同步器锁止条件分析

汽车同步器锁止性能试验研究石晓辉;苏洪;张志刚;李尚【摘要】为研究汽车变速器的同步器锁止过程及机理,在自行研制的同步器性能试验台上对某款变速器进行了换挡性能试验,分别测得了换挡力、换挡位移、变速器输入转速及变速器输出转速,并对试验数据进行了分析.发现:被试变速器Ⅰ挡、Ⅱ挡、Ⅲ挡的换挡位移曲线在同步阶段未保持水平,且二次冲击阶段变速器输入轴发生周向冲击.试变速器Ⅳ挡、Ⅴ挡换挡位移曲线在同步阶段保持水平,输入轴转速曲线变化较为光滑.结果表明,该变速器挡位Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的同步器锁止性能不足,Ⅳ挡、Ⅴ挡同步器锁止性能较好.%Based on a custom-built experimental apparatus,the performance test of synchronizer is performed to analyze the lock performance.During the experiment,the shift effort,shift travel,the rotate speed of transmission input shaft and the rotate speed of transmission output shaft with shift time.And the test data are analyzed.The shift travel curves of the 1st gear,the 2nd gear,and the 3rd gear are not maintaining level,and the circumferential impact of transmission input shaft happened when getting into the double bump.But the shift travel curves of the 4th gear and the 5th gear can maintain level,and the curves of transmission input shaft are smooth.So,the lock performance of the 1st gear,the 2nd gear,and the 3rd gear is deficiency.But the 4th gear and the 5th gear have good lock performance.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2017(000)003【总页数】4页(P85-88)【关键词】变速器;同步器;锁止性能;试验研究【作者】石晓辉;苏洪;张志刚;李尚【作者单位】重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室,重庆400054;重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室,重庆400054;重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室,重庆400054;重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室,重庆400054【正文语种】中文【中图分类】TH16;U467.3;U463.212+.41同步器作为汽车变速器关键换挡部件之一，直接影响机械式变速器的换挡性能。

同步器锁止问题分析在这里分同步器设计和换挡操纵机构两方面分析一下：(一)、同步器设计同步器的容量对同步器同步时间起很大作用，容量增大，换挡力、换档时间均会缩小。

增加锥面尺寸、数量及锥面与同步器锁环间的磨擦系数等都会增大同步器锥面的磨擦扭矩。

对于批量定型生产的同步器锥面尺寸由于空间有限，不能改变。

但对于摩擦系数改变起来就相对容易。

改变同步环材料，及齿轮润滑油对改变锥面磨擦副的磨擦系数作用明显，摩擦系数在变速器的使用过程中的稳定性是影响变速器操作性能的另一重要因素，一般要求用于制作同步环的材料在粘度较小和粘度较大的润滑油中能够保证摩擦系数的稳定性。

制作同步环的材料有铜基合金材料锰黄铜和铝黄铜此种材料广泛应用于我厂S5系列变速箱中，经汽研试验证明铝黄铜的摩擦性能略优于锰黄铜，525Q7即采用铝黄铜。

另外采用钢环喷钼的方法制作的同步环在提高摩擦系数及增加同步环强度方面有较突出的优点，在中重型卡车的变速箱中应用广泛。

其它材料如树脂、碳纤维等摩擦性能优良的新材料相继得到应用。

在匹配南汽的变速箱中，我厂在不改变同步器尺寸的情况下，采用喷钼同步环，经整车试驾后，厂方对整车的换挡性能表示满意。

除同步器的容量和材料的摩擦性能外，同步器的锁止条件和同步器的设计形式是关键因素，下面以同步器的锁止条件为主线，分析例举到几种同步器形式，通过分析其性能特点给出各型同步器的设计特点。

同步器的设中锁止，锁止条件的确立须适当，定量描述锁止条件的参数为阻力比：γ= TiTc ① Tc:同步器锥面的摩擦力矩Ti:同步环节圆上的拨环力矩必须满足条件γ≥1，γ选取过大，虽然可保证在同步器未同步前，同步器齿套决不会推开同步环与锥体接合，但对于锁环式同步器势必要选择较大的锁止角β这会使同步解除力与时间的乘积增大、同步器的啮合力增大、使同步器的操纵性能变坏。

