双离合器式自动变速器的设计【4张CAD图纸】【优秀】

双离合器式自动变速器的设计

57页 18000字数+说明书+外文翻译+4张CAD图纸

A0加长-双离合器式齿轮变速器装配图.dwg

A2-第一输出轴.dwg

A2-第二输入轴.dwg

A3-一档从动齿轮.dwg

双离合器式自动变速器的设计说明书.doc

外文翻译--双离合器式自动变速器控制系统的关键技术.doc

摘要目录.doc

双离合器式自动变速器(DualClutehTransmission，即DCT)，是由双轴式手动变速器发展而来的。它既保留了结构简单、传动效率高的优点，又具有电液控制方式的优点，改善了换档品质，降低了油耗、故障率和制造成本。目前国内外有许多汽车大公司与学者在致力于双离合器式自动变速器的开发与研究，并已在多款车上应用。因此研究双离合器式自动变速器的工作特性，并对其齿轮变速器进行设计，是非常重要和必须的。

本文设计研究了双离合器式自动变速器的六挡齿轮变速器，对变速器的工作原理做了阐述，对各种不同变速器的布置方案及变速器的倒档方案做了详细的分析后选定了本变速器的最终布置方案，对变速器中的主要零件包括齿轮形式、换挡结构形式作了阐述并进行了选择、并且对变速器的挡位数、传动比的范围、中心距、做初步的选择和设计。对变速器中的齿轮的模数、压力角、螺旋角、进行了选择、对变速器的各挡齿轮和轴做了详细的设计计算，并进行了强度校核，对一些标准件进行了选型。变速器的传动方案设计。简单讲述了变速器中各部件材料的选择。Pair of dyadic clutch automatic transmission (DualClutehTransmission , namely DCT), is to come from biax style hand movement change gear by developing. Now that it having reserved the structure simplicity , efficient merit of drive, have had electricity liquid control mode merit , improvement shifting into quality , lessening oil consumes , the malfunction leads cost of manufacture to draw. And at present, there is a lot of important automobile company in home and abroad and the scholar is in exploitation and research concentrating efforts on dyadic Yu Shuang clutch automatic transmission, already have applied to much money vehicle. And automatic transmission performance data studying pair of clutches are dyadic therefore, change gear carries out design on it's gear wheel, be very important and necessary.

This design double clutch type automatic transmission gear transmission, the six blocked for transmission principle of work done on various transmission, the layout and the transmission of reverse scheme after a detailed analysis of the transmission of the final selection for transmission, the layout of main parts including gear shift structure forms, expounds the choice, and the number of transmission gears and scope, the transmission, the center distance, preliminary design and choice. Transmission of transmission scheme design. Simply tells the transmission components of material selection.

