雙離合器自動變速器的七檔齒輪變速器設計【含全套CAD圖紙】

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購買設計文檔后加 費領取圖紙 畢業(yè)設計（論文） 題 目 雙離合器自動變速器的 七檔齒輪變速器設計 專 業(yè) 學 號 學 生 指 導 教 師 答 辯 日 期 購買設計文檔后加 費領取圖紙 畢業(yè)設計（論文）任務書 姓 名： 院 （系）： 專 業(yè)： 班 號： 任務起至日期： 畢業(yè)設計（論文）題目： 雙離合自動變速器的七檔齒輪變數器設計 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。他即保留了結構簡單、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，降低了油耗、故障率 和制造成本。目前國內外有許多汽車大公司與學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行設計，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)學生學習和工作的指導作用，對本課題的研究能夠使學生了解汽車總成部件的設計方法，通過本課題的研究學生可以完成專業(yè)課程的實踐總結，獲得一定的工程設計工作方法 。 技術要求與主要內容： （ 1） 發(fā)動機最大轉矩（ 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; 前軸負荷： 8000N； 后軸負荷： 7000N 輪胎氣壓： 向盤操縱力：不超過 200N； （ 2） 設計方法與設計過程參照汽車設計變速器設計規(guī)定進行。 （ 3） 要求研究汽車汽車設計、機械制圖、機械設計、材料力學等相關知識，并將這些知識有機結合、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行主要參數的選擇與設計計算，工藝合理、成本低、可靠性高； （ 5） 用 件圖，設計表達設計 一、 其中主要的設計內容有： 1. 變速 器主要參數的選擇 2. 變速器齒輪參數的確定 3. 變速器結構元件 的設計 購買設計文檔后加 費領取圖紙 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 ， 最后進行變速器整體的性能分析，在對各種結構件進行了分析計算后，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） 構清晰合理，符合規(guī)范 5000字以上。 三、設計（論文）完成后應提交的成果 進度安排： 第 1題，進行調研，收集 資料，完成開題報告。 第 3周：研究結構原理、設計步驟與設計方法，確定總體方案。 第 4要參數的選擇與設計計算。 第 8：完成所設計裝配圖與零件圖圖紙。 第 11周：完成設計修改 ;整理完成設計說明書，結題。 第 12周：準備答辯 購買設計文檔后加 費領取圖紙 指導教師簽字 ___________________ 購買設計文檔后加 費領取圖紙 畢業(yè)論文開題報 告 學生姓名 系部 專業(yè)、班級 指導教師姓名 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，技術成熟，但結構復雜、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，應用范圍廣，它既可以應用在大型載重汽車、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，也可以應用在運動型車輛上。通常在功率較大的車輛中，它的應用更為有利。 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、強度以及結構尺寸等方面的原因，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)點生產成本低。它是靠離合器和齒輪傳遞動力的， 復雜程度低，購買設計文檔后加 費領取圖紙 對現(xiàn)有的手動擋變速器生產線稍加改造就可以轉而生產 分利用原有手動變速器生產設備，生產廠將產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導向嚙合 ,配合兩離合器的控制 ,能夠實現(xiàn)在不切斷動力的情況下轉換傳動比 ,從而縮短換檔時間 ,有效提高換檔品質。 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 步 ,而且還保留了 換檔品質好的優(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 術投入批量生產。到了 20 世紀 90 年代末期 ,大眾公司和博格華納攜手合作生產第一個適用于大批量生產和應用于主流車型的 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確定引入 久將會有 的小型車批量推向市場。 4、課題國內的研究狀況 目前，國內 目模式為中發(fā)聯(lián)提供 心模塊，國內整車廠自己生產箱體和總成。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 成合資公司預計 2011 年底投產；上汽則在吉孚的幫助下自行開發(fā) 成；長安、江淮將組團開發(fā)總成的研發(fā)成果和生產線；合資后的廣汽將利用杭州 產 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線以及來 自于 變速器技術人員來開發(fā) 成；華晨和長城則計劃從上汽或一汽采購總成。“二次合資”的失敗在一定層面上說明國內自主 品上都急切想邁出市場“第一步”。國內自主品牌也在同步進行著 機的實驗開發(fā)，并取得了相當大的進步和一些值得推崇的經驗，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)工作已經完成，在重量、動力性和燃油經濟性方面具有明顯優(yōu)勢。 購買設計文檔后加 費領取圖紙 二、論文基本內容 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構方案分 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的選擇與設計計算； 5、同步器的主要參數的確定 三、 研究方法 1、本課題的技術路線如下圖 2、 要解決的主要問題和技術關鍵 1）、變速器的結構型式及的選擇； 2）、變速器軸的結構選擇； 3）、校核部件解決變速器的壽命問題 ; 4）、設計方法與設計過程參照汽車設計變速器設計規(guī)定進行。 5）、運用汽車汽車設計、機械制圖、機械設計、材料力學等相關知識，并將這些知 識有機結合、熟練運用； 6）、工藝合理、成本低、可靠性高； 7)、用 件圖，設計表達設計 變速器主要參數選擇 變速器各檔齒輪的設計計 變速器的基本設計方案 變速器軸的設計計算 變速器齒輪的校核 變速器軸的校核 滾動軸承選擇和計算 購買設計文檔后加 費領取圖紙 四、設計（論文）進度安排 第 1~2 周：選題，進行調研，收集資料，完成開題報告。 