相反γ选取过小（接近1）会使同步器性能变差，易产生挂档冲击。

锥面摩擦力矩:T c =c c c r u θsin **F ② 拨环力矩:T i =R i *F*)2tan 2tan *1(ii ii u u θθ+- ③ F : 同步齿套上的操纵力 r c :同步锥体的有效半径，r c =31[（D 3w -D 3i ）/(D 2w -D 2i ) ④ i u :齿套锁止角斜面与同步环锁止角斜面的摩擦系数c u :锥体与同步环之间的摩擦系数，铜基材料的同步环与钢质锥体在齿轮油润滑下取 c u =0.08–0.11c θ：锥体锥面角，为防止同步环自锁在锥体上，选取时应使tan c θ≥c u ,当c u =0.11时cθ≥6.28°实际应用时常取c θ =6.5°、7°、8°等。

同步器工作原理一、引言同步器是多线程编程中非常重要的概念，用于协调多个线程的执行顺序和互斥访问共享资源。

本文将详细介绍同步器的工作原理，包括同步器的定义、使用场景、工作原理及常见的同步器类型。

二、同步器的定义同步器是一种用于控制多线程并发访问的机制，它通过提供一组方法来实现线程的等待和唤醒操作，从而实现线程间的协调和互斥。

三、同步器的使用场景同步器常用于以下场景：1. 实现线程的互斥访问：当多个线程需要互斥地访问某个共享资源时，可以使用同步器来实现线程的互斥访问。

2. 实现线程的等待和唤醒：当某个线程需要等待其他线程的某个条件满足后再继续执行时，可以使用同步器来实现线程的等待和唤醒操作。

四、同步器的工作原理同步器的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 状态管理：同步器内部维护一个状态变量，用于表示同步器的状态。

不同的同步器类型有不同的状态变量定义。

2. 线程的等待和唤醒：当一个线程需要等待某个条件满足时，它会调用同步器的等待方法，该方法会使线程进入等待状态，并释放对同步器的占用。

当其他线程满足了等待条件后，可以调用同步器的唤醒方法来唤醒等待的线程。

3. 线程的互斥访问：当多个线程需要互斥地访问某个共享资源时，它们会先尝试获取同步器的控制权。

如果成功获取了控制权，则可以执行临界区代码；否则，线程将被阻塞，直到其他线程释放了同步器的控制权。

五、常见的同步器类型1. 互斥锁：最常见的同步器类型之一，提供了对临界区的互斥访问。

2. 信号量：用于控制同时访问某个资源的线程数量。

3. 条件变量：用于实现线程间的等待和唤醒操作。

4. 栅栏：用于实现多个线程之间的同步，当所有线程都到达栅栏点时，它们才能继续执行。

5. 读写锁：用于实现读写操作的并发访问控制，允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入共享资源。

六、总结同步器是多线程编程中重要的工具，它通过提供一组方法来实现线程的等待和唤醒操作，以及线程的互斥访问。

同步器工作原理一、引言同步器是多线程编程中常用的一种工具，用于协调线程之间的执行顺序和互斥访问共享资源。

本文将详细介绍同步器的工作原理，包括其基本概念、使用场景、核心方法和实现原理。

二、基本概念1. 同步器：同步器是用于实现线程之间的同步和互斥的一种机制，它提供了一种方式来控制线程的执行顺序和访问共享资源的方式。

2. 信号量：信号量是一种用于控制并发访问的同步器，它可以用来限制同时访问共享资源的线程数量。

3. 互斥锁：互斥锁是一种用于实现线程互斥访问的同步器，它可以保证同一时间只有一个线程能够访问共享资源。

三、使用场景同步器广泛应用于多线程编程中，常见的使用场景包括：1. 生产者-消费者模型：通过同步器可以实现生产者和消费者之间的协调，确保生产者和消费者的执行顺序和互斥访问共享资源。

