双锥面同步器设计理论分析

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。

锁环式惯性同步器工作原理/v_show/id_XMjA2NDMyNjQ=.html/down/jiaoxue/dipan/tujie/chapter1/html/tj4-3.htm/down/jiaoxue/dipan/由于变速器输入轴与输出轴以各自的速度旋转，变换档位时合存在一个"同步"问题。

两个旋转速度不一样齿轮强行啮合必然会发生冲击碰撞，损坏齿轮。

因此，旧式变速器的换档要采用"两脚离合"的方式，升档在空档位置停留片刻，减档要在空档位置加油门，以减少齿轮的转速差。

但这个操作比较复杂，难以掌握精确。

因此设计师创造出"同步器"，通过同步器使将要啮合的齿轮达到一致的转速而顺利啮合。

什么是同步器同步器（Synchronizer），是使在换挡中相互接合的齿轮实现同步的装置。

在换挡过程中，应当使准备啮合的那一对齿轮的接合齿圈的圆周速度达到相等（即同步），才能平顺地挂上挡。

否则，两齿轮齿圈间会发出冲击和噪音，影响齿轮的寿命。

为了便于换挡，现代汽车变速器在常用的各挡间都装有同步器，使相啮合的一对齿轮先同步，而后啮合。

同步器就是使你的车的变速箱中的每一个档位的齿轮与发动机输出的转速保持一致，减少换档离合过程中蹩齿轮的可能，所以现在的车换档只用踩一脚离合器踏板，原来的车都需要踩两次的，目的就是人为使其同步。

主要分类同步器有常压式和惯性式。

目前全部同步式变速器上采用的是惯性同步器，它主要由接合套、同步锁环等组成，它的特点是依靠摩擦作用实现同步。

接合套、同步锁环和待接合齿轮的齿圈上均有倒角（锁止角），同步锁环的内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触产生摩擦。

锁止角与锥面在设计时已作了适当选择，锥面摩擦使得待啮合的齿套与齿圈迅速同步，同时又会产生一种锁止作用，防止齿轮在同步前进行啮合。

当同步锁环内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触后，在摩擦力矩的作用下齿轮转速迅速降低（或升高）到与同步锁环转速相等，两者同步旋转，齿轮相对于同步锁环的转速为零，因而惯性力矩也同时消失，这时在作用力的推动下，接合套不受阻碍地与同步锁环齿圈接合，并进一步与待接合齿轮的齿圈接合而完成换档过程。

视频讲解文字：锁环式同步器用来使结合套与准备套入的齿圈运动速度迅速同步。

主轴同步器在花键毂背面的槽里有三个金属滑块和销，每个销的下部有相应的压簧，用来使定位销的球面突出花键毂的外圈，同步器安装后，花键毂的内花键与输出轴的外花键啮合，花键毂的外花键与结合套的内花键啮合。

铜质锁环有3个缺口，以让开花键毂上的滑块和定位销。

锁环有一个内圆锥面。

外圆上有齿形花键，花键的形状和尺寸和花键毂的外花键相同。

锁环的花键也与结合套啮合，锁环的缺口比滑块宽，允许锁环移动，锁环的外花键可以脱离结合套的内花键。

档结合套移动选档时，滑块推动锁环移动，直至锁环的内圆锥面与输入轴常啮合齿轮的齿圈外圆锥面接触为止，锁环内圆锥面上的螺旋槽可以破坏结合面的油膜，以增加摩擦，两个锥面之间的转速差使锁环绕齿圈转动，直到锁环的缺口与滑块之间的间隙消除为止。

因为锁环的花键齿此时正好与结合套的内花键相抵，结合套不能啮合，驾驶员施加的轴向力作用在锁环齿端面上，使两圆锥面之间建立起摩擦力，直至内圆锥面的转速相同，此时结合套沿锁环倒角斜面向前滑动，与锁环啮合，在这个过程中花键端面的倒角起了很大作用，平稳而快速的换挡过程完成。

