汽车同步器的设计
汽车同步器的设计[20191208102952]
摘 要
惯性式、常压式和增压式是同步器的三种形式。常压式同步器结构虽然简单，但不能让被啮合件在同步状态下换挡，所以如今很少使用。目前汽车上最广泛使用的是惯性式同步器。惯性式同步器和常压式同步器一样，都是依靠摩擦作用实现同步的。该课题主要依据桑塔纳2000型轿车的机械变速器的同步器的设计。论文中，首先介绍同步器的发展现状，接着同步器设计方案的选择确定所要设计的类型，然后计算出同步器的主要参数尺寸以及相关零件的基本尺寸，最后依照计算出的尺寸，利用AutoCAD进行二维制图，包括零件图和装配图。
关键字:汽车同步器锁环式摩擦锥面同步环
Key Words: Automotive Synchronizer；The lock ring；Friction cone；Synchronous ring目 录
1.绪论 1
1.1选题意义与目的 1
1.2同步器的发展现状 1
1.3同步器设计方案的选择 2
1.3.1 同步器的类型 2
1.3.2 锁环式同步器 2
1.3.3同步器布置方案的选择 4
1.4 本课题研究内容 5
2.同步器的设计 6
2.1 同步器具体参数的选择 6
2.2 锁环式同步器主要尺寸的确定 7
2.3 本章小结 9
3. 同步锁环尺寸的确定 10
3.1摩擦因数 10
3.2锥面半锥角 10
3.3同步环锥面上的螺纹线 10
3.4摩擦锥面平均半径 11
3.5锥面工作长度 11
3.6同步环径向厚度 11
3.7锁止角的计算 12
3.8同步时间 12
3.9转动惯量的计算 12
3.10本章小结 12
4.同步器的计算 13
4.1转动惯量的计算 13
4.2角速度差Δω的计算 14
4.3锁环式同步器的结构参数、尺寸设计计算 15
4.4 本章小结 18
5.总结与展望 19
5.1 总结 19
5.2 展望 19
参考文献 20
致谢 21
1.绪论
1.1选题意义与目的
汽车变速器中有个重要的组成部分——同步器，现如今大多数的汽车都有使用同步器，在此之前，没有同步器的变速器中，司机在换挡时较容易发生轮齿或花键毂齿之间的冲击，然后司机需要在短时间内准确无误的完成这些操作进行一系列复杂的操作过程，这一系列过程势必会导致驾驶员的疲劳程度的增加，自从有了同步器，在很大程度上能减轻驾驶员的疲劳程度，还能减少冲击和噪声，减轻换挡力，延长变速器使用寿命。因此便提出了该课题的研究，针对桑塔纳2000型轿车的同步器的设计。
1.2同步器的发展现状
现如今，几乎所有的汽车变速器中都含有同步器。同步器是迅速转移，无噪音，操作简单而且不易损坏的[1]。除了汽车倒挡齿轮和货车的一挡齿轮之外，其他挡位齿轮都装有同步器[1]。所有形式的同步器中属常压式的结构最简单，但它不能保障被啮合件在同步下换挡，所以它在结构上还存在一定的缺陷[2]。所以常压式同步器只使用在少数重型汽车上。如今，惯性式同步器可谓是独霸一方，大多数汽车都是用的惯性式同步器。然而桑塔纳2000的车型，它的变速器中同步器使用的便是惯性式中的锁环式的。
发展到至今，其他国家对于汽车同步器的研究还算不少，都有下列一些的研究改进：
1）改进结构，体积小而且结构紧凑，同步力矩大并且工作可靠。
2）制造和材料上采用了新工艺和新材料。
3）利用了现代设计方法和计算机辅助设计等设计方法。
4）投入更深入的研究在试验上。
目前国内对同步器研究的相对较少，在相关杂志报纸上看不到相关的报道，各厂家大多都按照国外的图纸或进行测绘来生产制造，属于照搬照抄模仿阶段。现在国内大多数厂家进行逆向工程原理的应用的迫切需要，高清晰度电视样机的设计思路，掌握计算的基本设计方法，采用先进的CAD设计方法，理论和设计的高水平。接着把提高自主发展能力作为重点，然后从模仿向创新以及自主研究的方向发展。
