【正文】 ～ 7176。 N179。即 N179。它有阻止同步環(huán)脫開，或是說有使兩錐面之間互相抱死的趨勢。 cosα式中：μ s — 兩錐面間的靜摩擦系數 北京工商大學畢業(yè)論文（設計） 11 當完成同步換檔且換檔力 P=0 時，同步環(huán)內錐面應脫離同步錐體外錐面，此時摩擦力μ s179。 sinα +μ s179。? =6176。一般 ? =6176。摩擦錐面半錐角 ? 越小，摩擦力矩越大。 北京工商大學畢業(yè)論文（設計） 10 圖 鎖環(huán)式同步器的基本尺寸： 1）錐面角α：由式（ 4）可知，α越小則摩擦力矩 Mf越大。 tgα （ 8） 考慮到同步環(huán)本身的強度和剛性，根據統(tǒng)計數據和經驗，設計時可按下式初步確定同步環(huán)接合齒分度圓直徑： D = φ /～ （ 9） 考慮到同步環(huán)的散熱和耐磨損，提供足夠大的錐面面積。 sinα /P179。按汽車行業(yè)標準 QC/T 29063— 1992中的有關規(guī)定： 輕型車 中型車 重型車 400N（最大） 500N（最大） 620N（最大） 因此本次設計取中型車 620N。μ179。Δω / t 按已知條件：同步器輸入端轉動慣量 Jc、角速度 Δω均可計算出， 根據式（ 5），即可計算出所需的同步摩擦力矩 Mf值。μ179。所以： ω 出 =發(fā)動機在換檔前的角速度ω 發(fā) 為： ω 發(fā) =ω 出 179。輸入端需要加速才能同步。（ 1/i 高 1/i 低 ） =b． 五檔換四檔 ：此時汽車處于減速過程，亦可以假定與整車相連的輸出端（二軸及同步器齒套）換檔時轉速不變，仍為換檔前的高檔轉速。π179。π179。π179。只有假定換檔前輸入端的轉速是相應于發(fā)動機最大功率的轉速 nN=99kw,才能得到角速度差的最大值Δω max。而輸入端（被同步齒輪）的轉速則高于輸出端轉速。所以只有假設在兩個角速度中有一個是相當為發(fā)動機最大功率時的轉速的值，才是同步過程中的最大角速度差。 m178。各檔的總轉動慣量Σ J，需要將各相應零件的轉動慣量轉到被同步的零件上。主動齒輪齒數 /從動 齒輪齒數 =*= kg178。 式中： Q— 零件重量（ 1000 克） D— 零件外徑（ 95厘米） d— 零件內徑（ 82厘米） g— 重力加速度（ 980 厘米 /秒 2） γ — 材料比重（鋼： 克 /厘米 3） L— 零件厚度（ 30厘米）轉動慣量的轉換： 基本公式為 J 換 =J179。（ D2d2） =178。π /32g）179。 空心 J=Q179。 L=178。π /32g）179。 實心 J=Q179。（見同步系統(tǒng) 簡圖）而輸入端的轉動慣量 Jc 的計算步驟是 :首先計算上述相關零部件的轉動慣量，而后按不同的檔位轉換到被同步的檔位齒輪上去。 北京工商大學畢業(yè)論文（設計） 7 第三章 同步器設計的主要計算 同步器理論設計計算： ： 換檔過程中依靠同步器改變轉速的零部件包括：離合器從動片、一軸、中間軸、與中間軸齒輪相嚙合的主軸上的常嚙齒輪。考慮到結構布置上的合理性、緊湊性及錐面間產生的摩擦力矩等因素，所含是慣性同步器多用于轎車和輕型貨車上。如果此時接合套與花鍵齒圈 1的花鍵齒發(fā)生抵觸，如圖三（ c）所示，則與上述相似，作用在齒圈 1花鍵齒斜面上的分向力使齒圈 1及其相連零件相對與鎖環(huán)及接合套轉過一個角度，使接合套與齒圈 1進入接合，而最后完成了換入六檔的全過程，如圖三（ d）所示。但由于軸向力的作用，兩個摩擦錐面還是緊密接合著的，因而此時撥環(huán)力矩便使鎖環(huán)連同齒圈 1及與之相連的所有零件一起相對于接合套向后退轉一個角度 ，使鎖環(huán)凸起部 8又移到花鍵毅 7的通槽中央，兩個花鍵齒圈不再抵觸，此時接合套壓下定位銷 6 繼續(xù)左移，而與鎖環(huán)的花鍵齒圈進入接合，鎖環(huán)的鎖止作用即行消失。