《电动汽车同步器设计与计算案例》3300字

电动汽车同步器设计与计算案例综述1.1.同步器选型本设计中，同步器的结构为锁环式，又称为滑块式。这种同步器的结构主要包括齿毂、滑块、定位销、弹簧、结合齿圈。考虑到其组合与自身功能，同步器的各个零件有着功能尺寸与配合安装的尺寸。同步器的每个零件都需要自己的功能尺寸，同时在安装过程中零件之间也要有匹配的尺寸；联接夹具的外径，花键孔的大直径，花键参数和宽度；还有相应的零件尺寸参数同步环，例如同步带孔大端的直径，半锥角，圆锥形表面的长度，摩擦系数，锁紧角度，组合齿的分度环半径，齿端的倒角，边线角度，同步环槽的宽度，刮油器和排油槽的参数；箔的宽度；合适的尺寸包括滑块中的圆形照明同步器环的凹槽，安全行程，接近尺寸，滑块的末端自由度等。在设计之初，同步器的参数基于为了获得较短的组合时间，良好的驾驶舒适性和较长的使用寿命，已开发了同步器的寿命和组合性能。1.1是锁紧环同步器的剖视图：图1.11、同步器接合套2、同步环3、同步环4、花键毂5、同步器弹簧6-7、同步器滑块块同步器附件被弹簧固定在一个固定的齿轮插座上(每组3组)。同步推进单元的头部位于一个环形齿轮槽中。当传动装置向轴向移动时，首先必须克服同步压力单元的阻力，然后由推进器推进器施加的力必须通过弹簧、传动轴同步和同步同步来达到柔性换向，达到明显的效果。它可以避免被踢到齿轮表面的声音。下图为同步器的整个换档过程图1.2为了防止同步器中啮合件的不同步啮合，其齿断面设计了倒角斜面，只有达到同步，才能够解除惯性锁止作用。根据中心距A=60mm，则接合套外径确定为70mm，换挡叉槽深确定为4mm，花键孔壁厚3mm，花键孔大径尺寸<10mm。为了使3个滑块均匀分布,花键齿数应为3的整倍数。m=2,根据GB3478.1−83模数m齿数压力角分度圆直径D基本齿槽宽E22720°16mm4.306实际齿槽宽最大值实际齿槽宽最小值4.3884.2841.2.锥孔直径及倾斜角，锥面平均半径和工作长度的确定同步环锥形孔的DC大端直径是根据齿的分度圆直径D来定义的。对于轻型车来说，它们之间的差值是12-15毫米。如果洞太小，同步能力太小，洞太大，环壁太厚，强度不够。锁环预选中等差13.5，Dc=41.5.同步环锥面半锥角α与换挡时候的同步力矩成反比。但α太小可能会发生自锁现象。根据以下公式计算α：（7-1）将f代入得α＞6.3°，考虑到f在使用中会有所降低，这里选择α=7°作为同步环的内锥角。确定了同步环的内锥角，根据下述公式确定同步环的锥面工作长度。（7-2）式中：根据R与锥面工作长度b之间的经验公式:对于摩擦锥面平均半径R和锁止面平均半径也就是花键分度圆半径的比值,在锁销式同步器中R/D=1.5,在锁环式同步器中一般取R/D=0.75.其中R若为D的0.75∗0.5倍,则R=54∗0.75与分度圆直径差值为13.631mm,误差不大，满足设计要求。1.3.锁止角和同步锥齿端倒角的确定为了防止非同步啮合，应该满足以下公式：（7-3）式中：代入数据得β的取值越小，换挡机构的拨动越快速。β在可取值的范围内取得越小越好，但是β越小换挡冲击越大。在正常操作中，同步器锁定角的上限没有确定。同步锁的角度越大，开关的力量就越大，第二次冲击的大小就越大。同步环锁角的下限严重取决于锥体表面之间的摩擦系数，以及锁定表面之间的摩擦系数。为了避免太多的锁定角度，封闭表面将被锁定在锁定表面之间的摩擦系数的影响下。因此，离合器不能提供足够的切向力来克服自同步后的惯性矩，阻止制动环表面的阻塞。因此，为了防止阻塞表面的自动锁止，需要以下关系:（7-4）将数据代入得β＜166.5°，综合各种因素选择β=125°对于齿端倒角，总之，结合套齿端锁止角的选择如下:如果同步制动环材料是铜，使制动表面完全接触，减少齿端磨损，则是βs=β;如果同步环是钢做的，以减少联轴器校准与联轴器之间的连接时间，则β1.4.