双锥面锁环式同步器设计与应用

同步器技术讲座一、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 Transmissionb.自动变速器：Ⅰ）液力自动变速器（AT、EAT）Electron AutomaticⅡ）无级变速器（CVT）Continuously variabieⅢ）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。

摘要摘要汽车发动机的输出转速非常高，最大功率及最大扭矩在一定的转速区出现。

为了发挥发动机的最佳性能，就要求必须有一套变速装置，来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度。

本设计是为桑塔纳2007 1.8MT设计变速器。

该变速器为5+1档变速器，包括五个前进档和一个倒退档。

采用整体式中间轴结构，三叉轴远距离操纵换档机构，使用锁环式同步器换档。

该变速箱结传动效率高，构紧凑，体积小。

速比范围大，具有良好的动力性和经济性动力性。

在设计中对对轿车变速器的结构进行了介绍，阐述了轿车主要的参数，以及功率的大小对变速器中各个零件强度的影响进行介绍。

在机构方面选择了机械式变速器，确定变速器设计的主要参数，在变速器的寿命方面以及与变速器相关的各种操纵机构也进行了介绍。

关键词：扭矩；变速器；同步器；强度；操作机构AbstractThe engine output rotational speed is extremely high, the maximum work rate and the maximum torque appears in certain rotational speed area. In order to display the engine the optimum performance, it must has a set of variable speed gear, coordinates the engine the rotational speed and the wheel actual moving velocity.This paper is mainly about the gearbox design for SANTANA 2007 1.8MT. The gearbox includes 5forward gears of speed, and one reverse gear. It uses integral tunnel of the overall structure, proposes three-pronged axle remote control shifting gears agencies, and its shift organization uses inertial type of synchronizer . The transmission is cohesive, small size, has high transmission efficiency and has a good fuel economy and power.This design has carried on the introduction to the passenger vehicle transmission gearbox structure, elaborated the passenger vehicle main parameter determination, the engine conditions determination as well as affects directly to the amount of power to the transmission gearbox in each components intensity carries on the introduction. In the organization aspect choice mechanical type transmission gearbox, the main parameter which the definite transmission gearbox designed, and as well as has also carried on the introduction in the transmission gearbox life aspect with the transmission gearbox correlation each kind of control mechanism.Key words：torque；transmission；synchronizer；intensity；control mechanism目录摘要 (I)Abstract (II)绪论 (1)1、本次设计的目的及意义 (1)2、变速器的发展现状 (1)3、变速器设计面临的主要问题 (1)1 变速器的总体方案设计 (3)1.1变速器的功用及设计要求 (3)1.2变速器传动机构的型式选择与结构分析 (4)1.2.1两轴式变速器与三轴式变速器 (4)1.2.2变速器主传动方案的比较 (5)1.2.3倒档的布置方案 (6)1.3变速器主要零件的结构方案分析 (7)1.3.1换档结构型式 (7)1.3.2齿轮型式 (7)1.3.3轴承型式 (8)1.4传动方案的最终设计 (8)2变速器主要参数的选择与齿轮设计 (10)2.1变速器主要参数的选择 (10)2.1.1档位数和传动比 (10)2.1.2中心距 (11)2.1.3轴向尺寸 (11)2.1.4齿轮模数 (12)2.1.5齿形、压力角α、螺旋角β (12)2.2各档传动比及其齿轮齿数的确定 (12)2.2.1确定一档齿轮的齿数 (12)2.2.2确定各常啮合齿轮的齿数 (13)2.2.3确定其他档位的齿数 (13)2.3齿轮主要参数表 (15)3 变速器齿轮的强度计算与材料选择 (16)3.1齿轮的损坏原因 (16)3.2齿轮的强度计算及材料接触应力 (16)3.2.1计算各轴的转矩 (16)3.2.2齿轮弯曲强度计算 (17)3.2.3齿轮接触应力计算 (18)4变速器轴的设计与校核 (21)4.1变速器轴的结构和尺寸 (21)4.1.1轴的结构 (21)4.1.2轴的尺寸 (22)4.2轴的校核 (22)4.2.1第二轴的刚度与强度校核 (22)4.2.2中间轴的刚度与强度校核 (23)5 变速器同步器与操纵机构的设计 (25)5.1同步器设计 (25)5.2同步器主要参数确定 (26)5.2.1摩擦锥面半径角а和摩擦系数f (26)5.2.2摩擦锥面平均半径R和锥面工作长度b (27)5.2.3锁止面锁止角β (27)5.2.4同步时间t (27)5.3变速器操纵机构的设计 (28)5.3.1变速器操纵机构的功用 (28)5.3.2变速器操纵机构应满足的要求 (28)5.3.3档位设置 (29)6 轴承与键的选择 (30)6.1轴承的选择 (30)6.2键的选择 (30)6.2.1平键的选择 (30)6.2.2花键的选择 (30)7 箱体 (31)总结 (32)致谢........................................................................................................... 错误！未定义书签。

