同步环综合性能试验台研制-论文.pdf

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1、第1期汽齿科技2014包同步环综合性能试验台研制龚蓉莺摘要：基于VB软件平台，研华PCI板卡为系统驱动控制及数据采集中枢，设计一套同步环综合性能测试系统。其可方便准确的测量同步环的摩擦系数，考察同步环在不同滑移率、润滑油量、油温等条件，及整个生命周期内摩擦系数的变化，同时可测定同步环摩擦面的使用寿命和同步环的抗过载能力。着重介绍同步环综合性能试验台开发的理论基础，系统的主体结构设计，及机械关键部件设计。关键词：同步环；摩擦系数；抗过载能力；VB软件平台同步器作为变速器关键零部件之一，其性能对换挡冲

2、击、噪声、换挡力、换挡时间、换挡舒适性等方面指标具有重要意义J。同步环作为同步器关键零件，其摩擦材料、同步锥角、制造工艺等都是影响变速器换挡性能的关键因素【2】。同步器通过同步环摩擦锥面和档位齿锥面的相互作用迅速消除档位齿轮与同步器齿毂之间的角速度差，实现两者速度同步，从而实现迅速换挡。在此过程中，同步环摩擦系数对同步器性能影响最为突出。其直接影响同步器的换挡舒适性和寿命。通过对同步环摩擦系数的测定和对比，可以选出合适的摩擦材料，优化换挡功能L3J。目前对同步器性能和寿命的考核主要采用变速器总成台

3、架换挡试验考核的方式。实际操作过程中发现，该种试验方式试验周期长，试验成本高，产品开发周期经常因为试验过程中出现的非产品性试验故障而延长。因此，极有必要单独设计针对同步环单个零件的综合性能试验测试系统。同步环综合性能试验台正是基于上述因素设计开发的，旨在为同步环的设计和选材提供可靠的依据。该试验台自主设计开发，已投入使用。1试验台设计理论基础同步环综合性能试验测试系统需要同时承担同步环性能与寿命的试验工作，具体包括摩擦系数的测量，同步环抗过载能力测试，以及同步环摩擦面工作模拟耐久性测试试验项目。1

4、．1摩擦系数测量同步环摩擦系数指同步环摩擦工作面与其实际配合工作的结合齿圈锥面之间的摩擦系数。同步器实际换挡过程中，拨叉推动同步器齿毂，齿毂带着同步环在滑块的作用下压向档位齿，通过两者锥面相互摩擦作用达到同步速度，进而完成换挡，6】。试验台遵循尽可能接近实车使用过程中同步器换挡动作原则进行设计。同步环摩擦系数通过计算锥面受到换挡正压力大小与摩擦面传递摩擦力矩大小关系实现测量。由同步环工作状态，容易得到摩擦面传递力矩大小为：：fy=(1)S1n·36·汽齿科技2014笠式中，为同步环平均作用半径；为

5、同步环摩擦系数；为同步环锥角；M为传递摩擦力矩；F为轴向力。其中，M和F均由试验来测得，Y与为仅与同步环结构相关的参数，为实际设计参数。这样，通过式(1)可以得到同步环摩擦系数测量公式如下L7J：Msina(2)：=————IJFy、于是，只要通过试验系统测得摩擦力矩和作用于同步环轴向的正压力F，即可由式(2)得到此状态下同步环的摩擦系数。根据同步环实际工况的不同，同步环的摩擦系数并不是不变的。它的大小受到同步器摩擦面与结合齿圈锥面之间滑移率、两接触面之间润滑效果、润滑油油温的影响。于是根据同步环

6、实际工作状态，要求该系统两零件间转速差可调，要求润滑油量供给可控，要求润滑油温可控。1．2同步环的抗过载能力测量同步环的抗过载能力指的是同步环超负荷工作的能力。同步环实际工作过程中由于驾驶员操作不当，离合器未能完全脱开，造成变速器拖曳扭矩过大，跳档换挡，或变速器润滑不良造成某些齿轮间的粘滞或烧结都可能导致同步环瞬间过载，严重时可造成同步器烧结、碳化等现象，从而造成同步环瞬间失效。该条件针对同步环实际工况而言，相当于在比实际工作条件更大轴向的正压力F，和转速差下工作。可以用设定工况条件，以同步环出现

7、失效临界状态的滑摩功进行评判。以0表示同步环与接合齿圈间的转角，03为转速差，则有：=IMdO=IMr=(3)根据式(3)，只要测得试验过程中的和与之同步测量到的转速差，就可以根据计算方法理论求得特定同步环的抗过载能力。从而，根据该所得值，经理论计算可以方便的求出该同步器对特定变速器档位可承受的最大附加扭矩，以抵御驾驶员操作不当或变速器短期润滑状况不佳带来的影响。1-3同步环摩擦面工作模拟耐久-性测试同步环在工作过程中以滑动摩擦损耗材料为代价达到功能要求，在同步环摩擦面随工作过程累计磨损的情况下，

8、同步器的后备量逐渐减小，直到某一临界值(单锥面同步器一般是0．5mm左右，三锥面在0．9ITI1TI左右1，同步环摩擦面不能很好的与结合齿套锥面接触，同步环表现出的摩擦系数厂会急速降低，从而引起失效。于是，考核同步环摩擦面的耐久性试验主要是考察同步环后备量在等效工况下的减少情况。常用的试验方法有9一STEP循环工况试验法、等正压力变转速差循环工况试验法、等转速差变正压力循环工况试验法、等工况耐久性试验法等。同样需要工况转速差、正压力、润滑油量、油温可控，根据同步环后失效的次数(一般