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汽車(chē)變速器自行增力式同步器設(shè)計(jì)
[摘要]
隨著汽車(chē)工業(yè)的不斷發(fā)展，舒適性日益成為人們選購(gòu)汽車(chē)的重要標(biāo)準(zhǔn)，車(chē)輛運(yùn)行時(shí)，為保證掛檔平順，操作簡(jiǎn)便，減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，一般均采用同步器進(jìn)行工作。 本篇論文主要闡述了變速箱同步器的作用、工作原理，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、主要參數(shù)及常見(jiàn)故障，并進(jìn)行了DF5S470變速箱1/2檔自行增力式同步器的設(shè)計(jì)與校核。
[關(guān)鍵字]
自行增力式同步器;參數(shù)設(shè)計(jì);結(jié)構(gòu)特點(diǎn);性能的影響
Paper title: Auto transmission power type synchronizer designed for use on its own
Abstract：
With the continuous development of automobile industry, comfort is becoming an important criterion for people to buy vehicles, vehicle operation, in order to ensure the hanging file smooth, easy operation, reducing the driver's labor intensity, generally work with synchronizer. This thesis elaborates the gearbox synchronizer role, working principle, structural features, the main parameters and common faults, and had DF5S470 gearbox 1 / 2 File Synchronization Design and Verification. Online translation would not have made up the
Key words：
To increase type synchronizer; Parameter design; Structure characteristics; The influence of the performance
目 錄
前 言 1
1同步器的作用 2
1.1無(wú)同步器時(shí)變速器的換檔過(guò)程 2
1.1.1從低速變高速—四檔變五檔 3
1.1.2從高速變低速—五檔變四檔 4
2同步器的工作原理及換擋過(guò)程 5
3同步器的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn) 8
4同步器的主要參數(shù)及對(duì)同步性能的影響 14
4.1同步器的主要參數(shù)： 14
4.2結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)同步器性能的影響 14
4.3其他因素對(duì)同步器性能的影響 15
5同步器常見(jiàn)故障 17
6選定車(chē)型 20
6.1整車(chē)參數(shù)的確定 20
6.2同步器參數(shù)的確定 21
6.3同步器的主要參數(shù)： 26
6.3.1同步器主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 26
6.3.2同步器輸入端各轉(zhuǎn)動(dòng)零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)換為第一軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 27
6.4同步慣量J的計(jì)算 29
總 論 33
參考文獻(xiàn) 36
I
前 言
汽車(chē)的發(fā)明，改變了人們的生活，但最初汽車(chē)上搭載的變速器是無(wú)同步機(jī)構(gòu)的，換擋時(shí)齒輪碰撞音無(wú)法消除。在1930年代，同步器在變速器中得到應(yīng)用，消除了換擋時(shí)齒輪碰撞。
隨著機(jī)械負(fù)荷的增加，離合器及變速器的慣量相應(yīng)增大，使變速器的操作變得困難，為解決這個(gè)問(wèn)題，又發(fā)明了雙錐變速器，解決了換擋力大的問(wèn)題雙錐同步器比單錐同步器在換檔性能上有了較大提高，因而得到廣泛應(yīng)用。
1987年Koga和Anzai報(bào)告了日本五十鈴開(kāi)發(fā)的三錐同步器。三錐同步器的采用，文獻(xiàn)以證明與等效單錐同步器使用相同換擋力，加檔的同步時(shí)間可以減少58%，減擋同步時(shí)間可以減少73%。
