汽車鎖環(huán)同步器說明書

1、同步器說明書同步器說明書同步器分為常壓式，慣性式和慣性增力式。但是在現(xiàn)在的汽車領(lǐng) 域中，得到廣泛使用的是慣性式同步器。慣性式同步器有鎖銷式，滑塊式，鎖環(huán)式，多片式和多維式幾種。今天我們?cè)O(shè)計(jì)的是以款鎖環(huán)式同步器。一，同步器工作原理：同步器換擋過程由三個(gè)階段組成。 第一階段：同步器離開中間位置，做軸向移動(dòng)并靠在摩擦面上。 摩擦面相互接觸瞬間，由于齒輪的角速度和滑動(dòng)齒套的角速度不同， 在摩擦力矩作用下鎖銷相對(duì)滑動(dòng)齒套轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)不大的角度， 并占據(jù)鎖 止位置。此時(shí)鎖止面接觸，阻止了滑動(dòng)齒套向換擋方向移動(dòng)。第二階段：來自手柄傳至換擋撥叉并作用在滑動(dòng)齒套上的力 F， 經(jīng)過鎖止元件又作用在摩擦面上。 由于齒輪

2、的角速度和滑動(dòng)齒套的角 速度不相同， 在上述表面產(chǎn)生摩擦力。 滑動(dòng)齒套和齒輪分別與整車和 變速器輸入轉(zhuǎn)動(dòng)零件相連接。于是，在摩擦力矩作用下，滑動(dòng)齒套和 齒輪的轉(zhuǎn)速逐漸接近， 其角速度差減小了。 在角速度差等于零的瞬間 同步過程結(jié)束。第三階段：角速度差等于零，摩擦力矩消失，而軸向力 F 仍作用 在鎖止元件上， 使之解除鎖止?fàn)顟B(tài)， 此時(shí)滑動(dòng)鎖套和鎖銷上的斜面相 對(duì)移動(dòng)，從而使滑動(dòng)齒套占據(jù)了換擋位置。二，主要參數(shù)的確定1 摩擦系數(shù) f 汽車在行駛過程中換擋，特別是在高檔區(qū)換擋次數(shù)較多，意味著 同步器工作頻繁。 同步器是在同步環(huán)與連接齒輪之間存在角速度差的 條件下工作， 要求同步環(huán)有足夠的使用壽命，

3、應(yīng)當(dāng)選用耐磨性能良好 的材料。為了獲得較大的摩擦力矩， 又要求用摩擦因素大而且性能穩(wěn) 定的材料制作同步環(huán)。另一方面，同步器在油中工作，使摩擦因數(shù)減 小，這就為設(shè)計(jì)工作帶來困難。摩擦因數(shù)除與選用的材料有關(guān)以外，還與工作面得表面粗糙度， 潤(rùn)滑油種類和溫度等因素有關(guān)。 作為與同步環(huán)錐面接觸的齒輪部分與 齒輪做成一體，用低碳合金鋼制成。 對(duì)錐面的表面粗糙度要求比較高， 用來保證在使用過程中摩擦因數(shù)變化小。 若錐面的表面粗糙度差， 在 使用過程初期容易損害同步環(huán)錐面。同步環(huán)常選用能保證具有足夠高的強(qiáng)度和硬度 , 耐磨性能良好的 黃銅合金制造，如錳黃銅， 鋁黃銅和錫黃銅等。早期用青銅合金制造 的同步環(huán)因使

4、用壽命短，已經(jīng)遭淘汰。由黃銅合金與鋼材料構(gòu)成的摩擦副， 在油中工作的摩擦因數(shù) f 取 為 0.1.摩擦因數(shù) f 對(duì)換擋齒輪和軸的角速度能迅速達(dá)到相同有重要作 用。摩擦因數(shù)大，換擋省力或縮短同步時(shí)間；摩擦因數(shù)小則反之，甚 至失去同步作用。 為此，在同步環(huán)錐面處制有破壞油膜的細(xì)牙螺紋槽 及與螺紋槽垂直的泄油槽，用來保證摩擦面之間有足夠的摩擦因數(shù)。2. 同步環(huán)主要尺寸的確定（1）同步環(huán)錐面上的螺紋槽 如果螺紋槽螺線的頂部設(shè)計(jì)的窄些， 則刮去存在于摩擦錐面之間 的油膜效果好。但頂部寬度過窄會(huì)影響接觸面壓強(qiáng)，使摩擦加快。試 驗(yàn)還證明：螺紋的齒頂寬對(duì) f 的影響很大， f 隨齒頂?shù)哪p而降低， 換擋費(fèi)力，

