同步器设计中花键毂与轴之间采用什么形式

必须满足条件γ ≥1,γ 选取过大,虽然可保证在同步器未同步前,同步器齿套决不会 推开同步环与锥体接合, 但对于锁环式同步器势必要选择较大的锁止角β 这会使同步解除。主要由花键毂,接合套,锁环(同步环) ,滑块,以及弹簧圈等元件组成。锁环式同步器是其中一种,其结构紧凑,但径向尺寸小、锥面间摩擦力矩较小,多用于传递转矩不大的轿车和轻型货车的变速器。 同步器有多种结构形式,目前汽车上广泛采用摩擦惯性式同步器。它是依靠摩擦作用实现同步的。

同步器的工作原理是为了让离合器片也要和飞轮同步，转速必须一致才可顺利挂档，如果换挡慢了，转速落到怠速，是无法挂进去的，减档要在空档位置（同时保持离合器抬起）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。

同步器的分类结构：

同步器有常压式、惯性式、自行增力式等形式，广泛采用的是惯性式同步器，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。

在此种同步器中，对接合套的轴向阻力是由弹簧压力造成， 故其大小有限。如果驾驶员用力较猛，则可能在未达到同步前，接合套便克服弹簧压力，压下定位销而与齿轮2的接合齿圈接触，此时齿间仍将产生冲击。

有的重型货车，为改善换档过程， 采用摩擦片式常压同步器。它与上述常压式同步器的区别是，充分利用轴向空间，以增加摩擦片数来增大同步时所需的摩擦力矩。

.(1)为什么要采用同步器

相邻档位相互转换时，应该采取不同操作步骤的道理同样适用于移动齿轮换档的情况，只是前者的待接合齿圈与接合套的转动角速度要求一致，而后者的待接合齿轮啮合点的线速度要求一致，但所依据的速度分析原理是一样的。

变速器的换档操作，尤其是从高档向低档的换档操作比较复杂，而且很容易产生轮齿或花键齿间的冲击。为了简化操作，并避免齿间冲击，可以在换档装置中设置同步器。

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。

（2）同步器的类型和结构

同步器有常压式，惯性式和自行增力式等种类。

惯性式同步器结构

花键毂7与第二轴用花键连接，并用垫片和卡环作轴向定位。在花键毂两端与齿轮1和4之间，各有一个青铜制成的锁环（也称同步环）9和5。锁环上有短花键齿圈，花键齿的断面轮廓尺寸与齿轮 1，4及花键毂 7上的外花键齿均相同。在两个锁环上，花键齿对着接合套8的一端都有倒角（称锁止角），且与接合套齿端的倒角相同。锁环具有与齿轮1和4上的摩擦面锥度相同的内锥面，内锥面上制出细牙的螺旋槽，以便两锥面接触后破坏油膜，增加锥面间的摩擦。三个滑块2分别嵌合在花键毂的三个轴向槽11内，并可沿槽轴向滑动。在两个弹簧圈6的作用下，滑块压向接合套，使滑块中部的凸起部分正好嵌在接合套中部的凹槽10中，起到空档定位作用。滑块2的两端伸入锁环9和5的三个缺口12中。只有当滑块位于缺口12的中央时，接合套与锁环的齿方可能接合。

在挂三档时，用拨叉3拨动接合套8并带动滑块2一起向左移动。当滑块左端面与锁环9的缺口12的端面接触时，便推动锁环9压向齿轮1，使锁环9的内锥面压向齿轮1的外锥面。由于两锥面具有转速差（n1＞n9），所以一接触便产生摩擦作用。齿轮1即通过摩擦作用带动锁环相对于接合套超前转过一个角度，直到锁环9的缺口12与滑块的另一侧面,接触时，锁环便与接合套同步转动。此时，接合套的齿与锁环的齿错开了约半个齿厚，从而使接合套的齿端倒角面与锁环相应的齿端倒角面正好互相抵触而不能进入啮合。当变速器由二档换入三档（直接档）时，接合套8从二档退到空档，齿轮1和接合套 8连同锁环9都在其本身及其所联系的一系列运动件的惯性作用下，继续沿原方向旋转。驾驶员的换档操纵力通过接合套作用于锁环的锁止角斜面上，在此斜面上产生的法向压力为N。法向压力N可分解为轴向力F1和切向力F2。切向力F2所形成的力矩M2有使锁环相对于接合套向后（用箭头指示M2）转动的趋势，称为拨环力矩。轴向力 Fl则使齿轮1 通过摩擦锥面对锁环9作用一与转动方向同向摩擦力矩M1（用箭头指示M1）。这一摩擦力矩M1阻止锁环相对接合套向后退转。如果拨环力矩M2大于摩擦力矩M1，则锁环9即可相对于接合套向后退转一个角度，以便二者进入接合；若M2＜M1（此时还有滑块对锁环缺口一侧的阻挡作用），则二者相对位置不变，不可能进入接合。在设计同步器时，适当地选择锁止角和摩擦锥面的锥角，便能保证在达到同步（n1=n9）之前，齿轮1施加在锁环9上的摩擦力矩M1总是大于切向力F2形成的拨环力矩M2，不论驾驶员通过操纵机构加在接合套上的轴向推力有多大，接合套齿端与锁环齿端总是互相抵触而不能接合。

