淺談同步器設(shè)計(jì)理論.pdf

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1、第２期（總第２０１期）機(jī)械工程與自動化No．２２０１７年４月MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIONApr．文章編號：１６７２‐６４１３（２０１７）０２‐０１２４‐０２淺談同步器設(shè)計(jì)理論楊永飛（中國重汽大同齒輪有限責(zé)任公司，山西大同０３７３０５）摘要：以貨車變速箱為例，從機(jī)械變速箱同步器的模型入手，對同步器的設(shè)計(jì)理論進(jìn)行了分析，給出了設(shè)計(jì)同步器的主要參數(shù)及空間間隙的要求。關(guān)鍵詞：單錐同步器；設(shè)計(jì)；變速箱＋中圖分類號：U４６３暢２１２暢４１文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A0引言Ms＝F×D×／（２sin）．（１）μ由于同步器的應(yīng)用，使得駕駛員的操縱變得簡單，其中：F為同步環(huán)受到的軸向作

2、用力，N；D為摩擦錐即由原來的兩腳離合變?yōu)閱文_離合，降低了變速箱換面的平均直徑，mm；為摩擦因數(shù)；為摩擦錐面角μ度。檔過程中帶來的沖擊和噪聲，延長了齒輪的壽命并起到了節(jié)油的作用，因此同步器在變速箱中得到廣泛的應(yīng)用。本文以貨車變速箱為例論述同步器的設(shè)計(jì)理論。1同步器的結(jié)構(gòu)圖１為某貨車變速箱的同步器結(jié)構(gòu)示意圖。在變速箱換檔過程中，齒套軸向移動，使得同步環(huán)受力而產(chǎn)生摩擦力矩，在摩擦力矩的作用下，主動件和從動件的轉(zhuǎn)速差逐漸降低，當(dāng)主動件和從動件速度相等時，變速箱實(shí)現(xiàn)了輕松換檔。圖２單錐同步器的受力簡圖２．２雙錐同步器雙錐同步器摩擦力矩Ms的計(jì)算公式為：Ms＝F×D１×／（２sin）＋F×D２×／（

3、２sin）．（２）其中：D１、D２分別為同步環(huán)２個摩擦錐面的平均直徑。3同步環(huán)主要參數(shù)及尺寸的確定３．１主要參數(shù)的確定１－齒輪；２－錐環(huán)；３－同步環(huán)；４－滑塊；５－齒套；影響同步性能的主要參數(shù)有：同步環(huán)的摩擦錐面６－鎖銷；７－彈簧；８－齒座角度、同步器的摩擦因數(shù)、同步環(huán)摩擦錐面的平均直圖１同步器結(jié)構(gòu)示意圖徑。2同步器設(shè)計(jì)計(jì)算（１）摩擦錐面角度：從摩擦力矩的計(jì)算公式中可２．１單錐同步器以看出，錐面角度越小，摩擦力矩越大，但錐面角度過圖２為單錐同步器的受力簡圖。單錐同步器摩擦小，則摩擦錐面將產(chǎn)生自鎖的現(xiàn)象。為避免自鎖的發(fā)力矩Ms的計(jì)算公式為：生，一般取為６°～８°，在工程變速箱中?。剑贰阕笥摇?/p>

4、收稿日期：２０１６‐０８‐１５；修訂日期：２０１７‐０１‐１８作者簡介：楊永飛（１９８３‐），男，陜西榆林人，工程師，本科，主要從事機(jī)械傳動設(shè)計(jì)。２０１７年第２期楊永飛：淺談同步器設(shè)計(jì)理論·１２５·（２）摩擦錐面的平均直徑：摩擦錐面的平均直徑不同車型對手柄球上的換檔時間要求不同，一般越大，則摩擦力矩越大。但摩擦直徑受到中心距及相貨車高檔區(qū)同步時間為０．３s～０．８s，低檔區(qū)同步時關(guān)零件尺寸和布置的制約，理論設(shè)計(jì)中，在可能條件間為１．００s～１．５０s；轎車高檔區(qū)同步時間為０．１５s～下，直徑設(shè)計(jì)盡可能大些。０．３s，低檔區(qū)同步時間為０．３s～０．８s。（３）摩擦因數(shù)：同步環(huán)的摩擦因數(shù)除與所

5、選的材5同步器間隙設(shè)計(jì)料有關(guān)外，還與表面粗糙度、溫度和潤滑種類有關(guān)。摩同步器相關(guān)零件的間隙必須取的合適，否則會影擦因數(shù)對齒輪和軸達(dá)到相同角速度有重要影響，系數(shù)響同步器的使用壽命和性能。大則換檔省力或同步時間少，反之，則換檔力較大或失本文以雙錐同步器為例進(jìn)行論述，其零件間間隙去同步作用。目前同步環(huán)常用的材料有銅合金、樹脂、示意圖如圖３所示。同步器設(shè)計(jì)中主要的間隙包括：碳纖維、噴鉬、碳顆粒，摩擦因數(shù)一般?。埃保祭w維、①同步器滑塊與同步環(huán)外端面的距離３；②齒套端面Δ碳顆粒摩擦因數(shù)相對銅有不同程度的增加。與同步環(huán)端面之間的距離４；③同步環(huán)外環(huán)Δ與齒輪錐３．２主要尺寸的確定環(huán)的距離２；④同步器的

6、落差Δ（內(nèi)環(huán)、外環(huán)之間的軸向３．２．１錐面工作長度距離）A；⑤同步環(huán)內(nèi)環(huán)與齒輪錐環(huán)端面軸向距離１。錐面工作長度小可縮短變速箱總體長度，但軸向?yàn)榱吮ＷC同步器的正常磨損，同步器外環(huán)到錐環(huán)尺寸短時，單位面積壓力大并使磨損加劇，因此設(shè)計(jì)時的距離２應(yīng)滿足２≥A＋１Δ的要求；同Δ步器滑塊Δ到錐面工作長度應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)。同步環(huán)凸臺端面的距離３≤齒套端面到同步環(huán)Δ端面３．２．２鎖止角β的距離４。Δ鎖止角是指齒套、同步環(huán)、齒輪錐環(huán)花鍵齒端的倒角，鎖止角取的正確，可以保證換檔的兩部分之間達(dá)到角速度相等時進(jìn)行換擋。影響鎖止角選取的因素有摩擦力矩和鎖止面的半徑。３．２．３同步環(huán)徑向厚度選取同步環(huán)徑向厚度時考慮

7、的因素為在有限的空間內(nèi)應(yīng)保證有足夠的剛度。３．２．４同步環(huán)錐面上的螺紋槽螺紋槽的寬度影響刮去油膜效果和錐面摩擦因數(shù)，因此設(shè)計(jì)時應(yīng)綜合考慮。在貨車變速箱中，通常增加一定數(shù)目的卸油槽。圖３雙錐同步器零件間隙示意圖4同步時間t的計(jì)算6結(jié)語同步器的設(shè)計(jì)要求是當(dāng)換檔力一定時，換檔過程在相同的條件下，雙錐同步器的摩擦力矩大約是需要的時間應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)。同步時間t的計(jì)算公單錐同步器的兩倍，故在變速器開發(fā)過程中，對速比極式為：差較大的