汽車變速器同步器

1、每天進步一點點同步器基礎知識同步器基礎知識第1頁每天進步一點點1.同步器的分類2.慣性同步器的特點和應用3.慣性式同步器的工作原理4.雙錐同步器的結構和特點第2頁目錄目錄每天進步一點點 同步器是改善汽車機械式變速器換擋性能的主要零部件，對減輕駕駛員的勞動強度，致使操縱輕便，提高齒輪及傳動系統(tǒng)的平均使用壽命，提高汽車形式安全性和舒適性，并對改善汽車起步時的加速性和經(jīng)濟性起著極其重要的作用。第3頁每天進步一點點同步器常壓式慣性式自行增力式鎖環(huán)式慣性同步器鎖銷式慣性同步器鎖環(huán)式多錐慣性同步器一、同步器的分類每天進步一點點1）常壓式同步器：是一種早期開發(fā)的同步器。特點是結構簡單，但其不能保證被嚙合件在

2、同步狀態(tài)（即角速度相等）下實現(xiàn)換檔。也就是常壓式同步器不能從根本上解決換檔時的嚙合沖擊問題，所以這種同步器目前已被淘汰。 2）慣性式同步器：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接觸，從而避免了齒間沖擊。由于慣性式同步器能夠確保同步嚙合換檔，目前得到廣泛應用。 3）慣性增力式同步器：又稱“波爾舍”（Porsehe）同步器。由于這種同步器對材料、熱處理及制造精度均要求較高，目前在國內采用較少。每天進步一點點二、慣性同步器的特點和應用二、慣性同步器的特點和應用慣性同步器中又可分為鎖環(huán)式、鎖銷式、多錐式等多種形式，他們雖然結構有所差

3、別，但工作原理是一樣的，都有摩擦元件、鎖止元件和彈性元件。掛檔時，在軸向力作用下摩擦元件相靠，在慣性力矩作用下產(chǎn)生摩擦力矩，使被結合的兩部分逐漸同步；鎖止元件用于阻止同步前強行掛檔；彈性元件使嚙合套等在空當是保持中間位置，又不妨礙整個結合和分離過程。每天進步一點點. .鎖環(huán)式同步器鎖環(huán)式同步器工作可靠、耐用，摩擦錐面半徑受限，轉矩容量不大；適于輕型以下汽車，廣泛用于轎車及輕型客、貨汽車。每天進步一點點鎖止元件摩擦元件2.2.鎖銷式慣性同步器鎖銷式慣性同步器與鎖環(huán)式類似,但鎖止元件是三個鎖銷及相配的鎖銷孔倒角,另有三個以彈簧及鋼球定位的定位銷。摩擦元件是鉚在鎖銷兩端的同步錐環(huán)。摩擦錐面徑向尺寸大

4、,轉矩容量大,廣泛用于中、重型汽車上。每天進步一點點3.鎖環(huán)式多錐慣性同步器：鎖環(huán)式多錐慣性同步器：在鎖環(huán)式兩個錐面間插入兩個輔助同步錐, 錐表面的有效摩擦面積成倍增加,同步轉矩相應增加,減小換檔力或縮短同步時間。多用于低速檔和重型貨車的主、副變速器以及分動器中。每天進步一點點三、慣性式同步器的工作原理現(xiàn)以鎖環(huán)式同步器為例來講解同步器的工作原理。1. 鎖環(huán)式慣性同步器的構造 每天進步一點點2）接合套：用來連 動花鍵轂、同步環(huán)、嚙合齒圈，并與齒圈、鎖環(huán)具有相同花鍵齒 1）花鍵轂： 花鍵轂軸向固定；并與齒圈、鎖環(huán)具有相同花鍵齒 每天進步一點點3）同步環(huán)（鎖環(huán)）：鎖環(huán)的倒角與接合套倒角相同，鎖環(huán)具有

5、內錐面，其上有螺旋槽，以便兩錐面接觸后，破壞油膜，增加錐面間的摩擦。4）滑塊： 裝于花鍵轂三軸向槽內帶定位銷以便空擋定位兩端伸入兩鎖環(huán)的三缺口每天進步一點點 5）卡環(huán)： 在卡壞的作用下，滑塊壓向接合套，使其凸起的端部球面正好嵌在接合套中部的凹槽中，起到空檔定位作用。 每天進步一點點第14頁接合套帶動滑塊推動兩錐面相靠錐面產(chǎn)生摩擦力矩同步環(huán)轉動一個角度鎖止面起作用阻止同步器齒套前移實現(xiàn)同步同步環(huán)等回轉一個角度進入接合齒，完成換檔工作原理2.每天進步一點點3.3.具體的工作過程具體的工作過程1）換檔桿通過撥叉撥動同步器齒套，同步器齒套通過滑塊槽帶動由彈簧壓緊的滑塊一起推動同步環(huán)壓向齒輪的同步錐面。

