同步器设计手册

同步器设计手册

前言

汽车变速器中采用同步器，可以保证换档操作迅速、轻便无冲击，延长齿轮和传动系统的使用寿命，提高汽车在换档和加速起步时的动力性和经济性，改善驾驶舒适性的有效措施。同步器技术目前被广泛应用于各种车型上。同步器的应用是机械变速器发展过程中一次质的飞跃，在我国汽车行业标准QC/T29063中明确规定轻型汽车变速器前进档必需装有同步器结构，中型汽车除一档、倒档外，其余各档也必需装有同步器结构。随着同步器技术不断发展，对于提高变速器传动性能，具有十分重要的经济技术意义。

本手册是在综合同步器理论和实践研究的基础上编写而成。本书结构新颖，文字简洁，图文并茂，通俗易懂。内容包括：同步器结构形式，工作原理，设计参数，结构参数，以及影响同步器性能的因素。本手册可供从事汽车变速器的设计、生产、维修人员参考。

本手册经等人员审阅并提出修改意见，在此表示感谢。由于作者水平有限，难免有不足之处，请广大员工提出宝贵意见。

作者

2007/11/16

目录

绪论

第一章同步器的结构形式及其特点

第一节锁销式同步器

第二节锁环式同步器

第三节锁环式多锥同步器

第二章同步器工作原理

第三章同步器设计参数及其计算

第一节转动惯量及其转换

第二节同步力矩Tc及同步时间

第三节拨环力矩T B

第四节计算实例

第四章结构参数设计

第一节结构参数设计

第二节结构参数设计对换档性能的影响第三节同步器摩擦材料

第五章影响同步器性能的因素

第一节润滑油对同步器性能的影响

第二节其他对同步器性能的影响

第六章同步器试验

绪 论

汽车变速器是汽车传动系中的一个重要部件，它的功能是在不同的使用条件下，改变由发动机传到驱动轮上的转矩和转速，使得汽车得到不同的牵引力和车速，以适应不同的使用条件。同时也可以使发动机在最有利的工况范围内工作。

为保证变速器具有良好的工作性能，对变速器提出以下基本要求：

1. 应有合适的变速档位数和传动比，保证汽车具有良好的动力性和经济

性指标。

2. 较高的传动效率。

3. 应有空档和倒档。

4. 换档操纵迅速轻便、工作可靠，噪声小。

在手动机械式变速器中（Manual Transmission 简称MT ），同步器是改善换档性能的主要零部件。对减轻驾驶员的劳动强度，使操纵轻便，提高齿轮及传动系统的使用寿命，提高汽车行驶安全性和乘坐的舒适性，改善汽车起步时的加速性和经济性起着重要作用。

现以一个五档变速器为例，说明同步器在换档中的作用。

假如汽车正在二档位置上行驶，则变速器通过发动机传来的动力，经过第一轴上的齿轮A 和中间轴常啮合齿轮B 、齿轮P 2传递给第二轴上的齿轮S 2，使动力输出。这时齿轮P 2和

齿轮S 2的圆周线速度

相等，V S2=V P2。当汽车

在良好的路面行驶，驾驶员此时要改善汽车行驶的经济性，要从二档换到三档上行驶，这时驾驶员就要把齿轮S 2和P 2分开，而把齿轮S 3和P 3接合上。此时中间轴

上的齿轮P 3的直径要比P 2大。由于中间轴传动角速度ω不变，则V p3＞V P2。同理，由于第二轴上的齿轮S 3的直径小于S2的直径，V S3＜V S2。如果在时间t 内踩离合器，由于第二轴与驱动桥、后轮、整车相连，转动惯量很大，齿轮的速度不可能很快降下来。这样，在时间t 内，齿轮S2和S 3的圆周线速度不相等，见图2所示。要经过相当长的时间t x ，等后轮轴停止后，齿轮S2和S 3的圆周线速度相等，同时为零。

