同步器設(shè)計(jì)手冊(cè)

1、同步器設(shè)計(jì)手冊(cè)前 言 汽車變速器中采用同步器，可以保證換檔操作迅速、輕便無(wú)沖擊，延長(zhǎng)齒輪和傳動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命，提高汽車在換檔和加速起步時(shí)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，改善駕駛舒適性的有效措施。同步器技術(shù)目前被廣泛應(yīng)用于各種車型上。同步器的應(yīng)用是機(jī)械變速器發(fā)展過(guò)程中一次質(zhì)的飛躍，在我國(guó)汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T29063中明確規(guī)定輕型汽車變速器前進(jìn)檔必需裝有同步器結(jié)構(gòu)，中型汽車除一檔、倒檔外，其余各檔也必需裝有同步器結(jié)構(gòu)。隨著同步器技術(shù)不斷發(fā)展，對(duì)于提高變速器傳動(dòng)性能，具有十分重要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)意義。 本手冊(cè)是在綜合同步器理論和實(shí)踐研究的基礎(chǔ)上編寫而成。本書結(jié)構(gòu)新穎，文字簡(jiǎn)潔，圖文并茂，通俗易懂。內(nèi)容包括：同步器結(jié)構(gòu)

2、形式，工作原理，設(shè)計(jì)參數(shù)，結(jié)構(gòu)參數(shù)，以及影響同步器性能的因素。本手冊(cè)可供從事汽車變速器的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、維修人員參考。本手冊(cè)經(jīng) 等人員審閱并提出修改意見(jiàn)，在此表示感謝。由于作者水平有限，難免有不足之處，請(qǐng)廣大員工提出寶貴意見(jiàn)。 作 者 2007/11/16目 錄 緒 論第一章 同步器的結(jié)構(gòu)形式及其特點(diǎn) 第一節(jié) 鎖銷式同步器第二節(jié) 鎖環(huán)式同步器第三節(jié) 鎖環(huán)式多錐同步器第二章 同步器工作原理第三章 同步器設(shè)計(jì)參數(shù)及其計(jì)算第一節(jié) 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及其轉(zhuǎn)換第二節(jié) 同步力矩 Tc及同步時(shí)間第三節(jié) 撥環(huán)力矩TB第四節(jié) 計(jì)算實(shí)例第四章 結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)第一節(jié) 結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)第二節(jié) 結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)對(duì)換檔性能的影響第三節(jié) 同步器摩

3、擦材料第五章 影響同步器性能的因素 第一節(jié) 潤(rùn)滑油對(duì)同步器性能的影響 第二節(jié) 其他對(duì)同步器性能的影響第六章 同步器試驗(yàn)緒 論汽車變速器是汽車傳動(dòng)系中的一個(gè)重要部件，它的功能是在不同的使用條件下，改變由發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，使得汽車得到不同的牽引力和車速，以適應(yīng)不同的使用條件。同時(shí)也可以使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。為保證變速器具有良好的工作性能，對(duì)變速器提出以下基本要求：1. 應(yīng)有合適的變速檔位數(shù)和傳動(dòng)比，保證汽車具有良好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。2. 較高的傳動(dòng)效率。3. 應(yīng)有空檔和倒檔。4. 換檔操縱迅速輕便、工作可靠，噪聲小。在手動(dòng)機(jī)械式變速器中（Manual Transmis

4、sion 簡(jiǎn)稱MT），同步器是改善換檔性能的主要零部件。對(duì)減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，使操縱輕便，提高齒輪及傳動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命，提高汽車行駛安全性和乘坐的舒適性，改善汽車起步時(shí)的加速性和經(jīng)濟(jì)性起著重要作用。S1 現(xiàn)以一個(gè)五檔變速器為例，說(shuō)明同步器在換檔中的作用。圖1圖2P1 假如汽車正在二檔位置上行駛，則變速器通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)傳來(lái)的動(dòng)力，經(jīng)過(guò)第一軸上的齒輪A和中間軸常嚙合齒輪B、齒輪P2傳遞給第二軸上的齒輪S2，使動(dòng)力輸出。這時(shí)齒輪P2和齒輪S2的圓周線速度相等，VS2=VP2。當(dāng)汽車 在良好的路面行駛，駕駛員此時(shí)要改善汽車行駛的經(jīng)濟(jì)性，要從二檔換到三檔上行駛，這時(shí)駕駛員就要把齒輪S2和P2分開(kāi)，而把齒輪

5、S 3和P3接合上。此時(shí)中間軸上的齒輪P3的直徑要比P2大。由于中間軸傳動(dòng)角速度不變，則Vp3VP2。同理，由于第二軸上的齒輪S3的直徑小于S2的直徑，VS3VS2。如果在時(shí)間t內(nèi)踩離合器，由于第二軸與驅(qū)動(dòng)橋、后輪、整車相連，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，齒輪的速度不可能很快降下來(lái)。這樣，在時(shí)間t內(nèi)，齒輪S2和S3的圓周線速度不相等，見(jiàn)圖2所示。要經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間tx，等后輪軸停止后，齒輪S2和S3的圓周線速度相等，同時(shí)為零。 對(duì)于中間軸，是齒輪A、B隨第一軸即離合器而轉(zhuǎn)動(dòng)。由于這一段的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，離合器分離后，會(huì)在很短時(shí)間tx內(nèi) 停止轉(zhuǎn)動(dòng)，Vp3和VP2很快隨第一軸的停止而趨于零。 當(dāng)中間軸與第二軸以不同的

6、速度降低的過(guò)程中，齒輪P3和S3圓周線速度相等，駕駛員就要巧妙地抓住這段時(shí)間，把齒輪P3和齒輪S3接合上。所以在低檔換高檔的過(guò)程中，全靠駕駛員的熟練操作和豐富經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)注意力也要特別集中。 對(duì)于二檔換一檔的退檔過(guò)程中，同理是齒輪P1和S1的減速度要比齒輪P2和S2要大。所以高檔換低檔是極其復(fù)雜的。在分開(kāi)二檔齒輪之前，齒輪S1的圓周線速度VS1比齒輪S2、P2、P1要大，如圖3所示，齒輪P2和P1在 tx時(shí)趨于零，齒輪S2和S1在 tx時(shí)趨于零，他們之間相距很大。根本不能相交，齒輪P1和S1圓周線速度永遠(yuǎn)沒(méi)有相等的時(shí)間。所以，要想在瞬間內(nèi)使這兩個(gè)齒輪直接相嚙合是不可能的。必須采取一種輔助方法使齒

