汽车锁环同步器说明书

1、同步器说明书同步器说明书同步器分为常压式，惯性式和惯性增力式。但是在现在的汽车领 域中，得到广泛使用的是惯性式同步器。惯性式同步器有锁销式，滑块式，锁环式，多片式和多维式几种。今天我们设计的是以款锁环式同步器。一，同步器工作原理：同步器换挡过程由三个阶段组成。 第一阶段：同步器离开中间位置，做轴向移动并靠在摩擦面上。 摩擦面相互接触瞬间，由于齿轮的角速度和滑动齿套的角速度不同， 在摩擦力矩作用下锁销相对滑动齿套转动一个不大的角度， 并占据锁 止位置。此时锁止面接触，阻止了滑动齿套向换挡方向移动。第二阶段：来自手柄传至换挡拨叉并作用在滑动齿套上的力 F， 经过锁止元件又作用在摩擦面上。 由于齿轮

2、的角速度和滑动齿套的角 速度不相同， 在上述表面产生摩擦力。 滑动齿套和齿轮分别与整车和 变速器输入转动零件相连接。于是，在摩擦力矩作用下，滑动齿套和 齿轮的转速逐渐接近， 其角速度差减小了。 在角速度差等于零的瞬间 同步过程结束。第三阶段：角速度差等于零，摩擦力矩消失，而轴向力 F 仍作用 在锁止元件上， 使之解除锁止状态， 此时滑动锁套和锁销上的斜面相 对移动，从而使滑动齿套占据了换挡位置。二，主要参数的确定1 摩擦系数 f 汽车在行驶过程中换挡，特别是在高档区换挡次数较多，意味着 同步器工作频繁。 同步器是在同步环与连接齿轮之间存在角速度差的 条件下工作， 要求同步环有足够的使用寿命，

3、应当选用耐磨性能良好 的材料。为了获得较大的摩擦力矩， 又要求用摩擦因素大而且性能稳 定的材料制作同步环。另一方面，同步器在油中工作，使摩擦因数减 小，这就为设计工作带来困难。摩擦因数除与选用的材料有关以外，还与工作面得表面粗糙度， 润滑油种类和温度等因素有关。 作为与同步环锥面接触的齿轮部分与 齿轮做成一体，用低碳合金钢制成。 对锥面的表面粗糙度要求比较高， 用来保证在使用过程中摩擦因数变化小。 若锥面的表面粗糙度差， 在 使用过程初期容易损害同步环锥面。同步环常选用能保证具有足够高的强度和硬度 , 耐磨性能良好的 黄铜合金制造，如锰黄铜， 铝黄铜和锡黄铜等。早期用青铜合金制造 的同步环因使

4、用寿命短，已经遭淘汰。由黄铜合金与钢材料构成的摩擦副， 在油中工作的摩擦因数 f 取 为 0.1.摩擦因数 f 对换挡齿轮和轴的角速度能迅速达到相同有重要作 用。摩擦因数大，换挡省力或缩短同步时间；摩擦因数小则反之，甚 至失去同步作用。 为此，在同步环锥面处制有破坏油膜的细牙螺纹槽 及与螺纹槽垂直的泄油槽，用来保证摩擦面之间有足够的摩擦因数。2. 同步环主要尺寸的确定（1）同步环锥面上的螺纹槽 如果螺纹槽螺线的顶部设计的窄些， 则刮去存在于摩擦锥面之间 的油膜效果好。但顶部宽度过窄会影响接触面压强，使摩擦加快。试 验还证明：螺纹的齿顶宽对 f 的影响很大， f 随齿顶的磨损而降低， 换挡费力，

5、故齿顶宽不易过大。螺纹槽设计得大些，可使被刮下来的 油存在于螺纹之间的间隙中， 但螺距增大又会使接触面减少， 增加磨 损速度。通常轴向泄油槽为 612 个，槽宽 34nm。(2)锥面半锥角a摩擦锥面半锥角a越小，摩擦力矩越大。但a过小则摩擦锥面 将产生自锁现象，避免自锁的条件是tan af。一般取a =6 8。 A =6时，摩擦力矩较大，但在锥面的表面粗糙度控制不严时，则有 粘着和咬住的倾向；在 a =7时很少出现咬住现象。(3) 摩擦锥面平均半径 RR 设计得越大，则摩擦力矩越大。 R 往往受结构限制，包括变速 器中心距及相关零件的尺寸和布置的限制， 以及R取大以后还会影响 到同步环径向厚度