6、每天進步一點點Jc 輸入端一軸和離合器從動片等零件的轉動慣量 M c 離合器阻力矩c 輸入端角速度M f 同步環(huán)摩擦力矩Mv 汽車行駛阻力矩v 輸出端角速度Jv 輸出端轉動慣量 2）每天進步一點點每天進步一點點每天進步一點點每天進步一點點接合套鎖環(huán)接合齒每天進步一點點每天進步一點點四、雙錐同步器的結構和特點通常雙錐面同步器為三個環(huán)組成：內環(huán)，中環(huán)和同步環(huán)。中環(huán)是插在齒輪上的，它與兩個錐面都可以結合，所以中環(huán)所受的力有可能是內環(huán)方向過來的力，也可能是同步環(huán)方向過來的力，雙錐同步器的中環(huán)作用就在于此，所以雙錐同步器和單錐同步器相比，能適當增大換擋時同步器摩擦力，使換擋變得輕快。每天進步一點點同步器

7、知識培訓二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系1 1、同步的基本概念：、同步的基本概念：I I1 1、I I2 2表示系統(tǒng)表示系統(tǒng)1 1、系統(tǒng)、系統(tǒng)2 2的當量慣量的當量慣量 1 1、2 2表示系統(tǒng)表示系統(tǒng)1 1、系統(tǒng)、系統(tǒng)2 2的角速度的角速度 Rad/ s Rad/ s f f表示同步時的角速度表示同步時的角速度 Rad/ sRad/ s T T表示同步所需的扭矩表示同步所需的扭矩 N Nm mt t表示同步所需的時間表示同步所需的時間 s stIITt)(1111tIITt)(2222每天進步一點點同步器知識培訓2、變速器換檔用轉動慣量計算、變速器換檔用

8、轉動慣量計算一質量為一質量為m m質點相對其距離為質點相對其距離為r r的一位置的轉動慣量計算：的一位置的轉動慣量計算： I=mI=mr r2 2一質量為一質量為M M、半徑為、半徑為r r的簡單圓柱體對軸心的轉動慣量計算的簡單圓柱體對軸心的轉動慣量計算 I=M I=Mr r2 2/2/2二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系l 轉動慣量計算轉動慣量計算每天進步一點點同步器知識培訓2、變速器換檔用轉動慣量計算l換檔用當量轉動慣量：換檔用當量轉動慣量：變速器上換擋用的當量轉動慣量通常定變速器上換擋用的當量轉動慣量通常定義為義為空檔時各零部件的轉動慣量換算到同步器

9、輸入端上的轉動慣量空檔時各零部件的轉動慣量換算到同步器輸入端上的轉動慣量 對于齒輪傳動系，當所有單個零件的轉動慣量和傳動比都知道的對于齒輪傳動系，當所有單個零件的轉動慣量和傳動比都知道的情況下，可以計算任一位置的當量轉動慣量情況下，可以計算任一位置的當量轉動慣量 二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系每天進步一點點同步器知識培訓l 舉例說明：對于一個簡單的帶有三軸的齒輪傳動系，齒數(shù)用舉例說明：對于一個簡單的帶有三軸的齒輪傳動系，齒數(shù)用z z表示，表示，轉動慣量用轉動慣量用I I表示，換算到各軸上的當量轉動慣量計算如下：表示，換算到各軸上的當量轉動慣量計算如下：

10、換算到軸換算到軸1 1上的轉動慣量上的轉動慣量換算到軸換算到軸3 3上的轉動慣量上的轉動慣量2ZZZZ32ZZ21R1)(I)(III32b2a12a12ZZZZ12ZZ23R3)(I)(III12a2b32b32、變速器換檔用轉動慣量計算二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系每天進步一點點同步器知識培訓2、變速器換檔用轉動慣量計算二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系l 轉動慣量計算舉例轉動慣量計算舉例一二檔同步器三四檔同步器五檔同步器每天進步一點點同步器知識培訓2、變速器換檔用轉動慣量計算零件序號零件名稱轉動慣量（）1離合

11、器從動盤0.0092輸入軸0.0005523一檔齒輪0.0034134二檔齒輪0.0015815三四檔同步器齒轂0.0016316五檔同步器齒轂0.000726二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系l 轉動慣量計算舉例轉動慣量計算舉例檔位傳動比1st12/412nd20/393rd4th5th請計算：請計算：1 1、輸入軸上的當量轉動慣量、輸入軸上的當量轉動慣量2 2、各同步器上的等效轉動慣量、各同步器上的等效轉動慣量每天進步一點點同步器知識培訓轉速差轉速差= =將要換入檔位的齒輪的轉速將要換入檔位的齒輪的轉速- -同步器的轉速同步器的轉速其中其中將要換入檔位