P1

S1

图1

对于中间轴，是齿轮A、B随第一轴即离合器而转动。由于这一段的转动惯量小，离合器分离后，会在很短时间t′x内停止转动，V p3和V P2很快随第一轴的停止而趋于零。

当中间轴与第二轴以不同的速度降低的过程中，齿轮P3和S3圆周线速度相等，驾驶员就要巧妙地抓住这段时间，把齿轮P3和齿轮S3接合上。所以在低档换高档的

过程中，全靠驾驶员的熟练操作和丰

富经验，同时注意力也要特别集中。

对于二档换一档的退档过程中，同

理是齿轮P1和S1的减速度要比齿轮

P2和S2要大。所以高档换低档是极其

复杂的。在分开二档齿轮之前，齿轮

S1的圆周线速度V S1比齿轮S2、P2、

P1要大，如图3所示，齿轮P2和P1

在t′x时趋于零，齿轮S2和S1在

tx时趋于零，他们之间相距很大。根

本不能相交，齿轮P1和S1圆周线速度

永远没有相等的时间。所以，要想在

瞬间内使这两个齿轮直接相啮合是不可能的。必须采取一种辅助方法使齿轮P1和S1圆周线速度接近。这就是通常的做法“两脚离合器”：

第一步踩下离合器踏板；

第二步将排档杆移至空档位置；

第三步再松开离合器踏板，稍加油门从a→b，使齿轮p1速度增高并超过齿轮S1的速度线。

第四步再踩下离合器踏板b→C，使齿轮p1速度迅速下降，在C点迅速换档。

这样就找到了时间t 2点，使齿轮P1和S1圆周线速相等。在这个过程中，驾驶员不但要有高超的实践经验和操作技能，而且劳动强度也很大。

汽车机械式变速器安装了同步器之后，就不需要“两脚离合器”的操作。减轻了驾驶员的劳动强度，减少换档时齿轮间的撞击，能准确无误地换档，增加了舒适性。

同步器发展仅有数十年的历史。自1912年奥地利的Humohries提出了采用摩擦式同步器之后，直到1926年才装到美国凯迪莱克汽车上。从此之后使用范围不断扩大，到目前为止凡是手动机械式汽车变速器都使用了同步器。

同步器自问世以来，结构在不断变化，工作性能也在日趋完善。近些年来国外在同步器研究、设计、制造方面发展很快。我们在自主研发、制造与国外相比还存在很大差距，同步器的性能和可靠性还不能满足使用要求。因此我们要加强同步器方面的研究，缩小差距，力争赶超和超过国外先进水平。

第一章同步器的结构型式及其特点

汽车变速器中使用同步器，可以保证换档时齿轮不受冲击，延长齿轮的使用寿命，使汽车在起步、换档时的加速度和经济性得到改善。换档时加在齿套上的轴向力经柱销（或滑块）推动同步环使锥面相接触产生摩擦力矩，借此改变被啮合齿轮的转速以达到同步。

早期开发的同步器为常压式同步器，有锥形和片式两种。由于它不能保证被啮合齿轮在同步状态（即角速度相等）下实现换档，不能从根本上解决换档时啮合冲击问题，所以这种同步器目前已被淘汰。

目前汽车上广泛使用的惯性式同步器，主要有：锁销式同步器；锁环式同步器；锁环式多锥面同步器。除此以外还有增压式同步器。由于这种同步器对材料、热处理及制造精度均要求较高，目前国内采用较少。近几年来国外还开发了一种杠杆式同步器，主要用于倒档。这种同步器还处于试验状态中。下面分锁销式同步器、锁环式同步器、锁环式多锥面同步器逐一介绍。