目　　录

摘要Ⅰ

AbstractⅡ

第1章　绪论1

1.1 课题研究的目的意义1

1.2 课题的研究现状3

1.3 双离合器式自动变速器的结构及其优点4

1.3.1 双离合器式自动变速器的结构4

1.3.2 双离合器式自动变速器的工作原理6

1.4 设计的主要内容与技术路线12

第2章　双离合器式自动变速器方案的选择和基本尺寸的确定15

2.1 方案的选择13

2.1.1变速器的功用和要求13

2.1.2变速器结构方案的确定14

2.2 变速器主要零件结构的方案分析16

2.3 本章小结18

第3章　变速器主要参数的选择与主要零件的设计19

3.1 变速器主要参数的选择19

3.1.1挡位数19

3.1.2传动比范围19

3.1.3中心距A20

3.1.4轴向尺寸20

3.1.5齿轮参数20

3.2 变速器各挡传动比的选择23

3.2.1初选传动比23

3.2.2最大传动比的选择23

3.2.3其他各挡传动比的确定24

3.3 各挡齿轮齿数的分配24

3.3.1 一档齿轮参数25

3.3.2 确定二档齿数26

3.3.3 确定三档齿轮齿数28

3.3.4 确定四档齿轮齿数29

3.3.5 确定五档齿轮齿数31

3.3.6 确定六档齿轮齿数32

3.3.7 确定倒档齿轮齿数33

3.4本章小结35

第4章　变速器齿轮强度的计算与材料的选择36

4.1 齿轮的损坏原因及形式36

4.2 齿轮材料的选择36

4.3 齿轮材料的强度计算与校核36

4.4 各轴上的转矩的计算38

4.5 各挡齿轮弯曲强度计算39

4.6 各挡齿轮接触应力的计算40

4.7 本章小结42

第5章　变速器轴的设计与校核43

5.1 轴的功用与类型43

5.1.1 轴的功用43

5.1.2 轴的分类43

5.1.3 轴的材料43

5.1.4 轴的工艺要求44

5.2 轴的结构设计44

5.2.1 轴的加工工艺性44

5.2.2 轴的装配工艺性44

5.2.3 轴的设计44

5.3 轴的校核46

5.3.1 第一输出轴的校核46

5.3.2 第二输出轴的校核48

5.4 本章小结50

第6章　变速器同步器设计51

6.1 同步器的结构51

6.2 同步器的主要参数确定52

6.3 本章小结53

结论54

参考文献55

致谢56

附录57

汽车传动系的基本功用是将发动机发出的动力传给车轮，一般来说，车轮由外力负载决定的转矩、转速与发动机所提供的有大的偏差，因此传动系的功用可概括为：通过变换传动比来调节或变换发动机的性能，将动力经济而方便的传给车轮，以适应外界道路和负载的变化。在汽车传动系的发展过程中，自动变速一直是人们追求的目标。随着计算机技术在汽车领域的广泛应用，自动变速技术得到了飞速的发展。在轿车日益普及,非熟练驾驶员大量增加的今天,汽车自动变速器的应用有着更加重要的意义。

汽车自动变速器主要有液力机械式(AT,Automatic Transmission)、电控机械式(AMT,Automated Manual Transmission)、双离合器式（DCT Double Clutch Transmission）、无级变速器(CVT,ContinuouslyVariable Transmission)等几种形式。在AT中，液力变矩器具有无级连续变速和变矩的能力，对外部负载具有良好的自动调节和适应性能，使车辆起步平稳，加速迅速、均匀、柔和，加之液体传动本身特有的减震性能，又进一步降低了传动系的尖峰载荷和扭转振动。它延长了传动系的使用寿命，提高了乘坐舒适性和车辆平均速度，以及行使安全性和通过性等。因此，它是目前世界车辆自动变速器的主导产品。目前美国轿车AT的装车率达到95%左右[1]，西欧也达到30%左右[1]。

1、手动变速器(MT)

手动变速器（Manual Transmission）采用齿轮组，每档的齿轮组的齿数是固定的，所以各档的变速比是个定值(也就是所谓的“级” )。比如，一档变速比是3.85[2],二档是2.55[2],再到五档的0.75[2],这些数字再乘上主减速比就是总的传动比，总共只有5个值(即有5级)，所以说它是有级变速器。

2、自动变速器（AT）

自动变速器（AutomaticTransmission），利用行星齿轮机构进行变速，它能根据油门踏板程度和车速变化，自动地进行变速。而驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可。虽说自动变速汽车没有离合器，但自动变速器中有很多离合器，这些离合器能随车速变化而自动分离或合闭，从而达到自动变速的目的。

3、手动/自动变速器（AMT）

其实通过对一些车友的了解，他们并不希望摒弃传统的手动变速器，而且在某些时候也需要自动的感觉。这样手动/自动变速器便由此诞生。这种变速器在德国保时捷车厂911车型上首先推出，称为Tiptronic，它可使高性能跑车不必受限于传统的自动档束缚，让驾驶者也能享受手动换档的乐趣。此型车在其档位上设有“+”、“-”选择档位。在D档时，可自由变换降档(-)或加档(+)，如同手动档一样。

4、无级变速器

当今汽车产业的发展，是非常迅速的，用户对于汽车性能的要求是越来越高的。汽车变速器的发展也并不仅限于此，无级变速器便是人们追求的“最高境界”。无级变速器最早由荷兰人范·多尼斯（VanDoorne’s）发明。无级变速系统不像手动变速器或自动变速器那样用齿轮变速，而是用两个滑轮和一个钢带来变速，其传动比可以随意变化，没有换档的突跳感觉。它能克服普通自动变速器“突然换档”、油门反应慢、油耗高等缺点。通常有些朋友将自动变速器称为无级变速器，这是错误的。虽然它们有着共同点，但是自动变速器只有换档是自动的，但它的传动比是有级的，也就是我们常说的档，一般自动变速器有2～7个档[3]。而无级变速器能在一定范围内实现速比的无级变化，并选定几个常用的速比作为常用的“档”。装配该技术的发动机可在任何转速下自动获得最合适的传动比。

双离合器式自动变速器(DualClutehTransmission，即DCT)，是由双轴式手动变速器发展而来的。它既保留了结构简单、传动效率高的优点，又具有电液控制方式的优点，改善了换档品质，降低了油耗、故障率和制造成本。目前国内外有许多汽车大公司与学者在致力于双离合器式自动变速器的开发与研究，并已在多款车上应用。因此研究双离合器式自动变速器的工作特性，并对其齿轮变速器进行设计，是非常重要和必须的。

1.2变速器的应用前景　　　

DCT是基于平行轴式手动变速器发展而来的，它继承了手动变速器传动效率高、安装空间紧凑、质量轻、价格低等许多优点，而且实现了动力换挡，这不仅保证了车辆的加速性，而且由于车辆不再产生由于换挡引起的急剧减速情况，也极大地改善了车辆运行的舒适性。