1.3同步器设计方案的选择
1.3.1 同步器的类型
惯性式、常压式和增压式构成了三种形式的同步器。
常压式同步器布局简单，但它不能保障被啮合件在同步状态下换挡，所以用的比较少。现在得到使用最多的是惯性式同步器。惯性式同步器和常压式同步器，全是利用摩擦作用去完成同步的。但它可以从布局上维护接合套和花键齿圈不接触，这是为了避免齿间发生冲击和噪音。惯性式同步器的特点是同步环产生的摩擦力矩由于同步环内部弹簧片的作用而得到成倍增长，增长的程度随两啮合件的转速差变化，转速差越大，增力作用就越强，因此换挡轻便，迅速。这种换挡完成之后，同步器被固定在啮合套的凹槽中，也就是处在挂挡处，则不需要采用自锁装置。与此同时，处在此阶段的同步器还有着很多优点：工作可靠、结构简单和轴向尺寸也比较短等。在惯性式同步器的三种形式中，属锁环式同步器的使用比较广泛，较其他类型而言，锁环式具备工作可靠、零件耐用的优点。而且锁环式同步器的轴向尺寸较小，适用范围日趋广泛，在乘用车和轻、中、重型商用汽车上都有使用[3]。所以，本课题依据桑塔纳2000车型来设计锁环式同步器。
1.3.2 锁环式同步器
（1）锁环式同步器的结构
如图1-1所示为锁环式同步器的布局状况，摩擦元件处在锁环1、4、齿轮5、8，凸轴肩部分的斜锥面上。锁止元件是位于锁环1或者4上的齿，还有处在接合套7上的齿的顶端部，而且顶端部全部为斜着的面，也就是所谓的锁止面。弹性元件即弹簧圈，它处在接合套座的两侧。然而弹簧圈将放置在花键中部呈凸起的滑块上并且压向接合套[4]。
处在不换挡的位置时，滑块凸起部分处在接合套的内环槽中，同步器换挡部件保持在中立位置。滑块分别插入锁环缺口内，然而缺口的长度应该比滑块的宽度大，大差不多一个接合齿大小 [4]。
图 1-1 锁环式同步器
1、4—锁环 2—滑块 3—弹簧圈 5、8—齿轮 6—啮合套座 7—啮合套
同步器主要部件及作用:
1）花键毂：花键毂轴向固定；并与齿圈、锁环具有相同花键齿；
2）接合套：变速换挡时使用的一种机构，他的功用是传递动力和分离动力；
3）同步环（锁环）：锁环具有相同的接合套倒角，锁环内有一个锥形面，表面上的有螺纹槽，两面接触后会损坏油膜，增大摩擦。
4）滑块：装于花键毂三轴向槽内带定位销以便空挡定位；
（2）锁环式同步器工作原理
换挡时，沿着轴向的换挡力作用在接合套上，让接合套带动滑块和同步锁环移动，直到锥面不与接合套上的齿轮接触。后来，由于表面的法向力和角速度差Δω的锥形表面的影响，锥面间产生角速度差，也就产生了摩擦力矩，摩擦力矩的作用让锁环旋转一定的角度，并且靠滑块定位，最后接合套的齿顶端部与锁环的锁止面接触，如图1-2中图a）所示，接着阻止接合套移动，此时同步器便处在锁止状态，也就是完成了第一阶段的换挡。接着换挡力还是使锁环和锥面靠在一起，同时还摩擦力矩不断增大，也同样产生与之方向相反的拨环力矩。因此，锁环和齿轮的角速度趋于相等直到结束，第二阶段的换挡也完成了。
最后摩擦力矩没有了，拨环力推动锁环归位，锁止面被迫分开，锁止状态也终止，接合齿在换挡力下使锁环与齿轮上的接合齿啮合，如图1-2中图b），同步换挡的过程完成[6]。
图1-2锁环式同步器工作原理
a）同步器锁止位置 b）同步器换挡位置
1—锁环（同步锥环） 2—啮合齿 3—啮合套上的接合齿 4—滑块
1.3.3同步器布置方案的选择
理论上同步器位置布置方案有两种:
1） 接合套在空转齿轮上，同步环布置在接合套和轴之间。
2） 接合套在轴上，同步环布置在接合套和齿轮之间。