第一节锁销式同步器的结构特点

锁销式同步器一般用于中型载货汽车

上，图1是我公司生产的LC6T46二档同步

器。同步器内锥盘2与二档齿1焊接成一整

体，锁销4与二档同步环3以及同步器保持

环6（一档不带同步器，所以一档这一侧用

了同步器保持环，）铆接成一整体，齿套5

穿过三个锁销4和三个同步器导向柱8安装

在齿毂9上，齿毂则通过花键与二轴7相连

接。在齿套的导向柱孔内，安装了三只与导

向柱相垂直的同步器弹簧和钢球，整个同步

器有十五个零件组成。

换档时，拨叉拨动齿

套5带动有弹簧卡住的同步环3压向与被同

步的齿轮连接成一起的同步器内锥盘2的

内锥面。由于力F的作用以

及转速差的存在，内外锥面一经接触就产生

摩擦力矩。在摩擦力矩刚产生的同时，齿套

5开始转动（齿套上的柱销孔与同步器柱销

直径存在一定的差值），柱销4偏移压向齿

套与柱销的共同斜面上，当摩擦锥面上产生

摩擦力矩后，被同步的齿轮开始减速（或加

速），在同步锥面上有摩擦。

两个锥面接触后，加在换档手柄上力仍在增加，齿套克服弹簧力继续移动。由于同步器柱销相对于齿套转过了一个角度，使锁销斜面紧压在孔的斜面上，如图2

所示。在力F的作用下，锁销斜面上受到的正压力W分解成轴向力

S=W．cos θ/2 和切向力Ft=W．sin θ/2, 而S=F。在力S的作用下，锥面上产生摩擦力矩，在力Ft的作用下形成拨环力矩。这个拨环力矩力图使锁销连同同步环反转而脱离锁止斜面，而同步环锥面上的摩擦力矩却阻止同步环反转，只要摩擦力矩大于拨环力矩，两个些面始终压在

一起，阻止齿套移动。

随着力F的不断作用，摩擦力矩

不断增加，此时的惯性力矩也在不断

变化。当摩擦力矩等于惯性力矩时，

即被连接两端的角速度相同，摩擦力

矩等于零。这时力F仍在起作用，由

于拨环力矩存在，使同步器柱销转动

一个角度，锁止面脱开，齿套5可顺

利通过锁销，完成换档过程。

图2

锁销式同步器最大的特点是摩

擦半径较大，与相同空间的单锥环比摩擦半径大30%左右，同时在同步环锥面上粘接摩擦系数较高的材料，使同步器有较大的容量，多用于低速档上。缺点是结构比较复杂。随着同步器技术的不断发展，特别是多锥面同步器，摩擦锥面多，容量更大，锁销式同步器正在被多锥面同步器所代替。

第二节 锁环式同步器的结构特点

锁环式同步器是目前应用最广泛的一种同步器，无论是小型车、中型车还是重型车都在使用。

图3是一种典型的锁环式同步器。齿毂6与第二轴用花键连接，三只滑块3分别安装在齿毂的三个滑块槽内，靠两只环形弹簧5支撑，滑块中部凸台与齿套4中部的凹槽相结合,接合齿环1与齿轮通过电子束焊成一整体，同步环2浮套在接合齿的锥面上。这种同步器结构紧凑，尺寸较小，使用可靠，制造工艺性好。但是，这种同步器锥面平均摩擦半径由于受到其结构尺寸限制不能太大，同步器的容量较小。

图3 1.齿套。齿套是一个环状体，外面有一个槽与拨叉配合，内部是内花键与齿毂配合，花键的两端倒角。倒角有两个作用，一是在没有同步前与同步环上的齿倒角构成锁止角，二是同步后容易进入接合齿。在花键的两端侧面有倒锥角，起防止跳档

