【正文】 鎖環(huán)齒端的鎖止面接觸，使嚙合套的移動(dòng)受阻，同步器在鎖止?fàn)顟B(tài)，換檔的第一階段結(jié)束。換檔力將鎖環(huán)繼續(xù)壓靠在錐面上，并使摩擦力矩增大，與此同時(shí)在鎖止面處作用有與之方向相反的撥環(huán)力矩。齒輪與鎖環(huán)的角速度逐漸靠近，在角速度相等的瞬間，同步過(guò)程結(jié)束，完成換檔過(guò)程的第二階段工作。之后，摩擦力矩隨之消失，而撥環(huán)力矩使鎖環(huán)回位，兩鎖止面分開(kāi)，同步器解除鎖止?fàn)顟B(tài)，接合套上的接合齒在換檔力的作用下通過(guò)鎖環(huán)去與齒輪上的接合齒嚙合，如圖63b所示，鎖止斜面脫開(kāi)，嚙合套克服滑塊的彈簧力而越過(guò)鎖環(huán)與齒輪的接合齒同步嚙合，保證無(wú)沖擊掛擋。1鎖環(huán)；2嚙合套；3嚙合套上接合齒；4滑塊 (a) 同步器鎖止位置 (b) 同步器換擋位置圖63 鎖環(huán)式同步器工作原理 同步器主要尺寸的確定1．鎖環(huán)式同步器主要尺寸確定（1）接近尺寸b 同步器換擋第一階段中間，在滑塊側(cè)面壓在鎖環(huán)缺口側(cè)邊的同時(shí)，且嚙合套相對(duì)滑塊作軸向移動(dòng)前，嚙合套接合齒與鎖環(huán)接合齒倒角之間的軸向距離b（圖64），稱為接近尺寸。尺寸b應(yīng)大于零，取b=～。1—嚙合套接合齒 2—滑塊 3—鎖環(huán) 4—齒輪接合齒圖64 接近尺寸和分度尺寸（2）分度尺寸a 滑塊側(cè)面與鎖環(huán)缺口側(cè)邊接觸時(shí)，嚙合套接合齒與鎖環(huán)接合齒中心線間的距a（圖64） ,稱為分度尺寸。尺寸a應(yīng)等于1/4接合齒齒距。尺寸a和b是保證同步器處于正確鎖止位置的重要尺寸，應(yīng)予以控制。（3）滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)距離c （圖65）滑塊在鎖環(huán)缺口內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)距離c影響分度尺寸a?；瑝K寬度d、滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)距離c與缺口寬度尺寸E之間的關(guān)系如下E=d+2c 滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)距離c與接合齒齒距t的關(guān)系如下： c 式中，為滑塊軸向移動(dòng)后的外半徑（即鎖環(huán)缺口外半徑）；為接合齒分度圓半徑。 1—嚙合套 2—鎖環(huán) 3—滑塊 4—鎖環(huán)缺口圖65 滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)距離（4）滑端隙 滑塊端隙系指滑塊端面與鎖環(huán)缺口端面之間的間隙，圖66所示，同時(shí)，嚙合套端面與鎖環(huán)端面的間隙為，要求。若,則換擋時(shí)，在摩擦錐面尚未接觸時(shí)，嚙合套接合齒與鎖環(huán)接合齒的鎖止面位于接觸位置，即接近尺寸b0,此刻因鎖環(huán)浮動(dòng)，摩擦面處無(wú)摩擦力矩作用致使嚙合套可以通過(guò)同步環(huán)，而使同步器失去鎖止作用。為保證b0,應(yīng)，通常取=。鎖環(huán)端面與齒輪接合齒端面應(yīng)留有間隙（圖66并稱之為后備行程。預(yù)留后備行程的原因是鎖環(huán)的摩擦面會(huì)因摩擦而磨損，并在接下來(lái)的換擋時(shí)，鎖環(huán)要向齒輪方向增加少量移動(dòng)。隨著磨損的增加，這種移動(dòng)量也逐漸增多，導(dǎo)致間隙逐漸減少，直至為零；此后，兩摩擦錐面間會(huì)在這種狀態(tài)下出現(xiàn)間隙和失去摩擦力矩。而此刻，若鎖環(huán)上的摩擦錐面還未達(dá)到許用磨損的范圍，同步器也會(huì)因失去摩擦力矩而不能實(shí)現(xiàn)鎖環(huán)等零件與齒輪同步后換擋，故屬于因設(shè)計(jì)不當(dāng)而影響同步器壽命。 一般應(yīng)取=～。在空擋位置，～。圖66 滑塊端隙（1）、接近尺寸b 同步器換擋第一階段中間，在摩擦錐環(huán)側(cè)面壓在摩擦錐盤(pán)側(cè)邊的同時(shí)，且嚙合套相對(duì)鎖銷作軸向移動(dòng)前，滑動(dòng)齒套接合齒與錐環(huán)接合齒倒角之間的軸向距離，稱為接近尺寸。尺寸b應(yīng)大于零，取b=～。（2）、分度尺寸a 鎖銷中部倒角與銷孔的倒角互相抵觸時(shí)，滑動(dòng)齒套接合齒與摩擦錐環(huán)接合齒中心線間的距離a，稱為分度尺寸。尺寸a應(yīng)等于1/4接合齒齒距。尺寸a和b是保證同步器處于正確嚙合鎖止位置的重要尺寸，應(yīng)予以控制。（3）、鎖銷轉(zhuǎn)動(dòng)距離c 鎖銷在滑動(dòng)齒套鎖銷孔中的轉(zhuǎn)動(dòng)距離影響分度尺寸鎖銷直徑、鎖銷轉(zhuǎn)動(dòng)距離c與銷孔直徑e之間的關(guān)系如下e=d+2c 鎖銷轉(zhuǎn)動(dòng)距離與接合齒齒距的關(guān)系如下 式中：－鎖銷軸向移動(dòng)后的外半徑（即摩擦錐環(huán)外半徑）；－接合齒分度圓半徑。