5.2.4轴的强度校核

则在水平面上：FA×250=Fr×47?FA=890.10N 在竖直面上：FA＇=

Ft?203=10562.6N 250则水平面上受到的力矩：Mc=180690.3N.mm 竖直面上受到的力矩为：Ms=2640650.39N.mm 该轴所受的弯矩为：T=181904.76N.mm

故危险截面受到的合成弯矩为：M?Mc2?Ms2?T2=2653068.565N.mm 在弯矩和转矩联合作用下，轴的应力应为：

??32M????3?d=364.75Mpa<400Mpa

故轴的强度符合要求

5.2.5轴的刚度校核

若轴在垂直面内挠度为fc，在水平面内挠度为fs和转角为δ，可分别用式（5.1）、（5.2）、（5.3）计算

F1a2b2fc?3EIL （5.1） F2a2b2fs?3EIL （5.2）

??F1ab?b?a?3EIL （5.3）

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式中：F1—齿轮齿宽中间平面上的径向力（N）；

； F2—齿轮齿宽中间平面上的圆周力（N）

E—弹性模量（MPa），E=2.1×105MPa；

I—惯性矩（mm4），对于实心轴，I??d464；d—轴的直径（mm），

花键处按平均直径计算；

； a、b—齿轮上的作用力距支座A、B的距离（mm）

L—支座间的距离（mm）。

轴的全挠度为

f?fc2?fs2?0.2mm。

轴在垂直面和水平面内挠度的允许值为?fc?=0.05～0.10mm，?fs?=0.10～0.15mm。齿轮所在平面的转角不应超过0.002rad。

Fr9a2b2fc9?3EIL2 4734.57?472?2032??0.017mm<0.05?0.10mm442250?3?2.1?105????10364Ft9a2b2fs9?3EIL2 13008.13?472?2032??0.047mm<0.05?0.10mm442250?3?2.1?105????10364f9?2fc20.0172?0.0472?0.05mm<0.2mm 9?fs9??9?Fr9ab?b?a?3EIL64?4734.57?47?203??203?47?? 43??3?42?2.1?105?10?250?0.0003rad<0.002rad故该轴符合刚度条件，该轴合格。

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第6章 同步器的选择

同步器有常压式、惯性式和惯性增力式三种。常压式同步器结构虽然简单，但有不能保啮合件在同步状态下（即角速度相等）换挡的缺点，现已不用。得到广泛应用的是惯性式同步器。

6.1 惯性式同步器

惯性式同步器能做到换挡时，在两换挡元件之间的角速度达到完全相等之前不允许换挡，因而能很好地完成同步器的功能和实现对同步器的基本要求。

按结构分，惯性式同步器有锁销式、滑块式、锁环式、多片式和多锥式几种。虽然它们结构不同，但是它们都有摩擦元件、锁止元件和弹性元件。

6.1.1 锁环式同步器的结构

如图6.1所示，锁环示同步器的结构特点是同步器的摩擦元件位于锁环1或4和齿轮5或8凸肩部分的锥形斜面上。作为锁止元件是在锁环1或4上的齿和做在啮合套7上的齿的端部，且端部均为斜面称为锁止面。弹性元件是位于啮合套座两侧的弹簧圈。弹簧圈将置于啮合套座花键上中部呈凸起状的滑快压向啮合套。在不换挡的中间位置，滑快凸起部分嵌入啮合套中部的内环槽中，使同步器用来换挡的零件保持在中立位置上。滑快两端伸入锁环缺口内，而缺口的尺寸要比滑快宽一个接合齿。

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图6.1 锁环式同步器

1、4-锁环；2-滑块；3-弹簧圈；5、8-齿轮；6-啮合套座；7-啮合套

6.1.2锁环式同步器的工作原理

换档时，沿轴向作用在啮合套上的换档力，推啮合套并带动滑快和锁环移动，直至锁环锥面与被接合齿轮上的锥面接触为止。之后，因作用在锥面上的法向力与两锥面之间存在角速度差△?，致使在锥面上有摩擦力矩，它使锁环相对啮合套和滑块转过一个角度，并由滑快予以定位。接下来，啮合套的齿端与锁环齿端的锁止面接触，使啮合套的移动受阻，同步器处在锁止状态，换档的第一阶段工作至此已完成。换档哪个力将锁环继续压靠在锥面上，并使摩擦力矩增大，与此同时在锁止面处作用有与之方向相反的拨环力矩。齿轮与锁环的角速度逐渐接近，在角速度相等的瞬间，同步过程结束，完成了换档过程的第二阶段工作。之后，摩擦力矩随之消失，而拨环力矩使锁环回位，两锁止面分开，同步器解除锁止状态，啮合套上的接合齿在换档力的作用下通过锁环去与齿轮上的接合齿啮合，完成换档。

锁环式同步器有工作可靠、零件耐用等优点，但因结构布置上的限制，转矩容量不大，而且由于锁止面在锁环的接合齿上，会因齿端磨损而失效，因而主要用于乘用车和总质量不大的货车变速器中。

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6.1.3锁环式同步器主要尺寸的确定

接近尺寸b，同步器换挡第一阶段中间，在滑块侧面压在锁环缺口侧边的同时，且啮合套相对滑块作轴向移动前，啮合套接合齿与锁环接合齿倒角之间的轴向距离b，称为接近尺寸。尺寸b应大于零，取b=0.2～0.3mm。

分度尺寸a，滑块侧面与锁环缺口侧边接触时，啮合套接合齿与锁环接合齿中心线间的距离a，称为分度尺寸。尺寸a应等于1/4接合齿齿距。

尺寸a和b是保证同步器处于正确啮合锁止位置的重要尺寸，应予以控制。

滑块转动距离c，滑块在锁环缺口内的转动距离c影响分度尺寸a。滑块宽度d、滑块转动距离c与缺口宽度尺寸E之间的关系如下

E?d?2c （6.1）

滑块转动距离c与接合齿齿距t的关系如下

Rt c?1 （6.2）

4R2式中 R1—滑块轴向移动后的外半径（即锁环缺口外半径）；

R2—接合齿分度圆半径。

滑块端隙?1，滑块端隙?1系指滑块端面与锁环缺口端面之间的间隙，同时，啮合套端面与锁环端面之间的间隙为?2，要求?2＞?1。若?2＜?1，则换挡时，在摩擦锥面尚未接触时，啮合套接合齿与锁环接合齿的锁止面已位于接触位置，即接近尺寸b＜0，此刻因锁环浮动，摩擦面处无摩擦力矩作用，致使啮合套可以通过同步环，而使同步器失去锁止作用。为保证b＞0，应使?2＞?1，通常取?1=0.5mm左右。

锁环端面与齿轮接合齿端面应留有间隙?3，并可称之为后备行程。 预留后备行程?3的原因是锁环的摩擦锥面会因摩擦而磨损，并在下来的换挡时，锁环要向齿轮方向增加少量移动。随着磨损的增加，这种移动量也逐渐增多，导致间隙?3逐渐减少，直至为零；此后，两摩擦锥面间会在这种状态下出现间隙和失去摩擦力矩。而此刻，若锁环上的摩擦锥面还未达到许用磨损的范围，同步器也会因失去摩擦力矩而不能实现锁环等零件与齿轮同

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