毕业设计（论文）-锁环式惯性同步器设计.docx

基于UG锁环式惯性同步器设计摘要：变速器换挡力的大小是评价整车操控性的正要指标之一，汽车同步器齿环的设计合理与否，时变速器换挡力有重要影响。锁止比计算及机构设计合理与否分是整个变速器同步器设计的两个关键点，本文着亚进行探讨，并基于UG软件，完成了同步器零件的三维建模和装配；对锁环零件的受力情况进行了理论计克.关键词：汽车变速器；同步器设计；结构校核DesignofInertia1.SynchronizerBasedonUG1.ockingRingABSTRACT:Thesizeofgearshiftingforceisoneoftheimportantindexestoeva1.uatethecontro1.ofthe11ho1.evehic1.e.Thedesignofthegearringoftheautosynchronizerisreasonab1.eornot,whichhasanimportantinf1.uenceonthegearshiftingforce.,he1.ockstopratioca1.cu1.ationandtherationa1.designofthemechanismaretwokeypointsinthedesignofthesynchronizerforthewho1.etransmission.Thispaperfocusesonthediscussion.BasedontheUGsoftware,thethree-dimensiona1.mode1.ingandassemb1.yofthesynchronizerpartsarecomp1.eted,andthestresssituationofthe1.ockpartsisca1.cu1.ated.Keywords:/Vutomobi1.etransmission;SynchronizerDesign;structurecheck目录第1堂结论11.1 选题背景11.1.1 汽车同步器的应用与发展趋势11.1.2 我国同步器发展的现状11.1.3 锁环式同步器的特点、组成与分类31.2 本课题的研究工作4第2章方案选择及论证52.1 汽车同步器的结构特点52.2 同步器的工作原理52.3 同步器的设计步骤82.3.1 摩擦系数f82.3.2 同步环主要尺寸的确定92.3.3 锁止角10234同步时间t102.3.5 转动惯量的计算10第3党同步器设计的主要计算113.1 同步器理论设计计算I1.3.1.1 转动惯量的计算I1.3.1.2 角速度差A3的计算I1.3.2 锁环式同步器的结构参数、尺寸设计计算123.3 锁环式同步泯的基本尺寸143.3.1 锥面角U143.4 同步环的几何结构尺寸153.4.1 摩擦锥面的平均半径R”153.4.2 同步锥环的径向厚度W153.4.3 同步锥环的工作面宽度B163.4.4 同步锥环内傕面上的螺纹线163.5 锁环式同步渊结构设计的其它相关问题20第4章键与花锭的设计与强度计算224.1 半圆键的设计224.1.1 健的材料224.1.2 键型号选择224.1.3 强度校核224.2 花锭的设计计算224.2.1 花他的选择234.2.2 各花键强度校核23总结24结束语25致谢26参考文献27第1章绪论1.1 选题背景.I汽车同步器的应用与发展趋势近几年来我国汽车行业发展迅速，产量连年突破新高。汽车工业已成为国民经济的第四大支柱行业，同时我国仅次于美、日、优的汽车第四大生产国。随着汽车产业的发展，对机械换档装置中的重要部件一同步器的要求也越来越高。但是，目前国内对同步器的研究很少，其生产还处于照抄照搬的模仿阶段，而在普通齿轮变速耦中采用同步器，可以保证换档时齿轮啮合不受冲击，消除噪声，延长齿轮寿命，使换档动作方便迅速，有利于提高汽车的动力性和热油经济性，由此可见同步器的全要。4网步软环7拮合套15花&K5潸烧6定位储8同步银环V/1图1.1.汽车同步H1.1.2 我国同步器发展的现状由于变速器输入轴与辘出抽以各自的速度旋转，变换档位时啮合存在一个“同步”问题“两个旋转速度不一样齿轮强行电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，开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。但这个操作比较史杂，难以掌握精确。因此设计师创造出“同步器”，通过同步器使将要岫合的齿轮达到一致的转速而顺利啮合。中国汽车变速潺市场正处于高速发展期。2009年中国汽车销售1364.5万辆,同比增46.15%.预计2015年汽车箱传规模将达到4000万辆。2009年我国汽车变速器市场规模达520亿元人民币.并且以每年超过20%的速度增长,预计2015年有望达到1500亿元。手动变速器完全国产化，自动变速器也正由完全依赖进口逐步实现国产化。引进日本三菱技术、自主制造的苜台汽车臼动变速器,于2010年2月I日在哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司下线;2009年8月,被冠名为“领先一号”的国内首台具有完全自主知识产权的双离合器自动变速器样品在上海汽车变速器有限公司诞生，这些都在印证着中国正在变成一个真正的汽车大国.总体而言，我国重型变速器产品技术目前呈现多元化发展同面，即多档化、轻量化、组合化、自动化、系列化、一体化及产业化的发展现状和趋势.。优化设计是保证产品具有优良性能，减轻自重和体积，降低工程造价的有效设计方法。目前，陵若计算机技术发展,优化设计方法已经广泛的应用于汽乍设计中仲Z国外对汽车变速器的优化设计研究的比较多，美国的很多杂志均有介绍电.久在国外，变速落专业化生产厂家很注重产品系列化，为主机厂选择最满意的变速器提供了极大地方便和灵活性。