d.同步锥环内锥面上的螺纹线:
⑴ 螺纹顶宽:在内锥面上加工螺纹线的目的是为了能把锥面间已有的齿轮润滑油油膜很快的切割破坏并刮走。油膜破坏得越快,摩擦力提高的也越快。螺纹顶宽设计得越窄,则切割刮走油膜越快。但螺纹顶宽过尖,则接触面上的压强大磨损也大。一般推荐螺纹顶宽为0.025~0.10。另一方面要求螺顶的表面粗糙度要好,且不允许留有切削刀痕。所以螺顶表面增加最后一道研磨工序是十分必要的。
⑵ 螺距及螺纹角:螺距的大小要保证螺纹之间的间隙足以容纳被挤出来的油量。但螺距也不能过大,否则锥面的接触面积要变小,磨损会变大。一般螺距推荐取0.6~0.75。螺纹角一般取60°,螺纹深可取0.25~0.40。
⑶ 轴向排油槽:在螺纹线上开轴向油槽的主要目的是尽快地把油排掉,以尽快地提高摩擦力。一般油槽槽宽可取为3mm,槽深要稍大于螺纹底径。油槽数按R锥的大小可选取6~9个。为减小应力集中,油槽底的圆角半径应尽量取得大一些。
⑷ 同步锥环锁止角β锁:在锁环式同步器中设置锁止角的目的有二:一是通过锁止角斜面将换档力传至同步锥面上。二是通过锁止角斜面换档力将分解一切向分力,从而产生一拔环力矩。此力矩将会使同步锥环转动一角度而脱离齿套齿端的斜面。使齿套可继续前移与齿轮结合齿圈啮合完成挂档。但从设计上要保证,同步摩擦力矩Mf
始终应大于此拨环力矩。只有当两啮合件达到同 步,Mf等于0时,拨环力矩才可将同步锥环转动
一角度,使齿套前移完成同步啮合挂档。图12为锁环式同步器同步过程的受力分析。
图12。同步过程受力分析 由图12可知: T = N×cosβ
N = P/sinβ ∴ T = P/tgβ Mo = T×r锁 = P×r锁/ tgβ (12) 式中: P—换档力
N—作用在锁止斜面上的正压力 T—作用在锁止斜面上的切向分力 β—锁止角
r锁—锁止斜面的作用半径(分度圆半径) Mo—作用在锁止斜面上的拨环力矩
为避免“不同步啮合”: 同步摩擦力矩Mf>Mo 由式(4)、(12): P×μ×R锥/sinα>P×r锁/ tgβ 整理后:
tgβ≥r锁/ R锥×sinα/μ (13)
在锁环式同步器设计时锁止角β选取为: β= 52°— 60°
若考虑到锁止斜面间的摩擦力,则由图12: 切向力T∑= N×cosβ- N×μB×sinβ 轴向力P∑= N×sinβ+ N×μB×cosβ
将T∑、P∑代入Mf及Mo计算式并整理后得: tgβ≥(r锁sinα-μμBR锥)/(μR锥-μBr锁sinα) 式中:μB — 锁止斜面间的摩擦系数
综上所上述:锁止角β选取大些,可以避免发生“不同步啮合”的不正常现象。但β角过大时,拨环力矩将过小,将影响顺利啮合。
一般在锁环式同步器设计时,同步器齿套、同步锥环及结合齿圈的锁止角β选取同一值。但近来这一设计原则有所改变,即结合齿圈的锁止角β应比齿套的小1~2°,而结合齿圈的锁止角则取得更小。前者是为了避免角的棱边首先接触易划伤锁止面。(见图13)后者则是为了顺利啮合。
图13
⑸ 锁止面的平均半径R锁和同步环滑块槽口宽度H:
锁止面的平均半径R锁的大小,可以参照上述式(4)的计算结果而定。
同步锥环齿的锁止面和同步器齿套齿的锁止面贴靠情况,对顺利地同步换档有很大影响。而同步锥环一端的滑块缺口能允许同步锥环产生转角的大小,则起着十分重要的作用。在设计上应予以控制,该转角过大或过小都会使两锁止面接触位置不良。(图14 b、c)在锁止位置时,两个锁止面彼此之间贴靠的位置要最为有利。(图14 a)如果锁止面之间贴靠的位置不当,会导致同步锥环锁止齿的过早损坏或换档困难。同步锥环产生的转角大小是和同步锥环一端的滑块缺口宽度H和滑块本身的宽度h有关。
一般推荐:H-h ≥ 0.5×锁止齿周节
3.锁环式同步器主要零件适用的原材料及热处理要求:见有关行业标准和企业标准。
4. 锁环式同步器结构设计应注意的几个问题:
1)锁环式同步器的各个零件装配成套后,零件彼此之间的装配间隙正确与否,对同步器能否正确工作十分有关。正确的设计应该是同步器齿套端面间隙大于滑块端面间隙,即δ2>δ1(见图15)
否则会出现摩擦锥面尚未接触,还没有产生使同步锥环相对齿套转动一角度并形成锁止位置的摩擦力矩时,齿套就可能通过同步锥环。导致不同步啮合及换档冲击。一般设计时可取: δ1= 0.5—1.0 mm δ2-δ1= 0.20—0.30 mm
2)考虑到同步锥环锥面的磨损,同步锥环齿的端面与结合齿圈端面之间应保有一定的间隙δ3(见图15)。使同步锥环锥面的磨损在一定程度内不影响正常的同步作用和拨环效果。δ3也称为磨损裕量,通常可取:δ3= 1.4—1.8 mm