某型拖拉機(jī)離合器的設(shè)計(jì)

1、學(xué)號(hào)黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文論文題目 耕王拖拉機(jī)離合器的設(shè)計(jì) 班級(jí)：機(jī)制1202班姓名：吳少輝指導(dǎo)教師：張延老師機(jī)電工程系黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院2015年6月 摘 要為了提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化耕作的水平，加快實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的步伐，根據(jù)現(xiàn)有某拖拉機(jī)離合器的工作情況及使用性能，完成某拖拉機(jī)離合器的設(shè)計(jì)。通過離合器的設(shè)計(jì)，使整車的性能更加優(yōu)良。在設(shè)計(jì)離合器時(shí)首先應(yīng)根據(jù)車型的類別、使用要求等合理選擇離合器型式，并合理選擇儲(chǔ)備系數(shù)、壓緊力、摩擦片尺寸等主要參數(shù)的具體值。之后進(jìn)行離合器驗(yàn)算（主要進(jìn)行磨損、滑磨功及發(fā)熱驗(yàn)算）和對(duì)主要零件的強(qiáng)度計(jì)算，并完成了裝配圖和一些零件圖的繪制。實(shí)現(xiàn)了離合器的良好使用性和結(jié)構(gòu)工

2、藝性。關(guān)鍵詞: 拖拉機(jī) 離合器 儲(chǔ)備系數(shù) 壓緊力 摩擦片尺寸 Abstract In order to increase the level of agricultural mechanization in farming, to accelerate the pace of agricultural modernization, according to the existing clutch of a tractor and use of the performance of the work to complete the design of the clutch of a tracto

3、r. 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 type, and a reasonable choice reserve coefficient, compaction, and friction, such as chip

4、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 assembly drawing and mapping a number of parts. To achieve good use of the clutch and the struc

5、ture of technology.Key words : Tractor Clutch Reserve coefficient Pressed power Friction plate size目 錄1.緒 論61.1離合器概述61.2離合器的功能61.3離合器的工作原理61.4離合器的分類71.5離合器的設(shè)計(jì)要求82.離合器方案的選擇93.離合器主要參數(shù)的確定及滑磨功、溫升的驗(yàn)算103.1離合器的儲(chǔ)備系數(shù)103.2摩擦襯面外徑D2 和內(nèi)徑D1103.3壓緊力（N）的確定123.4 離合器磨損驗(yàn)算123.5滑磨功的驗(yàn)算133.6離合器發(fā)熱驗(yàn)算153.7離合器實(shí)際壓緊力的影響因素164.離合

6、器主要零件的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)164.1離合器軸的計(jì)算164.2壓緊彈簧的計(jì)算185.總結(jié)20參考文獻(xiàn)21致謝221.緒 論1.1離合器概述離合器位于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱之間的飛輪殼內(nèi)，用螺釘將離合器總成固定在飛輪的后平面上，離合器的輸出軸就是變速箱的輸入軸。離合器用來傳遞和切斷發(fā)動(dòng)機(jī)傳給傳動(dòng)系統(tǒng)和動(dòng)力輸出軸的動(dòng)力，并防止傳動(dòng)系和動(dòng)力輸出軸過載。在汽車行駛過程中，駕駛員可根據(jù)需要踩下或松開離合器踏板，使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱暫時(shí)分離和逐漸接合，以切斷或傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)向變速器輸入的動(dòng)力。 1.2離合器的功能 1.保證汽車平穩(wěn)起步 ： 起步前汽車處于靜止?fàn)顟B(tài)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱是剛性連接的，一旦掛上檔，汽車將由于突然接上動(dòng)

7、力突然前沖，不但會(huì)造成機(jī)件的損傷，而且驅(qū)動(dòng)力也不足以克服汽車前沖產(chǎn)生的巨大慣性力，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急劇下降而熄火。如果在起步時(shí)利用離合器暫時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱分離，然后離合器逐漸接合，由于離合器的主動(dòng)部分與從動(dòng)部分之間存在著滑磨的現(xiàn)象，可以使離合器傳出的扭矩由零逐漸增大，而汽車的驅(qū)動(dòng)力也逐漸增大，從而讓汽車平穩(wěn)地起步。 2.便于換檔 ： 汽車行駛過程中，經(jīng)常換用不同的變速箱檔位，以適應(yīng)不斷變化的行駛條件。如果沒有離合器將發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱暫時(shí)分離，那么變速箱中嚙合的傳力齒輪會(huì)因載荷沒有卸除，其嚙合齒面間的壓力很大而難于分開。另一對(duì)待嚙合齒輪會(huì)因二者圓周速度不等而難于嚙合。即使強(qiáng)行進(jìn)入嚙合也會(huì)產(chǎn)生很大的齒