作用。花键的齿数是3的被数，这样可以保证

三个滑块槽均布。中部有限位台阶。有的齿套

在均分三处各有一个齿槽不加工，两端分别向里铣深一定的尺寸，齿毂的对应处去除一齿，这样起到挂档限位作用，防止挂档时越程。

2.齿毂。齿毂的内花键与轴配合，外花键与

齿套配合，定位方式大多数采用齿侧定位，也

有一部分采用大径定位。 配合性质为间隙配合，固定齿毂或齿套，另一件在手的作用下，能非常轻松的滑动。齿毂的内外花键之间为轮辐，给同步环和接合齿环留出了空间。在外花键的圆周上分三等份分别铣出三个槽，是安装滑块用的，槽的中心与所在的齿槽中心应重合。

3.滑块。是被安装在齿毂的滑块槽内，靠弹簧支撑，中间凸起的部分与齿套中部的凹槽处紧紧地贴在一起。换档时齿套带动滑块移动，滑块又推动同步环移动。滑块的形状多种多样，但基本的功能是一致的。有的轿车同步器则用一根异型钢

限位台阶 图4

丝圈套在同步环上代替滑块作用。如图6所示

5.同步器弹簧。.同步器弹簧是用来支撑滑块的，滑块不同，弹簧也不同。形状有用方钢丝制成的环形；有用圆钢丝制成的螺旋弹簧等。如图7所示。

图7

6.同步器齿环。同步器齿环是同步器中的一个重要零件。内孔是锥面，与接合齿的外锥面配合。整个内锥面上是螺距等于0.6左右的螺纹，用来破坏外锥面上的油膜，提高它们之间的摩擦系数。内锥面沿轴向开有一些槽，便于流出被两锥面之间挤出的油。轮齿靠近齿套端有倒角。倒角有两个作用，一是在没有同步前起锁止作用，二是同步后便于齿套进入。倒角角度的大小与齿套相同。齿环的外圆处，有三个均布的方槽（或三个凸台），是滑块推动同步环的位置，方槽（或凸台）中心应与所在齿槽中心重合，方槽（或凸台）宽度与滑块（或齿毂上的槽）宽度的差等于二分之一齿距。

同步器齿环目前一般用铜合金精锻而成，内锥面及螺纹精车而成。有的为了增加锥面间的摩擦系数，在内锥面上喷钼，或粘接碳纤维，或喷碳颗粒等（凡粘接摩擦材料的不需要螺纹）。 图8

7.接合齿环。接合齿环一般是与齿轮做成一个整体，或与齿轮焊为一体，或与齿轮用花键连接，经热处理淬火后有较高的硬度。外锥面磨削后与同步器齿环内锥面配合，接合齿端倒角，倒角角度90度~105度之间。为了防止脱档，接合齿齿侧做成倒锥形，锥度在4度~8度。

有的接合齿在外径的后端高出一个台阶，起到限位作用。有的接合齿只留几个完整齿厚，其余在非工作齿侧面削薄，有的是保留几组齿数相同的完整齿厚，把各相邻完整齿组之间相同齿数的 齿侧削薄。目的是齿套进入接合齿更加轻便

。 例如MSC-5S 二轴五档接合齿环只保留三个完整齿

图6

厚 ，其余齿在非工作齿侧削薄0.55~0.65；5T97二轴三档接合齿环总共42个齿，分成5-9-5-9-5-9，其中5个齿为完整齿厚，9个齿为齿侧削薄0.3~0.4。

换档时在力F 的作用下，齿套滑动。滑块由于弹簧力的的作用，滑块上端始终顶在齿套的凹槽中。齿套轴向移动带动滑块也作轴向移动，推动同步器齿环轴向移动使得内外锥面接触。由于力F 的作用和转速差的存在，锥面一经接触立即产生摩擦力矩，使同步环相对于齿套旋转一个角度，旋转的方向取决于转速差的方向。同步环内锥面上的螺纹像刀口一样迅速将锥面上的油膜刮向螺旋槽内，并沿着轴向油槽流出去，摩擦面的摩擦系数很快提高。这时，加在换档手柄上的力仍在增加，齿

