На рис. 6 показан синхронизатор штифтового типа. Приводная ступица насажена на вал и вращается вместе с ним.Наружное кольцо нарезано на торцы шестерен.

Узел стопорного кольца и штифта свободно прикреплен к приводной ступице. Когда приводная ступица перемещается вправо или влево, узлы стопорного кольца и штифта удерживают свободный установочный штифт напротив стороны отверстий в приводной ступице [4]
Приводная ступица не может зацепить шестерню из-за скошенной кромки упор на стопорном кольце и штифте в сборе. Когда все части вращаются одинаково, сила между штифтом и приводной ступицей уменьшается.
Ступица может перемещаться по большому основанию штифтов, а внутренние шлицы ступицы могут входить в зацепление со шлицами шестерни.
Незначительные фаски на штифте и приводной ступице, а также закругленные концы шлицев на ступице и шестерне позволяют этим деталям легко совмещаться и зацепляться. Применение грузовых автомобилей средней грузоподъемности. Его основные характеристики:
 Низкая стоимость

IJSER

 Высочайшая потенциальная тормозная способность для заданного пространства
 Низкая стоимость обслуживания (может не потребоваться замена смежной шестерни)
 Менее позитивное ощущение сцепления и некоторое сцепление
» щелчок ‘шум
 Может потребоваться установка регулировочных шайб

3.4

В этом синхронизаторе используются фрикционные диски и пластины, чтобы приводить в зацепление обе шестерни с одинаковой скоростью. блокиратор (2) едет дальше и приводится в действие шестерней синхронизатора (1). Барабан синхронизатора (4) приводится в движение выходной шестерней (6). Диски синхронизатора (3) удерживаются
барабаном, а разделительные пластины (7) удерживаются блокираторами. 1
Когда вилка переключения передач перемещает барабан вперед, диски синхронизатора и разделительные пластины соприкасаются, как показано.Блокиратор переходит в заблокированное положение на шестерне синхронизатора.
Дополнительное поступательное движение рычага переключения передач имеет тенденцию сжимать диски и пластины, чтобы соответствовать скорости синхронизатора, блокиратора и выходной шестерни. Как только скорость синхронизируется, сила тяги, блокирующая блокиратор в шестерне синхронизатора, снимается, и блокиратор отступает, позволяя барабану двигаться вперед и включать обе передачи. Его основные характеристики:
 Действие синхронизатора почти мгновенное. диск, пластина и барабан в сборе
 Повышенная инерционная способность системы

Рис. 6 Синхронизатор штифтового типа

2 3,7

4

5

6

Рис. 7 Синхронизатор дискового типа

IJSER © 2013

http: // www.ijser.org

International Journal of Scientific & Engineering Research Volume 4, Issue 1Řǰȱ ŽŒŽ– ‹Ž› ȬŘŖŗřȱ

ISSN 2229-5518

1459

3.5

Синхронизаторы, такие как Porsche type, Рис. 9 , используют фрикционный элемент с разъемным кольцом, который расширяется под действием синхронизирующего крутящего момента, увеличивая давление на границе раздела, что дополнительно увеличивает синхронизирующий крутящий момент. Синхронизатор типа Porsche, хотя и мощный, все же страдает проблемами, связанными с вариациями материала и целостностью размеров.
В других синхронизаторах используется несколько конусов. Рис. 8 для увеличения синхронизирующего крутящего момента, но, по сути, такие же, как синхронизатор типа Strut
в период синхронизации.
— Синхронизирующая сила применяется мгновенно в начале периода синхронизации и остается постоянной на протяжении всего периода.
— Моменты сопротивления не зависят от скорости во всем задействованном диапазоне скоростей и поэтому остаются постоянными в течение всего периода синхронизации.
Эти допущения влияют на точность расчета по-разному, в зависимости от типа сдвига, то есть сдвига вверх или вниз. предположение о том, что синхронизирующая сила применяется мгновенно в начале периода синхронизации, игнорирует эффект сопротивления масла в период между отключением текущей шестерни и соединением конусов. для сдвига вверх сопротивление имеет тенденцию синхронизировать элементы конуса, тогда как при сдвиге вниз сопротивление увеличивает дифференциальную скорость элементов конуса.поэтому теория предсказывает более короткое время синхронизации для переключений на повышенную передачу для заданного усилия рычага переключения передач.

