某無(wú)級(jí)變速器同步器的設(shè)計(jì)計(jì)算案例1.1同步器的結(jié)構(gòu)在我們之前文中就曾經(jīng)講述過(guò),本次工程中所使用的鎖環(huán)式同步器是一種非常具有鎖環(huán)性能的同步器,但并沒(méi)有直接采用如下圖中顯示的彈簧,其大概的結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖1.1鎖環(huán)式同步器1、9-變速器結(jié)合齒輪2-滾針軸承3、8-結(jié)合齒圈4、7-鎖環(huán)（同步環(huán)）5彈簧6-自動(dòng)定位銷(xiāo)10-花鍵轂11-結(jié)合套如本框圖(1.1),這類(lèi)加速換檔齒輪同步器的具體設(shè)計(jì)工作流程原理框圖如下:齒輪換檔的這個(gè)旋轉(zhuǎn)時(shí)候,沿著銷(xiāo)和齒輪的鎖環(huán)軸向加速運(yùn)動(dòng)承受作用在兩個(gè)嚙合齒和套的軸上的齒輪換檔的壓力,推動(dòng)兩個(gè)嚙合齒的套并同時(shí)帶動(dòng)嚙的定位盤(pán)向銷(xiāo)和齒輪鎖環(huán)的軸向移動(dòng),直到嚙的定位盤(pán)和銷(xiāo)的鎖環(huán)錐面與被嚙的咬合套在齒輪上的銷(xiāo)和鎖環(huán)錐面之間發(fā)生壓力接觸。之后,由于兩個(gè)鎖環(huán)運(yùn)動(dòng)作用在其圓錐面上的法向力和兩個(gè)不同圓錐體截面之間的法向摩擦力差,致使兩個(gè)不同圓錐體截面之間的兩個(gè)鎖環(huán)運(yùn)動(dòng)具有一個(gè)相應(yīng)的法向摩擦力矩,它們就會(huì)自動(dòng)使得兩個(gè)鎖環(huán)相對(duì)的嚙合套從而自動(dòng)使其鎖環(huán)旋轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)正確角度,并從而給予該角度滑塊一個(gè)正確的方向定位。接下來(lái),嚙合環(huán)軸套的鎖環(huán)齒端和高速鎖環(huán)軸套齒端的高速鎖環(huán)截止面互相發(fā)生接觸,使得兩個(gè)嚙合環(huán)齒套的高速運(yùn)行啟動(dòng)受阻,同步器自動(dòng)進(jìn)入高速鎖止啟動(dòng)狀態(tài),換檔的第一個(gè)啟動(dòng)階段也就到此結(jié)束了。換檔作用力把一個(gè)鎖環(huán)齒輪繼續(xù)地向下壓緊依靠在一個(gè)圓錐鎖止面上,并且鎖環(huán)會(huì)因此使鎖環(huán)摩擦力矩逐步地逐漸增大,與此同時(shí)壓在鎖止面上的摩擦作用力也因此會(huì)逐漸產(chǎn)生與其運(yùn)動(dòng)方向正好大致相反的撥環(huán)摩擦力矩。齒輪和傳動(dòng)鎖環(huán)之間的齒輪角度和速度慢慢地逐漸靠近,在齒輪角度和速度基本保持相等的瞬間,同步換檔工序宣告結(jié)束,完成了齒輪換檔同步工藝的第二一個(gè)階段。之后,摩擦力矩就會(huì)自動(dòng)消失,而鎖環(huán)撥輪禁止鎖環(huán)的摩擦力矩控制會(huì)自動(dòng)促使撥輪鎖止后的齒自動(dòng)回位,兩個(gè)撥輪鎖止齒的表面會(huì)自動(dòng)分開(kāi)，最終完成同步換檔。圖1.2鎖環(huán)式同步器的工作原理1.2同步環(huán)主要參數(shù)的確定（1）同步環(huán)錐面上的螺紋槽若錐體螺紋槽螺線的頂部連接位置比其設(shè)計(jì)得更狹窄些,則其在刮除同時(shí)存在于錐體摩擦圓柱和錐體涂層表面之間的其他潤(rùn)滑樹(shù)脂層以及油膜時(shí)的效果就更佳。然而頂部的接觸寬度太狹窄,就可能會(huì)嚴(yán)重影響承受到這些接觸部件表面的機(jī)械壓強(qiáng),并且這就會(huì)導(dǎo)致使其中的磨損進(jìn)一步速度加快。這次停車(chē)試驗(yàn)也充分證明:齒頂螺紋的車(chē)輪齒頂摩擦寬度對(duì)于車(chē)輪摩擦質(zhì)量因數(shù)可能有較大程度的直接影響,摩擦寬度因數(shù)也可能會(huì)隨著齒頂螺紋和車(chē)輪齒頂?shù)南嗷ツp的程度而有所降低,換擋過(guò)程更加耗時(shí)費(fèi)力,所以車(chē)輛的齒頂螺紋寬度不宜變化太大。圖1.3a中給出的車(chē)身總體尺寸適合于輕、中型商務(wù)轎車(chē);而對(duì)于圖1.3b則主要特點(diǎn)是較為適合于重型運(yùn)輸車(chē)輛和電動(dòng)拖拉機(jī)。通常這種情況下防止軸向泄漏的油槽分別為6~12個(gè),槽寬是3~4圖1.3同步器螺紋槽形式（2）錐面半錐角若摩擦圓錐體表面的半圓錐角度越小，則摩擦力矩也就越大。但是如果過(guò)小的話，變速器的摩擦圓錐面就可能會(huì)發(fā)生自鎖的現(xiàn)象，而避免這種情況下產(chǎn)生自鎖的必要條件就是。而在一般的情況下=6°～8°。