同步器的開(kāi)發(fā)應(yīng)用在國(guó)外比較成熟，國(guó)內(nèi)汽車(chē)工業(yè)由于發(fā)展晚，同步器技術(shù)大部分是由國(guó)外引進(jìn)，要完成自主設(shè)計(jì)有相當(dāng)大的困難，設(shè)計(jì)上的不足又限制了同步器技術(shù)的發(fā)展。
DF5S470系列變速箱，額定輸入扭矩400—500N.m。本篇論文主要闡述了變速箱同步器的作用、工作原理，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、主要參數(shù)及常見(jiàn)故障，并進(jìn)行了DF5S470變速箱1/2檔自行增力式同步器的設(shè)計(jì)。
1同步器的作用
隨著汽車(chē)工業(yè)的不斷發(fā)展,舒適性日益成為人們選購(gòu)汽車(chē)的重要標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輛運(yùn)行時(shí)，為保證掛檔平順，操作簡(jiǎn)便，減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，一般均采用同步器進(jìn)行工作。
同步器的作用是：使離合器與待嚙合齒圈迅速同步，縮短換擋時(shí)間，同時(shí)防止嚙合時(shí)齒間的沖擊。
過(guò)去的舊式變速器的換檔要采用"兩腳離合"的方式，升檔在空檔位置停留片刻，減檔要在空檔位置加油門(mén)，以減少齒輪的轉(zhuǎn)速差。但這個(gè)操作比較復(fù)雜，難以掌握精確。
1.1無(wú)同步器時(shí)變速器的換檔過(guò)程
一般采用移動(dòng)齒輪或接合套換檔，為使換檔平順，應(yīng)使待嚙合的輪齒的圓周速度必須相等（同步）。
·下面以無(wú)同步器的五檔變速器中四、五檔的互換過(guò)程為例加以說(shuō)明：
圖1.1
圖中：
1—第一軸 ；2—第一軸常嚙齒輪；3—接合套 ；4—第二軸五檔齒輪
5——第二軸 ；6——中間軸五檔齒輪
1.1.1從低速變高速—四檔變五檔
1）四檔時(shí)，V3= V2；欲掛五檔，離合器分離接合套3右移，先進(jìn)入空擋。
2）3與2脫離瞬間， V3= V2而V4 > V2， V4 > V3，會(huì)產(chǎn)生沖擊，應(yīng)停留。
3）因汽車(chē)傳動(dòng)系慣性質(zhì)量大V3下降較慢，而V4下降較快，必有 V3= V2時(shí)，此時(shí)掛檔應(yīng)平順
1.1.2從高速變低速—五檔變四檔
1）五檔時(shí)，V3= V4；欲掛五檔，離合器分離，接合套3左移，先進(jìn)入空擋。
2）3與2脫離瞬間， V3= V4而V4 > V2， V3 > V2，會(huì)產(chǎn)生沖擊，應(yīng)停留。
3）因 V2 比V 3下降 快，必?zé)o V3= V2時(shí)，此時(shí)應(yīng)使離合器接合，并踩一下加速踏板使V2 > V3，而后再分離離合器待V3= V2時(shí)平順掛檔
因此設(shè)計(jì)師創(chuàng)造出"同步器"，通過(guò)同步器使將要嚙合的齒輪達(dá)到一致的轉(zhuǎn)速而順利
嚙合。
2．同步器的工作原理及換擋過(guò)程
圖為慣性齒環(huán)式同步器的安裝內(nèi)部截面視圖，其中主要零件如圖中所示：
圖2.1
1、同步器滑動(dòng)齒套 2、同步環(huán)
3、同步錐環(huán) 4、固定齒座
5、同步器彈簧 6、７、同步器推塊
同步器推塊穿過(guò)彈簧鑲嵌在固定齒座中（每套同步器中有三組），同步器推塊頭部卡在滑動(dòng)齒套的環(huán)形槽內(nèi)，駕駛員換檔時(shí)撥動(dòng)滑動(dòng)齒套軸向運(yùn)動(dòng)，首先要克服同步器推塊和槽的阻力，然后克服在行進(jìn)過(guò)程中同步器推塊通過(guò)彈簧施以的頂力，帶動(dòng)同步環(huán)和同步錐環(huán)摩擦同步，以達(dá)到換檔柔和、清晰的效果。避免了猛掛上檔的齒面磕碰的噪音。
下圖為同步器的整個(gè)換檔過(guò)程
圖2.2
該同步器利用制作在嚙合齒端面上的倒角斜面，在沒(méi)有達(dá)到同步以前，對(duì)嚙合件施加慣性鎖止作用，以防止不同步嚙合。
圖2.3
當(dāng)滑動(dòng)齒套環(huán)形槽脫離同步推塊以后，加在滑動(dòng)齒套上的推力，通過(guò)嚙合齒套右端面和滾柱對(duì)頂著的狀態(tài)傳給同步環(huán)，加在撥叉上的力越大，則同步環(huán)內(nèi)錐面和同步錐環(huán)之間的摩擦力就越大，同步過(guò)程就進(jìn)行的越快。當(dāng)兩個(gè)摩擦錐面的轉(zhuǎn)速達(dá)到同步時(shí)，則同步環(huán)和同步錐環(huán)及軸的摩擦力就降低到零，這時(shí)加在滑動(dòng)齒套上的軸向推力Pa就能通過(guò)作用在同步環(huán)上的斜面齒和滑動(dòng)齒套齒對(duì)頂著的鎖止面上的切向分力Pc，把同步環(huán)略轉(zhuǎn)一個(gè)角度，轉(zhuǎn)到它的中央位置，如下圖所示，從而使滑動(dòng)齒套能繼續(xù)推過(guò)去，使其與同步錐環(huán)嚙合，進(jìn)而帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，完成整個(gè)換檔.
