雙離合器自動變速器的七檔齒輪變速器設(shè)計【含全套CAD圖紙】

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購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目 雙離合器自動變速器的 七檔齒輪變速器設(shè)計 專 業(yè) 學(xué) 號 學(xué) 生 指 導(dǎo) 教 師 答 辯 日 期 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 姓 名： 院 （系）： 專 業(yè)： 班 號： 任務(wù)起至日期： 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 雙離合自動變速器的七檔齒輪變數(shù)器設(shè)計 立題的目的和意義： 雙離合器式自動變速器（ 是由雙軸式手動變速器發(fā)展而來的。他即保留了結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高的優(yōu)點，又具有電液控制方式的優(yōu)點，改善了換擋品質(zhì)，降低了油耗、故障率 和制造成本。目前國內(nèi)外有許多汽車大公司與學(xué)者在致力于雙離合式自動變速器的開發(fā)與研究，并已在多款車上應(yīng)用。因此研究雙離合自動變速器的工作特性，并對其齒輪變速器進(jìn)行設(shè)計，是非常重要和必須的。 本課題的選擇充分考慮了研究課題對汽車專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)和工作的指導(dǎo)作用，對本課題的研究能夠使學(xué)生了解汽車總成部件的設(shè)計方法，通過本課題的研究學(xué)生可以完成專業(yè)課程的實踐總結(jié)，獲得一定的工程設(shè)計工作方法 。 技術(shù)要求與主要內(nèi)容： （ 1） 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩（ Nm/ 250/5000；發(fā)動機最大功率（ Kw/:200/6200; 輪胎類型與規(guī)格： 245/40車最高車速： 250Km/h; 前軸負(fù)荷： 8000N； 后軸負(fù)荷： 7000N 輪胎氣壓： 向盤操縱力：不超過 200N； （ 2） 設(shè)計方法與設(shè)計過程參照汽車設(shè)計變速器設(shè)計規(guī)定進(jìn)行。 （ 3） 要求研究汽車汽車設(shè)計、機械制圖、機械設(shè)計、材料力學(xué)等相關(guān)知識，并將這些知識有機結(jié)合、熟練運用； （ 4） 要求對雙離合器式自動變速器的七檔齒輪變速器進(jìn)行主要參數(shù)的選擇與設(shè)計計算，工藝合理、成本低、可靠性高； （ 5） 用 件圖，設(shè)計表達(dá)設(shè)計 一、 其中主要的設(shè)計內(nèi)容有： 1. 變速 器主要參數(shù)的選擇 2. 變速器齒輪參數(shù)的確定 3. 變速器結(jié)構(gòu)元件 的設(shè)計 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 4. 齒輪的強度計算及校核 、 軸的計算和校核 以及其他 零 部 件的強度計算及校核 ， 最后進(jìn)行變速器整體的性能分析，在對各種結(jié)構(gòu)件進(jìn)行了分析計算后，繪制變速器的整體裝配圖及各主要零部件的零件圖。 二、論文要求 10 篇以上（其中不少于 2 篇外文文獻(xiàn)） 構(gòu)清晰合理，符合規(guī)范 5000字以上。 三、設(shè)計（論文）完成后應(yīng)提交的成果 進(jìn)度安排： 第 1題，進(jìn)行調(diào)研，收集 資料，完成開題報告。 第 3周：研究結(jié)構(gòu)原理、設(shè)計步驟與設(shè)計方法，確定總體方案。 第 4要參數(shù)的選擇與設(shè)計計算。 第 8：完成所設(shè)計裝配圖與零件圖圖紙。 第 11周：完成設(shè)計修改 ;整理完成設(shè)計說明書，結(jié)題。 第 12周：準(zhǔn)備答辯 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 指導(dǎo)教師簽字 _ 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)論文開題報 告 學(xué)生姓名 系部 專業(yè)、班級 指導(dǎo)教師姓名 職稱 從事 專業(yè) 是否外聘 是否 題目名稱 雙離合器自動變速器的七檔齒輪變速器設(shè)計 一、論文的目 的、意義及研究發(fā)展方向 1、課題研究的目的、意義 傳統(tǒng)的汽車自動變速器主要有液力機械式自動變速器（ 無級自動變速器（ 及近幾年開發(fā)的電控機械式自動變速器（ 有較好的駕駛舒適性，操作簡單，技術(shù)成熟，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、傳動效率低、油耗較高 ;有良好的操作性、駕駛舒適性和較高的 傳動效率，但成本也較高，且目前只適用于小排量轎車； 通過在手動變速器上加裝計算機控制的操縱系統(tǒng)來實現(xiàn)自動變速控制具有機構(gòu)簡單、效率高、成本低等特點，使用手動變速器實現(xiàn)自動換擋成為可能。