双锥面锁环式同步器设计与应用

ｏｆ ｅａｃｈ ｅｌｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｄｅｔｅ珊ｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｒ．
【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓｊ Ｇｅａｒｂｏｘ
Ｄｏｕｂｌｅ ｔ印ｅｒ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｒ
［ｃＬＣ ｎｕｍｂｅｒ］ ｕ４６３．２１２＋４１
［Ｄｏｃｕｍｅｎｔ ｃｏｄｅ］
第６期（总第８１期） Ｎｏ．６（ＳＵＭ Ｎｏ．８１）
机械管理开发
ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ
２００４年１２月 Ｄｅｃ．２００４
变速器双锥面同步器的
Baidu Nhomakorabea
设计计算
曹学江
（山西大同齿轮集团有限责任公司 山西大同 ０３７００６）
【摘要】对变速器双锥面锁环式同步器的工作原理、工作过程以及保证实现同步的充分必要条件进行了分析，确
Ｓｌ＝２～２．５；｜ｓ２——同步器推块与同步环端面之间的 间隙，设计时取Ｓ２＝０．５～１．０；Ｊｓ３——齿套与同步环 端面之间的间隙；ｓ４——同步器的后备行程；ｓ＜ｓ１
３．２ 同步环锥螺纹和油槽
同步器不起作用，锥面未接触，齿套与被同步齿轮接
为了去除磨擦锥面上的油膜，增大磨擦系数提高 磨擦力矩，同步环磨擦锥面上需车制螺纹，为了使锥
立了双锥面同步器零件主要参数的计算根据，以及各零件之间在设计计算中的关系式，从而确定了双锥面同步器的
设计计算原则。
【关键词】 变速器 双锥面同步器 设计
【中图分类号】 ｕ４６３．２１２＋４ｌ
【文献标识码】 Ｂ
【文章编号】 １００３—７７３ｘ（２００４）０６一００１１一０２
引言 为了降低汽车变速器噪声和百ｋｍ油耗，消除换
３．４ 同步环的材料
况下尽量取大值。（３）锥面口小，可获得较小的锁止角
同步环的材料采用铜合金，精锻成型后进行机加 卢，但过小锥角有可能发生锥面自锁。（４）双锥面锁销
工，其强度高，耐磨性好。铜合金应控制化学成份，抗 式同步器在设计中应合理地选择各零件之间的间隙，
拉强度大于６００ Ｎ／ｍｍ２，屈服强度大于２１０ Ｎ／ｍｍ２，
Ｄｅｓｉｇｎ
Ｂ ［Ａｒ６ｃＩｅⅢ］
１００３—７７３ｘ（２００４）０６—００１１—０２
８雷邑雷邑Ｇ乜雷８雷邑曾８分８雷８Ｇ邑曾８雷８雷８雷８管８曾８雷雹雷８雷电曾８雷８雷县曾８雷ｅ分８曾８曾８分８分８雷８Ｓｅ雷８分８雷８雷８雷８Ｇ也分８窖８雷８曾８Ｓ乜分８§８稍雷８雷８雷８雷寻Ｓ电雷 （上接第１０页）
万方数据
第６期（总第８ｌ期） 锁，“角的选取应满足下式：
机械管理开发
２００４年１２月
式中：△卜同步环径向磨损量的设计值，设计时取
ｔｇ口≥ｐ
△ｄ＝０．３５～０．５；Ｊｓ——齿套与接合齿之间的间隙；
磨擦系数肛的值与磨擦条件、润滑条件、和锥面 Ｓ１——锥环与同步环锥面之间的间隙，设计时取
角的形状有关，钢与合金配合时ｐ，＝ｏ．０９５～ｏ．１２， 日＝６。～７．５。。设计时，材料为铜合金，取口＝６．５。～７０， 树脂，口＝７０一７．５０，磨擦系数肛＝０．１。
Ｐｉｓｔｏｎ ｔｏｐ
［ｃＬｃ ｎｕｍｂｅｒ］ ＴＫ４１３．３＋３
［Ｄｏ饥ｍｅｎｔ ｃｏｄｅ］
·１２·
万方数据
Ｉｏｎ ｎｉｔｒｉｄａｔｉｏｎ
Ｂ
［Ａｒｔｉｃｌｅ ｍ］
１００３—７７３ｘ（２００４）０６—００８一０４
变速器双锥面同步器的设计计算
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
相同的同步器。 参考文献
【ｌ】刘惟信．汽车设计．清华大学出版社，２００１． 【２】余志生．汽车理论．机械工业出版社，１９９０．
（收稿日期：２００４一０７—０５）
Ｓ≥５１＋５２＋５３．Ｓ５＝Ｓ１一．５２＝△ｄ／２ ｔｇｄ
Ｄｅｓｉｇｎ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｏｕｂｌｅ Ｔａｐｅｒ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｒ ｏｆ Ｇｅａｒｂｏｘ
在同步阶段中，同步环锥面与齿轮锥面之间产生 的磨擦力矩为Ｍ摩＝Ｐ·Ｒ锥肛／ｓｉ眦，由此式可知磨 擦力矩随着“角的减少而增大，为了增大同步器的容 量，ｄ角应尽量取小值，锥面磨擦半径应增大。但是它 的极限值又受锥面角的限制，为了避免锥面角发生自
作者简介：曹学江。男，１９６４年生，１９８８年太原重机学院毕业，工程师。
合齿先碰上，冲击发响，同步器等于虚设。．ｓ＜ｓ４同步 器初期使用正常，但寿命低。即螺纹未磨损至设计尺
面上刮下的油迅速排出，需在螺纹垂直方向开设排油 寸时，锥环端面已与锥盘内端面顶住，锥面不能产生
槽，油槽的大小及数量应根据同步环锥面直径来确 定。槽宽２～４ ｍｍ，数量３０—４０；同步环螺纹齿顶宽对
摩擦力矩，同步器过早失效，不能充分发挥同步环后 备行程潜力。ｓ＞ｓ』＋舵＋ｓ３同步器正常工作，直到
以保证同步器的正常工作。（５）为了制造方便，降低制
硬度ＨＢｌ５０～２００。材料为树脂时要求同上，但需要求 造成本，提高通用性，有时在不同型号的变速箱选用