3． 同步器的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)
通常同步器分為常壓式和慣性式兩類(lèi)。常壓式同步器有錐形和片式兩種。由于它不能保證被連接零件完全同步后才能換擋，故不廣泛使用。目前汽車(chē)上廣泛采用的是慣性式同步器，它有：滑塊式同步器（borg—waner）、鎖銷(xiāo)式同步器（pin型）、多錐式同步器（smith）以及短程式同步器和開(kāi)尾銷(xiāo)式同步器等，本文主要研究了自行增力式同步器。
自行增力式同步器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) :
圖3.1
是帶有兩個(gè)相結(jié)合齒輪的“增力式”同步器剖面，齒輪1和齒輪2浮套在軸的滾針軸承上，同步齒圈用花鍵固連在齒輪1和齒輪2上。同步環(huán)、鎖止塊、支承塊及兩片半月彈簧片一起裝配在同步齒圈內(nèi)，并用擋環(huán)擋位。接合套裝在導(dǎo)向座上，可以左右移動(dòng)。導(dǎo)向座和軸連接在一起。整個(gè)同步器僅有八個(gè)零件組成。該同步器的特點(diǎn)是扭矩容量大，能夠確保換擋輕快準(zhǔn)確，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向尺寸短，工作性能可靠、耐久。由于同步環(huán)采用噴鉬工藝，使用壽命與整個(gè)變速器相趨一致的特點(diǎn)。
增力式同步器具有一個(gè)完整的尺寸系列。以接合套內(nèi)徑D作為系列尺寸的特征，共有14個(gè)尺寸系列。見(jiàn)下圖；
圖3.2增力式同步器尺寸系列 單位 mm
增力式同步器是用一個(gè)開(kāi)口的彈性同步環(huán)代替錐形接合器的。當(dāng)汽車(chē)行駛時(shí)，同步器必須借助于摩擦力矩來(lái)消除軸與齒輪間的轉(zhuǎn)速差，防止接合套在達(dá)到同步之前接觸同步齒圈牙齒。同時(shí)在換擋過(guò)程中變速器必須切斷發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力（則分離離合器），離合器的從動(dòng)片是同步質(zhì)量的一部分，是通過(guò)同步器來(lái)進(jìn)行加速或減速的。增力式同步器就能實(shí)現(xiàn)上述要求。
圖3.3
圖3.3是一個(gè)完整的換擋過(guò)程。其中圖a表明左邊的同步齒圈由于接合套向左移動(dòng)而與軸相連在一起，再將接合套從此位置越過(guò)中間位置（圖b）以及同步位置（圖c）一直向右移動(dòng)，是右端的同步齒圈通過(guò)接合套與軸相連（圖d）。這樣就完成了一個(gè)換擋過(guò)程。
圖3.3(c)是同步位置，也就是軸與齒輪之間的轉(zhuǎn)速差通過(guò)接合套與同步環(huán)之間的摩擦予以消除。這是因?yàn)榻雍咸着c同步環(huán)錐面之間的摩擦力，同步環(huán)相對(duì)于同步齒圈旋轉(zhuǎn)，使同步環(huán)的一端頂住了鎖止塊，并推動(dòng)鎖止塊把半月鋼帶壓在同步環(huán)的內(nèi)表面上，如圖3.4所示。
圖3.4
這時(shí)的支承塊就成了支承點(diǎn)，使半月鋼帶繞支承點(diǎn)偏轉(zhuǎn)并與同步環(huán)的內(nèi)表面接觸于A、B兩點(diǎn)，于是同步環(huán)施加了徑向作用力，從而，接合套與同步環(huán)之間的摩擦力得以增強(qiáng)，同步力矩容量也就增大。因此，同步器是借助于內(nèi)部產(chǎn)生的加力作用
圖3.5
進(jìn)行工作的，是由半月鋼帶施加予同步環(huán)的。設(shè)計(jì)時(shí)要求半月鋼帶的彈簧裝置應(yīng)符合圖4的加力過(guò)程，這樣就不會(huì)產(chǎn)生自制力，以防軸與齒輪間有轉(zhuǎn)差存在時(shí)，彈簧力無(wú)限的增加。只要接合套與換擋齒輪有轉(zhuǎn)差，半月鋼帶的支承力就阻止同步環(huán)直徑縮小，從而阻止接合套的移動(dòng)。同樣，當(dāng)齒輪和接合套之間的轉(zhuǎn)差減低時(shí)，同步表面的摩擦也就降低。同步時(shí)彈簧系統(tǒng)松弛，半月鋼帶消除載荷，才有可能用不大的力將接合套推過(guò)同步器直到與同步齒圈相結(jié)合。當(dāng)換擋動(dòng)作結(jié)束后，同步環(huán)進(jìn)入接合套屋頂狀的凹槽里，并且被可靠的定位。因此，在掛擋位置上無(wú)需采用彈簧限位裝置。
圖3.6