12、的齒輪的轉速為將要換入檔位的齒輪的轉速為同步器不在輸入軸上時同步器不在輸入軸上時同步器在輸入軸上時同步器在輸入軸上時二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系換檔后的傳動比發(fā)動機轉速換檔前的傳動比換檔后的傳動比發(fā)動機轉速3、轉速差、轉速差每天進步一點點同步器知識培訓同步器的轉速為同步器的轉速為同步器不在輸入軸上時同步器不在輸入軸上時同步器在輸入軸上時同步器在輸入軸上時二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系換檔前的傳動比發(fā)動機轉速發(fā)動機轉速3、轉速差、轉速差備注：備注：通常在計算中，升檔時，發(fā)動機轉速取通常在計算中，升檔時，發(fā)動機轉速取4000rpm4000rpm降檔時，發(fā)動機轉速取降檔時，發(fā)動機轉速取

13、3000rpm3000rpm升檔：升檔：1 12 2，2 23 3，3 34 4，4 45 5，2 24 4，3 35 5，等等，等等 降檔：降檔：5 54 4，4 43 3，3 32 2，2 21 1，5 53 3，4 42 2，等等等等tIITtc)(1111每天進步一點點同步器知識培訓4、同步錐的摩擦力矩計算、同步錐的摩擦力矩計算二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系SinRFTcdc其中其中T Tc c 摩擦力矩（摩擦力矩（NmNm）d d 同步錐的動摩擦系數(shù)同步錐的動摩擦系數(shù)R Rc c 同步錐的平均半徑同步錐的平均半徑 （mm） 摩擦錐錐角（摩擦錐錐角（）每天進步一點點同步器知識培訓

14、其中其中C C 同步容量（同步容量（mm），單位力在摩擦錐面上產(chǎn)生的摩擦力矩），單位力在摩擦錐面上產(chǎn)生的摩擦力矩d d 同步錐的動摩擦系數(shù)同步錐的動摩擦系數(shù)c c 同步錐的平均直徑同步錐的平均直徑 （mm） 摩擦錐錐角（摩擦錐錐角（）二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系5、同步容量計算、同步容量計算sincdRC 單錐：單錐： 雙錐雙錐 三錐三錐sin2cdRC sin3cdRC 每天進步一點點同步器知識培訓其中其中C C 同步容量（同步容量（Nm/NNm/N）I IR R 換入檔位的同步器輸入端的當量轉動慣量（換入檔位的同步器輸入端的當量轉動慣量（）換入檔位的同步器輸入端與輸出端的轉速差（換

15、入檔位的同步器輸入端與輸出端的轉速差（rad/srad/s）d ds s 同步器齒套行程同步器齒套行程 （mm） d dh h 換檔手柄的行程（換檔手柄的行程（mm） 換檔機構的效率換檔機構的效率 P Ph h 手柄的換檔沖量手柄的換檔沖量F Ft t（NsNs） 二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系6、同步容量與換檔沖量的關系、同步容量與換檔沖量的關系hhsRdPdIC每天進步一點點同步器知識培訓二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系7、換檔性能評價與換檔沖量的關系、換檔性能評價與換檔沖量的關系其中其中: :l R Rupup、R Rdowndown 換檔性能評價值，為換檔性能評價值，為101

16、0分值，分值， 6 6分及分及6 6分分以下為差，以下為差，6 68 8分為中，分為中，8 8分及分及8 8分以上為好分以上為好l F F 換檔手柄上的換檔力（換檔手柄上的換檔力（NN）l t t 同步時間（同步時間（s s）l G G 目標檔位目標檔位lFt =PFt =Ph h 手柄上的換檔沖量（手柄上的換檔沖量（NsNs）1010FtGRup102 . 110FtGRdown每天進步一點點同步器知識培訓l 對于新設計同步器，可根據(jù)用戶要求的換檔性能評價值算出換檔所對于新設計同步器，可根據(jù)用戶要求的換檔性能評價值算出換檔所需的換檔沖量需的換檔沖量 二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系7、換

17、檔性能評價與換檔沖量的關系、換檔性能評價與換檔沖量的關系)10(10uphRGP)10(2 . 110downhRGP每天進步一點點同步器知識培訓8、同步器的撥環(huán)力矩計算、同步器的撥環(huán)力矩計算二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系Ts=FTs=Ft t* *d ds s/2/2F Ft t =F=FN Ncos(/2); cos(/2); F Ft t” ”=F=FR Rsin(/2)sin(/2)F FR R= = s sF FN NF Ft t =F=Ft t - F- Ft t” ”= F= FN Ncos(/2)- cos(/2)- s ssin(/2)sin(/2)F Fa a = F