8、端沖擊，容易損壞機(jī)件。利用離合器使發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱暫時(shí)分離后進(jìn)行換檔，則原來嚙合的一對(duì)齒輪因載荷卸除，嚙合面間的壓力大大減小，就容易分開。而待嚙合的另一對(duì)齒輪，由于主動(dòng)齒輪與發(fā)動(dòng)機(jī)分開后轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小，采用合適的換檔動(dòng)作就能使待嚙合的齒輪圓周速度相等或接近相等，從而避免或減輕齒輪間的沖擊。 3.防止傳動(dòng)系過載 ： 汽車緊急制動(dòng)時(shí)，車輪突然急劇降速，而與發(fā)動(dòng)機(jī)相連的傳動(dòng)系由于旋轉(zhuǎn)的慣性，仍保持原有轉(zhuǎn)速，這往往會(huì)在傳動(dòng)系統(tǒng)中產(chǎn)生遠(yuǎn)大于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的慣性矩，使傳動(dòng)系的零件容易損壞。由于離合器是靠磨擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩的，所以當(dāng)傳動(dòng)系內(nèi)載荷超過磨擦力所能傳遞的轉(zhuǎn)矩時(shí)，離合器的主、從動(dòng)部分就會(huì)自動(dòng)打滑，因而起到了防

9、止傳動(dòng)系過載的作用。 1.3離合器的工作原理 離合器的主動(dòng)部分和從動(dòng)部分借接觸面間的摩擦作用，或是用液體作為傳動(dòng)介質(zhì)(液力偶合器)，或是用磁力傳動(dòng)(電磁離合器)來傳遞轉(zhuǎn)矩，使兩者之間可以暫時(shí)分離，又可逐漸接合，在傳動(dòng)過程中又允許兩部分相互轉(zhuǎn)動(dòng)。 目前在汽車上廣泛采用的是用彈簧壓緊的摩擦離合器(簡(jiǎn)稱為摩擦離合器)。 發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩，通過飛輪及壓盤與從動(dòng)盤接觸面的摩擦作用，傳給從動(dòng)盤。當(dāng)駕駛員踩下離合器踏板時(shí)，通過機(jī)件的傳遞，使膜片彈簧大端帶動(dòng)壓盤后移，此時(shí)從動(dòng)部分與主動(dòng)部分分離。 1.4離合器的分類 按操作方式，離合器可以分為外力操縱式離合器和自動(dòng)離合器。外力操縱式離合器有機(jī)械操縱式、電磁操縱

10、式、液壓操縱式和氣動(dòng)操縱式等。機(jī)械操縱式離合器又可分為剛性、摩擦、離心和超越等幾類。自動(dòng)離合器能夠自動(dòng)進(jìn)行結(jié)合或分離，不需要人來操縱。自動(dòng)離合器有超越離合器、離心離合器和安全離合器等幾種。拖拉機(jī)上目前廣泛采用摩擦式離合器。它基本上是由主動(dòng)部分、從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)四部分組成。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，現(xiàn)有輪式拖拉機(jī)和部分履帶拖拉機(jī)都采用腳踏板操縱的彈簧壓緊式；按離合器在傳動(dòng)系中的作用分為單作用和雙作用。主、從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器處于接合狀態(tài)并能傳動(dòng)動(dòng)力的基本結(jié)構(gòu)，而離合器的操縱機(jī)構(gòu)主

