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手动变速器双锥面同步机构的分析与研究
【摘要】本文通过分析和研究变速器组成和工作原理，得出结论:采用双锥同步器，换挡吸入效果明显较单锥有良好改善，有明显二次吸入效果。分析研究得出提升换挡性能需要优化关键零部件。
【关键词】变速器 双锥面同步器 换挡吸入感
引言
汽车已经越来越多的进入到普通百姓家中，同时使得大家也越来越了解和熟悉发动机、变速器等汽车行业专业内容。汽车作为一个运输工作，在实际道路上行驶的时候，根据路况的不同，车速往往有大有小，且需要倒挡和停止。这些功能恰恰是变速器所能够实现。通过实际应用和理论分析，我们可以知道汽车变速器的功用主要是在各种路况条件下，通过变速器不同的速比改变发动机输出的转矩和转速，可以满足汽车适应各种牵引力和车速的需求。因为汽车的驾驶性好坏直接由驾驶员人为的感知，为了保证变速器能够有良好工作性能，对变速器基本要求就有:应正确选择合适的变速器挡位数和传动比，保证汽车具有良好的动力性和经济性指标。
1.变速器组成及其工作原理
手?颖渌倨髦饕?由离合器及其控制机构、输入输出轴及各挡齿轮副、主减速器、差速器、选换挡操纵机构、同步机构、离合器壳体、变速器壳体、橡胶件、螺栓类零件等组成。变速器结构非常复杂，加工精度要求非常高，否则会很难控制变速器的工作噪声。
变速器工作原理: 普通齿轮式变速器是利用不同齿数的齿轮啮合传动实现转速和转矩的改变。由齿轮传动原理可知，一对齿数不同的齿轮啮合传动时可以变速，而且两齿轮的转速与齿轮的齿数成反比。当小齿轮为主动齿轮，带动大的从动齿轮转动时，则输出轴(从动齿轮)的转速就降低，即称为减速传动。当以大齿轮为主动齿轮，带动小的从动齿轮转动时，则输出轴(从动齿轮)的转速就升高了，称为加速传动。这就是齿轮变速的基本原理。一对齿轮传动只能得到一个固定的传动比，从而得到一种输出转速，并构成一个挡位。为了扩大变速器输出转速的变化范围，普通齿轮式变速器通常都采用多组大小不同的齿轮啮合传动，这样就构成了多个不同的挡位，对应不同的挡位，均有不同的传动比值，从而得到各种不同的输出转速。变速器传动比小的挡位称为高挡;传动比大的挡位称为低挡。变速器每次只能以一个挡位工作。挡位的改变称为换挡，由低挡向高挡变换称为加挡;由高挡变换成低挡称为减挡。根据齿轮传动的原理，齿轮传动的转矩与其转速成反比。由此可见，齿轮式变速器在改变转速的同时，也改变了输出转矩。 挡位越低，传动比越大，输出转速越低，则输出转矩越大;反之，挡位越高，传动比越小，输出转速越高，则输出转矩越小。汽车变速器就是通过变换各挡的传动比来改变输出转矩，以适应汽车行驶阻力的变化。
2.同步器结构分类
同步器从原理上可以分为常压式和惯性式两类。由于常压式同步器不能保证被连接的两个零件在完全同步状态下实现换挡，易造成同步机构的早期损坏和换挡冲击。常压式同步器除了一些低端车型外已经基本被淘汰，现在广泛应用的同步器是惯性式同步器。惯性式同步器根据同步器的结构型式不同可分为:锁块式同步器、锁销式同步器和锁环式同步器。其中锁环式同步器有两种:齿环式同步器和增力环式同步器。而齿环式同步器根据同步锥面的数量可分为单锥面同步器、双锥面同步器和多锥面同步器。
3.同步机构工作原理研究
同步器的构成主要有接合齿轮、同步环、同步器齿毂、同步器滑套、同步器弹簧等。换挡时，驾驶员先踩下离合器的踏板，同时将变速器换挡杆从原有挡位摘下，放置在空挡的位置，变速器的输出轴和输入轴之间存在着转速的差异，同步器的作用就是使同步环和结合齿
轮的锥面上产生摩擦力矩，以加速或减速被结合的零件，使二者在最短的时间内转速达到一致，在同步转速下进行换挡。变速器在空挡的时候，轴和齿轮的回转速度不同。换挡开始的时候同步环初期挤压力产生。滑套向右移动，滑块也移动，把同步环挤向齿轮的锥面。同步环和齿轮的锥面产生摩擦力，产生同步力矩。在锥面同步力矩作用下，滑块在同步环滑块槽中挤压同步环旋转 1/2 齿距距离，使滑块的倒角与同步环的倒角顶住。换挡遇到阻碍，然后、滑套向下挤压滑块，再向右移动。因为滑套的倒角直接挤压同步环的倒角、有更大力将同步环挤向齿轮的锥面、产生大的同步力矩，这是真正的同步力矩。在同步环的倒角面上同时作用着拔环扭矩 Ti，它与同步力矩 Tc 的关系是 Ti
设计
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。在具体设计上，原来与 2 挡从动齿轮一体的同步锥毂被做成单独的一个零件，其大端上具有圆周均布的 4 个凸爪，相应的 2 挡从动齿轮上有4 个圆周均布的凹槽，凸爪伸入到凹槽中，这样在 2 挡从动齿轮旋转时就带动中间钢环一起转动。原来的一个同步环改成 2 个环，内环上小端制有 6 个圆周均布凸块，外环上具有 6 个圆周均布的缺口，凸块嵌入到缺口中，这样外环和内环就可以在一起转动。在挂上 2 挡时，当 2 挡从动齿轮和输出轴之间有相对转速差时，整个同步机构中就存在两对滑动摩擦副。所以在总体尺寸不变的情况下，经换挡机构转变到同步器齿套上的一定换挡力所产生的同步力矩等于作用在两对摩擦锥面上的摩擦力矩的和。对于加到换挡杆上相同的换挡力来说，就能产生几乎 2 倍于单锥的同步力矩，从而缩短同步时间，提高同步器的换挡性能，有利于换挡操作。
4.总结
本章通过分析和研究变速器组成和工作原理，得出以下结论:采用双锥同步器，换挡吸入效果明显较单锥有良好改善，有明显二次吸入效果。研究得出提升换挡性能需要优化关键零部件，并分析开发目标。
浙公网安备 33021202002483