锁环式同步器的结构参数、尺寸设计计算：根据同步器计算基本方程式（5）：P×μ×R锥/Sinα= Jc×Δω/ t按已知条件：同步器输入端转动惯量Jc、角速度Δω均可计算出，而同步时间t一般在同步器设计时可取t = 0.5（S）。

根据式（5），即可计算出所需的同步摩擦力矩Mf值。

根据式（4）：Mf = P×μ×R锥 / Sinα其中：换档力P —为了换档轻便，力P应有所控制。

按汽车行业标准QC/T 29063—1992中的有关规定：轻型车中型车重型车400N（最大） 500N（最大） 620N（最大）同步锥面摩擦系数μ：在同步器设计计算时一般可取μ= 0.1同步锥角α：同步摩擦力矩Mf可随着α角减小而增大，但α角的极限取决于锥面角避免自锁的条件，即：tgα≥μ（见后说明）根据式（4）：可得R锥= Mf×sinα/P×μ（7）同步环结构参数及尺寸的确定：（图10）D—分度圆直径φ—同步环大端直径α—同步环锥面角 B—同步环锥面宽由图9可推算出：φ= 2R锥+ B×tgα（8）考虑到同步环本身的强度和刚性，根据统计数据和经验，设计时可按下式初步确定同步环接合齿分度圆直径：D = φ/0.8～0.85 （9）考虑到同步环的散热和耐磨损，提供足够大的锥面面积。

汽车双曲面锥齿轮双级主减速器设计毕业论文第一章绪论1.1 引言本课题是设计汽车驱动桥双级主减速器，故本说明书将以“驱动桥双级主减速器设计”内容对驱动桥以及双级主减速器的结构型式与设计计算作一一介绍。

汽车驱动桥是汽车的重大总成，承载着汽车的满载簧荷重及地面经车轮、车架及承载式车身经悬架给予的铅垂力、纵向力、横向力及其力矩，以及冲击载荷；驱动桥还传递着传动系中的最大转矩，桥壳还承受着反作用力矩。

汽车驱动桥结构型式和设计参数除对汽车的可靠性与耐久性有重要影响外，也对汽车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操动稳定性等有直接影响。

汽车主减速器是驱动桥最重要的组成部分，故称之为主减速器是由于它的减速比是传动系统中最大的，起到主要的降速增距作用，其功用是将万向传动装置传来的发动机转矩传递给驱动车轮，是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件。

对发动机纵置的汽车来说，主减速器还有改变动力传输方向的作用。

汽车正常行驶时，发动机的转速通常在2000～3000r/min左右，这样高的转速直接传到驱动轮上，汽车将达到几百公里的时速，如果将这么高的转速只靠变速箱来降低下来，那么变速箱内齿轮副的传动比则需要很大，齿轮的半径也相应加大，也就是说变速箱的尺寸会加大。

另外，转速下降，扭矩必然增加，也加大了变速箱与变速箱后一级传动机构的传动负荷。

所以，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器，可以使主减速器前面的传动部件，如变速箱、分动器、万向传动装置等传递的扭矩减小，同时也减小了变速箱的尺寸和质量，而且操控灵敏省力。

根据汽车分类标准（GB/3730.1-2001），车辆分为商用车和乘用车，车辆总质量＞13T的商用车为重型汽车。

对一些载质量较大的载货汽车和公共汽车来说，根据发动机特性和使用条件，要求主减速器具有较大的传动比时，需要用两组减速齿轮实现两次减速增扭的双级主减速器。

1.2 国内汽车驱动桥主减速器发展现状目前我国正在大力发展汽车产业，尤其是中国加入WTO以后，中国的汽车工业迎来了新的机遇和挑战，汽车工业将发生深刻的改变，中国汽车也将从封闭走向开放，国外一些先进的汽车理念，也将会源源不段的输入到中国汽车行业中来，中国汽车工业逐渐成为世界汽车整体市场的一个重要组成部分。

