電動汽車同步器設(shè)計與計算案例綜述1.1.同步器選型本設(shè)計中，同步器的結(jié)構(gòu)為鎖環(huán)式，又稱為滑塊式。這種同步器的結(jié)構(gòu)主要包括齒轂、滑塊、定位銷、彈簧、結(jié)合齒圈?？紤]到其組合與自身功能，同步器的各個零件有著功能尺寸與配合安裝的尺寸。同步器的每個零件都需要自己的功能尺寸，同時在安裝過程中零件之間也要有匹配的尺寸；聯(lián)接夾具的外徑，花鍵孔的大直徑，花鍵參數(shù)和寬度；還有相應的零件尺寸參數(shù)同步環(huán)，例如同步帶孔大端的直徑，半錐角，圓錐形表面的長度，摩擦系數(shù)，鎖緊角度，組合齒的分度環(huán)半徑，齒端的倒角，邊線角度，同步環(huán)槽的寬度，刮油器和排油槽的參數(shù)；箔的寬度；合適的尺寸包括滑塊中的圓形照明同步器環(huán)的凹槽，安全行程，接近尺寸，滑塊的末端自由度等。在設(shè)計之初，同步器的參數(shù)基于為了獲得較短的組合時間，良好的駕駛舒適性和較長的使用壽命，已開發(fā)了同步器的壽命和組合性能。1.1是鎖緊環(huán)同步器的剖視圖：圖1.11、同步器接合套2、同步環(huán)3、同步環(huán)4、花鍵轂5、同步器彈簧6-7、同步器滑塊塊同步器附件被彈簧固定在一個固定的齒輪插座上(每組3組)。同步推進單元的頭部位于一個環(huán)形齒輪槽中。當傳動裝置向軸向移動時，首先必須克服同步壓力單元的阻力，然后由推進器推進器施加的力必須通過彈簧、傳動軸同步和同步同步來達到柔性換向，達到明顯的效果。它可以避免被踢到齒輪表面的聲音。下圖為同步器的整個換檔過程圖1.2為了防止同步器中嚙合件的不同步嚙合，其齒斷面設(shè)計了倒角斜面，只有達到同步，才能夠解除慣性鎖止作用。根據(jù)中心距A=60mm，則接合套外徑確定為70mm，換擋叉槽深確定為4mm，花鍵孔壁厚3mm，花鍵孔大徑尺寸<10mm。為了使3個滑塊均勻分布,花鍵齒數(shù)應為3的整倍數(shù)。m=2,根據(jù)GB3478.1?83模數(shù)m齒數(shù)壓力角分度圓直徑D基本齒槽寬E22720°16mm4.306實際齒槽寬最大值實際齒槽寬最小值4.3884.2841.2.錐孔直徑及傾斜角，錐面平均半徑和工作長度的確定同步環(huán)錐形孔的DC大端直徑是根據(jù)齒的分度圓直徑D來定義的。對于輕型車來說，它們之間的差值是12-15毫米。如果洞太小，同步能力太小，洞太大，環(huán)壁太厚，強度不夠。鎖環(huán)預選中等差13.5，Dc=41.5.同步環(huán)錐面半錐角α與換擋時候的同步力矩成反比。但α太小可能會發(fā)生自鎖現(xiàn)象。根據(jù)以下公式計算α：（7-1）將f代入得α＞6.3°，考慮到f在使用中會有所降低，這里選擇α=7°作為同步環(huán)的內(nèi)錐角。確定了同步環(huán)的內(nèi)錐角，根據(jù)下述公式確定同步環(huán)的錐面工作長度。（7-2）式中：根據(jù)R與錐面工作長度b之間的經(jīng)驗公式:對于摩擦錐面平均半徑R和鎖止面平均半徑也就是花鍵分度圓半徑的比值,在鎖銷式同步器中R/D=1.5,在鎖環(huán)式同步器中一般取R/D=0.75.其中R若為D的0.75?0.5倍,則R=54?0.75與分度圓直徑差值為13.631mm,誤差不大，滿足設(shè)計要求。1.3.鎖止角和同步錐齒端倒角的確定為了防止非同步嚙合，應該滿足以下公式：（7-3）式中：代入數(shù)據(jù)得β的取值越小，換擋機構(gòu)的撥動越快速。β在可取值的范圍內(nèi)取得越小越好，但是β越小換擋沖擊越大。在正常操作中，同步器鎖定角的上限沒有確定。同步鎖的角度越大，開關(guān)的力量就越大，第二次沖擊的大小就越大。同步環(huán)鎖角的下限嚴重取決于錐體表面之間的摩擦系數(shù)，以及鎖定表面之間的摩擦系數(shù)。為了避免太多的鎖定角度，封閉表面將被鎖定在鎖定表面之間的摩擦系數(shù)的影響下。因此，離合器不能提供足夠的切向力來克服自同步后的慣性矩，阻止制動環(huán)表面的阻塞。因此，為了防止阻塞表面的自動鎖止，需要以下關(guān)系:（7-4）將數(shù)據(jù)代入得β＜166.5°，綜合各種因素選擇β=125°對于齒端倒角，總之，結(jié)合套齒端鎖止角的選擇如下:如果同步制動環(huán)材料是銅，使制動表面完全接觸，減少齒端磨損，則是βs=β;如果同步環(huán)是鋼做的，以減少聯(lián)軸器校準與聯(lián)軸器之間的連接時間，則β1.4.