在設計同步器時，適當地選 擇鎖止角和摩擦錐面的錐角，可以保證在達到同步之前，齒圈 1施加在鎖環(huán) 2上的慣性力矩總是大于切向力形成的撥環(huán)力矩，因而，不論駕駛員通過操縱機構加在接合套上的軸向推力有多大，接合套齒端與鎖環(huán)齒端總是相互抵觸而不能接合。在 n1尚未等于n2之前，兩個錐面間摩擦力矩的數值與齒圈 1的慣性力矩相等。此慣性力矩通過摩擦錐面作用到鎖環(huán)上，阻止鎖環(huán)相對接合套向后退轉。而齒圈 1僅與離合器從動相聯(lián)系，轉動慣量很小，速度降 低較前者快得多。軸向力則使鎖環(huán) 2與齒圈 1 二者的錐面產生摩擦力矩，使二者轉速 n2 與 n1 迅速接近，并且實際上可認為n2不變，只是 n1趨近于 n2。由于駕駛員始終對于接合套施加一個軸向力，使接合套齒端倒角壓緊鎖環(huán)齒端倒角，于是在鎖環(huán)的鎖止角斜面上作用有法向壓力，可分解為軸向力和切向力。此時，接合套的齒與鎖環(huán)的齒較鎖環(huán)的凸起部 8 位于花鍵毅的通槽中央時錯開了約半個齒厚（花鍵毅通槽寬度為鎖環(huán)凸起部 8 的寬度加上接合套的一個齒厚 A ) ，從而使接合套的齒端倒角與鎖環(huán)相應的齒端倒角正好抵觸而不能進入嚙合。若要掛入六檔，可如圖三（ b）所示撥叉撥動接合套 3，并通過定位銷 4帶動滑塊 5 一起向左移動。設它們的轉速分別為， n n2 和 n3，則此時， n2 =n n1n3，即 n1n2。設變速器由四檔換入五檔（直接檔），鎖環(huán)式慣性同步器的工作原理如圖三所示。在彈簧 6的作用下，定位銷 4 壓向接合套 3，使定位銷端部的球面正好嵌在接合套中部的凹槽內，起到空擋定位的作用。三個滑 5分別嵌合在花鍵毅的三個軸向槽內，并可沿槽軸向滑動。兩個鎖環(huán)上的花鍵齒，在對著結合套的一端都有倒角北京工商大學畢業(yè)論文（設計） 4 （稱為鎖止角），且與結合套齒端的倒角相同。在花鍵毅兩端與齒圈和相同齒圈之間，各有一個青銅制成的鎖環(huán)（也稱同步環(huán)） 2 。 9變速器齒輪 2滾針軸承 8結合齒圈 7鎖環(huán)（同步環(huán)） 5彈簧 6定位銷 10花鍵轂 11結合 套 圖 鎖環(huán)式同步器 同步器的工作原理 轎車和輕、中型貨車的變速器廣泛采用鎖環(huán)式慣性同步器，其結構和工作原理可以某 型汽車五檔變速器中的五檔同步器為例說明，如圖三所示。慣性式同步器從結構上保證接合套與待接合的花鍵齒圈在達到同步之前不可能接觸，以避免齒間發(fā)生沖擊和產生噪聲。 北京工商大學畢業(yè)論文（設計） 3 第二章 方案選擇及論證 汽車同步器的結構特點 同步器是在接合套換檔機構基礎上發(fā)展起來的，其中除包括接 合套、花 鍵毅、對應齒輪上的接合齒圈外，還增設了使接合套與對應接合齒圈的圓周速度迅速達到并保持一致（同步）的機構，以及阻止二者在達到同步之前接合以防止沖擊的機構。最后對同步器進行校核，看同步器的性能是否符合技術要求。本次設計以中國 某 型貨車為模型，參考部分整車數據，通過大量的計算分析，設計出 了 中間軸式五檔手動變速器中的五檔同步器。 本課題的研究工作 本文闡述了汽車手動變速器中的關鍵組成部件 —— 同步器的主要設計過程，其中包括該課題的選題背景，具體方案 的 確定和主要零件的設計計算。鎖止角與錐面在設計時已作了適當選擇，錐面摩擦使得待嚙合的 接合 套與 接合 齒圈迅速同步，同時又會產生一種鎖止作用，防 止齒輪在同步前進行嚙合。 目前全部同步式變速器上采用的是慣性同步器，它主要由接合套、卡環(huán)（ 鎖環(huán) ） 等組成，它的特點是依靠摩擦作用實現(xiàn)同 步。 慣性式同步器是依靠摩擦作用實現(xiàn)同步的，在其上面設有專設機構保證接合套與待接合的花鍵齒圈在達到同步之前不可能北京工商大學畢業(yè)論文（設計） 2 接觸，從而避免了齒間沖擊。因此設計師創(chuàng)造出 同步器 ，通過同步器使將要嚙合的齒輪達到一致的轉速而順利嚙合。因此，舊式變速器的換檔要采用 兩腳離合 的方式，升檔在空檔位置停留片刻，減檔要在空檔位置加油門，以減少齒輪的轉速差。 