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变速器同步器结构设计案例综述
1.1同步器介绍
同步器，顾名思义是使两个零件达到同步状态，目前同步器的原理大都是靠摩擦力带动啮合部位达到同步状态，称之为摩擦同步器。
汽车中常见的摩擦同步器有惯性增力式、惯性式和常压式。第三种结构最为简单，但缺点为该同步器不能在齿轮连续工作状态下进行换挡，故不常用，最为广泛的是惯性式。惯性式的优点在于啮合件在换挡时两啮合件角速度形同，能顺利换挡，即能很好实现同步器的功能，
惯性式同步器根据结构不同，也分为许多种类，如常见的锁环式、多锥式、锁销式等，虽然他们结构各不相同，但组成缺一样，都是由弹性部件、摩擦部件及锁止部件组成。其中承受转矩最大的是锁销式，由于本次设计为重型汽车变速器，对同步器要求是能够承受较大的转矩，故本次选用锁销式。
1.2锁销式同步器
该同步器的构造间下图，其换挡过程：当变速器换挡时，接合套在5在外力的作用下向左移动，借助中间零件钢球10、定位销4，使得摩擦锥环与摩擦盘相接触，此时摩擦锥环与摩擦追盘之间有一个转速差，但两者接触后，靠摩擦力的作用带动锁销8转动，转动的锁销8转动后与接合套的倒角接触，阻止结合套继续移动，此时法向反作用力在轴上的分力使得摩擦锥盘、摩擦锥盘相互抵紧，使得接合套带动花键达到同步；此时，由于摩擦力的作用，导致锁销相对接合套的轴线有一定角度偏移，即锁销的倒角抵住接合套倒角，迫使摩擦锥盘带动摩擦锥环转动，直到锁销与孔的轴线偏移角度为0，接合套的移动不再受倒角的阻力，仅有钢球的阻力，这是换挡阻力小，达到轻松换挡的目的。这种同步器优点在于不减少，摩擦面间产生转矩大，弊端在于轴向尺寸大。
本设计中同步器选择内锥式。
1-轴齿轮2-摩擦锥盘3-摩擦锥环4-定位销5-接合套
6-二挡齿轮7-二轴8-锁销9-花键毂10-钢球11-弹簧
图1.1锁销式惯性同步器
1.3同步器主要参数的确定
（1）摩擦因数f
摩擦因数的选取与众多因素有关，如材料、粗糙度的大小、润滑油和工作环境等，对于与同步环接触的齿轮齿面，通常采用低碳合金钢，该材料在工作过程中摩擦因数变化小。同步环的材料选取黄铜合金制作，优点在于黄铜合金制造出的同步环不仅强度高，且硬度大，能保证其工作寿命。该种材料制作的同步环在油中工作时摩擦因数一般选取为0.1。
摩擦因数的大小对同步环的工作至关重要，其值越大，则换挡越顺利，缩短其同步的时间；其值越小，换挡过程需要较大的力矩，且达到同步的时间较长，甚至达不到同步的目的。对于大部分同步环来讲，为了使摩擦因数足够大、，通常采取在同步环锥面加工出槽，以破环油膜，进而增大摩擦力。
（2）同步环主要尺寸的确定
1）锥面半锥角α
α的数值决定摩擦力矩的大小，数值越大，摩擦力矩大，换挡时间越短，换挡越省力，但数值不能过小，否则产生自锁，导致换挡失败；发生自锁的条件为半锥角tanα小于摩擦因数f，所以根据此条件α数值选取为5°-9°，通过经验得知，当摩擦角α取为5°时，对锥面粗糙度要求较高，否则产生胶合现象；取α为7°时，不会出现此现象，故α取7°。
2）摩擦锥面平均半径R
由前人研究得知，摩擦力矩随R值的增大而增大，R越大，则换挡和到达同步的时间越短，换挡也越顺利。但R值大小同时受变速器的空间尺寸的影响和限制。综上所述，R值在合理的范围内尽量取上限值。
3）锥面工作长度b
锥面长度越长，则变速器的轴向尺寸增加，锥面的面积较大，减小了单位面积的受力，提高其使用寿命；反之变速器轴向尺寸减小，锥面的面积减小，单位面积所受应力增加，加剧磨损，降低变速器的使用寿命。
4）同步环径向厚度
同步环径向厚度的选取与锥面平均半径的选取原则相同，其厚度的选取受到变速器中心距及空间几何尺寸的限制，厚度值不易过大。选用的原则为在保证同步环具有足够的强度前提下，尽量使同步环的厚度值较小。
（3）锁止角β
锁止角数值的大小影响换挡是否顺利，因为锁止角的大小能保证两部分实现同步转动的时间长短。目前同步器所用的锁止角大小在26°～42°范围内。
同步器的作用是使具有转速差的两部分达到同步转动，对其工作性能衡量的一个重要指标是两部分达到同步时间的长短，时间越短，代表同步器的性能越好。影响的因素出去同步器自身的惯性、尺寸等固有属性外，变速器中的输入、输出轴的速度差及摩擦锥面所受的轴向分力的大小，该值越大，同步时间越短。轴向分力的大小与操纵杆有关，同时也跟变速器种类有关。