目前对同步器的研究,主要偏向于换挡过程试验研究、理论物理模型推导、动力学仿真以及对部分零件的结构优化。其中,同步器的试验研究虽然能够较为真实的反映换挡过程的真实情况,但并不能观察到各零件的真实运动情况,且试验成本高昂;模型推导和动力学仿真研究着重分析了同步器中的运动学问题、换挡力和换挡时间,而缺少了对同步器中故障问题的分析研究;同步器的结构优化,往往是设计人员根据经验对拨叉、弹簧等的改进,然后利用试验分析改进效果,效率较低。本文以某商用车变速器中单锥面锁环式同步器为研究对象,针对其现实中出现的强度破坏、磨损和烧灼等现象,利用虚拟仿真技术分析同步器换挡过程中产生故障的原因,并加以改进。将同步器的换挡过程划分成五个阶段,预同步阶段、同步阶段、解锁阶段、啮合阶段和换挡完成阶段。根据这五个阶段的特征,具体分析研究内容如下:(1)建立同步器动力学模型,分析其换挡过程并提取换挡力、拨叉位移等参数;(2)将动力学分析获得的参数作为边界条件,建立对称拨叉、不对称拨叉同步器有限元动态模型,分析对比换挡过程中出现应力集中、破坏的原因;(3)针对不对称拨叉两臂不同刚度而产生的偏载及应力集中现象,确认设计变量、约束条件和优化目标,对其进行拓扑优化和形状优化,并将优化后拨叉与同步器装配,进行有限元分析并与优化前结果进行对比,验证拨叉优化的有效性。从动力学分析、有限元分析和结构优化三个方向对单锥面锁环式同步器进行分析,旨在提高同步器研究设计效率,改善同步器换挡性能,并降低不对称拨叉产生的偏载、应力集中,延长同步器使用寿命。