锁环式同步器的工作原理
同步器工作原理
同步器工作原理同步器是一种用于调节机械设备运行速度和保持运行同步的重要装置。
它广泛应用于各种机械设备和系统中，如发电机组、电动机、传动装置等。
同步器的工作原理是通过一定的机械结构和控制系统，使不同设备之间的运动速度和位置保持同步，从而确保整个系统的正常运行和工作效率。
同步器的工作原理可以简单概括为以下几个方面：1. 传动装置，同步器通常由传动装置和控制系统两部分组成。
传动装置是同步器的核心部分，它通过齿轮、链条、皮带等方式将不同设备的运动连接起来，使它们能够同步运行。
2. 控制系统，控制系统是同步器的智能部分，它通过传感器、执行器和控制器等设备，实时监测和控制设备的运动状态和速度，从而保持设备之间的同步运行。
3. 反馈调节，同步器通过不断的反馈调节，使设备的运动速度和位置保持在一定的范围内，从而确保设备之间的同步性。
例如，当一个设备的运动速度发生变化时，同步器会通过控制系统及时调节其他设备的运动速度，以保持它们的同步运行。
4. 安全保护，同步器在工作过程中还需要具备一定的安全保护功能，当设备出现异常情况时，能够及时停止或调整运动状态，以避免造成设备损坏或安全事故。
同步器的工作原理是一个复杂而精密的系统工程，它需要精准的机械结构和灵活的控制系统相结合，才能确保设备之间的同步运行。
在实际应用中，同步器不仅可以提高设备的工作效率和精度，还能减少能源消耗和设备损耗，具有重要的经济和社会意义。
总的来说，同步器的工作原理是通过传动装置、控制系统、反馈调节和安全保护等方面的协同作用，实现不同设备之间的同步运行，从而保证整个系统的正常工作。
它在工业生产和日常生活中都发挥着重要作用，是现代机械设备不可或缺的重要部分。
锁环式同步器工作原理
锁环式同步器工作原理
锁环式同步器是一种常用于机械传动中的同步装置，其工作原理可以简单地描述为：
锁环式同步器将传动轴与被传动轴的同步器齿圈通过锁环进行连接。
当传动轴相对被传动轴转动时，同步器齿圈相互啮合，通过摩擦力和弹性变形实现轴的同步转动。
如果传动轴和被传动轴之间存在一定的相位差，同步器齿圈之间就会存在相应的间隙。
此时，锁环式同步器通过在传动轴上设置同步器刻槽，利用弹性变形形成的传感力将同步器齿圈相互拉近，消除间隙，从而实现轴的同步转动。
锁环式同步器由于具有结构简单、可靠性高、使用寿命长等优点，广泛应用于各种机械传动系统中。
锁环式同步器的原理是什么
锁环式同步器的原理是什么
锁环式同步器是一种机械装置，用于将输入轴和输出轴以一定的速度比同步，实现力的传递和力矩的加减。
其原理主要包括以下几点：
1. 锁环式同步器采用内、外两个锁环，内锁环与输入轴连结，外锁环与输出轴连结。
内外两个锁环之间设有锁牙或锁槽，通过拉环与锁环连接，配合使用过程中形成一种闭合的结构。
2. 当内、外锁环没有相对转动时，拉环将内、外锁环连接在一起，内环与外环形成锁合，整体作为同一部件。
3. 当内、外锁环有相对转动时，拉环拉动锁环则会导致内锁环和外锁环的相对位移。
当拉环施加力矩使内、外锁环相对转动到一定角度时，内、外锁环的锁牙或锁槽会形成嵌合，从而锁住内、外锁环并使其同步转动。
4. 内、外锁环锁合后，输入轴的动力通过内锁环传递到外锁环，再经过输出轴输出，实现两轴的同步转动。
综上所述，锁环式同步器的原理是通过内、外锁环形成嵌合结构，实现输入轴和输出轴的同步转动。