11、要是使離合器分離的裝置。 發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪是摩擦離合器的主動(dòng)件，帶有摩擦片的從動(dòng)盤和從動(dòng)轂借滑動(dòng)花鍵與從動(dòng)軸（即變速器的主動(dòng)軸）相連。壓緊彈簧則將從動(dòng)盤壓緊在飛輪端面上。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩即靠飛輪與從動(dòng)盤接觸面之間的摩擦作用而傳到從動(dòng)盤上，再由此經(jīng)過從動(dòng)軸和傳動(dòng)系中一系列部件傳給驅(qū)動(dòng)輪。壓緊彈簧的壓緊力越大，則離合器所能傳遞的轉(zhuǎn)矩也越大。由于拖拉機(jī)在行駛過程中，需經(jīng)常保持動(dòng)力傳遞，而中斷傳動(dòng)只是暫時(shí)的需要，因此汽車離合器的主動(dòng)部分和從動(dòng)部分是經(jīng)常處于接合狀態(tài)的。摩擦副采用彈簧壓緊裝置即是為了適應(yīng)這一要求。當(dāng)希望離合器分離時(shí)，只要踩下離合器操縱機(jī)構(gòu)中的踏板，套在從動(dòng)盤轂的環(huán)槽中的撥叉便推動(dòng)從動(dòng)盤克服壓緊彈簧的

12、壓力向松開的方向移動(dòng)，而與飛輪分離，摩擦力消失，從而中斷了動(dòng)力的傳遞。當(dāng)需要重新恢復(fù)動(dòng)力傳遞時(shí)，為使拖拉機(jī)速度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化比較平穩(wěn)，應(yīng)該適當(dāng)控制離合器踏板回升的速度，使從動(dòng)盤在壓緊彈簧壓力作用下，向接合的方向移動(dòng)與飛輪恢復(fù)接觸。二者接觸面間的壓力逐漸增加，相應(yīng)的摩擦力矩也逐漸增加。當(dāng)飛輪和從動(dòng)盤接合還不緊密，二者之間摩擦力矩比較小時(shí)，二者可以不同步旋轉(zhuǎn)，即離合器處于打滑狀態(tài)。隨著飛輪和從動(dòng)盤接合緊密程度的逐步增大，二者轉(zhuǎn)速也漸趨相等。直到離合器完全接合而停止打滑時(shí)，汽車速度方能與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。摩擦離合器所能傳出的最大轉(zhuǎn)矩取決于摩擦面間的最大靜摩擦力矩，而后者又由摩擦面間最大壓緊力和摩擦

13、面尺寸及性質(zhì)決定。故對(duì)于一定結(jié)構(gòu)的離合器來說，靜摩擦力矩是一個(gè)定值，輸入轉(zhuǎn)矩一達(dá)到此值，離合器就會(huì)打滑，因而限制了傳動(dòng)系所受轉(zhuǎn)矩，防止超載。 1.5離合器的設(shè)計(jì)要求1 在任何行駛條件下，傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的能力有適當(dāng)?shù)膬?chǔ)備。2 接合要平順，以保證汽車起步的平穩(wěn)，沒有抖動(dòng)和沖擊。3 分離時(shí)要徹底，迅速。4 離合器從動(dòng)部件傳動(dòng)慣量要小，以便換檔和減少換檔時(shí)齒輪的沖擊。5 應(yīng)設(shè)有扭轉(zhuǎn)減振阻尼裝置，使汽車傳動(dòng)系在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)避免扭轉(zhuǎn)共振，且具備 吸收振動(dòng)能量，緩和沖擊，降低噪聲的能力，對(duì)于怠速時(shí)的振動(dòng)和噪聲的能力，對(duì)怠速時(shí)的振動(dòng)和噪音也要引起重視。6 具有良好的通風(fēng)散熱條件和必要的熱容量，以保證離合

14、器工作溫度不以過高。7 操縱輕便。8 使用壽命要長(zhǎng)，力求與汽車傳動(dòng)系其它總成等壽命。9離合器使用過程中，摩擦扭矩變化要求，從保證離合器工作性能穩(wěn)定。10結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，質(zhì)量小，工藝性好，維修方便及適合大批量生產(chǎn)。2.離合器方案的選擇 農(nóng)用拖拉機(jī)是一款在我國(guó)使用非常廣泛的農(nóng)業(yè)機(jī)械，為我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)做出了非常杰出的貢獻(xiàn)。為了進(jìn)一步改良某型拖拉機(jī)的性能，使其更好地為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，對(duì)其離合器進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。 在農(nóng)用拖拉機(jī)中，離合器大多選用摩擦式離合器，該種離合器歷史悠久，技術(shù)成熟度高，雖然外廓尺寸較大，略顯笨重，但結(jié)構(gòu)較其他類型的離合器簡(jiǎn)單，維護(hù)較為簡(jiǎn)單方便，非常適合廣大的農(nóng)村地區(qū)實(shí)際的使用和維護(hù)水平

