双离合器自动变速器的七档齿轮变速器设计【汽车类】【8张CAD图纸】

双离合器自动变速器的七档齿轮变速器设计

73页 23000字数+说明书+任务书+开题报告+8张CAD图纸【详情如下】

DCT装配图.dwg

七档主动齿轮.dwg

五档主动齿轮.dwg

任务书.doc

六档主动齿轮.dwg

双离合器自动变速器的七档齿轮变速器设计开题报告.doc

双离合器自动变速器的七档齿轮变速器设计说明书.doc

四档主动齿轮.dwg

实心输入轴.dwg

封皮.doc

空心输入轴.dwg

评语.doc

输出轴.dwg

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。对轴的结构尺寸进行设计和轴承的选用并对其进行了校核。

关键词：双离合器；自动变速器；传动比；齿轮；轴

　　　DCT duo to Mechanical Transmission.Itinherits the advantages of Automatic Transmission(AT) and Automated Mechanical Transmission (AMT).It has the ability of power shifing that can reduce shift time andimprove shift quality.And the comfort and maneuverability of vehicle will be greatly improved.

　　　 In this thesis,the study of dry type Dual Clutch Transmission is based on the Structural characteristics and working principle of DCT. For dry-type dual-clutch automatic transmission design, analyzed the layout of the various transmission options and selected the final layout of the transmission scheme. The major part of gear, including gear form, elaborated shift structure and make the choice and range of transmission gear ratio, center distance a preliminary selection and design. The gear on the transmission module, pressure angle, helix angle, were calculated gear selection and other relevant parameters and checking on the gear. Structural dimensions of the shaft and bearing design and its selection was checked.

目　　录

摘　　要I

ABSTRACTII

第1章 绪  论1

1.1 课题研究的目的和意义1

1.2 课题的研究现状3

1.3 课题的研究内容及技术路线5

第2章 双离合器自动变速器传动方案的确定7

2.1 DCT结构的分析7

2.2 DCT双离合器形式的分析11

2.2.1 干式双离合器性能分析11

2.2.2 湿式双离合器性能分析12

2.3 DCT基本结构方案的确定13

2.4 本章小结13

第3章 双离合器自动变速器的设计与计算14

3.1 变速器主要参数的选择14

3.1.1 传动比范围14

3.1.2 变速器各档传动比的确定14

3.1.3 中心距的选择16

3.1.4 变速器的外形尺寸17

3.1.5 齿轮参数的选择17

3.1.6 各档齿轮齿数的分配19

3.1.7 变速器齿轮的变位21

3.2 变速器齿轮强度校核26

3.2.1 齿轮材料的选择原则26

3.2.2计算各轴的转矩27

3.2.3 变速器齿轮弯曲强度校核27

3.2.4 轮齿接触应力校核32

3.3 轴的结构和尺寸设计34

3.3.1 初选轴的直径34

3.4 轴的强度验算36

3.4.1 轴的刚度计算36

3.4.2 轴的强度计算42

3.5 轴承选择与寿命计算50

3.5.1 输出一轴轴承的选择与寿命计算50

3.5.2 输出二轴轴承的选择与寿命计算55

3.6 本章小结58

第4章 变速器同步器及结构元件设计59

4.1 同步器设计59

4.1.1 同步器的功用及分类59

4.1.2 锁环式同步器59

4.1.3 锁环式同步器主要尺寸的确定61

4.1.4 主要参数的确定62

4.2 变速器壳体64

4.3 本章小结64

结　　论65

参考文献67

致　　谢69

3.1 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3.1所示。

表3.1 整车主要技术参数

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

3.1.1 传动比范围

第1章 绪  论　

　　　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]。

1.1 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。第2章 双离合器自动变速器传动方案的确定

　　　双离合器自动变速器既可以充分利用AMT的一系列的优点，又可以消除中断动力换挡的缺点。目前各大汽车公司研制的DCT采用的结构不尽相同，每种结构类型都有其适用的传动结构，所以对不同的DCT结构方案进行分析，以确定传动方案合理性是DCT设计开发的重要基础。双离合器自动变速器系统主要由双离合器、变速器、双离合器执行机构、变速器换挡执行机构、ECU和各种传感器等组成。DCT的基本原理相当于采用两套变速器和两个离合器。一个变速器处于工作状态时，另一变速器空转。通过两个离合器的切换来实现两变速器交替进入工作状态，可在动力切断时间很短的情况下完成换挡。换挡过程非常迅速，换挡时间不会超过0.2s，从而消除了切断动力换挡带来的问题。

2.1 DCT结构的分析

　　　DCT是基于手动变速器的基础上发展的，DCT是通过将变速器按照奇、偶数分别布置在两个离合器所连接的两个输入轴上，通过控制离合器的切换完成换挡过程。其齿轮及轴系采用机械变速器定轴式结构，有多种传动方案[4]。

　　　在车辆处于停车状态时，两个离合器都处于分离状态，即两个离合器是常开式的。起步时，先将挡位切换为1挡，然后离合器CL1接合，车辆开始起步运行，离合器CL2仍处于分离状态，不传递动力。当车辆加速接近挡的换挡点时，由ECU控制自动换挡机构将挡位提前换入挡。当达到2挡的换挡点时，CL1离合器开始分离，同时CL2离合器开始接合，两个离合器交替切换，直到离合器CL1完全分离，离合器CL2完全接合，换挡过程结束。进入2挡后，TCU通过相关传感器信号判断车辆当前运行状态，进而计算出车辆即将进入运行的挡位，如果车辆加速，则下一个挡位为3挡，如果车辆减速，则下一个挡位为1挡。而1挡和3挡均连接在离合器CL1上，因为该离合器处于分离状态，不传递动力，故可以控制选换挡执行机构预先换入即将进入工作的挡位，当车辆运行达到换挡点时，只需要将正在工作的离合器CL2分离，同时将另一个离合器CL1接合，配合好两个离合器的切换时序即可方便地实现整个换挡过程。车辆继续行驶时，其它挡位的切换过程与上述分析类似。双离合器自动变速系统中换挡过渡过程实际就是两个离合器分离和结合的过渡过程。在换挡过程中，动力始终不会中断，这样完成的换挡过程成为动力换挡，这与液力自动变速器的换挡过程是一样的，其控制原理如图2.1所示[6]。

　　图2.1 双离合器自动变速系统控制原理图

　　　为了使汽车具有较好的动力性和燃油经济性，双离合器自动变速器通常设有5个或6个前进挡和一个倒挡，有的也有7个前进挡。按中间轴的数量，其可分为两轴式、

单中间轴和双中间轴式三种型式[7]。

　　　两轴式DCT没有中间轴，两根输入轴中的常啮合齿轮直接与输出轴的相应齿轮相啮合，动力从输出轴传出。图2.2为两轴式DCT传动简图。两轴式DCT结构简单、紧凑。其缺点是挡位数不宜过多，增加挡位数会增加实心输入轴和输出轴的长度。由于没有直接挡，因此在高挡工作时，齿轮和轴承均承载，噪声较大，也增加了磨损，这也是它的缺点。两轴式DCT多在前置发动机前轮驱动或后置发动机后轮驱动的中型和紧凑型轿车上使用。