3.3课题 同步器构造原理
3.3课题 同步器构造原理 1. 掌握锁环式惯性同步器结构和原理2. 掌握锁环式惯性同步器的装配要点3. 了解锁销式同步器的结构和原理应知：锁环式惯性同步器结构和原理 应会：锁环式惯性同步器的装配要点 建议：采用现场教学并结合多媒体、录像等方式，并注重启发学生能够举一反三，最后教师要总结目前汽车中手动普通齿轮变速器换档的方式有两种，一是采用直齿滑动齿轮，如东风EQ1092的一、倒档的换档方式；二是采用同步器换档，这种方式应用最广泛，几乎所有的变速器都是采用同步器进行换档。
一、同步器的功用1．功用同步器的功用是使接合套与待啮合的齿圈迅速同步，缩短换档时间；且防止在同步前啮合而产生换档冲击。
想一想：如果没有同步器，变速器的换档的过程是怎样的呢？下面带着这样的问题，我们进入下面的学习。
2．无同步器的换档过程以无同步器五档变速器的四、五档互换为例进行介绍，如图3－32所示为其结构简图，是采用接合套进行换档。
图3－32 无同步器五档变速器的四、五档简图1－一轴 2－一轴常啮合齿轮 3－接合套 4－二轴四档齿轮 5－二轴 6－中间轴四档齿轮 7－中间轴 8－中间轴常啮合齿轮 9－花键毅1) 低档换高档(四档换五档)变速器在四档工作时，接合套3与二轴四档齿轮4上的接合齿圈啮合，两者接合齿圆周速度V 3=V 4。
欲换入五档时，驾驶员先踩下离合器踏板，离合器分离，再通过变速操纵机构将接合套3左移，处于空档位置。
此时仍是V 3=V 4，因二轴四档齿轮4的转速低于一轴常 啮合齿轮2的转速，圆周速度V 4<V 2。
所以在换入空档的瞬间，V 3<V 2，为避免齿轮冲击，不应立即换入五档，应先在空档停留片刻。
在空档位置时，变速器输入轴各零件已与发动机中断了动力传递且转动惯量较小，再加上中间轴齿轮有搅油阻力，所以V 2下降较快，如图 3－33a)所示；而整个汽车的转动惯性大，导致接合套3(与第二轴转速相同)的圆周速度V 3下降慢，因图3－33a)中两直线V 3、V 2的倾斜度不同而相交，交点即为同步状态(V 3=V 2)。
锁环式惯性同步器结构与工作过程
锁环式惯性同步器结构与工作过程锁环式惯性同步器是依靠摩擦作用实现同步。
它可以从结构上保证接合套与待接合的花键齿圈在达到同步之前不可能接触，以避免齿间冲击和发生噪声。
轿车和轻、中型货车的变速器广泛采用锁环式惯性同步器，其结构和工作原理可以解放CAl091型汽车六档变速器中的五、六档同步器(图14—13a)为例说明。
将花键毂15套装到第二轴上后，即用卡环18轴向固定。
在花键毂两端与齿圈3和9之间，各有一个青铜制成的同步锁环(也称同步环)4和8。
锁环上有断续的短花键齿圈(图14—13b)，花键齿的断面轮廓尺寸与齿圈3、9及花键毂15上的外花键齿均相同。
两个同步锁环上的花键齿，在对着接合套的一端，都有倒角(称锁止角)，且与接合套齿端的倒角相同。
同步锁环具有与齿圈3和9上的锥形摩擦面锥度相同的内锥面，锥面上制出细牙的螺旋槽，以便两锥面接触后，破坏油膜，增加锥面间的摩擦。
三个滑块5分别嵌合在花键毂的三个轴向槽b内，并可沿槽轴向滑动。
三个定位销6分别插入三个滑块的通孔中。
在弹簧16的作用下，定位销压向接合套，使定位销端部的球面正好嵌在接合套中部的凹槽a 中，起到空档定位作用。
滑块5的两端伸入锁环4和8的三个缺口c中。
锁环的三个凸起部d分别伸入到花键毂的三个通槽e中，只有当凸起部d位于缺口e的中央时，接合套与锁环的齿方可能接合。