但換擋時要切斷動力（分離離合器），在動力切斷和再次接合時必然引起傳動系統(tǒng)沖擊，同時動力切斷過程也造成了動力損失，影響了車輛的乘坐舒適性和動力性，目前只能在低檔轎車和重型車輛上應(yīng)用。 為從根本上解決 斷動力換擋帶來的問題，近年來出現(xiàn)了一種雙離合器式自動變速器 ( 繼承了手 動變速器傳動效率高、安裝空間緊湊、質(zhì)量輕、價格低等許多優(yōu)點，而且實現(xiàn)了動力換擋，這不僅保證了車輛的加速性，而且由于車輛不再產(chǎn)生由于換擋引起的急劇減速情況，也極大地改善了車輛運行的舒適性。所以我設(shè)計一款 雙離合器自動變速器的七檔齒輪變速器。 推廣使用方面的一個顯著的優(yōu)點是它幾乎不受傳遞功率的限制，應(yīng)用范圍廣，它既可以應(yīng)用在大型載重汽車、城市公共汽車、工程機械、中型貨車等大中型車輛上，使駕駛員免于頻繁的換擋操作，而且由于它的換擋時間很短，也可以應(yīng)用在運動型車輛上。通常在功率較大的車輛中，它的應(yīng)用更為有利。 這是因為，一般情況下它有兩根傳動軸是同心的，即中間的一根傳動軸是實心的，而套在他外面的則是一根空心的，由于軸的剛度、強度以及結(jié)構(gòu)尺寸等方面的原因，較大的傳動軸軸徑有利于雙離合自動變速器的設(shè)計，多適合功率較大的車輛，對于小功率車輛，如果要開發(fā)設(shè)計雙離合器式自動變速器，也可以采用雙中間軸的布置方案。這種方案不再采用軸套的方式，而是采用了兩個獨立的中間軸，其剛度和強度都不再有問題，而且這樣設(shè)計的雙離合器式自動變速器軸向尺寸非常緊湊。 推廣使用方面的另一個顯著的優(yōu)點生產(chǎn)成本低。它是靠離合器和齒輪傳遞動力的， 復(fù)雜程度低，購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 對現(xiàn)有的手動擋變速器生產(chǎn)線稍加改造就可以轉(zhuǎn)而生產(chǎn) 分利用原有手動變速器生產(chǎn)設(shè)備，生產(chǎn)廠將產(chǎn)品升級到自動變速器。 2、課題研究發(fā)展方向 相鄰各檔的被動齒輪交錯與兩輸入軸齒輪技術(shù)導(dǎo)向嚙合 ,配合兩離合器的控制 ,能夠?qū)崿F(xiàn)在不切斷動力的情況下轉(zhuǎn)換傳動比 ,從而縮短換檔時間 ,有效提高換檔品質(zhì)。 裝空間緊湊、重量輕、價格便宜等許多優(yōu)點 ,而且實現(xiàn)了換檔過程的動力換檔 ,即在換檔過程中不中斷動力 ,這不僅對 說是一個巨大的進(jìn) 步 ,而且還保留了 換檔品質(zhì)好的優(yōu)點 ,因此是自動變速器的發(fā)展方向。 3、課題國外的研究狀況 1940 年 ,學(xué)教授 一個申請了 利 ,隨后保時捷也發(fā)明了專用于賽車的雙離合變速器 (然而 ,在那個時代 ,未能成功將 術(shù)投入批量生產(chǎn)。到了 20 世紀(jì) 90 年代末期 ,大眾公司和博格華納攜手合作生產(chǎn)第一個適用于大批量生產(chǎn)和應(yīng)用于主流車型的 2002 年 ,用在德國大眾高爾夫 奧迪 。 2003 年 ,其相繼推廣到高爾夫等其他車型上 。 2004 年 ,德國大眾途安車型上首次與 油發(fā)動機匹配。到 2006 年 ,搭載 大眾車型累計達(dá)到 70 萬輛。 2007 年 ,法拉利、雷諾等公司紛紛推出了各自的賽車 ,一個共同的特點是全都搭載了類似 變速器。同時 ,司開發(fā)出了 機 ,并裝備在 車上。 司與 司合作 ,共同開發(fā)帶有干式離合器的為平行軸式變速器 (目前的 型多為扭矩在 350右的中級車 ,現(xiàn)在正準(zhǔn)備向扭矩在150右的小型車發(fā)展。日本 一家小型車巨頭已經(jīng)確定引入 久將會有 的小型車批量推向市場。 4、課題國內(nèi)的研究狀況 目前，國內(nèi) 目模式為中發(fā)聯(lián)提供 心模塊，國內(nèi)整車廠自己生產(chǎn)箱體和總成。由于各個成員間開發(fā)實力以及條件的原因， 次合資并未成功。其中，一汽在長春的 成合資公司預(yù)計 2011 年底投產(chǎn)；上汽則在吉孚的幫助下自行開發(fā) 成；長安、江淮將組團(tuán)開發(fā)總成的研發(fā)成果和生產(chǎn)線；合資后的廣汽將利用杭州 產(chǎn) 成；手握 吉利也具備了研制和制造總成的能力；奇瑞將利用自建的總成生產(chǎn)線以及來 自于 變速器技術(shù)人員來開發(fā) 成；華晨和長城則計劃從上汽或一汽采購總成?！岸魏腺Y”的失敗在一定層面上說明國內(nèi)自主 品上都急切想邁出市場“第一步”。國內(nèi)自主品牌也在同步進(jìn)行著 機的實驗開發(fā)，并取得了相當(dāng)大的進(jìn)步和一些值得推崇的經(jīng)驗，比如一汽、吉利、上汽以及江淮等等。 目前一汽的第一款 品 6研發(fā)工作已經(jīng)完成，在重量、動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性方面具有明顯優(yōu)勢。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 二、論文基本內(nèi)容 1、變速器總體概述 2、雙離合器式自動變速器的七檔齒輪變速器變速器結(jié)構(gòu)方案分 析 3、雙離合器式自動變速器的七檔齒輪變速器主要參數(shù)確定 4、雙離合器式自動變速器的七檔齒輪變速器主要參數(shù)的選擇與設(shè)計計算； 5、同步器的主要參數(shù)的確定 三、 研究方法 1、本課題的技術(shù)路線如下圖 2、 要解決的主要問題和技術(shù)關(guān)鍵 1）、變速器的結(jié)構(gòu)型式及的選擇； 2）、變速器軸的結(jié)構(gòu)選擇； 3）、校核部件解決變速器的壽命問題 ; 4）、設(shè)計方法與設(shè)計過程參照汽車設(shè)計變速器設(shè)計規(guī)定進(jìn)行。 