（4）、鎖銷端隙 鎖銷端隙系指鎖銷端面與摩擦錐環(huán)端面之間的間隙，同時(shí)，滑動(dòng)齒套端面與摩擦錐環(huán)端面之間的間隙為，要求＞。若＜，則換擋時(shí)，在摩擦錐面尚未接觸時(shí)，滑動(dòng)齒套接合齒的鎖止面已位于接觸位置，即接近尺寸＜0，此刻因摩擦錐環(huán)浮動(dòng)，摩擦面處無(wú)摩擦力矩作用，致使同步器失去鎖止作用。為保證＞0，應(yīng)使＞，通常取=。摩擦錐環(huán)端面與齒輪接合齒端面應(yīng)留有間隙，并可稱之為后備行程。 同步器主要參數(shù)的確定摩擦因數(shù)汽車(chē)在行駛過(guò)程中換擋，同步器經(jīng)常處于工作頻繁的狀態(tài)。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，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，又要求用摩擦因數(shù)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(lái)困難。摩擦因數(shù)除與選用的材料有關(guān)外，還與工作面的表面粗糙度、潤(rùn)滑油種類和溫度等因數(shù)有關(guān)。作為與同步環(huán)錐面接觸的齒輪上的錐面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較高，用來(lái)保證在使用過(guò)程中摩擦因數(shù)變化小。若錐面的表面粗糙度值大，則在使用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。由黃銅合金與鋼材構(gòu)成的摩擦 。 摩擦因數(shù)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，則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(lái)保證摩擦面之間有足夠的摩擦因數(shù)。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)得窄些，則刮去存在于摩擦錐面之間的油膜效果好。但頂部寬度過(guò)窄會(huì)影響接觸面壓強(qiáng)，使磨損加快。實(shí)驗(yàn)還證明：螺紋的齒頂寬對(duì)的影響很大，隨齒頂?shù)哪p而降低，換擋費(fèi)力，故齒頂寬不易過(guò)大。螺紋槽設(shè)計(jì)得大些，可使被刮下來(lái)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6～12個(gè)，槽寬3～4mm。（2）、錐面半錐角。 摩擦錐面半錐角越小，摩擦力矩越大。但過(guò)小則摩擦錐面將產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，避免自鎖的條件是。一般取=6～8，當(dāng)=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=7。時(shí)就很少出現(xiàn)咬住現(xiàn)象。（3）、摩擦錐面平均半徑。 設(shè)計(jì)得越大，則摩擦力矩越大。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，以及取大以后還會(huì)影響同步器徑向厚度尺寸要取小的約束，故不能取大。原則上是在可能的條件下，盡可能將取大些。（4）、錐面工作長(zhǎng)度。 縮短錐面長(zhǎng)度，可使變速器的軸向長(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 式中： －摩擦面的許用壓力，對(duì)黃銅與鋼的摩擦副，=～；M－摩擦力矩；－摩擦因數(shù)；－摩擦錐面的平均半徑。上式中面積是假定在沒(méi)有螺紋槽的條件下進(jìn)行計(jì)算的。（5）、同步環(huán)徑向厚度。 與摩擦錐面平均半徑一樣，同步環(huán)的徑向厚度受結(jié)構(gòu)布置上的限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件特別是錐面平均半徑和布置上的限制，不易取得很厚，但必須保證同步環(huán)有足夠的強(qiáng)度。乘用車(chē)同步環(huán)厚度比貨車(chē)小些，應(yīng)選用鍛件或精密鍛造工藝加工制成，這能提高材料的屈服強(qiáng)度和疲勞壽命。貨車(chē)同步環(huán)可用壓鑄加工。鍛造時(shí)選用錳黃銅等材料，鑄造時(shí)選用鋁黃銅等材料。有的變速器用高強(qiáng)度、高耐磨性的鋼與鉬配合的摩擦副，即在鋼質(zhì)或球墨鑄鐵同步環(huán)的錐面上噴鍍一層（～），使其摩擦因數(shù)在鋼與銅合金的摩擦副范圍內(nèi)，而耐磨性和強(qiáng)度有顯著提高?！娿f環(huán)的壽命是銅環(huán)的2～3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。鎖止角 鎖止角選取得正確，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。