第一种方法接合套只能用于一个挡位。而第二种方法接合套可用于挂两个挡位。空挡阶段，同步环、轴套和空转齿轮一块儿转动，但务必要保障同步环拥有一定的相对运动，使同步环能够转动一定角度，达到锁止的作用。现如今的同步器是大多是用这种布局的[6]。
同步器组件位置如下:
同步元件应该位于两个元件之间，并且这两个元件要有着不同的转速差[6]。
锁止元件被装在空挡时同时转动的两个元件间，即同步圆环和接合套同时转动，并在同步之前中止接合套与其啮合。 同步圆环和空转齿轮一起转动，锁止元件处在同步圆环和空转齿轮的齿圈间，在同步之前需要终止同步环和接合套一起因轴向移动而啮合。弹性元件的安装必须能够让结合套可以自动回位，并且在没有轴向力的时候不能脱离空挡，在整个同步过程中，接合套都起着传递轴向力的作用[6]。布置方案如图所示。
图1-3 同步器的布置方案
1.4 本课题研究内容
通过阅读相关资料及文献，同步器的类型有了一个初步的了解，结构和作用都有了进一步的熟悉。同时对同步器的具体布局都有了深刻的知晓，这也明确了我接下来的设计思路，并根据任务书及要求提出同步器设计方案，同时确定了本论文的研究内容：
（1）确定同步器的设计类型；
（2）同步器主要尺寸的计算；
（3）确定锁环的主要尺寸；
（4）同步器的计算。
1.2.同步器的设计
本课题是基于桑塔纳2000型轿车的设计，表2-1所示是设计所需要的参数。
表2-1所选车型与基本参数
产品名称 桑塔纳牌SVW7182CFi型上海桑塔纳轿车
总质量(kg) 1560 最高转速（r/min） 5200
整备质量（kg） 1140 发动机型号 ATR/AYJ
最高车速（km/h） 175 发动机功率（kw） 72
主减速齿轮传动比 4.13 变速器中心距 A=75mm
车轮半径 0.3m 变速器各挡的传动比 i1=3.545 i2=1.823 i3=1.189 i4=0.846
2.1 同步器具体参数的选择
同步器分为惯性式、常压式和增压式三种。
常压式虽然结构简单，但不能保证被啮合件在同步状态下换挡，于是很少使用[2]。目前汽车上最广泛使用的是惯性式同步器。
惯性同步器和常压式同步器相同，都是靠摩擦来完成同步的[7]。但是，它可以保证接合套和花键齿圈接合在同步以前不接触，为了避免齿间发生撞击和产生噪音[7]。惯性式同步器的特点是同步环产生的摩擦力矩由于同步环内部弹簧片的作用而得到成倍增长，增长的程度随两啮合件的转速差变化，转速差越大，增力作用就越强，则换挡轻便，迅速。在完成换挡后，被可靠的固定在同步器在接合套凹槽中，因此,不使用自锁装置。惯性式同步器的优点是结构简单、运行可靠、短轴尺寸等。
根据上面的讲述，惯性式同步器是最适合使用在汽车中的，但惯性同步器又分为锁环式、锁销式、外锥式和滑块式。锁环式同步器由于摩擦表面和换档规律的平行轴向空间小，与锁的安全性和抗摩擦强度高，良好的啮合传动[1]。锁销式同步器的摩擦表面换档力小，可以单独调整锁止元件和换挡接合齿圈，但摩擦表面和换档行程零件装配较大、锁紧表面易磨损，中型汽车，重型卡较适合这种类型的同步器。在相同直径的外锥同步器的摩擦力矩比锥较大，同步器可以快速完成同步过程。但成本是比较高的，和更高级的车。较为经用和靠得住的是惯性式同步器，因为结构和容量的限制，还有同步锥面要在接合套上势必会使齿顶端部收到磨损接着变得失效，也正是因为如此多用于轿车[2]。
考虑到以上因数以及对同步器本身的经济型，耐用性还有稳定性等因数，我选择锁环式作为我设计的同步器类型。
2.2 锁环式同步器主要尺寸的确定
对于惯性同步器来讲，他有两个主要尺寸，分别是接近尺寸和分度尺寸。如图2-1，
图2-1 同步器接近尺寸
1．啮合套齿 2.滑块 3.同步锁环 4.齿轮接合齿
a-分度尺寸 b-接近尺寸