2. 线程池：线程池中的线程可以通过同步器来实现任务的等待和唤醒，以及对共享资源的互斥访问。

3. 事件驱动编程：同步器可以用于实现事件的等待和唤醒，以及对共享资源的互斥访问。

四、核心方法同步器提供了一些核心方法来实现线程的同步和互斥，常用的核心方法包括：1. acquire()：线程调用该方法来获取同步器的控制权，如果同步器已被其他线程占用，则当前线程将被阻塞，直到获取到控制权为止。

2. release()：线程调用该方法来释放同步器的控制权，如果有其他线程正在等待获取控制权，则其中一个线程将被唤醒继续执行。

3. tryAcquire()：线程调用该方法尝试获取同步器的控制权，如果成功获取到控制权，则返回true，否则返回false。

4. tryRelease()：线程调用该方法尝试释放同步器的控制权，如果成功释放控制权，则返回true，否则返回false。

五、实现原理同步器的实现原理可以基于底层的同步器（如信号量、互斥锁）来实现，也可以通过自旋锁、条件变量等方式来实现。

具体实现原理取决于同步器的具体类型和需求。

在基于底层同步器的实现中，同步器通常会维护一个状态变量来表示当前的状态，比如信号量中的计数器，互斥锁中的锁状态等。

同步器的结构原理同步器是一种用于协调多个线程之间的行为的重要工具。

在并发编程中，多个线程同时执行任务时，往往会面临共享资源的争用和协作问题。

同步器通过提供一种机制，使得线程能够按照特定的顺序执行任务，以保证数据的正确性和一致性。

同步器的结构原理包括信号量、互斥锁、条件变量和障碍等多种方式。

不同的同步器结构原理对应不同的多线程协调问题，下面将逐一进行解释。

一、信号量（Semaphore）信号量是一种用于线程间通信的同步器。

它可以用来控制线程的访问权限，从而达到多线程协调的目的。

信号量具有一个计数器，该计数器的大小对应着可同时访问某个资源的线程数。

当线程需要访问资源时，首先会尝试对信号量进行加锁操作，如果计数器大于0，则表示有可用资源，线程可以继续执行；否则，线程会被阻塞，直到计数器大于0。

而当线程不再需要资源时，会对信号量进行解锁操作，将计数器加1。

通过信号量，可以实现对临界区资源的访问控制，从而保证多线程间的互斥性和同步性。

二、互斥锁（Mutex）互斥锁是一种用于解决多线程争用共享资源的同步机制。

它通过提供一种互斥访问的机制，使得同一时间只能有一个线程访问共享资源。

当线程需要访问共享资源时，首先尝试对互斥锁进行加锁操作，如果锁未被其他线程持有，则线程可以继续执行；否则，线程会被阻塞，直到锁被释放。

而当线程不再需要访问共享资源时，会对互斥锁进行解锁操作，释放资源的访问权限。

通过互斥锁，可以保证临界区资源在同一时间只被一个线程访问，从而保证了线程间的互斥性。

三、条件变量（Condition Variable）条件变量是一种用于线程间通信的同步器。

它可以在一个线程等待某个特定条件满足时暂停执行，并在条件满足后唤醒等待的线程继续执行。

条件变量通常与互斥锁配合使用。

当线程需要等待某个条件时，会对互斥锁进行解锁，然后调用条件变量的等待操作，将自己加入到等待队列中。

当某个线程满足了条件，会对互斥锁进行加锁，然后调用条件变量的唤醒操作，将等待队列中的某个线程唤醒。

已知条件：离合器从动片结构尺寸。

变速器档位数、档位排列及各档速比。