15、。因此在某拖拉機(jī)離合器的設(shè)計(jì)過程中，選用摩擦式離合器。摩擦式離合器按摩擦表面工作條件分為干式和濕式。濕式離合器一般用油泵泵油以冷卻摩擦表面。故散熱好、磨損小，能適應(yīng)惡劣的工作條件而不致燒損。但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在廣大的農(nóng)村地區(qū)維護(hù)保養(yǎng)能力低下的情況下，不利于保障拖拉機(jī)持久正常地使用，因此濕式離合器多用于工業(yè)拖拉機(jī)，在農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)上選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便的干式離合器。在某型農(nóng)用拖拉機(jī)離合器的設(shè)計(jì)上，也采用易于維護(hù)的干式離合器。摩擦離合器按片數(shù)可分為單片、雙片和多片。其中單片離合器由于從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、分離徹底、散熱良好等原因使用得最多。雙片和多片離合器接合雖然較平順，但中間片散熱不良，從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

16、大，分離不易徹底，因而只用在尺寸受限、采用單片式時(shí)摩擦扭矩不夠的場(chǎng)合。考慮到農(nóng)村的實(shí)際使用情況，某型拖拉機(jī)采用具有散熱良好等優(yōu)點(diǎn)的單片離合器。在現(xiàn)有輪式拖拉機(jī)和部分履帶拖拉機(jī)上都采用彈簧緊壓式離合器。杠桿壓緊式用手操縱，一般只用于履帶式拖拉機(jī)，操縱方便、省力和安全，且可以較長(zhǎng)時(shí)間地處于分離狀態(tài)。在某型拖拉機(jī)離合器壓緊方式的選擇上，選用輪式拖拉機(jī)常用的彈簧常壓緊式離合器。某型拖拉機(jī)的壓緊式離合器采用周布彈簧離合器模式，摩擦離合器按作用方式可分為單作用式和雙作用式。雙作用離合器是將兩個(gè)離合器裝在一起，其中一個(gè)離合器將動(dòng)力傳給變速箱，稱為主離合器；另一個(gè)將動(dòng)力傳給動(dòng)力輸出軸，稱為副離合器。某型離合器

17、采用雙作用式。對(duì)雙作用離合器，主副離合器的位置決定于變速箱的結(jié)構(gòu)。當(dāng)變速箱、軸同心，主離合器在前副離合器在后；當(dāng)、軸不同心，則主離合器在后副離合器在前。在某型拖拉機(jī)中，變速箱、軸同心，故主離合器在前副離合器在后。綜合上述，某型離合器設(shè)計(jì)方案的選擇上采用技術(shù)成熟的單片摩擦離合器，摩擦表面工作條件采用干式，壓緊方式采用彈簧壓緊式，作用方式采用雙作用式。 3.離合器主要參數(shù)的確定及滑磨功、溫升的驗(yàn)算摩擦離合器的主要參數(shù)是：離合器儲(chǔ)備系數(shù)、摩擦面所受壓緊力Q、摩擦面外徑D2 和內(nèi)徑D1、摩擦面對(duì)數(shù)i。3.1離合器的儲(chǔ)備系數(shù)儲(chǔ)備系數(shù)是離合器的最大摩擦轉(zhuǎn)矩與發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)矩之比，可寫成：=/ （3-1）儲(chǔ)備

18、系數(shù)的大小對(duì)離合器的工作性能影響很大: 太小,在壓緊力或摩擦系數(shù)降低時(shí),就會(huì)出現(xiàn)傳遞扭矩能力不夠的情況，使離合器不能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)全部轉(zhuǎn)矩,并會(huì)使滑磨功增加;增大可減少滑磨功，減輕發(fā)熱和磨損，但卻使瞬時(shí)發(fā)熱量增大，并離合器尺寸變大，傳動(dòng)系過載保護(hù)減弱，操縱功增加。對(duì)于彈簧壓緊式和帶有補(bǔ)償彈簧的杠桿式干式離合器，一般=2.5;對(duì)于剛性杠桿壓緊式離合器=33.5；對(duì)于干式、彈簧壓緊式、主離合器，=2.42.6；濕式離合器=1.52.0。雙作用離合器中的副離合器的儲(chǔ)備系數(shù)因結(jié)合次數(shù)少，稍小，但不宜小于1.3。 在工作繁重、離合頻繁或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高時(shí)，應(yīng)取較大些。如果摩擦系數(shù)和壓緊力能保持穩(wěn)定而很少變

