是有一定限制的，在拖拉机紧急制动时，传动系受到很大的惯性负荷，此时由于离合器自动打滑，可避免传动系零件超载损坏 ，起保护作用。 摩擦离合器一般是有主动部分、从动部分组成、压紧机构和操纵机构四部分组成。 离合器在接合状态时，发动机扭矩自曲轴传出，通过飞轮和压盘借摩擦作用传给从动盘，在通过从动轴传给变速器。当驾驶员踩下踏板时，通过拉杆，分离叉、分离套筒和分离轴承，将分离杠杆的内端推向右方，由于分离杠杆的中间是以离合器盖上的支柱为支点，而外端与压盘连接，所以能克服压紧弹簧的力量拉动压盘向左，这样，从动盘两面的压力消失，因而摩擦力消失，发动机的扭矩就不再传入变速器，离合器处于分离状态。当放开踏板，回位弹簧克服各拉杆接头和支承 中的摩擦力，使踏板返回原位。此时压紧弹簧就推动压盘向右，仍将从动盘压紧在飞轮上，这样发动机的扭矩又传入变速器 4。 立操纵式双作用离合器概述 独立操纵式双作用离合器是近年来在拖拉机和轻型载货汽车上广泛采用的一种离合器。因其作为压盘，独立的分离杠杆的作用，使离合器的结构大为简化，质量减少，并显著地缩短了离合器的轴向尺寸。其次，由于独立操纵式双作用与压盘以整个圆周接触，使压力分布均匀。另外由于独立操纵式双作用具有非线性弹性特性，故能在从动盘摩擦片磨损后，摩擦片仍能可靠的传递发动机的转矩， 而不致产生滑 离。离合器分离时，使离合器踏板操纵轻便，减轻驾驶员的劳动强度。此外，因膜片是一种对称零件，平衡性好，在高速下，其压紧力降低很少，而周布置弹离合器在高速时，因受离心力作用会产生横向挠曲，弹簧严重鼓出，从而降低了对压盘的压紧力，从而引起离合器传递转矩能力下降 5。那么可以看出，对于轻型车独立操纵式双作用离合器的设计研究对于改善拖拉机离合器各方面的性能具有十分重要的意义。 作为独立操作的离合器操作手柄和离合器脚踏的所谓独立操纵式双作用，是由两个独立的离合器控制系统组成的的。 离合器的从动盘具有 “ 盘 ” 形状的截盘形 薄壁膜片，且自其小端在盘面上开有许多径向切槽，以形成弹性杠杆，而其余未切槽的大端截锥部分则起弹簧作用。独立操纵式双作用的两侧有支承圈，而后者借助于固定在离合器盖上的一些（为径向切槽数目的一半）铆钉来安装定位。当离合器盖用螺栓固定到飞轮上时，由于离合器盖靠向飞轮，后支承圈则压独立操纵式双作用使其产生弹性变形，锥顶角变大，甚至独立操纵式双作用几乎变平。同时在独立操纵式双作用的大端对压盘产生压紧力使离合器处于结合状态。当离合器分离时，分离轴承前移独立操纵式双作用压前支承圈并以其作为支点发生反锥形的转变，使独立操纵 式双作用大端后移，并通过分离钩拉动压盘后移使离合器分离。 独立操纵式双作用离合器具有很多优点：首先，由于独立操纵式双作用具有非线性特性，因此设计摩擦片磨损后，弹簧压力几乎不变，且可以减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便；其次，独立操纵式双作用的安装位置对离合器轴的中心线是对称的，因此其压紧力实际上不受离心力的影响，性能稳定，平衡性也好；再者，独立操纵式双作用本身兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使离合器结构大为简化，零件数目减少，质量减小并显著缩短了轴向尺寸；另外，由于独立操纵式双作用与压盘是以整个圆周接触，使 压力分布均匀，摩擦片的接触良好，摩擦均匀，也易于实现良好的通风散热等。 由于独立操纵式双作用离合器具有上述一系列优点，并且制造独立操纵式双作用离合器的工艺水平在不断提高，因此这种离合器在拖拉机及微型、轻型客车上得到广泛运用，而且正大力扩展到载货拖拉机和重型拖拉机上，国外已经设计出了传递转矩为 80m、最大摩擦片外径达 420 的独立操纵式双作用离合器系列，广泛用于拖拉机、客车、轻型和中型货车上 。 上世纪 80 年代 ， 保时捷公 司重新设计发明了专用于赛车的双离合变速器，如图 示，消除了换挡时的动力传递停滞现象，但也未能将 术投入批量生产 。 某些总质量达 28独立操纵式双作用的制造成本比圆柱螺旋弹簧要高 6。独立操纵式双作用离合器的操纵曾经都采用压式机 构，即离合器分离时独立操纵式双作用弹性杠压杆内端的分离指处是承受压力。当前独立操纵式双作用离合器的操纵机构已经为拉式操纵机构所取代。