开题报告-双离合器式变速器的设计与分析.doc

毕业设计(论文)开题报告（适用于工科类、理科类专业）课题名称双离合器式变速器的设计与分析副 标 题学院（系）汽车学院专 业车辆工程(汽车)学生姓名学 号2013年3月14日一、毕业设计（论文）课题背景（含文献综述）双离合器变速器（Dual- Clutch Transmission，简称DCT）在某档位下工作时，邻近档位处于预接合状态，并通过双离合器的交替工作变速器得以柔和无动力中断地切换到邻近档位。其工作特性使得双离合器变速器在性能和操控性上相比传统自动变速器具有较大的优势，不仅具有手动变速器低油耗、传动效率高、驾驶乐趣高等特点，还兼备自动变速器的良好的换档品质。DCT无疑将在未来汽车市场扮演越来越重要的角色。1.1. 双离合器变速器发展现状a) 市场使用情况人们对驾驶舒适性的要求日益提高，这使得自动变速器的市场份额逐渐走高。而DCT兼具驾驶舒适性的同时又具有手动变速箱的驾驶乐趣，加之其优越的性能，获得市场越来越多的青睐，显示出优于传统自动变速器的成长速度。不同变速器在乘用车上的使用情况变速器市场占有率2004年2009年2013年DCT0.9%9.6%16%AMT4.6%7.1%10%CVT1.5%1.8%2%AT24.3%22.3%20%MT68.7%59.2%52%b) 国内外研发现状目前大众有两款双离合器式变速器，分别为DQ200和DQ250。DQ200为七速双离合变速器，可传递最大扭矩为250牛米，装备于中小型乘用车上；DQ250为七速双离合变速器，可传递扭矩250牛米，用于高排量和重操控的车型。宝马在第三代SMG（Sequential Manual Gearbox）顺序式手动变速器的基础上开发出了专为适配V8发动机的M-DCT双离合器式变速器，最高转速可达9000r/min。M-DCT双离合器变速器已经率先装备在宝马最新一代M3轿跑车和敞篷跑车上。奥迪开发了S Tronic技术，其采用两套离合器串联工作，换档速度快，其加速性能与节油性与普通变速箱相比有较大优势。这项技术已装备在奥迪TT和奥迪A3，可在0.2秒内完成六个档位之间的任意切换，动力传递不会中断。保时捷将PDK（Prosche Doppel Kupplungen）双离合器变速器应用于民用跑车领域。其结构与工作原理与大众DSG相似。沃尔沃Powershift变速箱具备两片独立的湿式离合器，分别控制奇偶数档位。其能够输出高达450牛米的转矩，其不被档位齿所限制，原厂将其视作柴油机的黄金搭档。此外，日产开发出搭载在GTR上的的双离合器式变速器；三菱开发出搭载在EVO跑车的双离合器式变速器。与国外相比，国内DCT的开发研究起步较晚。2009年吉利展出了国内第一款自主研发的七速双离合器式自动变速器。1.2. 双离合器变速器的结构DCT大致有三种结构形式：双离合器单轴输出、组合双离合器单轴输出以及组合双离合器双轴输出。其本质皆为通过合理的结构设计与布置将两套变速及离合器机构融合在一起，通过离合器的交替工作与邻近档位的预接合，实现档位切换。a) 双离合器单轴输出（图一）变速器动力传递路线：发动机、链轮、离合器、输入轴（二选一）、输出轴、差速器。在现有结构基础上假装电控装置，控制离合器切换顺序，实现离合器交替接合的工作方式。这种结构的加工难度与手动变速器零部件加工难道相当，开发成本有效降低。图一 双离合器单轴输出双轴输入单轴输出能使变速器轴向长度缩短，提高整体刚度，同时需要增加高度，对布置空间有较大的要求。b) 组合双离合器单轴输出（图二）该结构的双离合器装置集成了两个多片式离合器，其双传动输入轴由实心轴及其外部套筒组合而成。偶数齿轮组和基数齿轮组分别通过外部套筒和实心轴与两个离合器相连。奇偶档位同边布置，单轴输出。组合双离合器单轴输出结构紧凑，所需布置空间小；同时制造精度要求高；因其总成结构散热较为困难，技术要求高；由于无法较好地利用原有的手动变速器零件，导致开发成本较高。图三 组合双离合器双轴输出图二 组合双离合器单轴输出c) 组合双离合器双轴输出（图三）变速器采用组合双离合器以及双轴传动结构。组合双离合器为两个并排布置的离合器，分别控制奇数偶数档。奇数档位通过实心输入轴与离合器1连接，偶数档位通过空心轴与离合器2连接。这种结构有效减小了DCT轴向长度，提高结构刚度，但其纵向尺寸增加，所以要求较大的布置空间。1.3. DCT的换档过程a) 起步控制起步时，有两种控制策略: 单离合器参与或双离合器参与。