探秘汽车变速器同步器的神奇构造汽车的变速器经常被称为车辆的心脏，而变速器同步器则是变速器的核心部件之一。

它在车辆行驶时发挥着重要的作用。

那么，变速器同步器到底是什么？它如何实现同步？以下是详细的解析。

1. 变速器同步器的结构变速器同步器主要由锥面公差同步套、齿轮内齿同步爪、同步齿环及同步弹簧等构成。

其中，锥面公差同步套主要用来连接传动轴和主轴承，而齿轮内齿同步爪和同步齿环则起到同步的作用，同时同步弹簧则控制同步爪的移动。

2. 变速器同步器的原理当车辆在行驶中需要进行变速时，传动轴的齿轮和主轴承的齿轮必须先要在速度上同步，以免造成传动不良。

变速器同步器的作用就是通过同步爪、同步齿环和锥面公差同步套连接传动轴和主轴承，实现将二者的速度同步。

同步爪将主轴承上的同步齿环卡住，然后将传动轴上的齿轮与齿轮缸进行力矩传递，使得齿轮能以同步的速度转动。

当传动轴转速达到主轴承的转速时，同步器就将同步齿环释放，并且松开同步爪。

此时传动轴上的齿轮便能够与主轴承的齿轮实现完美的速度同步，顺畅地转换车速。

3. 使用变速器同步器的好处变速器同步器不仅使车辆在换挡时更为平稳，而且还能够保护车辆的其他部件。

在没有同步器的情况下，车辆在换挡时需要依赖驾驶员的经验和技巧来协调传动轴和主轴承的转速，一不小心就会导致传动失效或成为故障的源头。

而使用同步器则避免了这种问题的发生，让汽车的行驶更加平稳，同时也增强了车辆整体耐用性。

总之，变速器同步器在汽车的运动过程中扮演着重要的角色。

通过巧妙地构造和结构设计，实现了传动轴和主轴承之间的同步，让车辆以流畅的方式实现速度的变化，同时也避免了因为换挡过程中产生的损坏和故障。

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。

货车变速器中同步器的工作原理货车变速器中的同步器是用于协调不同齿轮之间转速的装置，它在车辆行驶时起着重要作用。

同步器的工作原理与结构设计对于货车变速器的性能和可靠性有着重要的影响。

在这份文章中，我们将对货车变速器中同步器的工作原理进行详细介绍，并阐述其在货车行驶中的重要作用。

一、同步器的作用同步器是用于协调不同齿轮之间转速的重要装置，它主要起到两个作用：一是使不同齿轮之间的转速同步，避免因差速导致的换档时产生的撞击和损坏；二是使得换挡过程更加顺畅和快速，提高驾驶舒适性和变速器寿命。

二、同步器的结构同步器一般由同步器套、同步器锥、同步器弹簧、同步器摩擦片等部件组成。

同步器套一般固定在齿轮轴上，同步器锥和同步器摩擦片则相对运动，由同步器弹簧提供一定的压力。

三、同步器的工作原理当货车变速器需要进行换挡时，同步器的工作原理如下：1. 进行加速换挡时，要将下一挡齿轮的转速与当前挡齿轮的转速同步。

同步器套上的同步器锥使得齿轮轴和齿轮一起旋转，摩擦片受到摩擦力，使得转速逐渐同步。

2. 当同步器锥和摩擦片的转速同步后，同步器锥会被同步器套所夹住，使得齿轮轴和齿轮之间的转速也达到同步状态。

3. 同步器弹簧的作用是保持同步状态，并且在一定程度上减小换挡时的冲击力，使得换挡更加顺畅。

四、同步器在货车行驶中的重要作用同步器在货车行驶中起着重要的作用，它可以保证在换挡时不产生撞击和损坏，减少了传动系统的损耗，延长了变速器的使用寿命。

同步器的存在使得换挡更加顺畅和快速，提高驾驶舒适性和变速器的可靠性。

货车变速器中的同步器作为一种重要的装置，其工作原理和结构设计对于货车的性能和可靠性至关重要。

深入了解同步器的工作原理，合理选择和维护同步器，对于提高货车的可靠性、安全性和舒适性具有重要意义。

双模式双三角锥滚动机构设计与运动分析李晔卓;田耀斌;姚燕安【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》【年(卷),期】2014(000)005【摘要】基于3-RSR并联机构，应用平行四边形机构缩放技术提出一种双模式双三角锥滚动机构。