6、尺寸要取小的约束， 故不能取大。 原则上是在可能 的条件下，尽可能将R取大些。(4) 锥面工作长度 b缩短锥面工作长度b,便使变速器的轴向长度缩短，但同时也减 小了锥面的工作面积， 增加了单位压力并使磨损加速。 设计时可根据 下式计算确定b b=Mm/2 n pfR2(5)同步环径向厚度与摩擦锥面平均半径一样,同步环的径向 厚度要受机构布置上的限制, 包括变速器中心距及相关零件, 特别是 事锥面平均半径和布置上的限制, 不宜取很厚, 但是同步环的径向厚 度必须保证同步环有足够的强度。轿车同步环厚度比货车小些, 应选用锻件或精密锻造工艺加工制 成,可提高材料的屈服强度和疲劳寿命。货车同步环可用压

7、铸加工 锻造时选用锰黄铜等材料。 有的变速器用高强度， 高耐磨性的钢配合 的摩擦副， 即在钢质或球墨铸铁同步环的锥面上喷镀一层钼 （厚度约 0.30.5mm）, 使其摩擦因数在钢与铜合金摩擦副范围内， 而耐磨性和 强度有显著提高。也有的同步环是在铜环基体的锥空表面喷上厚 0.070.12m m的钼制成。喷钼环的寿命是铜环的 23倍。以钢质为基 体的同步环不仅可以节约铜，还可以提高同步环的强度 。3. 锁止角（3锁止角3选取的正确，可以保证只有在换挡的两个部分之间角 速度差达到零值才能进行换挡。影响锁止角 3 选取的因素主要有摩 擦因数f、摩擦锥面的平均半径R、锁止面平均半径和锥面半锥角 a。

8、已有结构的锁止角在 2646范围内变化。4. 同步时间 t同步器工作时， 要连接的两个部分达到同步的时间越短越好。 除 去同步器的结构尺寸， 转动惯量对同步时间有影响以外， 变速器输入 轴，输出轴的角速度差及作用在同步器摩擦锥面上的轴向力， 均对同 步时间有影响。轴向力大， 同步时间减少。而轴向力与作用在变速杆 手柄上的力有关，不同车型要求作用到手柄上的力也不相同。为此， 同步时间与车型有关， 计算时可在下属范围内选取： 对轿车变速器高 档取0.150.30s，低档取00.80s ;对货车变速器高档取 0.300.80s , 低档取 1.001.50s 。5. 转动惯量的计算换挡过程中依靠同步

9、器改变转速的零件统称为输入端零件， 它包括第一轴及离合器的从动盘，中间轴及其上的齿轮，与中间轴上齿轮 相啮合的第二轴上的常啮合齿轮。其转动惯量的计算：首先求得各零 件的转动惯量，然后按不同档位转换到被同步的零件上。 对已有的零 件，其转动惯量通常用扭摆法测出；若零件未制成，可将这些零件分 解为标准的几何体，并按照数学公式合成求出转动惯量。三.同步器的计算同步器的计算目的是确定摩擦锥面和锁止角的角度， 这些角度是 用来保证在满足连接键角速度完全相等以前不能进行换挡时所应满 足的条件，以及计算摩擦力矩和同步时间。换挡第一阶段，处于空挡 瞬间，考虑到润滑油阻力在常温下对齿轮转速的降低作用可忽略不 计

10、，并假设汽车在阻力不大的道路上行驶， 同时时间不大于一秒则认 为在该瞬间汽车速度保持不变，即变速器输出端转换于换挡瞬间不 变，而输入端靠摩擦作用达到与输出端同步。如上所述，换挡时为保 证没有冲击的将齿轮和轴连接起来，必须使他们的转动角速度相等。摩擦力矩Mm计算如下MmJrt（一国、Jr a）i?1Jr e( 1t (i式中，Jr为离合器从动盘、第一轴与第二轴常啮合齿轮连接在一起转动的齿轮的转动惯量；e为发动机的角速度；a为在第K 档工作的变速器输出轴角速度；b为第K+1档的输出轴上齿轮的角 速度； ik、ik 1为变速器第K和K+1档的传动比。另一方面，设换挡时作用在变速杆手柄上的法向力为 F

11、s，（对轿 车和大客车，取Fs=60N对货车，取Fs=ioon变速杆手柄到啮合 套的传动比为igs，贝M乍用在同步器摩擦锥面上的轴向力 F应为F si gs式中，为换挡机构传动效率。由此可算得工作表面上的摩擦力矩 Mm为FfRsin :式中，为摩擦锥面半锥角；f为工作锥面的摩擦因数；R 为摩擦锥面平均半径。同步时的摩擦力矩方程式为FfR Je（11）sin ： t ik i ikt = Jr esi（11）FfRik同步器应满足的锁止条件。为防止连接件在转动角速度相等以前接合换挡， 必须满足下述条式中，F1为由摩擦力矩Mm产生的，用来防止过早换挡的力f=M= FfRr rsinaF2为因锁止面倾斜而产生的力F2 二 Fta n式中，r为锁止面平均半径；1为锁止面锁止角。将Fim和F2二Fta门一