同步器滑动齿套综合检具设计及应用

侯沛 代建军

摘 要：文章介绍了一种新型的同步器零件花键综合检具，利用位置度检具设计中的同时测量原理将原有检具结构改进，计算出修正后的关键尺寸。综合工件加工的工艺性改进检具的设计并在企业的批量生产中应用验证。

关键词：同时测量；相关原则；综合检具；人工找正

引言

同步器是汽车变速箱的关键部件之一。同步器滑动齿套的尺寸精度不仅影响同步器总成的装配精度，同时对变速器整箱的使用寿命，精度以及噪音有直接影响。此零件的关键尺寸为两个外花键和一个内花键，这两项结构使它与相关部件结合，最终实现轴与齿轮的同步。为了控制产品质量，我们需要一种有效并且便捷的检具对产品进行检验。

1 产品简介

变速箱同步器中，锁销式是一种常见的结构形式，同步器滑动齿套为其核心部件。齿套的内花键齿圈与输出轴相结合，通过拨叉运动，凹端面外花键齿圈与驱动齿轮相结合，运动至另一侧时，凸端面外花键与变速齿轮相结合。为保证齿圈结合的平稳性，设计对齿套的内花键，和外花键都有精度要求，并且对内外花键有位置度要求。

2 工艺问题

实际生产中，对于该零件的花键综合检验是比较困难的，检测项目通常包括以下几项：（1）内花键综合精度的检测，检测工具为内花键综合塞规（通规）；（2）凹面外花键综合精度的检测，检测工具为外花键综合环规（通规）；（3）凸面外花键综合精度的检测，检测工具为外花键综合环规（通规）；（4）同轴度的检测，检测工具为位置度检具。

按照以上方案进行检测时有以下弊端：（1）需用的检具种类多；（2）检测过程繁琐；（3）不适用于大批量检测时现场操作；（4）不能直观的反映该零件的使用效果。

综合以上分析，需要设计一种更为合理的综合检具以提高检测精度，简化检测步骤，降低检测成本。

3 工艺方案

3.1 测量要素

关联被测要素：齿套凹面外花键和（或）凹面外花键；

关联基准要素：齿套内花键。

位置公差：同轴度0.076

外花键参数 内花键参数

齿数：18 齿数：18

模数：5.3578 模数：3.9687

压力角：30 压力角：20

弧齿厚： 齿槽宽：

最大有效（量规尺寸）：7.9807 最小有效（量规尺寸）：6.34746

跨棒距：108.8873（最小） 跨棒距：62.311（最大）

量棒直径：9.375 量棒直径：6.7945

（注：鉴于技术参数保密，以上参数并非实际产品参数）

3.2 同时检验

为了简化设计方案，检具应考虑使用同时检验。即：在同一基准体系的条件下用同一位置量规检测被测要素的位置公差与基准要素本身的形位公差和尺寸公差。当同时检验时，可用位置量规代替光滑极限量规通端。若综合量规能通过，则表示被测的实际齿廓未超越规定边界。

3.3 检具设计

根据产品的综合公差（同轴度0.076），按照GB 8069-87确定检具测量部位以及定位部位的尺寸公差：

测量部位：Tt=0.119 Tm=0.005 Wm=0.005 Fm：0.010

定位部位：Tt=0.041 Tp=0.003 Wp=0.003 Fp：0.006

工作部位位置公差tp=0.008（以上单位mm）

3.4 综合检具关键部位参数设计

3.4.1 测量部位内花键参数

内花键齿槽宽：

基本尺寸=外花键最大有效弧齿厚+被测 要素形位公=8.0567

极限尺寸=（基本尺寸-Fm）■■=8.0467■■

磨损极限尺寸=（基本尺寸-Fm）-（Tm+Wm）=8.0367

大径=工件外花键大径最大值+0.3X模数=100.5657

渐开线终止圆直径=工件外花键大径最大值+0.2X模数=100.0299

小径=齿形起始点直径（MAX）K7=91.16■■

3.4.2 定位部位外花键参数：

外花键齿厚：

基本尺寸=内花键最小有效齿槽宽=6.34746

极限尺寸=（基本尺寸-基本偏差Fp）■■=6.34146■■

磨损极限尺寸=（基本尺寸-Fp）-（Tp+Wp）=6.33546

大径=齿形终止点直径（MIX） k7=75.2856■■

渐开线起始圆直径=工件内花键小径最小值-0.2X模数=68.59906

小径=工件内花键小径最小值-0.3X模数=68.20219

3.5 检具制造方案及改进

为了保证最终的位置度尺寸（同轴度0.008），必须提高心轴，本体和环规的制造精度。

环规制造很难保证止口（φ114）与内花键的同轴度，变化设计方案，将定位止口φ114结构去掉，环规与本体直接用圆柱销连接。装配检具时先找正环规齿圈与φ31.747内孔同轴，压入圆柱销固定环规与本体，再安装心轴，将整个检具的精度换成了人工找正环规中心的精度。相较上一种方案，提高了整个检具的制造工艺性和精度。

4 结束语

该检具的设计，基于六项互换性原则，参考位置度量规和花键综合检具的设计，从设计理念上兼顾了产品对内外花键本身精度和相关联位置精度，更为高效和综合的对产品进行检测。该检具的制造，通过反复几次的改进，在保证精度的同时，解决了原先加工工艺性不强的缺陷。该检具已在车间批量检验使用，效果良好。不仅在实际生产中验证了检具的设计方案，同时极大地减小了检验的工作强度，在同类型产品的检验中也逐步进行推广。另已将该检具方案申请实用新型国家专利，专利公开号：CN202709936U。

参考文献

[1]黄丹中.轿车变速器同步器设计和研究[D].上海：同济大学，2002.

[2]寥念钊，古莹蓭，莫雨松，等.互换性与测量技术[M].北京：中国计量出版社，1991.

[3]叶伟昌.刀具模具设计简明手册[M].北京：机械工业出版社，1999.