变速器同步器概述.ppt

同步器 同步器换挡 它可以从结构上保证接合套与待接合的花键齿圈在达到同步之前可能接触 以避免齿间冲击和发动噪声 缩短换挡时间 简化换挡过程 使换挡操作简捷而轻便 无同步器时变速器的换档过程 采用滑动齿轮或接合套换档时 必须使待啮合的轮齿或接合套与接合齿圈花键齿的圆周速度一致 同步 才能顺利进入啮合而完成挂档 而高档换低档和低档换高档实现同步的方法还有所不同 1 低挡换高挡 2 高挡换低挡 接合齿圆周速度V3 V2 V4 V2 由传动比决定 V3 V4 不应立即换入高挡 自然同步 V4比V2下降较快 V3下降较慢 强制同步 抬起离合器踏板 利用发动机怠速工况迫使第一轴更快地减速 V4下降更快 1 低挡换高挡 接合齿圆周速度V3 V4 因为V4 V2 由传动比决定 所以V2 V3 V4和V2下降较快 V3下降较慢 不能自然同步 2 高挡换抵挡 强制同步 在变速器退到空挡后 立即抬起离合器踏板 同时踩一下加速踏板 使发动机连同离合器从动盘和第一轴都开始升速 使V2 V3 无同步器的普通变速器的操纵复杂 换挡过程中容易产生冲击 对驾驶员的熟练程度要求高 容易造成驾驶员的疲劳 常压同步器 惯性式同步器 自行增力式同步器 同步器种类 锁环式同步器 锁销式同步器 为克服上述缺点 在普通变速器上采用同步器 使换挡时即将啮合齿轮的接合部位与接合套的速度相等 即实现同步 目前汽车上广泛采用摩擦惯性式同步器 是依靠摩擦作用实现同步的 由锁环式惯性同步器和锁销式惯性同步器两种类型 一 锁环式惯性同步器 1 锁环式惯性同步器构造 1 第一轴2 13 滚针轴承3 六挡接合齿圈4 8 锁环5 滑块6 定位销7 接合套9 五挡接合齿圈10 第二轴五挡齿轮11 衬套12 18 19 卡环14 第二轴15 花键毂16 弹簧17 中间轴五挡齿轮20 挡圈 花键毂15套装在第二轴上 并用卡环18轴向固定 在花键毂两端与齿圈3和9之间 各有一个青铜制成的锁环 同步环 4和8 锁环上有断续的短花键齿圈 花键齿圈的断面轮廓尺寸与齿圈3 9及花键毂15上的外花键齿均相同 锁环上的花键齿 在对着接合套的一端 都有倒角 且与接合套齿端的倒角相同 锁环有与齿圈3 9上的锥形摩擦面锥度相同的内锥面 锥面上制出细牙的螺旋槽 以便两锥面接触后 破坏油膜 增加锥面间的摩擦 三个滑块 分别嵌合在花键毂的三个轴向槽内 并可沿槽轴向滑动 三个定位销分别插入三个滑块的通孔中 在弹簧16的作用下 定位销压向接合套 使定位销端部的球面正好嵌在接合套中部的凹槽口中 起到空挡定位作用 滑块5的两端伸入锁环4和8的三个缺口中 锁环的三个凸起部分别伸入到花键毂的三个通槽中 只有当凸起部位于通槽的中央时 接合套与锁环方能接合 2 锁环式惯性同步器的工作原理 以五挡换六挡为例讲解 退入空挡位置 接合套7刚从五挡退入空挡时 如图所示 六挡接合齿圈3 接合套7 锁环4及与其有关联的运动件 因惯性作用而沿原方向继续旋转 设他们的转速为n3 n7和n4 此时n7 n4 因n3 n7 故n3 n4 此时锁环4是轴向自由的 其内锥面与六挡接合齿圈3的外锥面没有摩擦 产生摩擦作用 若要挂入六挡 直接挡 可用拨叉拨动接合套7 并通过定位销6带动滑块5一起向左移动 3 六挡接合齿圈 4 锁环 7 接合套 6 定位销 5 滑块 15 花键毂 当滑块左端面与锁环4的缺口的端面接触时 便推动锁环移向六挡接合齿圈3 使具有转速差 n3 n4 的两端面一经接触便产生摩擦作用 产生锁止作用 六挡接合齿圈3即通过摩擦作用带动锁环相对于接合套超前转过一个角度 直到锁环的凸起部d与花键毂15通槽e的另一侧面接触时 锁环便与接合套同步转动 此时 接合套的齿与锁环的齿较锁环的凸起部d位于花键毂的通槽中央时错开了半个齿厚 从而使接合套的齿端倒角与锁环相应的齿端倒角正好互相抵触而不能进入啮合 注意 E d Aa 接合套的一个齿e 花键毂通槽 拨环力 矩 此时若要接合套的齿圈与锁环的齿圈接合上 必须使锁环相对于接合套后退一个角度 由于驾驶员始终对于接合套施加一个轴向力 使接合套和锁环的齿端倒角压紧 于是在锁环的锁止角斜面上作用有法向力FN 分解成F1 轴向力 F2 切向力 F2力图使锁环相对于接合套向后退转 称为拔环力矩 F1则使锁环4与六挡接合齿圈3的锥面产生摩擦力矩 使二者转速n3与n4迅速接近 