套克服滑块与齿套凹槽之间的摩擦力继续移动。因为同步环相对于齿套已经旋转了一个角度，齿套的齿端倒角面正好压住同步环齿端斜面。（如图10）

此时，在力F 的作用下，同步环齿端斜面受到一个正压力W ，其轴向分力

S=W .cos

2

θ，（S=F ）， 切向分力F 1=W. sin

2

θ

。力S 使同步锥面上形成正压力而产生摩擦力矩，而力F 1形成一个拨环力矩，力图使同步环反转而脱离齿套齿端倒角面，但同步环锥面上的摩擦力矩却要阻止同步环反转。只要设计上保证摩擦力矩大于拨环力矩，则两个斜面始终顶住，阻止齿套移动，从而保证了只有同步后才能换档的主要特性。

随着力F 的不断作用，工作锥面上的摩擦力矩不断增加。当摩擦力矩达到输入端的惯性力矩时，被连接两端的角速度相等，惯性力矩消失，摩擦力矩为零。但轴向力仍在起作用，在拨环力矩的作用下，将同步环连同输入端零件转动一角度，使锁止面脱开。齿套即可自由地通过同步环进入接合齿完成换档。（如图11）

锁环式同步器的另一种是短程同步器。如图12所示。它与传统的同步器比，是将滑

块做成圆柱滚子，两相邻同步环之间的距离

图11 是滚子直径、滚子与两档同步环端间隙和两同

步环宽度之和。一般滑块长度是20mm 左右，而短程同步器的滚子直径只需8mm 。

图10

因此与相同容量的同步器相比，短程同步器至少要短4mm。

此外，短程同步器的同步环与齿套之间的原始位置设计得比较紧凑。在未换档

时，齿套和同步环接合齿之间的间隙为b，同步环与滚子之间空档时单边间隙为a。

当移动齿套带动滚子推压同步环时，齿套与同步环接合齿尖部仍有间隙a-b。不致

于造成同步环在没有转动一个角度之前与Array齿套锁止面贴合。

短程同步器能够有效地缩短变速器的

轴向尺寸，使得变速器的内部变得更加紧

凑。

图12

第三节 锁环式多锥同步器

锁环式多锥同步器是指两个或两个以上的摩擦副所组成的锁环式同步器。其工作原理同锁环式同步器，只是结构上有所不同。

图12

图12是我公司生产的5T80一二档双锥同步器。齿套、齿毂、滑块、弹簧等没有什么变化，同步环变成了三个环组成。

外环。外环与单锥环比，在后端多了几个均匀分布的槽，是用来卡住内环的。见图13。外圆柱面上有三个凸台，被卡在齿毂的三个槽中，随齿毂一起转动。

图

13

中环。中环是一个内外都是锥面的圆锥体，外锥面与外环的内锥面结合，内锥

面与内环的外锥面结合，大端面有4~6个爪子，插入到接合齿相对应的孔中。如图 14，它跟随齿轮一起转动。

内环。内环是一个圆环状，内孔是圆柱面，直径比与此配合的外径大1毫米左右。外锥面与中环的内锥面配合。在小端面有几个分布均匀的凸台，与外环的槽配合。大端面有几道油槽。如图15

在空档位置时，三个环浮套在接合齿 与齿毂之间。换档时，滑块推动外环移动，

使外环的内锥面与中环的外锥面接触推动

中环移动，中环的内锥面与内环的外锥面 接触推动内环移动。内环的端面与接合齿端面一经接触，由于换档力的作用和转速差的存在，这时产生摩擦力矩，同步过程开始。

在材料上，中环有的使用轴承钢，有的

使用中碳钢。商用卡车上内外环一般使用低

碳合金结构钢，精锻成型后渗碳淬火而成。为增加摩擦系数，同步环必须也只能在摩擦

副的一个锥面上可喷钼、烧结铜、粘接碳纤维、喷碳颗粒等耐磨且摩擦系数大的材料。在乘用车上内外环使用铜合金较多，也有的使用低碳合金结构钢对于内外环是铜合金的，大多数是将锥面加工成螺纹状。