19、化，則可取小些。另外。當(dāng)實(shí)際有效壓緊力和名義壓緊力的差值增大時(shí)，應(yīng)取較大的。為了符合某型拖拉機(jī)的實(shí)際工作情況，選擇主離合器的儲(chǔ)備系數(shù)為=2.61，副離合器的儲(chǔ)備系數(shù)=1.42。其中查手冊(cè)有發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定轉(zhuǎn)矩=257.6Nm，從而得到主離合器的最大摩擦轉(zhuǎn)矩=672.34 Nm，副離合器的最大摩擦轉(zhuǎn)矩=519.42 Nm。3.2摩擦襯面外徑D2 和內(nèi)徑D1摩擦件是摩擦離合器的主要組成元件，其工作表面材料的物理性質(zhì)和機(jī)械性能直接影響離合器的工作性能。對(duì)材料的主要要求是：摩擦系數(shù)大而且穩(wěn)定，動(dòng)摩擦系數(shù)應(yīng)盡量與靜摩擦系數(shù)相近；強(qiáng)度高，能承受沖擊，高速時(shí)不易破裂和剝落；耐磨耐高溫耐腐蝕和導(dǎo)熱性能好，熱變形小

20、；長(zhǎng)期靜置時(shí)應(yīng)不致黏連。此外還要求使用壽命長(zhǎng)，容易加工和價(jià)廉等。常用的摩擦面材料有粉末冶金材料石棉基材料和紙基材料。粉末冶金材料：表面許用溫度許用壓力高溫下摩擦系數(shù)和壽命都較高。銅基粉末冶金材料主要用于濕式摩擦面，鐵基粉末冶金材料摩擦系數(shù)和許用壓力都較銅基為高，但耐磨性較低，多用于干式摩擦面。石棉基材料：用石棉加黏結(jié)劑和填料模壓而成，固結(jié)在鋼或鐵底板上，許用工作溫度較低,石棉襯片有較高的摩擦系數(shù)、比重小、能保證必要的機(jī)械強(qiáng)度、價(jià)格低、制造容易，石棉襯片是目前使用最為廣泛的摩擦件。紙基材料：用石棉植物纖維或兩者的混合物相互交織再加填料后由樹脂等黏結(jié)而成。這種材料具有多孔性，摩擦性能好，動(dòng)靜摩擦系

21、數(shù)相近，而且成本較低。對(duì)于某型拖拉機(jī)離合器，選用性能較好，成本較低的石棉基材料作為摩擦件。對(duì)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(jīng)驗(yàn)公式 : D2= （3-2）式中 直徑系數(shù)。查手冊(cè)可得到某拖拉機(jī)的值為53。所以有： D2= 336當(dāng)摩擦片外徑D2確定后，摩擦片內(nèi)徑D1可根據(jù)D1/ D2在0.530.70之間來確定當(dāng)D1/ D2=0.64時(shí)，求得D1=215.04mm，根據(jù)離合器內(nèi)部和壓盤的內(nèi)徑大小，我們?nèi)1=216mm 。以上計(jì)算確定的是某拖拉機(jī)主離合器的內(nèi)外徑。對(duì)于副離合器，由于后壓板上端的通孔有分離拉桿穿過下端的通孔有前壓板彈簧通過，摩擦片被限制在分離拉桿和