锥孔油刮螺纹及转向泄油槽的确定在同步锁环的锥孔位置，设置了轴向泄油槽和刮油螺纹。这样做可以增大锥面间的摩擦系数，同时减少同步所需的时间。螺纹槽通常为左旋，同步器旋向相同。在本文设计中，需要重新考虑设计旋向，这是由于同步器是通过电机的调速来控制的。刮油螺纹螺距为0.6~0.8mm,牙型角为50−60度,牙顶宽0.1−0.2mm。轴向泄油槽宽2−3mm,深0.8−1mm,间距30度。具体设计时,牙顶取0.1mm,深度取0.4mm,牙型角为60°,计算得螺距0.66mm。1.5.同步器后备行程和寿命指标中国标准规定，合格变速箱的换挡次数必须至少为10万次。通常使用的车辆手册中没有规定使用寿命和备用行程之间的关系，但试验台是根据物理原型进行的。在查阅相关文件后，根据使用期限找到相应的磨损理论，将同步器的备用行程计算为基准值，将备用行程的磨损深度与正常操作深度的关系计算为基准。理论上，同步制动环和结合齿轮锥形表面会受损，但普遍认为较软的材料会磨损得更严重，因此，在设计初期阶段，只会磨损同步环，而磨损残余。磨损20%。其后备行程计算公式：（7-5）式中：其中为Af的计算公式为（7-6）预留20%后备行程，将数据代入计算得∆h=0.0012m。1.6.同步环圆周移动量同步环圆周移动量的值是通过滑块在同步环的凹槽中的圆周间隙C来保证的。C由下式确定:（7-7）h设置为6mm，因此H=h+2C=8.22mm1.1.接合套轴向超越力接合套轴向超越力太小，滑块和同步制动环就不能在预同步阶段充分结合。当移位力太大时，很容易增加换挡速度，接合夹和接合夹之间的切向与轴形成45度角，因为轴向与滑动力相对应，偏移力和固定销切割深度为3.5毫米。结合套的轴向超越力要合适,过小可能在预同步阶段无法使滑块和同步锁环产生足够的挤压为让锁环及时转动到位,过大时容易使换挡为增大,根据手册选定为250N。结合套的锁止槽与锁销接触的切线与轴线成45度角,能够使轴向与滑磨力和超越力相同,锁销切入深度为3.5mm。1.8.换挡行程与接合套宽度换挡行程在不发生脱档的情况下越小越好。设定同步环齿宽3.95mm,后备行程1.3mm,结合齿圈齿宽为3.7mm,接近尺寸0.3mm,将滑块间隙设置为0.5mm,可得换挡行程9.75mm。要想在移动后将滑动销固定在铰链套内，铰链套的长度必须是开关的两倍大，而且必须比固定螺栓的半径大，必须有多余的，每边各加1.1mm,因此结合套的长度为21.7mm。1.8.防自动脱档设计由于使用了丝杠螺母机构机制，丝杠螺母机构有很好的自动闭塞能力，因此它不会在结合齿上防脱档的齿形，从而降低处理的难度、节省处理成本、提高关节强度、延长同步器的寿命。1.9.同步器材料选择在同步器中，除了同步环W外，零件的加工材料和工艺基本相同，钢球和标准弹簧零件。摩擦锥采用低碳钢合金进行表面热处理，材料与同步齿轮相同，非零件焊接方便。组合手套和连接芯棒与条纹环相结合，材料和加工工艺相同。本文采用20CrMnTi组合齿轮，胶结深度为0,8-1,2。同步环材料通常是由铜合金的基础上,在恶劣的工作条件,W-钢或铜的应用是作为基础一层钢锥,近年来有一连串的积累直接用于锥环或加入一层非金属材料,通常是非金属材料有碳纸基地,基地等,细粉、石墨、铜粉等,铅尘等。硅酮等材料，如同步环结块。不同材料的同步环影响圆锥之间的摩擦系数和使用寿命，本文的同步器使用铜合金来满足同步环的基本要求。由于这样的事实,即铜耐磨性很低,国内常用的锰铝硅黄铜HMn59−2−1−0.5的硬度HB为168士8MPa,锻造后硬度HB大于180Mpa,抗拉强度大于60ON/mm21.10.参数校核强度校核轴向力Fs产生的最大弯曲正应力:切向力Ft产生的最大弯曲正应力:式中：r3=锁止齿到分度圆的距离代入数据得由于齿板的轴向长度是一个相对较短的齿高，是指在悬臂梁的弹性张力作用下均匀加载的荷载，因此决定了锁止齿弯曲切应力校核代入数据得面压是指