在双离合器参与的情况下，起步时换档机构同时挂入一档和二档，电控系统分析驾驶员意图以及行驶条件，以离合器1的滑转率为阈值，当离合器1达到阈值，根据情况脱离一个离合器，同时保持另一个离合器的接合状态，顺利起步。a) 升降档控制假设从奇数档升至偶数档，升档前只有离合器1接合, 所有转矩由离合器1传递, 压盘与从动盘无滑转。随着节气门开度逐渐增加,离合器1油路被切断，油压下降，离合器逐渐分离;与此同时, 离合器2侧油压上升, 其摩擦片间隙被逐渐消除, 此时离合器1和2 与主动盘之间都有相对滑转, 最后离合器2与主动盘完全接合，离合器1完全脱离，离合器2传递所有转矩。所以在换挡过程中，离合器1与离合器2从分离到接合, 都需要经过滑磨过程, 存在重叠的工作时间, 所以动力传递不会中断。降档过程与升档过程原理相同。1.4. 双离合器式从动轴的有限元分析a) 有限元分析的方法通过发动机外特性曲线、从动轴上各个档位的传动比、传动效率等数据，计算不同档位接合过程中齿轮所受到的切向力；根据轴承类型与轴承固定位置，得出从动轴的支撑位置；运用ANSYS、Inventor或CATIA等具有有限元分析功能的软件，根据档位改变从动轴上零件装配关系，并输入计算所得齿轮所得载荷以及从动轴的支承位置，计算得出从动轴以及齿轮的刚度以及应力分布。b) 从动轴有限元分析的意义通过有限元分析，可以发现从动轴应力最大点，并以此为依据对轴的结构进行改良，改善从动轴刚度，提高其使用寿命；齿轮接合过程中，齿面弯曲引起传动比变化，导致变速器输出扭矩以及转速偏离理论值。有限元分析帮助我们找到提高齿轮刚度的关键点，为改变齿轮参数提高刚度提供依据。二、毕业设计（论文）方案介绍（主要内容）2.1 双离合器式变速器工作原理及其技术现状、发展前景的认知查阅相关文献资料，了解双离合式变速器的工作原理、换挡过程及控制策略。了解其现有的技术条件以及将来发展重点方向，并对双离合变速器进行市场调研。2.2 双离合器式变速器从动轴的常见故障查阅相关文献资料，了解双离合式变速器的制造厂商，并调查不同厂商制造的变速器的常见故障，寻找相关的解决方案。2.3 双离合器式变速器从动轴及零件的拆卸与测绘首先测量从动轴外部各项参数，再通过拆卸从动轴获得各个零件的参数和材料，通过测量所得参数计算出其他参数。并对所得参数进行整理和列表总结，以便建模工作开展。同时通过拆卸熟悉相关工具的使用，通过对从动轴及其上的零件的直接观察，对其工作原理及结构有更加感性的认识。2.4 双离合器式变速器从动轴的三维建模与有限元分析根据测绘所得参数，运用建模软件，对从动轴、轴承、齿轮、接合套、同步器等零件进行建模，完成零件的列表统计，生成零件二维图纸；并对建模零件进行数字装配，生成二维装配图纸。完成装配后进行有限元分析，针对发动机运行的不同工况对从动轴以及齿轮进行刚度、强度以及应力等的分析。三、毕业设计（论文）的主要参考文献1 吴光强. 汽车理论M. 北京: 人民交通出版社, 2007: 223-2572 王望予. 汽车设计M. 北京: 机械工业出版社, 2004: 52-77.3 申业. 双离合自动变速箱设计与分析D. 上海:同济大学, 2011.4 濮良贵,纪名刚. 机械设计M. 北京: 高等教育出版社, 2008: 186-421.5 朱华. 双离合器自动变速器及其研究现状J. 液压气动与密封. 2012(08): 1-5.6 李红朋,胡建军,陈曦,刘景南. 加速工况下湿式双离合自动变速器预换挡控制策略J. 重庆理工大学学报(自然科学). 2012, 26(12): 5-10.7 苏东超. 选择性输出双离合自动变速器的建模与动力学仿真D. 安徽合肥: 合肥工业大学, 2012.8 郑劲. DSG双离合变速器的结构分析J. 汽车零部件. 2011(04): 85-86.9 吴佐铭,褚超美,顾健华,祁鹏华. 双离合自动变速器技术现状及应用前景J. 机械科学与技术. 2008, 27(11): 1351-1355.10 庞成立. 浅谈双离合自动变速器的原理及应用J. 汽车维修与保养. 2012(3): 34-42.11 袁磊. 基于Pro/ENGINEER与ANSYS的双离合自动变速器仿真分析D. 安徽合肥: 合肥工业大学, 2012.12 李静. 双离合变速器换挡规律分析及仿真D. 安徽合肥: 合肥工业大学, 2012.13 Adolfo Senatore. Adva