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双离合自动变速器的变速机构设计开题报告.doc

双离合自动变速器的变速机构设计【7张图纸】【优秀】

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关键词：: 离合自动变速器变速机构设计图纸优秀优良

资源描述：

双离合自动变速器的变速机构设计

30页 15000字数+说明书+任务书+开题报告+7张CAD图纸

七档主动齿轮.dwg

中期检查表.doc

五档主动齿轮.dwg

任务书.doc

六档主动齿轮.dwg

双离合自动变速器的变速机构设计开题报告.doc

双离合自动变速器的变速机构设计说明书.doc

四档主动齿轮.dwg

实心输入轴.dwg

封面.doc

空心输入轴.dwg

装配图.dwg

记录表.doc

输出轴.dwg

选题审批表.doc

　　　摘要：双离合器自动变速器由电控机械式自动变速器发展而来，它综合了液力机械自动变速器（AT）和电控机械自动变速器（AMT）的优点，能够实现动力换挡、减少了换档时间、提高了换档品质、极大地提高了汽车的舒适性和操纵性。

　　本设计以双离合器式自动变速器的结构和工作原理为基础，针对干式双离合器自动变速器的设计方法，分析了各种不同变速器的布置方案并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对变速器的传动比的范围、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、进行了选择并计算出齿轮其他的相关参数和对齿轮的校核。

　　　关键词：双离合器；自动变速器；传动比；齿轮；轴

1 前言

　　　汽车自动变速技术是人们长期以来一直努力追求的目标，是车辆改进和完善传动系统的重要方向。自动变速技术始于1960年左右，到现在车辆的自动变速技术已取得了长足的进步。装备自动变速器的汽车，具有操纵方便、起步平稳、乘坐舒适性好、燃油经济性高、安全可靠等一系列优点，使得市场上对装备自动变速器的汽车的需求日渐高涨。汽车自动变速器的研究和应用有着更加重要的现实意义，各主要工业国家均在这方面投入了大量人力和财力，研制出种类繁多的各类自动变速器。自动变速器技术越来越完善，在越来越多的车辆上得到应用，成为现代汽车与现代工业发展的标志之一。随着我国的经济发展，家庭汽车的普及程度越来越高，且对乘用车的乘坐舒适性、燃油经济性和排放性能有了更高的要求。因此研究和开发既有高质量、操纵方便又有经济实用等特点的车辆具有广阔发展前景，来满足日益增长的广大消费者的需求。要实现这些功能，满足这些要求，就必须开发和研制出传动系中既能够高效传递发动机动力，又具有操纵方便的自动变速器[1]。

2 课题研究的目的和意义

　　　由于汽车传动方式和控制方式的不同，汽车自动变速系统存在多种不同的类型。根据传动方式的不同，可以分为以下五类：液力传动、液压传动、机械传动、储能传动、电传动。汽车上应用较多的自动变速器主要有液力机械自动变速器（Automatic Transmission，AT）、无级变速器（Continuously Variable Transmission，CVT）和电控机械自动变速器（Automated Manual Transmission，AMT）以及最近发展的双离合器自动变速器（Dual Clutch Transmission，DCT）等四种。

　　　AT具有起步平稳、柔和，以及换挡迅速、无冲击等优点。除其装有的液力变矩器可以改善车辆性能外，还主要归功于它实现了动力换挡，即换挡过程中不切断动力传递，只是通过两个离合器(或制动器)间的切换完成，换挡时间极短，换挡品质与车辆性能好。但是它也具有效率低、动力性略差、结构复杂、成本高等缺点[1]；CVT虽具有速比无级变化的优点，可以实现转矩的无级传递，提高无级自动变速汽车的乘车舒适性、加速性以及燃油经济性。但是其起动性能差，一般需另加起动装置，并且无级自动变速器的设备更换量大、制造困难和价格也较高等缺点。AMT的工作原理决定了它在换挡过程中首先要分离离合器，然后将变速器摘空挡，再选挡、换挡，最后接合离合器。这样，当离合器分离后，直到离合器再重新接合之前，发动机的动力将不能被传递到车轮去驱动车辆运行，所以换挡过程中产生了动力传递的中断，这对车辆的动力性、舒适性以及燃油经济性和排放带来了一定的影响。特别是在舒适性方面，由于换挡过程的动力中断，必然会产生动力传动系统的冲击，影响了汽车的行驶平顺性，使得其在对舒适性要求高的车型上的应用受到了限制。同时动力中断也会造成一定的动力损失，影响了汽车的加速性能。