Другое важное предположение, что динамический коэффициент трения остается постоянным в течение всего периода синхронизации, имеет наибольший эффект в начале синхронизации, когда протекторы
и канавки стеклоочистителя очищают поверхность от масла,

IJSER

Рис. 8 Многоконусная система.

Синхронизирующие крутящие моменты на отдельных конусах складываются для получения более мощного крутящего момента для данной нагрузки рычага переключения передач Рис. Источник [5]

Рис. 9 Тип Porsche.

Шестерня раздельного синхронизатора обладает эффектом самообвинчивания и очень мощна. синхронизатор действует на внутренний диаметр. При автоматической синхронизации кольца освобождаются — Рис. Источник [5]

4.0 Характеристики синхронизатора

Традиционная теория переключения передач была хорошо задокументирована в нескольких технических документах, и читателю предлагается ознакомиться с ссылками [1], [2 ], [14] и [5].
Тем не менее, влияние на сбой в работе упрощающего предположения, использованного при выводе традиционной теории, суммировано
Упрощающие предположения, сделанные при выводе теории, следующие:
— Динамический коэффициент трения остается постоянным через
динамический коэффициент трения остается практически постоянным в рабочем диапазоне
скоростей и температур, обычно встречающихся при работе синхронизатора. Эффект этого предположения состоит в том, чтобы заставить теорию предсказывать более низкие уровни силы синхронизатора как для понижающей, так и для повышающей передачи.
Более низкие температуры смазочного материала усиливают описанные выше эффекты, потому что более низкие температуры приводят к высокой вязкости масла, что, в свою очередь, увеличивает сопротивление коробки передач и время, необходимое резьбе и канавкам грязесъемника для очистки масла от конуса. поверхность.
Хотя нельзя ожидать, что теория даст точное предсказание абсолютной силы синхронизатора, необходимой для достижения заданного времени синхронизации, после того, как масло будет удалено с поверхности, ее можно использовать для прогнозирования эффекта изменений геометрии. или коэффициент трения.

4,1

Конфликт: происходит, когда конусы синхронизатора все еще имеют относительную скорость после того, как блокирующий механизм переместился в сторону, чтобы позволить шлицу муфты пройти

Жесткое переключение: происходит, когда расчетный крутящий момент синхронизатора не достигается во время синхронизация . . Либо существенная неисправность, либо это неправильная конструкция.

4.1.1 Столкновение
Столкновение происходит, когда конусы синхронизатора все еще имеют относительную скорость после того, как механизм блокировки сдвинулся в сторону, чтобы позволить

IJSER © 2013

http: // www.ijser.org

Международный журнал научных и инженерных исследований Том 4, выпуск 1Řǰȱ ŽŒŽ– ‹Ž› ȬŘŖŗřȱ