錐孔油刮螺紋及轉(zhuǎn)向泄油槽的確定在同步鎖環(huán)的錐孔位置，設(shè)置了軸向泄油槽和刮油螺紋。這樣做可以增大錐面間的摩擦系數(shù)，同時減少同步所需的時間。螺紋槽通常為左旋，同步器旋向相同。在本文設(shè)計中，需要重新考慮設(shè)計旋向，這是由于同步器是通過電機的調(diào)速來控制的。刮油螺紋螺距為0.6~0.8mm,牙型角為50?60度,牙頂寬0.1?0.2mm。軸向泄油槽寬2?3mm,深0.8?1mm,間距30度。具體設(shè)計時,牙頂取0.1mm,深度取0.4mm,牙型角為60°,計算得螺距0.66mm。1.5.同步器后備行程和壽命指標中國標準規(guī)定，合格變速箱的換擋次數(shù)必須至少為10萬次。通常使用的車輛手冊中沒有規(guī)定使用壽命和備用行程之間的關(guān)系，但試驗臺是根據(jù)物理原型進行的。在查閱相關(guān)文件后，根據(jù)使用期限找到相應的磨損理論，將同步器的備用行程計算為基準值，將備用行程的磨損深度與正常操作深度的關(guān)系計算為基準。理論上，同步制動環(huán)和結(jié)合齒輪錐形表面會受損，但普遍認為較軟的材料會磨損得更嚴重，因此，在設(shè)計初期階段，只會磨損同步環(huán)，而磨損殘余。磨損20%。其后備行程計算公式：（7-5）式中：其中為Af的計算公式為（7-6）預留20%后備行程，將數(shù)據(jù)代入計算得?h=0.0012m。1.6.同步環(huán)圓周移動量同步環(huán)圓周移動量的值是通過滑塊在同步環(huán)的凹槽中的圓周間隙C來保證的。C由下式確定:（7-7）h設(shè)置為6mm，因此H=h+2C=8.22mm1.1.接合套軸向超越力接合套軸向超越力太小，滑塊和同步制動環(huán)就不能在預同步階段充分結(jié)合。當移位力太大時，很容易增加換擋速度，接合夾和接合夾之間的切向與軸形成45度角，因為軸向與滑動力相對應，偏移力和固定銷切割深度為3.5毫米。結(jié)合套的軸向超越力要合適,過小可能在預同步階段無法使滑塊和同步鎖環(huán)產(chǎn)生足夠的擠壓為讓鎖環(huán)及時轉(zhuǎn)動到位,過大時容易使換擋為增大,根據(jù)手冊選定為250N。結(jié)合套的鎖止槽與鎖銷接觸的切線與軸線成45度角,能夠使軸向與滑磨力和超越力相同,鎖銷切入深度為3.5mm。1.8.換擋行程與接合套寬度換擋行程在不發(fā)生脫檔的情況下越小越好。設(shè)定同步環(huán)齒寬3.95mm,后備行程1.3mm,結(jié)合齒圈齒寬為3.7mm,接近尺寸0.3mm,將滑塊間隙設(shè)置為0.5mm,可得換擋行程9.75mm。要想在移動后將滑動銷固定在鉸鏈套內(nèi)，鉸鏈套的長度必須是開關(guān)的兩倍大，而且必須比固定螺栓的半徑大，必須有多余的，每邊各加1.1mm,因此結(jié)合套的長度為21.7mm。1.8.防自動脫檔設(shè)計由于使用了絲杠螺母機構(gòu)機制，絲杠螺母機構(gòu)有很好的自動閉塞能力，因此它不會在結(jié)合齒上防脫檔的齒形，從而降低處理的難度、節(jié)省處理成本、提高關(guān)節(jié)強度、延長同步器的壽命。1.9.同步器材料選擇在同步器中，除了同步環(huán)W外，零件的加工材料和工藝基本相同，鋼球和標準彈簧零件。摩擦錐采用低碳鋼合金進行表面熱處理，材料與同步齒輪相同，非零件焊接方便。組合手套和連接芯棒與條紋環(huán)相結(jié)合，材料和加工工藝相同。本文采用20CrMnTi組合齒輪，膠結(jié)深度為0,8-1,2。同步環(huán)材料通常是由銅合金的基礎(chǔ)上,在惡劣的工作條件,W-鋼或銅的應用是作為基礎(chǔ)一層鋼錐,近年來有一連串的積累直接用于錐環(huán)或加入一層非金屬材料,通常是非金屬材料有碳紙基地,基地等,細粉、石墨、銅粉等,鉛塵等。硅酮等材料，如同步環(huán)結(jié)塊。不同材料的同步環(huán)影響圓錐之間的摩擦系數(shù)和使用壽命，本文的同步器使用銅合金來滿足同步環(huán)的基本要求。由于這樣的事實,即銅耐磨性很低,國內(nèi)常用的錳鋁硅黃銅HMn59?2?1?0.5的硬度HB為168士8MPa,鍛造后硬度HB大于180Mpa,抗拉強度大于60ON/mm21.10.參數(shù)校核強度校核軸向力Fs產(chǎn)生的最大彎曲正應力:切向力Ft產(chǎn)生的最大彎曲正應力:式中：r3=鎖止齒到分度圓的距離代入數(shù)據(jù)得由于齒板的軸向長度是一個相對較短的齒高，是指在懸臂梁的彈性張力作用下均勻加載的荷載，因此決定了鎖止齒彎曲切應力校核代入數(shù)據(jù)得面壓是指