3)应该使同步锥体的锥面宽度B1大于同步锥环锥面宽度B2，从而可避免在使用中同步锥环的锥面会磨出台阶，使同步锥面接触不良，导致不同步啮合。（见图16）
4）同步器输入端的初角速度与输出端的初角速度的比值一般应控制在1.8以内。否则因所需的同步器容量大，同步器设计难度大，不易满足要求。
标签：同步器, 锁止角, 锁环式同步器, 锥面角 1．摩擦系数
汽车在行驶过程中换挡，特别是在高挡区换挡次数较多，意味着同步器工作频繁。同步器是在同步环与连接齿轮之间存在角速度差的条件下工作，要求同步环有足够的使用寿命，应当选用耐磨性能良好的材料。为了获得较大的摩擦力矩，又要求用摩擦因数大而且性能稳定的材料制作同步环。另一方面，同步器在油中工作，使摩擦因数减小，这就为设计工作带来困难。
摩擦因数除与选用的材料有关外，还与工作面的表面粗糙度、润滑油种类和温度等因素有关。作为与同步环锥面接触的齿轮上的锥面部分与齿轮做成一体，用低碳合金钢制成。对锥面的表面粗糙度要求较高，用来保证在使用过程中摩擦因数变化小。若锥面的表面粗糙度差，在使用初期容易损害同步环锥面。 同步环常选用能保证具有足够高的强度和硬度、耐磨性能良好的黄铜合金制造，如锰黄铜、铝黄铜和锡黄铜等。早期用青铜合金制造的同步环因使用寿命短，已遭淘汰。 由黄铜合金与钢材构成的摩擦副，在油中工作的摩擦因数摩擦因数
取为0.1。
对换挡齿轮和轴的角速度能迅速达到相同有重要作用。摩擦因数大，换挡省力或缩短同步时间；
摩擦因数小则反之，甚至失去同步作用。为此，在同步环锥面处制有破坏油膜的细牙螺纹槽及与螺纹槽垂直的泄油槽，用来保证摩擦面之间有足够的摩擦因数。
2．同步环主要尺寸的确定 (1)同步环锥面上的螺纹槽
如果螺纹槽螺线的顶部设计得窄些，则刮去存在于摩擦锥面之间的油膜效果好。但顶部宽度过窄会影响接触面压强，使磨损加快。试验还证明：螺纹的齿顶宽对
的影响很大，
随齿顶的磨损而降低，换挡费
力，故齿顶宽不易过大。螺纹槽设计得大些，可使被刮下来的油存于螺纹之间的间隙中，但螺距增大又会
使接触面减少，增加磨损速度。图3—20a中给出的尺寸适用于轻、中型汽车；图3—20b则适用于重型汽车。通常轴向泄油槽为6～12个，槽宽3～4mm。 (2)锥面半锥角摩擦锥面半锥角tana≥
。一般取
越小，摩擦力矩越大。但=6°～8°。
过小则摩擦锥面将产生自锁现象，避免自锁的条件是
=6°时，摩擦力矩较大，但在锥面的表面粗糙度控制不严时，则有粘着和
咬住的倾向；在=7°时就很少出现咬住现象。 ，
(3)摩擦锥面平均半径R
R设计得越大，则摩擦力矩越大。R往往受结构限制，包括变速器中心距及相关零件的尺寸和布置的限制，以及R取大以后还会影响到同步环径向厚度尺寸要取小的约束，故不能取大。原则上是在可能的条件下，尽可能将R取大些。 (4)锥面工作长度b
缩短锥面工作长度b(图3—17)，便使变速器的轴向长度缩短，但同时也减少了锥面的工作面积，增加了单位压力并使磨损加速。设计时可根据下式计算确定b
（5）同步环径向厚度与摩擦锥面平均半径一样，同步环的径向厚度要受机构布置上的限制，包括变速器中心距及相关零件特别是锥面平均半径和布置上的限制，不宜取很厚，但是同步环的径向厚度必须保证同步环有足够的强度。