如Porsche式，換擋時(shí)嚙合套內(nèi)齒圈錐形端面與開(kāi)口的彈性同步環(huán)的外錐面接觸，因同步環(huán)外徑在未壓縮狀態(tài)下稍大于嚙合套的內(nèi)徑，同步環(huán)被推，其另一側(cè)錐面與齒輪結(jié)合齒的內(nèi)錐面壓緊。摩擦力矩使同步環(huán)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，使其開(kāi)口的一端抵住環(huán)內(nèi)彈簧帶的推力塊，該彈簧帶的另一端又以嵌在齒輪軸徑槽中的支承塊支承。這樣，同步環(huán)產(chǎn)生的摩擦力矩不僅本身有增力作用，且受環(huán)內(nèi)彈簧帶的隨動(dòng)增力作用而得到增長(zhǎng)，摩擦力隨之自動(dòng)加大并迅速達(dá)到同步。同步后摩擦力矩消失，同步環(huán)不再向外張開(kāi)，嚙合套便壓縮并越過(guò)同步環(huán)而實(shí)現(xiàn)掛擋。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、軸向尺寸緊湊，換擋迅速省力，工作可靠，可防止脫檔，適于工作繁重的變速器采
4． 同步器的主要參數(shù)及對(duì)同步性能的影響
4.1、同步器的主要參數(shù)：
表4.1
主要參數(shù)
一檔
二檔
三檔
四檔
傳動(dòng)比
6.5478
6.5478
6.5478
6.5478
摩擦錐面角
7.5
7.5
7.5
7.5
錐面摩擦半徑
67
67
67
67
錐面同步力
916.825
916.825
916.825
916.825
同步時(shí)間
0.39
0.21
0.13
0.27
換擋機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比
6.54875
6.54875
6.54875
6.54875
錐面摩擦系數(shù)
0.08
0.08
0.08
0.08
同步環(huán)寬度
10
10
10
10
鎖止角
60
60
60
60
4.2結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)同步器性能的影響
對(duì)任何摩擦式同步器來(lái)說(shuō)，均可用換檔力F和同步時(shí)問(wèn)t；的乘積(稱換檔沖量)來(lái)評(píng)價(jià)其性能的好壞。很明顯，最理想的同步器是既省力又能快速實(shí)現(xiàn)同步。也就是說(shuō)，沖量值越小，同步器的性能越好
1.減小錐面角 錐角越小則同步力矩Tc越大。但錐角過(guò)小時(shí)，容易產(chǎn)生粘附和楔死現(xiàn)象。通常取“一6度～7.5度?？墒?度錐角，若錐面粗糙度沒(méi)有嚴(yán)格控制，則有粘著和楔死的危險(xiǎn)。7度錐角在相同粗糙度產(chǎn)生相同摩擦系數(shù)情況下，很少產(chǎn)生楔死現(xiàn)象。所以同步環(huán)的內(nèi)錐面應(yīng)與錐轂的錐面精確配合，嚴(yán)格控制制造公差。用量規(guī)檢查時(shí)，其接觸面積應(yīng)不少于總面積的80％。
2.增加同步器平均摩擦半徑R。通常，鎖銷(xiāo)式同步器的D/A(D一錐面平均摩擦直徑；A一變速器孔中心距)約在1.0—1.2范圍內(nèi)；而滑塊式同步器只有0.9—1.0，個(gè)別達(dá)到1.1。所以一般說(shuō)來(lái)鎖銷(xiāo)式同步器具有較大的扭矩容量。
3.增大摩擦系數(shù)。這是一個(gè)非常復(fù)雜的因素，而且是影響同步器性能的關(guān)鍵。平均摩擦系數(shù)的大小與率擦副的材料、潤(rùn)滑油的種類(lèi)、同步器的結(jié)構(gòu)以及加工質(zhì)量等密切相關(guān)。前已提及，在結(jié)構(gòu)參數(shù)和使用條件一定的情況下，換檔沖骷與摩擦系數(shù)成反比。
4.3 其他因素對(duì)同步器性能的影響
潤(rùn)滑油對(duì)同步器性能影響極大。變速器的阻力矩和同步器的摩擦系數(shù)受潤(rùn)滑油的影響。潤(rùn)滑油常常由一種礦物油作基劑加上專用的添加劑組成。
潤(rùn)滑油的粘度影響同步初期的刮油速度。粘度過(guò)大時(shí)，同步環(huán)的螺紋不能及時(shí)破壞工作表面上的油膜。因此，不能快速提供足夠大的摩擦系數(shù)而導(dǎo)致撞擊。冷變速器在向上換高檔時(shí)，也常出現(xiàn)撞擊現(xiàn)象就是這個(gè)原因。此外，粘度過(guò)大必然增加換擋阻力，為向下?lián)Q低檔帶來(lái)困難。由于攪油產(chǎn)生的阻力矩是同步器必須消耗的功率。攪油消耗常常使齒輪系轉(zhuǎn)得慢些。因此，再換高檔時(shí)，攪油損耗扭矩常常有助于齒輪同步。而換低檔時(shí)，齒輪系速度增加。在給定的油的粘度、數(shù)量（升）和溫度時(shí)攪油損耗扭矩的增加與驅(qū)動(dòng)小齒輪的轉(zhuǎn)速成正比。
