在采用手动换挡机械变速器的拖拉机上，换挡主要是通过滑动齿轮或者啮合套来实现。在换挡时，需要先将主离合器分离使发动机与变速箱的动力传动路线分开，这个过程中功率产生了中断。如果拖拉机在进行犁耕、满载运输等重载作业时，碰到田埂、沟渠、坡道等短期载荷急剧增大的工况，则会因为功率中断造成拖拉机机组停车，处于深耕状态或坡道上的机组则需重新从零加速至工作速度，这样就大大降低了机组的生产效率。本论文针对配有手动变速箱的农用拖拉机，在作业过程中换挡引起的功率流中断现象，提出了一种新型的负载换挡机构，它可以在功率流不中断或者是中断时间较短的情况下进行换挡增扭。　　本论文首先通过对农业拖拉机增扭器所处空间、传递结构、操控方式等因素综合分析，确定增扭器的传递结构。然后对行星齿轮机构进行数学分析确定其传动自由度、不同挡位所需控制元件个数以及各构件的受力情况。并综合考虑控制元件的力矩及元件布置情况，确定控制元件的作用对象。综合考虑机械元件及液压元件的布置方式，并绘制出增扭器基本结构的二、三维图。　　其次，对行星机构的齿轮系统进行优化分析。在满足行星机构设计约束条件前提下，利用Matlab优化工具箱中fmincon函数对其进行参数优化，并将圆整的优化结果导入Kisssoft软件进行进一步选型及参数优化，得出符合实际生产的常用齿轮数组。针对齿轮传动过程中出现的受载不均的现象，利用Kisssoft软件对太阳轮-行星轮啮合副进行修形，优化齿轮传递过程中的载荷分布及滑移率。　　最后，对增扭器的换挡控制系统进行设计分析，并建立整车模型进行仿真。为了避免功率中断时间较长，增扭器的换挡控制采用了液压操控的方式。根据换挡需求设计增扭器的液压原理图，并对主要液压元件建立数学模型进行特性分析，利用AMEsim建立增量式数字阀的模型并分析阀主要参数影响情况，通过仿真可知阀的响应特性与设计目标相吻合。最终通过建立完整的整车模型分析增扭器在大负荷工况下的作用效果，仿真结果验证了模型的正确性，并且说明本论文设计的增扭器能够很好的克服大负荷工况下换挡的弊端。