5、故齒頂寬不易過大。螺紋槽設(shè)計(jì)得大些，可使被刮下來的 油存在于螺紋之間的間隙中， 但螺距增大又會(huì)使接觸面減少， 增加磨 損速度。通常軸向泄油槽為 612 個(gè)，槽寬 34nm。(2)錐面半錐角a摩擦錐面半錐角a越小，摩擦力矩越大。但a過小則摩擦錐面 將產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，避免自鎖的條件是tan af。一般取a =6 8。 A =6時(shí)，摩擦力矩較大，但在錐面的表面粗糙度控制不嚴(yán)時(shí)，則有 粘著和咬住的傾向；在 a =7時(shí)很少出現(xiàn)咬住現(xiàn)象。(3) 摩擦錐面平均半徑 RR 設(shè)計(jì)得越大，則摩擦力矩越大。 R 往往受結(jié)構(gòu)限制，包括變速 器中心距及相關(guān)零件的尺寸和布置的限制， 以及R取大以后還會(huì)影響 到同步環(huán)徑向厚度

6、尺寸要取小的約束， 故不能取大。 原則上是在可能 的條件下，盡可能將R取大些。(4) 錐面工作長(zhǎng)度 b縮短錐面工作長(zhǎng)度b,便使變速器的軸向長(zhǎng)度縮短，但同時(shí)也減 小了錐面的工作面積， 增加了單位壓力并使磨損加速。 設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù) 下式計(jì)算確定b b=Mm/2 n pfR2(5)同步環(huán)徑向厚度與摩擦錐面平均半徑一樣,同步環(huán)的徑向 厚度要受機(jī)構(gòu)布置上的限制, 包括變速器中心距及相關(guān)零件, 特別是 事錐面平均半徑和布置上的限制, 不宜取很厚, 但是同步環(huán)的徑向厚 度必須保證同步環(huán)有足夠的強(qiáng)度。轎車同步環(huán)厚度比貨車小些, 應(yīng)選用鍛件或精密鍛造工藝加工制 成,可提高材料的屈服強(qiáng)度和疲勞壽命。貨車同步環(huán)可用壓

7、鑄加工 鍛造時(shí)選用錳黃銅等材料。 有的變速器用高強(qiáng)度， 高耐磨性的鋼配合 的摩擦副， 即在鋼質(zhì)或球墨鑄鐵同步環(huán)的錐面上噴鍍一層鉬 （厚度約 0.30.5mm）, 使其摩擦因數(shù)在鋼與銅合金摩擦副范圍內(nèi)， 而耐磨性和 強(qiáng)度有顯著提高。也有的同步環(huán)是在銅環(huán)基體的錐空表面噴上厚 0.070.12m m的鉬制成。噴鉬環(huán)的壽命是銅環(huán)的 23倍。以鋼質(zhì)為基 體的同步環(huán)不僅可以節(jié)約銅，還可以提高同步環(huán)的強(qiáng)度 。3. 鎖止角（3鎖止角3選取的正確，可以保證只有在換擋的兩個(gè)部分之間角 速度差達(dá)到零值才能進(jìn)行換擋。影響鎖止角 3 選取的因素主要有摩 擦因數(shù)f、摩擦錐面的平均半徑R、鎖止面平均半徑和錐面半錐角 a。