变速器各档位齿轮的结构尺寸。

变速器中心距。

匹配发动机最大功率时转速。

1．同步器理论设计计算：1）转动惯量的计算：换档过程中依靠同步器改变转速的零部件包括：离合器从动片、一轴、中间轴、与中间轴齿轮相啮合的主轴上的常啮齿轮。

统称为同步过程的输入端。

（见同步系统简图）而输入端的转动惯量Jc的计算步骤是：首先计算上述相关零部件的转动惯量，而后按不同的档位转换到被同步的档位齿轮上去。

园柱体盘式零件的转动惯量计算公式为;实心J=Q×D2/8g=（γ×π/32g）×D4×L空心J=Q×（D2-d2）/8g=（γ×π/32g）×（D2+d2）×（D2-d2）式中：Q—零件重量（克）D—零件外径（厘米）d—零件内径（厘米）g—重力加速度（980厘米/秒2）γ—材料比重（钢：7.85克/厘米3）L—零件厚度（厘米）转动惯量的转换：基本公式为J换=J×i=J×主动齿轮齿数/从动齿轮齿数各档的总转动惯量ΣJ，需要将各相应零件的转动惯量转到被同步的零件上。

ΣJ=J+J换2）角速度差Δω的计算：在理论设计计算中，一般是按角速度差的最大值计算。

所以只有假设在两个角速度中有一个是相当为发动机最大功率时的转速的值，才是同步过程中的最大角速度差。

a.低档换高档：此时汽车处于加速过程，可以假定与整车相连的输出端（二轴及同步器齿套）换档时转速不变，仍为换档前的低档转速。

而输入端（被同步齿轮）的转速则高于输出端转速。

输入端需要减速才能同步。

只有假定换档前输入端的转速是相应于发动机最大功率的转速n N，才能得到角速度差的最大值Δωmax。

所以：ω出=（2×π×n N/60）/i低ω入=（2×π×n N/60）/i高Δωmax=ω入-ω出= 2×π×n N/60×（1/i高-1/i低）b）高档换低档：此时汽车处于减速过程，亦可以假定与整车相连的输出端（二轴及同步器齿套）换档时转速不变，仍为换档前的高档转速。

同步器的工作原理同步器是一种用于控制多个线程访问共享资源的机制，它能够确保线程之间的协调和同步，避免出现数据竞争和不一致的情况。

在并发编程中，同步器扮演着非常重要的角色，它能够提高程序的性能和可靠性，保证多线程程序的正确性。

本文将深入探讨同步器的工作原理，包括其实现方式、内部机制和使用方法。

同步器的工作原理主要涉及到两个方面，互斥和条件等待。

互斥是指一次只允许一个线程访问共享资源，其他线程必须等待当前线程释放资源后才能访问。

条件等待是指线程在满足特定条件之前需要等待，一旦条件满足，线程才能继续执行。

同步器通过这两种机制来实现线程之间的协调和同步。

在同步器的内部实现中，通常会使用一些基本的同步原语，比如锁、条件变量、信号量等。

锁是最常用的同步原语，它可以确保在同一时刻只有一个线程可以访问共享资源。

条件变量用于线程之间的通信，一个线程可以通过条件变量等待特定条件的发生，另一个线程可以通过条件变量通知等待线程条件已经满足。

信号量是一种用于控制并发访问数量的同步原语，它可以限制同时访问共享资源的线程数量。

在使用同步器时，通常会使用一些高级的同步工具，比如锁、信号量、阻塞队列等。

这些工具可以简化并发编程的复杂性，提高程序的可维护性和可扩展性。

比如，Java中的ReentrantLock、Semaphore和Condition等类就是基于同步器实现的高级同步工具，它们提供了丰富的同步操作和线程控制功能，可以满足不同场景下的同步需求。

