锁销式同步器故障模式及解决措施.doc

锁销式同步器的常见故障模式及解决措施
方向进 乔湘鹤
（浙江万里扬变速器股份有限公司，浙江金华，321000）
摘要】介绍锁销式同步器的结构、工作原理及主要故障模式，通过分析故障原因，制定解决措施，提高锁销式同步器的质量和性能。
【关键词】锁销式同步器；故障模式；解决措施
同步器是汽车变速器中影响汽车换挡性能的关键部件之一，同步器按结构一般可分为锁销式同步器和锁环式同步器。相对于锁环式同步器，锁销式同步器因其同步容量大、结构简单，可靠性高及制造成本低等优点，被广泛地应用在中、重型汽车变速器中。
锁销式同步器的结构及工作原理
常用的锁销式同步器的结构如图所示，它由定位销（三根）、同步环、滑动齿套、锁止销（三根）、弹簧（三根）、钢球（三颗）组成，定位销通过弹簧和钢球，连接在滑动齿套的孔中，同步环两端与锁止销铆接固定，空套在滑动齿套上。
换挡过程中，换挡拨叉带动滑动齿套向被同步齿轮移动，滑动齿套通过弹簧及钢球带动定位销移动，定位销将同步环推向被同步齿轮的锥盘，使同步环与被同步齿轮的锥盘接触，滑动齿套与锁销相对偏转，滑动齿套上的锁止面与锁销的锁止面接触。滑动齿套带动锁销移动，使同步环的锥面与被同步齿轮的锥盘锥面接触，产生摩擦力矩，在摩擦力矩的作用下，滑动齿套和被同步齿轮速度趋于一致，同步过程完成后，滑动齿套爬过锁止销的锁止面，齿套内花键挂上被同步齿轮的接合齿，完成换挡。

图1 锁销式同步器结构图
1. 定位销 2.同步环 3.滑动齿套 4.锁止销 5.弹簧 6.钢球

锁销同步器的主要故障模式
锁销式同步器的故障模式主要有以下几种形式：
1换挡困难，挂挡困难主要指变速器入挡力较大，譬如减挡时，由于换挡困难，无法入
挡，有时只有当车速下降很多时才能挂进挡位。锁销式同步器换挡困难的原因较复杂，排除装配干涉或错装，一般都可归于同步力矩不足，原因主要有：锥面摩擦材料的摩擦系数过小、锥面上螺纹槽设计不合理、润滑油粘度过大、同步环与锥盘接触面积过小、三个锁销不同时受力导致锥面接触面积过小等。
2 接合齿“打齿”，接合齿“打齿”指的是变速器在同步器过程中，在滑动齿套和被同
步齿轮尚未同步器时，滑动齿套的接合齿已经和被同步齿轮的接合齿接触，产生“咔、咔”的打齿声。其原因主要有同步器定位销弹簧力过小、润滑油粘度过高使同步器锥面的摩擦系数过小、气温过低，换挡阻力过大，或滑动齿套与齿座之间摩擦力过大，以致增大换挡力而造成严重的“失锁”现象。
3 锁止销断裂，锁止销断裂是锁销式同步器的常见故障之一，产生的原因也比较复杂，
经过分析，主要有以下几种原因：一是锁止销质量问题，包括锁止销铆接处根部缺少圆角过渡，使用时造成应力集中；锁止销材料及热处理不合格，比如锁止销调质硬度过小，金相组织不合格，表面高频淬火硬化层过浅等导致锁止销磨损后强度不足；二是锁止销锁止销直径过小导致设计强度不足；三是锁止销锥面高度不一致，铆接质量不好导致高度不一致，位置度超差等，导致换挡时作用力不一致，或有斜力矩产生，导致锁止销断裂；四是铆接时压力不合适，压力过大时锁止销铆接处开裂，压力过小时锁止销松动，换挡时在换挡力作用下，锁止销断裂。
解决措施
1 设计改进，一、同步环设计改进，采用摩擦力矩较大的材料，如用钢基喷钼和碳颗粒等摩擦系数较大的材料取代原先的铜环材料，对锥面螺纹结构进行改进，设计合理的螺纹顶宽及卸油槽；二、锁销设计改进，通过强度分析，适当加粗锁销的外径，合理设计铆接肩面处的圆角过渡，三、调整同步环与锁止销的铆接孔的间隙，由间隙配合改为小间隙的过盈配合，保证铆接后锁止销的位置度。
2 保证零部件制造质量，一、锁止销制造质量，选用合适的材料，一般采用40Cr，完善热处理工艺，采用调质处理，保证锁止销的抗剪切强度和韧度；锁止面及锁止销底径采用高频淬火，保证硬度及耐磨性；锁止销锥面高度尺寸由磨加工改为高频后硬车加工，保证锥面高度的一致性。二、滑动齿套制造质量，采用精度较高的钻削中心加工锁止孔，保证其位置度，并采用复合刀具，锁止面和锁止孔同时加工，保证锁止面和锁止孔的同轴度。
3 改进铆接工艺，对于锁销式同步器来说，铆接是及其重要的一道工序，铆接质量的好坏，直接影响到同步器的可靠性和换挡性能。一、同步环和锁销小过盈配合，采用压机压装到位，二、控制铆接机的铆接压力，三、采用合适的铆接方式，如旋铆或压铆，保证压装后锁销与同步环的垂直度，四、加强铆接后的检测，设计专用检验工装，检查两同步环铆接后的同轴度。
4 改善变速器的整体换挡环境，采用粘度合适的润滑油，既能满足同步器工作时的润滑和冷却，又能保证锥面摩擦时，得到较大的摩擦系数。同时，建议各驾驶员在气温较低时，做好“热车”的步骤，使变速器各零件充分润滑，并使润滑油粘度降低。
结语
通过以上解决措施，从设计、制造质量、铆接工艺及换挡环境等方面系统地对锁销同步器进行改进，可有效地降低锁销式同步器的故障率，提高锁销式同步器的可靠性及换挡质量。

参考文献：
[1] 吴宗泽.机械零件设计手册[M]. 北京：机械工业出版社，2003
[2] 高维山.变速器[M]. 北京：人民交通出版社，1990