该机构在一般位置状态和奇异位置状态分别具有折叠模式和移动模式。

在折叠模式下，仅通过一个自由度即可完成折叠功能，用以减少其存放或运输时所占的空间，同时为其提供隐蔽能力；在移动模式下，机构展开且处于奇异位置，通过3个自由度来进行移动和转向。

对自由度及其变化原因进行分析，规划了驱动配置方案。

计算缩放比，根据机构的运动方式，规划了滚动步态并进行运动仿真。

制作了一台样机，验证了机构变形方式与滚动功能的可行性。

%Based on 3-RSR parallel mechanism, a triangular bipyramid rolling mechanism with two modes is proposed by using parallelogram mechanism folding technique. The mechanism has folding mode and mobile mode in normal position and singular position respectively. In folding mode, it gains the ability of folding by single degree of freedom, and the ability of folding makes the mechanism decreasing the storage space and acquiring the concealed ability. In mobile mode, the mechanism has three degrees of freedom which makes it rolling by deforming. The structure and the reason of freedom changing are analyzed. A prototype is manufactured to testify the feasibility of deforming method and rolling function.【总页数】8页(P73-80)【作者】李晔卓;田耀斌;姚燕安【作者单位】北京交通大学机械与电子控制工程学院，100044 北京;北京交通大学机械与电子控制工程学院，100044 北京;北京交通大学机械与电子控制工程学院，100044 北京【正文语种】中文【中图分类】TH112.1;TP242【相关文献】1.模切机双肘杆机构运动分析与优化设计 [J], 张选生;柴三中;成刚虎;李晋尧2.新型三臂巡线机器人机构设计及运动分析 [J], 杨德伟;冯祖仁;张翔3.双前轴转向机构的运动分析及优化设计 [J], 王成志;王云超4.可折叠双三角锥滚动机构 [J], 李晔卓;田耀斌;姚燕安5.双径向轴承安装三叉杆滑块式万向联轴器机构的运动分析 [J], 常德功;李松梅因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

简述同步器的工作原理同步器是一种常见的机械装置，它的工作原理主要是通过传递动力来实现不同部件的同步运动。

在工程领域中，同步器被广泛应用于各种机械设备中，如汽车变速器、机床、风力发电机等。

本文将简要介绍同步器的工作原理，希望能帮助读者更好地理解这一重要的机械装置。

首先，让我们来了解一下同步器的结构。

同步器通常由内锥、外锥、同步器套、同步器齿等部件组成。

其中，内锥和外锥分别固定在两个需要同步的轴上，同步器套则固定在内锥上，同步器齿则与外锥齿轮相配合。

当需要进行同步操作时，同步器齿会受到外力作用，使得同步器套与内锥紧密结合，从而实现两个轴的同步运动。

接下来，我们来详细了解同步器的工作原理。

在同步器工作时，首先需要通过操作杆或其他装置施加一定的力量，使得同步器齿与外锥齿轮相互啮合。

随着力量的施加，同步器齿会逐渐与外锥齿轮同步运动，同时同步器套也会受到力的作用，与内锥产生摩擦力，从而实现两个轴的同步运动。

在同步过程中，同步器齿和外锥齿轮的啮合角度、啮合深度等参数都需要严格控制，以确保同步器能够稳定可靠地工作。

此外，同步器的工作原理还与摩擦力和润滑有关。

在同步器工作时，摩擦力起着至关重要的作用。

通过合理控制摩擦力的大小，可以确保同步器在同步过程中能够稳定地传递动力，避免出现滑动或打滑的现象。

同时，润滑也是同步器工作中需要重点考虑的因素之一。

良好的润滑可以减小同步器套与内锥之间的摩擦力，降低磨损，延长使用寿命。

综上所述，同步器的工作原理主要是通过传递力量来实现两个轴的同步运动。

在同步过程中，需要合理控制摩擦力和润滑，确保同步器能够稳定可靠地工作。

希望通过本文的介绍，读者能够对同步器的工作原理有所了解，进一步加深对这一重要机械装置的认识。

·同步器设计手册前言汽车变速器中采用同步器，可以保证换档操作迅速、轻便无冲击，延长齿轮和传动系统的使用寿命，提高汽车在换档和加速起步时的动力性和经济性，改善驾驶舒适性的有效措施。