以变速器由五档换入六档(直接档)为例，锁环式惯性同步器的工作过程如图14—14所示。
当接合套7刚从五档退到空档时(图14—14a)，齿圈3和接合套7(连同锁环4)都在其本身及其所联系的一系列运动件的惯性作用下，继续沿原方向(如图中箭头所示)旋转。
设它们的转速分别为n 3、n 7和n 4，此时，n 4＝n 7，n 3＞n 7，即n 3＞n 4。
锁环4在轴向是自由的，故其内锥面与齿圈3的外锥面并不接触。
若要挂入六档，可用拨叉拨动接合套7，并通过定位销6带动滑块5一起向左移动。
当滑块左端面与锁环4的缺口c (图14—13)的端面接触时，便推动锁环移向齿圈3，使具有转速差(n 3＞n 4)的两锥面一经接触便产生摩擦作用(图14—14b)。
简述锁环式同步器的功用和工作原理
简述锁环式同步器的功用和工作原理
锁环式同步器（LockStriped）是一种用于多线程编程的同步机制，主要功用是提供一种高效的并发控制方法，用于解决共享资源的互斥访问问题。
工作原理如下：
1. 锁环式同步器基于锁分段（Lock Striping）的思想，将共享资源划分为多个小段，每个小段有一个对应的锁。
2. 当一个线程要访问共享资源时，它首先根据共享资源的哈希值来确定所属的小段，然后尝试获取该小段的锁。
3. 如果获取成功，线程进入临界区，可以执行对共享资源的操作；如果获取失败，说明有其他线程正在访问该小段的共享资源，当前线程只能等待。
4. 当线程访问完共享资源后，释放该小段的锁，并离开临界区，其他等待的线程可以进入。
锁环式同步器的优点是：
1. 在多核处理器上，由于小段锁能够并行执行，提高了并发度，减少了线程之间的竞争。
2. 小段锁更容易被缓存，减少了缓存一致性协议的开销。
3. 对于大量多线程并发访问相互独立的小段资源的场景，可以提高整体的并发性能。
然而，锁环式同步器也存在一些限制和注意事项：
1. 关键因素是哈希函数的质量，好的哈希函数能够分散线程对小段锁的竞争，提高并发度，反之则影响性能。
2. 当线程之间的访问模式不同或者共享资源之间的竞争较激烈时，锁环式同步器可能会导致性能下降。
3. 如果共享资源的数量与小段锁的数量不匹配，可能会导致锁的争用，从而影响性能。
4. 锁环式同步器不是适用于所有并发场景的通用解决方案，需要根据具体情况进行评估和选择。
汽车构造 思考与复习
第二章复习题1.汽车由哪几部分组成。
答：汽车由发动机、底盘、车身、电气设备四大部分组成。
2.汽车前轮驱动和后轮驱动有何区别？动力性：前驱车前轴轴载大，运动性差，另外因为加速时重心后移，无法实现太大的动力输出。
相反，后驱的运动性就更好，可以搭载更大的动力单元。
舒适性：前驱车前桥负荷过大，影响舒适性，前驱车前轮既要负责驱动，又要负责转向，并且由于车辆前部配中较大，前轮的磨损更严重，加速和制动时，对前桥的负担过重，抬头和点头现象更明显，影响乘坐的舒适性。
后驱车起步加速表现好，舒适度高，车辆汽车起步加速或爬坡时重心后移，后轮作为驱动轮抓地力增强，有利于汽车起步、加速和爬坡，提供更好的行驶稳定性和舒适度。
操作稳定性：前轮驱动操作性差：由于发动机和驱动系统等主要部件都集中在车辆前部，车辆后部配重较轻，后轮很容易失去抓地力，尤其在湿滑的路面上。
转向不足，由于前轮同时承担了转向和驱动的功能，因此先天具有转向不足的问题，高速过弯转向不足尤为明显。
