雙離合器自動(dòng)變速器同步器及結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u27031雙離合器自動(dòng)變速器同步器及結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)案例 1319341.1同步器設(shè)計(jì) 1304651.1.1同步器的功用及分類 1277191.1.2鎖環(huán)式同步器 188911.1.3鎖環(huán)式同步器主要尺寸的確定 3136271.1.4主要參數(shù)的確定 3128191.2變速器殼體 51.1同步器設(shè)計(jì)1.1.1同步器的功用及分類目前所有的同步器幾乎都是摩擦同步器，讓工作表面生成摩擦力矩，克服了被嚙合零件的慣性力矩，在最短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到同步的狀態(tài)。同步器有常壓式、慣性式和慣性增力式三種。常壓式同步器結(jié)構(gòu)雖簡(jiǎn)單，卻不能保證嚙合件在同步狀態(tài)下（即角速度相等）換檔，已舍棄。目前廣泛應(yīng)用的是慣性式同步器。按結(jié)構(gòu)，慣性式同步器有鎖銷式、滑塊式、鎖環(huán)式、多片式和多錐式幾種。雖然它們結(jié)構(gòu)不同，但是它們都有摩擦元件、鎖止元件和彈性元件?？紤]本設(shè)計(jì)為轎車變速器，故選用鎖環(huán)式同步器。1.1.2鎖環(huán)式同步器鎖環(huán)式同步器能做到換檔時(shí)，兩換檔元件之間的角速度達(dá)到完全相等之前不允許換檔，能很好地完成同步器的功能和實(shí)現(xiàn)對(duì)同步器的基本要求。1、鎖環(huán)式同步器結(jié)構(gòu)如圖1.1所示，鎖環(huán)式同步器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是同步器的摩擦元件位于鎖環(huán)1或4和齒輪5或8凸肩部分的錐形斜面上。作為鎖止元件是在鎖環(huán)1或4上的齒和做在嚙合套7上齒的端部，且端部均為斜面稱為鎖止面。在不換檔的中間位置，滑塊凸起部分嵌入嚙合套中部的內(nèi)環(huán)槽中，使同步器用來(lái)?yè)Q檔的零件保持在中立位置上。滑塊兩端伸入鎖環(huán)缺口內(nèi)，而缺口的餓尺寸要比滑塊寬一個(gè)接合齒[13]。1、4-鎖環(huán)（同步環(huán)）2-滑塊3-彈簧圈5、8-齒輪6-嚙合套座7-嚙合套圖1.1鎖環(huán)式同步器2、鎖環(huán)式同步器工作原理?yè)Q檔時(shí)，沿軸向作用在嚙合套上的換檔力，推嚙合套并帶動(dòng)滑塊和鎖環(huán)移動(dòng)，最后鎖環(huán)面與被接合齒輪上的錐面接觸為止。接著，因作用在錐面上的法向力與兩錐面之間存在速度差，致使在錐面上作用有摩擦力矩，它使鎖環(huán)相對(duì)嚙合套和滑塊轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，由滑塊予以確定。然后，嚙合套的齒端與鎖環(huán)齒端的鎖止面接觸（圖1.2a），使嚙合套的移動(dòng)受阻，同步器處鎖止?fàn)顟B(tài)。換檔力將鎖環(huán)繼續(xù)壓靠在錐面上，使摩擦力矩增大，與此同時(shí)在鎖止面處作用有與之方向反向的撥環(huán)力矩。齒輪與鎖環(huán)的角速度漸接近，角速度相等的瞬間，同步完成。摩擦力矩隨之消失，撥環(huán)力矩使鎖環(huán)回位，兩鎖止面分開(kāi)，同步器解除鎖止?fàn)顟B(tài)，嚙合套上的接合齒在換檔力作用下通過(guò)鎖環(huán)去與齒輪上的接合齒嚙合（圖1.2b），完成同步換檔。(a)同步器鎖止位置(b)同步器換檔位置1-鎖環(huán)2-嚙合套3-嚙合套上的接合套4-滑塊圖1.2鎖環(huán)式同步器的工作原理鎖環(huán)式同步器有工作可靠、零件耐用，卻因結(jié)構(gòu)布置上的限制，轉(zhuǎn)矩容量不大，而且因?yàn)殒i止面在鎖環(huán)的接合齒上，因齒端磨損而失效，主要應(yīng)用在乘用車和總質(zhì)量不大的貨車變速器中。