第 3 周：研究結構原理、設計步驟與設計方法，確定總體方案。 第 4~7 周：主要參數的選擇與設計計算。 第 8~10 周：完成所設計裝配圖與零件圖圖紙。 第 11 周：完成設計修改 ;整理完成設計說明書，結題。 第 12 周：準備答辯 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 ： 清華大學出版社， 一版 [4] 程燕平 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社， 一版 [5] 王春香 北京：科學出版社， 一版 [6] 王黎欽 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學， 四版 [7] 劉品 機械精度設計與檢測基礎 哈爾濱工業(yè)出版社， 五版 [8] 《汽車工程手冊》委員會 — 設計篇 出版社， 一版 [9]L(0088 289 A 1,2002 [10] E) O:11] 李健 雙離合式自動變速器換擋品 質研究 [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用前景分析 [期刊論文 ]2005 六、指導教師評語 指導教師簽字： 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，能夠實現(xiàn)動力換擋、減少了換檔時間、提高了換檔品質、極大地提高了汽車的舒適性和操縱性。 本設 計以雙離合器式自動變速器的結構和工作原理為基礎，針對干式雙離合器自動變速器的設計方法， 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、換擋結構形式作了闡述并進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計。對變速器中的齒輪的模數、壓力角、螺旋角、進行了選擇 并計算出齒輪其他的相關參數和對齒輪的校核。對 軸 的結構尺寸進行設計和軸承的選用 并 對其 進行了校核。 關鍵詞： 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 題的研究內容及技術路線 ....................................... 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 ...................................................... 13 第 3 章 雙離合器自動變速器的設計與計算 ............................ 14 速器主要參數的選擇 .......................................... 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 輪參數的選擇 ........................................... 17 檔齒輪齒數的分配 ....................................... 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 齒接觸應力校核 ......................................... 32 的結構和尺寸設計 ............................................ 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 ...................................................... 58 第 4 章 變速器同步器及結構元件設計 ................................ 59 步器設計 .................................................... 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 要參數的確定 ........................................... 62 速器殼體 .................................................... 64 章小結 ...................................................... 64 結 論 ......................................................... 65 參考文獻 ......................................................... 67 致 謝 ......................................................... 69 1 第 1 章 緒 論 汽車自動 變速技術是人們長期以來一直努力追求的目標，是車輛改進和完善傳動系統(tǒng)的重要方向。自動變速技術始于 1960 年左右，到現(xiàn)在車輛的自動變速技術已取得了長足的進步。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、燃油經濟性高、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。自動變速器技術越來越完善，在越來越多的車輛上得到應用，成為現(xiàn)代汽車與現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的標志 之一。隨著我國的經濟發(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、燃油經濟性和排放性能有了更高的要求。因此研究和開發(fā)既有高質量、操縱方便又有經濟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 換擋品質與車輛性能好。但是它也具有效率低、動力性略差、結構復雜、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、加速性以及燃油經濟性。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動車輛運行，所以換擋過程中產生了動力傳遞的中斷，這對車輛的動力性、舒適性以及燃油經濟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)動機與變速器構成的動力總成在轉速差、轉矩等方面進行精確匹配和控制，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，由于其具有結構簡單、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成本的降低兩個方面。 