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        小端接觸同步器后備量分析與驗(yàn)證

        2019-08-14 10:56:14王偉
        汽車零部件 2019年7期
        關(guān)鍵詞:小端同步器錐面

        王偉

        (上海汽車變速器有限公司,上海 201807)

        0 引言

        同步器系統(tǒng)是動(dòng)力中斷變速器(MT、AMT)和雙離合器變速器(DCT)內(nèi)具有決定性影響的關(guān)鍵總成,同步器系統(tǒng)一般包括齒套、齒轂、滑塊、同步環(huán)、結(jié)合齒等。同步器作用是在換擋時(shí)同步輸入端與輸出端的轉(zhuǎn)速差并在換擋結(jié)束后傳遞扭矩,保證換擋時(shí)齒輪嚙合不受沖擊,使換擋動(dòng)作方便迅捷,有利于提高汽車的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性[1-2]。其后備量是指同步環(huán)與結(jié)合齒的軸向裝配間隙,其目的是保證同步環(huán)錐面磨損后仍能有效工作[3-4],如圖1所示。

        1 傳統(tǒng)一維尺寸鏈計(jì)算后備量

        在傳統(tǒng)分析同步器后備量時(shí),先假設(shè)摩擦錐面完全接觸,即結(jié)合齒和同步環(huán)的檢測錐點(diǎn)位置完全重合,再利用一維線性尺寸鏈計(jì)算其后備量[5]。圖2為傳統(tǒng)一維尺寸鏈計(jì)算后備量圖,圖中xm1±Δxm1為齒輪的左定位面至結(jié)合齒右端面的尺寸,xm2±Δxm2為齒輪的左定位面至檢測點(diǎn)的尺寸,xm3±Δxm3為齒環(huán)左端面至檢測點(diǎn)的尺寸。則錐面完全接觸下的后備量dx的計(jì)算公式

        dx=-(xm1±Δxm1)+(xm2±Δxm2)-(xm3±Δxm3)

        式(1)中:dm為后備量的名義尺寸。

        圖1 單錐面同步器系統(tǒng)

        圖2 傳統(tǒng)一維尺寸鏈計(jì)算后備量圖

        由上述可知,傳統(tǒng)一維尺寸鏈計(jì)算后備量未考慮同步環(huán)與結(jié)合齒錐點(diǎn)接觸位置對(duì)后備量的影響,這樣對(duì)于小端接觸的同步環(huán)來說,其實(shí)測值與理論計(jì)算存在較大的出入,因此文中采用二維尺寸鏈計(jì)算小端接觸同步環(huán)的后備量,具體計(jì)算方法如下。

        2 二維尺寸鏈圖解法計(jì)算后備量

        由于同步環(huán)與結(jié)合齒為小端接觸,導(dǎo)致接觸點(diǎn)與檢測點(diǎn)位置不一致,因此后備量需要采用二維尺寸鏈圖解法進(jìn)行計(jì)算[6]。圖3為小端接觸二維尺寸鏈計(jì)算圖,即當(dāng)結(jié)合齒和同步環(huán)錐面采用小端接觸時(shí),同步環(huán)的檢測點(diǎn)相對(duì)于結(jié)合齒的檢測點(diǎn)向外平移長度為dc的一段距離。因此小端接觸的后備量應(yīng)比錐面完全接觸的后備量多dc這段長度。圖3中結(jié)合齒的摩擦錐角為θ1,同步環(huán)的摩擦錐角為θ2,由于采用小端接觸,同步環(huán)錐角θ2大于結(jié)合齒錐角θ1,結(jié)合齒檢測點(diǎn)位置A(x2,y2)、齒環(huán)檢測點(diǎn)位置B(x2+dc,y2),齒環(huán)的檢測點(diǎn)至接觸點(diǎn)的軸向長度為c。

        圖3 小端接觸二維尺寸鏈圖解計(jì)算后備量圖

        圖3中結(jié)合齒錐面投影的直線方程為

        同步環(huán)錐面投影的直線方程為

        (3)

        聯(lián)立方程(2)(3)即可得出兩錐面接觸點(diǎn)的x坐標(biāo)值:

        由圖3可知,兩錐面接觸點(diǎn)的x坐標(biāo)值;

        x=x2+dc+c

        (5)

        聯(lián)立公式(4)(5)可得:

        聯(lián)立方程(1)(6)可得錐面小端接觸下的后備量dt為

        dt=dx+dc

        由上述可知,對(duì)于小端接觸的同步器系統(tǒng)來說,采用二維尺寸鏈計(jì)算的后備量大于一維尺寸鏈計(jì)算值,且同步環(huán)與結(jié)合齒錐面角度差越大,二者差異越大。

        3 驗(yàn)證分析

        現(xiàn)以某變速器三擋單錐面同步環(huán)為研究對(duì)象,表1為某一變速器三擋單錐面同步器系統(tǒng)10組實(shí)測值,其中第1~5組同步環(huán)與結(jié)合齒錐面角度差為0.25°~0.32°,為理論設(shè)計(jì)中上差;第6~10組同步環(huán)與結(jié)合齒錐面角度差為0.08°~0.13°,為理論設(shè)計(jì)中下差。

        表1 某一小端接觸同步器系統(tǒng)實(shí)測值

        表2是采用上述兩種方案理論計(jì)算后備量與實(shí)測后備量對(duì)比。

        表2 某一小端接觸同步器后備量對(duì)比分析

        通過表2可知:對(duì)于錐面角度差較大的第1~5號(hào)同步器系統(tǒng)來說,采用一維尺寸鏈計(jì)算的后備量與實(shí)測值出入較大,誤差為17%~19%;而對(duì)于錐面角度差較小的第6~10號(hào)同步器系統(tǒng)來說,采用一維尺寸鏈計(jì)算的后備量與實(shí)測值也存在一定誤差,誤差為5%~9%;而對(duì)于二維尺寸鏈分析,不管錐面角度如何分布,其理論計(jì)算后備量與實(shí)測值接近,誤差值為-1%~2%,說明采用二維尺寸鏈計(jì)算的后備量更加準(zhǔn)確可靠。

        4 結(jié)論

        (1)對(duì)于小端接觸的同步器來說,由于同步環(huán)與結(jié)合齒錐面角度差造成二者接觸點(diǎn)后移,因此采用二維尺寸鏈計(jì)算的后備量大于一維尺寸鏈計(jì)算值。

        (2)對(duì)于小端接觸的同步器來說,同步環(huán)與結(jié)合齒錐面角度差越大,同步器系統(tǒng)后備量越大;同步環(huán)的檢測點(diǎn)與接觸點(diǎn)軸向距離c越大,同步器系統(tǒng)后備量越大。

        (3)對(duì)于小端接觸的同步器來說,實(shí)測后備量值與一維尺寸鏈計(jì)算值誤差最大達(dá)19%,而采用二維尺寸鏈計(jì)算的誤差僅-1%~2%,此說明二維尺寸鏈計(jì)算的后備量比較準(zhǔn)確可靠。

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