攪油損耗也隨著變速器內(nèi)油量的增加而增大。大多數(shù)變速器加油到中間軸小齒輪半徑的1/3~1/2處?？紤]到齒輪噪音和邊界潤(rùn)滑，油位在具體的變速器中是各不相同的。另外，變速器的加油量對(duì)溫升也很敏感，高油面溫升大。由于油過(guò)熱后會(huì)變質(zhì)，不能承受壓力，同時(shí)添加劑也會(huì)分解，降低變速器使用壽命。
5． 同步器常見(jiàn)故障
同步器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，失效的形式很多，主要有：
A）、同步環(huán)斷裂（圖1）
B）、同步器散架﹙圖2﹚
C）、瑣銷(xiāo)斷裂﹙圖3﹚
D） 鎖環(huán)斷裂﹙圖4﹚
E）、同步器磨損﹙圖5﹚
圖5.1 同步環(huán)斷裂
圖5.2同步器散架
圖5.3鎖銷(xiāo)斷裂
圖5.4鎖環(huán)斷裂
圖5.5同步器磨損
6. 選定車(chē)型
6.1整車(chē)參數(shù)的確定
1.發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：2200r∕min
2.從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：49000Kgmm2
3.汽車(chē)的總質(zhì)量：10t
3整車(chē)操縱杠桿比、傳動(dòng)效率：6.54; 0.8
4、變速箱參數(shù)：速比，各檔齒數(shù)
超速檔速比：
表6.1
主4
I8
0.79
主3
I7
1.00
主2
I6
1.53
主1
I5
2.33
副低檔
I4
3.24
I3
4.10
I2
6.28
I1
9.56
超速檔各檔齒數(shù)：
表6.2
直接檔速比：
表6.3
主4
I8
1.000
主3
I7
1.336
主2
I6
1.916
主1
I5
2.893
副低檔
I4
3.776
I3
5.045
I2
7.233
I1
10.924
直接檔齒數(shù)：
表6.4
6.2同步器參數(shù)的確定
1.磨擦錐角（α，約7-8度，α應(yīng)大于磨擦角θ，tgθ=μ）
2．磨擦材料及其磨擦系數(shù)
同步器錐環(huán)材料為 銅環(huán)：0.06—0.10
鋼-銅 μ為0.08—0.12
3．錐面半徑R
如果R的數(shù)值較大，超出了變速器的允許可能，則需要改變同步器方式或采用雙錐同步器。
4．同步環(huán)的寬度B
根據(jù)磨擦體的許用壓應(yīng)力[p]來(lái)定：
青銅：[p]=1~1.5MPa
噴鉬：[p]=1.2~2MPa
也可以用經(jīng)驗(yàn)公式：B=（0.25~0.4）R 鎖環(huán)式
B=（0.14~0.2）R 鎖銷(xiāo)式
5．鎖止角β——接合齒側(cè)兩端部倒角
同步器的鎖止條件：Mm>MT
在同步過(guò)程中，要Mm始終大于撥環(huán)力矩MT ，防止齒套 過(guò)。
圖6.1
圖6.1所示為接合齒面接觸時(shí)受力分析圖
換檔力F，由接合齒面上的正向壓力W和面角β表示：
................................................（公式6.1）
此時(shí)切向力Ft可以用下式表達(dá)：
...............................................（公式6.2）
從公式6.1中可以得到
................................................（公式6.3）
將公式6.3代入公式6.2得：
則有在FT 作用F產(chǎn)生的分力矩MT
設(shè) μB =0，...........................................（公式6.4）
圖6.2
圖6.2為同步器的工作情況
鎖止角β的作用，就是防止在沒(méi)有同步時(shí)在MT的作用下，使錐環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)而失效。
則應(yīng)有Mm>MT ，同步力矩大于撥環(huán)力矩，使之不能轉(zhuǎn)動(dòng)。
故設(shè)：
故：
8°的前角（圖6.3）
圖6.3
注意：
1）、β過(guò)小，產(chǎn)生沖擊
2）、β過(guò)大，會(huì)造成鎖式換檔困難
3）、鎖環(huán)和齒套的倒角要一致。
表6.5
主要參數(shù)