锁环9对接合套的锁止作用是由于上述摩擦力矩M1造成的。因为此摩擦力矩的作用与锁环9（及与之连接的接合套8、花键毂7、变速器输出轴及整个汽车等）和齿轮1（及与之连接的离合器从动部分和变速器内部分齿轮）两部分的转动惯性有关，故称此种同步器为"惯性式"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，同步器常见结构为齿套、滑块、铜环形式。

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(但是离合器需要抬起来，目的是为了让离合器片也要和飞轮同步，转速必须一致才可顺利挂档，如果换挡慢了，转速落到怠速，也是无法挂进去的），减档要在空档位置（同时保持离合器抬起）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。

扩展资料

惯性式同步器与常压式同步器一样，都是依靠摩擦作用实现同步。但它可以从结构上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，以避免齿间冲击和发生噪声。

惯性式同步器广泛应用于轿车和轻、中型货车的变速器中。常用的结构形式有锁环式惯性同步器和锁销式惯性同步器两种。

1、同步器工作原理是：（1）速器输入轴与轴，各自以不速度旋转，变换档，两个旋转速度不一样齿轮，如果不先“同步”而强行啮合，必然会发生两个齿轮冲击碰撞，因此会损坏齿轮。（2）旧式的变速器的换档要采用“两脚离合”的方式，换档时，先踩一次离合器，把挡拉出到空挡，放开离合器，在空档位置停留片刻，再踩一次离合器，把挡进到另一挡中。（3）但这个操作比较复杂，又麻烦。因此现代的变速箱都设计有“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换挡。

2、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，它的特点是依靠摩擦作用实现同步。

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

4、当同步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）到与同步环转速相等，两者同步旋转，齿轮相对于同步环的转速为零，因而惯性力矩也同时消失，这时在换挡杆作用力的推动下，接合套不受阻碍地与同步环齿圈接合，并进一步与待接合齿轮的齿圈接合，而完成换档的过程。

手动变速箱的结构内部有一个非常重要的设备，那就是“同步器”。同步器的作用是很显而易见的，那就是换挡时候时候由于动力输出端齿轮转速要快于马上要换入这个挡位的齿轮，如果没有同步器，把一个慢速旋转的齿轮强行塞入一个高速旋转的齿轮中，肯定会发生打齿的现象。手动变速箱的结构内部有一个非常重要的设备，那就是“同步器”。同步器的作用是很显而易见的，那就是换挡时候时候由于动力输出端齿轮转速要快于马上要换入这个挡位的齿轮，如果没有同步器，把一个慢速旋转的齿轮强行塞入一个高速旋转的齿轮中，肯定会发生打齿的现象。同步器其实说白了就是在结合套和齿轮组上布置的摩擦片，与一般摩擦片不同的是，它的摩擦面是锥形的。这组摩擦片的作用是在直齿和圆盘的立齿相接触以前，提前进行摩擦，来将转速较大的一方的能量传递给转速较小的一方，使得转速较小的一方提升转速，达到与转速较大的一方转速同步。这样不仅可以保证正常换挡，还能起到缓冲的作用，而锥面摩擦片组的数目与材质则直接影响到了同步器性能的优劣。

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同步器作用

相邻档位相互转换时，应该采取不同操作步骤的道理同样适用于移动齿轮换档的情况，只是前者的待接合齿圈与接合套的转动角速度要求一致，而后者的待接合齿轮啮合点的线速度要求一致，但所依据的速度分析原理是一样的。

