曹廣玉

摘 要：在同步器的使用中，結合同步器的工作原理，研究同步器的參數優(yōu)化，可以縮短同步器同步的時間，實現高速、平穩(wěn)的同步器換擋，同時，對于相關參數的優(yōu)化也可以提高同步其使用的可靠性，節(jié)省工作時?；诖?，下面，本文以鎖環(huán)式同步器為例，探析鎖環(huán)式同步器的參數優(yōu)化工作。

關鍵詞：鎖環(huán)式同步器；參數優(yōu)化；優(yōu)化工作；分析探討

引言：在當前的發(fā)展背景下，許多機械產業(yè)有了巨大的改變，而同步器則是現今機械產業(yè)使用較為廣泛的一個零件，同步器對于機械中變速箱換擋的使用有著極大的推動作用，同步增加為同步器這一零件有效的提高了同步的吻合度，實現換擋時的平穩(wěn)性。而作為比較常見的鎖環(huán)式同步器來說，國內研究的大多數是同步器的理論與工作原理，因此，鎖環(huán)式同步器的參數優(yōu)化工作是現今比較多的一種研究，通過研究鎖環(huán)式同步器的參數優(yōu)化可以有效地對同步器進行數學建模，進而找出適合不同機械使用的同步器，提高同步器的使用壽命，也為相關產業(yè)的發(fā)展降低經濟成本。所以，下面，本文將會分析鎖環(huán)式同步器的基本原理，進而分析鎖環(huán)式同步器的參數優(yōu)化工作。

一、鎖環(huán)式同步器

1.同步器介紹

同步器有多種結構形式，目前汽車上廣泛采用摩擦慣性式同步器。它是依靠摩擦作用實現同步的。結構上除有接合套、花鍵轂、對應齒輪上的接合齒圈外，還增設了使接合套與對應齒圈的圓周速度迅速達到同步的機構，以及阻止兩者在達到同步之前接合以防止沖擊的機構。鎖環(huán)式同步器是其中一種，其結構緊湊，但徑向尺寸小、錐面間摩擦力矩較小，多用于傳遞轉矩不大的轎車和輕型貨車的變速器。

2.鎖環(huán)式同步器主要參數

2.1.摩擦系數f

汽車在行駛過程中換擋，同步器工作頻繁。同步器是在同步環(huán)與連接齒輪之間存在角速度差的條件下工作，要求同步環(huán)有足夠的使用壽命，應當選用耐磨性能良好的材料。為了獲得較大的摩擦力矩，又要求用摩擦因數大而且性能穩(wěn)定的材料制作同步環(huán)。另一方面，同步器在油中工作，使摩擦因數減小，這就為設計工作帶來困難。（1）銅合金環(huán)：適用于小噸位、小扭矩變速箱（2）鋼環(huán)增磨處理：噴鉬、非金屬摩擦材料環(huán)。其中，噴鉗比較成熟，在銦質或球墨鑄鐵同步環(huán)的錐面上噴鍍一層鉬（厚約0.3～0.5m），使其摩擦因數在鋼與銅合金摩擦副范圍內，而耐磨性和強度有顯著提高。也有的同步環(huán)是在銅環(huán)基體的錐孔表面噴上厚0.07～0.12mn的鉬制成，噴鉬環(huán)的壽命是銅環(huán)的2～3倍。摩擦因數除與選用的材料有關外，還與工作面的表面粗糙度、潤滑油種類和溫度等因素有關。作為與同步環(huán)錐面接觸的齒輪上的錐面部分與齒輪做成一體，用低碳合金鋼制成。對錐面的表面粗糙度要求較高，用來保證在使用過程中摩擦因數變化小。若錐面的表面粗糙度差，在使用初期容易損害同步環(huán)錐面。

2.2換擋參數

在同步器的使用中，同步器的主要功能就是對于設備起一種推動作用，提高操作的舒適性，而同步器的主要工作位置就是換擋是對于換擋的控制，在這個時候，就產生了換擋參數，換擋參數是指在換擋過程中變速器工作不斷變化產生的參數。換擋參數的確定對于同步器的使用壽命、以及內部零件損壞程度的降低有著極大的促進作用，因此，研究換擋參數的優(yōu)化是極為重要的。

二、鎖環(huán)式同步器的參數優(yōu)化

上面，本文簡單介紹了同步器的分類，以及鎖環(huán)式同步器的概念，進而分析了鎖環(huán)式同步器使用過程中需要重視的幾個參數，依據此，可以看出，鎖環(huán)式同步器的使用過程中對于相關參數的研究以及優(yōu)化是很有意義的。因此，下面，本文將會分析一些有關鎖環(huán)式同步器參數的優(yōu)化方案，對于鎖環(huán)式同步器的使用提供一點參考意見，提高鎖環(huán)式同步器的工作效率。

1.建立優(yōu)化設計的數學模型

1.1設計變量

1.2目標函數。以同步器同步時間最短作為目標。

1.3約束條件

性能約束和邊界約束如下：對于同步器各個零件的尺寸設計，必須保證在任何軸向力下，摩擦錐面的力矩大于鎖止面上方向相反的撥環(huán)力矩，μ1是材料的特性可作常數，即可得約束條件為μ≥R2（1-μ1tanβ）sinαtanβ+μ1（17）為防止同步環(huán)與接合錐面自鎖的約束條件tan α≥μ（18）摩擦錐面的強度約束條件，摩擦錐面的比壓 P應滿足條件P =FAs=FN2πR1b≤[P]（ 19）式中，b為錐面工作寬度； As為摩擦錐面面積；[P]為比壓許用值，取[P]= 2 000 k Pa。錐面平均半徑與錐面工作寬度之比，滿足條件2≤R1b≤5（20）

2.Matlab優(yōu)化設計

利用Matlab軟件特有的一種工具箱設計針對同步時間優(yōu)化的程序幫助我們進行優(yōu)化計算，因為 Matlab語言提供了一些專用的函數用于優(yōu)化問題的求解，所以使用Matlab 工具箱進行此類問題的優(yōu)化是比較方便的。通過分析目標函數和約束條件，這是一種有約束的多元函數最小值的求解，于是首先建立非線性約束條件的M文件，按程序輸入某轎車的原始數據，最后得到模型參數的最優(yōu)解。

3.換擋參數的優(yōu)化

在鎖環(huán)式同步器的使用中，主要就是換當時對于換擋力的控制問題，合適的換擋力才能產生合適的同步力，進而產生合適的同步力矩，合理的控制同步器的換擋，延長同步器的使用壽命。因此，在不同的同步器使用時，換擋參數時必須要慎重選擇的，不同的換擋參數對于不同的同步器所起的效果是截然不同的，在鎖環(huán)式同步器的使用中，就要注意針對各種車型選擇正確的換擋參數，優(yōu)化換擋參數的同時，提高同步力，達到換擋時所需的同步力矩的要求，進而提高同步器的使用壽命，叫聲工作時間，降低經濟成本。

結束語：通過上述本文的分析可知，隨著現今科技的發(fā)展，同步器的研究越來越多，相對于國外來說，雖然有些差距，但正在不斷地趕上這些差距，不斷的發(fā)展同步器的工作使用狀況，提高同步器的使用效率。因此，研究最多被使用的鎖環(huán)式同步器的相關參數的優(yōu)化問題，不僅是一個同步器的研究，更是一個對于同步器使用前景的一種研究，我們要吃一種積極的態(tài)度，不斷的優(yōu)化這些問題，改進同步器使用中出現的問題，提高同步器的使用壽命，促進我國相關事業(yè)的發(fā)展。

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