同步器知识培训

同步器知识培训第1页/共43页一、同步器的基础介绍二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系三、变速器常见换档故障及产生的主要原因目录：同步器知识培训第2页/共43页一、同步器的基础介绍

同步器知识培训1、基本作用

同步器的基本作用是保证换档时齿轮啮合不受冲击，消除换档噪音，延长齿轮寿命，使换档动作方便迅速，有利于提高汽车的动力性和燃料经济性第3页/共43页同步器知识培训a、齿环式同步器：应用最广泛根据摩擦锥面数的多少可分为单锥同步器和多锥同步器一、同步器的基础介绍

2、同步器分类第4页/共43页同步器知识培训b、锁销式同步器多用于中性和重型汽车上一、同步器的基础介绍

2、同步器分类第5页/共43页同步器知识培训c、预挂档位弹啮式同步器一、同步器的基础介绍

2、同步器分类第6页/共43页一、同步器的基础介绍

换档完成同步器知识培训3、换档过程驾驶员通过换档机构将力传递到同步器齿套齿套移动，通过滑块将力传递给齿环齿环移动压紧锥面产生摩擦力矩锥面摩擦力使同步器输入端和输出端同步齿套拨正齿环后穿过齿环，与齿圈接合第7页/共43页同步器知识培训4、换档过程图解一、同步器的基础介绍

（1）退档：接合齿的倒锥致使退档需要一定退档力

第8页/共43页同步器知识培训4、换档过程图解一、同步器的基础介绍

（2）空档：滑块进入齿套滑块槽第9页/共43页同步器知识培训4、换档过程图解一、同步器的基础介绍

（3）空档制动：齿套向需换入的档位方向移动，给滑块一轴向力第10页/共43页同步器知识培训4、换档过程图解一、同步器的基础介绍

（4）预同步：a、齿套带动滑块移动接触齿环

b、齿环上的螺纹刺破同步锥面上的油膜，使同步锥面相接触，产生的摩擦力矩

c、齿套接合齿贴近齿环接合齿第11页/共43页同步器知识培训4、换档过程图解一、同步器的基础介绍

（5）同步：a、齿套的轴向力通过锁止角施加在齿环上产生足够的摩擦力矩b、同步器输入、输出端的转速差迅速降低第12页/共43页同步器知识培训4、换档过程图解一、同步器的基础介绍

（6）同步完成：同步器输入、输出端转速差降为0，达到同步，同步力矩降为0，此时齿套将拨正齿环第13页/共43页同步器知识培训4、换档过程图解一、同步器的基础介绍

（7）释放齿环：

a、同步器输入、输出端同步，同步力矩变为0，此时齿套拨正齿环

b、齿套穿过齿环第14页/共43页同步器知识培训4、换档过程图解一、同步器的基础介绍

（8）齿套与齿圈的接合齿接触：此时由于齿套的接合齿和齿圈的接合齿的位置是随机的，齿套要穿过齿圈必须旋转一定的角度，因此在这个阶段会产生二次冲击第15页/共43页同步器知识培训4、换档过程图解一、同步器的基础介绍

（9）齿套与齿圈的接合齿完全接合：第16页/共43页同步器知识培训二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系1、同步的基本概念：I1、I2表示系统1、系统2的当量惯量㎏·㎡ω1、ω2表示系统1、系统2的角速度Rad/sωf表示同步时的角速度Rad/s

T表示同步所需的扭矩N·mt表示同步所需的时间s第17页/共43页同步器知识培训2、变速器换档用转动惯量计算一质量为m质点相对其距离为r的一位置的转动惯量计算：

I=m·r2一质量为M、半径为r的简单圆柱体对轴心的转动惯量计算I=M·r2/2二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系

转动惯量计算第18页/共43页同步器知识培训2、变速器换档用转动惯量计算换档用当量转动惯量：变速器上换挡用的当量转动惯量通常定义为空档时各零部件的转动惯量换算到同步器输入端上的转动惯量

对于齿轮传动系，当所有单个零件的转动惯量和传动比都知道的情况下，可以计算任一位置的当量转动惯量

二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系第19页/共43页同步器知识培训举例说明：对于一个简单的带有三轴的齿轮传动系，齿数用z表示，转动惯量用I表示，换算到各轴上的当量转动惯量计算如下：换算到轴1上的转动惯量换算到轴3上的转动惯量2、变速器换档用转动惯量计算二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系第20页/共43页同步器知识培训2、变速器换档用转动惯量计算二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系转动惯量计算举例一二档同步器三四档同步器五档同步器第21页/共43页同步器知识培训2、变速器换档用转动惯量计算零件序号零件名称转动惯量（㎏·㎡）1离合器从动盘0.0092输入轴0.0005523一档齿轮0.0034134二档齿轮0.0015815三四档同步器齿毂0.0016316五档同步器齿毂0.000726二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系转动惯量计算举例档位传动比1st12/412nd20/393rd