5）、運用汽車汽車設(shè)計、機械制圖、機械設(shè)計、材料力學(xué)等相關(guān)知識，并將這些知 識有機結(jié)合、熟練運用； 6）、工藝合理、成本低、可靠性高； 7)、用 件圖，設(shè)計表達(dá)設(shè)計 變速器主要參數(shù)選擇 變速器各檔齒輪的設(shè)計計 變速器的基本設(shè)計方案 變速器軸的設(shè)計計算 變速器齒輪的校核 變速器軸的校核 滾動軸承選擇和計算 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 四、設(shè)計（論文）進(jìn)度安排 第 12 周：選題，進(jìn)行調(diào)研，收集資料，完成開題報告。 第 3 周：研究結(jié)構(gòu)原理、設(shè)計步驟與設(shè)計方法，確定總體方案。 第 47 周：主要參數(shù)的選擇與設(shè)計計算。 第 810 周：完成所設(shè)計裝配圖與零件圖圖紙。 第 11 周：完成設(shè)計修改 ;整理完成設(shè)計說明書，結(jié)題。 第 12 周：準(zhǔn)備答辯 五、主要參考資料 1 郭新華 北京 ： 高等教育 出版社， 二版 2 王望予 北京 ：機械工業(yè)出版社， 四版 3 劉惟信 北京 ： 清華大學(xué)出版社， 一版 4 程燕平 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 一版 5 王春香 北京：科學(xué)出版社， 一版 6 王黎欽 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)， 四版 7 劉品 機械精度設(shè)計與檢測基礎(chǔ) 哈爾濱工業(yè)出版社， 五版 8 汽車工程手冊委員會 設(shè)計篇 出版社， 一版 9L(0088 289 A 1,2002 10 E) O:11 李健 雙離合式自動變速器換擋品 質(zhì)研究 期刊論文 2009(5) 12 荊崇波 郭曉林 雙離合器自動變速器及其應(yīng)用前景分析 期刊論文 2005 六、指導(dǎo)教師評語 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 I 摘 要 雙離合器自動變速器由電控機械式自動變速器發(fā)展而來，它綜合了液力機械自動變速器（ 電控機械自動變速器（ 優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)動力換擋、減少了換檔時間、提高了換檔品質(zhì)、極大地提高了汽車的舒適性和操縱性。 本設(shè) 計以雙離合器式自動變速器的結(jié)構(gòu)和工作原理為基礎(chǔ)，針對干式雙離合器自動變速器的設(shè)計方法， 分析 了 各種不同變速器的布置方案 并 選定了本變速器的最終布置方案 。 對變速器中的主要零件包括齒輪形式、換擋結(jié)構(gòu)形式作了闡述并進(jìn)行了選擇并對變速器的傳動比的范圍、中心距做初步的選擇和設(shè)計。對變速器中的齒輪的模數(shù)、壓力角、螺旋角、進(jìn)行了選擇 并計算出齒輪其他的相關(guān)參數(shù)和對齒輪的校核。對 軸 的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行設(shè)計和軸承的選用 并 對其 進(jìn)行了校核。 關(guān)鍵詞： 雙離合器；自動變速器；傳動比；齒輪；軸 CT T) It of of be In of is on of of of of a on on of 錄 摘 要 . I . 1 章 緒 論 . 1 題研究的目的和意義 . 1 題的研究現(xiàn)狀 . 3 題的研究內(nèi)容及技術(shù)路線 . 5 第 2 章 雙離合器自動變速器傳動方案的確定 . 7 . 7 . 11 式雙離合器性能分析 . 11 式雙離合器性能分析 . 12 . 13 章小結(jié) . 13 第 3 章 雙離合器自動變速器的設(shè)計與計算 . 14 速器主要參數(shù)的選擇 . 14 動比范圍 . 14 速器各檔傳動比的確定 . 14 心距的選擇 . 16 速器的外形尺寸 . 17 輪參數(shù)的選擇 . 17 檔齒輪齒數(shù)的分配 . 19 速器齒輪的變位 . 21 速器齒輪強度校核 . 26 輪材料的選擇原則 . 26 . 27 速器齒輪彎曲強度校核 . 27 齒接觸應(yīng)力校核 . 32 的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計 . 34 選軸的直徑 . 34 的強度驗算 . 36 的剛度計算 . 36 的強度計算 . 42 承選擇與壽命計算 . 50 出一軸軸承的選擇與壽命計算 . 50 出二軸軸承的選擇與壽命計算 . 55 章小結(jié) . 58 第 4 章 變速器同步器及結(jié)構(gòu)元件設(shè)計 . 59 步器設(shè)計 . 59 步器的功用及分類 . 59 環(huán)式同步器 . 59 環(huán) 式同步器主要尺寸的確定 . 61 要參數(shù)的確定 . 62 速器殼體 . 64 章小結(jié) . 