7、輪P1和S1圓周線速度接近。這就是通常的做法“兩腳離合器”：第一步踩下離合器踏板；第二步將排檔桿移至空檔位置； 第三步再松開(kāi)離合器踏板，稍加油門從ab，使齒輪p1速度增高并超過(guò)齒輪S1的速度線。第四步再踩下離合器踏板bC，使齒輪p1速度迅速下降，在C點(diǎn)迅速換檔。這樣就找到了時(shí)間t 2點(diǎn)，使齒輪P1和S1圓周線速相等。在這個(gè)過(guò)程中，駕駛員不但要有高超的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和操作技能，而且勞動(dòng)強(qiáng)度也很大。汽車機(jī)械式變速器安裝了同步器之后，就不需要“兩腳離合器”的操作。減輕了駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少換檔時(shí)齒輪間的撞擊，能準(zhǔn)確無(wú)誤地?fù)Q檔，增加了舒適性。同步器發(fā)展僅有數(shù)十年的歷史。自1912年奧地利的Humohrie

8、s提出了采用摩擦式同步器之后，直到1926年才裝到美國(guó)凱迪萊克汽車上。從此之后使用范圍不斷擴(kuò)大，到目前為止凡是手動(dòng)機(jī)械式汽車變速器都使用了同步器。同步器自問(wèn)世以來(lái)，結(jié)構(gòu)在不斷變化，工作性能也在日趨完善。近些年來(lái)國(guó)外在同步器研究、設(shè)計(jì)、制造方面發(fā)展很快。我們?cè)谧灾餮邪l(fā)、制造與國(guó)外相比還存在很大差距，同步器的性能和可靠性還不能滿足使用要求。因此我們要加強(qiáng)同步器方面的研究，縮小差距，力爭(zhēng)趕超和超過(guò)國(guó)外先進(jìn)水平。第一章 同步器的結(jié)構(gòu)型式及其特點(diǎn)汽車變速器中使用同步器，可以保證換檔時(shí)齒輪不受沖擊，延長(zhǎng)齒輪的使用壽命，使汽車在起步、換檔時(shí)的加速度和經(jīng)濟(jì)性得到改善。換檔時(shí)加在齒套上的軸向力經(jīng)柱銷（或滑塊）推

9、動(dòng)同步環(huán)使錐面相接觸產(chǎn)生摩擦力矩，借此改變被嚙合齒輪的轉(zhuǎn)速以達(dá)到同步。 早期開(kāi)發(fā)的同步器為常壓式同步器，有錐形和片式兩種。由于它不能保證被嚙合齒輪在同步狀態(tài)（即角速度相等）下實(shí)現(xiàn)換檔，不能從根本上解決換檔時(shí)嚙合沖擊問(wèn)題，所以這種同步器目前已被淘汰。目前汽車上廣泛使用的慣性式同步器，主要有：鎖銷式同步器；鎖環(huán)式同步器；鎖環(huán)式多錐面同步器。除此以外還有增壓式同步器。由于這種同步器對(duì)材料、熱處理及制造精度均要求較高，目前國(guó)內(nèi)采用較少。近幾年來(lái)國(guó)外還開(kāi)發(fā)了一種杠桿式同步器，主要用于倒檔。這種同步器還處于試驗(yàn)狀態(tài)中。下面分鎖銷式同步器、鎖環(huán)式同步器、鎖環(huán)式多錐面同步器逐一介紹。第一節(jié) 鎖銷式同步器的結(jié)構(gòu)

10、特點(diǎn)鎖銷式同步器一般用于中型載貨汽車上，圖1是我公司生產(chǎn)的LC6T46二檔同步器。同步器內(nèi)錐盤2與二檔齒1焊接成一整體，鎖銷4與二檔同步環(huán)3以及同步器保持環(huán)6（一檔不帶同步器，所以一檔這一側(cè)用了同步器保持環(huán)，）鉚接成一整體，齒套5穿過(guò)三個(gè)鎖銷4和三個(gè)同步器導(dǎo)向柱8安裝在齒轂9上，齒轂則通過(guò)花鍵與二軸7相連接。在齒套的導(dǎo)向柱孔內(nèi)，安裝了三只與導(dǎo)向柱相垂直的同步器彈簧和鋼球，整個(gè)同步器有十五個(gè)零件組成。換檔時(shí)，撥叉撥動(dòng)齒 套5帶動(dòng)有彈簧卡住的同步環(huán)3壓向與被同步的齒輪連接成一起的同步器內(nèi)錐盤2的內(nèi)錐面。由于力F的作用以 及轉(zhuǎn)速差的存在，內(nèi)外錐面一經(jīng)接觸就產(chǎn)生摩擦力矩。在摩擦力矩剛產(chǎn)生的同時(shí)，齒套5

11、開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)（齒套上的柱銷孔與同步器柱銷直徑存在一定的差值），柱銷4偏移壓向齒套與柱銷的共同斜面上，當(dāng)摩擦錐面上產(chǎn)生摩擦力矩后，被同步的齒輪開(kāi)始減速（或加速），在同步錐面上有摩擦。 兩個(gè)錐面接觸后，加在換檔手柄上力仍在增加，齒套克服彈簧力繼續(xù)移動(dòng)。由于同步器柱銷相對(duì)于齒套轉(zhuǎn)過(guò)了一個(gè)角度，使鎖銷斜面緊壓在孔的斜面上，如圖2所示。在力F的作用下，鎖銷斜面上受到的正壓力W分解成軸向力S=Wcos /2 和切向力Ft=Wsin /2, 而S=F。在力S的作用下，錐面上產(chǎn)生摩擦力矩，在力Ft的作用下形成撥環(huán)力矩。這個(gè)撥環(huán)力矩力圖使鎖銷連同同步環(huán)反轉(zhuǎn)而脫離鎖止斜面，而同步環(huán)錐面上的摩擦力矩卻阻止同步環(huán)反轉(zhuǎn)，只

12、要摩擦力矩大于撥環(huán)力矩，兩個(gè)些面始終壓在一起，阻止齒套移動(dòng)。圖2 隨著力F的不斷作用，摩擦力矩不斷增加，此時(shí)的慣性力矩也在不斷變化。當(dāng)摩擦力矩等于慣性力矩時(shí)，即被連接兩端的角速度相同，摩擦力矩等于零。這時(shí)力F仍在起作用，由于撥環(huán)力矩存在，使同步器柱銷轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，鎖止面脫開(kāi)，齒套5可順利通過(guò)鎖銷，完成換檔過(guò)程。 鎖銷式同步器最大的特點(diǎn)是摩擦半徑較大，與相同空間的單錐環(huán)比摩擦半徑大30%左右，同時(shí)在同步環(huán)錐面上粘接摩擦系數(shù)較高的材料，使同步器有較大的容量，多用于低速檔上。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。隨著同步器技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是多錐面同步器，摩擦錐面多，容量更大，鎖銷式同步器正在被多錐面同步器所代替。