后轮驱动操控性好：后轮负责驱动令前轮可专注于转向工作，因此转向时的车辆反应更加敏捷。
起步加速表现好，舒适度高，车辆汽车起步加速或爬坡时重心后移，后轮作为驱动轮抓地力增强，有利于汽车起步、加速和爬坡，但是，后轮驱动牵引力不足，转向过度，后驱车在过弯时，减速重心前移，很容易造成甩尾。
3.汽车产品型号。
为了识别车辆而给不同车辆指定的一组用汉语拼音字母和阿拉伯数字组成的编号。
第一位数字表示车辆的类别第二、三位数字表示各类汽车的主要特征参数第四位数字表示1载货汽车表示汽车的总质量（t ）1数值企业自定产品序号：0—第一代产品1—第二代产品2—第三代产品 (2)越野汽车3自卸汽车4牵引汽车5专用汽车6客车表示汽车的总长度（0.1m ）2数值7轿车表示发动机的工作容积（0.1L ）数值89半挂车及专用半挂车表示汽车的总质量（t ）1数值注①当汽车的总质量大于100t 时，允许用3位数字。
同步器工作原理分解
上述计算没有考虑搅油阻力。 如果考虑搅油阻力，1挡升2挡需要将2挡齿轮转速降下来，搅油阻力 起正面作用，会缩短同步时间；2挡降1挡需要将1挡齿轮的转速升高，搅 油阻力起反面作用，会延长同步时间。 陕西法士特齿轮有限公司 齿轮传动研究所
关于挂挡力与挂挡时间
好的变速箱设计，同步时间短、换挡轻便。 难以提供精确的量化指标。
挂挡时间——小于1秒
手球上挂挡力——小于10公斤力，极限情况不能超过 20公斤力。
陕西法士特齿轮有限公司 齿轮传动研究所
副箱同步器
工作基本原理与主箱同步器相同 锁止同步完成挂挡 锁止机构不同 锁销中部锥形区域与滑套孔倒角为锁止面 工作过程： 1）摘挡至空挡阶段：滑套从一侧挡位摘至空挡，在弹簧的作用下，两侧 锥环总成（带锁止销）反向旋转一定角度，锁止销与滑套上的锁止孔呈锁止 状态； 2）同步阶段：同步器锥环锥面与齿轮锥面贴合，产生摩擦力矩； 3）同步结束，摩擦力矩降为零，锥环总成在拨环力矩作用下，回转一定 角度，滑套越过锁止销台阶； 4）滑套与齿轮结合齿相结合，挂挡结束。
陕西法士特齿轮有限公司 齿轮传动研究所
同步器实验
变速箱整箱实验 1）换挡寿命实验 2）换挡性能实验 同步器单体实验 1）单体寿命实验 2）单体性能实验 实验数据与报告 1）详尽的实验数据——例如实验条件、实验前后磨损 量的测量与记录、摩擦系数曲线、同步时间曲线等 2）国家级实验中心的试验报告
陕西法士特齿轮有限公司 齿轮传动研究所
主箱双锥面同步器工作视频
陕西法士特齿轮有限公司 齿轮传动研究所
主箱同步器常用参数选择范围
锥面角：7°～9° 滑套外径：……目前最大 Φ218 摩擦锥面半径：滑套外径 - X 锁止角：100 °～120 ° 总成轴向尺寸：46～55
汽车构造习题及详解
1．摩擦离合器所能传递的最大转矩取决于摩擦面间的_最大静摩擦力矩_。
2．在设计离合器时，除需保证传递发动机最大转矩外，还应满足_分离彻底、结合柔和及从动部分的转动惯量尽可能小.散热良好等性能要求。
3．摩擦离合器基本上是由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构等四个部分构成的。
4．弹簧压紧的摩擦离合器按压紧弹簧形式的不同可分为_螺旋弹簧和_膜片弹簧离合器；其中前者又根据弹簧布置形式的不同分为_周布弹簧离合器和_中央弹簧离合器、_周布斜置弹簧离合器；根据从动盘数目的不同，离合器又可分为_单片座离合器和_双片座离合器_。