1.1.3鎖環(huán)式同步器主要尺寸的確定1、接近尺寸同步器換檔第一階段，在摩擦錐環(huán)側(cè)面壓在摩擦錐盤側(cè)邊的同時(shí)，且嚙合套相對(duì)鎖銷作軸向移動(dòng)前，滑動(dòng)齒套接合齒與錐環(huán)接合齒倒角之間的軸向距離，稱為接近尺寸。尺寸應(yīng)大于零，取=0.2～0.3mm。本設(shè)計(jì)取為0.2。2、分度尺寸鎖銷中部倒角與銷孔的倒角互相抵觸，滑動(dòng)齒套接合齒與摩擦錐環(huán)接合齒中心線間的距離，稱為分度尺寸。尺寸應(yīng)等于1/4接合齒齒距。尺寸和是保證同步器處于正確嚙合鎖止位置的重要尺寸，應(yīng)予以控制。3、鎖銷端隙鎖銷端隙系指鎖銷端面與摩擦錐環(huán)端面之間的間隙，同時(shí)，滑動(dòng)齒套端面與摩擦錐環(huán)端面之間的間隙為，要求＞。若＜，則換檔時(shí)，在摩擦錐面未接觸時(shí)，滑動(dòng)齒套接合齒的鎖止面已位于接觸位置，接近尺寸＜0，此刻摩擦錐環(huán)浮動(dòng)，摩擦面處無(wú)摩擦力矩作用，致使同步器失去鎖止作用。為保證＞0，應(yīng)使＞，通常取=0.5mm左右。摩擦錐環(huán)端面與齒輪接合齒端面應(yīng)留有間隙，并可稱之為后備行程。預(yù)留后備行程的原因是摩擦錐環(huán)的摩擦錐面會(huì)因摩擦而磨損，在換檔時(shí)，摩擦錐環(huán)要向齒輪方向增加少量移動(dòng)。隨著磨損的增加，這種移動(dòng)量逐漸增多，致間隙逐漸減少，直至為零；此后，兩摩擦錐面間會(huì)在這種狀態(tài)下出現(xiàn)間隙和失去摩擦力矩。而此刻，摩擦錐環(huán)上的摩擦錐面未到許用磨損的范圍，同步器也會(huì)因失去摩擦力矩而不能實(shí)現(xiàn)摩擦錐環(huán)等零件與齒輪同步后換檔，故屬于因設(shè)計(jì)不當(dāng)而影響同步器壽命。一般應(yīng)取=1.2～2.0mm，取為1.6mm。在空檔位置，摩擦錐環(huán)錐面的軸向間隙應(yīng)保持在0.2～0.5mm。1.1.4主要參數(shù)的確定1、摩擦因數(shù)汽車在行駛過(guò)程中換檔，特別是在高檔區(qū)換檔次數(shù)較多，意味著同步器工作頻繁。同步器是在同步環(huán)與連接齒輪之間存在角速度差的條件下工作，要求同步環(huán)有足夠的使用壽命，應(yīng)當(dāng)選用耐磨性能良好的材料。為獲得較大的摩擦力矩，又要求用摩擦因數(shù)大而且性能穩(wěn)定的材料制作同步環(huán)。另一方面，同步器在油中工作，使摩擦因數(shù)減小，這就為設(shè)計(jì)工作帶來(lái)困難。摩擦因數(shù)除與選用的材料有關(guān)外，還與工作面的表面粗糙度、潤(rùn)滑油種類和溫度等因數(shù)有關(guān)。作為與同步環(huán)錐面接觸的齒輪上的錐面部分與齒輪做成一體，用低碳合金鋼制成。對(duì)錐面的表面粗糙度要求較高，用來(lái)保證在使用過(guò)程中摩擦因數(shù)變化小。若錐面的表面粗糙度值大，則在使用初期容易損害同步環(huán)錐面。同步環(huán)常選用確保具有足夠高的強(qiáng)度和硬度、耐磨性能良好的黃銅合金制造，如錳黃銅、鋁黃銅和錫黃銅等。由黃銅合金與鋼材構(gòu)成的摩擦副，在油中工作的摩擦因數(shù)取為0.1。摩擦因數(shù)對(duì)換檔齒輪和軸的角速度能迅速達(dá)到相同有重要影響。摩擦因數(shù)大，那么換檔省力或縮短同步時(shí)間；摩擦因數(shù)小則反之，甚至失去同步作用。為此，在同步環(huán)錐面處制有破壞油膜的細(xì)牙螺紋槽及與螺紋槽垂直的泄油槽，用來(lái)保證摩擦面之間有足夠的摩擦因數(shù)。2、同步環(huán)主要尺寸的確定（1）錐面半錐角摩擦錐面半錐角越小，摩擦力矩越大。但過(guò)小則摩擦錐面將產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，避免自鎖的條件是。