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同步器的基本原理，是靠同步環(huán)的錐面在兩個齒輪之間進行摩擦，使快的減慢，慢的加快。達到同步后，才能使齒圈接合。同步器有常壓式、慣性式、自動增力式等種類。廣泛采用的是各種形式的慣性同步器。

相鄰檔位相互轉換時，應該采取不同操作步驟的道理同樣適用于移動齒輪換檔的情況，只是前者的待接合齒圈與接合套的轉動角速度要求一致，而后者的待接合齒輪嚙合點的線速度要求一致，但所依據(jù)的速度分析原理是一樣的。 變速器的換檔操作，尤其是從高檔向低檔的換檔操作比較復雜，而且很容易產(chǎn)生輪齒或花鍵齒間的沖擊。為了簡化操作，并避免齒間沖擊，可以在換檔裝置中設置同步器。慣性式同步器是依靠摩擦作用實現(xiàn)同步的，在其上面設有專設機構保證接合套與待接合的花鍵齒圈在達到同步之前不可能接觸，從而避免了齒間沖擊。

同步器有常壓式，慣性式和自行增力式等種類。

慣性式同步器結構

在掛三檔時，用撥叉3撥動接合套8并帶動滑塊2一起向左移動。當滑塊左端面與鎖環(huán)9的缺口12的端面接觸時，便推動鎖環(huán)9壓向齒輪1，使鎖環(huán)9的內(nèi)錐面壓向齒輪1的外錐面。由于兩錐面具有轉速差（n1＞n9），所以一接觸便產(chǎn)生摩擦作用。齒輪1即通過摩擦作用帶動鎖環(huán)相對于接合套超前轉過一個角度，直到鎖環(huán)9的缺口12與滑塊的另一側面，接觸時，鎖環(huán)便與接合套同步轉動。此時，接合套的齒與鎖環(huán)的齒錯開了約半個齒厚，從而使接合套的齒端倒角面與鎖環(huán)相應的齒端倒角面正好互相抵觸而不能進入嚙合。

當變速器由二檔換入三檔（直接檔）時，接合套8從二檔退到空檔，齒輪1和接合套 8連同鎖環(huán)9都在其本身及其所聯(lián)系的一系列運動件的慣性作用下，繼續(xù)沿原方向旋轉。駕駛員的換檔操縱力通過接合套作用于鎖環(huán)的鎖止角斜面上，在此斜面上產(chǎn)生的法向壓力為N。法向壓力N可分解為軸向力F1和切向力F2。切向力F2所形成的力矩M2有使鎖環(huán)相對于接合套向后（用箭頭指示M2）轉動的趨勢，稱為撥環(huán)力矩。軸向力 Fl則使齒輪1 通過摩擦錐面對鎖環(huán)9作用一與轉動方向同向摩擦力矩M1（用箭頭指示M1）。這一摩擦力矩M1阻止鎖環(huán)相對接合套向后退轉。如果撥環(huán)力矩M2大于摩擦力矩M1，則鎖環(huán)9即可相對于接合套向后退轉一個角度，以便二者進入接合；若M2＜M1（此時還有滑塊對鎖環(huán)缺口一側的阻擋作用），則二者相對位置不變，不可能進入接合。在設計同步器時，適當?shù)剡x擇鎖止角和摩擦錐面的錐角，便能保證在達到同步（n1=n9）之前，齒輪1施加在鎖環(huán)9上的摩擦力矩M1總是大于切向力F2形成的撥環(huán)力矩M2，不論駕駛員通過操縱機構加在接合套上的軸向推力有多大，接合套齒端與鎖環(huán)齒端總是互相抵觸而不能接合。

鎖環(huán)9對接合套的鎖止作用是由于上述摩擦力矩M1造成的。因為此摩擦力矩的作用與鎖環(huán)9（及與之連接的接合套8、花鍵轂7、變速器輸出軸及整個汽車等）和齒輪1（及與之連接的離合器從動部分和變速器內(nèi)部分齒輪）兩部分的轉動慣性有關，故稱此種同步器為"慣性式"同步器。

全同步式變速器上采用的是慣性同步器，它主要由接合套、同步鎖環(huán)等組成，它的特點是依靠摩擦作用實現(xiàn)同步。接合套、同步鎖環(huán)和待接合齒輪的齒圈上均有倒角（鎖止角），同步鎖環(huán)的內(nèi)錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸產(chǎn)生摩擦。鎖止角與錐面在設計時已作了適當選擇，錐面摩擦使得待嚙合的齒套與齒圈迅速同步，同時又會產(chǎn)生一種鎖止作用，防止齒輪在同步前進行嚙合。當同步鎖環(huán)內(nèi)錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸后，在摩擦力矩的作用下齒輪轉速迅速降低（或升高）到與同步鎖環(huán)轉速相等，兩者同步旋轉，齒輪相對于同步鎖環(huán)的轉速為零，因而慣性力矩也同時消失，這時在作用力的推動下，接合套不受阻礙地與同步鎖環(huán)齒圈接合

，并進一步與待接合齒輪的齒圈接合而完成換檔過程。

輸出軸三擋齒輪6與輸入軸三檔齒輪2的齒數(shù)之比（z6/z2）大于輸出軸四擋齒輪5與輸入軸四擋齒輪4 的齒數(shù)之比（z5/z4）。由相互嚙合傳動齒輪的轉速與齒數(shù)關系（n2/n6=z6/z2，n4/n5=z5/z4），可以得出齒輪2與齒輪6轉速之比（n2/n6）大于輸入軸四擋齒輪4與輸出軸四擋齒輪5  轉速之比（n4/n5）的結論。而輸出軸三擋齒輪6與齒輪5的轉速又是一樣的（n6=n5），所以在傳動過程中，齒輪2轉速永遠比齒輪4轉速高，即n2>n4。當變速器從低速檔（三檔）換人高速檔（四檔）時，首先要踩離合器踏板，使離合器分離，接著通過變速桿等將接合套3右移，進入空檔位置。在接合套3與齒輪2剛分離這一時刻，兩者轉速還是相等的，即n3=n2。而n2>n4，由此可以得出n3>n4，即接合套3的轉速大于齒輪4轉速的結論。這時如果立即把接合套3推向齒輪4上接合齒圈，就會發(fā)生打齒現(xiàn)象。

此時，由于變速器處于空檔，接合套和齒輪之間沒有聯(lián)系，離合器從動盤又與發(fā)動機脫離，所以接合套與齒輪的轉速都在分別逐漸降低。 因為齒輪與齒輪、輸出軸、萬向傳動裝置、驅動橋、行駛系以及整個汽車聯(lián)系在一起，慣性很大，所以n4下降較慢；而接合套只與輸入軸和離合器從動盤相聯(lián)系，慣性很小，故n3下降較快。因為n3原先大于n4，n3下降得又比n4快，所以過一會兒后，必然會有n3＝n4（同步）的情況出現(xiàn)。最好能在n3＝n4的時刻使接合套右移而掛入四檔。 與接合套聯(lián)系的一系列零件的慣性越小，則n3下降得越快，達到同步所需時間越少，并且在同樣速度差的情況下，齒間的沖擊力也小，因此離合器從動部分轉動慣量應盡可能小一些。