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1、P13.5 同步器设计P2（全屏或小窗口）一、惯性式同步器结构方案目前变速器中广泛应用的是惯性式同步器，惯性式同步器能做到换挡时两换挡元件之间的角速度达到完全相等之前，不允许换挡，能很好完成同步器的功能和实现对同步器的基本要求。按结构分，惯性式同步器有锁销式、滑块式、锁环式、多片式几种。结构上都有摩擦元件、锁止元件和弹性元件。P3（如图）具体来看一下锁销式同步器的结构。摩擦件是同步环和齿轮上的凸肩部分，分别在它们的内圈和外圈设计有相互接触的锥形摩擦面。锁止元件位于滑动齿套的圆盘部分孔中做出的锥形肩角和装在上述孔中、在中部位置处有相同角度的斜面锁销。锁销与同步环刚性连接。弹性元件是位于滑动齿套圆
2、盘部分径向孔中的弹簧。在空挡位置，钢球在弹簧压力作用下处在销的凹槽中，使之保持滑动齿套与同步环之间没有相对移动。滑动齿套与同步环之间为弹性连接。锁环式同步器的结构可参考汽车构造和教材。P4锁销式同步器的优点是零件数量少，摩擦锥面平均半径较大，使转矩容量增加。多用于中、重型货车的变速器中。锁环式同步器工作可靠、零件耐用；由于锁止面在同步锥环的接合齿上，会因齿端磨损而失效，主要用于乘用车和轻型货车变速器中。P5（注意切换版式，全屏或小窗口）二、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，（如图）由于齿轮的角速度和滑动齿套的
3、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，并占据图上所示的锁止位置。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到摩擦面上。由于齿轮的角速度和滑动齿套的角速度不等，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轴转动零件相连接。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。在角速度差为O瞬间同步过程结束。第三阶段：角速度差为O，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，此时滑动齿套和锁销上的斜面相对移动，从而使滑动齿套占据换挡位置。P6 （全
4、屏或小窗口）三、同步器主要参数的确定 作为与同步环锥面接触的齿轮上的锥面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较高，用来保证在使用过程中摩擦因数变化小。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、锡黄铜等。由黄铜合金与钢材构成的摩擦副，油中工作的摩擦因数f取为O.1。P7 （全屏或小窗口）摩擦因数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。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，可保证摩擦面之间有足够的摩擦因数。有的变速器用高强度、高耐磨性的钢与钼配合的摩擦副，在钢质或球墨铸
5、铁同步环的锥面上喷镀一层钼，耐磨性和强度有显著提高。P8同步环主要尺寸包括：锥面半锥角和摩擦锥面平均半径R摩擦锥面半锥角越小，摩擦力矩越大。但过小则摩擦锥面将产生自锁现象，避免自锁的条件是tanf。一般取 =68。摩擦锥面平均半径R设计得越大，则摩擦力矩越大。原则上是在可能的条件下，尽可能将R取大些。P9锁止角选取得正确，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。已有结构的锁止角在2642范围内变化。P10（全屏停留1s）四、同步器的计算P11同步器的计算目的是确定摩擦锥面和锁止面的角度，用来保证在满足连接件角速度完全相等以前不能进行换挡，以及计算摩擦力矩和同步时间。假设汽车在阻力不大的道路上行驶，同步时间不大于1s，为保证锁止和滑动齿套不能继续移动，必须满足如下条件（如图） 公式中，为摩擦锥面半锥角；f为面间的摩擦因数；R为摩擦锥面平均半径；r为锁止面平均半径；为锁止面锁止角。