5．为避免传动系产生共振，缓和冲击，在离合器上装有_扭转减震器。
1．离合器的主、从动部分常处于分离状态。
（）改正：离合器的主、从动部分常处于接合状态2．为使离合器接合柔和，驾驶员应逐渐放松离合器踏板。
（T ）改正：3．离合器踏板的自由行程过大会造成离合器的传力性能下降。
（）改正：离合器踏板的自由行程过小会造成离合器的传力性能下降。
4．离合器从动部分的转动惯量应尽可能大。
（）改正：离合器从动部分的转动惯量应尽可能小。
5．离合器的摩擦衬片上粘有油污后，可得到润滑。
（）改正：离合器的摩擦衬片上粘有油污后，会使离合器打滑而使其传动性能下降三、选择题（有一项或多项正确）1．离合器的主动部分包括（ABC ）。
A．飞轮B. 离合器盖C．压盘D. 摩擦片2．离合器的从动部分包括（C ）。
A. 离合器盖B. 压盘C．从动盘D. 压紧弹簧3. 东风EQ1090E型汽车离合器的分离杠杆支点采用浮动销的主要目的是（A ）。
A．避免运动干涉B. 利于拆装C. 提高强度D. 节省材料4．离合器分离轴承与分离杠杆之间的间隙是为了（D ）。
A. 实现离合器踏板的自由行程B. 减轻从动盘磨损C. 防止热膨胀失效D. 保证摩擦片正常磨损后离合器不失效5．膜片弹簧离合器的膜片弹簧起到（AB ）的作用。
A. 压紧弹簧B. 分离杠杆C. 从动盘D. 主动盘6．离合器的从动盘主要由（ABD ）构成。
说课锁环式同步器(PPT文档)
目标 导学法
演示 促学法
明确学习目标，促使学生积极讨论探 究，寻找正确答案。
由教师亲身演示，强化操作规范；并 通过点评与总结，巩固和深化知识。
环节四
说教学过程
为了达到预期的教学目标，我将本节课的教学 过程分成以下几个阶段：
创设情境 导入新课
查阅资料 完成工单
出现疑问 分组讨论
设置任务 实际操作
教师演示 解答疑问
课堂总结 突破难点
最终 目标
联系所学 排除故障
锁环式同步器
如何解决
创
设
换挡困难
情
境
导
无法换挡
入
新 课
推动换挡杆
导入新课
要求学生用5分钟的时间阅读课本“锁环 式同步器”相应章节，完成下面的学习任务 书。
查 阅 资 料
完
成
工 单
体现重点
在完成任务书之后，我把学生分成四个小组，分组将 同步器的各个零件组装起来。
3、齿对齐时结合套可以继续向左移动，将齿轮与输出轴连接起来 同步旋转，完成顺利换挡。
突破难点
通过分步骤、化繁为简的方法突破难点
引导学生联系本节课的教学内容，分析变速器换档 困难的故障原因并写出排除故障的方案。根据方案维修 导入课题阶段换挡困难的变速器。
突破难点
联
故障原因
系
所
学
同步器锁环、齿
环倒锥齿磨损
教师演示 加深印象
结合本节课的内容与教法，所使用到的教具如下：
桑塔纳2000变速器 （故障：换挡困难）
桑塔纳2000 五档锁环式同步器
学习任务书
底盘拆装实训资料
环节三
说学法
结合前面提到的教法，本节课我引导学生采用 以下三种学法，实现教学目标。
锁环同步器换挡原理
锁环同步器换挡原理
锁环同步器（Synchronizer）是用于实现手动变速器换挡的一种机械装置。
其工作原理是在换挡过程中通过锁环的嵌合和分离来使动力流从一个齿轮传递到另一个齿轮。
具体的工作过程如下：
1. 锁环同步器由两个部分组成，一个是内圆锁环，一个是外圆锁环。
内圆锁环与输入轴齿轮相连，外圆锁环与输出轴齿轮相连。
