簡析同步器齒套倒錐及梅角

1、簡析同步器齒套倒錐及梅角關(guān)鍵詞：同步器；齒套倒錐；梅角；專用檢具一、同步器齒套倒錐和梅角在設(shè) 計及制造中的難點同步器是變速箱中一個復雜關(guān)鍵的部件，齒套又是同步器中一個復雜關(guān)鍵的部 件，而梅角和倒錐工藝又是齒套的一個復雜關(guān)鍵的工藝程序。在汽車換檔的時 候，當順利取得同步時，齒套的梅角面與結(jié)合齒的梅角面接觸，然后順利滑 入，又利用倒錐防止跳檔，所以梅角和倒錐的任何一點形狀與結(jié)構(gòu)的改變，都 會使換檔時的手感及換檔的穩(wěn)定性產(chǎn)生變化，可見齒套梅角及倒錐的設(shè)計與制 造關(guān)系到換檔操作時的手感的舒適性和換檔的穩(wěn)定性，是作為一款變速箱是否 具有優(yōu)秀性能的一項關(guān)鍵技術(shù)。而齒套梅角和倒錐的復雜性在于，梅角加工時同齒

2、套內(nèi)花鍵漸開線齒的倒錐面 產(chǎn)生的交匯線，涉及復雜的三維建模，另外，作為薄壁件的齒套在機加工特別 是熱處理后會產(chǎn)生各種形式的變形，影響尺寸的控制，這些都給齒套梅角的設(shè) 計和加工帶來了困難。、不同時期的同步器齒套倒錐及梅角設(shè)計及檢測方法的不同 在早期德系家橋桑塔納同步器齒套的倒錐和梅角的設(shè)計圖紙中，倒錐的深度尺 寸采用的是標注齒厚的減薄的方法，而梅角深度的標注是中間的棱寬。如圖 l 檢測倒錐深度采用與校對件比對的方法，利用上下兩個球頭，上面球頭同正常 齒兩齒側(cè)接觸，使工件定中心，下面球頭同倒錐齒單面齒側(cè)接觸，測出同校對 件的偏移量即齒厚的減薄量。梅角深度則采用目測棱寬的方法。稍后的美系通 用家橋同

3、步器齒套的倒錐深度的標注的是 M值，梅角深度除標注棱寬寬度外， 還增加了梅角起始圓半徑的最大值和最小值，如圖 2 所示。倒錐深度采用軸向一定位置處測量跨棒距即 M值的方法，梅角深度雖然在目測 棱寬的基礎(chǔ)上增加了梅角起始半徑，但在實際生產(chǎn)中，沒有適合大批量生產(chǎn)的 測量方法，梅角深度也只是采用目測棱寬的辦法。在我廠最近試制的一款同步器齒套中，在 Beta 階段產(chǎn)品圖給出的梅角和倒錐尺 寸除常規(guī)的角度外，倒錐的深度也同樣采用 M值控制，但是測量 M值的點不是 同以往比較成熟的即采用距平面處一定距離作為測量點，而是倒錐與梅角的交 匯點作為 M值的測量點。這種設(shè)計完全從使用角度出發(fā)，因為齒套梅角和倒錐

4、的交匯點正是換檔時最為敏感的關(guān)鍵點，關(guān)系到換檔的行程。但這種設(shè)計給加 工及測量帶來了極大的難度。首先，這一交匯點不是定點，交匯點與倒錐和梅角的深淺，以及倒錐和梅角的角度都有關(guān)，所以常規(guī)的在軸向上一定距離使用球頭測量 M值的檢具不可用 另外交匯點在梅角時形成，前道工序倒錐的尺寸控制需要根據(jù)梅角工藝形成的 交匯點作出調(diào)整。為了能夠測量交匯點 M值，針對交匯點不確定的問題，我們把測量球頭用量替 代，這樣在軸向距離上即使有變動，垂直的量棒也能夠測量 M值。為了達到合理的加工工藝，需把交匯點的 M值換算至軸向一定點的 M值，即給 出加工倒錐工藝時的 M值，以控制倒錐的深淺。換算時應(yīng)首先設(shè)定距孔孔口軸向距

5、離 1.5 處為測量 M值定點，根據(jù)交匯點 M 值，可以得到交匯點分度圓處齒槽寬 El（ 為簡化計算假設(shè)測量圓柱與內(nèi)花鍵齒 接觸點位于分度圓處 ） ，從而推算出倒錐測量點處齒寬 E2'，得出倒錐 M值， 理論計算如下： 分度圓交點處齒寬：E1'=P-E1梅角深度： 如以上公式可以看出，交匯點的 M值，受到倒錐 M值和角度，以及梅角的角度 變化的影響，其中倒錐角度和倒錐深度即倒錐 M值的變化尤為敏感，通過公差 壓縮，即可控制梅角后交匯點的 M值。但理論值的計算是在假定的特定狀態(tài)下得出的，實際制造時，齒套變形或交匯 點處的毛刺飛邊都會帶來及大的誤差，通過前道倒錐的工序來控制梅角后才

6、形 成的尺寸，常常會失之毫厘而差至千里。所以在實際試制過程中，我們首先積 累大量測量的經(jīng)驗值來驗證理論值，并且作出調(diào)整，通過實際測量的對比，計 算得出的理論值與實際測量值是非常接近的。可見，產(chǎn)品圖標注倒錐與梅角交匯點 M值的設(shè)計方法，給零件的制造帶來的困 難，而且公差尺寸也很難控制。在產(chǎn)品 Gamm階a 段，產(chǎn)品圖的這一尺寸標注有所改進，根據(jù)我們的建議，倒錐 M值的標注選擇了距孔口軸向 1.5mm處的位置，并增加了梅角深度尺寸。從圖 紙設(shè)計上可以看出，設(shè)計者仍然非常注重倒錐與梅角交匯點的控制，不過將倒 錐與梅角分別用尺寸控制，從而增強了零件的工藝性。如圖 4 所示：但新增加的梅角深度尺寸存在檢

7、測的問題，為此我們新增了專用檢具。如圖5、圖 6 所示： 但這一尺寸仍舊存在問題，因為兩面梅角的角度和深度在實際制造中存在一定 差異，檢具測頭不可能同時與梅角面接觸，另外，梅角面是否垂直齒套的軸向 面還是與軸向面存在一個夾角都會使測量頭與梅角面的接觸點有很大的不同， 如果存在夾角的話，測量頭實際與梅角面接觸只是一個點。所以，檢具的重復 精度與測量頭的制造精度有很大的關(guān)系，這也是深度檢具的設(shè)計與制造的難、不同標注和檢測方法的優(yōu)點和存在的問題 現(xiàn)在變速器在不斷追求小型化和舒適性，這也使齒套的設(shè)計也趨向精巧，重量 不斷減輕，精度也不斷提高，在幾代同步器齒套的倒錐和梅角的圖紙設(shè)計的不 同中，我們可以看出這種變化。在早期桑塔納同步器齒套中，采用齒厚減薄的 方法測量倒錐深度，雖然直觀符合制造原理，但利用齒厚控制，誤差數(shù)量級比 較大，測量不夠精確。而梅角深度采用目測控制，同樣也存在不夠精確的問 題。后來通用家橋同步器齒套中