ISSN 2229-5518

1460

шлиц муфты для прохода. Симптомы столкновения — это скрежет коробки передач во время переключения передач, вызванный столкновением зубцов муфты друг с другом. Различают полное столкновение, когда относительная скорость конусов высока, и частичное столкновение, когда относительная скорость конусов существенно снижается в результате их работы.
Общие причины столкновения:
 Низкий момент трения между чашкой и конусом.
 Высокий крутящий момент для перемещения муфты относительно синхронизирующих колец (индексирование).
 Эксцентриковая нагрузка конусов.
 Чрезмерное сопротивление после синхронизации.
 Неблагоприятное увеличение допусков на компонентах или чрезмерный износ конуса, препятствующий зацеплению конусов.
4.1.2 Hard Shifting
Высокое усилие при переключении во время синхронизации происходит либо из-за значительного сбоя в работе, т.е.е. Расчетный крутящий момент синхронизатора не достигается, или его конструкция неверна.
Высокое усилие переключения после синхронизации может отличаться от небольшого крутящего момента
для данного коэффициента трения, но имеет большую тенденцию к заклиниванию, особенно если другие факторы поверхности не контролируются жестко, то есть чистота поверхности, допуски обработки. Чем больше угол конуса, тем меньше крутящий момент, но меньше вероятность заклинивания и более устойчиво к изменению поверхностных факторов.
Производственные допуски для металлических конусов обычно составляют + / (-) 4 минуты; это может быть ослаблено, если один из элементов покрыт органическим или пластичным материалом, который имеет более низкий модуль упругости, чем металл.
Несоответствие угла конуса иногда вводится намеренно и может варьироваться от 2 минут для металлических конусов до 15 минут для конусов с органическим или пластиковым покрытием. Несовпадение углов обычно считается методом быстрого прилегания конусов, но мнения относительно его достоинств в предотвращении заклинивания конусов неоднозначны.
4..2 .2 Рисунок резьбы
Синхронизирующее кольцо обычно имеет резьбу. Назначение резьбы — обеспечить очищающие кромки, которые быстро сотрут масло с сопрягаемой поверхности.Этому очищающему действию способствует спиральная природа резьбы, которая обеспечивает выход масла. Чем быстрее масло выводится из поверхности раздела трения, тем быстрее у
увеличивается синхронизирующий крутящий момент и тем короче более высокая нагрузка, вызванная чрезмерным трением муфты и ступицы, до тяжелого состояния, когда полное зацепление может быть полученным. Это последнее условие может возникать либо на фасках штифтов или зубьев фиксатора, либо на единичных (индексирующих) фасках соединительных зубьев. Если неисправность возникает на скошенных кромках, возможными причинами являются:
 Чрезмерное сопротивление в коробке передач из-за работы в холодном состоянии.
 Повреждение фаски или столкновение, которое снижает момент индексации.
 Неблагоприятное увеличение допуска, ухудшающее индексацию.
 Несовпадение углов фаски сруба.
Если проблема возникает на фаске зубьев муфты, возможными причинами являются:
 Чрезмерное сопротивление в коробке передач из-за работы в холодном состоянии (высокая вязкость), столкновения компонентов или сопротивления сцепления.
 Повреждение фаски.
 Заклинивание конуса.
Заклинивание конусов, когда конусы заедают или скручиваются после синхронизации. Это может произойти при микроскопической сварке или переносе металла на границе раздела конусов, отклонении кольца или неправильных углах конуса.

4,2

4.2.1 Угол конуса
В общем, включенный угол конуса синхронизаторов составляет от
12 градусов до 14 градусов. Меньший угол конуса увеличивает время скольжения
.
Резьба различается по шагу и поперечному сечению, но обычно составляет 40 резьбы на дюйм для бронзы и 20 резьбы на дюйм для конусов, покрытых молибденом, пластиком или органическим фрикционным материалом.
Форма поперечного сечения резьбы не имеет решающего значения, но она должна иметь чистую острую кромку, чтобы прорезать масляную пленку и соскребать ее с поверхности раздела, а также иметь достаточную глубину, чтобы обеспечить выход масла. Резьба с острыми гребнями быстро прорежет масляную пленку, но вызовет высокие нагрузки на поверхность и, как следствие, высокую степень износа, поэтому резьбу следует чистить и обрабатывать после нарезания, чтобы получить плоский гребень.
4.2.3 Осевые канавки
Осевые канавки обычно, но не всегда, нарезаются на резьбовые конусы и имеют важное влияние на работу синхронизатора. Канавки способствуют диспергированию масла во время начального периода контакта и после этого способствуют разрушению гидродинамической масляной пленки.
Создание крутящего момента для конуса без осевых канавок будет длиннее и плавнее, чем для конуса с большим количеством канавок. Конусы с большим количеством канавок имеют повышенную склонность к заклиниванию.
Важно, чтобы при формировании этих канавок на концах резьбы не оставалось заусенцев, которые могли бы привариваться к сопрягаемой поверхности или препятствовать выходу масла из резьбы.
Обычно рекомендуется формировать осевые канавки перед обработкой резьбы, чтобы края были расположены под углом, чтобы уменьшить вибрацию инструмента при нарезании резьбы, и чтобы они были нарезаны.

