《同步器知识培训》PPT课件.ppt

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1、单位：单位：单位：单位：中国长安汽车集团股份有限公司中国长安汽车集团股份有限公司中国长安汽车集团股份有限公司中国长安汽车集团股份有限公司 重庆青山变速器分公司重庆青山变速器分公司重庆青山变速器分公司重庆青山变速器分公司 时间：时间：时间：时间：2012011 1-7 7-2828同步器知识培训同步器知识培训同步器知识培训一、同步器的基础介绍一、同步器的基础介绍二、二、变速器变速器换档性能换档性能与同步器尺寸的关系与同步器尺寸的关系三、三、变速器常见换档故障及产生的主要原因变速器常见换档故障及产生的主要原因目录：目录：同步器知识培训一、同步器的基础介绍一、同步器的基础介绍同步器知识培训1、基本作

2、用基本作用 同步器的基本作用是保证换档时齿轮啮合不受冲击，消除换档噪音，同步器的基本作用是保证换档时齿轮啮合不受冲击，消除换档噪音，延长齿轮寿命，使换档动作方便迅速，有利于提高汽车的动力性和燃料经延长齿轮寿命，使换档动作方便迅速，有利于提高汽车的动力性和燃料经济性济性同步器知识培训a、齿环式、齿环式同步器：应用最广泛同步器：应用最广泛 根据摩擦锥面数的多少可分为单锥同步器和多锥同步器根据摩擦锥面数的多少可分为单锥同步器和多锥同步器一、同步器的基础介绍一、同步器的基础介绍2 2、同步器分类、同步器分类同步器知识培训b、锁销式、锁销式同步器同步器 多用于中性和重型汽车上多用于中性和重型汽车上一、同

3、步器的基础介绍一、同步器的基础介绍2 2、同步器分类、同步器分类同步器知识培训c、预挂档位弹啮式同步器、预挂档位弹啮式同步器一、同步器的基础介绍一、同步器的基础介绍2 2、同步器分类、同步器分类一、同步器的基础介绍一、同步器的基础介绍换档完成换档完成同步器知识培训3、换档过程换档过程驾驶员通过换档机构将力传递到同步器齿套驾驶员通过换档机构将力传递到同步器齿套齿套移动，通过滑块将力传递给齿环齿套移动，通过滑块将力传递给齿环齿环移动压紧锥面产生摩擦力矩齿环移动压紧锥面产生摩擦力矩锥面摩擦力使同步器输入端和输出端同步锥面摩擦力使同步器输入端和输出端同步齿套拨正齿环后穿过齿环，与齿圈接合齿套拨正齿环后

4、穿过齿环，与齿圈接合同步器知识培训4、换档过程图解、换档过程图解一、同步器的基础介绍一、同步器的基础介绍（1）退档：接合齿的倒锥致使退档需要一定退档力退档：接合齿的倒锥致使退档需要一定退档力 同步器知识培训4、换档过程图解、换档过程图解一、同步器的基础介绍一、同步器的基础介绍（2）空档：滑块进入齿套滑块槽空档：滑块进入齿套滑块槽同步器知识培训4、换档过程图解、换档过程图解一、同步器的基础介绍一、同步器的基础介绍（3）空档制动：齿套向需换入的档位方向移动，给滑块一轴向力）空档制动：齿套向需换入的档位方向移动，给滑块一轴向力同步器知识培训4、换档过程图解、换档过程图解一、同步器的基础介绍一、同步器

5、的基础介绍（4）预同步：预同步：a a、齿套带动滑块移动接触齿环、齿套带动滑块移动接触齿环 b b、齿环上的螺纹刺破同步锥面上的油膜，使同步锥面相、齿环上的螺纹刺破同步锥面上的油膜，使同步锥面相 接触，产生的摩擦力矩接触，产生的摩擦力矩 c c、齿套接合齿贴近齿环接合齿、齿套接合齿贴近齿环接合齿同步器知识培训4、换档过程图解、换档过程图解一、同步器的基础介绍一、同步器的基础介绍（5）同步：同步：a a、齿套的轴向力通过锁止角施加在齿环上产生足够的摩擦力矩、齿套的轴向力通过锁止角施加在齿环上产生足够的摩擦力矩 b b、同步器输入、输出端的转速差迅速降低、同步器输入、输出端的转速差迅速降低同步器知