树脂的热塑性、硬度和抗冲击性。 ４ 同步器零件之间的间隙确定
双锥面同步器各零件之间的间隙必须选择适当， 并遵循一定关系，它选择的是否适当，直接影响同步 器的性能和寿命。它们必须遵循如下关系：
曹学江 山西大同齿轮集团有限责任公司,山西,大同,037006
机械管理开发 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT 2004，""(6) 2次
参考文献(2条) 1.刘惟信 汽车设计 2001 2.余志生 汽车理论 1990
相似文献(1条)
1.期刊论文 席海波.Xi Haibo 低速汽车工程变速器的开发 -科学之友2008,""(18)
△卜输入端与输出端的角速度。 口——锥面角的１／２；＾——输入端的等价转动惯量；
这个方程是同步器设计计算的基本方程。它说明 同步器的结构参数一定，且摩擦系数肛恒定时，换档 力Ｐ与同步时间ｆ的关系：换档力ｐ小则同步时间 长，同步时间短则换档力Ｐ要大。增大同步环磨擦半 径可缩短同步时间或减小换档力。 ２ 双锥面锁环式同步器的结构
文章分析了本低速汽车工程变速器选用主、副箱结构,采用单双锥面同步器,并设计了动力输出系统--直插式矩形键输出双级传动取力器.
引证文献(2条)
1.宋瑞起.尹良杰.祁稳.何祥延 变速器同步器的同步容量分析[期刊论文]-合肥工业大学学报（自然科学版）
2009(z1) 2.刘有德 汽车同步器粉末冶金同步环用湿式铜基摩擦材料[学位论文]硕士 2005
Ｃａｏ Ｘｕｅｊｉａｎｇ
【Ａｂｓ打ａｃｔ Ｊ Ｂｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｗｏｒｋ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｗｏｒｋ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｕｌｌ，ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｗｏｒｋ ｓｙｎｃｈｍｎｏｕｓｌｙ，ｔｌｌｉｓ
ｐ印ｅｒ ｄｅｔｅ珊ｉｎｅｓ ｔｈｅ ｂａｓｅ ｏｆ ｍａｉｎ ｐａｒ锄ｅｔｅｒ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｙｎｃｈｍｎｉｚｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ
档冲击，延长齿轮和传动系统寿命，平稳、迅速地实现 换档，汽车变速器普遍采用了同步器，双锥面锁环式同 步器就是其中一种，双锥面锁环式同步器因零件数量 少，轴向尺寸短，摩擦锥面的平均半径大，摩擦力矩大， 同步时间短，被广泛地应用于汽车变速器上。 １ 同步器的工作原理
变速时在处于空档的瞬间，变速器的输入端和输 出端的转速不相同且都在变化，因输出端与汽车整车 相连，转动惯量相当大，换档作用时间短，在换档的瞬 间可认为输出端转速恒定。输入端在接触锥面摩擦力 矩作用下，克服输入端零件的等价惯性力矩，使输入端 与输出端的转速达到同步。在实现同步之后完成变 速，这就是同步器的工作原理，如图１所示：
同步环锥面直径在中间轴结构允许的情况下，为
双锥面锁销式同步器在设计中应注意以下几点：
了增大锥面问的磨擦力矩缩短同步时间应取大值。同
（１）尺锥、肛值大，可以获得较大的摩擦力矩，同步
步环锥面宽与材料、润滑、刚度和换档力有关，一般取 艿＝月锁／（１０～１４）。
时间短易于换档。（２）尺锁小，锁销角卢大，锁止面的单 位压力大，磨损快，在结构允许和保证摩擦力矩的情
磨擦系数的影响较大，螺纹齿顶随着摩损而变宽使摩
同步器磨损到设计尺寸而失效。Ｓ３＜０．５同步环与锥
擦系数降低，换档力增大，因此在设计时应控制，一般 环锥面不分离，会造成变速器无空档，使整车会发生
取０．１５—０．２，螺纹牙形角５０。，螺距Ｏ．６５—０．９ ｍｍ。
溜车现象。
３．３ 同步环锥面宽度的确定
５ 结束语
双锥面锁环式同步器中结构如图２所示。
Ｕ输出
图ｌ 同步器工作原理图 根据动量矩原理可得其平衡方程：
霉业一∥半：ｏ
式中：Ｓ儿Ｐｌ“’作用在‘ 锥面上的轴向力；Ｒ锥——锥面的
平均半径；肛——锥面间的摩擦系数；ｆ——同步时间；
图２ 双锥面环式同步器结构图
３ 双锥面锁环式同步器设计计算 ３．１ 同步环锥面角的确定
ｃｏｎｔｍｌ ａｎｄ叩ｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｎｉｔｒｉｄａｔｉｏｎ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｕｓｅｆｕｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｎｉｔ五ｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｍｐｌｅｘ
ｐａｒｔｓ．
［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］７Ｉ’ｗｏ—ｐｉｅｃｅｓ ｐｉｓｔｏｎ
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