1）接近尺寸b。在同步器工作的第一过程中，在滑块抵在同步环侧边时，接合套沿着轴的方向移动，接合套接合齿和同步环的接合齿中间的长度就是b，大小应大于零，取 [3]。本课题中取b=0.2mm。
2）分度尺寸a。滑块的侧面和同步环的缺口触碰的时候，接合套的接合齿和同步环接合齿的中心线之间的长度就是a。尺寸应等于1/4齿距。a和b的大小是确保正确的锁定位置的同步器是一个重要的量度,应该予以控制[6]。
图2-2滑块转动距离
1—啮合齿 2—锁环 3—滑块 4—锁环缺口
3）滑块转动距离c。如图2-2所示，滑块在同步环的缺陷里面旋转的尺寸c，它跟长度a，滑块的宽度d还有滑块的缺口长度E之间有着一定的关系[6]。,关系为：
还有就是，滑块的旋转长度与接合齿的齿之间的距离t之间还有着另外的关系：
同步器中取R1=21.5mm， ，于是有
所以计算的c=1.12mm。
当d取8mm时，此时E =10.24mm。
4）滑块端隙 。滑块之间 的距离是指滑块的断面和同步环的端面之间的距离，，如图2-3， 是接合套和同步环端面的距离，据前人研究得出 ，这是为了保障接近尺寸大于零，通常情况下取 。后备行程 是同步环的端面和齿轮面应该分离开一段距离。留有后备行程是为了减少因为摩擦而使锁环的移动量增加，最后 越来越小直到没有，接着摩擦力矩也没有了，也就完成不了同步换挡了。所以不能因为设计不当而导致同步器寿命缩短，一般情况下取 。所以在本课题中 取1.7mm。处在空挡位置时，锁环锥面的轴向间隙应当在 之间。
图2-3 滑块端隙
2.3 本章小结
本章的主要内容是在考虑同步器的各类型的优缺点的条件下，来选择所要设计的同步器类型，最终确定为设计锁环式同步器，同步器有一个摩擦表面和换挡规律，平行轴向空间小、锁止安全还有摩擦强度高等优点。然后对锁环式同步器的工作原理进行了解，接着确定主要尺寸：接近尺寸和分度尺寸以及滑块转动距离等。3. 同步锁环尺寸的确定
摘 要
惯性式、常压式和增压式是同步器的三种形式。常压式同步器结构虽然简单，但不能让被啮合件在同步状态下换挡，所以如今很少使用。目前汽车上最广泛使用的是惯性式同步器。惯性式同步器和常压式同步器一样，都是依靠摩擦作用实现同步的。该课题主要依据桑塔纳2000型轿车的机械变速器的同步器的设计。论文中，首先介绍同步器的发展现状，接着同步器设计方案的选择确定所要设计的类型，然后计算出同步器的主要参数尺寸以及相关零件的基本尺寸，最后依照计算出的尺寸，利用AutoCAD进行二维制图，包括零件图和装配图。
关键字:汽车同步器锁环式摩擦锥面同步环
Key Words: Automotive Synchronizer；The lock ring；Friction cone；Synchronous ring目 录
1.绪论 1
1.1选题意义与目的 1
1.2同步器的发展现状 1
1.3同步器设计方案的选择 2
1.3.1 同步器的类型 2
1.3.2 锁环式同步器 2
1.3.3同步器布置方案的选择 4
1.4 本课题研究内容 5
2.同步器的设计 6
2.1 同步器具体参数的选择 6
2.2 锁环式同步器主要尺寸的确定 7
2.3 本章小结 9
3. 同步锁环尺寸的确定 10
3.1摩擦因数 10
3.2锥面半锥角 10
3.3同步环锥面上的螺纹线 10
3.4摩擦锥面平均半径 11
3.5锥面工作长度 11
3.6同步环径向厚度 11
3.7锁止角的计算 12
3.8同步时间 12
3.9转动惯量的计算 12
3.10本章小结 12
4.同步器的计算 13
4.1转动惯量的计算 13
4.2角速度差Δω的计算 14
4.3锁环式同步器的结构参数、尺寸设计计算 15
4.4 本章小结 18
5.总结与展望 19
5.1 总结 19
5.2 展望 19
参考文献 20
致谢 21
1.绪论