　　　为了解决中断动力换挡给车辆性能带来的影响，需要对电控机械式自动变速器的换挡过程进行精确的控制。特别是为了减少换挡过程中的冲击度，需要对发动机与变速器构成的动力总成在转速差、转矩等方面进行精确匹配和控制，但是这些仅在一定程度上改善其换挡性能，并不能从根本上解决问题。如果要进一步提高电控机械式自动变速器的性能，则需要增加发动机起、停等一些其它控制手段，反而增加了车辆的复杂程度和成本，得不偿失。所以，电控机械式自动变速器在对车辆舒适性等方面要求不高的车型上，例如低挡轿车、军用车辆、公共汽车、载重车等，由于其具有结构简单、成本低等优点，仍具有优势，但是在对舒适性要求高的车型上，其应用就具有了局限性。为了既可以充分利用AMT所具有的优点，又可以消除AMT中断动力换挡的缺点，双离合器式自动变速器（DCT）应运而生，它继承了手动变速器传动效率高、安装空间紧凑、重量轻、价格便宜等许多优点。DCT的优点体现在对车辆性能的提高和对自动变速器生产成本的降低两个方面。

　　　首先，因为DCT是按照动力换挡的原理来设计的，在换挡过程中避免了动力中断，保留了AT、CVT等换挡品质好的优点。车辆在换挡过程中，发动机的动力始终可以传递到车轮，换挡迅速平稳，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时动力中断引起的冲击，也极大的改善了车辆运行的舒适性。而且，它大大缩短了换挡时间，两个离合器的切换时间通常在0.3～0.4秒左右，换挡完成时间非常短，所以不易被车辆乘客感觉到，极大的提高了换挡舒适性，保证了车辆具有良好的动力性与换挡品质[2]。

　　　其次，由于双离合器式自动变速器是在传统的手动变速器基础上进行自动化的，从而以结构简单的平行轴式结构达到了结构复杂的旋转轴（行星齿轮）式自动变速器的效果，但结构更加紧凑，成本更低。并且挡位是在离合器分离的情况下预先挂挡的，因此可以有较充分的转速同步时间，原来的同步器还可以改用啮合套，其结构更为简单，其成本远远低于AT、CVT等自动变速器。所以它与AMT一样、可以充分利用原有手动变速器的生产设备，只需增加少量的生产设备即可，生产继承性好，很适合现有的手动变速器生产厂，具有很高的经济效益和社会效益。

　　　总之，双离合器自动变速器既继承了手动变速器传动效率高、结构紧凑、重量轻、价格便宜等许多优点，而且实现了自动变速器的动力性换挡，又保留了液力机械自动变速器和无级自动变速器换挡品质好的优点，使车辆具有很好的动力性和经济性，相对于电控机械式自动变速器，是一个巨大的进步。3.4 本章小结

　　　本章详述了双离合器自动变速器的基本工作原理。对不同结构的DCT结构形式进行了分析，主要分析了两轴式、单中间轴式、双中间轴式的结构特点，分析了干式和湿式离合器的特性，为结构选型提供参考。对DCT的执行机构方案进行了分析，根据原车的结构和相关参数，确定设计的结构方案。