13、 第二節(jié) 鎖環(huán)式同步器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)鎖環(huán)式同步器是目前應(yīng)用最廣泛的一種同步器，無(wú)論是小型車、中型車還是重型車都在使用。圖3是一種典型的鎖環(huán)式同步器。齒轂6與第二軸用花鍵連接，三只滑塊3分別安裝在齒轂的三個(gè)滑塊槽內(nèi)，靠?jī)芍画h(huán)形彈簧5支撐，滑塊中部凸臺(tái)與齒套4中部的凹槽相結(jié)合,接合齒環(huán)1與齒輪通過(guò)電子束焊成一整體，同步環(huán)2浮套在接合齒的錐面上。這種同步器結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸較小，使用可靠，制造工藝性好。但是，這種同步器錐面平均摩擦半徑由于受到其結(jié)構(gòu)尺寸限制不能太大，同步器的容量較小。 圖3圖4限位臺(tái)階1.齒套。齒套是一個(gè)環(huán)狀體，外面有一個(gè)槽與撥叉配合，內(nèi)部是內(nèi)花鍵與齒轂配合，花鍵的兩端倒角。倒角有兩個(gè)作用，

14、一是在沒(méi)有同步前與同步環(huán)上的齒倒角構(gòu)成鎖止角，二是同步后容易進(jìn)入接合齒。在花鍵的兩端側(cè)面有倒錐角，起防止跳檔作用。花鍵的齒數(shù)是3的被數(shù)，這樣可以保證三個(gè)滑塊槽均布。中部有限位臺(tái)階。有的齒套在均分三處各有一個(gè)齒槽不加工，兩端分別向里銑深一定的尺寸，齒轂的對(duì)應(yīng)處去除一齒，這樣起到掛檔限位作用，防止掛檔時(shí)越程。2.齒轂。齒轂的內(nèi)花鍵與軸配合，外花鍵與齒套配合，定位方式大多數(shù)采用齒側(cè)定位，也有一部分采用大徑定位。 配合性質(zhì)為間隙配合，固定齒轂或齒套，另一件在手的作用下，能非常輕松的滑動(dòng)。齒轂的內(nèi)外花鍵之間為輪輻，給同步環(huán)和接合齒環(huán)留出了空間。在外花鍵的圓周上分三等份分別銑出三個(gè)槽，是安裝滑塊用的，槽的

15、中心與所在的齒槽中心應(yīng)重合。3.滑塊。是被安裝在齒轂的滑塊槽內(nèi)，靠彈簧支撐，中間凸起的部分與齒套中部的凹槽處緊緊地貼在一起。換檔時(shí)齒套帶動(dòng)滑塊移動(dòng)，滑塊又推動(dòng)同步環(huán)移動(dòng)?；瑝K的形狀多種多樣，但基本的功能是一致的。有的轎車同步器則用一根異型鋼圖5 絲圈套在同步環(huán)上代替滑塊作用。如圖6所示5.同步器彈簧。.同步器彈簧是用來(lái)支撐滑塊的，滑塊不同，彈簧也不同。形狀有用方鋼絲制成的環(huán)形；有用圓鋼絲制成的螺旋彈簧等。如圖7所示。圖6 圖76.同步器齒環(huán)。同步器齒環(huán)是同步器中的一個(gè)重要零件。內(nèi)孔是錐面，與接合齒的外錐面配合。整個(gè)內(nèi)錐面上是螺距等于0.6左右的螺紋，用來(lái)破壞外錐面上的油膜，提高它們之間的摩擦系

16、數(shù)。內(nèi)錐面沿軸向開(kāi)有一些槽，便于流出被兩錐面之間擠出的油。輪齒靠近齒套端有倒角。倒角有兩個(gè)作用，一是在沒(méi)有同步前起鎖止作用，二是同步后便于齒套進(jìn)入。倒角角度的大小與齒套相同。齒環(huán)的外圓處，有三個(gè)均布的方槽（或三個(gè)凸臺(tái)），是滑塊推動(dòng)同步環(huán)的位置，方槽（或凸臺(tái)）中心應(yīng)與所在齒槽中心重合，方槽（或凸臺(tái)）寬度與滑塊（或齒轂上的槽）寬度的差等于二分之一齒距。同步器齒環(huán)目前一般用銅合金精鍛而成，內(nèi)錐面及螺紋精車而成。有的為了增加錐面間的摩擦系數(shù)，在內(nèi)錐面上噴鉬，或粘接碳纖維，或噴碳顆粒等（凡粘接摩擦材料的不需要螺紋）。 圖87.接合齒環(huán)。接合齒環(huán)一般是與齒輪做成一個(gè)整體，或與齒輪焊為一體，或與齒輪用花鍵連

17、接，經(jīng)熱處理淬火后有較高的硬度。外錐面磨削后與同步器齒環(huán)內(nèi)錐面配合，接合齒端倒角，倒角角度90度105度之間。為了防止脫檔，接合齒齒側(cè)做成倒錐形，錐度在4度8度。圖9 有的接合齒在外徑的后端高出一個(gè)臺(tái)階，起到限位作用。有的接合齒只留幾個(gè)完整齒厚，其余在非工作齒側(cè)面削薄，有的是保留幾組齒數(shù)相同的完整齒厚，把各相鄰?fù)暾X組之間相同齒數(shù)的 齒側(cè)削薄。目的是齒套進(jìn)入接合齒更加輕便 。 例如MSC-5S二軸五檔接合齒環(huán)只保留三個(gè)完整齒厚 ，其余齒在非工作齒側(cè)削薄0.550.65；5T97二軸三檔接合齒環(huán)總共42個(gè)齒，分成5-9-5-9-5-9，其中5個(gè)齒為完整齒厚，9個(gè)齒為齒側(cè)削薄0.30.4。 換檔時(shí)

18、在力F的作用下，齒套滑動(dòng)?；瑝K由于彈簧力的的作用，滑塊上端始終頂在齒套的凹槽中。齒套軸向移動(dòng)帶動(dòng)滑塊也作軸向移動(dòng)，推動(dòng)同步器齒環(huán)軸向移動(dòng)使得內(nèi)外錐面接觸。由于力F的作用和轉(zhuǎn)速差的存在，錐面一經(jīng)接觸立即產(chǎn)生摩擦力矩，使同步環(huán)相對(duì)于齒套旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，旋轉(zhuǎn)的方向取決于轉(zhuǎn)速差的方向。同步環(huán)內(nèi)錐面上的螺紋像刀口一樣迅速將錐面上的油膜刮向螺旋槽內(nèi)，并沿著軸向油槽流出去，摩擦面的摩擦系數(shù)很快提高。這時(shí)，加在換檔手柄上的力仍在增加，齒套克服滑塊與齒套凹槽之間的摩擦力繼續(xù)移動(dòng)。因?yàn)橥江h(huán)相對(duì)于齒套已經(jīng)旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度，齒套的齒端倒角面正好壓住同步環(huán)齒端斜面。（如圖10） 此時(shí)，在力F的作用下，同步環(huán)齒端斜面受到一