轿车同步环厚度比货车小些，应选用锻件或精密锻造工艺加工制成，可提高材料的屈服强度和疲劳寿命。货车同步环可用压铸加工。段造时选用锰黄铜等材料。有的变速器用高强度，高耐磨性的钢配合的摩擦副，即在钢质或球墨铸铁同步环的锥面上喷镀一层钼（厚约0.3～0.5mm），使其摩擦因数在钢与铜合金摩擦副范围内，而耐磨性和强度有显著提高。也有的同步环是在铜环基体的锥空表面喷上厚0.07～0.12mm的钼制成。喷钼环的寿命是铜环的2～3倍。以钢质为基体的同步环不仅可以节约铜，还可以提高同步环的强度。 3．锁止角锁止角
选取的正确，可以保证只有在换档的两个部分之间角速度差达到零值才能进行换档。影响锁止角
擦锥面的平均半径R,锁止面平均半径和锥面半锥角
。已有结构的锁止
选取的因素主要有摩擦因数角在26?~46?范围内变化。
4．同步时间t
同步器工作时，要连接的两个部分达到同步的时间越短越好。除去同步器的结构尺寸，转动惯量对同步时间有影响以外，变速器输入轴，输出轴的角速度差及作用在同步器摩擦追面上的轴向力，均对同步时间有影响。轴向力大，同步时间减少。而轴向力与作用在变速杆手柄上的力有关，不同车型要求作用到手柄上的力也不相同。为此，同步时间与车型有关，计算时可在下属范围内选取：对轿车变速器高档取0.15~0.30s,低档取0~0.80s;对货车变速器高档取0.30~0.80s，低档取1.00~1.50s. 5．转动惯量的计算
换档过程中依靠同步器改变转速的零件统称为输入端零件，它包括第一轴及离合器的从动盘，中间轴及其上的齿轮，与中间轴上齿轮相啮合的第二周上的常啮合齿轮。其转动惯量的计算：首先求得各零件的转动惯量，然后按不同档位转换到被同步的零件上。对已有的零件，其转动惯量值通常用扭摆法测出;若零件未制成,可将这些零件分解为标准的几何体,并按数学公式合成求出转动惯量。
四. 同步器的计算
同步器的计算目的是确定摩擦锥面和锁止角的角度，这些角度是用来保证在满足连接健角速度完全相等以前不能进行换档时所应满足的条件，以及计算摩擦力矩和同步时间。换档第一阶段，处于空当瞬间，考虑到润滑油阻力在常温下对齿轮转速的降低作用可忽略不计，并假设汽车在阻力不大的道路上行驶，同时时间不大于一秒，则认为在该瞬间汽车速度保持不变，即变速器输出端转换于换档瞬间不变，而输入端靠摩擦作用达到与输出端同步。如上所述，换档时为保证没有冲击的将齿轮和轴连接起来，必使它们的转动角
速度相等。摩擦力矩计算如下
(3-16)
(3-17)
式中，
为离合器从动盘、第一轴和与第二轴常啮合齿轮连接在一起转动的齿轮的转动惯量；
为在第K挡工作时变速器输出轴角速度；
为发动
、
机的角速度；为第k+l挡的输出轴上齿轮的角速度；
为变速器第k和k+l挡的传动比。
另一方面，设换挡时作用在变速杆手柄上的法向力为=100N)，变速杆手柄到啮合套的传动比为
(3-1
式中，
，(对轿车和大客车，取
=60N；对货车，取
应为
，则作用在同步器摩擦锥面上的轴向力
为换挡机构传动效率。
为
由此可算得工作面上的摩擦力矩
(3-19)
式中，
为摩擦锥面半锥角；
为工作锥面间的摩擦因数；R为摩擦锥面平均半径。
同步时的摩擦力矩方程式为
=
(3-20)
以图3-21所示同步器结构为例，分析研究同步器应满足的锁止条件。 为防止连接件在转动角速度相等以前接合换挡，必须满足下述条件
(3-21)
式中，
为由摩擦力矩
产生的，用来防止过早换挡的力
(3-22)