【文章內(nèi)容簡介】 失，完成同步過程。第三階段，摩擦力矩消失后，軸向仍作用在鎖止元件上，鎖止面正壓力的切向分力產(chǎn)生的脫鎖力矩使鎖止元件倒轉(zhuǎn)某個(gè)角度，使兩鎖止面脫離接觸，完成脫離過程，讓同步器順利地同步掛檔。為了深入了解同步器的工作原理，應(yīng)對(duì)其做理論分析與計(jì)算，在分析與計(jì)算中考慮到常溫條件下潤滑油阻力對(duì)齒輪的轉(zhuǎn)速的影響可以忽略不計(jì)，并假設(shè)在同步過程中車速保持不變，這一假設(shè)在道路阻力系數(shù)、同步時(shí)間時(shí)是符合實(shí)際的。由于變速器輸出端所連的是整車，具有相當(dāng)大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，這意味著變速器輸出端的轉(zhuǎn)速在換檔瞬間保持不變，而輸入端靠摩擦作用達(dá)到與輸出端同步。輸入端慣性質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)方程： (618)將上式積分得 式中：——同步器輸入端零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ——同步器輸入端零件的角速度 ——同步器輸出端零件的角速度 ——同步器的摩擦力矩 ——同步時(shí)間由上式可得同步時(shí)間為 (619)式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的角速度 ,——變速器的第檔和第（）檔傳動(dòng)比。將上式中的以摩擦面所受的軸向力代替，為司機(jī)在換檔時(shí)所施加的換檔力，則 (620)式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)由較低檔換至較高檔時(shí)，取為發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率下的轉(zhuǎn)速，否則取為最大轉(zhuǎn)矩下的轉(zhuǎn)速。 ——同步器摩擦錐面的摩擦系數(shù) 、——摩擦錐面的半錐角和平均半徑同步器摩擦錐面的滑磨功為 將式的代入上式，并將其中的值用代入，得同步器的滑磨功與其摩擦面積之比稱為同步器的比滑磨功。對(duì)高檔同步器值應(yīng)不大于；而對(duì)低檔同步器則應(yīng)不大于。為了阻止同步前掛檔，則要求摩擦力矩大于脫鎖力矩，若忽略鎖止面的摩擦系數(shù) (621)根據(jù)，則可建立同步器的鎖止條件：式中：——摩擦系數(shù) ——分別為摩擦錐面及鎖止面的平均半徑 ——摩擦錐面的半錐角 ——鎖止面的鎖止角表達(dá)了同步器鎖止條件，鎖止角是按脫鎖力矩的參數(shù)關(guān)系來確定。愈小則摩擦力矩愈大，故為增大同步器容量值應(yīng)取小一些，但為了避免摩擦面的自鎖應(yīng)使大于摩擦角，后者與摩擦系數(shù)有關(guān)，即。推薦，的上限允許到。當(dāng)取時(shí)摩擦力矩較大，但當(dāng)錐面粗糙度控制不嚴(yán)時(shí)會(huì)有粘著和咬住現(xiàn)象。摩擦系數(shù)隨摩擦副材料、摩擦表面粗糙度、潤滑油種類及溫度等因素的不同而異。一般，在油中工作的青銅鋼同步器摩擦副，可按計(jì)算。通常，在內(nèi)錐面上制有破壞油膜的細(xì)牙螺紋槽及與之相交的軸向泄油槽，以提高摩擦系數(shù)的值。螺紋槽的齒頂寬要窄一些以利刮油，可取為左右或更小些，齒頂越尖則接觸面上的壓強(qiáng)和磨損就越大。螺距可取，螺紋角一般取。再者，齒頂所在的錐表面的加工精度及粗糙度要求高，不允許有切削刀痕，最好進(jìn)行研磨。軸向泄油槽一般為6個(gè)，槽寬約，槽深要?jiǎng)偤眠_(dá)到螺紋槽深。2. 摩擦錐面的平均半徑和同步器錐環(huán)的徑向厚度和都受到變速器齒輪中心距及有關(guān)零件的尺寸和布置上的限制。當(dāng)結(jié)構(gòu)布置允許時(shí)，和應(yīng)盡量取大些。3. 摩擦錐面的工作面寬同步錐環(huán)的工作面寬，受到變速器總長的尺寸限制，也要為散熱和耐磨損提供足夠大的摩擦面積?？筛鶕?jù)摩擦表面的許用壓力[]來確定： (622)式中：——摩擦力矩， ——摩擦系數(shù) ——摩擦面的平均半徑， []——摩擦表面的許用壓力，對(duì)鋼青銅摩擦副，4. 鎖止角，通常取5. 同步時(shí)間與軸向推力 可按式計(jì)算，由該式可知與是一對(duì)相互影響的可變參數(shù)。應(yīng)按最短時(shí)間達(dá)到同步狀態(tài)來考慮軸向力的大小。