1.1选题意义与目的
汽车变速器中有个重要的组成部分——同步器，现如今大多数的汽车都有使用同步器，在此之前，没有同步器的变速器中，司机在换挡时较容易发生轮齿或花键毂齿之间的冲击，然后司机需要在短时间内准确无误的完成这些操作进行一系列复杂的操作过程，这一系列过程势必会导致驾驶员的疲劳程度的增加，自从有了同步器，在很大程度上能减轻驾驶员的疲劳程度，还能减少冲击和噪声，减轻换挡力，延长变速器使用寿命。因此便提出了该课题的研究，针对桑塔纳2000型轿车的同步器的设计。
1.2同步器的发展现状
现如今，几乎所有的汽车变速器中都含有同步器。同步器是迅速转移，无噪音，操作简单而且不易损坏的[1]。除了汽车倒挡齿轮和货车的一挡齿轮之外，其他挡位齿轮都装有同步器[1]。所有形式的同步器中属常压式的结构最简单，但它不能保障被啮合件在同步下换挡，所以它在结构上还存在一定的缺陷[2]。所以常压式同步器只使用在少数重型汽车上。如今，惯性式同步器可谓是独霸一方，大多数汽车都是用的惯性式同步器。然而桑塔纳2000的车型，它的变速器中同步器使用的便是惯性式中的锁环式的。
发展到至今，其他国家对于汽车同步器的研究还算不少，都有下列一些的研究改进：
1）改进结构，体积小而且结构紧凑，同步力矩大并且工作可靠。
2）制造和材料上采用了新工艺和新材料。
3）利用了现代设计方法和计算机辅助设计等设计方法。
4）投入更深入的研究在试验上。
目前国内对同步器研究的相对较少，在相关杂志报纸上看不到相关的报道，各厂家大多都按照国外的图纸或进行测绘来生产制造，属于照搬照抄模仿阶段。现在国内大多数厂家进行逆向工程原理的应用的迫切需要，高清晰度电视样机的设计思路，掌握计算的基本设计方法，采用先进的CAD设计方法，理论和设计的高水平。接着把提高自主发展能力作为重点，然后从模仿向创新以及自主研究的方向发展。
1.3同步器设计方案的选择
1.3.1 同步器的类型
惯性式、常压式和增压式构成了三种形式的同步器。
常压式同步器布局简单，但它不能保障被啮合件在同步状态下换挡，所以用的比较少。现在得到使用最多的是惯性式同步器。惯性式同步器和常压式同步器，全是利用摩擦作用去完成同步的。但它可以从布局上维护接合套和花键齿圈不接触，这是为了避免齿间发生冲击和噪音。惯性式同步器的特点是同步环产生的摩擦力矩由于同步环内部弹簧片的作用而得到成倍增长，增长的程度随两啮合件的转速差变化，转速差越大，增力作用就越强，因此换挡轻便，迅速。这种换挡完成之后，同步器被固定在啮合套的凹槽中，也就是处在挂挡处，则不需要采用自锁装置。与此同时，处在此阶段的同步器还有着很多优点：工作可靠、结构简单和轴向尺寸也比较短等。在惯性式同步器的三种形式中，属锁环式同步器的使用比较广泛，较其他类型而言，锁环式具备工作可靠、零件耐用的优点。而且锁环式同步器的轴向尺寸较小，适用范围日趋广泛，在乘用车和轻、中、重型商用汽车上都有使用[3]。所以，本课题依据桑塔纳2000车型来设计锁环式同步器。
1.3.2 锁环式同步器
（1）锁环式同步器的结构
如图1-1所示为锁环式同步器的布局状况，摩擦元件处在锁环1、4、齿轮5、8，凸轴肩部分的斜锥面上。锁止元件是位于锁环1或者4上的齿，还有处在接合套7上的齿的顶端部，而且顶端部全部为斜着的面，也就是所谓的锁止面。弹性元件即弹簧圈，它处在接合套座的两侧。然而弹簧圈将放置在花键中部呈凸起的滑块上并且压向接合套[4]。
处在不换挡的位置时，滑块凸起部分处在接合套的内环槽中，同步器换挡部件保持在中立位置。滑块分别插入锁环缺口内，然而缺口的长度应该比滑块的宽度大，大差不多一个接合齿大小 [4]。
图 1-1 锁环式同步器
1、4—锁环 2—滑块 3—弹簧圈 5、8—齿轮 6—啮合套座 7—啮合套