一檔
二檔
三檔
四檔
傳動(dòng)比
6.5478
6.5478
6.5478
6.5478
摩擦錐面角
7.5
7.5
7.5
7.5
錐面摩擦半徑
67
67
67
67
錐面同步力
916.825
916.825
916.825
916.825
同步時(shí)間
0.39
0.21
0.13
0.27
換擋機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比
6.54875
6.54875
6.54875
6.54875
錐面摩擦系數(shù)
0.08
0.08
0.08
0.08
同步環(huán)寬度
10
10
10
10
鎖止角
60
60
60
60
6.3同步器的主要參數(shù)：
6.3.1同步器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)
表6.6
主要參數(shù)
一檔
二檔
三檔
四檔
傳動(dòng)比
6.5478
6.5478
6.5478
6.5478
摩擦錐面角
7.5
7.5
7.5
7.5
錐面摩擦半徑
67
67
67
67
錐面同步力
916.825
916.825
916.825
916.825
同步時(shí)間
0.39
0.21
0.13
0.27
換擋機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比
6.54875
6.54875
6.54875
6.54875
錐面摩擦系數(shù)
0.08
0.08
0.08
0.08
同步環(huán)寬度
10
10
10
10
鎖止角
60
60
60
60
6.3.2同步器輸入端各轉(zhuǎn)動(dòng)零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)換為第一軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
表6.7
轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Kgmm2
M(Kg)
Z
一軸Z1
2358
5.549
22
主二軸
2724
7.88
二軸三檔齒Z4(131)
3417
2.26
26
二軸二檔齒Z6（166）
5229
3.256
28
二軸一檔齒Z8(122)
10055
3.666
30
二軸倒檔齒（182）
7209
3.345
29
三四檔齒座MJ-121
3326.7
1.198
三四檔齒套MJ-122
4165.8
0.961
一二檔齒座
3096
2.54
一二檔齒套
4165.8
1.06
倒檔齒座（181）
0
0.629
倒檔齒套（113）
1222
0.675
三檔軸承座圈
90.8
0.26
二檔軸承座圈
249
0.31
一檔軸承座圈
0
0.31
倒檔軸承座圈
0
0.38
倒檔止推片
140.6
0.18
二軸后軸承內(nèi)圈
2074
0.45
中間軸
8200.8
10.4
25.17
中軸常合齒
8209.8
3.47
35
中軸三檔齒
5989.7
2.91
31
倒檔惰輪
3483.6
3.13
18
副箱直接檔齒Z11
4100
4.07
21
副箱直接同步環(huán)
977
2.87
副箱直接檔齒輪合件
5097
6.94
副箱雙聯(lián)齒
15396
11.987
30.11
副箱低檔齒Z14
36160
15.56
33
中軸總成及倒檔合件
27985
副低檔轉(zhuǎn)換到副直接檔
1969
副雙聯(lián)齒轉(zhuǎn)換到副直接檔
7544
二軸.齒套.齒座
23720
Z1轉(zhuǎn)換到Z8
18586
中間軸總成及倒檔合件轉(zhuǎn)換到Z8
87150
Z4轉(zhuǎn)換到Z8
16017
Z6轉(zhuǎn)換到Z8
11578
二軸及齒座合件轉(zhuǎn)換到Z14
338116
Z11轉(zhuǎn)換到Z14
93618
副雙聯(lián)齒轉(zhuǎn)換到Z14
138564
副箱高檔是輸入慣量
38330
副箱低檔是輸入慣量
606459
6.4同步慣量J的計(jì)算
變速器內(nèi)每一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)零件的物理特性是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，它通常是用扭擺法求得，如圖6.4所示
圖6.4
J=t2.／4π2
式中：t—擺動(dòng)周期（s）
—金屬絲常數(shù)（扭角按扭矩給定）