6、识培训4、换档过程图解、换档过程图解一、同步器的基础介绍一、同步器的基础介绍（6）同步完成：同步完成：同步器输入、输出端转速差降为同步器输入、输出端转速差降为0 0，达到同步，同步力矩降为，达到同步，同步力矩降为0 0，此，此时齿套将拨正齿环时齿套将拨正齿环同步器知识培训4、换档过程图解、换档过程图解一、同步器的基础介绍一、同步器的基础介绍（7）释放）释放齿环：齿环：a a、同步器输入、输出端同步，同步力矩变为、同步器输入、输出端同步，同步力矩变为0 0，此时齿套拨正齿环，此时齿套拨正齿环 b b、齿套穿过齿环、齿套穿过齿环同步器知识培训4、换档过程图解、换档过程图解一、同步器的基础介绍一、同

7、步器的基础介绍（8）齿套与齿圈的接合齿接触：此时由于齿套的接合齿和齿圈的接合齿齿套与齿圈的接合齿接触：此时由于齿套的接合齿和齿圈的接合齿的位置是随机的，齿套要穿过齿圈必须旋转一定的角度，因此在这个阶的位置是随机的，齿套要穿过齿圈必须旋转一定的角度，因此在这个阶段会产生二次冲击段会产生二次冲击同步器知识培训4、换档过程图解、换档过程图解一、同步器的基础介绍一、同步器的基础介绍（9）齿套与齿圈的接合齿完全接合：齿套与齿圈的接合齿完全接合：同步器知识培训二、二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系变速器换档性能与同步器尺寸的关系1 1、同步的基本概念：、同步的基本概念：I I1 1、I I2 2表示系统

8、表示系统1 1、系统、系统2 2的当量惯量的当量惯量 1 1、2 2表示系统表示系统1 1、系统、系统2 2的角速度的角速度 Rad/s Rad/s f f表示同步时的角速度表示同步时的角速度 Rad/sRad/s T T表示同步所需的扭矩表示同步所需的扭矩 NmNmt t表示同步所需的时间表示同步所需的时间 s s同步器知识培训2、变速器换档用、变速器换档用转动惯量计算转动惯量计算一质量为一质量为m m质点相对其距离为质点相对其距离为r r的一位置的转动惯量计算：的一位置的转动惯量计算：I=mrI=mr2 2一质量为一质量为M M、半径为、半径为r r的简单圆柱体对轴心的转动惯量计算的简单圆

9、柱体对轴心的转动惯量计算 I=M I=Mrr2 2/2/2二、二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系变速器换档性能与同步器尺寸的关系l 转动惯量计算转动惯量计算同步器知识培训2、变速器换档用变速器换档用转动惯量计算转动惯量计算l换档用换档用当量转动惯量：当量转动惯量：变速器上换挡用的变速器上换挡用的当量转动惯量当量转动惯量通常定通常定义为义为空档时各零部件的转动惯量换算到同步器输入端上的转动惯量空档时各零部件的转动惯量换算到同步器输入端上的转动惯量 对于齿轮传动系，当所有单个零件的转动惯量和传动比都知道的对于齿轮传动系，当所有单个零件的转动惯量和传动比都知道的情况下，可以计算任一位置的当量转动惯