2. 在换挡过程中，变速器的换挡杆通过操纵杆和选择杆把锁环的位置调整到适当的位置。
3. 当要进行换挡时，内圆锁环和外圆锁环之间的嵌合形成一个沟槽，沟槽中的嵌合齿轮会阻止内圆锁环和外圆锁环之间的相对旋转。
4. 当换挡杆移动到换挡位置时，内圆锁环和外圆锁环之间的嵌合齿轮会离开沟槽，使内圆锁环能够自由旋转。
5. 当内圆锁环自由旋转时，通过齿轮的传动作用，将动力从当前齿轮传递到下一个齿轮，实现换挡的目的。
6. 在换挡过程中，还需要进行离合器的操作，以保证齿轮切换平稳。
总的来说，锁环同步器通过调整内圆锁环和外圆锁环之间的嵌合和分离来实现换挡。
汽车锁环同步器说明书
同步器说明书同步器说明书同步器分为常压式，惯性式和惯性增力式。
但是在现在的汽车领域中，得到广泛使用的是惯性式同步器。
惯性式同步器有锁销式，滑块式，锁环式，多片式和多维式几种。
今天我们设计的是以款锁环式同步器。
一，同步器工作原理：同步器换挡过程由三个阶段组成。
第一阶段：同步器离开中间位置，做轴向移动并靠在摩擦面上。
摩擦面相互接触瞬间，由于齿轮的角速度和滑动齿套的角速度不同，在摩擦力矩作用下锁销相对滑动齿套转动一个不大的角度，并占据锁止位置。
此时锁止面接触，阻止了滑动齿套向换挡方向移动。
第二阶段：来自手柄传至换挡拨叉并作用在滑动齿套上的力F，经过锁止元件又作用在摩擦面上。
由于齿轮的角速度和滑动齿套的角速度不相同，在上述表面产生摩擦力。
滑动齿套和齿轮分别与整车和变速器输入转动零件相连接。
于是，在摩擦力矩作用下，滑动齿套和齿轮的转速逐渐接近，其角速度差减小了。
在角速度差等于零的瞬间同步过程结束。
第三阶段：角速度差等于零，摩擦力矩消失，而轴向力F仍作用在锁止元件上，使之解除锁止状态，此时滑动锁套和锁销上的斜面相对移动，从而使滑动齿套占据了换挡位置。
二，主要参数的确定1．摩擦系数f汽车在行驶过程中换挡，特别是在高档区换挡次数较多，意味着同步器工作频繁。
同步器是在同步环与连接齿轮之间存在角速度差的条件下工作，要求同步环有足够的使用寿命，应当选用耐磨性能良好的材料。
为了获得较大的摩擦力矩，又要求用摩擦因素大而且性能稳定的材料制作同步环。
另一方面，同步器在油中工作，使摩擦因数减小，这就为设计工作带来困难。
摩擦因数除与选用的材料有关以外，还与工作面得表面粗糙度，润滑油种类和温度等因素有关。
作为与同步环锥面接触的齿轮部分与齿轮做成一体，用低碳合金钢制成。
对锥面的表面粗糙度要求比较高，用来保证在使用过程中摩擦因数变化小。
若锥面的表面粗糙度差，在使用过程初期容易损害同步环锥面。
同步环常选用能保证具有足够高的强度和硬度,耐磨性能良好的黄铜合金制造，如锰黄铜，铝黄铜和锡黄铜等。
2011级机械装置测绘参考答辩题
机械装置测绘参考答辩题（未完）关于测绘对象1. 汽车变速器的功用是什么？2. 说说汽车变速器的工作原理。
3. 汽车变速器总成主要有哪些性能要求？4. 二轴式MA变速器有那几档变速？请说明XX档的传动路线。
5. 汽车变速器中应用了哪几种齿轮传动？各用于何种场合？6. 现代汽车变速器为什么采用斜齿轮传动？斜齿轮传动有哪些特点？7. 斜齿轮传动能用于移动齿轮变速吗？为什么？8. 哪是同步器的锁止角？锁止角的作用是什么？9. 现代汽车变速器为什么采用同步器换挡方式？10. 倒档为什么不采用同步器而采用移动齿轮换挡方式？11. 结合装配图，请叙述锁环式同步器的结构。
