汽车同步器齿环相关设计参数分析

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1、汽车同步器齿环相关设计参数分析唐忠荣，张翊(上海汽车变速器有限公司传动系统设计工程公司，上海201822)摘要：变速器换挡力的大小是评价整车操控性的重要指标之一，汽车同步器齿环的设计合理与否，对变速器换挡力有重要影响。分析同步器齿环工作过程中相关参数对换挡力的不同影响，对在设计中寻求较合理的同步齿环相关参数进行了探讨。关键词：汽车同步齿环；齿环梅角；摩擦因数；锥角；换挡力AnalysisonRelatedDesignParameterofAutoTransmissionFrictionRingTANGZhongrong．ZHANGYi(ShanghaiAutomobileGearw

2、0rkCo．，Ltd．，Shanghai201822，China)Abstract：Shaftforceisoneofimportantindexesevaluatingvehiclehandling．Thedesignrationalityofautofrictionringaffectstheshgtforceofthetransmission．Theinfluenceofrelateddesignparameterstotheshaftforceintheworkingprocessoffrictionringwasanalyzed．Howtoselectsuitablepa

3、rametersofthefrictionringwasdiscussed．Keywords：Frictionring；Ringteethangle；Frictioncoeficient；Coneangle；Shaftforce0引言分析图1可建立如下方程：随着我国汽车工业的不断发展，大量的轿车进入家庭，驾F=F¨．÷驭者对整车操控的要求也愈来愈高，在保证汽车正常换挡的情FR=F·况下，换挡力愈小表明整车的操控性愈好，其中同步器齿环的MK=FR·d设计合理与否，对变速器换挡力有着重要的影响。作者将探讨同步齿环相关设计参数与换挡力之间的关系。设计同步器时对MK=Fa‘。d·2sinc

4、~影响同步器性能的参数众多，其中与换挡力有重要关联的参数式中：F为法向力(N)；F为轴向换挡力(N)；F为摩擦力有齿环梅角、摩擦因数、配合锥面的锥角等。(N)；M为锥面上的摩擦力矩(N·finn)；为锥面上的滑动摩擦因数；d为锥面作用力名义直径(mm)；ot为锥面角度。1建立同步器同步摩擦力矩数学模型同理可得出多锥面形成的摩擦副中的摩擦力矩方程：如图1所示为齿环与中间环形成的摩擦副，通过力的分析，同步器齿环与中间环有速度差时相互间将会产生摩擦力，M÷厶(、slnot1+s1n1+slno~3)，产生的摩擦力形成摩擦力矩带动相关的齿轮加速或减速以与同步齿套速度相同，然后完成换挡。2建

5、立同步器同步拔环力矩数学模型根据同步器的工作原理，为了保证同步器各接触锥面在轴向滑动过程中有一致的动摩擦力，则同步齿环上的同步力矩肘必须大于拔环力矩，即保证和摩擦副之间还有速度差M时，齿套无法越过齿环和z，：t=合齿，一般用等式：：≥1iV／S在同步器的设计中，拔环力矩与梅角和换挡轴向力的关系可由图2和图3推导得出。dMs=F．÷(1)F．=F．一F(2)=FNCOS譬．=F．si(3)图1齿环与中间环形成的摩擦副示意图FR=／xs‘F(4)收稿日期：2013—03—25作者简介：唐忠荣(1972一)，男，学士，工程师，从事汽车变速器总成及零部件设计工作。E-mail：zhongr

6、ongtang@163．com。Automo~Parts2013．6．．研究与开发．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．——070(多锥面变速存在同时加速和分段加速的复杂工况)，在同等速比(速度差)情况下，最大换挡力将更小，或者说，在力与时间形成的曲线区域面积内(见图5)，同等速比条件下，多锥面同步系统中的最大换挡力被削平了，峰值变小了。需要特别说明的是，最大换挡力的计算公式是将换挡曲线分为多段(3～5段)并将每段曲线认为是呈正线性而推导出来的，较为粗略，但作为初步的探讨应是可行的。图5多锥面同步系统与单锥面最大换挡力对比5以某款变速箱的一／二挡同步器相关数值对数学模型进行

7、验证4对已建立的数学模型中相关参数的分析对梅角／3、摩擦副间的摩擦因数工上、配合锥面的锥角进肘=Fa。‘d‘1行验证。各参数赋值如下：齿环锥角d．=7．42。，中间环内锥角=7．5。，内锥环锥角=7．5。，梅角13=120。，齿环与中间环摩擦因数。=0．07，中间环与内环摩擦因数=0．07，内，譬．sin争)～l1．以’寺环与结合齿摩擦因数=0．07(各摩擦副的取值来源该款变速器摩擦副实测值：0．07)，齿套与结合齿摩擦因数=0．03，MK齿环理论摩擦直径(基准点)d