8、已有結(jié)構(gòu)的鎖止角在 2646范圍內(nèi)變化。4. 同步時(shí)間 t同步器工作時(shí)， 要連接的兩個(gè)部分達(dá)到同步的時(shí)間越短越好。 除 去同步器的結(jié)構(gòu)尺寸， 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)同步時(shí)間有影響以外， 變速器輸入 軸，輸出軸的角速度差及作用在同步器摩擦錐面上的軸向力， 均對(duì)同 步時(shí)間有影響。軸向力大， 同步時(shí)間減少。而軸向力與作用在變速桿 手柄上的力有關(guān)，不同車型要求作用到手柄上的力也不相同。為此， 同步時(shí)間與車型有關(guān)， 計(jì)算時(shí)可在下屬范圍內(nèi)選?。?對(duì)轎車變速器高 檔取0.150.30s，低檔取00.80s ;對(duì)貨車變速器高檔取 0.300.80s , 低檔取 1.001.50s 。5. 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算換擋過程中依靠同步

9、器改變轉(zhuǎn)速的零件統(tǒng)稱為輸入端零件， 它包括第一軸及離合器的從動(dòng)盤，中間軸及其上的齒輪，與中間軸上齒輪 相嚙合的第二軸上的常嚙合齒輪。其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算：首先求得各零 件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，然后按不同檔位轉(zhuǎn)換到被同步的零件上。 對(duì)已有的零 件，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量通常用扭擺法測(cè)出；若零件未制成，可將這些零件分 解為標(biāo)準(zhǔn)的幾何體，并按照數(shù)學(xué)公式合成求出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。三.同步器的計(jì)算同步器的計(jì)算目的是確定摩擦錐面和鎖止角的角度， 這些角度是 用來保證在滿足連接鍵角速度完全相等以前不能進(jìn)行換擋時(shí)所應(yīng)滿 足的條件，以及計(jì)算摩擦力矩和同步時(shí)間。換擋第一階段，處于空擋 瞬間，考慮到潤(rùn)滑油阻力在常溫下對(duì)齒輪轉(zhuǎn)速的降低作用可忽略不 計(jì)

10、，并假設(shè)汽車在阻力不大的道路上行駛， 同時(shí)時(shí)間不大于一秒則認(rèn) 為在該瞬間汽車速度保持不變，即變速器輸出端轉(zhuǎn)換于換擋瞬間不 變，而輸入端靠摩擦作用達(dá)到與輸出端同步。如上所述，換擋時(shí)為保 證沒有沖擊的將齒輪和軸連接起來，必須使他們的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度相等。摩擦力矩Mm計(jì)算如下MmJrt（一國(guó)、Jr a）i?1Jr e( 1t (i式中，Jr為離合器從動(dòng)盤、第一軸與第二軸常嚙合齒輪連接在一起轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；e為發(fā)動(dòng)機(jī)的角速度；a為在第K 檔工作的變速器輸出軸角速度；b為第K+1檔的輸出軸上齒輪的角 速度； ik、ik 1為變速器第K和K+1檔的傳動(dòng)比。另一方面，設(shè)換擋時(shí)作用在變速桿手柄上的法向力為 F

11、s，（對(duì)轎 車和大客車，取Fs=60N對(duì)貨車，取Fs=ioon變速桿手柄到嚙合 套的傳動(dòng)比為igs，貝M乍用在同步器摩擦錐面上的軸向力 F應(yīng)為F si gs式中，為換擋機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率。由此可算得工作表面上的摩擦力矩 Mm為FfRsin :式中，為摩擦錐面半錐角；f為工作錐面的摩擦因數(shù)；R 為摩擦錐面平均半徑。同步時(shí)的摩擦力矩方程式為FfR Je（11）sin ： t ik i ikt = Jr esi（11）FfRik同步器應(yīng)滿足的鎖止條件。為防止連接件在轉(zhuǎn)動(dòng)角速度相等以前接合換擋， 必須滿足下述條式中，F(xiàn)1為由摩擦力矩Mm產(chǎn)生的，用來防止過早換擋的力f=M= FfRr rsinaF2為因鎖止面傾斜而產(chǎn)生的力F2 二 Fta n式中，r為鎖止面平均半徑；1為鎖止面鎖止角。將Fim和F2二Fta門一