4 双离合器自动变速器的设计与计算

4.1 变速器主要参数的选择

　　　本次毕业设计是在给定主要整车参数的情况下进行设计，整车主要技术参数如表1所示。

表1 整车主要技术参数

Table 1 The vehicle main technical parameters

发动机最大功率200/6200（kw/rpm）车轮型号245/40R18

发动机最大转矩250/5000（Nm/rpm）最高车速250km/h

前轴负荷8000N后轴负荷7000N

轮胎气压2.5MPa转向盘操纵力不超过200N

装配图.gif

内容简介：: 湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）开题论证审批表学生姓名黄峰学号200841930113年级专业及班级2008级汽车服务工程专业（一）班指导教师及职称肖名涛讲师开题时间2011年 9月 25 日毕业论文（设计）题目双离合自动变速器的变速机构设计文献综述（选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等）研究意义：世界环境的不断恶化以及石油的不断消耗殆尽为电动汽车的开发应用提供了一个良好的发展契机。这也为自动变速器的应用发展提供了一个更加广阔的空间。目前，汽车市场中有四种不同的自动变速器：电控机械式自动变速器(AMT)、连续可变传动比自动变速器(CVT)和电控液力机械自动变速器(AT)以及双离合器电控机械式自动变速器（DCT），其中它们都有各自的优缺点。在权衡各种自动变速器的优缺点的基础之上，从创造性、探索性的角度尝试一种将离合与变速两者集合为一体的齿轮离合式自动变速器的设计与研究。汽车是由多系统组成的统一体。变速系统是汽车关键系统之一，其性能的优良与否以及完善程度，对汽车的动力性、经济性、舒适性和可靠性等起着决定性作用。汽车变速系统技术是由手动换挡向自动换挡逐步发展，尤其是计算机技术应用于换挡变速系统后，汽车自动变速技术得到了快速的发展。现代汽车变速器主要有四种型式: 电控机械自动变速器（AMT）、无级自动变速器（CVT）、液力机械自动变速器（AT）和双离合自动变速器（DCT），它们都具有各自不同性能特征。AT 和CVT 在换挡时不发生动力中断，具有良好的换挡品质，但机械效率较低，导致车辆的燃油经济性较差；AMT 的机械效率虽然高，但换挡时需要中断动力传递，影响了换挡的平顺性和车辆动力性；DCT 既继承了手动变速器传动效率高、安装空间紧凑、重量轻、价格便宜等许多优点，又完全实现了换挡过程的动力换挡，即在换挡过程中不中断动力，这不仅对AMT 来说是一个巨大的进步，而且还保留了AT 和CVT 等换挡品质好的优点，因此是自动变速器的发展方向。国内外研究现状： 1940年，Darmstadt大学教授Rudolph Franke第一个申请了双离合器变速器专利，该变速器曾经在卡车上试验过，但是没有投入批量生产。二十世纪80年代初的保时捷Prosche962C，也发明了专用于赛车的双离合变速器（PDK PorscheDoppel Kupplungen）。然而，在那个时代，未能成功将DCT/PDK技术投入。1985年，奥迪将双离合器技术应用于赛车上，当时被命名为“Audi SportQuattro S1赛车配合双离合器技术”。双离合器技术使奥迪赛车驰骋于当时的各大越野赛场，获得多项赛事的胜利。双重离合器的概念是非常先进，但作为新科技都存在着耐用性不佳的问题，耐用性的好坏同样决定了其成本的多寡，于是，其经过十余年的发展后，才真正被普通街车所用。考虑到零件使用寿命，设计人员选择了油槽膜片式离合器，离合器动作由液压系统来控制。到了20世纪90年代末期，大众公司和博格华纳携手合作生产第一个适用于大批量生产和应用于主流车型的DualTronic(R) 技术双离合变速器。博格华纳公司通过使用新的电子液压元件使DCT变成了实用性很强的变速器。2002年，DCT应用在德国大众高尔夫R32和奥迪TT V6上。2003年，其相继推广到高尔夫等其他车型上。2004年，DCT在德国大众途安（Touran）车型上首次与TDI柴油发动机匹配。DCT因其优秀的燃油经济性而在欧洲成为“新宠”。博格华纳的DCT新项目计划今年（2007年）投产，主要为豪华型乘用车跑车配套全年产能为60万套。2007年11月，博格华纳全面实施所宣布计划时，预计每年会面向230万个双离合变速器提供其创新的DualTronic(R) 技术。这一显著的增长受到该公司双离合变速技术首个上市所推动，该技术从世界各地的变速器和车辆制造商那赢得了业务，包括与大众、奥迪、布加迪(Bugatti)、上海汽车工业总公司和日产(Nissan)的项目以及格特拉克(Getrag)与5家全球汽车制造商的项目。目前，我国在变速器的发展上呈现出跳跃式变化，现在自动变速器主要以AT 为主，吉利、上海大众、上海通用等公司的汽车都采用AT。