當(dāng)=6°時(shí)，摩擦力矩就比較大，但是當(dāng)在圓錐面的表面粗糙度被控制得不嚴(yán)格時(shí),就會(huì)發(fā)生黏著和被抓緊的傾向；但在=7°時(shí)基本上就沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)咬住情況。所以在本次設(shè)計(jì)中我所采用的錐角均為取7°。(3)摩擦錐面的平均半徑R在實(shí)際設(shè)計(jì)中，如果我們?cè)O(shè)計(jì)的力矩越大,那么摩擦力矩R也就越大。而往往R因?yàn)槭艿搅私Y(jié)構(gòu)的限制,包括對(duì)于自動(dòng)變速器的中心間距及對(duì)于相關(guān)部件的尺寸與布置有所限制,以及當(dāng)R取大以后還可能會(huì)產(chǎn)生影響至于同步環(huán)徑向厚度的尺寸需要采用取小約束,故不應(yīng)該取大。原則上就是在盡量有可能性的條件下,盡可能將R取大些。本次設(shè)計(jì)中采用的R為50~60mm。（4)錐面工作長(zhǎng)度b縮短了錐體表面的軸向工作長(zhǎng)度時(shí)間和軸向長(zhǎng)度,便于操作使得自動(dòng)變速器的一個(gè)軸向單位工作長(zhǎng)度時(shí)間和軸向長(zhǎng)度可以有所大大縮短,但同時(shí)又大大減少了錐體表面的軸向工作長(zhǎng)度范圍,增加了一個(gè)軸向單位的工作壓力和速度使得軸的磨損進(jìn)一步得到加速。在繪制設(shè)計(jì)圖的過(guò)程中中也可以依據(jù)下列計(jì)算公式對(duì)其進(jìn)行綜合計(jì)算而加以確定。（5-1）在本次設(shè)計(jì)中因?yàn)榭紤]到要降低成本，所以取相同的b為5mm。（6）同步環(huán)的徑向厚度變速器的同步環(huán)與摩擦錐體圓弧面的平均半徑一樣,在徑向上的厚度需要受到傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在其布置上的約束,包括對(duì)于變速器的中心間距及其它相關(guān)部件尤其是圓弧面的平均半徑以及其布置上的約束,不宜采用很厚,但是對(duì)于同步環(huán)在徑向上的厚度必須能夠保證,并且同步環(huán)具備足夠大的傳動(dòng)強(qiáng)度。轎車(chē)同步環(huán)的厚度相對(duì)于貨車(chē)就要小些,宜選擇鍛件或者精密的鍛造技術(shù)進(jìn)行加工后制作,有一種同步環(huán)法是在銅環(huán)基體的圓錐空間表面上噴涂厚0.07~0.12mm的二氧化硅鉬。每個(gè)噴出式鉬環(huán)的壽命大概是普通銅環(huán)長(zhǎng)的2~3倍。以鋼質(zhì)材料作為主要基體不但可以減少青銅,還能夠極大地增強(qiáng)同步環(huán)的力量。本設(shè)計(jì)中同步器徑向?qū)挾热?0.5mm。(6)鎖止角鎖定截止角速度選擇的正確與否,可以直接保證只有當(dāng)兩個(gè)不同部件之間的鎖止角運(yùn)動(dòng)速度差值相大于或者特別是在高速換檔換擋過(guò)程里其中的兩個(gè)不同部件之間的鎖止角運(yùn)動(dòng)速度差值相差小于達(dá)到一個(gè)零上限值時(shí)時(shí)它才能自動(dòng)開(kāi)始停車(chē)進(jìn)行高速換擋。而其中影響圓錐鎖定截止角材料選擇的幾個(gè)因素,主要可以包括圓錐摩擦損失因數(shù)、磨損時(shí)圓錐面的平均磨損半徑長(zhǎng)度R、鎖定截止面的平均角和磨損圓錐半徑與整個(gè)圓錐錐截面的平均磨損半錐角。已經(jīng)普遍存在的一種結(jié)構(gòu)形式鎖止器的角溫度應(yīng)該指的是26°~46°這一溫度區(qū)域內(nèi)的溫度變動(dòng)。本次設(shè)計(jì)鎖止角取。（7）同步時(shí)間t當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)同步器正常運(yùn)行工作,需要通過(guò)同時(shí)連接兩個(gè)同步電路模塊來(lái)同步達(dá)到它越同步的等候時(shí)間就越短了。除去了轉(zhuǎn)動(dòng)同步器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和箱體尺寸,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)同步工作時(shí)間的持續(xù)長(zhǎng)短除了沒(méi)有什么大的影響以外,變速器的動(dòng)力輸入轉(zhuǎn)動(dòng)軸,輸出輸入軸的各個(gè)角向加速度差和其它力作用在轉(zhuǎn)動(dòng)同步器的各個(gè)摩擦跟面上的各個(gè)軸向摩擦力。軸向的應(yīng)力較大,同步電機(jī)運(yùn)行持續(xù)時(shí)間大大縮短。因此,同步變速運(yùn)行計(jì)算時(shí)間與小型汽車(chē)各種車(chē)型密切