影響鎖止角選取的因素，主要有摩擦因數(shù)、摩擦錐面平均半徑、鎖止面平均半徑和錐面半錐角。同步時(shí)間 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。軸向力大、則同步時(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(chē)型要求作用到手柄上的力也不相同。為此，同步時(shí)間與車(chē)型有關(guān)，計(jì)算時(shí)可在下述范圍選?。簩?duì)乘用車(chē)變速器，～，～；對(duì)貨車(chē)變速器，～，～。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算換擋過(guò)程中依據(jù)同步器改變轉(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(pán)、中間軸及其上的齒輪、與中間軸上齒輪向嚙合的第二軸上的常嚙合齒輪。其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算是：首先求得各零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，然后按不同擋位轉(zhuǎn)換到被同步的零件上。對(duì)已有的零件，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值通常用扭擺法測(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，并按數(shù)學(xué)公式合成求出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值。 變速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 變速器操縱機(jī)構(gòu)的要求及分類根據(jù)汽車(chē)使用條件的需要，駕駛員利用操縱機(jī)構(gòu)完成選擋和實(shí)現(xiàn)換擋或退到空擋。變速器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)滿足如下主要要求：換擋時(shí)只能掛入一個(gè)擋位，換擋后應(yīng)使齒輪在全齒長(zhǎng)上嚙合，防止自動(dòng)脫擋或自動(dòng)掛擋，防止誤掛倒擋，換擋輕便。變速器操縱機(jī)構(gòu)通常裝在頂蓋或側(cè)蓋內(nèi)，也有少數(shù)是分開(kāi)的。變速器操縱機(jī)構(gòu)操縱第二軸上的滑動(dòng)齒輪、嚙合套或同步器得到所需不同擋位。用于機(jī)械式變速器的操縱機(jī)構(gòu)，常見(jiàn)的是由變速桿、撥塊、撥叉、變速叉軸及互鎖、自鎖和倒擋裝置等主要零件組成，并依靠駕駛員手力完成選擋、換擋或推到空擋工作，稱為手動(dòng)換擋變速器。根據(jù)變速器操縱方式的不同，變速器可分為：直接操縱手動(dòng)換擋變速器當(dāng)變速器布置在駕駛員座椅附近時(shí)，可將變速桿直接安裝在變速器上，并依靠駕駛員手力和通過(guò)變速桿直接完成換擋功能的手動(dòng)換擋變速器，稱為直接操縱變速器。這種操縱方案結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，已得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái) ，單軌式操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)用較多，其優(yōu)點(diǎn)是減少了變速叉軸，各擋同用一組自鎖裝置，因而使操縱機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化，但它要求各擋換擋行程相等。遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換擋變速器平頭式汽車(chē)或發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的變速器，受總體布置限制，變速器距駕駛員座位較遠(yuǎn)，這時(shí)需要在變速桿與撥叉之間布置若干傳動(dòng)件，換擋手力經(jīng)過(guò)這些轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)才能完成換擋功能。這種手動(dòng)換擋變速器，稱為遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換擋變速器。這時(shí)要求整套系統(tǒng)有足夠的剛性，且各連接件之間間隙不能過(guò)大，否則換擋手感不明顯，并增加了變速桿顫動(dòng)的可能性。電控自動(dòng)換擋變速器有級(jí)式機(jī)械變速器應(yīng)用廣泛，但是它有換擋工作復(fù)雜、對(duì)駕駛員操縱技術(shù)要求高并使駕駛員容易疲勞等缺點(diǎn)。在固定軸式機(jī)械變速器基礎(chǔ)上，通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)和電子控制技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋，并取消了變速桿和離合器踏板。