变速器同步器技术

CAX

一、 概述：

1、 汽车变速器一般介绍：

1） 汽车变速器功用：在不同的使用条件下，改变由发

动机传到驱动轮上的转矩和转速，使汽车得到不同的牵引力和车速，以适应不同的使用条件。同时也可使发动机可以在最有利的工况范围内工作。

为保证变速器具有良好的工作性能，对变速器提出以下基本要求：

a. 应正确选择合适的变速器档位数和传动比，保证汽车具有良好的动力性和经济性指标。

b. 具有较高的传动效率。

c. 应设有倒档和空档。

d. 换档操纵迅速轻便、工作可靠、噪声小。

2） 汽车变速器分类：目前汽车变速器大致可分以下两类：

a. 手动机械式变速器（MT）Manual Transmission

b. 自动变速器：

Ⅰ）液力自动变速器（AT、EAT）Electron Automatic

Ⅱ）无级变速器（CVT）Continuously variabie

Ⅲ）自动机械式变速器（AMT）Automatic Mechanical

2． 手动机械式变速器：目前常见为定轴齿轮式传动。

分类：

1）三轴式：多用于前置后驱传动结构



图1。三轴式五档全同步变速器

2)二轴式：多用于前置前驱传动结构



图2。二轴式四档全同步变速器（前置纵向）

3) 多轴式：变速器具有2 ~ 3根中间轴，多用于重型汽车变速器。

二、同步器的应用：在手动机械式变速器（MT）中，为实现换档操作迅速轻便无冲击，有利于提高汽车的动力性和燃料经济性。在各档位中多采用同步器来实现换档操作。

1．同步器的结构型式：

1）常压式同步器：是一种早期开发的同步器。特点是结构简单，但其不能保证被啮合件在同步状态（即角速度相等）下实现换档。也就是常压式同步器不能从根本上解决换档时的啮合冲击问题，所以这种同步器目前已被淘汰。

2）惯性式同步器：由于惯性式同步器能够确保同步啮合换档，目前得到广泛应用。

3）惯性增力式同步器：又称“波尔舍”（Porsehe）同步器。由于这种同步器对材料、热处理及制造精度均要求较高，目前在国内采用较少。

2．惯性式同步器：按结构可分

1）锁环式惯性同步器：图3



图3。CA—520 二/三档同步器

2）锁销式惯性同步器：图5

3）锁环式多锥惯性同步器：图4



图4。HC 5T76一/二档双锥面同步器



图5。T6-120 一/二档锁销式同步器

3．惯性式同步器工作原理：

1）惯性式同步器系统简图：图6

其中：

Jc— 输入端一轴和离合器从动片等零件的转动惯量

M c— 离合器阻力矩

ωc— 输入端角速度

M f— 同步环摩擦力矩

Mv— 汽车行驶阻力矩

ωv— 输出端角速度

Jv— 输出端转动惯量

换档时首先要脱离原来的档位，在处于空档的瞬间，变速器输入端和输出端的转速理论上均应有所改变，同步时的转速则是一新的转速。但实际上输出端所连的是整车，因而具有相当大的转动惯量。在通常行驶条件下，可以假定输出端的转速在换档瞬间是不变的。而输入端转速则需靠同步摩擦力矩作用来达到与输出端同步。根据这一假定，从系统简图中：ωv不变，同步摩擦力矩Mf 需克服输入端零件的惯性力矩Jc×dωc/dt,从而改变ωc，直到输入端与输出端同步。根据动量矩定理可列出下列方程式：

Jc×dωc/d t – Mf = 0 （1）

即：Mf = Jc×dωc / d t （2）

设输入端与输出端的角速度差为Δω，同步时间为t，则此时的平均角加（减）速度为Δω/ t, (2)式可写成：

Mf = Jc×Δω/ t （3）

2）同步摩擦力矩Mf计算：



Mf = P×μ×R锥/Sinα （图7） (4)

式中：

P—作用在同步锥面轴向力

μ—同步锥面间摩擦系数

R锥—锥面平均半径

α—同步锥角

由（3）式可得：

P×μ×R锥/Sinα= Jc×Δω/ t (5)