倘若零件還未制成，通常是把零件分解為標(biāo)準(zhǔn)的幾何體，并用數(shù)學(xué)法合成求出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值。對(duì)圓柱體盤(pán)式零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量公式為：
實(shí)心：J=QD2∕8g=r.π∕32g.D2.L(g.cm.s2)
空心：J=Q∕8g（D2-d2）=r.π∕32g(D2+d2)（D2-d2）；(gsms2)
式中：Q—零件的質(zhì)量（g）
D—零件的外徑（cm）
d—零件的內(nèi)徑（cm）
g—重力度（980cm／s2）
t—材料重度（對(duì)于鋼件r=7.85g／s2）
L—零件的長(zhǎng)度（cm）
前已提及，換擋過(guò)程中依靠同步器改變轉(zhuǎn)速的零件統(tǒng)稱為輸入端零件。通常在固定軸式變速的結(jié)構(gòu)中，它包括第一軸，裝在第一軸上的離合器從動(dòng)片，中間軸以及與中間軸齒輪相嚙合的第二軸上的常嚙合齒輪。它們的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算是首先求得有關(guān)零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，然后再按不同的檔位轉(zhuǎn)換到被同步的零件上。
各檔的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量需要將其相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)換到被同步零件，其轉(zhuǎn)換公式為：
JR=Jji2
式中：JR—轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（g.cm2）
Jj—零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量gcms
總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：
∑J=∑Jj+JR
現(xiàn)以四檔變速箱為例對(duì)其一檔轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)行計(jì)算：
一檔： J=QD2∕8g=r.π∕32g.D2.L(g.cm.s2)
J=QD2∕8g
J=2540×(2×67)2∕8×980
J=2966.07
其他計(jì)算同理可得：(見(jiàn)表6.8)
表6.8
一檔
二檔
三檔
四檔
轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(Kgmm2)
2966.07
3206.2
3326.7
4165.8
同步器輸入端各轉(zhuǎn)動(dòng)零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)換為第一軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（見(jiàn)表6.9）：
（注：公式JR=Jji2）
表6.9
副低檔轉(zhuǎn)換到副直接檔
1969
副雙聯(lián)齒轉(zhuǎn)換到副直接檔
7544
二軸.齒套.齒座
23720
一軸轉(zhuǎn)換到二軸一檔齒
18586
中間軸總成及倒檔合件轉(zhuǎn)換到二軸一檔齒
87150
二軸三檔齒轉(zhuǎn)換到二軸一檔齒
16017
二軸二檔齒轉(zhuǎn)換到二軸一檔齒
11578
二軸及齒座合件轉(zhuǎn)換到副箱低檔齒
338116
副箱直接檔齒轉(zhuǎn)換到副箱低檔齒
93618
副雙聯(lián)齒轉(zhuǎn)換到副箱低檔齒
138564
總 論
時(shí)間過(guò)的很快，不知不覺(jué)三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)就結(jié)束了。從最初的茫然，到慢慢的進(jìn)入狀態(tài)，再到對(duì)思路逐漸的清晰，整個(gè)寫(xiě)作過(guò)程難以用語(yǔ)言來(lái)表達(dá)。歷經(jīng)了兩個(gè)多月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于落下了帷幕。回想這段日子的經(jīng)歷和感受，讓我感慨萬(wàn)千，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)使我擁有了無(wú)數(shù)難忘的回憶和收獲，在整個(gè)過(guò)程中，使我受益匪淺。