18、= FN Nsin(/2); Fsin(/2); Fa a” ”= = F FR Rcos(/2)cos(/2)F Fa a= F= Fa a + F+ Fa a” ”= F= FN Nsin(/2)+ sin(/2)+ s scos(/2)cos(/2)每天進步一點點同步器知識培訓8、同步器的撥環(huán)力矩計算、同步器的撥環(huán)力矩計算二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系)2cos2(sin)2sin2(cos2sssasdFT其中其中T Ts s 撥環(huán)力矩（撥環(huán)力矩（NmNm）F Fa a 接合齒處的軸向力接合齒處的軸向力s s 接合齒間的摩擦系數(shù)接合齒間的摩擦系數(shù)d ds s 接合齒的平均直徑接合

19、齒的平均直徑 （mm） 摩擦錐錐角（摩擦錐錐角（）每天進步一點點同步器知識培訓9、同步器的摩擦力矩與撥環(huán)力矩之間的關系、同步器的摩擦力矩與撥環(huán)力矩之間的關系二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系為避免打齒（不同步嚙合），必須保證：為避免打齒（不同步嚙合），必須保證： T Tc c T Ts s 每天進步一點點同步器知識培訓10、同步時間計算、同步時間計算二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系 ITccITccTIt根據(jù)動力學原理根據(jù)動力學原理可得出可得出假設換檔過程中加速度不變假設換檔過程中加速度不變每天進步一點點同步器知識培訓11、同步器的滑磨功計算、同步器的滑磨功計算二、變速器換檔性能與同步器

20、尺寸的關系cccWIQ22若不考慮齒環(huán)內錐面的螺紋和油槽若不考慮齒環(huán)內錐面的螺紋和油槽若考慮齒環(huán)內錐面的螺紋和油槽若考慮齒環(huán)內錐面的螺紋和油槽)(22gclccnWRWIQ其中其中Q Q 熱容量（熱容量（J/J/）I Ic c 轉動慣量（轉動慣量（） 轉速差（轉速差（rad/srad/s）WWc c 錐面工作寬度錐面工作寬度 （mm） WWg g 油槽寬度（油槽寬度（mm）n n 油槽數(shù)量油槽數(shù)量R Rl l 牙尖寬牙尖寬/ /螺距螺距c c 錐面平均直徑錐面平均直徑每天進步一點點同步器知識培訓12、表面壓力計算、表面壓力計算二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系表面壓力計算時要考慮錐面的有效接

21、觸面積表面壓力計算時要考慮錐面的有效接觸面積)(sinFagclcnWRW表面壓力其中其中F Fa a 軸向力（軸向力（NN） 同步錐角同步錐角 （ ）WWc c 錐面工作寬度錐面工作寬度 （mm） WWg g 油槽寬度（油槽寬度（mm）n n 油槽數(shù)量油槽數(shù)量R Rl l 牙尖寬牙尖寬/ /螺距螺距c c 錐面平均直徑錐面平均直徑每天進步一點點同步器知識培訓13、圓周應力計算、圓周應力計算二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系）（）（表面壓力圓周應力22212221221RRRRRR其中其中R R1 1 齒環(huán)的名義內錐半徑尺寸（齒環(huán)的名義內錐半徑尺寸（mm）R R2 2 齒環(huán)的齒環(huán)的名義名義外

22、外圓半徑圓半徑尺寸（尺寸（mm）R R 齒環(huán)齒環(huán)需計算需計算圓周應力處的半徑圓周應力處的半徑尺寸（尺寸（mm）為保證齒環(huán)的強度，需計算重要截面的圓周應力為保證齒環(huán)的強度，需計算重要截面的圓周應力當當R=R1R=R1時，圓周應力最大時，圓周應力最大每天進步一點點同步器知識培訓14、同步器尺寸設計方法、同步器尺寸設計方法二、變速器換檔性能與同步器尺寸的關系每天進步一點點同步器知識培訓三、變速器常見換檔故障及產(chǎn)生的主要原因1、換檔打齒、換檔打齒齒套與齒圈結合時產(chǎn)生很大的沖擊，稱為打齒，產(chǎn)生的原因是：齒套與齒圈結合時產(chǎn)生很大的沖擊，稱為打齒，產(chǎn)生的原因是：設計或制造使錐面的摩擦力矩低于撥環(huán)力矩設計或制造使錐面的摩擦力矩低于撥環(huán)力矩 同步器滑塊未起預定的作用同步器滑塊未起預定的作用 因設計或制造導致公差累計不合理因設計或制造導致公差累計不合理 后備量不足后備量不足每天進步一點點同步器知識培訓三、變速器常見換檔故障及產(chǎn)生的主要原因2、換檔力大或換檔時間長、換檔力大或換檔時間長換檔所需的時間長或換檔困難，產(chǎn)生的原因為：換檔所需的時間長或換檔困難，產(chǎn)生的原因為： 同步器的同步容量不足同步器的同步容量不足