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Jayce
接,接合套4与花键毅的花键相配合,接合套可在轴向上滑动。接合套上的齿
轮是倒档齿轮,挂上倒档时能与输入轴和倒档轴的齿轮相啮合,从而实现汽车
的倒挡行驶。锁环2位于接合齿圈1和花键毅3之间,锁环上有与花键毅3、接
合齿圈1齿廓、尺寸一样的花键齿,锁环上花键齿呈断续分布,在锁环的周向
上平均分为三组花键齿。锁环花键齿的一侧加工有锁止面,其正好与接合套4
相对且配对,接合齿圈1的花键齿上也加工有同样的锁止面。锁环的内侧加工
为锥面,其锥面半锥角正好与接合齿圈上的锥面相同。锁环靠近花键毅一侧有
三个均匀分布的凸起部分a,可以分别伸入到花键毅的3个通槽b中,通槽宽度
为锁环凸起部分a的宽度加上接合套花键齿的一个齿厚【`“]
所示为该手动变速器二档同步器,现以该同步器为例说明其结构和工
作原理。二档接合齿圈1通过滚针轴承空套在中间轴上,接合齿圈上焊接有二
档齿轮,其与输入轴的二档输入齿轮相啮合。花键毅3与中间轴通过花键相联武汉理工大学硕士学位论文
当接合套与锁环的锁止角相接触时,锁止面上的反作用力将锁环压向接合齿圈1
的摩擦锥面。由于锁环转速nZ低于接合齿圈的转速n,,摩擦锥面处在正压力的
作用下产生摩擦力矩。在摩擦力矩的作用下,接合齿圈将锁环相对于花键毅和
接合套向前转动,直至锁环的凸起部分a的一侧与花键毅通槽b的侧面相抵触。
此时,锁环与接合套的花键齿错开半个齿厚,接合套与锁环花键齿锁止面相接
触而处于锁止状态。
若要使接合套与锁环解除锁止状态而进入啮合,必须使锁环后退一个角度
(半个齿厚)。由于接合套上始终有一个轴向换档力,接合套与锁环的锁止面间
作用有法向压力只,(见图2.2b局部放大图)。力月,在切向方向上的分力凡产生的
力矩使锁环有退转的趋势,称为拨环力矩。而在轴向方向上的分力月使摩擦锥
面间产生摩擦力矩,使接合齿圈与锁环转速迅速逼近。锁环所联系的转动惯量
为整车惯量,其转速变化很慢。而接合齿圈所联系的转动惯量较小,转速变化
很快。因此可以认为锁环转速nZ不变,只是nl趋近于nZ。
由于接合齿圈1是减速旋转,根据惯性原理,所产生的惯性力矩方向与旋
转方向相同,该惯性力矩通过摩擦锥面作用到锁环上,阻止锁环相对于接合套
向后旋转。因此在锁环上作用着切向力凡形成的拨环力矩MZ和惯性力矩M,,
它们的作用方向相反。如果MZ>M,,则锁环2即可相对于接合套向后退转一个
角度,从而使接合套与锁环进入接合;若MZ<M;,则二者不可能进入接合。在
接合齿圈的转速n,尚未等于锁环转速nZ之前,两个锥面间的摩擦力矩值与接合
齿圈1的惯性力矩M,相等,它与轴向力人垂直于摩擦锥面的分力成正比,而拨
环力矩MZ则与切向力凡成正比。凡和凡都是法向压力Fn的分力,二者的比值
取决于花键齿锁止角的大小。因此,在设计同步器时,选择适当的锁止角和摩
擦锥面的锥角,以便能保证在达到同步(nl=nZ)之前,接合齿圈1施加在锁环
2上的`赓胜力矩M,总是大于切向力凡形成的拨环力矩MZ,从而使驾驶员通过
换档操纵加在接合套上的轴向换档力不论有多大,接合套齿端与锁环齿端总是
相互抵触而不能进入接合。
由于驾驶员施加的换档力继续作用于接合套上,摩擦作用就使接合齿圈1
的转速迅速降到与锁环2的转速相同,并保持同步旋转,亦即接合齿圈相对于
锁环的转速和角减速度均等于零,于是惯性力矩消失。此时切向力凡形成的拨
环力矩便将锁环连同接合齿圈1以及与之相关的部件一起(此时轴向力凡的作
用使锁环和接合齿圈仍然紧密接合着)相对于接合套退转一个角度(相当于半
个花键齿的厚度)。此时,锁环的凸起部分a转到花键毅凹槽b的中间位置,接
合套与锁环的花键齿锁止面分开不再抵触。接合套在换档力的作用下继续左移,
并与锁环花键齿相接合(图2.2c),锁环的锁止作用此时消失。
接合套与锁环顺利进入接合后,作用于锁环的轴向力Fl消失,锁环与接合
图2.2所示为锁环式同步器由一档挂入二档时的工作过程示意图,换档时离
合器处于分离状态。当接合套4刚从一档退到空档时(图2.2a),二档接合齿圈
1和接合套都沿原旋转方向运动。锁环2在轴向是自由的(无轴向压紧力),在
花键毅3的带动下在二档接合齿圈1的外锥面上空转。设接合齿圈、接合套和
锁环的转速分别为n,、n4和nZ,则此时n4二nZ,nl>n4,即nl>nZ。
若要挂入二档,可通过一、二档换档拨叉拨动接合套,使接合套向左移动。
齿圈锥面间没有正压力,摩擦力矩随之为零。此时,有换档力作用的接合套继
续左移过程中,接合套的花键齿与接合齿圈1的花键齿不可避免的会发生接触
(图2.2c)。此时的工作过程与上述过程类似,作用在接合齿圈花键齿锁止面上
的切向分力只,使接合齿圈及其相关的部件相对于锁环及接合套转过一个角
度,从而接合套与接合齿圈进入接合,从而完成由一档换到二档的全过程。
从上述对锁环式同步器同步过程的分析,可以将同步器的同步过程分解成
三个步骤:第一个阶段是接合套在轴向换档力的作用下向锁环方向移动,直到
接合套的锁止角与锁环的锁止角相互抵触;第二个阶段是轴向换档力继续作用
于接合套,并将锁环锥面与接合齿圈锥面压紧,依靠正压力和二者转速差产生
摩擦力矩,直到二者转速相同,拨环力矩拨动锁环、接合齿圈及其附件转过一
个角度,接合套与锁环进入接合(从锥面压紧到二者达到同步这段时间就是我
们所说的同步时间);第三个阶段接合套继续向接合齿圈移动,二者花键齿的锁
止角相互抵触,重复第二个阶段后半部分的过程,最终接合套与接合齿圈进入
接合,整个换档过程结束。
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