19、個(gè)正壓力W，其軸向分力圖10圖9S=W .cos，（S=F），切向分力F1=W. sin。力S使同步錐面上形成正壓力而產(chǎn)生摩擦力矩，而力F1形成一個(gè)撥環(huán)力矩，力圖使同步環(huán)反轉(zhuǎn)而脫離齒套齒端倒角面，但同步環(huán)錐面上的摩擦力矩卻要阻止同步環(huán)反轉(zhuǎn)。只要設(shè)計(jì)上保證摩擦力矩大于撥環(huán)力矩，則兩個(gè)斜面始終頂住，阻止齒套移動(dòng)，從而保證了只有同步后才能換檔的主要特性。隨著力F的不斷作用，工作錐面上的摩擦力矩不斷增加。當(dāng)摩擦力矩達(dá)到輸入端的慣性力矩時(shí)，被連接兩端的角速度相等，慣性力矩消失，摩擦力矩為零。但軸向力仍在起作用，在撥環(huán)力矩的作用下，將同步環(huán)連同輸入端零件轉(zhuǎn)動(dòng)一角度，使鎖止面脫開(kāi)。齒套即可自由地通過(guò)同步環(huán)進(jìn)

20、入接合齒完成換檔。（如圖11）鎖環(huán)式同步器的另一種是短程同步器。如圖12所示。它與傳統(tǒng)的同步器比，是將滑塊做成圓柱滾子，兩相鄰?fù)江h(huán)之間的距離 圖11 是滾子直徑、滾子與兩檔同步環(huán)端間隙和兩同步環(huán)寬度之和。一般滑塊長(zhǎng)度是20mm左右，而短程同步器的滾子直徑只需8mm。因此與相同容量的同步器相比，短程同步器至少要短4mm。此外，短程同步器的同步環(huán)與齒套之間的原始位置設(shè)計(jì)得比較緊湊。在未換檔時(shí)，齒套和同步環(huán)接合齒之間的間隙為b，同步環(huán)與滾子之間空檔時(shí)單邊間隙為a。當(dāng)移動(dòng)齒套帶動(dòng)滾子推壓同步環(huán)時(shí)，齒套與同步環(huán)接合齒尖部仍有間隙a-b。不致于造成同步環(huán)在沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度之前與齒套鎖止面貼合。短程同步器

21、能夠有效地縮短變速器的軸向尺寸，使得變速器的內(nèi)部變得更加緊湊。 圖12第三節(jié) 鎖環(huán)式多錐同步器鎖環(huán)式多錐同步器是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的摩擦副所組成的鎖環(huán)式同步器。其工作原理同鎖環(huán)式同步器，只是結(jié)構(gòu)上有所不同。 圖12圖12是我公司生產(chǎn)的5T80一二檔雙錐同步器。齒套、齒轂、滑塊、彈簧等沒(méi)有什么變化，同步環(huán)變成了三個(gè)環(huán)組成。外環(huán)。外環(huán)與單錐環(huán)比，在后端多了幾個(gè)均勻分布的槽，是用來(lái)卡住內(nèi)環(huán)的。見(jiàn)圖13。外圓柱面上有三個(gè)凸臺(tái)，被卡在齒轂的三個(gè)槽中，隨齒轂一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 槽圖13中環(huán)。中環(huán)是一個(gè)內(nèi)外都是錐面的圓錐體，外錐面與外環(huán)的內(nèi)錐面結(jié)合，內(nèi)錐面與內(nèi)環(huán)的外錐面結(jié)合，大端面有46個(gè)爪子，插入到接合齒相對(duì)應(yīng)的孔

22、中。如圖 14，它跟隨齒輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)。爪子圖14內(nèi)環(huán)。內(nèi)環(huán)是一個(gè)圓環(huán)狀，內(nèi)孔是圓柱面，直徑比與此配合的外徑大1毫米左右。外錐面與中環(huán)的內(nèi)錐面配合。在小端面有幾個(gè)分布均勻的凸臺(tái)，與外環(huán)的槽配合。大端面有幾道油槽。如圖15在空檔位置時(shí)，三個(gè)環(huán)浮套在接合齒凸臺(tái)與齒轂之間。換檔時(shí)，滑塊推動(dòng)外環(huán)移動(dòng)，使外環(huán)的內(nèi)錐面與中環(huán)的外錐面接觸推動(dòng)中環(huán)移動(dòng)，中環(huán)的內(nèi)錐面與內(nèi)環(huán)的外錐面接觸推動(dòng)內(nèi)環(huán)移動(dòng)。內(nèi)環(huán)的端面與接合齒端面一經(jīng)接觸，由于換檔力的作用和轉(zhuǎn)速差的存在，這時(shí)產(chǎn)生摩擦力矩，同步過(guò)程開(kāi)始。 在材料上，中環(huán)有的使用軸承鋼，有的使用中碳鋼圖15。商用卡車上內(nèi)外環(huán)一般使用低碳合金結(jié)構(gòu)鋼，精鍛成型后滲碳淬火而成。為增加

23、摩擦系數(shù)，同步環(huán)必須也只能在摩擦副的一個(gè)錐面上可噴鉬、燒結(jié)銅、粘接碳纖維、噴碳顆粒等耐磨且摩擦系數(shù)大的材料。在乘用車上內(nèi)外環(huán)使用銅合金較多，也有的使用低碳合金結(jié)構(gòu)鋼對(duì)于內(nèi)外環(huán)是銅合金的，大多數(shù)是將錐面加工成螺紋狀。 三錐同步器，是在雙錐環(huán)的基礎(chǔ)上把內(nèi)環(huán)的內(nèi)圓柱面設(shè)計(jì)成錐面，在接合齒上增加一個(gè)與其相配合的外錐面即可。在相同的空間下，多錐同步器有較大的容量，不論是商用車還是乘用車，都得到了廣泛的應(yīng)用。特別是在低速檔位上，同步力矩大，使用多錐面同步器，使得換檔力變小，換檔輕松自如，增加了換檔的舒適性。到目前為止，最多也只是三錐環(huán)。三錐環(huán)同步器，零件多結(jié)構(gòu)復(fù)雜，錐面的潤(rùn)滑條件差，容易抱死，設(shè)計(jì)上要特別

24、注意。圖16圖19是一組三錐同步器圖片三個(gè)爪子卡在齒轂對(duì)應(yīng)的孔中 內(nèi)外錐面上粘貼了耐磨材料接合齒上增加了外錐面腰形孔用來(lái)卡中環(huán)爪子的 圖16 齒輪與接合齒合件 圖17 內(nèi)環(huán)銅合金材料，內(nèi)錐面有螺紋圖18 中環(huán) 圖19 外環(huán) 第二章 同步器工作原理慣性同步器工作原理：換檔時(shí)，使接合錐面上產(chǎn)生摩擦力矩，以加速（或減速）被接合零件，使之在最短時(shí)間內(nèi)達(dá)到同步狀態(tài)。換檔時(shí)，駕駛員首先踩下離合器踏板，操縱換檔桿使之脫離原檔位，置于空檔位置。這時(shí)的變速器輸入端和輸出端的轉(zhuǎn)速有差異，而同步時(shí)的轉(zhuǎn)速卻是一個(gè)新的轉(zhuǎn)速。但考慮到變速器的輸出端連接的是整車，因而具有相當(dāng)大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。故在一般情況下，假設(shè)輸出端的轉(zhuǎn)速在