64 結(jié) 論 . 65 參考文獻(xiàn) . 67 致 謝 . 69 1 第 1 章 緒 論 汽車自動 變速技術(shù)是人們長期以來一直努力追求的目標(biāo)，是車輛改進(jìn)和完善傳動系統(tǒng)的重要方向。自動變速技術(shù)始于 1960 年左右，到現(xiàn)在車輛的自動變速技術(shù)已取得了長足的進(jìn)步。裝備自動變速器的汽車，具有操縱方便、起步平穩(wěn)、乘坐舒適性好、燃油經(jīng)濟(jì)性高、安全可靠等一系列優(yōu)點，使得市場上對裝備自動變速器的汽車的需求日漸高漲。汽車自動變速器的研究和應(yīng)用有著更加重要的現(xiàn)實意義，各主要工業(yè)國家均在這方面投入了大量人力和財力，研制出種類繁多的各類自動變速器。自動變速器技術(shù)越來越完善，在越來越多的車輛上得到應(yīng)用，成為現(xiàn)代汽車與現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的標(biāo)志 之一。隨著我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，家庭汽車的普及程度越來越高，且對乘用車的乘坐舒適性、燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能有了更高的要求。因此研究和開發(fā)既有高質(zhì)量、操縱方便又有經(jīng)濟(jì)實用等特點的車輛具有廣闊發(fā)展前景，來滿足日益增長的廣大消費者的需求。要實現(xiàn)這些功能，滿足這些要求，就必須開發(fā)和研制出傳動系中既能夠高效傳遞發(fā)動機動力，又具有操縱方便的自動變速器 1。 題研究的目的和意義 由于汽車傳動方式和控制方式的不同，汽車自動變速系統(tǒng)存在多種不同的類型。根據(jù)傳動方式的不同，可以分為以下五類：液力傳動、液壓傳動、機械傳動、儲 能傳動、電傳動。汽車上應(yīng)用較多的自動變速器主要有液力機械自動變速器（ 無級變速器（ 電控機械自動變速器（ 及最近發(fā)展的雙離合器自動變速器（ 四種。 有起步平穩(wěn)、柔和，以及換擋迅速、無沖擊等優(yōu)點。除其裝有的液力變矩器可以改善車輛性能外，還主要歸功于它實 現(xiàn)了動力換擋，即換擋過程中不切斷動力傳遞，只是通過兩個離合器 (或制動器 )間的切換完成，換擋時間極短， 2 換擋品質(zhì)與車輛性能好。但是它也具有效率低、動力性略差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高等缺點 1； 具有速比無級變化的優(yōu)點，可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的無級傳遞，提高無級自動變速汽車的乘車舒適性、加速性以及燃油經(jīng)濟(jì)性。但是其起動性能差，一般需另加起動裝置，并且無級自動變速器的設(shè)備更換量大、制造困難和價格也較高等缺點。 工作原理決定了它在換擋過程中首先要分離離合器，然后將變速器摘空擋，再選擋、換擋，最后接合離合器。這樣，當(dāng)離合 器分離后，直到離合器再重新接合之前，發(fā)動機的動力將不能被傳遞到車輪去驅(qū)動車輛運行，所以換擋過程中產(chǎn)生了動力傳遞的中斷，這對車輛的動力性、舒適性以及燃油經(jīng)濟(jì)性和排放帶來了一定的影響。特別是在舒適性方面，由于換擋過程的動力中斷，必然會產(chǎn)生動力傳動系統(tǒng)的沖擊，影響了汽車的行駛平順性，使得其在對舒適性要求高的車型上的應(yīng)用受到了限制。同時動力中斷也會造成一定的動力損失，影響了汽車的加速性能。 為了解決中斷動力換擋給車輛性能帶來的影響，需要對電控機械式自動變速器的換擋過程進(jìn)行精確的控制。特別是為了減少換擋過程中的沖擊度 ，需要對發(fā)動機與變速器構(gòu)成的動力總成在轉(zhuǎn)速差、轉(zhuǎn)矩等方面進(jìn)行精確匹配和控制，但是這些僅在一定程度上改善其換擋性能，并不能從根本上解決問題。如果要進(jìn)一步提高電控機械式自動變速器的性能，則需要增加發(fā)動機起、停等一些其它控制手段，反而增加了車輛的復(fù)雜程度和成本，得不償失。所以，電控機械式自動變速器在對車輛舒適性等方面要求不高的車型上，例如低擋轎車、軍用車輛、公共汽車、載重車等，由于其具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點，仍具有優(yōu)勢，但是在對舒適性要求高的車型上，其應(yīng)用就具有了局限性。為了既可以充分利用 具有的優(yōu)點，又 可以消除 斷動力換擋的缺點，雙離合器式自動變速器（ 運而生，它繼承了手動變速器傳動效率高、安裝空間緊湊、重量輕、價格便宜等許多優(yōu)點。 優(yōu)點體現(xiàn)在對車輛性能的提高和對自動變速器生產(chǎn)成本的降低兩個方面。 首先，因為 按照動力換擋的原理來設(shè)計的，在換擋過程中避免了動力中斷，保留了 換擋品質(zhì)好的優(yōu)點。車輛在換擋過程中，發(fā)動機的動力始終可以傳遞到車輪，換擋迅速平穩(wěn)，不僅保證了車輛的加速性，而且由 3 于車輛不再產(chǎn)生由于換擋時動力中斷引起的沖擊，也極大的改善了車輛運行的舒適性。而且，它大 大縮短了換擋時間，兩個離合器的切換時間通常在 擋完成時間非常短，所以不易被車輛乘客感覺到，極大的提高了換擋舒適性，保證了車輛具有良好的動力性與換擋品質(zhì) 2。 