锁环式同步器的组成
锁环式同步器是一种用于控制动力传动系统的重要装置，它可以有效地调整传动系统的转速，以保持系统的运转稳定。

锁环式同步器的组成比较复杂，一般包括主机、驱动器、传动机构、电控装置等部分。

下面将对锁环式同步器的组成做一个全面的介绍。

首先是锁环式同步器的主机。

主机是锁环式同步器的重要组成部分，它的功能是控制传动系统的转速，以使传动系统保持稳定运行。

主机一般由电机、轴、减速器、刹车等部件组成，电机的转速控制减速器的转速，从而达到控制传动系统的转速的目的。

其次是驱动器部分。

驱动器的功能是将主机的动力转换成传动机构的动力。

一般由电机、减速器、轴承以及附件等组成，它的目的是将电动机的动力转换为传动机构的动力。

接着是传动机构部分。

传动机构的主要功能是将驱动器输出的动力转换为传送带的动力，从而使传送带上的物体运动。

传动机构一般由齿轮箱、齿轮、链条、皮带等组成，它的目的是将驱动器输出的动力转换为传送带的动力。

最后是电控装置部分。

电控装置的主要功能是根据系统的运行情况，对主机、驱动器和传动机构的运行进行控制和调整，保证系统的稳定运行。

电控装置一般由电源、电路板、控制器、传感器等组成，它的目的是根据系统的运行情况，控制和调整主机、驱动器和传动机构的运行，以保证系统的稳定运行。

以上就是锁环式同步器的组成情况。

锁环式同步器是一种重要的传动系统控制装置，它可以有效地控制传动系统的转速，以保持系统的运转稳定。

它的组成由主机、驱动器、传动机构以及电控装置组成，可以有效地解决传动系统的控制问题。

电驱动2AMT换挡机构ADAMS仿真及优化王汐文;宋田堂;林连华;徐海港;张建武【摘要】针对某款纯电动汽车用两挡机械式自动变速器,设计了由无刷直流电机驱动,蜗轮蜗杆及凸轮转毂改变动力传递的方向,并通过拨叉带动同步器运动的换挡执行机构,建立了同步器及换挡执行机构ADAMS多体动力学模型,以模拟同步器同步的各个阶段,以及换挡机构的升挡及降挡过程.通过仿真,评价换挡电机功率,蜗轮蜗杆传动比、接合套与待接合齿圈转速差、以及待接合部分转动惯量等参数对换挡过程的影响,从而对换挡执行机构参数进行优化.【期刊名称】《传动技术》【年(卷),期】2017(031)001【总页数】6页(P43-48)【关键词】纯电动汽车;两挡机械式自动变速器;换挡执行机构;动力学分析【作者】王汐文;宋田堂;林连华;徐海港;张建武【作者单位】上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240;上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240;山东时风(集团)有限责任公司,山东聊城252800;山东时风(集团)有限责任公司,山东聊城252800;上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】U463.212当前，纯电动汽车通过匹配两挡机械式自动变速器(2AMT)来提升电动车性能。

AMT具有传动效率高、传递扭矩大、结构紧凑、工作可靠等优点[1]，能够很好地满足电驱动系统的需求。

为了更好地满足换挡平顺与快速的要求，需要对AMT的换挡执行机构进行分析和优化。

同步器作为换挡过程中的重要部件，利用摩擦原理，确保接合套与待接合齿圈转速达到一致后再接合挂挡，减少了换挡时的冲击，提高了车辆行驶的安全性与舒适性[2-3]。

除此之外，换挡执行机构中的换挡电机、动力传递装置等的设计也对整个换挡过程有着至关重要的影响，如何针对纯电动汽车传动系统给的集成化目标，结合换挡过程的性能要求，设计出结构紧凑、易于实现的纯电动汽车自动变速器的换挡执行机构，并研究行之有效的控制方法[4]，是AMT研究的关键所在。

前言6DS50T双中间轴变速器是陕西法士特汽车传动集团公司在本公司传统双中间轴变速器技术的平台上，自行开发制造的一款输入扭矩为500Nm的新型变速器。

6DS50T双中间轴变速器设计新颖，采用单箱体三段式结构、双中间轴传动，除倒档外采用全同步器换档，且一二档采用双锥面锁环式同步器，增大了摩擦面，大大增加了同步扭矩；三四档、五六档采用单锥面锁环式同步器。