22、前壓板彈簧之間的空間，因此外徑D2比主離合器的外徑略小，結(jié)合分離拉桿孔和主前壓板彈簧孔的尺寸，取副離合器外徑D2 =316mm。取副離合器的D1/ D2 =0.68，則副離合器內(nèi)徑D1 =216mm。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)矩較大，按上式初選的D2受到飛輪結(jié)構(gòu)尺寸的限制難以實(shí)現(xiàn)時(shí)，可考慮采用雙片結(jié)構(gòu)，以發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)矩之半即代入上式，值可取較大值以初選D2。3.3壓緊力（N）的確定 （N） （3-3）式中 摩擦合力作用半徑（mm）; 可取=;代入主離合器數(shù)據(jù): D2 =336mm , D1=216mm,可得RP138mmi摩擦面對(duì)數(shù)，單片i=2，雙片i=4；摩擦系數(shù)，通常干式石棉摩擦襯面取=0.3 見下表

23、1將以上數(shù)據(jù)代入上式有主離合器壓緊力=8120 N。對(duì)于副離合器： D2 =316mm , D1=216mm?？傻肦P133mm。將以上數(shù)據(jù)代入有副離合器壓緊力=4584 N。表1 摩擦系數(shù)和許用單位壓力摩擦副材料 (Mpa)干式濕式干式濕式鋼、鑄鐵對(duì)鋼0.150.180.030.080.250.400.61.0鋼、鑄鐵對(duì)石棉0.250.30.080.150.100.250.20.5鋼、鑄鐵對(duì)粉末冶金0.250.40.060.120.400.601.22.0鋼、鑄鐵對(duì)紙基襯面0.100.130.52.53.4 離合器磨損驗(yàn)算離合器摩擦襯面的磨損與單位壓力q有關(guān)，單位面積壓力： q= （3-4）

24、式中 S每個(gè)環(huán)狀摩擦面的面積； 許用單位面積壓力。當(dāng)摩擦襯面直徑較大時(shí)，相對(duì)滑磨速度大，應(yīng)取小些。 對(duì)于主離合器: q=0.156 Mpa 對(duì)于副離合器：q=0.1098 Mpa 查表1可知：主離合器和副離合器的單位面積壓力q均在0.100.25的合理范圍內(nèi)，符合要求。 3.5滑磨功的驗(yàn)算離合器結(jié)合過程中由于主、從動(dòng)片轉(zhuǎn)速不同，產(chǎn)生相對(duì)滑磨，滑磨產(chǎn)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(zhuǎn)矩的能力下降，甚至導(dǎo)致摩擦襯面因過熱而燒損。可見離合器結(jié)合過程中，滑動(dòng)功產(chǎn)生的熱量是影響離合器壽命的重要因素。為了計(jì)算每次接合中的滑磨功，假定：1）接合在瞬間完成；2）整個(gè)滑磨期間離合器所傳遞扭

25、矩都等于它的最大摩擦扭矩；3）接合前從動(dòng)軸不轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)以標(biāo)定的角速度（red/s）旋轉(zhuǎn)；4）從動(dòng)軸的阻力矩和和發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的扭矩都等于發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定扭矩。 滑磨功W（J）用下式計(jì)算： W= （3-5） 式中 發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定角速度（rad/s）; 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kgm2）; 換算到主動(dòng)盤上的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，一般按飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm的1.2倍計(jì)算（kgm2）, Jm 的計(jì)算方法是把飛輪分解為若干個(gè)圓環(huán)，對(duì)各圓環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量求和。即：=1.2（-） （3-6） 式中 D環(huán)大徑； d環(huán)小徑； b厚度； 密度，=7900Kg/ 換算到離合器軸上的拖拉機(jī)機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kgm2）， = （3-7） 其中=（+）/g式中 滿

26、載拖車質(zhì)量。拖拉機(jī)機(jī)組質(zhì)量，一般按拖拉機(jī)使用時(shí)整機(jī)質(zhì)量與所帶滿載拖車質(zhì)量之和計(jì)算（kg）；驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力半徑（m）;傳動(dòng)系總傳動(dòng)比，輪式拖拉機(jī)按能帶動(dòng)車由靜止起步各檔中最高檔計(jì)算。 查手冊(cè)可知為 對(duì)于主離合器W=9940 J 對(duì)于副離合器W=20540 J因滑磨功不能作為不同等級(jí)拖拉機(jī)離合器磨損的比較指標(biāo)，為了使不同等級(jí)拖拉機(jī)具有可比性，引入單位面積滑磨功概念，并對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)算： =0.3 (J/) （對(duì)石棉襯面） （3-8） 式中 i摩擦面對(duì)數(shù)。 對(duì)主離合器： =0.0960.3 對(duì)副離合器： =0.2460.3 主、副離合器均符合要求。3.6離合器發(fā)熱驗(yàn)算離合器結(jié)合過程的滑磨功轉(zhuǎn)化為熱量，使零