25、換檔瞬間是不變的，而輸入端則靠同步器摩擦副作用來(lái)達(dá)到與輸出端同步，如圖1所示21 圖1假設(shè)2不變，摩擦力矩TC克服輸入端零件的慣性力矩,從而改變1直到同步。 據(jù)此，可以根據(jù)動(dòng)量矩定理列出下列方程：（1）式中：J1同步器輸入端零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（gcms2） 1同步器輸入端零件的角速度（1/s） t 同步時(shí)間（s） TC同步器工作面上的摩擦力矩，又名同步力矩此動(dòng)力學(xué)方程式不包括輸入端零件上的軸承摩擦力矩及齒輪油的阻力矩。把（1）式改寫成，設(shè)輸入端和輸出端的角速度差為，在時(shí)間t內(nèi)同步，則這時(shí)的平均角減（加）速度為，則（2）另一方面，在換檔過(guò)程中，當(dāng)變速操縱桿上的力一定時(shí)，在同步器工作錐面上產(chǎn)生的摩擦力

26、矩為： （3）式中：作用在錐面上的軸向分力（N）；一般情況下（齒套上軸向力） 工作錐面間的摩擦系數(shù)； 錐面平均半徑； 錐面半角。 假定同步時(shí)間t后，即所需的摩擦力矩TC在一定條件下，才能達(dá)到同步，同步時(shí)的摩擦力矩方程是： （4）公式（4）是同步器計(jì)算的基本方程，也是同步器工作機(jī)理的依據(jù)。對(duì)于多錐同步器，如三錐同步器，其錐面上產(chǎn)生的摩擦力矩為: （5） 假如三錐同步器的所有錐角都等于單錐同步器的錐角，那么三錐同步器的摩擦力矩就是單錐同步器的3倍左右。第三章 同步器設(shè)計(jì)參數(shù)及其計(jì)算根據(jù)慣性摩擦式同步器的工作原理，其結(jié)構(gòu)參數(shù)有：錐面寬度b、平均錐面半徑、鎖止角、錐面半角及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；性能參數(shù)有錐面摩擦

27、系數(shù)、換檔力F和同步時(shí)間t。假如同步器的結(jié)構(gòu)參數(shù)一定時(shí)，又假定值在工作時(shí)不變，那么同步器性能的好壞完全取決于F和t這兩個(gè)參數(shù)。設(shè)計(jì)要求換檔輕便，同步時(shí)間在0.5秒以內(nèi)，而換檔力又不宜過(guò)大，從同步器基本方程不難看出，在其他參數(shù)一定時(shí)F和t成反比。要解決個(gè)問(wèn)題，我們就要從慣量、速度變化、摩擦系數(shù)和同步時(shí)間這些方面來(lái)系統(tǒng)討論。第一節(jié) 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及其轉(zhuǎn)換變速器內(nèi)每一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)零件的物理特征是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，它通常是用扭擺法求得，如圖1所示：式中：t擺動(dòng)周期（s） 金屬絲常數(shù)（扭角按扭矩給定）圖1假如零件還未制成，通常是把零件分解成標(biāo)準(zhǔn)的幾何體，并用數(shù)學(xué)法合成求出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。對(duì)于圓柱體盤式零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量公式為：實(shí)心：

28、 空心： 式中： Q零件重量（kg） L零件厚度（m） D零件外徑（m） 材料比重（鋼： kg/m3） d零件內(nèi)徑（m） g重力加速度（9.8m/s2 ） 以前提及，換檔過(guò)程中依靠同步器改變轉(zhuǎn)速的零件統(tǒng)稱為同步器的輸入端零件，在定軸式變速器結(jié)構(gòu)中，它包括：離合器從動(dòng)片、一軸、中間軸、與中間軸齒輪嚙合的二軸上的齒輪。它的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算是先求得相關(guān)零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，然后再按不同的檔位轉(zhuǎn)換到被同步的零件上去。 轉(zhuǎn)換公式為： 式中： 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（） 各零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（） 總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：現(xiàn)以一個(gè)四檔變速器為例來(lái)進(jìn)行計(jì)算，如圖2所示。圖2換直接檔：需要將相應(yīng)零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)換到一軸上。二軸上三檔和二檔齒輪轉(zhuǎn)換

29、到中間軸上： 中間軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和為： 將轉(zhuǎn)換到一軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： 換直接檔時(shí)，總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：第二節(jié) 同步力矩 Tc及同步時(shí)間一. 同步力矩 Tc ：對(duì)于慣性摩擦式同步器的同步力矩（摩擦力矩）值，是錐面上的摩擦力在平均半徑處的扭矩值。假如同步器是單錐的，則產(chǎn)生的扭矩為： 式中：同步力矩 錐面平均半徑 錐面半角齒套上受到的水平推力 工作錐面上的動(dòng)摩擦系數(shù)這個(gè)力矩形成齒輪系和離合器從動(dòng)片的加速（或減速），因此同步力矩應(yīng)該是：式中： 被同步齒輪的角加速度 阻力矩，包括潤(rùn)滑油的阻力矩、軸承阻力矩和離合器阻力矩二. 同步時(shí)間：當(dāng)同步器的基本功能關(guān)系得到滿足后，關(guān)鍵是在同步時(shí)間內(nèi)能否使同步力矩有效的產(chǎn)

30、生，以及與零件最大速度的變化和阻力矩的函數(shù)關(guān)系V= f（TD）。也就是說(shuō)，同步時(shí)間是同步力矩、換檔轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、齒輪及同步環(huán)的相對(duì)速度和阻力的函數(shù)。同步時(shí)間和換檔力是司機(jī)十分關(guān)注的兩個(gè)量值。在結(jié)構(gòu)參數(shù)和使用條件一定的情況下，換檔沖量和摩擦系數(shù)成反比。其值可用 “力和時(shí)間”曲線下的面積求得，即。式中：ts為同步時(shí)間。也就是說(shuō)，可以用面積S的大小來(lái)估計(jì)平均摩擦系數(shù)值，剩下的主要問(wèn)題就是同步時(shí)間。據(jù)力學(xué)公式： 式中： 同步時(shí)間 同步輪系的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 被同步齒輪的加速度換檔前被同步齒輪的角速度換檔后被同步齒輪的角速度第三節(jié) 撥環(huán)力矩?fù)墉h(huán)力矩又被稱為分度力矩或閉塞力矩。是由齒套（撥叉）上的軸向力F通過(guò)齒套