同步器主要部件及作用:
1）花键毂：花键毂轴向固定；并与齿圈、锁环具有相同花键齿；
2）接合套：变速换挡时使用的一种机构，他的功用是传递动力和分离动力；
3）同步环（锁环）：锁环具有相同的接合套倒角，锁环内有一个锥形面，表面上的有螺纹槽，两面接触后会损坏油膜，增大摩擦。
4）滑块：装于花键毂三轴向槽内带定位销以便空挡定位；
（2）锁环式同步器工作原理
换挡时，沿着轴向的换挡力作用在接合套上，让接合套带动滑块和同步锁环移动，直到锥面不与接合套上的齿轮接触。后来，由于表面的法向力和角速度差Δω的锥形表面的影响，锥面间产生角速度差，也就产生了摩擦力矩，摩擦力矩的作用让锁环旋转一定的角度，并且靠滑块定位，最后接合套的齿顶端部与锁环的锁止面接触，如图1-2中图a）所示，接着阻止接合套移动，此时同步器便处在锁止状态，也就是完成了第一阶段的换挡。接着换挡力还是使锁环和锥面靠在一起，同时还摩擦力矩不断增大，也同样产生与之方向相反的拨环力矩。因此，锁环和齿轮的角速度趋于相等直到结束，第二阶段的换挡也完成了。
最后摩擦力矩没有了，拨环力推动锁环归位，锁止面被迫分开，锁止状态也终止，接合齿在换挡力下使锁环与齿轮上的接合齿啮合，如图1-2中图b），同步换挡的过程完成[6]。
图1-2锁环式同步器工作原理
a）同步器锁止位置 b）同步器换挡位置
1—锁环（同步锥环） 2—啮合齿 3—啮合套上的接合齿 4—滑块
1.3.3同步器布置方案的选择
理论上同步器位置布置方案有两种:
1） 接合套在空转齿轮上，同步环布置在接合套和轴之间。
2） 接合套在轴上，同步环布置在接合套和齿轮之间。
第一种方法接合套只能用于一个挡位。而第二种方法接合套可用于挂两个挡位。空挡阶段，同步环、轴套和空转齿轮一块儿转动，但务必要保障同步环拥有一定的相对运动，使同步环能够转动一定角度，达到锁止的作用。现如今的同步器是大多是用这种布局的[6]。
同步器组件位置如下:
同步元件应该位于两个元件之间，并且这两个元件要有着不同的转速差[6]。
锁止元件被装在空挡时同时转动的两个元件间，即同步圆环和接合套同时转动，并在同步之前中止接合套与其啮合。 同步圆环和空转齿轮一起转动，锁止元件处在同步圆环和空转齿轮的齿圈间，在同步之前需要终止同步环和接合套一起因轴向移动而啮合。弹性元件的安装必须能够让结合套可以自动回位，并且在没有轴向力的时候不能脱离空挡，在整个同步过程中，接合套都起着传递轴向力的作用[6]。布置方案如图所示。
图1-3 同步器的布置方案
1.4 本课题研究内容
通过阅读相关资料及文献，同步器的类型有了一个初步的了解，结构和作用都有了进一步的熟悉。同时对同步器的具体布局都有了深刻的知晓，这也明确了我接下来的设计思路，并根据任务书及要求提出同步器设计方案，同时确定了本论文的研究内容：
（1）确定同步器的设计类型；
（2）同步器主要尺寸的计算；
（3）确定锁环的主要尺寸；
（4）同步器的计算。
1.2.同步器的设计
本课题是基于桑塔纳2000型轿车的设计，表2-1所示是设计所需要的参数。
表2-1所选车型与基本参数
产品名称 桑塔纳牌SVW7182CFi型上海桑塔纳轿车
总质量(kg) 1560 最高转速（r/min） 5200
整备质量（kg） 1140 发动机型号 ATR/AYJ
最高车速（km/h） 175 发动机功率（kw） 72
主减速齿轮传动比 4.13 变速器中心距 A=75mm
车轮半径 0.3m 变速器各挡的传动比 i1=3.545 i2=1.823 i3=1.189 i4=0.846
2.1 同步器具体参数的选择
同步器分为惯性式、常压式和增压式三种。
常压式虽然结构简单，但不能保证被啮合件在同步状态下换挡，于是很少使用[2]。目前汽车上最广泛使用的是惯性式同步器。