而為使換檔方便值又不能過大，一般在范圍內(nèi)，清掃車取下限。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)控制在以下。在換檔過程中因同步器的作用而改變轉(zhuǎn)速的零件統(tǒng)稱為輸入端零件，通常它包括第一軸及離合器從動(dòng)盤、中間軸及其齒輪、與中間軸齒輪相嚙合的第二軸常嚙合齒輪等。為計(jì)算其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，首先要求出各零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，然后換算到被同步的零件上。將軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)換為軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，存在以下關(guān)系： (623)式中：——軸的齒輪齒數(shù) ——軸的齒輪齒數(shù)換直接檔時(shí)輸入端的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： (624)式中：——第一軸及離合器從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ——第一軸常嚙合傳動(dòng)齒輪的齒數(shù) ——中間軸常嚙合傳動(dòng)齒輪的齒數(shù) ——中間軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之總和：換其他檔時(shí)輸入端的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： (625)式中：——第二軸上被掛檔齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ——被掛檔齒輪副的中間軸齒輪齒數(shù) ——被掛檔齒輪副的第二軸齒輪齒數(shù) ——中間軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之總和：同步環(huán)多用銅基合金制造，與同步錐環(huán)組成摩擦副的錐表面多與被同步的傳動(dòng)齒輪及其結(jié)合齒做成一體，由低碳合金鋼制造，滲碳淬火后表面硬度約為HRC60，其表面應(yīng)光潔，粗糙度要求達(dá)到。變速器軸在工作中承受著轉(zhuǎn)矩及來自齒輪嚙合的圓周力、徑向力。剛度不足會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，破壞齒輪的真確嚙合，產(chǎn)生過大的噪聲，降低齒輪的強(qiáng)度、耐磨性及壽命。軸的徑向及軸向尺寸對(duì)其剛度影響很大，且軸長與軸頸應(yīng)協(xié)調(diào)。變速器軸的最大直徑與支撐的距離可按下列關(guān)系式初選： 對(duì)第一軸及中間軸： 對(duì)第二軸： 三軸式變速器的第二軸與中間軸的最大直徑可根據(jù)中心距按下式初選：第一軸花鍵部分直徑可根據(jù)最大轉(zhuǎn)矩按下式初選： （626）初選的軸徑還需根據(jù)變速器的結(jié)構(gòu)布置和軸承與花鍵、彈性檔圈等標(biāo)準(zhǔn)以及軸的剛度與強(qiáng)度驗(yàn)算結(jié)構(gòu)進(jìn)行修正。在進(jìn)行軸的剛度和強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，欲求三軸式變速器第一軸的支撐反力，必須先求出第二軸的支撐反力。應(yīng)當(dāng)對(duì)每個(gè)檔為下的軸的剛度和強(qiáng)度都進(jìn)行驗(yàn)算，因?yàn)闄n為不同不僅齒輪的圓周力、徑向力和軸向力不同，而且著力點(diǎn)也有變化。驗(yàn)算時(shí)可將軸看作是鉸接支撐的梁，第一軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。計(jì)算用的齒輪嚙合的圓周力、徑向力及軸向力可按下式求出： （627）式中：——至計(jì)算齒輪的傳動(dòng)比； ——計(jì)算齒輪的節(jié)圓直徑，； ——節(jié)點(diǎn)處壓力角； ——螺旋角； ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，也是第一軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，；應(yīng)校核在彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下的變速器軸的強(qiáng)度。