一般取=6°～8°。=6°時(shí)，摩擦力矩較大，但在錐面的表面粗糙度控制不嚴(yán)時(shí)，則有粘著和咬住的傾向；在=7°時(shí)就很少出現(xiàn)咬住現(xiàn)象。本設(shè)計(jì)取=7°。（2）摩擦錐面平均半徑設(shè)計(jì)得越大，則摩擦力矩越大。往往受結(jié)構(gòu)限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件的尺寸和布置的限制，以及取大以后還會(huì)影響同步器徑向厚度尺寸要取小的約束，故不能取大。原則上是在可能的條件下，盡可能將取大些。（3）錐面工作長(zhǎng)度縮短錐面長(zhǎng)度，可使變速器的軸向長(zhǎng)度縮短，但同時(shí)也減小了錐面的工作面積，增加了單位壓力并使磨損加速。（4）同步環(huán)徑向厚度與摩擦錐面平均半徑一樣，同步環(huán)的徑向厚度受結(jié)構(gòu)布置上的限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件特別是錐面平均半徑和布置上的限制，不易取得很厚，但必須保證同步環(huán)有足夠的強(qiáng)度。乘用車同步環(huán)厚度比貨車小些，應(yīng)選用鍛件或精密鍛造工藝加工制成，這能提高材料的屈服強(qiáng)度和疲勞壽命。鍛造時(shí)選用錳黃銅等材料，鑄造時(shí)選用鋁黃銅等材料。有的變速器用高強(qiáng)度、高耐磨性的鋼與鉬配合的摩擦副，即在鋼質(zhì)或球墨鑄鐵同步環(huán)的錐面上噴鍍一層鉬（厚約0.3～0.5），使其摩擦因數(shù)在鋼與銅合金的摩擦副范圍內(nèi)，而耐磨性和強(qiáng)度有顯著提高。也有的同步環(huán)是在銅環(huán)基體的錐孔表面噴上厚0.07～0.12mm的鉬制成。噴鉬環(huán)的壽命是銅環(huán)的2～3倍。以鋼質(zhì)為基體的同步環(huán)不僅可以節(jié)約銅，還可以提高同步環(huán)的強(qiáng)度。（5）鎖止角鎖止角選取得合適，在只有在換檔的兩個(gè)部分之間角速度差達(dá)到零值才能進(jìn)行換檔。影響鎖止角選取的因素，主要有摩擦因數(shù)、摩擦錐面平均半徑、鎖止面平均半徑和錐面半錐角。已有結(jié)構(gòu)的鎖止角在26°～42°。1.2變速器殼體變速器殼體的尺寸要盡可能小，同時(shí)質(zhì)量也要小，并具有足夠的剛度，用來(lái)保證軸和軸承工作時(shí)不會(huì)歪斜。變速器橫向斷面尺寸應(yīng)保證能布置下齒輪，而且設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)當(dāng)注意到殼體側(cè)面的內(nèi)壁與轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪齒頂之間留有5～8mm的間隙，不然由于增加了潤(rùn)滑油的液壓阻力，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生噪聲和使變速器過(guò)熱。齒輪齒頂?shù)阶兯倨鞯撞恐g要留有不小于15mm的間隙。為了加強(qiáng)變速器殼體的剛度，在殼體上應(yīng)設(shè)計(jì)有加強(qiáng)肋。加強(qiáng)肋的方向與軸支承處的作用力方向有關(guān)。變速器殼壁不應(yīng)該有不利于吸收齒輪振動(dòng)和噪聲的大平面。采用壓鑄鋁合金殼體時(shí)，可以設(shè)計(jì)一些三角形的交叉肋條，用來(lái)增加殼體剛度和降低總成噪聲。為了注油和放油，在變速器殼體上設(shè)計(jì)有注油孔和放油孔。注油孔位置應(yīng)在潤(rùn)滑油所在平面處，同時(shí)利用它作為檢查油面高度的檢查孔。放油孔應(yīng)設(shè)計(jì)在殼體的最低處。放油鏍塞采用永久磁性鏍塞，可吸住存留于潤(rùn)滑油內(nèi)的金屬顆粒。為了使從第一軸或第二軸后支承的軸承間隙處流出的潤(rùn)滑