10、量情况下，可以计算任一位置的当量转动惯量 二、二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系变速器换档性能与同步器尺寸的关系同步器知识培训l 举例说明：对于一个简单的带有三轴的齿轮传动系，齿数举例说明：对于一个简单的带有三轴的齿轮传动系，齿数用用z z表示表示，转动惯量转动惯量用用I I表示表示，换算到各轴上的当量转动惯量计算如下：，换算到各轴上的当量转动惯量计算如下：换算到轴换算到轴1 1上的转动惯量上的转动惯量换算到轴换算到轴3 3上的转动惯量上的转动惯量2、变速器换档用转动惯量计算、变速器换档用转动惯量计算二、二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系变速器换档性能与同步器尺寸的关系同步器知识培训2、变

11、速器换档用转动惯量计算、变速器换档用转动惯量计算二、二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系变速器换档性能与同步器尺寸的关系l 转动惯量计算举例转动惯量计算举例一二档同步器三四档同步器五档同步器同步器知识培训2、变速器换档用转动惯量计算、变速器换档用转动惯量计算零件序号零件名称转动惯量（）1离合器从动盘0.0092输入轴0.0005523一档齿轮0.0034134二档齿轮0.0015815三四档同步器齿毂0.0016316五档同步器齿毂0.000726二、二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系变速器换档性能与同步器尺寸的关系l 转动惯量计算举例转动惯量计算举例档位传动比1st12/412nd20/3

12、93rd4th5th请计算：请计算：1 1、输入轴上的当量转动惯量、输入轴上的当量转动惯量2 2、各同步器上的等效转动惯量、各同步器上的等效转动惯量同步器知识培训转速差转速差=将要换入档位的齿轮的转速将要换入档位的齿轮的转速-同步器的转速同步器的转速其中其中将要换入档位的齿轮的转速为将要换入档位的齿轮的转速为同步器不在输入轴上时同步器不在输入轴上时同步器在输入轴上时同步器在输入轴上时二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系3、转速差、转速差同步器知识培训同步器的转速为同步器的转速为同步器不在输入轴上时同步器不在输入轴上时同步器在输入轴上时同步器在输入轴上时二、变

13、速器换档性能与同步器尺寸的关系二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系3、转速差、转速差备注：备注：通常在计算中，升档时，发动机转速取通常在计算中，升档时，发动机转速取4000rpm4000rpm降档时，发动机转速取降档时，发动机转速取3000rpm3000rpm升档：升档：1 12 2，2 23 3，3 34 4，4 45 5，2 24 4，3 35 5，等等，等等 降档：降档：5 54 4，4 43 3，3 32 2，2 21 1，5 53 3，4 42 2，等等等等同步器知识培训4、同步锥的摩擦力矩计算、同步锥的摩擦力矩计算二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系二、变速器换档性能与同步器尺寸的

14、关系其中其中T Tc c 摩擦力矩（摩擦力矩（NmNm）d d 同步锥的动摩擦系数同步锥的动摩擦系数R Rc c 同步锥的平均半径同步锥的平均半径 （mm）摩擦锥锥角（摩擦锥锥角（）同步器知识培训其中其中C C 同步容量（同步容量（mm），单位力在摩擦锥面上产生的摩擦力矩），单位力在摩擦锥面上产生的摩擦力矩 d d 同步锥的动摩擦系数同步锥的动摩擦系数 c c 同步锥的平均直径同步锥的平均直径 （mm）摩擦锥锥角（摩擦锥锥角（）二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系5、同步容量计算同步容量计算单锥：单锥：双锥双锥 三锥三锥同步器知识培训其中其中C C 同步容量

15、（同步容量（Nm/NNm/N）I IR R 换入档位的同步器输入端的当量转动惯量（换入档位的同步器输入端的当量转动惯量（）换入档位的同步器输入端与输出端的转速差（换入档位的同步器输入端与输出端的转速差（rad/srad/s）d ds s 同步器齿套行程同步器齿套行程 （mm）d dh h 换档手柄的行程（换档手柄的行程（mm）换档机构的效率换档机构的效率 P Ph h 手柄的换档冲量手柄的换档冲量F F t t（NsNs）二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系6、同步容量与换档冲量的关系同步容量与换档冲量的关系同步器知识培训二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系