后者的独立操纵式双作用为反装，并将支承圈移到独立操纵式双作用的大端附近，使结构简化，零件 减少、装拆方便 。 独立操纵式双作用的应力分布也得到改善，最大应力下降 ， 支承圈磨损后仍保持与膜片的接触使离合器踏板的自由行程不受影响。而在压式结构中支承圈的磨损会形成间隙而增大踏板的自由行程。 图 1985 年保时捷应用于赛车上的双离合器自动变速器 风 300 拖拉机离合器概述 构简介 参考菲亚特拖拉机离合器的成功经验 ， 结合我国生产技术现状 ,我们在东风300 拖拉机上采用了公用碟形弹簧独立操纵式双作用离合器 ,并就此展开设计。 碟形弹簧中置 ， 弹簧大端定位支承于主离合器从动压盘 上 ， 主、副离合器从动压盘直接夹紧碟形弹簧 ， 并且互为基准 ， 将碟形弹簧压力分别传递到主 、 副离合器从动盘总成上 ， 实现传载功能。两套操纵机构分开布置。主离合器仍用脚踏操纵且脚踏板置于常规位置上 ， 通过主离合器分离拨叉、分离轴承、主离合器分离杠杆 ， 带动分离拉杆控制主离合器从动压盘的离合 ， 副离合器使用手柄操纵且操纵手柄置于变速箱盖左侧 ,通过操纵杆系 ， 带动分离推杆控制副离合器从动压盘的离合。联动双作用离合器共用一套操纵机构，在分离过程中，先分离主离合器，后分离副离合器，接合过程正好相反，这种型式的离合器结构很简单，操作方便 ，基本能满足田间作业的要求 7。双作用离合器作为拖拉机独有的离合器形式，在拖拉机上有着广泛的应用。 构功能分析 由于公用碟形弹簧独立操纵式双作用离合器同现在市场上的联动操纵式双作用离合器结构型式存在明显区别 ， 因而其结构设计与控制技术 ， 也存在明显差异 其分为以下几类： （ 1）两套操纵机构，独立式动力输出轴控制用两套操纵机构分别控制主、副离合器工作状态，互不干涉，因而使得动力输出轴的功能转换操作不受主离合器工况影响 ； 当拖拉机配套机组在田间作业需进行田头急转弯或作田间转移时，需要暂停动力输出而无需 换档，此时只要操纵副离合器使其分离并锁定即可，因而，副离合器操纵系统设置有工作位置锁定机构 ； （ 2）常态下副离合器的操纵，通常主离合器处于接合工作状态 ， 主离合器从动压盘在弹簧压力作用下，保持相对静止。此时，抬起副离合器操纵手柄拉到分离位置，通过分离杆系、带动分离推杆、推动副离合器从动压盘、压缩弹簧向前运动，实现副离合器的分离；放下操纵手柄，系统在弹簧作用下自动复位，恢复工作状态 ； （ 3）常态下主离合器的操纵，通常副离合器处于接合工作状态，副离合器从动压盘在弹簧作用下，保持相对静止。此时，踩下脚踏板至分离位置 ， 通过分离杆系、带动分离拉杆、拉动主离合器从动压盘、压缩弹簧向后运动，实现主离合器的分离，松开脚踏板，系统在弹簧作用下自动复位，恢复工作状态 ； （ 4）副离合器分离状态下操作主离合器，当使用副离合器切断动力输出轴动力之后，副离合器操纵杆处于分离锁定位置，其从动压盘被推杆推离副离合器从动盘，在分离推杆、碟形弹簧和离合器盖导向槽三者的共同作用下浮动定位，此时，踩下离合器脚踏板，使主离合器分离，离合器弹簧在承受了副离合器分离压力之后，被主离合器从动压盘进一步压缩变形。若不计其它因素的影响，对此处弹簧的承载变形要求就 和联动操纵式双作用离合器上主离合器弹簧的要求相当。值得注意的是在上述状态下，受零件加工精度、组装调试质量，使用维修水平等因素影响，产品可靠性水平较难保证，稍不注意，就容易出现离合器分离不彻底等质量问题 ； （ 5）抗磨损要求，在工作过程中，摩擦传载元件将逐步磨损减薄，由公用碟形弹簧结构决定，在确定状态下摩擦元件的磨损减薄量将全部由中间弹簧来补偿，其间隙变化及寿命周期内间隙补偿总量明显大于由两套单作用离合器直接组合的双作用离合器。因而，在结构设计上必须采取减摩或间隙补偿措施 ； （ 6）从动盘结构选择，带扭转减震器的 离合器从动盘结构在国外已广泛使用，但对我国市场，其应用还不广泛。为减少从动盘摩擦片磨损减薄对离合器性 能的影响，提高离合器工作稳定性和可靠性 ,菲亚特拖拉机上对主、副离合器从动盘使用了不同的摩擦元件 ， 主离合器从动盘上使用金属陶瓷片，而副离合器从动盘上仍使用石棉摩擦片，其成功的经验值得我们借鉴。