[0072]如上所述的本发明的改进同步器齿毂I，其较佳的实施例中，相邻的所述减重槽11之间设有加强筋12，所述加强筋12的厚度与减重槽11底部厚度相等。
[0073]在对现有的同步器齿毂的再优化设计的过程中，在保证齿毂使用功能的情况下，需要保证同步器齿毂各部位的材料厚度大致相当，以适于生产制造(尤其是适用于金属粉末注射成形技术)，并同时可达到满应力设计，充分提高材料利用率。
[0074]请参阅图5所示，如上所述的本发明的改进同步器齿毂I，其较佳的实施例中，所述改进同步器齿毂I的所述减重槽11的设置形成在所述改进同步器齿毂工作时的润滑油导向流路。其较佳的实施方式中，当齿毂转动时，润滑油进入到连通所述减重槽的油槽13内，再进入减重槽；由于每条润滑油导向流路均为一端开口一端封闭，因此，当减重槽中的油液压力会逐步升高，当压力足够高时，润滑油可顶开压在改进同步器齿毂端面的换挡齿轮，以油膜的形式扩散到齿毂端面与换挡齿轮端面之间，减少齿毂端面的磨损，借此，进一步改善了本发明的改进同步器齿毂表面的润滑和耐磨性。
[0075]如图所示，连通所述减重槽11的所述油槽13为半圆形截面的导油槽，连通各减重槽11中的存油，使齿毂转动时润滑油在减重槽11中流动，在齿毂与齿轮接触面间形成油膜，提高润滑效果。较佳的，所述油槽的界面直径为1_。
[0076]本发明的改进同步器齿毂，为了对其进行更好的说明，以现有常用的一种变速器同步器齿毂I’(请参阅图1所示)为例，第一，通过建立该同步器齿毂三维模型，并对其进行CAE分析，得到该同步器齿毂的应力分布云图。第二，因为MM工艺生产的材料力学性能要明显优于压制烧结粉末冶金制作的同种材料，在优化同步器齿毂时可去除原同步器齿毂I’的低应力区域的材料，使优化后的同步器齿毂的材料分布更合理，利用更充分;故较优地，本例中选择以金属粉末注射成形(MIN)技术制造改进同步器齿毂，因此选择适合MIN工艺的材料FN04MO。第三，根据应力分布分析结果以及所选材料的参数，对同步器齿毂的三维模型进行拓扑优化和形状优化，去除所述同步器齿毂低应力区域的材料，形成所述改进同步器齿毂I的模型(参阅图4所示)；同时，在去重时，注意现有同步器齿毂几何特征呈现120°周期对称的特点，因此去重形成的减重槽11也是沿圆周方向分布，并呈120°周期对称。为保证去重后的本发明的改进同步器齿毂I拥有足够的刚度，相邻减重槽11之间形成有加强筋12，且该加强筋12的宽度与减重槽11底部厚度大致相等。去掉减重材料后的在轮辐上的加强筋12走向应与改进同步器齿毂I受力工作时内应力走向相符，以满足受力要求。第四，采用金属粉末注射成形工艺生产制造出本发明的改进同步器齿毂I。而通过实际的再检验，经过有限元分析，优化后的本发明的改进同步器齿毂I的最大应力与现有的原同步器齿毂的最大应力接近，最大应力接近所选材料屈服极限的一半，其刚度、强度、疲劳强度、耐磨性更好，具有更好的力学性能和表面质量;并且具有十分均匀的金相组织，材料的性能各向同性会更好，且材料的屈服极限由原同步器齿毂的材料的690MPa提高到1340MPa，增长近一倍，改进同步器齿毂的表面硬度由原来的340HV5增加到430HV5，耐磨性得到巨大的提高；同时整套改进同步器齿毂的重量由原来的880g降到825g，其重量比原同步器齿毂减少了 55g，实现了有效减重。
[0077]相较于原同步器齿毂I’的设计，如图1所示，由于设计制作方法的原因，为保证零件的强度和疲劳强度，以及几何特征复杂性的限制，无法设置减重槽的，而全部做成了实心结构，增加了同步器齿毂的重量和惯性，浪费了材料，且性能相对锻件机加工有所下降。
[0078]综上所述，本发明的改进同步器齿毂及其制作方法，通过对现有同步器的再优化设计，根据设计需求进行制造，有效地实现了同步器齿毂的减重结构，使本发明的改进同步器齿毂达到了现有同步器齿毂所不具有的更优的机械和力学性能，降低生产成本，提高了材料的利用率。
[0079]以上所述仅为本发明示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
