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环形弹簧同步器工作性能及失效机理研究
| 论文题名： | 环形弹簧同步器工作性能及失效机理研究 |
| 关键词： | 变速器;同步器;环形弹簧;疲劳断裂;应力强度 |
| 摘要： | 变速器是汽车传动系统核心部件，对整车的行驶性能、安全性能和乘坐舒适性有着至关重要的影响。而同步器是变速器换挡关键部件，同步器同步性能优劣直接影响到变速器换挡性能。文章通过对环形弹簧同步器的技术参数及工作过程展开研究，了解其工作过程中的动力学和运动学特性，认识技术参数对换挡性能影响，分析同步环摩擦磨损及疲劳损伤及断裂，以期为同步器设计提供新的方法和思路。 通过对环形弹簧同步器结构型式进行研究，将同步过程按同步零件间相互作用关系划分为九个阶段。对同步器同步作用起关键影响的技术参数，如锥面半角、锁止角、环形弹簧刚度等参数进行分析计算，得到环形弹簧同步器性能基本理论计算方法。 通过对预同步弹簧刚度进行计算，结合有限元分析，得到结果一致的预同步弹簧力，并据此计算预同步完成时刻同步环与齿毂转速差以及内锥面力矩。将此结果作为载荷边界条件对同步环凸肩处截面进行疲劳断裂分析，计算危险截面的应力强度因子，确定裂纹类型和裂纹扩展角。由于同步环使用过程内锥面磨损，凸肩承载面积减小，文章还分析了凸肩接触面大小与裂纹扩展机理之间的联系。 同步环锥面摩擦作用是同步环实现快速同步的关键。通过建立同步环内锥面数值分析模型，分析了同步力作用下内锥面各螺纹齿顶面变形和接触应力，在此基础上提出了同步环内锥面径向相对变形量的概念。研究发现，内锥面螺纹齿径向相对变形量与齿顶面接触应力直接关联，而螺纹齿顶面接触应力还直接影响到同步环内锥面摩擦磨损，因此内锥面径向相对变形量与同步环磨损有关联作用。利用M-B分型接触理论和Archard黏着磨损理论，分析得到同步环同步环同步次数与同步环内锥面失效关系。 利用GSQA换挡性能测试系统对整车换挡性能进行实测，换挡手柄力、行程与换挡时间关系曲线被呈现出来。截取换挡曲线中同步环滑转过程，并利用MATLAB数学编程软件进行同步力转换和曲线拟合，最终得到同步力与滑转时间关系曲线，并以此建立同步器数学分析模型，分析并得到同步器参数对换挡性能的准确关系曲线。 |
| 作者： | 杨灿 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 黄松;华林 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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