在與常老師的交流討論中我的題目定了下來(lái)，是：汽車(chē)變速器自行增力式同步器設(shè)計(jì)，當(dāng)選題報(bào)告，開(kāi)題報(bào)告定下來(lái)的時(shí)候，我當(dāng)時(shí)便立刻著手資料的收集工作中，當(dāng)時(shí)面對(duì)浩瀚的書(shū)海真是有些茫然，不知如何下手。我將這一困難告訴了常老師，在常老師細(xì)心的指導(dǎo)下，終于使我對(duì)自己現(xiàn)在的寫(xiě)作方向和方法有了掌握。在寫(xiě)作過(guò)程中遇到困難我就及時(shí)和導(dǎo)師聯(lián)系，并和同學(xué)互相交流，請(qǐng)教專業(yè)課老師。在大家的幫助下，困難一個(gè)一個(gè)解決掉，論文也慢慢成形。
腳踏實(shí)地，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度，不怕困難、堅(jiān)持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設(shè)計(jì)中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，是對(duì)我實(shí)際能力的一次提升，也對(duì)我未來(lái)的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我和同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，他們都熱心的幫助我，有什么不懂的大家在一起商量，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。
在此更要感謝我的導(dǎo)師常老師和汽車(chē)教研處老師，是你們的細(xì)心指導(dǎo)和關(guān)懷，使我能夠順利的完成畢業(yè)論文。在我的論文寫(xiě)作過(guò)程無(wú)不傾注著老師們辛勤的汗水和心血。常主任的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)、無(wú)私的奉獻(xiàn)精神使我深受啟迪。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了做人的道理。在此我要向我的老師致以最衷心的感謝和深深的敬意。
致 謝
通過(guò)兩個(gè)多月的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，由于經(jīng)驗(yàn)的缺乏，有許多考慮不全的地方，如果沒(méi)有常老師的細(xì)心指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助，我想這次的論文完成會(huì)有很大的難度。
在這里首先要感謝我的導(dǎo)師常老師。常老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從題目的確定到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，繪制零件圖等整個(gè)過(guò)程中都給予了我細(xì)心的指導(dǎo)直到論文的完成。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是常老師仍然細(xì)心地為我糾正錯(cuò)誤。除了常老師的專業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此致以衷心的感謝和崇高的敬意!
其次要感謝汽車(chē)教研室老師的幫助和支持，還要感謝和我一起完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)，他們?cè)诒敬蔚漠厴I(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中勤奮的工作，互相幫助，完成了很多的工作量，并且對(duì)我提出了很多的寶貴意見(jiàn)，加快了論文的完成速度和質(zhì)量。如果沒(méi)有他們的努力工作，此次設(shè)計(jì)的完成將變得非常困難。
最后，我要向在百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱、評(píng)議和參加本人論文答辯的各位老師表示衷心感謝和崇高的敬意！
參考文獻(xiàn)
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