【正文】 鎖環(huán)齒端的鎖止面接觸，使嚙合套的移動受阻，同步器在鎖止狀態(tài)，換檔的第一階段結束。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，同步過程結束，完成換檔過程的第二階段工作。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，同步器解除鎖止狀態(tài)，接合套上的接合齒在換檔力的作用下通過鎖環(huán)去與齒輪上的接合齒嚙合，如圖63b所示，鎖止斜面脫開，嚙合套克服滑塊的彈簧力而越過鎖環(huán)與齒輪的接合齒同步嚙合，保證無沖擊掛擋。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，在滑塊側面壓在鎖環(huán)缺口側邊的同時，且嚙合套相對滑塊作軸向移動前，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 滑塊側面與鎖環(huán)缺口側邊接觸時，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，應予以控制。（3）滑塊轉動距離c （圖65）滑塊在鎖環(huán)缺口內(nèi)轉動距離c影響分度尺寸a?；瑝K寬度d、滑塊轉動距離c與缺口寬度尺寸E之間的關系如下E=d+2c 滑塊轉動距離c與接合齒齒距t的關系如下： c 式中，為滑塊軸向移動后的外半徑（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 滑塊轉動距離（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，嚙合套端面與鎖環(huán)端面的間隙為，要求。若,則換擋時，在摩擦錐面尚未接觸時，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，摩擦面處無摩擦力矩作用致使嚙合套可以通過同步環(huán)，而使同步器失去鎖止作用。為保證b0,應，通常取=。鎖環(huán)端面與齒輪接合齒端面應留有間隙（圖66并稱之為后備行程。預留后備行程的原因是鎖環(huán)的摩擦面會因摩擦而磨損，并在接下來的換擋時，鎖環(huán)要向齒輪方向增加少量移動。隨著磨損的增加，這種移動量也逐漸增多，導致間隙逐漸減少，直至為零；此后，兩摩擦錐面間會在這種狀態(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到許用磨損的范圍，同步器也會因失去摩擦力矩而不能實現(xiàn)鎖環(huán)等零件與齒輪同步后換擋，故屬于因設計不當而影響同步器壽命。 一般應取=～。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)側面壓在摩擦錐盤側邊的同時，且嚙合套相對鎖銷作軸向移動前，滑動齒套接合齒與錐環(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，滑動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，應予以控制。（3）、鎖銷轉動距離c 鎖銷在滑動齒套鎖銷孔中的轉動距離影響分度尺寸鎖銷直徑、鎖銷轉動距離c與銷孔直徑e之間的關系如下e=d+2c 鎖銷轉動距離與接合齒齒距的關系如下 式中：－鎖銷軸向移動后的外半徑（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，滑動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，在摩擦錐面尚未接觸時，滑動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，摩擦面處無摩擦力矩作用，致使同步器失去鎖止作用。為保證＞0，應使＞，通常取=。摩擦錐環(huán)端面與齒輪接合齒端面應留有間隙，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)汽車在行駛過程中換擋，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，應當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，這就為設計工作帶來困難。摩擦因數(shù)除與選用的材料有關外，還與工作面的表面粗糙度、潤滑油種類和溫度等因數(shù)有關。