实际上可认为n4不变 只是n3趋近于n4 这是因为锁环4连同接合套7通过花键毂15与整个汽车相联系 其转动惯量大 转速下降慢 接合齿圈3仅与离合器从动部分相连 其转动惯量小 速度下降快 因为接合齿圈3是减速旋转 即产生惯性力矩 方向与旋转方向相同 此惯性力矩通过摩擦锥面作用到锁环上 阻止锁环相对接合套向后退转 即 在锁环上作用着两个相反方向的力矩 一为切向力F2形成的力图使锁环相对于接合套向后退转的拔环力矩M2 一个为摩擦锥面上阻止锁环向后退转的惯性力矩M1 在n3尚未等于n4时 两个锥面间摩擦力矩的数值与六挡接合齿圈3的惯性力矩相等 如果M2 M1 则锁环4可相对于接合套向后退转一个角度 以便二者进入啮合 如果M2 M1 则二者不可能进入接合 摩擦力矩M1与轴向力F1的垂直于摩擦锥面的分力成正比 而M2则与切向力F2成正比 F1和F2都是法向力的分力 二者的比值取决于花键齿锁止角的大小 因此 不论驾驶员通过操纵机构施加在接合套上的轴向推力有多大 接合套齿端与锁环齿端总是互相抵触而不能接合 这说明锁环4对接合套的锁止作用是六挡接合齿圈3的惯性力矩造成的 故在设计同步器时 适当地选择锁止角和摩擦锥面的锥角 便能保证在达到同步 n3 n4 之前 六挡接合齿圈3施加在锁环4上的惯性力矩M1 总是大于切向力F2形成的拨环力矩M2 同步啮合 随着驾驶员继续加大接合套的推力 摩擦作用就迅速使六挡接合齿圈3的转速降低到与锁环4相同 并进一步保持同步旋转 于是其惯性力矩消失 由于轴向力F1的作用 两个摩擦锥面还紧密接合着 此时切向力F2形成的拨环力矩M2使锁环连同六挡接合齿圈3及与之相连的所有零件一起相对于接合套向后退转一个角度 使锁环凸起部d又移回到花键毂15的通槽中央 拨环力 矩 两个花键齿圈不再抵触 此时接合套压下定位销继续左移 与锁环的花键齿啮合 如果此时接合套花键齿与六挡接合齿圈的花键齿发生抵触 则作用在六挡接合齿圈花键齿端斜面上的切向分力使六挡接合齿圈及其相连零件相对于锁环及接合套转过一个角度 使接合套与六挡接合齿圈进入啮合 特点与应用 动画 机构紧凑 便于合理布置 轿车 一汽奥迪100 红旗CA7220 捷达 上海桑塔纳轻型载货汽车 摩擦力矩不大 易造成齿端的磨损而失效 二 锁销式惯性同步器 1 应用 中 重型载货汽车上 2 构造 东风EQ1090E变速器中的四 五锁销式惯性同步器 主要由花键毂9 接合套5 摩擦锥环3 摩擦锥盘2 锁销8 定位销4 钢球10 弹簧11等组成 东风EQ1090E变速器中的四 五锁销式惯性同步器 1 第一轴齿轮 2 摩擦锥盘 3 摩擦锥环 4 定位销 5 接合套 6 第二轴四挡齿轮 7 第二轴 8 锁销 9 花键毂 10 钢球 11 弹簧 两个内锥面的摩擦锥盘分别固定在带有外花键齿圈的常啮合主动齿轮和四挡从动齿轮上 与之相配合的两个有外锥面的摩擦锥环 通过三个锁销和三个定位销与接合套连接 锁销的两端固定在摩擦锥环的孔中 其两端的工作表面直径与接合套凸缘上相应的销孔的内径相等 其中部直径小于孔径 只有在锁销与接合套孔对正时 接合套方能沿锁销轴向移动 锁销中部和接合套上相应的销孔两端有角度相同的倒角 锁止角 在接合套上定位销孔中部钻有斜孔 内装弹簧 把钢球顶向定位销中部的环槽 以保证同步器处于正确的空挡位置 定位销两端伸入锥环内侧面 有间隙 故定位销可随接合套轴向移动 3 工作原理 1 退入空挡 刚由四挡退入空挡的位置 接合套由定位销和定位钢球定位在中间位置 2 产生摩擦作用 当要挂上五挡时 向左拨动接合套 接合套便通过定位钢球和定位销推动左侧摩擦锥环向左移动 使之与左侧的摩擦锥盘相接触 由于此时摩擦锥环与摩擦锥盘转速不相同 所以两者一接触 便在其摩擦锥面上产生摩擦力矩 3 产生锁止作用 在摩擦力矩的作用下 使摩擦锥环连同锁销一起相对于接合套转过一个角度 使锁销中部环槽倒角与接合套销孔端倒角的锥面相互抵触 从而使锁销产生锁止作用 阻止接合套向左移动 与锁环式同步器一样 在锁止倒角上的切向分力F2也形成一个拔环力矩 而力图使锁销及锥环倒转 但在锥环与锥盘未达到同步前 由摩擦锥盘所形成的摩擦力矩总大于拔环力矩 因而可以阻止接合套与齿圈在同步之前进入啮合 4 同步啮合 只有达到同步后惯性力矩消失 拔环力矩才可拔动锁销及摩擦锥环 锥盘和齿轮等一起相对于接合套转过一个角度 使