駕駛員只需控制油門(mén)踏板，汽車(chē)在行駛過(guò)程中就能自動(dòng)完成換擋，能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)收油門(mén)、離合器分離、選擋、換擋、離合器接合和回油門(mén)等一系列動(dòng)作，使汽車(chē)動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性有所提高，減輕了駕駛員的駕駛強(qiáng)度 變速器操縱機(jī)構(gòu)分析如圖67所示為汽車(chē)六擋變速器操縱機(jī)構(gòu)的組成和布置示意圖。撥叉軸9和10的兩端均支承于變速器蓋的相應(yīng)孔中，可以軸向滑動(dòng)。所有的撥叉和撥塊都以彈性銷固定于相應(yīng)的撥叉軸上。三四擋撥叉2的上端具有撥塊。撥叉2和撥塊14的頂部制有凹槽。變速器處于空擋時(shí)，各凹槽在橫向平面內(nèi)平齊，叉形撥桿13下端的球頭即深入這些凹槽中。選擋時(shí)可使變速桿繞其中部球形支點(diǎn)橫向擺動(dòng)，則其下端推動(dòng)叉形撥桿13繞換擋軸11的軸線擺動(dòng)，從而使叉形撥桿下端球頭對(duì)準(zhǔn)與所選擋位對(duì)應(yīng)的撥塊凹槽，然后使變速桿縱向擺動(dòng)，通過(guò)叉形撥桿帶動(dòng)撥叉軸及撥叉向前或向后移動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)掛擋。例如，橫向擺動(dòng)變速桿使叉形撥桿下端的球頭深入撥塊3頂部的凹槽中，再縱向擺動(dòng)變速桿使撥塊3連同撥叉軸9和撥叉5沿縱向向前移動(dòng)一定距離，便可掛入二擋；若向后移動(dòng)一段距離，則掛入一擋。當(dāng)使叉形撥桿下端的球頭深入撥塊14的凹槽中，并使其向前移動(dòng)一段距離時(shí)，則掛入倒擋。為了保證變速器在任何情況下都能準(zhǔn)確、安全、可靠地工作，對(duì)變速器操縱機(jī)構(gòu)提出如下要求：保證變速器不自行脫擋或掛擋，在操縱機(jī)構(gòu)中應(yīng)設(shè)有自鎖裝置；保證變速器不同時(shí)掛入兩個(gè)擋位，在操縱機(jī)構(gòu)內(nèi)應(yīng)設(shè)有互鎖裝置；防止誤掛倒擋，在變速圖67 六擋變速器操縱機(jī)構(gòu)示意圖1五、六擋撥叉； 2三、四擋撥叉； 3 一、二擋撥塊； 4五、六擋撥塊； 5 一、二擋撥叉； 6—倒擋撥叉； 7五、六擋撥叉軸； 8三、四擋撥叉軸； 9 一、二擋撥叉軸； 10倒擋撥叉 軸； 11換擋軸； 12變速桿； 13叉形撥桿； 14倒擋撥塊； 15自鎖彈簧； 16自鎖剛球； 17互鎖柱銷圖67 六擋變速器操縱機(jī)構(gòu)示意圖器操縱機(jī)構(gòu)中應(yīng)設(shè)有倒擋鎖。 變速器箱體的設(shè)計(jì)變速器殼體的尺寸要盡可能小，同時(shí)質(zhì)量也要小，并具有足夠的剛度，用來(lái)保證軸和軸承工作時(shí)不會(huì)歪斜。變速器橫向斷面尺寸應(yīng)保證能布置下齒輪，而且設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)當(dāng)注意到殼體側(cè)面的內(nèi)壁與轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪齒頂之間留有5～8mm的間隙，否則由于增加了潤(rùn)滑油的液壓阻力，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生噪聲和使變速器過(guò)熱。齒輪齒頂?shù)阶兯倨鞯撞恐g要留有不小于15mm的間隙。為了加強(qiáng)變速器殼體的剛度，在殼體上應(yīng)設(shè)計(jì)有加強(qiáng)肋。加強(qiáng)肋的方向與軸支承處的作用力方向有關(guān)。變速器殼壁不應(yīng)該有不利于吸收齒輪振動(dòng)和噪聲的大平面。采用壓鑄鋁合金殼體時(shí)，可以設(shè)計(jì)一些三角形的交叉肋條，用來(lái)增加殼體剛度和降低總成噪聲。對(duì)于空載和滿載質(zhì)量變化大、使用天條件復(fù)雜、需要擴(kuò)大傳動(dòng)比范圍、增多擋位數(shù)，以適應(yīng)在各種使用條件下的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性要求的重型車(chē)。為不使變速器的結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜和便于系列化，多以四檔或五檔變速器與兩或三、四檔副變速器組合，副變速器可裝在變速器之后或之前。前置副變速器多由一對(duì)齒輪組成超速檔代替變速器的常嚙合傳動(dòng)齒輪，結(jié)構(gòu)緊湊、易變型；后置副變速器可由兩對(duì)齒輪或行星齒輪機(jī)構(gòu)組成，傳動(dòng)比大，后置可減小變速器的尺寸及負(fù)荷，為常用型；前后均布置方案可得到更多檔位。主副變速器多聯(lián)成一個(gè)單獨(dú)總成，以利拆裝。本章主要對(duì)變速器中的同步器和箱體進(jìn)