4th

5th

请计算：1、输入轴上的当量转动惯量2、各同步器上的等效转动惯量第22页/共43页同步器知识培训转速差=将要换入档位的齿轮的转速-同步器的转速其中将要换入档位的齿轮的转速为同步器不在输入轴上时同步器在输入轴上时二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系3、转速差第23页/共43页同步器知识培训同步器的转速为同步器不在输入轴上时同步器在输入轴上时二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系3、转速差备注：通常在计算中，升档时，发动机转速取4000rpm降档时，发动机转速取3000rpm升档：1→2，2→3，3→4，4→5，2→4，3→5，等等降档：5→4，4→3，3→2，2→1，5→3，4→2，等等第24页/共43页同步器知识培训4、同步锥的摩擦力矩计算二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系其中Tc

摩擦力矩（Nm）μd

同步锥的动摩擦系数Rc

同步锥的平均半径

（m）

α摩擦锥锥角（°）第25页/共43页同步器知识培训其中C同步容量（m），单位力在摩擦锥面上产生的摩擦力矩μd

同步锥的动摩擦系数φc

同步锥的平均直径

（m）

α摩擦锥锥角（°）二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系5、同步容量计算单锥：

双锥

三锥第26页/共43页同步器知识培训其中C同步容量（Nm/N）IR

换入档位的同步器输入端的当量转动惯量（㎏·㎡）Δω换入档位的同步器输入端与输出端的转速差（rad/s）ds

同步器齿套行程

（m）

dh

换档手柄的行程（m）

ε换档机构的效率

Ph

手柄的换档冲量F·t（Ns）二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系6、同步容量与换档冲量的关系第27页/共43页同步器知识培训二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系7、换档性能评价与换档冲量的关系其中:Rup、Rdown换档性能评价值，为10分值，6分及6分以下为差，6～8分为中，8分及8分以上为好F换档手柄上的换档力（N）t同步时间（s）G目标档位Ft=Ph

手柄上的换档冲量（Ns）第28页/共43页同步器知识培训对于新设计同步器，可根据用户要求的换档性能评价值算出换档所需的换档冲量

二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系7、换档性能评价与换档冲量的关系第29页/共43页同步器知识培训8、同步器的拨环力矩计算二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系Ts=Ft*ds/2Ft’=FN·cos(β/2);Ft”=FR·sin(β/2)FR=μs·FNFt=Ft’-Ft”=FN[cos(β/2)-μs·sin(β/2)]Fa’=FN·sin(β/2);Fa”=FR·cos(β/2)Fa=Fa’+Fa”=FN[sin(β/2)+μs·cos(β/2)]第30页/共43页同步器知识培训8、同步器的拨环力矩计算二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系其中Ts

拨环力矩（Nm）Fa

接合齿处的轴向力μs

接合齿间的摩擦系数ds

接合齿的平均直径（m）

β摩擦锥锥角（°）第31页/共43页同步器知识培训9、同步器的摩擦力矩与拨环力矩之间的关系二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系为避免打齿（不同步啮合），必须保证：

Tc≥Ts

第32页/共43页同步器知识培训10、同步时间计算二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系根据动力学原理可得出假设换档过程中加速度不变第33页/共43页同步器知识培训11、同步器的滑磨功计算二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系若不考虑齿环内锥面的螺纹和油槽若考虑齿环内锥面的螺纹和油槽其中Q热容量（J/㎡）Ic

转动惯量（㎏·㎡）Δω转速差（rad/s）Wc

锥面工作宽度

（m）

Wg

油槽宽度（m）n油槽数量Rl

牙尖宽/螺距φc

锥面平均直径第34页/共43页同步器知识培训12、表面压力计算二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系表面压力计算时要考虑锥面的有效接触面积其中Fa

轴向力（N）α同步锥角（°

）Wc

锥面工作宽度

（m）

Wg

油槽宽度（m）n油槽数量Rl

牙尖宽/螺距φc

锥面平均直径第35页/共43页同步器知识培训13、圆周应力计算二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系其中R1

齿环的名义内锥半径尺寸（m）R2

齿环的名义外圆半径尺寸（m）R齿环需计算圆周应力处的半径尺寸（m）为保证齿环的强度，需计算重要截面的圆周应力当R=R1时，圆周应力最大第36页/共43页同步器知识培训14、同步器尺寸设计方法二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系第37页/共43页同步器知识培训三、变速器常见换档故障及产生的主要原因1、换档打齿齿套与齿圈结合时产生很大的冲击，称为打齿，产生的原因是：设计或制造使锥面的摩擦力矩低于拨环力矩同步器滑块未起预定的作用因设计或制造导致公差累计不合理后备量不足第38页/共