但在国内市场条件下，单独使用金属陶瓷摩擦片结构，开发生产成本、工艺质量水平、合作渠道等诸多方面都受到制约，而石棉摩擦片虽然易磨损，使用寿命短，但生产管理方便、更新方法简单、使用成本低廉，用户乐于接受，故仍选择石棉摩擦片的从 动盘总成作为基本配套 ； （ 7） 间隙补偿措施， 由功能分析可知 ， 当公用碟形弹簧独立操作式双作用离合器处于双作用状态时 。 副离合器从动盘是浮动定位 ， 主、副离合器的分离质量较难控制 ， 此时最容易出现的问题是离合器分离不彻底 ， 而且由于使用过程中摩擦元件的磨损减薄 ， 分离间隙随之减小 ， 该问题会更加突出。为此 ， 除提高制造和使用质量要求外 ， 应设法提高最小分离间隙保证水平。 此时 ， 最简单的办法是放大分离间隙 ， 提高对弹簧的变形量要求。但是 ， 实践中碟形弹簧许用变形范围较窄 ， 用于双作用离合器时 ， 变形能力并不充裕 ， 况且还要受到其它诸多因素 的制约。因此 ,， 在前述结构条件下 ， 在离合器盖安装面上增加调整垫片 ， 缩小碟形弹簧工作压力点变化范围 ， 提高最小分离间隙保证水平 ， 倒是一个两全其美的办法。 由于公用碟形弹簧要同时承担两套摩擦元件磨损间隙的补偿任务 ， 在现有结构条件下 ， 要保证产品全周期使用 ， 碟形弹簧的变形能力已不能满足需要 ， 也以增加调整垫片给予补偿为宜 ， 考虑到主、副离合器不同工况下的不同磨损水平 ，预选调整垫片的总厚度按单套从动盘摩擦副的许用磨损量确定。 2 拖拉机的分类 及 基本组成 拉机分类 拖拉机可分为农业用和工业用两大类 型 。农业 用拖拉机按照其用途、功率 结构分类如下 ： （ 1）通用型拖拉机，主要适用于耕、耙、播、收等项农田作业 ， 也可用于运输和固定作业 ， 但不适于中耕和其他行间作业 ， 如铁牛一 650(654)型和东方红一 802(1002)型拖拉机。 （ 2）中耕型拖拉机具有较高的农田地隙 、 较窄的行走器 ， 且轮距可调。它主要是通用型的变型 ， 如高地隙小四轮拖拉机。 （ 3）园艺型拖拉机主要用于果园和菜园的各项作业。特点是机身矮、体积小、功率小。驱动型和兼用型手扶拖拉机均属此类。 （ 4）特殊型拖拉机适用于某些特殊的工作条件 ， 如山地拖拉机、棉田中耕拖拉 机和机耕船等。由于其需求量不多 ， 往往是其他类型拖拉机的变型。 （ 5）轮式拖拉机由于其性能的改进 ， 已成为当代拖拉机的主流。一般为两轮驱动的四轮拖拉机 (4四轮驱动的拖拉机 (4、 4)具有更好的牵引附着性能 ，其基本型为专门设计的 ， 其变型多由两轮驱动型变型而成。前者功率较大 ， 四轮尺寸相同 ， 常为折腰转向。 （ 6）履带式拖拉机其行走器接地面积较大 ， 对耕地比压小 ， 对土壤结构破坏较轻 ， 防陷性、牵引附着性好 ， 但因其金属消耗量大 ， 制造成本高 ， 而其在农业生产中的主要优点已被改进型 (宽轮胎、辅加轮、半履带等 )、造价低廉的轮式拖拉机所具备 ， 所以在现代农业生产中它己处于劣势。 （ 7）手扶拖拉机原本只有用于旋耕的园艺型 (即驱动型 )， 后来才开发出带尾轮的牵引型和可旋耕又可牵引的兼用型。其功率较小 ， 东风一 12 型手扶拖拉机即属兼用型。 （ 8）船式拖拉机也称机耕船 ， 是手扶拖拉机的变型 ， 采用船体支承整机 ，用水田轮推动船体滑行 ， 并利用尾轮导向。 拉机的基本组成 拖拉机主要组成部分包括 ： 发动机、传动系统、转向系统、制动系统、行走 系统、工作装置 (包括液压悬挂装置、牵引装置和动力输出轴及皮带轮 )和电器设备。这些部分中 ， 除发动机和电器设备外 ， 习惯地称之为底盘。 发动机是动力源 ， 拖拉机发动机均为柴油机 ， 转向系统用以控制和改变拖拉 机的行驶方向 ， 制动系统的功用是使机车能迅速减速或停车 ， 拖拉机常采用后轮 可以分侧制动的结构 ， 所以还有协助转向的作用 ， 行走系统的功用是支承整机、 保证行驶 ， 把发动机传到驱动轮上的转矩变为驱动整机前进的推动力 ， 工作装置 的作用 ， 是以直接牵引或悬挂牵引以及旋耕方式 ， 向工作机械输出牵引力或驱动 转矩 。 电器设备的功用 ， 是实现机车的电照明、电信号、辅助设备、汽油机的电 点火和发动机的电启动等。传动系统是指发动机与驱动轮间所有传动 件的总称 ，其基本功用是 ： 减速增扭、变速变扭、逆转传动实现车辆倒驶、切断与平顺接合动力、改变动力旋转平面、将动力传给驱动轮 8。拖拉机传动系统有机械式和液力式两种。采用前者较为普遍。 