首先，因為 按照動力換擋的原理來設計的，在換擋過程中避免了動力中斷，保留了 換擋品質好的優(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 [2]。 其次，由于雙離合器式自動變速器是在傳統(tǒng)的手動變速器基礎上進行自動化的，從而以結構簡單的平行軸式結構達到了結構復雜的旋轉軸（行星齒輪）式自動變速器的效果，但結構更加緊湊，成本更低。并且擋位是在離合器分離的情況下預先掛擋的，因此可以有較充分的轉速同步時間，原來的同步器還可以改用嚙合套，其結構更為簡單，其成本遠遠低于 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設備，只需增加少量的生產設備即可，生產繼承性好，很適合現(xiàn)有的手動變速器生產廠，具有很高的經濟效益和社會效益。 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、結構緊湊、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好的優(yōu)點，使車輛具有很好的動力性和經濟性，相對于電控機械式自動變速器，是一個巨大的進步。 題的研究現(xiàn)狀 雙離合器自動變速器的概念從產生到現(xiàn)在已經有七十年左右 的歷史。上個世紀 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。 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計概念。即一部分傳遞奇數擋，另一部分傳遞偶數擋。且其動力傳遞通過兩個離合器聯(lián)結兩根輸入軸，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，能夠實現(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，并在載貨車上進行過相關的試驗，但這種變速器并沒有投入批量生產。 4 圖 939 年 明的雙離合器自動變速器 上世紀 80 年代，保時捷公司重新設計發(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 術投入批量生產 [3]。 隨著電子控制技術的飛速發(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，并且其量產和大范圍的應用于普通轎車也成為可能性。 2005 年，由 司研發(fā)的 7 擋 經裝配于 ； 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入量產，這款變速器有較強的抗疲勞強度的能力，在結構緊湊型、燃油經濟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。預計到 2011 年底歐洲生產的車輛約 用雙離合器傳動技術，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商。 5 圖 985 年保時捷應用于賽車上的 雙離合器自動變速器 與國外相比，國內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 計劃重點項目進行研究，從此其在國內得到了迅速發(fā)展； 2008 年杭齒集團等研究結構研究的 6 擋干式 汽集團 2008 年開始 研究，并于 2009 年生產出樣機；2009 年吉利集團推出其研究的 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、擁有國際領先技術的濕式雙離合器自動變速箱，并表示該項產品將于不久正 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。 題的研究內容及技術路線 我國是以平行軸式變速器生產為主的國家，生產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設備，只需增加少量的生產設備即可，生產繼承性好，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構、工作原理的分析與比較，為以后的設計工作提供一定的參考。主要進行以下工作： 1、首先以 統(tǒng)的工作原理為基礎，總結歸納出各種可能 的雙離合器自動變速器的結構和布置型式，以及其各個結構的優(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)行機構方案進行比較分析。 2、根據對雙離合器自動變速器的分析，提出齒輪軸系的參數選擇原則和結構設計方法。 3、根據原型車參數，應用已經確定的 構和尺寸的設計原則與方法，設計干式雙離合器自動變速器的基本結構。 技術路線圖如圖 示。 圖 術路線圖 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構分析及確定 雙離合器結構形式分析及確定 雙離合器自動變速器的 主要參數計算 齒輪參數計算 各軸的結構尺寸計算 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構分析及確定雙離合器結構 形式 分析及確定雙離合器自動變速器的主要參數計算齒輪參數計算 各軸的結構尺寸計算 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 用的結構不盡相同，每種結構類型都有其適用的傳動結構，所以對不同的 構方案進行分析，以確定傳動方案合理性是 計開發(fā)的重要基礎。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、變速器換擋執(zhí)行機構、 各種傳感器等組成。 基本原理相當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。通過兩個離合器的切換來實現(xiàn)兩變速器交替進入工作狀態(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。 構的分析 基于手動變速器的基礎上發(fā)展的， 通過將變速器按照奇、偶數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構，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。當車輛加速接近擋的換擋點時 ，由 制自動換擋機構將擋位提前換入擋。當達到 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，換擋過程結束。