变速器的换档操作，尤其是从高档向低档的换档操作比较复杂，而且很容易产生轮齿或花键齿间的冲击。为了简化操作，并避免齿间冲击，可以在换档装置中设置同步器。

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。

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同步器分类

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。

同步器

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同步器工作原理

全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。

输出轴三挡齿轮6与输入轴三档齿轮2的齿数之比(z6/z2)大于输出轴四挡齿轮5与输入轴四挡齿轮4 的齿数之比(z5/z4)。由相互啮合传动齿轮的转速与齿数关系(n2/n6=z6/z2，n4/n5=z5/z4)，可以得出齿轮2与齿轮6转速之比(n2/n6)大于输入轴四挡齿轮4与输出轴四挡齿轮5 转速之比(n4/n5)的结论。而输出轴三挡齿轮6与齿轮5的转速又是一样的(n6=n5)，所以在传动过程中，齿轮2转速永远比齿轮4转速高，即n2>n4。当变速器从低速档(三档)换人高速档(四档)时，首先要踩离合器踏板，使离合器分离，接着通过变速杆等将接合套3右移，进入空档位置。在接合套3与齿轮2刚分离这一时刻，两者转速还是相等的，即n3=n2。而n2>n4，由此可以得出n3>n4，即接合套3的转速大于齿轮4转速的结论。这时如果立即把接合套3推向齿轮4上接合齿圈，就会发生打齿现象。

此时，由于变速器处于空档，接合套和齿轮之间没有联系，离合器从动盘又与发动机脱离，所以接合套与齿轮的转速都在分别逐渐降低。 因为齿轮与齿轮、输出轴、万向传动装置、驱动桥、行驶系以及整个汽车联系在一起，惯性很大，所以n4下降较慢而接合套只与输入轴和离合器从动盘相联系，惯性很小，故n3下降较快。因为n3原先大于n4，n3下降得又比n4快，所以过一会儿后，必然会有n3=n4(同步)的情况出现。最好能在n3=n4的时刻使接合套右移而挂入四档。 与接合套联系的一系列零件的惯性越小，则n3下降得越快，达到同步所需时间越少，并且在同样速度差的情况下，齿间的冲击力也小，因此离合器从动部分转动惯量应尽可能小一些

作用：换挡时候时候由于动力输出端齿轮转速要快于马上要换入这个挡位的齿轮，解决汽车在换挡操作中发动机转速与变速箱转速不一致的机械装置。

可以有效地避免挂不上档、消除换挡时的齿轮响声等如果没有同步器，把一个慢速旋转的齿轮强行塞入一个高速旋转的齿轮中。

扩展资料：

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。

锁环式同步器工作原理是使接合套与对应齿圈的圆周速度迅速达到同步的机构，以及阻止两者在达到同步之前接合以防止冲击。

由于在接合套与锁环齿端倒角相抵触时，驾驶员始终对接合套施加一个轴向推力，该轴向推力使接合套的齿端倒角面与锁环的齿端倒角面之间产生正压力N，力N可分解为轴向力F1和切向力F2。F2形成一个试图拨动锁环相对于接合套反转的力矩，称为拨环力矩M2。

在待接合齿圈与锁环未达到同步之前，锁环上作用着两个方向相反的力矩：F2产生的拨环力矩M2和惯性力矩Mj(摩擦力矩M1)。

如果M2>M1，锁环即可相对于接合套向后倒转一个角度，以便二者进入啮合；如果M2<M1，锁环则不能倒转，而通过其齿端锁止角阻止接合套进入啮合，这就是锁环的锁止作用。

扩展资料

对于一定的轴向推力，拨环力矩M2的大小取决于锁环与接合套齿端倒角(锁止角)的大小，而惯性力矩Mj的大小则取决于摩擦锥面的锥角大小。

实际上在设计同步器时，都经过适当地选择齿端倒角和摩擦面锥角，保证在达到同步之前始终保持M2>M1，驾驶员轴向作用力的加大只能加快同步的速度，缩短换挡的时间。

接合套与同步环接合后，轴向分力F1已不存在，锥面之间的摩擦力矩也消失。此时如果接合套花键齿与接合齿圈花键齿发生抵触，则与上述相似，靠齿圈花键齿端斜面上切向分力，使齿圈及与之相连各零件一起相对于接合套向后倒转一个角度，使接合套与接合齿圈进入啮合，最后完成了换入四挡的全过程。

参考资料来源：百度百科-锁环式同步器