16、二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系7、换档性能评价与换档冲量的关系换档性能评价与换档冲量的关系其中其中:l R Rupup、R Rdowndown 换档性能评价值，为换档性能评价值，为1010分值，分值，6 6分及分及6 6分分以下为差，以下为差，6 68 8分为中，分为中，8 8分及分及8 8分以上为好分以上为好l F F 换档手柄上的换档力（换档手柄上的换档力（NN）l t t 同步时间（同步时间（s s）l G G 目标档位目标档位lFt=PFt=Ph h 手柄上的换档冲量（手柄上的换档冲量（NsNs）同步器知识培训l 对于新设计同步器，可根据用户要求的换档性能评价值算出换档所对于新设

17、计同步器，可根据用户要求的换档性能评价值算出换档所需的换档冲量需的换档冲量 二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系7、换档性能评价与换档冲量的关系换档性能评价与换档冲量的关系同步器知识培训8、同步器的拨环力矩计算、同步器的拨环力矩计算二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系Ts=FTs=Ft t*d*ds s/2/2F Ft t=F=FN Ncos(/2);cos(/2);F Ft t”=F”=FR Rsin(/2)sin(/2)F FR R=s sFFN NF Ft t=F=Ft t-F-Ft t”=F=FN Ncos(/2)

18、-cos(/2)-s ssin(/2)sin(/2)F Fa a=F=FN Nsin(/2);Fsin(/2);Fa a”=”=F FR Rcos(/2)cos(/2)F Fa a=F=Fa a+F+Fa a”=F=FN Nsin(/2)+sin(/2)+s scos(/2)cos(/2)同步器知识培训8、同步器的拨环力矩计算、同步器的拨环力矩计算二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系其中其中T Ts s 拨环力矩（拨环力矩（NmNm）F Fa a 接合齿处的轴向力接合齿处的轴向力 s s 接合齿间的摩擦系数接合齿间的摩擦系数d ds s 接合齿的平均直径接合

19、齿的平均直径 （mm）摩擦锥锥角（摩擦锥锥角（）同步器知识培训9、同步器的摩擦力矩与拨环力矩之间的关系、同步器的摩擦力矩与拨环力矩之间的关系二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系为避免打齿（不同步啮合），必须保证：为避免打齿（不同步啮合），必须保证：T Tc c T Ts s 同步器知识培训10、同步时间计算、同步时间计算二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系根据动力学原理根据动力学原理可得出可得出假设换档过程中加速度不变假设换档过程中加速度不变同步器知识培训11、同步器的滑磨功计算、同步器的滑磨功计算二、变速器换档性能与同步

20、器尺寸的关系二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系若不考虑齿环内锥面的螺纹和油槽若不考虑齿环内锥面的螺纹和油槽若考虑齿环内锥面的螺纹和油槽若考虑齿环内锥面的螺纹和油槽其中其中Q Q 热容量（热容量（J/J/）I Ic c 转动惯量（转动惯量（）转速差（转速差（rad/srad/s）WWc c 锥面工作宽度锥面工作宽度 （mm）WWg g 油槽宽度（油槽宽度（mm）n n 油槽数量油槽数量R Rl l 牙尖宽牙尖宽/螺距螺距 c c 锥面平均直径锥面平均直径同步器知识培训12、表面压力计算、表面压力计算二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系表面压力计算时要考虑锥面

21、的有效接触面积表面压力计算时要考虑锥面的有效接触面积其中其中F Fa a 轴向力（轴向力（NN）同步锥角同步锥角 （）WWc c 锥面工作宽度锥面工作宽度 （mm）WWg g 油槽宽度（油槽宽度（mm）n n 油槽数量油槽数量R Rl l 牙尖宽牙尖宽/螺距螺距 c c 锥面平均直径锥面平均直径同步器知识培训13、圆周应力计算、圆周应力计算二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系其中其中R R1 1 齿环的名义内锥半径尺寸（齿环的名义内锥半径尺寸（mm）R R2 2 齿环的齿环的名义名义外外圆半径圆半径尺寸（尺寸（mm）R R 齿环齿环需计算需计算圆周应力处的半