三锥同步器，是在双锥环的基础上把内环的内圆柱面设计成锥面，在接合齿上增加一个与其相配合的外锥面即可。

在相同的空间下，多锥同步器有较大的容量，不论是商用车还是乘用车，都得到了广泛的应用。特别是在低速档位上，同步力矩大，使用多锥面同步器，使得换档力变小，换档轻松自如，增加了换档的舒适性。

到目前为止，最多也只是三锥环。三锥环同步器，零件多结构复杂，锥面的润滑条件差，容易抱死，设计上要特别注意。

图16~图

19是一组三锥同步器图片

图15 图14

图16 齿轮与接合齿合件

图17 内环

图18 中环 图19 外环

三个爪子卡在齿毂对应的孔中

第二章 同步器工作原理

惯性同步器工作原理：换档时，使接合锥面上产生摩擦力矩，以加速（或减速）被接合零件，使之在最短时间内达到同步状态。

换档时，驾驶员首先踩下离合器踏板，操纵换档杆使之脱离原档位，置于空档位置。这时的变速器输入端和输出端的转速有差异，而同步时的转速却是一个新的转速。但考虑到变速器的输出端连接的是整车，因而具有相当大的转动惯量。故在一般情况下，假设输出端的转速在换档瞬间是不变的，而输入端则靠同步器摩擦副作用来达到与输出端同步，如图1所示

图1

假设ω2不变，摩擦力矩T C 克服输入端零件的惯性力矩dt

d J 11ω,从而改变ω1

直到同步。 据此，可以根据动量矩定理列出下列方程：

011

=-C dt

d T J ω﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒（1）

式中：J 1——同步器输入端零件的转动惯量（g ﹒cms 2

） ω1——同步器输入端零件的角速度（1/s ） t ——同步时间（s ）

T C ——同步器工作面上的摩擦力矩，又名同步力矩

此动力学方程式不包括输入端零件上的轴承摩擦力矩及齿轮油的阻力矩。

把（1）式改写成dt

d C

J T 11

ω=，设输入端和输出端的角速度差为ω?，在时间

t 内同步，则这时的平均角减（加）速度为t

ω

?，则

t C J T ω?=1﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒（2）

另一方面，在换档过程中，当变速操纵杆上的力一定时，在同步器工作锥面上产生的摩擦力矩'

C

T 为：

φ

μsin '

c

c a R F C T ??=﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ （3）

式中：a F ——作用在锥面上的轴向分力（N ）；一般情况下F F a

=（齿套上轴向力）

ω2

ω1

c μ——工作锥面间的摩擦系数； c R ——锥面平均半径；

φ——锥面半角。

假定同步时间t 后，即所需的摩擦力矩T C 在一定条件下，'

C C T T =才能达到同步，同步时的摩擦力矩方程是：

t R F J c c a ωφ

μ???=1sin ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ （4）

公式（4）是同步器计算的基本方程，也是同步器工作机理的依据。 对于多锥同步器，如三锥同步器，其锥面上产生的摩擦力矩为: a R R R C F T c c c c c c ?++=???)(3sin 2sin 1sin 33221

1φμφμφμ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ （5）

假如三锥同步器的所有锥角都等于单锥同步器的锥角，那么三锥同步器的摩擦

力矩就是单锥同步器的3倍左右。

第三章 同步器设计参数及其计算

根据惯性摩擦式同步器的工作原理，其结构参数有：锥面宽度b 、平均锥面半径c R 、锁止角θ、锥面半角φ及转动惯量1J ；性能参数有锥面摩擦系数c μ、换档力F 和同步时间t 。假如同步器的结构参数一定时，又假定c μ值在工作时不变，那么同步器性能的好坏完全取决于F 和t 这两个参数。设计要求换档轻便，同步时