作用在齒輪上的徑向力和軸向力使軸在垂直面內(nèi)彎曲變形并產(chǎn)生垂向撓度；而圓周力使軸在水平面內(nèi)彎曲變形并產(chǎn)生水平撓度。在求得各支點(diǎn)的垂向反力和水平反力后，計(jì)算相應(yīng)的垂向彎矩和水平彎矩。則彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下的軸應(yīng)力為 （628）式中： ——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，； ——軸在計(jì)算斷面處的直徑，花鍵處取內(nèi)徑，； ——彎曲截面系數(shù)，； ——在計(jì)算斷面處軸的垂向彎矩，； ——在計(jì)算斷面處軸的水平彎矩，； ——許用應(yīng)力，在低檔工作時(shí)取。變速器軸與齒輪的制造材料相同。在實(shí)際運(yùn)行中尚未發(fā)現(xiàn)過變速器軸的疲勞破壞情況。因?yàn)闉榱说玫綕M足的剛度，軸都設(shè)計(jì)得有足夠的強(qiáng)度儲(chǔ)備。對(duì)齒輪工作影響最大的是軸的垂向撓度和軸斷面在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角，前者改變了齒輪的中心距并破壞了齒輪的正確嚙合；后者使大小齒輪相互歪斜導(dǎo)致沿齒長方向壓力分布不均勻。變速器在工作中產(chǎn)生的齒輪嚙合力、軸支撐反力以及軸的撓度和斷面轉(zhuǎn)角等。在垂直面內(nèi)第二軸的撓度及斷面轉(zhuǎn)角分別為 （629）在垂直面內(nèi)第二軸的撓度及斷面轉(zhuǎn)角分別為 （630）式中：——相應(yīng)齒輪的節(jié)圓半徑； ——相應(yīng)處軸斷面的慣性矩。在上述計(jì)算中，花鍵軸的計(jì)算直徑可取為花鍵內(nèi)徑的倍。軸斷面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)大于（弧度）。軸的垂向撓度的容許值；軸的水平撓度的容許值。軸的合成撓度 （631）長的軸應(yīng)進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剛度的驗(yàn)算，使軸的扭轉(zhuǎn)角不超過許用值。每米長軸扭轉(zhuǎn)角的許用值為。在轉(zhuǎn)矩的作用下，長為的軸的扭轉(zhuǎn)角為 （632）則單位長度的轉(zhuǎn)角為 （633）式中：——轉(zhuǎn)矩，； ——軸長，； ——軸橫截面的極慣性矩，： 對(duì)實(shí)心軸；對(duì)空心軸； ——軸材料的剪切彈性模量，對(duì)于鋼材。與中間軸齒輪常嚙合的第二軸齒輪，通常裝在青銅襯套或滾針軸承上，而現(xiàn)代汽車變速器上午這些齒輪則直接裝在軸上，以增大軸的直徑及剛度。為了保證工作可靠，對(duì)摩擦表面應(yīng)可靠潤滑。軸表面為了避免其咬住、擦傷和保證能良好跑合，可進(jìn)行磷化處理和硫化處理。在軸的支撐處及軸與齒輪支撐間的摩擦表面處應(yīng)有沿油孔或油槽自由暢通的潤滑油不斷供應(yīng)。重型汽車變速器第二軸上的常嚙合齒輪的軸承或軸套多進(jìn)行強(qiáng)制潤滑。一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)布置并參考同類車型的相應(yīng)軸承以后，按國家規(guī)定的軸承標(biāo)準(zhǔn)選定，再進(jìn)行其使用壽命的驗(yàn)算。對(duì)汽車變速器滾動(dòng)軸承耐久性的評(píng)價(jià)是以軸承滾動(dòng)體與滾道表面的接觸疲勞為依據(jù)，承受動(dòng)載荷是其工作的基本特征。變速器軸承是在由傳動(dòng)系轉(zhuǎn)矩變化曲線所決定的非穩(wěn)定工況下工作，因此也像齒輪計(jì)算那樣，作為變速器第一軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，應(yīng)取發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和驅(qū)動(dòng)車輪與地面的最大附著力矩的換算值兩者中的較小者。計(jì)算載荷與軸承實(shí)際載荷之差異可由以軸承的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩代替實(shí)際轉(zhuǎn)速來補(bǔ)償。