【主权项】
1.一种改进同步器齿毂的制作方法，其特征在于，该制作方法包括: 步骤一，选取一同步器齿毂，建立该同步器齿毂的三维模型，并对该同步器齿毂的三维模型进行计算机辅助工程分析； 步骤二，选取制作该改进同步器齿毂的材料，获得所述材料的屈服极限强度和抗拉极限强度； 步骤三，根据步骤一中的所述计算机辅助工程分析的结果以及步骤二中的屈服极限强度和抗拉极限强度对所述同步器齿毂的三维模型进行拓扑优化及形状优化，去除所述同步器齿毂低应力区域的材料，形成所述改进同步器齿毂的模型； 步骤四，依照该改进同步器齿毂的模型和所选的所述材料，通过金属粉末注射成形制作所述改进同步器齿毂。2.如权利要求1所述的改进同步器齿毂的制作方法，其特征在于，步骤一中的所述计算机辅助工程分析包括:对所述同步器齿毂的三维模型进行有限元仿真计算，得到所述同步器齿毂在工作状态下的应力分布，以及工作最大应力。3.如权利要求1所述的改进同步器齿毂的制作方法，其特征在于，步骤三中的所述拓扑优化及形状优化的内容包括: a、设定优化后的所述改进同步器齿毂的最大应力小于所述材料的屈服极限，优化后的所述改进同步器齿毂的刚度高于或等于优化前所述同步器齿毂的刚度； b、设定优化后的所述改进同步器齿毂的最大应力为所述材料的屈服极限强度的1/2处，且上下浮动10%。4.如权利要求3所述的改进同步器齿毂的制作方法，其特征在于，步骤三中的所述拓扑优化及形状优化的内容还包括: C、于所述改进同步器齿毂上设置有减重槽的方式去除所述同步器齿毂低应力区域的材料，所述减重槽呈120°圆周方向对称，所述减重槽各壁面采用最大圆角过渡。5.如权利要求1所述的改进同步器齿毂的制作方法，其特征在于，步骤四中的所述金属粉末注射成形的制作过程包括: 确定脱脂烧结收缩比，设计并制作所述改进同步器齿毂的注射模具； 将所述材料的粉末与粘结剂混炼制作喂料，将所述喂料投入注射机中，注射进所述注射模具的型腔内，一体成形生坯； 对所述生坯进行脱脂烧结，并进行热处理和抛光。6.如权利要求5所述的改进同步器齿毂的制作方法，其特征在于，所述材料选择为:FN04Mo 或 M 頂-4605。7.如权利要求5所述的改进同步器齿毂的制作方法，其特征在于，在步骤三中所述拓扑优化及形状优化内容还包括: 优化后的所述改进同步器齿毂相较于优化前的所述同步器齿毂，在其设有滑块槽及U形槽时，其内齿圈齿根处、滑块槽及U形槽处的应力会增加，而应力增加的比例小于所述改进同步器齿毂所用材料相较于所述同步器齿毂所用材料的屈服极限增加的比例。8.—种改进同步器齿毂，其特征在于，其采用权利要求1至7任意一项所述的改进同步器齿毂的制作方法制造，所述改进同步器齿毂设有减重槽，所述减重槽设置于所述同步器齿毂应力分布低于其最大应力值15%的区域。9.如权利要求8所述的改进同步器齿毂，其特征在于，相邻的所述减重槽之间设有加强筋，所述加强筋的厚度与减重槽底部厚度相等。10.如权利要求8或9所述的改进同步器齿毂，其特征在于，所述改进同步器齿毂的所述减重槽的设置形成润滑油导向流路。
【专利摘要】本发明公开了一种改进同步器齿毂及其制作方法，包括以下步骤：选取一同步器齿毂，建立该同步器齿毂的三维模型，并对该同步器齿毂的三维模型进行计算机辅助工程分析选取制作该改进同步器齿毂的材料，获得所述材料的屈服极限强度；根据所述计算机辅助工程分析的结果以及材料的屈服极限强度对所述同步器齿毂的三维模型进行拓扑优化及形状优化，去除所述同步器齿毂低应力区域的材料，形成所述改进同步器齿毂的模型；依照该改进同步器齿毂的模型和所选的所述材料，通过金属粉末注射成形制作所述改进同步器齿毂。本发明能够有效地对同步器齿毂进行结构减重，提高其机械及力学性能。
【IPC分类】B22F3/22, F16D23/02
【公开号】CN105587785
【申请号】CN201610091461
【发明人】黄若, 李森凯, 彭建国
【申请人】江西慧泰粉末注射成形产业科技协同创新有限公司
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2016年2月18日