IJSER © 2013

http: // www. ijser.org

Международный журнал научных и инженерных исследований Том 4, выпуск 1Řǰȱ ŽŒŽ– ‹Ž› ȬŘŖŗřȱ

ISSN 2229-5518

1461

глубже, чем корень нитей.
4.2.4 Геометрия поверхности
Обработка поверхности конусов оказывает значительное влияние на динамический коэффициент трения, особенно в период приработки. Конусы с шероховатой поверхностью имеют более высокий динамический коэффициент трения, чем конусы с гладкой поверхностью, как во время, так и после наплавки. Статический коэффициент трения менее чувствителен к изменению качества поверхности конусов.
Термин «чистовая обработка поверхности» применительно к конусам синхронизатора относится к форме и амплитуде шероховатости профиля в заданном направлении.профиль шероховатости в окружном направлении важен, потому что профиль с острыми выступами прорвет масляную пленку, что приведет к контакту металла с металлом конусов. Если материал сопрягаемого конуса мягкий, шипы будут стирать поверхность, в то время как если материал сопрягаемый конус жесткий, шипы отламываются, и произойдет абразивный износ.
Изготовленная отделка конуса должна быть как можно ближе к стабилизированной (т.е. полностью уложенной) отделке; чистота поверхности от 0.Обычно требуется 05-0.03 микрометр Ra.
Хороший контакт конических поверхностей важен для безотказной работы, поэтому важно строго контролировать такие производственные
специальные присадки, такие как:
 Противозадирные присадки
 Противоизносные присадки
 Модификаторы трения
 Коррозия ингибиторы
 Ингибиторы окисления и т. д.
Включение присадок, особенно первых трех, указанных выше, может значительно повлиять на коэффициент трения, как статический, так и динамический.
Противозадирные и противоизносные присадки могут предотвратить или уменьшить склонность конусов к заклиниванию. Модификаторы трения влияют как на статический, так и на динамический коэффициент трения.

4,4

На комбинацию материалов для данного применения в основном влияют:
 Достаточно высокое и постоянное значение динамического коэффициента трения
 Устойчивость к заклиниванию конуса.

IJSER

допуски факторизации по овальности, соосности и прямоугольности.В частности, плохой контакт приводит к неполному разрушению масляной пленки, высокому локальному контактному давлению, снижению производительности и повышенной склонности к заклиниванию.
4.2.5 Углы снятия фаски
Крутящий момент, требуемый для индексации втулки относительно срезного кольца или штифта, согласовывается с крутящим моментом конуса путем изменения угла фаски. низкие углы фаски приводят к пробою до того, как произойдет синхронизация.
Сопряжение скошенных фасок и втулки может существенно повлиять на согласованность переключения передач.Плохо совмещенные фаски могут привести к повреждению и усложнению переключения передач.

4,3

Вязкость смазки влияет на скорость, с которой масло стирается с поверхностей конуса в начальный период синхронизации . если резьба на синхронизирующем кольце не прорезает масло, требуемый момент трения может быть достигнут недостаточно быстро, чтобы предотвратить столкновение. Известно, что столкновения чаще возникают в холодных коробках передач, чем в горячих.
Вязкость смазки также влияет на момент сопротивления, который возникает в результате взбивания смазки. чем выше вязкость, тем больше крутящий момент сопротивления, который при низких температурах может стать значительным и вызвать резкое переключение передач или, в крайних случаях, предотвратить переключение.
4.3.2 Присадки:
Смазки для редукторов обычно состоят из базового минерального масла и

Комбинации материалов: Для наружного / внутреннего конуса почти всегда используется цементированная сталь с твердостью поверхности 60 по Роквеллу. , хотя конусы с молибденовым покрытием использовались с кольцами синхронизатора из спеченного железа или стали.Кольца синхронизатора, изготовленные из спеченного железа или стали, также использовались в приложениях, где коробка передач работает со смазкой SAE 20W / 50

(моторное масло).
Кольца синхронизатора обычно делятся на две категории; те, которые сделаны из высокопрочного материала, покрытого фрикционным материалом, и те, которые полностью сделаны из одного материала. Большинство колец синхронизатора производятся из одного из следующих сплавов на основе меди:

Алюминиевая бронза

Текущие тенденции

Во всех областях применения транспортных средств, от легковых до больших грузовиков, наблюдается тенденция к повышению способности переключать передачи и снижению производственных затрат. Меньшее усилие на рычаге переключения передач, уменьшенный ход рычага переключения передач и более плавная работа рычага переключения передач способствуют повышению качества переключения передач.
Влияние переменного коэффициента трения на температурную зависимость сопротивления активно изучается. Так что шум. Пристальное внимание уделяется детальной конструкции элементов синхронизатора и рычагов переключения передач, чтобы уменьшить зазоры, инерцию и трение.
Множественные конусные синхронизаторы внедряются, в частности, на

IJSER © 2013

http://www.ijser.org

International Journal of Scientific & Engineering Research Volume 4, Issue 1Řǰȱ ŽŒŽ– ‹Ž› ȬŘŖŗřȱ

ISSN 2229-5518

1462

исследуются более низкие соотношения и материалы с высокими коэффициентами трения, например спеченная бронза и органика.
ZF, ссылки [7], [11] и [12], представили пружинный механизм с превышением центра, геометрия которого такова, что он способствует зацеплению с минимальным сопротивлением расцеплению.
Кольца синхронизатора все чаще производятся путем спекания или литья под давлением и покрытия тонким слоем фрикционного материала, который может быть выбран из-за его фрикционных, а не прочностных характеристик.
Наиболее распространенными фрикционными материалами являются молибден, наполненные фторуглероды и композиты на органической основе [10]. Молибден обеспечивает твердое, но хрупкое покрытие с хорошими фрикционными свойствами. Заполненные фторуглероды и композиты на органической основе обладают хорошими фрикционными свойствами и хорошей устойчивостью к заклиниванию.
Новые материалы и производственные процессы используются для снижения затрат и повышения производительности:
 Поковка из порошкового металла для производства компонентов почти чистой формы и минимизации механической обработки.
 Лазерная и электронно-лучевая сварка для изготовления более дешевых нижних частей

SAE 680009.

[2] Профессор Эвен М. Эвен, Proc Theory of Gear Changing ,. ИМЕХЕ (AD, 1949-50)

[3] Newton & Steeds, The Motor Vehicle, Illffe

[4] Судья A W, Automotive Transmissions

[5] Mitchell, G Wilding A.W., Synchromesh Mechanisms, Automotive

Design Engineering, февраль 1966 г., стр. 64-69, 71-73 [6] ZF Sperrsynchronisierung (немецкий)

[7] Looman, Dr — Ing J, Механические коробки передач в автомобилях ., Конференция по проектированию приводных линий. 1970

[8] Розен, Крук, Экер, Меллгрен Синхронные механизмы: опыт работы с коробками передач для тяжелых грузовиков, Конференция по проектированию приводных линий. 1970

[9] Остен Дж. Синхронизирующие механизмы, Drive Line Engineering Conf.

1970

[10] Oster, P.и Pflaum, H, Трение и износ синхронизаторов в коробках передач с ручным переключением передач,., статья D19, Второй Конгресс IAVD Конструкция и компоненты автомобилей, 1985

компонентов повышенной прочности в дополнение к дорогостоящим высокопрочным компонентам для снижения общей стоимости компонентов.
 Использование пластмасс, армированных волокном, для таких компонентов, как вилки переключения.
Базовая конструкция Borg Warner на протяжении многих лет была оптимизирована за счет новаторского использования / применения материалов и производственных процессов.Но основная проблема «противоположных критериев — или / или» малого угла конуса и самозажимания полностью не устранена. Разработка «Двухслойного углеродного покрытия» (Sulzer
®) заявляет о фрикционных характеристиках, которые помогают в достижении меньших углов конуса.
Электрически синхронизированное переключение передач — это новый способ решения проблемы с коробкой передач и новый способ создания легкого гибридного автомобиля. Электрическая машина используется для синхронизации скорости выходного и входного валов во время переключения передач.

Но, безусловно, наиболее важной тенденцией является обращение с синхронизаторами не изолированно, а как часть системы.

Благодарность

Автор благодарит профессора Г.