上式称为：同步器计算基本方程式。

结论：

a. 在同步时间t已定条件下，若输入端转动惯量Jc（主要的是离合器从动片直径）越大、角速度差Δω越大，则所需同步摩擦力矩Mf就越大。

b. 同步摩擦力矩Mf与换档力P、摩擦系数μ、同步锥面平均半径R锥成正比，而与同步锥角α成反比。

4．惯性式同步器同步工作过程：

1）换档杆通过拨叉拨动同步器齿套，同步器齿套通过滑块槽带动由弹簧压紧的滑块一起推动同步环压向齿轮的同步锥面。由于换档力P的作用和转速差Δω的存在，两同步锥面一经接触即会产生摩擦力矩Mf，并使同步环相对同步器齿套转动一个角度。在力P的继续作用下，同步器齿套克服弹簧力脱开滑块继续前移，使得同步器齿套齿端锁止角的斜面紧压在同步环齿端锁止角斜面上。（图8）






3） 在力P的作用下，同步环齿端锁止角斜面承受一正压力N，其可分解为一轴向分力S = N×cosβ （S = P）和切向分力T = N×sinβ。力S在同步锥面上可形成一正压力。由于两锥面存在有转速差，所以可在这正压力作用下锥面上产生摩擦力矩。



（图9）力T则形成一拨环力矩，此拨环力矩力图使同步环反转而脱离齿套齿端锁止斜面，但同步环錐面上的摩擦力矩却阻止同步环反转。只要在结构设计上保证摩擦力矩大于拨环力矩，使两个锁止斜面始终靠紧，从而可阻止齿套移动。这一作用称之为“锁止作用”，可以保证只有在实现同步以后才可完成换档操作。

保证实现锁止作用的条件：

Mf≥N×sinβ×r锁 （6）

式中：β— 齿端斜面的斜角。

r锁— 锁止斜面的作用半径。齿套分度圆半径

4） 随着换档力P的不断增大，同步锥面上的摩擦力矩Mf亦不断增加。当摩擦力矩Mf增加到等于输入端的惯性矩时，被连接的两啮合件的角速度相等，摩擦力矩Mf为零。在力P的继续作用下，所产生的拨环力矩将使同步环转动一角度，从而使两锁止斜面脱开，此时同步器齿套即可自由地通过同步环而与齿轮上的结合齿啮合。完成了换档操作。

上述的同步换档过程基本上适用于各种型式的惯性式同步器。

同步过程简述：

同步锥面产生摩擦力矩—同步环转动一个角度—锁止面起作用阻止同步器齿套前移—同步—同步环转动一个角度—完成换档。

wangxingong

双同步器结构还是比较多的，大部分还是相同的，从图上看中环在两边的齿轮上，外环和内环是和齿毂一个转速，实际上是一个速度，如果遇到离合器失效，从高档往低档里面栽，是否能栽进去？

happysexyboy

这个不错，就是没有具体 的计算部分的。

wlymjp

回复 2# wangxingong


   呵呵  这个就要看驾驶员的技术了，驾驶员技术好也能挂高档挂低档的!从理论上分析，离合器失效，从高档挂低档肯定费劲，只有挂档空挡等车速下来了，找一个速度平衡点，也是能挂进去的！

formule

有些用于客车的变速器是没有同步器的，是因为柴油发动机的转速比较低才可以不带同步器的码？

南宫霹雳

这么牛逼的东西，一定要收下啊

mave_w

回复  wangxingong


   呵呵  这个就要看驾驶员的技术了，驾驶员技术好也能挂高档挂低档的!从理论上分 ...
wlymjp 发表于 20-5-2010 22:44

高档挂低档，可以补油轰转速，不用等着车速跌下来
参考赛车使用的dog ring变速箱，都是不带同步器的而是使用“狗牙”直接啮合。人家降档也就是补油门把转速拉上来就可以了
有些新车，像日产370Z，虽然是手动变速箱，但是降档可以自动补油匹配发动机转速和车速。这样即便没有同步器也可以挂进
今天用在昂贵的跑车上的技术，明天可能就在家用车上了

28066

我见过一出租车驾驶员换挡不用踩离合，很厉害

西北小Car

回复 2# wangxingong

1、先摘到空挡然后哄下油门提高发动机转速，择机挂低档。
2、也可以摘到空挡，踩刹车降低车速，择机挂低档！
只要能提高或降低某一个的转速使它满足要挂入档的传动比就可以的。

inspiron9300

想想70年代驾驶员换挡都是两脚油门的，就是这个道理了。现在嘛车先进了，人懒了。

jason_lau

对于图7的受力分析能不能详细点~？？？？？？？？？？
我一直没有搞明白正压力为什么是F/sina？？？？？希望高手能给出正解，万分感谢

chenyueonline

毕业设计，这个帮大忙了

小朱

变速器同步器的受力分析