進入 2 擋后， 而計算出車輛即將進入運行的擋位，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)行機構預先換入即將進入工作的擋位，當車輛運行達到換擋點時，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濟性，雙離合器自動變速器通常設有 5 個或 6 個前進擋和一個倒擋 ，有的也有 7 個前進擋。按中間軸的數量，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。其缺點是擋位數不宜過多，增加擋位數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)動機前輪驅動或后置發(fā)動機后輪驅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構簡圖。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構較復雜。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，當前進擋擋位較多時 ，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的同步器組成。圖 雙中間軸式雙離合器自動變速器的結構簡圖。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擋位 1、 3、 5 和倒擋相連，離合器 通過實心軸與偶數擋位 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矩。這種結構布置的優(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，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 車傳遞轉矩大，為提高其強度與剛度時，一般采用此傳動結構，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，其工作性能直接關系到車輛的是否正常起步及換擋品質。為確保傳動可靠、分離徹底、結合柔順、換擋快速、體積小、質量輕、壽命長和易制造等特點，所以從性能、結構、生產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構型式 [9]。 式雙離合器性能分析 干式雙離合器具有從動部分轉動慣量小、結構簡單、調整方便、分離徹底、轉矩過載保護、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。這種結構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散發(fā)出去，因此受到滑磨產 12 生的總熱量的限制。干式離合器適于在短時間內結合，因為這樣滑磨的時間短，產生熱量少，所以干式 雙離合器適用于小轉矩作用，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矩，由于節(jié)省了相關液力系統(tǒng)再結合干式離合器本身所具有的傳遞轉矩的高效性，干式系統(tǒng)很大程度地提高了燃油經濟性，電機驅動的干式雙離合器的油耗通常比液壓驅動的濕式雙離合器低 4%～ 6%。但由于干式離合器的熱容量遠遠低于濕式離合器，在大功率輸入的情況下，系統(tǒng)很快就會達到熱容極限，導致其使用壽命降低，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 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，使得離合器結構大為簡化，質量減輕，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)動機的轉矩而不致產生滑磨。此外，因膜片彈簧是一種旋轉對稱零件，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 ,結構比較單一，具有壓力分布均勻、磨損小且均勻、傳遞轉矩容量大、不用專門調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，壽命可達干式離合器的 5~6 倍。 濕式雙離合器受限于產生熱量的速度， 但不受產生的總熱量的限制。在結合過程，盡管會產生較多的熱量，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，導致離合器不能徹底分離，產生功率損失，其結構比干式復雜，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，但其復雜的結構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構尺寸較大的缺點，使得開發(fā)具有良好的生產繼承性、較高的傳動效率、相對較低的生產成本等特點。另外，對于輕型轎車，因其工作轉矩小，更符合干式雙離合器適用于小轉矩作用工況 的條件 [11]。 本結構方案的確 定 根據上述 輪軸系結構及執(zhí)行機構的結構形式特點，結合本文研究的原型車特點和要求，確定所要開發(fā)設計的 離合器、機械系統(tǒng)和執(zhí)行機構的基本結構方案。 1、結合原型車的參數要求，本文中研究的 用干式雙離合器的結構方案。 2、根據常見的 構特點及其適用的乘用車的布置形式，選擇雙中間軸式的結構設計方案。 章小結 本章詳述了雙離合器自動變速器的基本工作原理。對不同結構的 構形式進行了分析，主要分析了兩軸式、單中間軸式 、雙中間軸式的結構特點，分析了干式和濕式離合器的特性，為結構選型提供參考。對 執(zhí)行機構方案進行了分析，根據原車的結構和相關參數，確定設計的結構方案。 14 第 3 章 雙離合器自動變速器的設計與計算 速器主要參數的選擇 本次畢業(yè)設計是在給定主要整車參數的情況下進行設計， 整車主要技術參數如表 示 。 表 車主要技術參數 發(fā)動機最大功率 200/6200（ kw/ 車輪型號 245/40動機最大轉矩 250/5000（ Nm/ 最高車速 250km/h 前軸負荷 8000N 后軸負荷 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)動機的最大轉矩和最低穩(wěn)定轉速所要求的汽車最大爬坡能力、驅動輪與路面間的附著力、主減速比和驅動輪的滾動半徑以及所要求達到的最低穩(wěn)定行駛車速等。目前乘用車的傳動比范圍在 間，總質量輕些的商用車在 間 ，其它商用車則更大 [14]。 本設計最高檔傳動比為 速器各檔傳動比的確定 1、主減速器傳動比的確定 發(fā)動機轉速與汽車行駛速度之間的關系式為： （ 式中： 汽車行駛速度（ km/h）； n —— 發(fā)動機轉速（ 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，驅動力應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 (對瀝青路面 μ= 發(fā)動機最大扭矩 (N·m)； 0i—— 主減速器傳動比；