其次，由于雙離合器式自動變速器是在傳統(tǒng)的手動變速器基礎(chǔ)上進(jìn)行自動化的，從而以結(jié)構(gòu)簡單的平行軸式結(jié)構(gòu)達(dá)到了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)軸（行星齒輪）式自動變速器的效果，但結(jié)構(gòu)更加緊湊，成本更低。并且擋位是在離合器分離的情況下預(yù)先掛擋的，因此可以有較充分的轉(zhuǎn)速同步時間，原來的同步器還可以改用嚙合套，其結(jié)構(gòu)更為簡單，其成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 自動 變速器。所以它與 樣、可以充分利用原有手動變速器的生產(chǎn)設(shè)備，只需增加少量的生產(chǎn)設(shè)備即可，生產(chǎn)繼承性好，很適合現(xiàn)有的手動變速器生產(chǎn)廠，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 總之，雙離合器自動變速器既繼承了手動變速器傳動效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、價格便宜等許多優(yōu)點，而且實現(xiàn)了自動變速器的動力性換擋，又保留了液力機械自動變速器和無級自動變速器換擋品質(zhì)好的優(yōu)點，使車輛具有很好的動力性和經(jīng)濟(jì)性，相對于電控機械式自動變速器，是一個巨大的進(jìn)步。 題的研究現(xiàn)狀 雙離合器自動變速器的概念從產(chǎn)生到現(xiàn)在已經(jīng)有七十年左右 的歷史。上個世紀(jì) 30 年代末首先提出將手動變速器變?yōu)閯恿Q擋變速器的概念，用于改善卡車變速器的換擋品質(zhì)。 1939 年德國人 一個申請了雙離合器變速器的專利，圖 明的雙離合器自動變速器，其提出了將手動變速器分為兩部分的設(shè)計概念。即一部分傳遞奇數(shù)擋，另一部分傳遞偶數(shù)擋。且其動力傳遞通過兩個離合器聯(lián)結(jié)兩根輸入軸，相鄰各擋的從動齒輪交錯與兩輸入軸齒輪嚙合，配合兩個離合器的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)在不切斷動力的情況下，改變傳動比，從而縮短了換擋時間，有效地提 高換擋品質(zhì)，并在載貨車上進(jìn)行過相關(guān)的試驗，但這種變速器并沒有投入批量生產(chǎn)。 4 圖 939 年 明的雙離合器自動變速器 上世紀(jì) 80 年代，保時捷公司重新設(shè)計發(fā)明了專用于賽車的雙離合變速器(如圖 示，消除了換擋時的動力傳遞停滯現(xiàn)象，但也未能將 術(shù)投入批量生產(chǎn) 3。 隨著電子控制技術(shù)的飛速發(fā)展，雙離合器自動變速器的研究開發(fā)取得了很大的突破，并且其量產(chǎn)和大范圍的應(yīng)用于普通轎車也成為可能性。 2005 年，由 司研發(fā)的 7 擋 經(jīng)裝配于 ； 2008 年 4 月，配備式雙離合器的 7 擋 速器在德國大眾汽車公司進(jìn)入量產(chǎn)，這款變速器有較強的抗疲勞強度的能力，在結(jié)構(gòu)緊湊型、燃油經(jīng)濟(jì)性方面比濕式雙離合器更勝一籌；截至 2010 年底，除大眾公司外，另有保時捷、寶馬、尼桑、福特、沃爾沃、奧迪等多家公司向市場推出了配備 車型。預(yù)計到 2011 年底歐洲生產(chǎn)的車輛約 用雙離合器傳動技術(shù)，而福特汽車將成為采用雙離合器傳動汽車的第二大汽車生產(chǎn)商。 5 圖 985 年保時捷應(yīng)用于賽車上的 雙離合器自動變速器 與國外相比，國內(nèi)對雙離合器自動變速器的研究較晚、較少。 2006 年，國家將雙離合器自動變速器列為“十一五”國家 863 計劃重點項目進(jìn)行研究，從此其在國內(nèi)得到了迅速發(fā)展； 2008 年杭齒集團(tuán)等研究結(jié)構(gòu)研究的 6 擋干式 汽集團(tuán) 2008 年開始 研究，并于 2009 年生產(chǎn)出樣機；2009 年吉利集團(tuán)推出其研究的 機。在渝舉行的“中國工程科技論壇 2010 中國汽車自主創(chuàng)新”上獲悉，上汽正加速研發(fā)我國自主創(chuàng)新、擁有國際領(lǐng)先技術(shù)的濕式雙離合器自動變速箱，并表示該項產(chǎn)品將于不久正 式面世。同時，2011 年 2 月比亞迪也推出自主研發(fā)的雙離合器式自動變速器。 題的研究內(nèi)容及技術(shù)路線 我國是以平行軸式變速器生產(chǎn)為主的國家，生產(chǎn)雙離合器自動變速器可以充分利用原有手動變速器的生產(chǎn)設(shè)備，只需增加少量的生產(chǎn)設(shè)備即可，生產(chǎn)繼承性好，可以大大的減小成本，因此發(fā)展和研究雙離合器自動變速器將是實現(xiàn)汽車自主創(chuàng)新的一個重要方向。所以本課題旨在通過對雙離合器自動變速器的結(jié)構(gòu)、工作原理的分析與比較，為以后的設(shè)計工作提供一定的參考。主要進(jìn)行以下工作： 1、首先以 統(tǒng)的工作原理為基礎(chǔ)，總結(jié)歸納出各種可能 的雙離合器自動變速器的結(jié)構(gòu)和布置型式，以及其各個結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，從中選擇適合原型 6 車的布置形式，同時對換擋執(zhí)行機構(gòu)方案進(jìn)行比較分析。 