动力是如何传递的？12. 简述锁环式同步器的工作原理。
13. 与同步器相接合的齿轮与轴是如何连接的？为什么？14. 同步器中接合套通过什么形式与齿轮相接合？15. 变速器中用了哪几种花键联接方式？各用于何处？为什么？16. 矩形花键联接、渐开线花键联接各有什么特点？17. 与倒档齿轮相连接的滑动齿轮采用何种形式与轴相连接？18. 同步器的花键毂为什么采用渐开线花键与轴相连接？19. 按承受载荷分，变速器中有哪几种类型的轴？20. 按承受载荷分，Ⅰ轴、Ⅱ轴、倒档轴各属于何种类型的轴？21. 倒档轴是否转动？属于何种类型的轴？22. 倒档齿轮与轴为何采用滚针轴承连接？并且无内外圈？23. 变速器中采用了哪些类型的滚动轴承？各用于何处？24. 变速器中，轴上零件采用了哪些轴向定位与固定方式？关于测绘过程25. 机械装置测绘课程设计的目的是什么？26. 机械装置测绘分哪几个阶段进行？27. 变速器总成拆装的顺序及注意事项如何？28. 同步器中的花键毂是如何保证轴向定位的？29. 如何确定齿轮的m、β、α？30. 如何测定孔的中心距？31. 如何确定齿轮传动比？32. 如何估计、选择轴承与孔、轴的配合关系？33. 变速器中轴承的轴向位置采用了哪些固定方法？34. 说明第1轴轴向固定方法。
实验五：数字锁相环与位同步
实验五：数字锁相环与位同步一、实验目的1. 掌握数字锁相环工作原理以及触发式数字锁相环的快速捕获原理。
2. 掌握用数字环提取位同步信号的原理及对信息代码的要求。
3. 掌握位同步器的同步建立时间、同步保持时间、位同步信号同步抖动等概念。
二、实验内容1. 观察数字环的失锁状态、锁定状态。
2. 观察数字环锁定状态下位同步信号的相位抖动现象及相位抖动大小与固有频差、信息代码的关系。
3. 观察数字环位同步器的同步保持时间与固有频差之间的关系。
三、基本原理可用窄带带通滤波器，锁相环来提取位同步信号。
实验一中用模数混合锁相环（电荷泵锁相环）提取位同步信号，它要求输入信号是一个准周期数字信号。
实验三中的模拟环也可以提取位同步信号，它要求输入准周期正弦信号。
本实验使用数字锁相环提取位同步信号，它不要求输入信号一定是周期信号或准周期信号，其工作频率低于模数环和模拟环。
用于提取位同步信号的数字环有超前滞后型数字环和触发器型数字环，此实验系统中的位同步提取模块用的是触发器型数字环，它具有捕捉时间短、抗噪能力强等特点。
位同步模块原理框图如图5-1所示，电原理图如图5-2所示（见附录）。
其内部仅使用+5V电压。
位同步器由控制器、数字锁相环及脉冲展宽器组成，数字锁相环包括数字鉴相器、量化器、数字环路滤波器、数控振荡器等单元。
下面介绍位同步器的工作原理。
数字锁相环是一个单片机系统，主要器件是单片机89C51及可编程计数器8254。
环路中使用了两片8254，共六个计数器，分别表示为8254A0、8254A1、8254A2、8254B0、8254B1、8254B2。
它们分别工作在M0、M1、M2三种工作模式。
M0为计数中断方式，M1为单稳方式，M2为分频方式。
除地址线、数据线外，每个8254芯片还有时钟输入端C 、门控信号输入端G 和输出端O 。
数字鉴相器电原理图及波形图如图5-3（a ）、图5-3（b ）所示。
输出信号宽度正比于信号ui 及uo 上升沿之间的相位差，最大值为ui 的码元宽度。
同步器的工作原理及分类