DCT在推广使用方面的一个显著的优点是它几乎不受传递功率的限制，应用范围很广，它既可以应用在大型载重汽车、城市公共汽车、工程机械、中型货车等大中型车辆上，使驾驶员免于频繁的换挡操作，而且由于它的换挡时间很短，也可以应用在运动型车辆上。通常在功率较大的车辆中，它的应用更为有利。这是因为，一般情况下它有两根传动轴是同心的，即中间的一根传动轴是实心的，而套在它外面的则是一根空心的，由于轴的刚度、强度以及结构尺寸等方面的原因，较大的传动轴轴径有利于双离合器式自动变速器的设计，多适合功率较大的车辆。DCT在推广使用方面的另一个显著的优点是生产成本低。它是靠离合器和齿轮传递动力的，复杂程度低，对现有的手动挡变速器生产线稍加改造就可以转而生产!"#，充分利用原有手动变速器的生产设备，生产继承性好，很适合现有的手动变速器生产厂将产品升级到自动变速器。表1.1[3]为几种自动变速器在性能、技术难度及成本方面的比较。我国汽车工业起步较晚，现在的生产线也多以生产手动挡变速器为主，高档的自动变速器主要依靠进口，而生产DCT变速器可以充分利用原有手动变速器的生产设备，新增投资较少，比较适合我国国情[4]。与手动变速箱形成对照的是，双离合器变速箱使用两个离合器，但没有离合器踏板。最新的电子系统和液压系统控制着离合器，正如标准的自动变速箱中的一样。在双离合器变速箱中，离合器是独立工作的。一个离合器控制了奇数档位(如：1 档、3 档、5 档和倒档)，而另一个离合器控制了偶数档位(如：2档、4档和6档)。使用了这个布局，由于变速箱控制器根据速度变化，提前啮合了下一个顺序档位，因此换档时将没有动力中断。其中最具创意的核心部分是双离合器和机械部分变速箱中的两轴式的输入轴。这个精巧的两轴式结构分开了奇数档和偶数档。不象传统的手动变速箱将所有档位集中在一根输入轴上，双离合器变速箱(DCT)将奇数档和偶数档分布在两根输入轴上。     外部输入轴被挖空，给内部输入轴留出嵌入的空间。以6档变速箱为例，内部输入轴上安装了1档、3档、5档和倒档的齿轮，外部输入轴上安装了2档、4档和6档的齿轮。这使得快速换档成为可能，维持了换档时的动力传递。标准的手动变速箱是做不到这点的，因为它必须使用一个离合器来控制所有的奇数档和偶数档。

直接换挡变速器原则上由两个彼此独立的分动器组成，原则上总有一个分动器处于力的传递链中，而另外一个分动器则已经被切换到另一个档位，但是，离合器还处于开启状态。对分动器的每个档位，均配备了传统的同步器和换挡装置如图1.4所示[3]。第2章 双离合器式自动变速器方案的选择和基本尺寸的确定

2.1方案选择

根据任务书所提设计参数如表2.1。

表2.1 设计基本参数

发动机最大转矩280 N?m/1800-5000rpm

发动机最大功率147kw/5100-6000rpm

最高车速240km/h

轮胎规格245/45R/17

汽车总质量1280kg

转向盘操纵力<200N

轮胎气压2.5MPa

2.1.1变速器的功用和要求

变速器的功用是根据汽车在不同的行驶条件下提出的要求，改变发动机的扭矩和转速，使汽车具有适合的牵引力和速度，并同时保持发动机在最有利的工况范围内工作。为保证汽车倒车以及使发动机和传动系能够分离，变速器具有倒档和空档。在有动力输出需要时，还应有功率输出装置。

对变速器的主要要求是：

1、应保证汽车具有高的动力性和经济性指标。在汽车整体设计时，根据汽车载重量、发动机参数及汽车使用要求，选择合理的变速器档数及传动比，来满足这一要求。

2、工作可靠，操纵轻便。汽车在行驶过程中，变速器内不应有自动跳档、乱档、换档冲击等现象的发生。为减轻驾驶员的疲劳强度，提高行驶安全性，操纵轻便的要求日益显得重要，这可通过采用同步器和预选气动换档或自动、半自动换档来实现。

3、重量轻、体积小。影响这一指标的主要参数是变速器的中心距。选用优质钢材，采用合理的热处理，设计合适的齿形，提高齿轮精度以及选用圆锥滚柱轴承可以减小中心距。

2.1.2变速器结构方案的确定

变速器由传动机构与操纵机构组成。

1、变速器传动机构的结构分析与型式选择

如图2.1中的中间轴式四档变速器传动方案示例的区别：图2.1(a)、(b)所示方案有四对常啮合齿轮，倒档用直齿滑动齿轮换档；图2.1c所示传动方案的二，三，四档用常啮合齿轮传动，而一档和倒档用直齿滑动齿轮换档。