31、齒端的倒角面作用于同步環(huán)齒端的倒角面形成的。同步時(shí)，撥環(huán)力矩作用方向與同步力矩相反。下面根據(jù)不同類型的同步器來(lái)分析瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)的撥環(huán)力矩。一鎖環(huán)式同步器的撥環(huán)力矩如圖3所示齒套在軸向力F的作用下，同步環(huán)和齒套的倒角面受到正壓力W； 從而產(chǎn)生法向分力和軸向分力。同時(shí)在倒角面上產(chǎn)生摩擦力，同理摩擦力也分解成軸向分力和法向分力 。由上圖3可得齒套上的軸向力F為： （1）切向分力（2） 將（1）代入（2）得到 （3）撥環(huán)力矩 （4）式中：TB撥環(huán)力矩（Nm） RB鎖止倒角面上的節(jié)圓半徑（mm） 節(jié)圓半徑上同步環(huán)倒角面與齒套倒角面之間的夾角 倒角面間的靜摩擦系數(shù) F 齒套上的水平推力二鎖銷式同步器的撥環(huán)力矩

32、如圖4所示，在鎖銷斜面上受到一個(gè)法向力W和摩擦力。這兩個(gè)力形成了一個(gè)切向分力F，從而對(duì)同步環(huán)的軸心線產(chǎn)生了撥環(huán)力矩TB，力圖使同步環(huán)反轉(zhuǎn)而使齒套通過(guò)。假如大于，則同步器鎖不住，就會(huì)產(chǎn)生換檔沖擊現(xiàn)象。下面對(duì)圖5中的同步器進(jìn)行受力分析：從而：而切向力 由此鎖銷式同步器的撥環(huán)力矩為：圖4圖5三. 多錐同步器的撥環(huán)力矩多錐同步器的同步力矩與倒角面上的撥環(huán)力矩之比必須保持在適度的范圍內(nèi)，如圖6所示：同樣可得出撥環(huán)力矩TB 式中：RB倒角面節(jié)圓半徑 倒角面間靜摩擦系數(shù) 齒套上的軸向力 節(jié)圓半徑上同步環(huán)倒角面與齒套倒角面之間的夾角倒角面之間的夾角否則同樣產(chǎn)生齒輪碰撞聲和上重沖擊現(xiàn)象。 圖6圖6如果錐面摩擦力

33、矩增大，就要采用較小的倒棱角來(lái)保證力矩平衡。但是如果倒棱角太小，則會(huì)引起齒輪接合齒在嚙合中斷裂或因接觸容量過(guò)小而跳動(dòng)。所以撥環(huán)力矩應(yīng)在極限值以內(nèi)，同時(shí)同步力矩也應(yīng)當(dāng)適度。第四節(jié) 計(jì)算實(shí)例現(xiàn)以LC6T160三檔換二檔為例計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)換、同步力矩和同步時(shí)間以及撥環(huán)力矩。1、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：由于齒輪等零件是非圓柱形狀的零件，計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很困難，現(xiàn)借助三維制圖軟件得到各個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，單位： 離合器盤:135000 一軸:9753 主一齒:104589主二齒 :64995 主三齒:36493 主四齒:16027主倒齒:87317 中間軸整體:158260 倒檔雙聯(lián)齒:289582、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)換

34、現(xiàn)利用公式將2檔以外的各個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)換到中間軸上來(lái)。主一齒轉(zhuǎn)換： 主三齒轉(zhuǎn)換： =24091.3 主四齒轉(zhuǎn)換： =27407一軸轉(zhuǎn)換 式中經(jīng)過(guò)2次換算，即先將倒檔齒轉(zhuǎn)換到倒檔雙聯(lián)齒，然后再由倒檔雙聯(lián) 齒轉(zhuǎn)換到中間軸。 所有齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)換到中間軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量則為上述值的和再將轉(zhuǎn)換到中間軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與中間軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)換到主二齒上， 主二齒上所有要被同步的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量則為3、同步力矩和同步時(shí)間根據(jù)下列2個(gè)公式組合得出：一般以最大承受能力來(lái)計(jì)算，所以此處取發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速2200rpm則36.44按卡車同步換檔的參考時(shí)間 設(shè)=0.5秒；2/3檔同步環(huán)為雙錐環(huán)，取平均半徑R=75mm；2/3檔同步環(huán)

35、錐角；同步器摩擦系數(shù) ；將上述條件代入， 式中2為兩個(gè)摩擦面；得出：此處為撥叉處的受力，將其轉(zhuǎn)換到換檔臂上， 其中為換檔頭長(zhǎng)度為65mm；為換檔搖臂長(zhǎng)度75mm由于6T160是氣缸助力換檔，所以手柄上的力是(=126N可以被駕駛員所接受)式中： x-汽車駕駛操縱的杠桿比，x=6 -氣缸助力，=1233N綜合上面的計(jì)算結(jié)果可得同步力矩4、撥環(huán)力矩將上面的結(jié)果代入下列公式有=1478N則撥環(huán)力矩為式中：為同步器齒套分度圓半徑；為鎖止角 =38.5°第四章 結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)第一節(jié) 結(jié)構(gòu)參數(shù)一、錐面的平均摩擦半徑R錐、同步環(huán)的徑向厚度W和工作面寬度B R錐和W的大小，都受到變速器齒輪中心矩和相關(guān)

36、零件結(jié)構(gòu)及空間尺寸的限制。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在許可范圍內(nèi)，R錐和W都應(yīng)越大越好。R錐越大則同步摩擦力矩Mf也就越大。而W大小則與同步錐環(huán)的強(qiáng)度和剛度有關(guān)。W越大則錐環(huán)的強(qiáng)度就越大，不容易變形，保證錐環(huán)在長(zhǎng)期工作中不易損壞。在設(shè)計(jì)工作面寬度B時(shí)，應(yīng)考慮B大會(huì)影響同步器軸向尺寸加大，B的大小還直接影響到錐環(huán)為散熱和耐磨損能否提供足夠大的面積。一般在設(shè)計(jì)時(shí)，R錐越大則B也要相應(yīng)大一些。推薦一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式做參考：B（0.250.40）R錐圖1與同步環(huán)配合的錐面寬度應(yīng)比同步環(huán)的工作寬度略寬一些，從而可以避免在使用中同步環(huán)的錐面會(huì)磨出臺(tái)階，使錐面接觸不良，導(dǎo)致不同步嚙合。如圖1二、錐面上的螺紋線和軸向排油槽1.螺紋頂