惯性同步器和常压式同步器相同，都是靠摩擦来完成同步的[7]。但是，它可以保证接合套和花键齿圈接合在同步以前不接触，为了避免齿间发生撞击和产生噪音[7]。惯性式同步器的特点是同步环产生的摩擦力矩由于同步环内部弹簧片的作用而得到成倍增长，增长的程度随两啮合件的转速差变化，转速差越大，增力作用就越强，则换挡轻便，迅速。在完成换挡后，被可靠的固定在同步器在接合套凹槽中，因此,不使用自锁装置。惯性式同步器的优点是结构简单、运行可靠、短轴尺寸等。
根据上面的讲述，惯性式同步器是最适合使用在汽车中的，但惯性同步器又分为锁环式、锁销式、外锥式和滑块式。锁环式同步器由于摩擦表面和换档规律的平行轴向空间小，与锁的安全性和抗摩擦强度高，良好的啮合传动[1]。锁销式同步器的摩擦表面换档力小，可以单独调整锁止元件和换挡接合齿圈，但摩擦表面和换档行程零件装配较大、锁紧表面易磨损，中型汽车，重型卡较适合这种类型的同步器。在相同直径的外锥同步器的摩擦力矩比锥较大，同步器可以快速完成同步过程。但成本是比较高的，和更高级的车。较为经用和靠得住的是惯性式同步器，因为结构和容量的限制，还有同步锥面要在接合套上势必会使齿顶端部收到磨损接着变得失效，也正是因为如此多用于轿车[2]。
考虑到以上因数以及对同步器本身的经济型，耐用性还有稳定性等因数，我选择锁环式作为我设计的同步器类型。
2.2 锁环式同步器主要尺寸的确定
对于惯性同步器来讲，他有两个主要尺寸，分别是接近尺寸和分度尺寸。如图2-1，
图2-1 同步器接近尺寸
1．啮合套齿 2.滑块 3.同步锁环 4.齿轮接合齿
a-分度尺寸 b-接近尺寸
1）接近尺寸b。在同步器工作的第一过程中，在滑块抵在同步环侧边时，接合套沿着轴的方向移动，接合套接合齿和同步环的接合齿中间的长度就是b，大小应大于零，取 [3]。本课题中取b=0.2mm。
2）分度尺寸a。滑块的侧面和同步环的缺口触碰的时候，接合套的接合齿和同步环接合齿的中心线之间的长度就是a。尺寸应等于1/4齿距。a和b的大小是确保正确的锁定位置的同步器是一个重要的量度,应该予以控制[6]。
图2-2滑块转动距离
1—啮合齿 2—锁环 3—滑块 4—锁环缺口
3）滑块转动距离c。如图2-2所示，滑块在同步环的缺陷里面旋转的尺寸c，它跟长度a，滑块的宽度d还有滑块的缺口长度E之间有着一定的关系[6]。,关系为：
还有就是，滑块的旋转长度与接合齿的齿之间的距离t之间还有着另外的关系：
同步器中取R1=21.5mm， ，于是有
所以计算的c=1.12mm。
当d取8mm时，此时E =10.24mm。
4）滑块端隙 。滑块之间 的距离是指滑块的断面和同步环的端面之间的距离，，如图2-3， 是接合套和同步环端面的距离，据前人研究得出 ，这是为了保障接近尺寸大于零，通常情况下取 。后备行程 是同步环的端面和齿轮面应该分离开一段距离。留有后备行程是为了减少因为摩擦而使锁环的移动量增加，最后 越来越小直到没有，接着摩擦力矩也没有了，也就完成不了同步换挡了。所以不能因为设计不当而导致同步器寿命缩短，一般情况下取 。所以在本课题中 取1.7mm。处在空挡位置时，锁环锥面的轴向间隙应当在 之间。
图2-3 滑块端隙
2.3 本章小结
本章的主要内容是在考虑同步器的各类型的优缺点的条件下，来选择所要设计的同步器类型，最终确定为设计锁环式同步器，同步器有一个摩擦表面和换挡规律，平行轴向空间小、锁止安全还有摩擦强度高等优点。然后对锁环式同步器的工作原理进行了解，接着确定主要尺寸：接近尺寸和分度尺寸以及滑块转动距离等。3. 同步锁环尺寸的确定
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