但随着我国汽车工业的迅猛发展，国家对DCT方面的研究也越来越重视。在国家“863”重大专项中，轿车DCT 的研发正式立项，按照国家产学研一体化的方针政策，已有多家企业积极与国内知名高校以及一些知名企业携手合作，投入了相当的人力、物力和财力，其研发队伍越来越大。参考文献：1 唐德江.双离合器式自动变速器的研究.D.武汉：华中科技大学，20052 吴光强，杨伟斌，秦大同双离合器式自动变速器控制系统的关键技术J机械工程学报., 2007，43(2).3 陈然,孙冬野,刘永刚,. 双离合器式自动变速器建模与控制系统仿真J. 重庆大学学报,2010,(9).4 董小洪. 双离合器自动变速器干式双离合器设计与分析D20105 Xubin Song, Jason Liu, Daniel Smedley. Simulation Study of Dual Clutch Transmission for Medium Duty Truck ApplicationsJ.SAE,2005(01):3590-3593.6 赵志强.湿式双离合器自动变速器建模及仿真分析D.长沙：湖南大学，20097 赵玉省.双离合器自动变速系统的综合控制D.重庆：重庆大学，2009188 Andreas Hegerath,Bergheim(DE).Dual Clutch For A Transmission With Two Input Shafts.US，Patent No.:6929107B2，2005209 康海涛.双离合器式自动变速器的研究.D.武汉：华中科技大学，200410 刘振军，秦大同，叶明等车辆双离合器自动变速传动技术研究进展分析J农业机械学报，200536(11)：16116411 杨伟斌，秦大同双离合器式自动变速器控制系统的关键技术J机械工程学报，2007，43(2)：132112 AUDI A G.Audi TT 3.2 quattro with shift gear-box(DSG)J Audi Word， 2003(2:20-4).13 陈家瑞.汽车构造M.北京：机械工业出版社，2000：10-97.14 王望予.汽车设计（第4版）M 北京：机械工业出版社，2010：78-113.15 刘维信.汽车设计M.北京：清华大学出版社，2001：158-207. 16 余志生.汽车理论（第三版）M北京：机械工业出版社，2000：1-88.17 Dr.-Ing. Michael Ebenhoch, Dr.-Ing. Ralf Kubalczyk,ZF Getriebe GmbH. 7-Speed Dual Clutch Transmission System for Sporty Application.J. DRIVE SYSTEM TECHNIQUE,2009(6).18 Kulkarni M, Shim T, Zhang Y. Shift dynamics and control of dual-clutch transmissions J. Mechanism and MachineTheory,2007,42: 168182.19 李华敏.齿轮机构设计与应用M.北京：机械工业出版社，200720 Zou, Z.Zhang,Y.Ahang,X.and Tobler, W. Modeling and Simula-tion ofTraction Drive Dynamics and Control. Journal of Mechanical Design, ASME Transaction,2001,Vol,123(4),556561研究方案（研究目的、内容、方法、预期成果、条件保障等）研究目的：通过对现在国内有的现有的双离合变速器类型，设计出适合中国国情的，操作简单，低成本的双离合变速器变速机构。研究内容：双离合自动离合器变速机构的设计研究方法：通过搜集资料、理解分析、设计、计算等步骤确定设计方案，利用绘图软件绘制所需要的图形。预期成果：1）完成毕业设计的文字说明 2)完成所有的CAD绘图条件保障：相关资料以及指导老师的相关指导。时间进程安排（各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等）阶段时间安排实施进度与完成程度12011.09.10-2011.09.15选题、定题、下达任务书22011.09.16-2011.09.26撰写开题论证审批表、开题论证32011.09.27-2012.03.25收集资料、制定方案和熟悉设计原理42012.03.25-2012.03.30正式设计阶段52012.04.25-2012.04.30设计的完善工作阶段62012.05.01-2012.

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