37、寬：錐面上加工螺紋線的目的是為了能把錐面間已有的齒輪潤(rùn)滑油油膜很快的切割破壞并刮走。油膜破壞得越快，摩擦力提高的也就越快。螺紋頂寬設(shè)計(jì)得越窄，切割刮走油膜的速度越快。但螺紋頂寬過(guò)尖，則接觸面上的壓強(qiáng)大磨損快，同步器失效快。一般推薦螺紋頂寬在0.050.22之間。另一方面要求螺頂?shù)谋砻娴拇植诙纫?，且不允許留有切削刀痕。所以螺頂表面增加最后一道研磨工序是十分必要的。2.螺距及螺紋角：螺距的大小要保證螺紋之間的間隙足以容納被擠出來(lái)的油量。但螺距也不能過(guò)大，否則錐面的接觸面積要變小，磨損快。一般螺距推薦取0.6左右。螺紋角一般取40°60°，螺紋深可取0.250.5。表1中所列是

38、我公司部分產(chǎn)品同步器螺紋尺寸。表1序號(hào)產(chǎn)品型號(hào)同步器螺距螺紋頂寬螺紋角螺紋深15T803/4檔0.60.0550.145°0.2125T801/2檔內(nèi)環(huán)0.60.170.2340°0.436T1606檔0.60.1540°0.5146T463/4檔0.70.090.1760°0.456T465/6檔0.70.060.1460°0.46MF86A倒檔、5檔0.60.050.1260°0.357MF70B1/2檔內(nèi)環(huán)0.60.180.2240°0.48MF70B倒檔0.60.140.1845°0.43.軸向排油槽：在螺

39、紋線上開(kāi)軸向油槽的主要目的是盡快地把油排掉，以盡快地提高提高摩擦力。一般油槽寬可取3mm，槽深要稍大于螺紋底徑。油槽數(shù)按錐面直徑大小可選取915個(gè)。三、錐面角和鎖止角 1. 錐面角：在計(jì)算摩擦力矩的公式里可知，越小則摩擦力矩Mf越大。但小到一定程度時(shí)，將發(fā)生兩個(gè)摩擦錐面抱死分不開(kāi)現(xiàn)象。圖2在兩個(gè)錐面達(dá)到同步以后，這時(shí)換檔力P還在作用著，則： P = N×sin+s×N×cos式中： s - 兩錐面間的靜摩擦系數(shù)當(dāng)完成同步換檔且換檔力P=0 時(shí)，同步環(huán)錐面應(yīng)脫離，此時(shí)摩擦力s×N的方向就反過(guò)來(lái)了。它有阻止同步環(huán)脫開(kāi)，或者是說(shuō)有使兩錐面之間互相抱死的趨勢(shì)。只

40、有在保證下列條件時(shí)，才能避免兩錐面間發(fā)生抱死分不開(kāi)現(xiàn)象。即 N×sin s×N×cos tg s 試驗(yàn)表明，鋼與銅之間的摩擦系數(shù)s在0.080.1之間，其他材料之間的的摩擦系數(shù)s也不會(huì)超過(guò)0.11，故錐面角一般可取6°30或7°，對(duì)于雙錐面同步器錐面角可取7°30，對(duì)于三錐面同步器由于錐面間的潤(rùn)滑條件差，錐面角可取8°或8°30。有的采取不同的角度：內(nèi)環(huán)的內(nèi)外錐面和中環(huán)的內(nèi)錐面由于潤(rùn)滑條件差，可取10°，中環(huán)的外錐面由于潤(rùn)滑條件較好，可取6°30。2.鎖止角鎖：在鎖環(huán)式同步器中設(shè)置鎖止角的目的有

41、：一是通過(guò)鎖止角斜面將換檔力傳到錐面上。二是阻止在沒(méi)有同步前齒套越過(guò)同步環(huán)進(jìn)行掛檔。三是通過(guò)鎖止角斜面將換檔力分解一切向分力，從而產(chǎn)生一撥環(huán)力矩。此力矩將會(huì)使同步環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)一角度而脫離齒套的鎖止面，齒套可以繼續(xù)前移與接合齒接合完成掛檔。設(shè)計(jì)上一定要保證，同步摩擦力矩Mf始終應(yīng)大于此撥環(huán)力矩。只有當(dāng)兩嚙合件達(dá)到同步，Mf等于0時(shí)，撥環(huán)力矩才可將同步環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)一角度，使齒套前移完成掛檔過(guò)程。 鎖止角應(yīng)取大一些，可以避免發(fā)生“不同步嚙合”的不正?，F(xiàn)象。但鎖止角也不能過(guò)大，過(guò)大撥環(huán)力矩將變小，影響順利嚙合。鎖止角過(guò)小還會(huì)影響齒套和接合齒的有效嚙合長(zhǎng)度。推薦鎖止角鎖取： 45°60°一般情況

42、下，齒套、同步器齒環(huán)取同一值，稍大些，接合齒可以取不同值，偏小一些。如圖3所示。表2所列是我公司部分產(chǎn)品同步器齒套、同步器齒環(huán)的鎖止角、接合齒的倒角。圖3為了避免角的棱邊先接觸鎖止面而劃傷鎖止面，可以將齒套的鎖止角比同步環(huán)的鎖止角大12°。LC6T1602/3檔就是這樣，齒套取53°，同步環(huán)取51°30。見(jiàn)圖4圖4現(xiàn)在還有一種做法，把齒套的鎖止面做成圓弧形，圓弧的半徑較大，這樣就是鎖止角度稍差些也能保證齒套的棱角不會(huì)劃傷鎖止面。如圖5所示（到目前為止，作者沒(méi)有見(jiàn)過(guò)實(shí)物）。圖5表2序號(hào)產(chǎn)品型號(hào)同步器齒套鎖止角同步器齒環(huán)鎖止角接合齒15T971檔52°305

43、2°3045°22/3檔52°3052°45°34/5檔52°3052°3045°46T463/4檔60°1460°42°55/6檔60°2160°42°65T801/2檔46°3045°45°7345檔56°3055°3045°8倒檔53°51°3045°9MF86A1/2檔50°50°45°103/4檔57°57°

44、53°115/倒檔57°57°53°（5檔）126T1602/3檔53°51°3045°134/5檔60°3058°3055°146檔60°3058°3055°15MF70B1/2檔50°49°3045°163/4檔60°59°3045°175/倒檔57°3057°45°（5檔）四、同步環(huán)滑塊槽寬度（或凸臺(tái)寬度）同步環(huán)的鎖止面和齒套的鎖止面貼靠的好壞，對(duì)能否順利地同步換檔影響很

45、大。而同步環(huán)上的滑塊槽（有的是凸臺(tái)）寬度能允許同步環(huán)產(chǎn)生轉(zhuǎn)角的大小，起著十分重要的作用。在設(shè)計(jì)上應(yīng)予以控制，該轉(zhuǎn)角過(guò)大或過(guò)小都會(huì)使兩鎖止面接觸位置不良（圖6b、）。在鎖止位置時(shí)，兩個(gè)鎖止面彼此之間貼靠的位置對(duì)齊最為有利（圖6）。如果鎖止面之間貼靠的位置不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致同步環(huán)上的齒過(guò)早的損圖6壞或換檔困難。同步環(huán)產(chǎn)生轉(zhuǎn)角的大小是和滑塊的寬度（如果是凸臺(tái)則與齒轂上的滑塊槽寬度）有關(guān)。為了使滑塊槽（或凸臺(tái)）的位置準(zhǔn)確，一般同步環(huán)上的滑塊槽（或凸臺(tái)）的中心與齒槽中心重合，齒轂上的滑塊槽也與齒槽中心重合。同步環(huán)上的滑塊槽寬度與滑塊的寬度的差值：H-h=0.5×齒距如果同步環(huán)上是凸臺(tái)，則滑塊寬度與凸