同步器的工作原理还涉及到一些重要的概念，比如原子操作、内存屏障、线程安全性等。

原子操作是指不可被中断的操作，它可以确保多个线程对共享资源的操作是原子的，不会出现数据不一致的情况。

内存屏障是一种硬件或软件屏障，用于确保内存操作的顺序和可见性。

线程安全性是指多个线程对共享资源的操作是安全的，不会出现数据竞争和不一致的情况。

总之，同步器是一种非常重要的并发编程机制，它能够确保多个线程之间的协调和同步，避免出现数据竞争和不一致的情况。

同步器说明书同步器说明书同步器分为常压式，惯性式和惯性增力式。

但是在现在的汽车领域中，得到广泛使用的是惯性式同步器。

惯性式同步器有锁销式，滑块式，锁环式，多片式和多维式几种。

今天我们设计的是以款锁环式同步器。

一，同步器工作原理：同步器换挡过程由三个阶段组成。

第一阶段：同步器离开中间位置，做轴向移动并靠在摩擦面上。

摩擦面相互接触瞬间，由于齿轮的角速度和滑动齿套的角速度不同，在摩擦力矩作用下锁销相对滑动齿套转动一个不大的角度，并占据锁止位置。

此时锁止面接触，阻止了滑动齿套向换挡方向移动。

第二阶段：来自手柄传至换挡拨叉并作用在滑动齿套上的力F，经过锁止元件又作用在摩擦面上。

由于齿轮的角速度和滑动齿套的角速度不相同，在上述表面产生摩擦力。

滑动齿套和齿轮分别与整车和变速器输入转动零件相连接。

于是，在摩擦力矩作用下，滑动齿套和齿轮的转速逐渐接近，其角速度差减小了。

在角速度差等于零的瞬间同步过程结束。

第三阶段：角速度差等于零，摩擦力矩消失，而轴向力F仍作用在锁止元件上，使之解除锁止状态，此时滑动锁套和锁销上的斜面相对移动，从而使滑动齿套占据了换挡位置。

二，主要参数的确定1．摩擦系数f汽车在行驶过程中换挡，特别是在高档区换挡次数较多，意味着同步器工作频繁。

同步器是在同步环与连接齿轮之间存在角速度差的条件下工作，要求同步环有足够的使用寿命，应当选用耐磨性能良好的材料。

为了获得较大的摩擦力矩，又要求用摩擦因素大而且性能稳定的材料制作同步环。

另一方面，同步器在油中工作，使摩擦因数减小，这就为设计工作带来困难。

摩擦因数除与选用的材料有关以外，还与工作面得表面粗糙度，润滑油种类和温度等因素有关。

作为与同步环锥面接触的齿轮部分与齿轮做成一体，用低碳合金钢制成。

对锥面的表面粗糙度要求比较高，用来保证在使用过程中摩擦因数变化小。

若锥面的表面粗糙度差，在使用过程初期容易损害同步环锥面。

同步环常选用能保证具有足够高的强度和硬度,耐磨性能良好的黄铜合金制造，如锰黄铜，铝黄铜和锡黄铜等。

同步器工作原理同步器是多线程编程中常用的一种工具，用于控制多个线程的并发访问。

它可以保证线程之间的协调和顺序执行，避免浮现数据竞争和不一致的问题。

下面将详细介绍同步器的工作原理。

一、同步器的概念和作用同步器是一种线程控制工具，它可以协调多个线程的执行顺序，保证线程之间的互斥和同步。

在多线程编程中，当多个线程需要访问共享资源时，同步器可以确保惟独一个线程可以访问该资源，其他线程需要等待。

同步器的作用主要有两个方面：1. 保护共享资源：当多个线程需要访问共享资源时，同步器可以确保惟独一个线程可以访问该资源，避免数据竞争和不一致的问题。

2. 控制线程的执行顺序：同步器可以控制线程的执行顺序，例如实现线程的互斥、同步和等待。

二、同步器的基本原理同步器的基本原理是通过内部的状态来控制线程的执行。

同步器内部维护了一个状态变量，用于表示共享资源的状态。

线程在访问共享资源之前，需要先获取同步器的许可，许可的获取和释放是通过改变同步器的状态来实现的。

同步器的基本操作有两个：1. 获取许可：线程在访问共享资源之前，需要先获取同步器的许可。