式拖拉机传动系统的组成 轮式拖拉机传动包括离合器、变速箱、中央传动及最终传动等 4 个部分 ， 通常将中央传动、最终传动和位于同一壳体中的差速器统称为后桥 ， 有些拖拉机的离合器与变速箱间还设有挠性联轴节。 带式拖拉机传动系统的特点 常用履带式拖拉机传动系统的传动路线与轮式拖拉机基本相同 ， 主要差别是 后桥中没有 差速器 ， 而是在中央传动两侧与最终传动之间设有离合器式转向机构。 3 离合器主要参数设计 合器主要参数的计算 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 内径 擦面对数 i。 合器的储备系数 储备系数 是离合器的最大摩擦转矩写成： M /m（ 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 9。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 =对 于刚性杠杆压紧式离合器 =3于干式、弹簧压紧式、主离合器， =式离合器 =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 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 =离合器的储备系数 = 已知：发动机功率 速 2500r/ 根据公式： 9550 P=T n P=功率单位 T=转矩单位 N m， n 分 =每分钟转速单位转 /分钟 得出转矩m。 从而得到主离合器的最大摩擦转矩M m m，副离合器的最大摩擦转矩M m m。 擦压盘外径 1 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 10。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。 摩擦片的工作条件比较恶劣，为了保证它能长期稳定的工作，根据拖拉机的的使用条件，摩擦片的性能应满足以下几个方面的要求： （ 1）应具有较稳定的摩擦系数，温度，单位压力和滑磨速度的变化对摩擦系数的影响小 ； （ 2）要有足够的耐磨性，尤其在高温时应耐磨 ； （ 3）要有足够的机械强度，尤其在高温时的机械强度应较好 ； （ 4）热稳定性要好，要求在高温时分离出的粘合剂较少，无味，不易烧焦 ； （ 5） 磨合性能要好，不致刮伤飞轮及压盘等零件的表面 ； （ 6）油水对摩擦性能的影响应最小 ； （ 7）结合时应平顺而无 “ 咬住 ” 和 “ 抖动 ” 现象 。 由以上的要求 ， 目前车用离合器上广泛采用石棉塑料摩擦片，是由耐热和化学稳定性能比较好的石棉和粘合剂及其它辅助材料混合热压而成，其摩擦系数大约在 右 ， 在该设计中选取的是石棉合成物制成的摩擦片。 对于采用石棉衬面的单片干式离合器，摩擦衬面外径 参考经验公式 ： 32 （ 式中 直径系数。 查手册可得到某拖拉机的 为 54。所以有： 当摩擦片外径 定后，摩擦片内径 根据 间来确定当 ，求得 据离合器内部和压盘的内径大小，我们取 28以上计算确定的是某拖拉机主离合器的内外径。 对于副离合器，取副离合器外径 236副离合器的 副离合器内径 142 当发动机标定转矩上式初选的 到飞轮结构尺寸的限制难以实现时，可考虑采用双片结构，以发动机标定转矩之半即 21K 值可取较大值以初选 压紧力0Q（ N）的确定 0（ 式中 摩擦合力作用半径（ 。 431 1221223132 代入主离合器数据 ： 236 28得 1 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 =下表 将以上数据代入上式有主离合器压紧力 40360 对于副离合器： 236 42可得 5 将以上数据 236425入有副离合器压紧力21030 Q N。 表 擦系数 和许用单位压力 q 摩擦副材料 q (干式 湿式 干式 湿式 钢、铸铁对钢 、铸铁对石棉 、铸铁对粉末冶金 、铸铁对纸基衬面 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： （ 式中 S 每个环状摩擦
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