46、臺(tái)的寬度的差值： h - H =0.5×齒距（滑塊與齒轂上的滑塊槽配合為小間隙配合）五、齒套、齒轂、同步環(huán)和接合齒的花鍵配合 一般情況下，齒套的齒槽寬最大。如果以齒套為基準(zhǔn)，齒轂的齒厚要小0.05左右，接合齒的齒厚要小0.1左右，同步環(huán)的齒厚要小0.5左右。要是重卡變速箱的同步器，則上述差值還要大一些。有的轎車變速箱的同步器齒套與齒轂配合采用花鍵大徑配合，那么大徑的平均差值在0.07左右。六、滑塊、同步環(huán)、齒套、接合齒之間的軸向間隙圖7滑塊、同步環(huán)、齒套、接合齒之間的軸向間隙是否正確，對(duì)同步器能否正確工作十分有關(guān)，正確的設(shè)計(jì)應(yīng)該是齒套與同步環(huán)之間的間隙應(yīng)大于滑塊與同步環(huán)之間的間隙，即

47、21，見(jiàn)圖7。否則會(huì)出現(xiàn)摩擦錐面尚未接觸，還沒(méi)有產(chǎn)生使同步環(huán)錐面相對(duì)齒套轉(zhuǎn)動(dòng)一角度并形成鎖止位置的摩擦力矩時(shí)，齒套在沒(méi)有同步前就可能通過(guò)同步器齒環(huán)，導(dǎo)致不同步就換檔，形成換檔沖擊。一般設(shè)計(jì)可?。?=0.51.02-1=0.200.30 考慮到同步器齒環(huán)的錐面磨損，同步器齒環(huán)的端面與接合齒端面之間應(yīng)有一定的間隙3，使同步器齒環(huán)錐面的磨損在一定程度內(nèi)不影響正常的同步作用和撥環(huán)效果。3稱為磨損裕量，又稱同步器的后備量。通常?。?.4左右，轎車不小于0.9不大于2.0，重型卡車不小于1.2不大于2.2。第二節(jié) 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)換檔性能的影響 對(duì)任何摩擦式同步器來(lái)說(shuō)，均可用換檔力F和同步時(shí)間ts的乘積（稱換檔

48、沖量）來(lái)評(píng)價(jià)其性能的好壞。很明顯，最理想的同步器是既省力又能快速實(shí)現(xiàn)同步換檔的過(guò)程。也就是說(shuō)，沖量值越小，同步性能越好。降低換檔沖量的途徑是： 1.增加同步器的平均摩擦半徑Rc。通常，鎖銷式同步器的D/A(D錐面平均摩擦直徑；A鎖銷孔中心距)約在1.01.2范圍內(nèi)；而鎖環(huán)式同步器的錐面平均摩擦直徑與鎖止面平均直徑的比值只有0.9左右，所以鎖銷式同步器比鎖環(huán)式同步器具有較大的容量。多錐面同步器的錐面平均摩擦直徑要比單錐同步器的錐面平均摩擦直徑大接近一倍。它的容量又要比鎖銷式同步器大，所以多錐面同步器在低速檔上得到廣泛的使用。2.降低輸入端的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J1。有可能的話，將同步器設(shè)計(jì)到中間軸上，使轉(zhuǎn)動(dòng)

49、慣量大大降低。如我公司的6T160變速器就把六檔同步器設(shè)計(jì)到中間軸上。3.降低輸入、輸出端的轉(zhuǎn)速差。一般是通過(guò)減小相鄰檔位的傳動(dòng)比級(jí)差來(lái)實(shí)現(xiàn)。4.減小錐面角。錐角越小則同步力矩越大，但錐角過(guò)小時(shí)，容易產(chǎn)生粘附和楔死現(xiàn)象。要嚴(yán)格控制錐面的粗糙度和錐面之間的配合精度嚴(yán)格控制制造公差。用量規(guī)檢查時(shí)，接觸面積應(yīng)不小于80%。5.增大錐面間的摩擦系數(shù)。這是一個(gè)非常復(fù)雜的因素，而且是影響同步器性能的關(guān)鍵，摩擦系數(shù)的大小與摩擦副的材料、潤(rùn)滑油的種類、同步器的結(jié)構(gòu)以及加工質(zhì)量等有密切關(guān)系。在結(jié)構(gòu)參數(shù)和使用條件一定的情況下，換檔沖量與摩擦系數(shù)成反比。換檔沖量的數(shù)值可由“力時(shí)間”曲線下的面積求得， 。也就是說(shuō)，可

50、以用面積S的大小來(lái)評(píng)估平均摩擦系數(shù)c的數(shù)值，進(jìn)而評(píng)價(jià)同步器的性能。圖8 同步器換檔力的時(shí)間歷程曲線若用二次函數(shù)F=Fmax近似地描述換檔力的時(shí)間歷程（其中Fmax為最大換檔力），見(jiàn)圖8，則有：式中ST表示Fmax和ts為邊長(zhǎng)的長(zhǎng)方形面積圖9圖10 圖9圖11分別是三種車型的同步器換檔力的時(shí)間歷程曲線。由圖可見(jiàn)，以SST作為評(píng)價(jià)同步器結(jié)構(gòu)完善程度是可行的。圖11 從圖12試驗(yàn)表明，換檔力在某一范圍內(nèi)變化時(shí)，S的數(shù)值并不是保持不變，而是隨著換檔力的增加，S值相應(yīng)下降。這說(shuō)明摩擦系數(shù)相應(yīng)增加，一般以中等換檔力時(shí)的S值為100%，其誤差約在±10%的范圍內(nèi)。圖12 同步器錐面的粗糙度是影響摩擦系數(shù)的重要因素。粗糙的錐面會(huì)得到較大的摩擦系數(shù)。但容易加速同步環(huán)的螺紋的磨損而導(dǎo)致同步器過(guò)早失效。若金屬波峰相對(duì)尖銳，則將刮下的同步環(huán)上的小片金屬。由于金屬不斷刮下，同步器很快磨損，金屬趨于自身焊位，接合齒的錐面上就會(huì)變成涂上一層同步環(huán)材料的外衣。因此，光滑的錐面表面粗糙度一般為Ra0.4，螺紋表面粗糙度一般為Ra3.2。為了減少金屬波峰，