2、根據(jù)對雙離合器自動變速器的分析，提出齒輪軸系的參數(shù)選擇原則和結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。 3、根據(jù)原型車參數(shù)，應(yīng)用已經(jīng)確定的 構(gòu)和尺寸的設(shè)計原則與方法，設(shè)計干式雙離合器自動變速器的基本結(jié)構(gòu)。 技術(shù)路線圖如圖 示。 圖 術(shù)路線圖 雙離合器自動變速器的原理分析 雙離合器自動變速器的結(jié)構(gòu)分析及確定 雙離合器結(jié)構(gòu)形式分析及確定 雙離合器自動變速器的 主要參數(shù)計算 齒輪參數(shù)計算 各軸的結(jié)構(gòu)尺寸計算 齒輪校核 各軸的校核 軸承的選用及校核雙離合器自動變速器的原理分析 雙離合器自動變速器的結(jié)構(gòu)分析及確定雙離合器結(jié)構(gòu) 形式 分析及確定雙離合器自動變速器的主要參數(shù)計算齒輪參數(shù)計算 各軸的結(jié)構(gòu)尺寸計算 齒輪校核 各軸的校核 軸承的選用及校核 7 第 2 章 雙離合器自動變速器傳動方案的確定 雙離合器自動變速器既可以充分利用 一系列的優(yōu)點，又可以消除中斷動力換擋的缺點。目前各大汽車公司研制的 用的結(jié)構(gòu)不盡相同，每種結(jié)構(gòu)類型都有其適用的傳動結(jié)構(gòu)，所以對不同的 構(gòu)方案進(jìn)行分析，以確定傳動方案合理性是 計開發(fā)的重要基礎(chǔ)。雙離合器自動變速器系統(tǒng)主要由雙離合器、變速器、雙離合器執(zhí)行機構(gòu)、變速器換擋執(zhí)行機構(gòu)、 各種傳感器等組成。 基本原理相當(dāng)于采用兩套變速器和兩個離合器。一個變速器處于工作狀態(tài)時，另一變速器空轉(zhuǎn)。通過兩個離合器的切換來實現(xiàn)兩變速器交替進(jìn)入工作狀態(tài)，可在動力切斷時間很短的情況下完成換擋。換擋過程 非常迅速，換擋時間不會超過 而消除了切斷動力換擋帶來的問題。 構(gòu)的分析 基于手動變速器的基礎(chǔ)上發(fā)展的， 通過將變速器按照奇、偶數(shù)分別布置在兩個離合器所連接的兩個輸入軸上，通過控制離合器的切換完成換擋過程。其齒輪及軸系采用機械變速器定軸式結(jié)構(gòu)，有多種傳動方案 4。 在車輛處于停車狀態(tài)時，兩個離合器都處于分離狀態(tài)，即兩個離合器是常開式的。起步時，先將擋位切換為 1 擋，然后離合器 合，車輛開始起步運行，離合器 處于分離狀態(tài)，不傳遞動力。當(dāng)車輛加速接近擋的換擋點時 ，由 制自動換擋機構(gòu)將擋位提前換入擋。當(dāng)達(dá)到 2 擋的換擋點時， 時 合器開始接合，兩個離合器交替切換，直到離合器 全分離，離合器 全接合，換擋過程結(jié)束。進(jìn)入 2 擋后， 而計算出車輛即將進(jìn)入運行的擋位，如果車輛加速，則下一個擋位為 3 擋，如果車輛減速，則下一個擋位為 1擋。而 1 擋和 3 擋均連接在離合器 ，因為該離合器處于分離狀態(tài)，不傳遞動力，故可以控制選換擋執(zhí)行機構(gòu)預(yù)先換入即將進(jìn)入工作的擋位，當(dāng)車輛運行達(dá)到換擋點時，只需要 將正在工作的離合器 離，同時將另一個離合器 8 合，配合好兩個離合器的切換時序即可方便地實現(xiàn)整個換擋過程。車輛繼續(xù)行駛時，其它擋位的切換過程與上述分析類似。雙離合器自動變速系統(tǒng)中換擋過渡過程實際就是兩個離合器分離和結(jié)合的過渡過程。在換擋過程中，動力始終不會中斷，這樣完成的換擋過程成為動力換擋，這與液力自動變速器的換擋過程是一樣的，其控制原理如圖 示 6。 圖 離合器自動變速系統(tǒng)控制原理圖 為了使汽車具有較好的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，雙離合器自動變速器通常設(shè)有 5 個或 6 個前進(jìn)擋和一個倒擋 ，有的也有 7 個前進(jìn)擋。按中間軸的數(shù)量，其可分為兩軸式、 單中間軸和雙中間軸式三種型式 7。 兩軸式 有中間軸，兩根輸入軸中的常嚙合齒輪直接與輸出軸的相應(yīng)齒輪相嚙合，動力從輸出軸傳出。圖 兩軸式 動簡圖。兩軸式 湊。其缺點是擋位數(shù)不宜過多，增加擋位數(shù)會增加實心輸入軸和輸出軸的長度。由于沒有直接擋，因此在高擋工作時，齒輪和軸承均承載，噪聲較大，也增加了磨損，這也是它的缺點。兩軸式 在前置發(fā)動機前輪驅(qū)動或后置發(fā)動機后輪驅(qū)動的中型和緊湊型轎車上使用。 9 圖 軸式 雙離合器自動變速器 圖 單中間軸式雙離合器自動變速器結(jié)構(gòu)簡圖。單中間軸式雙離合器變速器主要由雙離合器、兩根輸入軸、一根輸出軸、各擋齒輪及與其對應(yīng)的同步器組成。其 1、 3、 5 擋與離合器與 接在一起， 2、 4、 6 擋連接在 合器上，即將變速器的擋位按奇、偶數(shù)分別與兩個離合器分開配置，變速器換擋所用的同步器等與原來的普通手動變速器完全相同 7。 圖 中間軸式雙離合器自動變速器 單中間軸式 0 嚙合，中間軸再通過兩個齒輪將動力傳遞到輸出軸 。中間軸自動變速器只有一根中間軸，動力從輸入軸通過齒輪副傳遞到中間軸，再從中間軸傳遞到輸出軸。輸入軸與輸出軸在同一條直線上，中間軸平行于輸入軸布置。由于只有一根中間軸，除直接擋外，所有擋位的從動齒輪都布置在中間軸上，這就使得中間軸的軸向長度很大。