22、径尺寸（圆周应力处的半径尺寸（mm）为保证齿环的强度，需计算重要截面的圆周应力为保证齿环的强度，需计算重要截面的圆周应力当当R=R1R=R1时，圆周应力最大时，圆周应力最大同步器知识培训14、同步器尺寸设计方法、同步器尺寸设计方法二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系二、变速器换档性能与同步器尺寸的关系同步器知识培训三、变速器常见换档故障及产生的主要原因三、变速器常见换档故障及产生的主要原因1、换档打齿换档打齿齿套与齿圈结合时产生很大的冲击，称为打齿，产生的原因是：齿套与齿圈结合时产生很大的冲击，称为打齿，产生的原因是：设计或制造使锥面的摩擦力矩低于拨环力矩设计或制造使锥面的摩擦力矩低于拨环力矩

23、 同步器滑块未起预定的作用同步器滑块未起预定的作用 因设计或制造导致公差累计不合理因设计或制造导致公差累计不合理 后备量不足后备量不足同步器知识培训三、变速器常见换档故障及产生的主要原因三、变速器常见换档故障及产生的主要原因2、换档力大或换档时间长换档力大或换档时间长换档所需的时间长或换档困难，产生的原因为：换档所需的时间长或换档困难，产生的原因为：同步器的同步容量不足同步器的同步容量不足 同步器制造质量差同步器制造质量差 换档机构的效率太低换档机构的效率太低润滑油的低温性能差润滑油的低温性能差 同步锥表面刮油效果差同步锥表面刮油效果差离合器分离不彻底离合器分离不彻底同步器知识培训三、变速器常

24、见换档故障及产生的主要原因三、变速器常见换档故障及产生的主要原因3、换档二次冲击大换档二次冲击大同步完成后齿套和齿圈接合时产生的力，产生的原因为：同步完成后齿套和齿圈接合时产生的力，产生的原因为：同步器齿套锁止角设计不合理同步器齿套锁止角设计不合理 同步器滑块的爬坡力和爬坡行程设计不合理同步器滑块的爬坡力和爬坡行程设计不合理 摩擦锥面质量差（如圆度、圆柱度、表面粗糙度、锥度等）摩擦锥面质量差（如圆度、圆柱度、表面粗糙度、锥度等）润滑油的低温性能差润滑油的低温性能差 同步锥表面刮油效果差同步锥表面刮油效果差离合器分离不彻底离合器分离不彻底换档机构设计不合理换档机构设计不合理设计或制造时公差累计不

25、合理设计或制造时公差累计不合理 s stan tan ，使锥面抱死，使锥面抱死(s s为锥面静摩擦系数，为锥面静摩擦系数，锥面角锥面角)同步器知识培训三、变速器常见换档故障及产生的主要原因三、变速器常见换档故障及产生的主要原因4、换档局部冲击换档局部冲击最后的啮合过程中同步后的冲击（有时称为最后的啮合过程中同步后的冲击（有时称为“轻咬轻咬”），产生的），产生的原因为：原因为：油低温性差和油低温性差和/或过多的轴承预加负荷导致拖拽扭矩大或过多的轴承预加负荷导致拖拽扭矩大相接合的零部件质量差引起同步啮合适时差相接合的零部件质量差引起同步啮合适时差同步器齿套和齿毂间的摩擦大同步器齿套和齿毂间的摩擦大离合器分离不彻底产生的拖拽扭矩大离合器分离不彻底产生的拖拽扭矩大设计或制造时公差累计不合理设计或制造时公差累计不合理Thank you!同步器知识培训