而我国众多的汽车变速器牛产企业，尚没有形成本企业的变速器系列化产品U叫1994年国家颁布了“汽车工业产业政策”，使中国汽车工业向大规模专业化高'水平的生产模式过渡，以形成在国际上的竞争力“1.我国的手动变速器完全国产化，自动变速器也正由完全依赖进口逐步实现国产化，引进日本：菱技术、自主制造的首台汽车自动变速器，下2010年2月I日在哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司下线；2(X)9年8月，被冠名为“领先一号的国内首台具有完全自主知识产权的双离合器自动变速冷样品在上海汽车变速罂仃限公司诞生。中国重汽在2008年推出了HOWOA7车型，成为我国最早量产的配备AMT变速潺的重型卡车。东风商用车公司与大齿集团和北京理工大学联合开发的用于重型商用车的12档AMT变速器(输入转矩21500Nm)已顺利完成道路试验。此外，法士特和大齿等变速JS专业牛产企业的AMT变速器均已进行装车试验，技术日期成熟“2。在70年代初，欧美国家就已经把有限元法应用于汽车结构的分析了国外各大汽车公司相继对多种轿车或大客车建立了简化的模型，并对汽车结构进行全面的动、踊态特性的分析，并取得了丰硕研究成果I川。国内在70年代末80年代初开始对汽车进行有限元方面的研究，其中对车身结构的有限元分析进行了一系列的探索并积累了大量的经验，现在已经比较成熟了1助。随着汽车工业的高速发展和汽车现代设计方法的开发和应用，人们对汽车变速落设计的要求越高口叫从国内盘型汽车的发屣过程看，国内汽车变速器与国外汽车变速器的发展趋势同性极强。随着时间的推移，手动变速耦的市场占有率会逐渐降低，自动变速器将不断增加。发展趋势紧紧围绕着重载、安全、多档化、环保节能、操纵轻便化、换挡自动化智能化、整车电子集成控制一体化等方面展开.通过对国内外重型变速器产品分析可知，手动机械式变速器（MT）是目前多档位变速器的主流形式.从目前国内汽车布局发展来看,DCT与CVT在国内汽车新型变速器市场中应该会二分天下.AMT变速器将更多的应用于商用车上。我国重型变速器的产品技术总体呈现种多档化、轻量化、组合化、系列化、自动化、产业化的发展现状及趋势。在重型变速器的产品构成中，传统手动变速罂仍将是市场比重城大的主流产品，但具有良好燃油经济型的AMT变速器在重型卡车市场有广阔的发展空间，是今后发展的必然趋势。1.1.3 锁环式同步器的特点'组成与分类同步器有常压式，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链齿圈在达到同步之前不可能接触，从而避免r齿间冲击。惯性同步器按结构又分为锁环式和锁销式两种。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、卡环（锁环）等组成，它的特点是依靠摩擦作用实现同步。接合套、锁环和待接合齿轮的齿圈上均有倒角（锁止角）,锁环的内锥iffi与待接合齿轮齿圈外推面接触产生摩擦。锁止角与惟面在设计时已作了适当选择，惟面摩擦使得待哂合的接合套与接合齿圈迅速同步,同时又会产生一种锁止作用，防止齿轮在同步前进行啮合。当同步锁环内性面与待接合齿轮齿圈外推面接触后，在摩擦力矩的作用卜.齿轮转速迅速降低（或升高）到与锁环转速相等，两者同步旋转，齿轮相对于锁环的转速为零,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锁环、接合齿圈接合，并进一步与待接合齿轮的齿圈接合而完成换档过程。1.2 本课期的研究工作本文阐述了汽车手动变速器中的关键组成部件同步器的主要设计过程，其中包括该课题的选题背景，具体方案的确定和主要事件的设计计算.本文在查阅大量同步器设计相关资料的基珈上，对同步器进行比较深入的研究和分析,最终得出了具体的方案.本次设计以中国某型货车为模型，参考部分整车数据，通过大量的计算分析，设计出了中间轴式五档手动变速器中的五档同步罂。其中同步环的主要参数有同步环锥面上的螺纹槽、锥面半惟角、摩擦推面平均半径、推而工作长度、同步环径向厚度、锁止角、同步时间。最后对同步器进行校核，看同步器的性能是否符合技术要求。并且对健和花键进行了计.算与校核。第2章方案选择及论证2.1 汽车同步器的结构特点同步器是在接合套换档机构基础上发展起来的，其中除包括接合套、花键毅、对应齿轮上的接合齿圈外，还增设了使接合套与对应接合齿圈的圆周速度迅速达到并保持一致（同步）的机构，以及阻止二者在达到同步之前接合以防止冲击的机构。目前广泛采用的是惯性式同步器，它是依靠摩擦作用实现同步的.惯性式同步器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，以避免齿间发生冲击和产生噪声。汽车同步器的零件如图2-1所示。I、%变速器齿轮2滚针轴承3、8-结合内圈4、7-锁环（同步环5-弹簧值定位销IO花键毂1.1.结合套图2-1假环式同步寿2.2 同步器的工作原理轿车和轻、中型货车的变速器广泛采用锁环式惯性同步器，其结构和工作原理可以某皇汽车五档变速器中的五档同步器为例说明，如图三所示。将花键较7套装到的二轴上后，即用卡环轴向固定。在花键般两端与齿圈和相同齿圈之间，各有一个价铜制成的锁环（也称同步环）2。锁环上有断续的短花键齿圈，花键齿的断面轮廊尺寸与齿圈1及花键毅7上的外花键均相同。两个锁环上的花健齿，在对着结合套的一端都有倒角（称为锁止角），且与结合套齿端的倒角相同。锁环具有与齿圈I上的锥形摩擦面推度相同的内推面，饰面上制出螺旋槽，以便两推面接触后破坏油膜，增加锥面间的摩擦。三个滑5分别鼓合在花键毅的三个轴向槽内，并可沿槽轴向滑动。三个定位销4分别插入三个滑块的通孔内。在弹筏6的作用下，定位销4压向接合套3,使定位销端部的球面正好嵌在接合套中部的凹槽内