圖 汽車同步器 由于變速器輸入軸與輸出軸以各自的速度旋轉，變換檔位時 嚙 合存在一個 同步 問題。 隨著汽車產業(yè)的發(fā)展，對機械換檔裝置中的重要部件 —— 同步器的要求也越來越高。北京工商大學畢業(yè)論文（設計） 1 第一章 緒論 選題背景 汽車同步器的應用與發(fā)展趨勢 近幾年來我國汽車行業(yè)發(fā)展迅速，產量連年突破新高。汽車工業(yè)已成為國民經濟的第四大支柱行業(yè)，同時我國僅次于美、日、德的汽車第四大生產國。但是，目前國內對同步器的研究很少，其生產還處于照抄照搬的模仿階段，而在普通齒輪變速器中采用同步器，可以保證換檔時齒輪嚙合不受沖擊，消除噪聲，延長齒輪壽命， 使 換檔動作方便迅速，有利于提高汽車的動力性和燃油經濟性，由此可見同步器的重要 。兩個旋轉速度不一樣齒輪強行嚙合必然會發(fā)生沖擊碰撞，損壞齒輪。但這個操作比較復雜，難以掌握精確。 鎖環(huán) 式 同步器的特點、組成與分類 同步器有常壓式，慣性式和自 行增力式等種類 。慣性同步器按結構又分為鎖環(huán)式和鎖銷式兩種。接合套、鎖環(huán)和待接合齒輪的齒圈上均有倒角（鎖止角）， 鎖環(huán)的內錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸產生摩擦。 當同步鎖環(huán)內錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸后，在摩擦力矩的作用下齒輪轉速迅速降低（或升高）到與鎖環(huán)轉速相等，兩者同步旋轉，齒輪相對于鎖環(huán)的轉速為零，因而慣性力矩也同時消失，這時在作用力的推動下，接合套不受阻礙地與鎖環(huán) 、接合 齒圈接合，并進一步與待接合齒輪的齒圈接合而完成換檔過程。 本文在查閱大量同步器設計相關資料的基礎上， 對同步器進行比較深入的研究和分析，最終得出了具體的方案。其中同步環(huán)的主要參數有 同步環(huán)錐面上的螺紋槽、 錐面半錐角、摩擦錐面平均半徑、錐面工作長度、同步環(huán)徑向厚度、鎖止角、同步時間。 并 且 對鍵和花鍵進行了計算與校核。目前廣泛采用的是慣性式同步器，它是依靠摩擦作用實現(xiàn)同步的。汽車同步器的零件如圖二。將花鍵毅 7 套裝到的二軸上后，即用卡環(huán)軸向固定。鎖環(huán)上有斷續(xù)的短花鍵齒圈，花鍵齒的斷面輪廓尺寸與齒圈 1 及花鍵毅 7上的外花鍵均相同。鎖環(huán)具有與齒圈 1 上的錐形摩擦面 錐度相同的內錐面，錐面上制出螺旋槽，以便兩錐面接觸后破壞油膜，增加錐面間的摩擦。三個定位銷4分別插入三個滑塊的通孔內?；瑝K 5的兩端伸入鎖環(huán) 2 的三個缺口中，鎖環(huán)的三個凸起部 8分別伸入到花鍵毅 7 的三個通槽中，只有當凸起部 8位于缺口的中央時，接合套與鎖環(huán)的齒方可接合。 接合齒圈 2 、同步環(huán) 3 、接合套 4 、定位銷 5 、滑塊 6 、彈簧 7 、花鍵毅 8 、鎖環(huán)凸起部 圖 同步器工作原理 當接合套 3剛從五檔退到空檔時，齒圈 1和接合套 3（連同鎖環(huán) 2）都在其本身及其所聯(lián)系的一系列運動件的慣性作用下，繼續(xù)沿原方向（如圖中箭頭所示）旋轉。鎖環(huán) 2在軸向上是自由的，故其內錐面與齒圈 1 的外錐面并不接觸，如圖三（ a）所示。檔滑北京工商大學畢業(yè)論文（設計） 5 塊左端面與鎖環(huán) 2 的缺口的端面接觸時，便推動鎖環(huán)移向齒圈 2，使具有轉速差（ n1n2）的兩錐面一經接觸便產生摩擦作用，齒圈 1 即通過摩擦作用帶動鎖環(huán)相對于接合套超前轉過一個角度，直到鎖環(huán)的凸起部 8與花鍵毅 7通槽的另一側面接觸時，鎖環(huán)便與接合套同步轉動。 顯然，此時若要使接合套的齒圈與 鎖環(huán)的齒圈接合，必須使鎖環(huán)相對與接合套退后一個角度。切向力所形成的力矩力圖使鎖環(huán)相對于接合