6DS50T双中间轴变速器速比配置合理、采用细高齿设计、齿轮啮合平稳、变速器噪音低、全同步器换档、档位清晰、换档灵活，操纵形式多样，可采用单杆、双杆操纵等。

6DS50T双中间轴变速器生产工艺先进。

变速器的各个部件加工都有国际先进的机床（以数控、加工中心为主）、热处理设备（IPSEN连续炉和艾协林箱式炉）作保障，重要零件的生产在专门的生产线进行。

该变速器可广泛应用于中高端轻卡、中小型客车等车型。

陕西法士特汽车传动集团公司可根据用户需要进行变型设计、改装配套、维修服务、配件供应等。

为顾客提供满意的产品和服务是法士特公司的宗旨。

欢迎广大客户光临我公司咨询、洽谈、参观指导，我们将竭诚为您服务。

一、6DS50T变速器的主要性能参数额定输入功率：100Kw最大输入扭矩：500Nm最高输入转速：2600rpm各档速比：注：a. 质量中包括离合器壳，但不包括润滑油和分离装置；b. 所指长度是从离合器壳体前止口端面到输出法兰盘后止口端面；c．加油量仅供参考，具体请参阅后面图示说明。

二、编号规则6 D S 50 T全同步器换档×10=名义输入扭矩（Nm）双中间轴结构单箱前进档数三、6DS50T变速器主截面图（见图1）四、6DS50T变速器安装尺寸图（见图2）五、6DS50T变速器动力传递路线6DS50T变速器的结构简图如图3所示；6DS50T变速器的动力传递路线如图4所示。

六、6DS50T变速器的典型结构1.双中间轴结构变速器采用两根结构完全一致的中间轴，它们相间180°。

同步器的工作原理及分类1、无同步器时变速器的换档过程：一般采用移动齿轮或接合套换档，为使换档平顺，应使待啮合的轮齿的圆周速度必须相等（同步）。

·下面以无同步器的五档变速器中四、五档的互换过程为例加以说明：图中：1—第一轴；2—第一轴常啮齿轮；3—接合套；4—第二轴五档齿轮5——第二轴；6——中间轴五档齿轮（1）从低速变高速—四档变五档1）四档时，V3= V2；欲挂五档，离合器分离接合套3右移，先进入空挡。

2）3与2脱离瞬间，V3= V2而V4 > V2，V4 > V3，会产生冲击，应停留。

3）因汽车传动系惯性质量大V3下降较慢，而V4下降较快，必有V3= V2时，此时挂档应平顺（2）从高速变低速—五档变四档1）五档时，V3= V4；欲挂五档，离合器分离，接合套3左移，先进入空挡。

2）3与2脱离瞬间，V3= V4而V4 > V2，V3 > V2，会产生冲击，应停留。

3）因V2 比V 3下降快，必无V3= V2时，此时应使离合器接合，并踩一下加速踏板使V2 > V3，而后再分离离合器待V3= V2时平顺挂档2、同步器的功用及类型（1）同步器的作用：是使接合套与待啮合的齿圈迅速同步，缩短换档时间；防止在同步前啮合而产生接合齿之间的冲击（2）类型：分为常压式、惯性式和自增力式；目前广泛采用摩擦惯性同步装置（锁环、锁销式）惯性式同步器是依靠摩擦作用实现同步的，在其上面设有专设机构保证接合套与待接合的花键齿圈在达到同步之前不可能接触，从而避免了齿间冲击。

1）锁环式：结构紧凑、便于合理布置，多用于轿车和轻型货车上2）锁销式：结构形式合理，力矩较大，多适用于中型和大型货车上3）同步器的一般结构：由同步装置（包括推动件、摩擦件）、锁止装置和接合装置三部分组成3、锁环式惯性同步器的构造及工作原理轿车和轻、中型货车的变速器广泛采用锁环式惯性同步器，其细部结构多种多样, 但工作原理是一样的（1）锁环式惯性同步器的构造1）花键毂：花键毂轴向固定；并与齿圈、锁环具有相同花键齿2）接合套：用来连动花键毂、同步环、啮合齿圈，并与齿圈、锁环具有相同花键齿3）同步环（锁环）：锁环的倒角与接合套倒角相同，锁环具有内锥面，其上有螺旋槽，以便两锥面接触后，破坏油膜，增加锥面间的摩擦。