间在0.5秒以内，而换档力又不宜过大，从同步器基本方程t R F J c

c a ωφ

μ???=1sin 不

难看出，在其他参数一定时F 和t 成反比。要解决个问题，我们就要从惯量、速度变化、摩擦系数和同步时间这些方面来系统讨论。

第一节

转动惯量及其转换

变速器内每一个转动零件的物理特征是转动惯量，它通常是用扭摆法求得，如图1所示：

假如零件还未制成，通常是把零件分解成标准的几何体，并用数学法合成求出转动惯量。

对于圆柱体盘式零件的转动惯量公式为：

实心： L D g g D Q J ???=?=4

2)32/(8/πγ

空心： L d D d D g g d D Q J ?+?-??=-?=)()()32/(8/)(2

22222πγ 式中： Q ——零件重量（kg ） L ——零件厚度（m ）

D ——零件外径（m ） γ——材料比重（钢：3

107.85? kg/m 3

）

d ——零件内径（m ） g ——重力加速度（9.8m/s 2

）

以前提及，换档过程中依靠同步器改变转速的零件统称为同步器的输入端零件，在定轴式变速器结构中，它包括：离合器从动片、一轴、中间轴、与中间轴齿轮啮合的二轴上的齿轮。它的转动惯量计算是先求得相关零件的转动惯量，然后再按不同的档位转换到被同步的零件上去。 转换公式为：

2i J J j R ?=

式中： R J ——转换转动惯量（2

s m kgf ??） j J ——各零件的转动惯量（2s m kgf ??）

被动齿轮齿数

主动齿轮齿数

=

i

图1 2

24πτ?=t J

式中：t ——摆动周期（s ）

τ——金属丝常数（扭角按扭矩给定）

总转动惯量：R J +∑=∑j J J

现以一个四档变速器为例来进行计算，如图2所示。

换直接档：需要将相应零件的转动惯量转换到一轴上。 ①二轴上三档和二档齿轮转换到中间轴上： 2

3433)(

Z Z J J R = 25

622)(Z Z J J R = ②中间轴上的转动惯量和为：

R R J J 23m m J J ++=∑

③将m J ∑转换到一轴上的转动惯量为： 2

2

1m mR )(

J J Z Z ∑=∑ ④换直接档时，总的转动惯量为：

mR 1J J J ∑++=∑从J

图2

第二节 同步力矩 Tc 及同步时间

一. 同步力矩 Tc ：对于惯性摩擦式同步器的同步力矩（摩擦力矩）C T 值，是锥面上的摩擦力在平均半径处的扭矩值。假如同步器是单锥的，则产生的扭矩为：

φμSin R F T C C C /??=

式中：C T ——同步力矩

C R ——锥面平均半径

φ ——锥面半角

F ——齿套上受到的水平推力

C μ——工作锥面上的动摩擦系数

这个力矩形成齿轮系和离合器从动片的加速（或减速），因此同步力矩应该是：

D a C C T J T ±?=ξ

式中： a ξ——被同步齿轮的角加速度

D T ——阻力矩，包括润滑油的阻力矩、轴承阻力矩和离合器阻力矩 二. 同步时间：当同步器的基本功能关系得到满足后，关键是在同步时间内能否使同步力矩有效的产生，以及与零件最大速度的变化和阻力矩的函数关系V= f （T D ）。也就是说，同步时间是同步力矩、换档转动惯量、齿轮及同步环的相对速度和阻力的函数。同步时间和换档力是司机十分关注的两个量值。在结构参数和使用条件一定的情况下，换档冲量和摩擦系数成反比。其值可用 “力和时间”曲线下的面积求得，即?=s

t Fdt S

。

式中：t s 为同步时间。也就是说，可以用面积S 的大小来估计平均摩擦系数μ 值，剩下的主要问题就是同步时间。

据力学公式：G R C

J T ε?=

S

t

G 12

ω

ωε-=

c

R

S T J t ?-=

)(12ωω