為了保證中間軸具有足夠的剛度，在中間布置了軸的支柱使得自動變速器的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。因為單中間軸 輸入軸和輸出軸的軸線在同一條直線上，所以能方便布置直接擋。直接擋是中間軸 大的優(yōu)點。單中間軸 缺點是除直接擋外，其他擋位傳動效率有所降低，當(dāng)前進(jìn)擋擋位較多時 ，實心輸入軸和中間軸都較長，所以單中間軸式 般應(yīng)用于對變速器軸向尺寸要求不高的車輛上。 雙中間軸式雙離合器變速器主要由雙離合器、兩根輸入軸、兩根中間軸、一根輸出軸、各擋齒輪及與其對應(yīng)的同步器組成。圖 雙中間軸式雙離合器自動變速器的結(jié)構(gòu)簡圖。兩個離合器各自與不同的輸入軸相連，離合器 過空心軸和憜輪與奇數(shù)擋位 1、 3、 5 和倒擋相連，離合器 通過實心軸與偶數(shù)擋位 2、 4、 6 相連。發(fā)動機的曲軸通過飛輪與兩個離合器主動部分連接。雙中間軸式 工作過程與單中間軸式相同。 雙中間軸 單中間軸 大的區(qū)別就是用兩根中間軸代替了一根中間軸，分別傳遞輸入軸到輸出軸的轉(zhuǎn)矩。這種結(jié)構(gòu)布置的優(yōu)點是能有效減小變速器的軸向尺寸，缺點是增加了變速器的徑向尺寸。因為雙中間軸 一擋位至少通過兩對齒輪嚙合才能將動力輸出，所以與兩軸式 比，雙中間軸自動變速器的傳動 效率較低，但是由于其能有效的減小變速器軸的長度，減小自動變速器的尺寸，且適 11 圖 中間軸式雙離合器自動變速器 合于布置較多擋位數(shù)，所以在對變速器的軸向尺寸要求較高的情況下，如前置前驅(qū)動乘用車的變速器布置為橫置工作時，或者中、重型商用 車傳遞轉(zhuǎn)矩大，為提高其強度與剛度時，一般采用此傳動結(jié)構(gòu)，尤其在中、大型和豪華型轎車中得到廣泛使用。 離合器形式的分析 統(tǒng)的性能特點主要源于所采用的雙離合器的形式。雙離合器作為重要部件之一，其工作性能直接關(guān)系到車輛的是否正常起步及換擋品質(zhì)。為確保傳動可靠、分離徹底、結(jié)合柔順、換擋快速、體積小、質(zhì)量輕、壽命長和易制造等特點，所以從性能、結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)制造方式和操縱控制方面，都對雙離合器提出了較高要求 8。目前 ,在 統(tǒng)中通常采用干式單片或濕式多片兩種結(jié)構(gòu)型式 9。 式雙離合器性能分析 干式雙離合器具有從動部分轉(zhuǎn)動慣量小、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便、分離徹底、轉(zhuǎn)矩過載保護(hù)、效率高、成本相對較低、不需輔助動力等優(yōu)點。兩個離合器一般采用軸向并排布置，通過兩組分離杠桿分別控制兩個離合器的分離和接合。這種結(jié)構(gòu)的雙離合器往往軸向尺寸較大，給總體布置帶來一定的難度。 干式雙離合器可以通過壓盤和飛輪吸收較大熱量，對滑磨產(chǎn)生熱量的速度不敏感，但因空氣散熱較慢，熱量不易在短時間內(nèi)散發(fā)出去，因此受到滑磨產(chǎn) 12 生的總熱量的限制。干式離合器適于在短時間內(nèi)結(jié)合，因為這樣滑磨的時間短，產(chǎn)生熱量少，所以干式 雙離合器適用于小轉(zhuǎn)矩作用，短時間滑磨的工況。 干式雙離合器則通過離合器從動盤上的摩擦片來傳遞轉(zhuǎn)矩，由于節(jié)省了相關(guān)液力系統(tǒng)再結(jié)合干式離合器本身所具有的傳遞轉(zhuǎn)矩的高效性，干式系統(tǒng)很大程度地提高了燃油經(jīng)濟(jì)性，電機驅(qū)動的干式雙離合器的油耗通常比液壓驅(qū)動的濕式雙離合器低 4% 6%。但由于干式離合器的熱容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于濕式離合器，在大功率輸入的情況下，系統(tǒng)很快就會達(dá)到熱容極限，導(dǎo)致其使用壽命降低，承載能力下降。 采用干式雙離合器的變速器系統(tǒng)的效率得以顯著提高。變速器可以省去吸濾器、油冷器和變速器殼體中的高壓油管。使其可以設(shè) 計的更加緊湊。干式雙離合器的外形尺寸比濕式雙離合器稍大，特別是軸向尺寸長，這是由雙離合器的布局和所選用的摩擦材料所決定的。這樣，在車上布置兩個干式離合器，而且還要布置兩個離合器的操縱機構(gòu)需要的安裝空間很大；并且在離合器片磨損后，需要定期更換摩擦片。這都給 用干式離合器帶來了困難。采用膜片彈簧作壓緊彈簧可以彌補干式離合器的上述缺點：首先，膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使得離合器結(jié)構(gòu)大為簡化，質(zhì)量減輕，并顯著地縮短了離合器的軸向尺寸。其次，由于膜片彈簧與壓盤在整個圓周接觸，使壓力分布均勻，摩擦 片的接觸良好，磨損比較均勻。另外，由于膜片彈簧具有非線性的彈性特性，故在從動盤磨損后，仍能可靠地傳遞發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩而不致產(chǎn)生滑磨。此外，因膜片彈簧是一種旋轉(zhuǎn)對稱零件，平衡性好，高速下其壓緊力降低很少 10。 式雙離合器性能分析 濕式離合器有較好的可控性和控制品質(zhì) ,結(jié)構(gòu)比較單一，具有壓力分布均勻、磨損小且均勻、傳遞轉(zhuǎn)矩容量大、不用專門調(diào)整摩擦片間隙等特點。