同步器的工作原理及分类1、无同步器时变速器的换档过程：一般采用移动齿轮或接合套换档，为使换档平顺，应使待啮合的轮齿的圆周速度必须相等（同步）。
·下面以无同步器的五档变速器中四、五档的互换过程为例加以说明：图中：1—第一轴；2—第一轴常啮齿轮；3—接合套；4—第二轴五档齿轮5——第二轴；6——中间轴五档齿轮（1）从低速变高速—四档变五档1）四档时，V3= V2；欲挂五档，离合器分离接合套3右移，先进入空挡。
2）3与2脱离瞬间，V3= V2而V4 > V2，V4 > V3，会产生冲击，应停留。
3）因汽车传动系惯性质量大V3下降较慢，而V4下降较快，必有V3= V2时，此时挂档应平顺（2）从高速变低速—五档变四档1）五档时，V3= V4；欲挂五档，离合器分离，接合套3左移，先进入空挡。
2）3与2脱离瞬间，V3= V4而V4 > V2，V3 > V2，会产生冲击，应停留。
3）因V2 比V 3下降快，必无V3= V2时，此时应使离合器接合，并踩一下加速踏板使V2 > V3，而后再分离离合器待V3= V2时平顺挂档2、同步器的功用及类型（1）同步器的作用：是使接合套与待啮合的齿圈迅速同步，缩短换档时间；防止在同步前啮合而产生接合齿之间的冲击（2）类型：分为常压式、惯性式和自增力式；目前广泛采用摩擦惯性同步装置（锁环、锁销式）惯性式同步器是依靠摩擦作用实现同步的，在其上面设有专设机构保证接合套与待接合的花键齿圈在达到同步之前不可能接触，从而避免了齿间冲击。
1）锁环式：结构紧凑、便于合理布置，多用于轿车和轻型货车上2）锁销式：结构形式合理，力矩较大，多适用于中型和大型货车上3）同步器的一般结构：由同步装置（包括推动件、摩擦件）、锁止装置和接合装置三部分组成3、锁环式惯性同步器的构造及工作原理轿车和轻、中型货车的变速器广泛采用锁环式惯性同步器，其细部结构多种多样, 但工作原理是一样的（1）锁环式惯性同步器的构造1）花键毂：花键毂轴向固定；并与齿圈、锁环具有相同花键齿2）接合套：用来连动花键毂、同步环、啮合齿圈，并与齿圈、锁环具有相同花键齿3）同步环（锁环）：锁环的倒角与接合套倒角相同，锁环具有内锥面，其上有螺旋槽，以便两锥面接触后，破坏油膜，增加锥面间的摩擦。
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锁环式同步器的工作原理
锁环式同步器是一种基于互斥锁（Mutex）和条件变量（Condition variable）的同步机制，用于多线程间的协同操作。
它的主要工作原理如下：
1. 锁环式同步器内部维护了一个循环数组，每个元素对应一个线程的状态信息，包括状态标志、等待线程队列等。
2. 当一个线程需要进行某个共享资源的操作时，它首先尝试获取元素对应的锁。
如果锁已经被其他线程持有，该线程进入等待状态，并在条件变量上等待。
3. 当持有锁的线程完成了对共享资源的操作后，它释放锁并唤醒等待线程队列中的一个线程。
4. 被唤醒的线程再次尝试获取锁，如果锁仍然被其他线程持有，则该线程继续等待。
5. 当一个线程获取到锁后，它可以执行相应的共享资源操作，并在操作完成后释放锁。
6. 各个线程循环执行上述步骤，实现了对共享资源的安全访问。
锁环式同步器的优势在于通过循环数组的方式，使得线程等待和唤醒的开销减小，提高了多线程协同操作的效率。
同时，锁环式同步器的实现较为复杂，需要考虑线程安全、等待队列管理等问题，因此在使用时需要谨慎处理。