锁环式同步器的材料改进及性能研究

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机 械 工 程 与 自 动 化
２１ ００年 第 ３ 期
静 摩擦 系数 ； 为 同步器 锁止 角 。 根据 经验 ，以使 用摩擦 力矩 和拨 环力矩 的 比值 来 判 断 取值 是 比较简单 易行 的 。表 １中列 出部分 汽车 同步变 速器 的摩擦 力 矩 和拨 环 力矩 及 摩擦 力 矩 与拨环 力矩 的 比值 ／ Ｌ 。 １中的 Ｆ为作用 在 ４ 表 ］
。 …
漏模 板采 用 铝合 金机 加 工成 形 ，一箱 多 型 ，不 仅 可 以 保证 球铁 齿环 毛坯 的尺 寸精 度和 表 面质 量 ，而 且 可大 大提 高生 产效 率 。生 产 时 ，坯料 可 以采用 齿根 圆定 位
收稿 日期 ：２ ０— ９ｌ ；修 回 日期 ：２ ０ 一２２ ０ ９０ 一 ７ ０ ９ｌ —７
第 ３期 （ 第 １ ０期 ） 总 ６
２１ ０ ０年 ６月
机 械 工 程 与 自 动 化
Ｍ ＥＣ ＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵ ＴＯＭ ＡＴ１ ０Ｎ
Ｎ ｏ． ３
Ｊ ｎ ｕ ．
文 章 编 号 ： ６ ２ ６ １ （ ０ ０ ０ — １ ５ ０ １ ７ —４ ３ ２ １ ）３０ ８ —２
１ ３ 齿 环 生产 工 艺 的 选 择 ’ ． 。］ 。
目前 设 计人 员在 设 计锁 止 角时 ，多 采用类 比的方 法 ，或根 据 经 验 先 初 步 给 出一 个 值 ，然 后 代 人 公 式 （ ） 行 验 算 ， 足 不 等 式 时 ， 可认 为 通过 ； 满 足 １进 满 即 不 时， 重新 调整 ， 验算 ， 至满 足式 （ ） 止 ： 再 直 １为
０ 引 言
当前对 于 同步 器材 料 的研究 相对 较少 。本 文 提 出 了一种 利用 新材 料 高效 、经 济地 加工 同步 器齿 环 的方 法 ，它 不 同于传 统 的利用 铜合 金 加工 同步 器齿 环 的生 产 方式 ，而 是 以球 墨铸 铁 为材料 ，采 用模 锻 的方式 进 行 加工 ，对 当前 的 同步器 加工 是 一个新 的尝试 。 １ 利用 球墨 铸铁 模锻 加 工齿 环 的可行 性 ［ １
锁 环 式 同步器 的材 料 改进 及 性 能研 究
陶 柯 ，彭 森
（ 阳 工 业 大 学 研 究生 学 院 ，辽 宁 沈 阳 １Ｏ ０ ） 沈 １ ０ ０
摘 要 ： 出一 种 以球 墨铸 铁 为材 料 ， 用模 锻 方 式 加 工 同步 器 齿 环 的方 法 ， 过 热 处 理 后 ， 种 同步 器 齿 环 的 提 采 经 这
机 械 性 能 不 逊 色 于 传 统 的 铜基 齿 环 ，而 且 这 种 加 工 方 式在 批 量 生产 中 有 利 于 节 约 生 产 成 本 ， 高 产 量 和 效 率 。 提
关 键 词 ：同 步 器 齿 环 ；锁 止 角 ；球 墨铸 铁
中 图分 类 号 ：Ｕ４ ３ ２ ２ ４ ６ ． １ ． １ 文 献标 识 码 ：Ｂ
作者 简介 ： 陶柯 （ ９ ８ ） 男 ， 宁 沈 阳 人 ， 教 授 ， 士 。 １ ５一 ， 辽 副 硕
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其 中 ： 为 同步 器摩 擦 锥面 的摩 擦 系数 ； ａ为 同步器 摩 擦锥 角 的一半 ； 为 同步 器摩 擦 锥 面的 平均 半 径 ；Ｒ 为 同步器 锁止 角 的节 圆半 径 ； 为 同步器 锁止 角斜 面
１ １ 齿 环 加 工 方 式 的 选择 ．
的形 式 ，成形 过 程 中许 多工艺 参 数对 成形 质量 也有很 大 的影响 ，特 别是 摩擦 和 温度 。生产工 艺 流程 与常规 模 锻 产 品并无 不 同 。 ２ 产 品模 型 的设计 计 算
２ １ 锁 止 角 设 计 ．
图 １ 出了齿环 的受力 分 析 图 。其 中 ，Ｆ 为 同步 给 ， 器 齿套 上 的换档 力 的 圆周分 力 ；Ｎ 为作 用在 同步 环 的
Ｉ ，ｒ ／ 、一 一
１
．
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图 １ 齿 环 受 力 分 析
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。 … … ……… … …… … …… …… （） １
其 中：
为同步器 的摩擦力矩 ；
。 … … … …
为换档时同步器
…
…
的拨 环力 矩 。
Ｍ， ． －
Ｍ ｒ－ －
…
…
…
…
．（） ２
既 然采 用模 锻 加工 方式 ，因此其 模 具 的制 造 非常 重要， 制模 和 造型 阶段 可 以采用 机 器造 型 ， 模生 产 ， 漏
正 压力 。
同步器齿 环 的常 规生 产工 艺是 将铜 合 金管 材切 割 成 圆环 ， 加热 后精 锻成 粗 加工 毛坯 ， 经 车 、 、 经 再 铣 磨 等 多道工 序切 削成 形 。加 工 同步环 倒角 时需 要使 用 倒 角机 ，另外 ，加工 过 程 中还存 在若 干不 足 ，如加 工过 程 中的应力 集 中等 可 能导致 零 件失 效 。在 同步环 工作 过 程 中 ，加 工 断面 容易 产生 烧灼 、变形 等 问题 。所 以 本 文 提 出采 用 精锻 成形 的加 工 方法 ，精 锻成形 加 工方 式 可 以使齿 形 、键槽 、凸 台一次 成形 ，避 免 了齿 环 同 步 器工 作时 出现的上 述 问题 。 １ ２ 齿环 材料 的选 择 ． 球 墨铸 铁 同步器 齿 环与 铜基 齿环 相 比 ，不 仅在 机 械性 能方 面 毫不逊 色 ，而 且在 经 济效益 方 面也 显示 出 了极 大 的优 势 。它具 有 以下优 点 ：① 实现 了 以铁完 全 取代 价格 昂 贵 的铜 ，大 幅度 降低 了生产 成本 ；② 生 产 时无 须单 只锻 造 ，能 够机 器造 型 ，批量 锻 造 ，使 生 产 率得 以提 高 ；③球 墨铸 铁 中存 在石 墨相 ，可起 到 自润 滑 的天然 功能 ，同时 在汽 车换 档 时可减 噪 、吸震 ；④ 缺 口敏 感性 低 ，耐 磨性 好 ，使 用寿命 可 以延 长 。