27、件溫度升高。過高的溫度會(huì)使摩擦表面的摩擦系數(shù)降低，加劇磨損。為了降低摩擦表面的溫度，應(yīng)加強(qiáng)散熱通風(fēng)。對(duì)于頻繁結(jié)合的離合器則應(yīng)采用在高溫下性能較穩(wěn)定的摩擦材料，必要時(shí)可采用濕式離合器。離合器的每次接合，都會(huì)因摩擦而升溫，一般接合一次的溫升應(yīng)小于5C，計(jì)算t的公式如下:5 （3-9） 式中 熱量傳給驗(yàn)算零件的百分比； 驗(yàn)算零件的質(zhì)量（kg）；c比熱容，鋼、鐵比熱容為481.5J/kgC 。 應(yīng)驗(yàn)算受熱最嚴(yán)重的零件在離合器接合一次中的溫升。當(dāng)采用石棉襯面時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算壓盤（單片式）或中間壓盤（雙片或多片式）的溫升。單片式=0.5；雙片或多片式的中間壓盤=。 如果t過大，應(yīng)采取結(jié)構(gòu)措施加強(qiáng)通風(fēng)散熱或，或加

28、大零件的熱容量以降低它的瞬時(shí)溫升。干式離合器通常采用的散熱措施有：在離合器罩上開較大的通風(fēng)口；在壓盤上鑄出散熱和鼓風(fēng)的筋片、采用平板形飛輪、加強(qiáng)空氣在離合器殼中的流動(dòng)；采用分段形的摩擦襯片而不采用環(huán)形的摩擦襯面等。3.7離合器實(shí)際壓緊力的影響因素在實(shí)際使用過程中，彈簧出現(xiàn)永久變形以及因摩擦襯面磨損引起的彈簧的預(yù)加變形變小，都使實(shí)際壓緊力降低。另外，分離杠桿上裝有反壓彈簧用來保證分離軸承處的間隙，以防止離心力使分離杠桿內(nèi)端后移，這個(gè)彈簧力將抵消摩擦襯面上的部分壓緊力。為了克服離心力，有的結(jié)構(gòu)中把反壓彈簧設(shè)計(jì)得很強(qiáng)，個(gè)別結(jié)構(gòu)中因此而使壓緊力減少26%，這個(gè)因素值得設(shè)計(jì)時(shí)重視。合理的辦法是使分離杠桿

29、的重心盡量靠近它的轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)，減小離心力的力臂，同時(shí)采用較弱的反壓彈簧。另一個(gè)因素是在離合器片被壓緊的過程中，驅(qū)動(dòng)銷和壓盤之間、從動(dòng)盤輪轂和花鍵軸之間，因在傳遞圓周力的同時(shí)有軸向移動(dòng)，出現(xiàn)的軸摩擦阻力，它抵消彈簧部分壓緊力。同樣尺寸同樣壓緊力的雙片離合器所傳遞扭矩只是單片式的1.71.8倍。在多片離合器中，壓緊力因軸向摩擦阻力而減弱的比例更大。在離合器接合后，由于振動(dòng)或其他原因，軸向摩擦阻力可能減弱或消失。但在接合初期，也正是離合器滑磨時(shí)期，摩擦阻力造成壓緊力減少的影響是值得注意的。在多片式離合器設(shè)計(jì)中，選擇儲(chǔ)備系數(shù)時(shí)應(yīng)考慮到這點(diǎn)。4.離合器主要零件的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)4.1離合器軸的計(jì)算離合器軸的結(jié)構(gòu)