由于它用液壓油強制冷卻，允許起步時較長時間打滑，并且高擋起步時不會燒損襯面，壽命可達(dá)干式離合器的 56 倍。 濕式雙離合器受限于產(chǎn)生熱量的速度， 但不受產(chǎn)生的總熱量的限制。在結(jié)合過程，盡管會產(chǎn)生較多的熱量，但因冷卻油能不斷把熱量帶走，離合器仍能 13 保持很好的工作狀態(tài)。濕式離合器具有良好的散熱特點，適用于離合器結(jié)合過程中壓力逐步增加、發(fā)熱速度較慢的工作狀況。 濕式雙離合器的轉(zhuǎn)矩傳遞通過浸沒在油中的濕式離合器摩擦片來實現(xiàn)。濕式離合器工作環(huán)境對外全封閉，免受外界溫度、粉塵及內(nèi)部機油的影響，工作性能穩(wěn)定。摩擦副間有油膜存在，接合過程中為混合摩擦狀態(tài)，接合過程平順。但濕式離合器摩擦片與對偶鋼片均較薄，其損壞形式多為瞬時溫升過高或溫度分布不均導(dǎo)致的燒蝕或翹曲，而不是 摩擦片的磨損。工作過程中需要強制冷卻系統(tǒng)，從而造成功率損失。同時由于液壓油的存在，導(dǎo)致離合器不能徹底分離，產(chǎn)生功率損失，其結(jié)構(gòu)比干式復(fù)雜，因而制造難度大，制造成本高。 通過干式與濕式離合器性能比較可知，雖然濕式雙離合器采用強制冷卻措施具有散熱效果好的明顯優(yōu)點，但其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)增加了制造難度與成本。而與之相比，由于目前膜片彈簧的引用彌補了干式離合器結(jié)構(gòu)尺寸較大的缺點，使得開發(fā)具有良好的生產(chǎn)繼承性、較高的傳動效率、相對較低的生產(chǎn)成本等特點。另外，對于輕型轎車，因其工作轉(zhuǎn)矩小，更符合干式雙離合器適用于小轉(zhuǎn)矩作用工況 的條件 11。 本結(jié)構(gòu)方案的確 定 根據(jù)上述 輪軸系結(jié)構(gòu)及執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式特點，結(jié)合本文研究的原型車特點和要求，確定所要開發(fā)設(shè)計的 離合器、機械系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)方案。 1、結(jié)合原型車的參數(shù)要求，本文中研究的 用干式雙離合器的結(jié)構(gòu)方案。 2、根據(jù)常見的 構(gòu)特點及其適用的乘用車的布置形式，選擇雙中間軸式的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。 章小結(jié) 本章詳述了雙離合器自動變速器的基本工作原理。對不同結(jié)構(gòu)的 構(gòu)形式進(jìn)行了分析，主要分析了兩軸式、單中間軸式 、雙中間軸式的結(jié)構(gòu)特點，分析了干式和濕式離合器的特性，為結(jié)構(gòu)選型提供參考。對 執(zhí)行機構(gòu)方案進(jìn)行了分析，根據(jù)原車的結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)，確定設(shè)計的結(jié)構(gòu)方案。 14 第 3 章 雙離合器自動變速器的設(shè)計與計算 速器主要參數(shù)的選擇 本次畢業(yè)設(shè)計是在給定主要整車參數(shù)的情況下進(jìn)行設(shè)計， 整車主要技術(shù)參數(shù)如表 示 。 表 車主要技術(shù)參數(shù) 發(fā)動機最大功率 200/6200（ kw/ 車輪型號 245/40動機最大轉(zhuǎn)矩 250/5000（ Nm/ 最高車速 250km/h 前軸負(fù)荷 8000N 后軸負(fù)荷 7000N 輪胎氣壓 向盤操縱力 不超過 200N 動比范圍 變速器傳動比范圍是指變速器最高檔與最低檔傳動比的比值。最高檔通常是直接檔，傳動比為 的變速器最高檔是超速檔，傳動比為 響最低檔傳動比選取的因素有：發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩和最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速所要求的汽車最大爬坡能力、驅(qū)動輪與路面間的附著力、主減速比和驅(qū)動輪的滾動半徑以及所要求達(dá)到的最低穩(wěn)定行駛車速等。目前乘用車的傳動比范圍在 間，總質(zhì)量輕些的商用車在 間 ，其它商用車則更大 14。 本設(shè)計最高檔傳動比為 速器各檔傳動比的確定 1、主減速器傳動比的確定 發(fā)動機轉(zhuǎn)速與汽車行駛速度之間的關(guān)系式為： （ 式中： 汽車行駛速度（ km/h）； n 發(fā)動機轉(zhuǎn)速（ r/ r 車輪滾動半徑（ m）； 0377.0 15 變速器傳動比； 0i 主減速器傳動比。 已知：最高車速50 km/h；最高檔為超速檔，傳動比輪滾動半徑 r (發(fā)動機轉(zhuǎn)速 n =200（ r/由公式（ 到主減速器傳動比 計算公式： (、最 低 檔傳動比計算 按最大爬坡度設(shè)計，滿足最大通過能力條件，即用一檔通過要求的最大坡道角道時，驅(qū)動力應(yīng)大于或等于此時的滾動阻力和上坡阻力（加速阻力為零，空氣阻力忽略不計） 16。用公式表示如下： （ 式中： G 車輛總重量 (N)； f 坡道面滾動阻力系數(shù) (對瀝青路面 = 發(fā)動機最大扭矩 (Nm)； 0i 主減速器傳動比；