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。對錐面的表面粗糙度要求較高，用來保證在使用過程中摩擦因數(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成的摩擦 。 摩擦因數(shù)對換擋齒輪和軸的角速度能迅速達到相同有重要作用。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牙螺紋槽及與螺紋槽垂直的泄油槽，用來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計得窄些，則刮去存在于摩擦錐面之間的油膜效果好。但頂部寬度過窄會影響接觸面壓強，使磨損加快。實驗還證明：螺紋的齒頂寬對的影響很大，隨齒頂?shù)哪p而降低，換擋費力，故齒頂寬不易過大。螺紋槽設計得大些，可使被刮下來的油存在于螺紋之間的間隙中，但螺距增大又會使接觸面減少，增加磨損速度。通常軸向泄油槽為6～12個，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=6時，摩擦力矩較大，但在錐面的表面粗糙度控制不嚴時，則有粘著和咬住的傾向；在=7。時就很少出現(xiàn)咬住現(xiàn)象。（3）、摩擦錐面平均半徑。 設計得越大，則摩擦力矩越大。往往受結構限制，包括變速器中心距及相關零件的尺寸和布置的限制，以及取大以后還會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）、錐面工作長度。 縮短錐面長度，可使變速器的軸向長度縮短，但同時也減小了錐面的工作面積，增加了單位壓力并使磨損加速。設計時可根據(jù)下式計算確定 式中： －摩擦面的許用壓力，對黃銅與鋼的摩擦副，=～；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有螺紋槽的條件下進行計算的。（5）、同步環(huán)徑向厚度。 與摩擦錐面平均半徑一樣，同步環(huán)的徑向厚度受結構布置上的限制，包括變速器中心距及相關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)有足夠的強度。乘用車同步環(huán)厚度比貨車小些，應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度和疲勞壽命。貨車同步環(huán)可用壓鑄加工。鍛造時選用錳黃銅等材料，鑄造時選用鋁黃銅等材料。有的變速器用高強度、高耐磨性的鋼與鉬配合的摩擦副，即在鋼質或球墨鑄鐵同步環(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)，而耐磨性和強度有顯著提高?！?。噴鉬環(huán)的壽命是銅環(huán)的2～3倍。以鋼質為基體的同步環(huán)不僅可以節(jié)約銅，還可以提高同步環(huán)的強度。鎖止角 鎖止角選取得正確，可以保證只有在換擋的兩個部分之間角速度差達到零值才能進行換擋。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。同步時間 同步器工作時，要連接的兩個部分達到同步的時間越短越好。除去同步器的結構尺寸、轉動慣量對同步時間有影響。軸向力大、則同步時間減少。而軸向力與作用在變速桿手柄上的力有關，不同車型要求作用到手柄上的力也不相同。為此，同步時間與車型有關，計算時可在下述范圍選?。簩Τ擞密囎兯倨?，～，～；對貨車變速器，～，～。轉動慣量的計算換擋過程中依據(jù)同步器改變轉速的零件，統(tǒng)稱為輸入端零件，它包括第一軸及離合器的從動盤、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。其轉動慣量的計算是：首先求得各零件的轉動慣量，然后按不同擋位轉換到被同步的零件上。對已有的零件，其轉動慣量值通常用扭擺法測出；若零件未制成，可將這些零件分解為標準的幾何體，并按數(shù)學公式合成求出轉動慣量值。 變速器操縱機構的設計 變速器操縱機構的要求及分類根據(jù)汽車使用條件的需要，駕駛員利用操縱機構完成選擋和實現(xiàn)換擋或退到空擋。變速器操縱機構應當滿足如下主要要求：換擋時只能掛入一個擋位，換擋后應使齒輪在全齒長上嚙合，防止自動脫擋或自動掛擋，防止誤掛倒擋，換擋輕便。變速器操縱機構通常裝在頂蓋或側蓋內(nèi)，也有少數(shù)是分開的。變速器操縱機構操縱第二軸上的滑動齒輪、嚙合套或同步器得到所需不同擋位。