VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Механизмы синхронизаторов позволяют добиться плавного, бесшумного и без вибрационного переключения передач. Данная работа нацелена на изучение процессов синхронизации в механических коробках передач с акцентом на коммерческие транспортные средства.

В данной работе рассмотрим одно конусный тип синхронизатора, который состоит из следующих основных частей:

Рис.1 Основные детали синхронизатора

Кольцо синхронизатора – имеет наружные зубья, которые входят в зацепление с внутренними зубьями скользящей муфты, конусная поверхность кольца сопрягается с конусным кольцом синхронизатора. Кольцо предназначено для воспроизведения момента трения для синхронизации входного с выходным валом.

Конусное кольцо синхронизатора – уравнивает частоту вращения шестерни с частотой вращения каретки синхронизатора. Наружние забья конусного кольца имеют кромки с обеих сторон, находится в зацеплении внутренними зубьями скользящей муфты.

Шестерня – обычно устанавливается на игольчатый подшипник вторичного вала.

Фиксатор - подпружиненный шарик или ролик закреплен во втулке. Расположен на окружности скользящей муфты, расположенной между канавкой каретки и внутренней канавкой муфты. Применятся для пре – синхронизации, т.е. для преобразования нагрузки конусного кольца синхронизатора в процесс синхронизации, также служит для поддержания скользящей муфты в центральном поожении.

Процесс синхронизации. В зависимости от вида и конструкции синхронизатора, количество процессов могут различаться, но принцип работы одинаковый, период от нейтрального положения до полного включения передачи можно поделить на следующие этапы(процессы):

1. Свободный полет: муфта перемещается в осевом направлении без значительного сопротивления и заставляет фиксатор войти в контакт с кольцом синхронизатора. На этом этапе осевая скорость высокая и осевое усилие низкое. См. рис.2 а

2. Начало синхронизации угловой скорости: усилие фиксатора создает момент трения который заставляет кольцо вращаться в пределах допустимого пространства паза каретки, масло между конусом удаляется, и кромки зубьев кольца синхронизатора входят в максимальный контакт между собой. См. рис.2 а,б

3. Синхронизация угловой скорости: этот этап заканчивается когда шестерня, кольцо синхронизатора и муфта имеют одинаковую угловую скорость. По другому, равновесие осевых и тангенциальных усилий, приложенных на кромки шлицев, предотвращают от продолжения процесса переключения. См. рис.2 б

4. Включение кольца синхронизатора: будучи предварительно нагретым, при помощи силы трения, теряет тепло и застопоривается на конусе из-за уменьшения диаметра. Смещение муфты поворачивает кольцо синхронизатора и конусное кольцо входит в контакт. См. рис.2 в

5. Второй свободный полет: муфта передвигается в осевом направлении до контакта с кромками конусного кольца синхронизатора. См. рис.2 г

6. Начало второго удара: увеличение осевого усилия необходима для поддержания угловой скорости муфты, т.к. масляная пленка должна быть удалена с поверхностей кромок. Масло постепенно убывает, осевое усилие увеличивается, этот процесс заканчивается, когда тангенциального усилия на кромках, достаточно для включения кольца синхронизатора, который был застопорен на конусе. См. рис.2 д

7. Включение передачи: необходимо осевое усилие, для включения передачи в зависимости от относительного положения зубьев муфты и шестерни. См. рис.2 е

8. Завершающий свободный полет: шестерня включена, рис.2 ж

Рис. 2. Процесс синхронизации

Источники информации:

1. Abdel-Halim, N. A., Barton, D. C., Crolla, D. A. and Selim, A. M. (2000): Performance of multicone synchronizers for manual transmissions. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineering. Part D: J. Automotive Engineering, Vol. 214, pp. 55-65, 2000.

2. Abel, A., Schreiber, U. and Schindler, J. (2006): Engine and Gearbox Modeling and Simulation for Improving the Shifting Behaviour of Powertrains with Manual or Automated Transmissions. Technical Report 2006-01-1641. SAE Technical Paper Series. 2006.

3. Back, O.: Potentials for Efficiency Improvement out of the Synchronizer. HOERBIGER Antriebstechnik GmbH Schongau, Germany.

4. Berglund, J. (2012): Design of a power loss model for vehicle drivetrains. Master’s Thesis. Lulea University of Technology, Department of Engineering Sciences and Mathematics. Lulea, Sweden, 2012.

Код для цитирования: Скопировать