如果同步器的状态允许获取许可，则线程可以继续执行；否则，线程需要等待许可的释放。

2. 释放许可：线程在访问共享资源结束后，需要释放同步器的许可，以便其他线程可以获取许可继续执行。

同步器的状态变化会引起线程的阻塞和唤醒。

当线程获取许可失败时，会被阻塞，直到其他线程释放许可；当线程释放许可时，会唤醒等待的线程继续执行。

三、同步器的实现方式同步器的实现方式有多种，常见的有锁、信号量和条件变量等。

下面以锁为例，介绍同步器的实现方式。

1. 锁的实现方式锁是一种基本的同步器，它可以实现线程的互斥和同步。

常见的锁有互斥锁和读写锁等。

互斥锁（Mutex）是一种独占锁，同一时间只允许一个线程获取锁。

当一个线程获取到互斥锁后，其他线程需要等待锁的释放才干继续执行。

读写锁（ReadWriteLock）是一种共享锁，允许多个线程同时获取读锁，但只允许一个线程获取写锁。

同步器的锁止条件
1、节流阀故障：
当节流阀产生故障时，同步器的锁止条件是节流阀的故障信号，即当节流阀状态发生故障时，同步器便会自动锁止。

2、滑动环故障：
当滑动环发生故障时，同步器的锁止条件是检测到滑动环位置信号的偏离，即当滑动环位置发生偏离时，同步器会自动锁止。

3、发动机故障：
当发动机出现故障时，同步器的锁止条件是检测到发动机保护器的触发信号，即当发动机保护器触发时，同步器会自动锁止。

4、滑线故障：
当滑线发生故障时，同步器的锁止条件是检测到调节器的报警信号，即当调节器发出报警信号时，同步器会自动锁止。

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同步器锁止销高频退火硬度问题及改进措施摘要：本文主要分析讨论了重载商用车变速箱同步器锁止销的退火硬度偏高原因，以及针对该现象的改进措施。

关键词：退火；退火硬度；机床改进我车间所生产的两种重载商用车变速箱同步器高低档锁止销零件A和零件B，所用材料均为40MnB材料，其热处理工艺过程是先对零件整体进行淬火和回火后，要求整体表面硬度范围是HRC50~55，然后局部感应退火，使其端头3mm部分硬度在HRC24以下（退火部位见图1），以满足装配过程中锁止销与同步器锥环的压装要求。

但在实际生产中经常出现一些批次的零件退火后无法完全满足技术要求，通常情况是退火硬度偏高，且不能形成良好的硬度梯度。

所以，经常不得不对这些批次的零件进行二次或二次以上退火返工后才可基本满足技术要求。

这样可能导致锁止销在精车工序中出现不规律的稍度而造成返修，不仅对资源形成很大浪费，也影响生产进度。

一.问题的提出我们考虑有以下几种因素会对其造成影响，⑴.零件淬火后整体表面硬度偏高；⑵.退火工艺参数设置不理想；⑶.40MnB材料自身的特殊性所致；⑷.感应器设计不够合理；⑸.机床自身结构不合理。

二.具体解决措施首先，对采用同样的淬火和回火工艺的零件整体硬度进行不间断抽检，发现其整体硬度大都在HRC50~53范围内，属于很理想的硬度；但也有一些批次会出现硬度在HRC50以下或硬度偏高，达到HRC55~57的现象。

我们分别对三种情况的零件进行化验分析，具体数据见下表1~表3：由表1～表3可得到的结论是：所有合金成分均符合国标要求，但B元素含量波动范围最大（40MnB材料国标要求B元素含量为0.0005~0.0035%），而B元素含量高低会直接影响零件的淬透性，从而影响到零件的整体硬度。

为了避免上述问题的出现，每批材料我们都要根据成分分析报告来制定淬火和回火工艺参数，来确保零件整体硬度符合技术要求。

但是在退火过程中，发现B元素含量偏上限的零件退火硬度还是难以满足技术要求的HRC24以下，经常需要进行二次或二次以上退火才可合格。