即 （633）式中：——按汽車平均車速計(jì)算的軸承實(shí)際轉(zhuǎn)速，??； ——行駛狀況系數(shù)，它是軸承在以轉(zhuǎn)矩分布曲線為特征非穩(wěn)定工況下工作的壽命與在計(jì)算轉(zhuǎn)矩下工作的壽命之比，軸承的名義壽命（以轉(zhuǎn)為單位）： （634）式中：——軸承的額定動(dòng)載荷或承載容量，根據(jù)選定的軸承型號(hào)查軸承手冊(cè)； ——軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷； ——軸承壽命指數(shù)，對(duì)球軸承取；對(duì)圓錐滾子，圓柱滾子軸承取。 軸承的使用壽命亦可按汽車以平均速度行駛至大修前的總行駛里程來計(jì)算：式中的汽車的平均車速可取。 與之間的換算關(guān)系為 （635）式中：——軸承的轉(zhuǎn)速。 徑向和徑向止推球軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷，可按下式對(duì)每個(gè)檔位進(jìn)行計(jì)算： 當(dāng) （636） 當(dāng) （637）式中：——徑向系數(shù)和軸向系數(shù)，按軸承標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定由軸承手冊(cè)查出； ——考慮軸承內(nèi)圈或外圈旋轉(zhuǎn)的系數(shù)，內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)取，外圈旋轉(zhuǎn)??； ——徑向和軸向載荷，根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩計(jì)算各檔的支撐反力后求得； ——考慮路面不平度引起的動(dòng)載荷的影響系數(shù)，對(duì)于變速器軸承可?。? ——溫度系數(shù)； ——軸向加載參數(shù)，由軸承手冊(cè)查得。 應(yīng)對(duì)每個(gè)檔計(jì)算軸承的當(dāng)量循環(huán)次數(shù)，第檔的為： （638） 軸承的實(shí)際循環(huán)次數(shù)為： （639）式中：——第檔的軸承旋轉(zhuǎn)次數(shù)，為第一軸的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，為由第一軸至計(jì)算軸的傳動(dòng)比； ——變速器處于第檔時(shí)的相對(duì)工作時(shí)間，即變速器第檔的使用率（%）； ——第檔的行駛狀況系數(shù)。 在軸承的整個(gè)運(yùn)行期間有： （640）考慮到變速器各檔工作時(shí)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷及相應(yīng)的當(dāng)量循環(huán)次數(shù)，則軸承的總當(dāng)量動(dòng)載荷為： （641）則要求的軸承額定動(dòng)載荷為 （642）算出軸承的額定動(dòng)載荷后則可有3軸承樣本或手冊(cè)選擇軸承。對(duì)汽車軸承壽命的要求是轎車30萬，貨車和大客車25萬。第一軸前軸承僅在離合器分離時(shí)其內(nèi)外圈才有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此按靜載荷計(jì)算，所選軸承的額定靜載荷應(yīng)大于，此處是當(dāng)計(jì)算載荷取時(shí)的I檔輸出轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的軸承徑向載荷。汽車變速器第二軸與齒輪間的滾針軸承，未掛檔時(shí)滾針與內(nèi)外滾道間有相對(duì)轉(zhuǎn)速差，但滾針僅承受使齒輪滑轉(zhuǎn)的摩擦力矩與慣性力矩，載荷極小。掛檔后，滾針、軸及齒輪一同轉(zhuǎn)動(dòng)而無轉(zhuǎn)差，滾針僅承受徑向載荷。由于經(jīng)常換檔，每檔連續(xù)工作時(shí)間不長，故極少有表面點(diǎn)蝕損壞情況，多由于間隙不當(dāng)或潤滑不良而卡住或燒壞。作為第二軸的前支撐和固定式中間軸與連體齒輪間的滾針軸承，承受徑向載荷需驗(yàn)算。滾針軸承的承載容量可按下式近似計(jì)算： （643）式中：——滾針工作面長度，； ——滾針內(nèi)滾道表面直徑。滾針軸承常采用滿針結(jié)構(gòu)以提高其符合能力。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保