30、取決于離合器的類型和傳動(dòng)系的布置。一般單作用離合器采用實(shí)心軸；雙作用離合器則有實(shí)心軸和空心套管軸。離合器軸的扭轉(zhuǎn)（剪切）強(qiáng)度 ： 離合器在接合和完全接合時(shí)其軸都處于受扭狀態(tài)，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)離合器軸進(jìn)行扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算。在危險(xiǎn)斷面處 （4-1）式中 抗扭轉(zhuǎn)斷面系數(shù)。 實(shí)心軸為 空心軸為 式中 D大徑; d小徑。 花鍵空心軸 ，式中 花鍵軸大徑； 輪轂的花鍵小徑； d孔徑； K危險(xiǎn)斷面處的應(yīng)力集中系數(shù)。 （平滑過渡K=1.11.5; 有孔、槽 K=22.5）。 對(duì)于該款離合器的主離合器軸： 圖1 主離合器軸 4.2壓緊彈簧的計(jì)算 彈簧壓緊式離合器的壓緊力可以由一個(gè)中央彈簧，也可以由布置在圓周上的若干

31、個(gè)彈簧產(chǎn)生。大多數(shù)結(jié)構(gòu)中，彈簧直接壓緊壓盤，個(gè)別結(jié)構(gòu)中彈簧力經(jīng)過杠桿傳至壓盤，此時(shí)壓緊力應(yīng)考慮杠桿傳動(dòng)比。在這款離合器的設(shè)計(jì)中，采用周布彈簧模式，彈簧直接壓緊壓盤。布置在圓周上的螺旋彈簧個(gè)數(shù)Z一般為6、9、12、15個(gè)。每個(gè)彈簧受力,分離時(shí)彈簧受力為，最大工作壓力。此處，為分離時(shí)各片間間隙，單片式=0.751mm，雙片式=0.50.9mm，多片式=0.30.45mm。 按驗(yàn)算彈簧的剪切力： （） （4-2）式中 D彈簧圈中徑； d彈簧鋼絲直徑； K 彈簧的曲度系數(shù)； C 旋繞比。 對(duì)于常用的碳素彈簧鋼和等材料，許用剪切應(yīng)力=5000070000。 該款離合器的壓緊彈簧的選擇如表2所示。 對(duì)于主

32、離合器：=48715 對(duì)于副離合器：=32838 主、副離合器壓緊彈簧均符合要求。 使彈簧產(chǎn)生單位變形所需的載荷稱為彈簧的剛度M，剛度M的計(jì)算公式： （） （4-3）式中 G鋼的剪切彈性模數(shù)； () n彈簧的有效工作圈數(shù)。對(duì)于主離合器：=560（）對(duì)于副離合器: =606 () 增加n可以使彈簧剛度下降，操縱省力，但受結(jié)構(gòu)布置和彈簧穩(wěn)定性的限制。n不宜太多，一般把=0.2作為一個(gè)指標(biāo)來初步確定剛度，然后求出n，彈簧總?cè)?shù)N=n+(1.52)。在壓緊力很大而彈簧的直徑和個(gè)數(shù)又受布置限制時(shí)，為了避免因采用較粗的彈簧鋼絲而致剛度過大，往往采用同心的內(nèi)、外彈簧，內(nèi)外圈螺旋方向相反以防卡住。為了防止壓盤

33、溫升過高而使彈簧受熱退火，常在彈簧和壓盤間裝絕熱墊片，或在壓盤上作出十字筋，使彈簧只和筋接觸，減少受熱。 表2 旋繞比C值的推薦值d(mm)0.20.40.511.52.22.567161850C714512510494846 表3 壓緊彈簧參數(shù)的選擇 參數(shù)名稱個(gè)數(shù)材料彈簧絲直徑彈簧外徑彈簧內(nèi)徑自由長(zhǎng)度預(yù)壓變形量旋向工作圈數(shù)總?cè)?shù)后壓盤彈簧12彈簧鋼絲-5325811任意5.57.5前壓盤彈簧9彈簧鋼絲-416509任意685.總結(jié)大多數(shù)離合器已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化或規(guī)格化，設(shè)計(jì)時(shí)，只需要參考有關(guān)手冊(cè)對(duì)其進(jìn)行類比設(shè)計(jì)或選擇即可。選擇離合器時(shí)，首先根據(jù)機(jī)器的工作特點(diǎn)和使用條件，結(jié)合各種離合器的性能特點(diǎn)，確定離合器的類型；類型確定后，可根據(jù)被關(guān)聯(lián)的兩軸的直徑、計(jì)算轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，從有關(guān)手冊(cè)中查出適當(dāng)?shù)男吞?hào)；必要時(shí)，可對(duì)其薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行承載能力校核