同步器技术目前被广泛应用于各种车型上。

同步器的应用是机械变速器发展过程中一次质的飞跃，在我国汽车行业标准QC/T29063中明确规定轻型汽车变速器前进档必需装有同步器结构，中型汽车除一档、倒档外，其余各档也必需装有同步器结构。

随着同步器技术不断发展，对于提高变速器传动性能，具有十分重要的经济技术意义。

本手册是在综合同步器理论和实践研究的基础上编写而成。

本书结构新颖，文字简洁，图文并茂，通俗易懂。

内容包括：同步器结构形式，工作原理，设计参数，结构参数，以及影响同步器性能的因素。

本手册可供从事汽车变速器的设计、生产、维修人员参考。

本手册经等人员审阅并提出修改意见，在此表示感谢。

由于作者水平有限，难免有不足之处，请广大员工提出宝贵意见。

作者2007/11/16目录绪论第一章同步器的结构形式及其特点第一节锁销式同步器第二节锁环式同步器第三节锁环式多锥同步器第二章同步器工作原理第三章同步器设计参数及其计算第一节转动惯量及其转换第二节同步力矩Tc及同步时间第三节拨环力矩T B第四节计算实例第四章结构参数设计第一节结构参数设计第二节结构参数设计对换档性能的影响第三节同步器摩擦材料第五章影响同步器性能的因素第一节润滑油对同步器性能的影响第二节其他对同步器性能的影响第六章同步器试验绪 论汽车变速器是汽车传动系中的一个重要部件，它的功能是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，使得汽车得到不同的牵引力和车速，以适应不同的使用条件。

同时也可以使发动机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：1. 应有合适的变速档位数和传动比，保证汽车具有良好的动力性和经济性指标。

2. 较高的传动效率。

·同步器设计手册前言汽车变速器中采用同步器，可以保证换档操作迅速、轻便无冲击，延长齿轮和传动系统的使用寿命，提高汽车在换档和加速起步时的动力性和经济性，改善驾驶舒适性的有效措施。

同步器技术目前被广泛应用于各种车型上。

同步器的应用是机械变速器发展过程中一次质的飞跃，在我国汽车行业标准QC/T29063中明确规定轻型汽车变速器前进档必需装有同步器结构，中型汽车除一档、倒档外，其余各档也必需装有同步器结构。

随着同步器技术不断发展，对于提高变速器传动性能，具有十分重要的经济技术意义。

本手册是在综合同步器理论和实践研究的基础上编写而成。

本书结构新颖，文字简洁，图文并茂，通俗易懂。

内容包括：同步器结构形式，工作原理，设计参数，结构参数，以及影响同步器性能的因素。

本手册可供从事汽车变速器的设计、生产、维修人员参考。

本手册经等人员审阅并提出修改意见，在此表示感谢。

由于作者水平有限，难免有不足之处，请广大员工提出宝贵意见。

作者2007/11/16目录绪论第一章同步器的结构形式及其特点第一节锁销式同步器第二节锁环式同步器第三节锁环式多锥同步器第二章同步器工作原理第三章同步器设计参数及其计算第一节转动惯量及其转换第二节同步力矩Tc及同步时间第三节拨环力矩T B第四节计算实例第四章结构参数设计第一节结构参数设计第二节结构参数设计对换档性能的影响第三节同步器摩擦材料第五章影响同步器性能的因素第一节润滑油对同步器性能的影响第二节其他对同步器性能的影响第六章同步器试验绪 论汽车变速器是汽车传动系中的一个重要部件，它的功能是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，使得汽车得到不同的牵引力和车速，以适应不同的使用条件。

同时也可以使发动机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：1. 应有合适的变速档位数和传动比，保证汽车具有良好的动力性和经济性指标。

2. 较高的传动效率。