用于機械式變速器的操縱機構，常見的是由變速桿、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：直接操縱手動換擋變速器當變速器布置在駕駛員座椅附近時，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變速桿直接完成換擋功能的手動換擋變速器，稱為直接操縱變速器。這種操縱方案結構最簡單，已得到廣泛應用。近年來 ，單軌式操縱機構應用較多，其優(yōu)點是減少了變速叉軸，各擋同用一組自鎖裝置，因而使操縱機構簡化，但它要求各擋換擋行程相等。遠距離操縱手動換擋變速器平頭式汽車或發(fā)動機后置后輪驅動汽車的變速器，受總體布置限制，變速器距駕駛員座位較遠，這時需要在變速桿與撥叉之間布置若干傳動件，換擋手力經(jīng)過這些轉換機構才能完成換擋功能。這種手動換擋變速器，稱為遠距離操縱手動換擋變速器。這時要求整套系統(tǒng)有足夠的剛性，且各連接件之間間隙不能過大，否則換擋手感不明顯，并增加了變速桿顫動的可能性。電控自動換擋變速器有級式機械變速器應用廣泛，但是它有換擋工作復雜、對駕駛員操縱技術要求高并使駕駛員容易疲勞等缺點。在固定軸式機械變速器基礎上，通過應用計算機和電子控制技術，來實現(xiàn)自動換擋，并取消了變速桿和離合器踏板。駕駛員只需控制油門踏板，汽車在行駛過程中就能自動完成換擋，能自動實現(xiàn)收油門、離合器分離、選擋、換擋、離合器接合和回油門等一系列動作，使汽車動力性、燃油經(jīng)濟性有所提高，減輕了駕駛員的駕駛強度 變速器操縱機構分析如圖67所示為汽車六擋變速器操縱機構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孔中，可以軸向滑動。所有的撥叉和撥塊都以彈性銷固定于相應的撥叉軸上。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，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。選擋時可使變速桿繞其中部球形支點橫向擺動，則其下端推動叉形撥桿13繞換擋軸11的軸線擺動，從而使叉形撥桿下端球頭對準與所選擋位對應的撥塊凹槽，然后使變速桿縱向擺動，通過叉形撥桿帶動撥叉軸及撥叉向前或向后移動，即可實現(xiàn)掛擋。例如，橫向擺動變速桿使叉形撥桿下端的球頭深入撥塊3頂部的凹槽中，再縱向擺動變速桿使撥塊3連同撥叉軸9和撥叉5沿縱向向前移動一定距離，便可掛入二擋；若向后移動一段距離，則掛入一擋。當使叉形撥桿下端的球頭深入撥塊14的凹槽中，并使其向前移動一段距離時，則掛入倒擋。為了保證變速器在任何情況下都能準確、安全、可靠地工作，對變速器操縱機構提出如下要求：保證變速器不自行脫擋或掛擋，在操縱機構中應設有自鎖裝置；保證變速器不同時掛入兩個擋位，在操縱機構內(nèi)應設有互鎖裝置；防止誤掛倒擋，在變速圖67 六擋變速器操縱機構示意圖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 六擋變速器操縱機構示意圖器操縱機構中應設有倒擋鎖。 變速器箱體的設計變速器殼體的尺寸要盡可能小，同時質量也要小，并具有足夠的剛度，用來保證軸和軸承工作時不會歪斜。變速器橫向斷面尺寸應保證能布置下齒輪，而且設計時還應當注意到殼體側面的內(nèi)壁與轉動齒輪齒頂之間留有5～8mm的間隙，否則由于增加了潤滑油的液壓阻力，會導致產(chǎn)生噪聲和使變速器過熱。齒輪齒頂?shù)阶兯倨鞯撞恐g要留有不小于15mm的間隙。為了加強變速器殼體的剛度，在殼體上應設計有加強肋。加強肋的方向與軸支承處的作用力方向有關。變速器殼壁不應該有不利于吸收齒輪振動和噪聲的大平面。采用壓鑄鋁合金殼體時，可以設計一些三角形的交叉肋條，用來增加殼體剛度和降低總成噪聲。對于空載和滿載質量變化大、使用天條件復雜、需要擴大傳動比范圍、增多擋位數(shù)，以適應在各種使用條件下的動力性與經(jīng)濟性要求的重型車。為不使變速器的結構過于復雜和便于系列化，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齒輪組成超速檔代替變速器的常嚙合傳動齒輪，結構緊湊、易變型；后置副變速器可由兩對齒輪或行星齒輪機構組成，傳動比大，后置可減小變速器的尺寸及負荷，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)成一個單獨總成，以利拆裝。本章主要對變速器中的同步器和箱體進