CL01-116@双离合器式自动变速器的六挡齿轮变速器设计
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机械毕业设计车辆工程
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CL01-116@双离合器式自动变速器的六挡齿轮变速器设计,机械毕业设计车辆工程
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毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 : 双离合 器 式自动变速器 的 六档齿轮变速器设计 院 系 名 称 : 汽车与交通工程学院 专 业 班 级 : 车辆 工程 07-7 学 生 姓 名 : 赵国庆 导 师 姓 名 : 赵雨 旸 开 题 时 间 : 2011.02.28 指导委员会 审查意见： 签字： 年 月 日 nts 毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 赵国庆 系部 汽车与交通工程学院 专业、班级 车辆工程 07-7 班 指导教师姓名 赵雨旸 职称 副教授 从事 专业 车辆工程 交通工程 是否外聘 是 否 题目名称 双离合器式自动变速器的六挡齿轮变速器设计 一、 课题研究 现状、 选题 目的 和意义 1.研究现状 现今的汽车变速器发展的十分迅速，各大公司纷纷推出新的产品，但是变速器技术的每次革新都与汽车相关科学的发展密切相关，计算机技术 ,先进制造技术，机械自动化技术，模拟仿真材料科学等都为变速器的发展提供了有力的保障，同时变速器的发展也为相关科学技术提出了更高的要 求。 1894 年，一个法国工程师给一辆汽车装上世界上第一个变速器至今，汽车变速器已经经过了一百多年的发展。变速器，英文 Transmission，作为汽车重要的组成部分，是承担放大发动机扭矩，实现理想动力传递，从而适应各种路况实现汽车行驶的主要装置。从最初采用侧链传动到手动变速器，及至液力自动变速器和电控机械式自动变速器，再到现在无级自动变速器的普及，在汽车工业技术不断前进的同时，变速器也向着更平顺、更省油、更富驾驶乐趣的方向不断发展。直至双离合自动变速器的出现，变速器技术又伴随着速度和梦想，迈向了一个全新的 高度。 双离合器自动变速器具有 高 效率和舒适性，自从问世以来，已经取得了巨大的市场。开发双离合自动变速器技术的核心就在于双离合器模块、扭振减震器模块和控制模块的技术。这些模块是双离合器自动变速器中的关键零部件，是这种先进的自动变速器的心脏和大脑。2003 年世界首款双离合器自动变速器投放市场，使用的就是 美国 博格华纳公司生产的模块。目前双离合变速器的核心技术掌握在美国博格华纳 (BorgWarner)和德国舍弗勒 (Schaeffler)集团手中。博格华纳是大众第一代六速 DSG（大众的 DCT）关键技术的提供者，为大众 DSG 提供湿式双离合。大众 推出 了新一代干式七速双离合变速器，由德国 舍弗勒集团 旗下的 LucK 公司提供。 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。随后保时捷也发明了专用于赛车的双离合变速器（ PDK Porsche Doppel Kupplungen）。然而，在那个时代，未 能成功将 DCT/PDK 技术投入批量生产。 人们所熟知的变速器一般有手动变速器和自动变速器。传统的变速器利用不同的齿轮搭配实现了上述目的，而齿轮搭配的变换就只有靠脚踩离合手拉挡杆来实现，这就是所谓的手动变速器。为实现轻松换挡，取消离合脚踏和手动挂挡的 AT(AutomaticTransmission)变速器出现了，它主要利用液力变扭器配合传统机械齿轮箱实现换挡功能。人们通常所说的自动变速汽车就是使用了这种 AT。 随着市场对于车辆平顺舒适、高效节能的要求不断升级，大众公司和博格华纳携手突破技术界限，打造出了一款换 档平顺动感，大幅度减少能耗，且能够配合于大扭矩，大排量发动机的变速器 DSG 双离合自动变速器。 双离合器自动变速器 (DCT)是一种机械式自动变速器，它保持了 AMT 的各种优点，但其nts 动力传递通过两个离合器联结两根输入轴，相邻各档的被动齿轮交错与两输入轴齿轮啮合，配合两离合器的控制，能够实现在不切断动力的情况下转换传动比，从而缩短换档时间，有效提高换档品质。而且这种换档方式也可以方便的应用于混合动力车辆，具有优异的性能和广阔的应用前景，是一种很新的技术 。双离合器自动变速器既继承了手动变速箱传动效率高、安装空间 紧凑、重量轻、价格便宜等许多优点，而且实现了换档过程的动力换档，即在换档过程中不中断动力，保留了 AT,CVT 等换档品质好的优点，这对电控机械式自动速器来说，是一个巨大的进步。 2003 年初率先在 GolfR32 和 AudiTT3.2 两款车型上使用。博格华纳因其产品创新和加工精细而赢得了 2005 年度北美供应商超级大奖。双离合器自动变速技术使得手动变速器具备自动性能，同时大大改善了汽车的燃油经济性，应用该技术可以保证变速器在换档时消除汽车动力中断现象。 DCT 工作时，车辆先以某个与一个离合器相连的档位运行 ，车辆自动变速器电控单元可以根据相关传感器的信号判断即将进入工作的与另一个离合器相连的下一档位，因该档位还未传递动力，故指令液压控制电磁阀十分方便的控制换档执行机构，预先啮合这一档位，在车辆运行达到换档点时，只需要将正在工作的离合器分离，同时将另一个离合器接合，则使汽车以下一个档位行驶。在换档过程中，发动机的动力始终不断的被传递到车轮，所以这样完成的换档过程为动力换档。车辆实现了动力换档过程，将大大提高换档舒适性，同时也保证车辆具有良好的燃油经济性，使车辆油耗和排放等方面得到改善。 为了解决这个问题， 早在上世纪 80 年代，汽车工程界就弄出了一个双离合系统变速器，简称DSG（英文全称： Direct Shift Gearbox），装配在赛车上，能消除换档离合时的动力传递停滞现象。例如 布加迪 EBl6.4 Veyron 的新型 7 速变速器是装置了双离合器，从一个档位换到另一个档位，时间不会超过 0.2 秒。现在，这种双离合器已经从赛车应用到一般跑车上。奥迪汽车公司的新型 奥迪 TT 跑车和新奥迪 A3 都已经装置了这种 DSG。这些汽车装配 DSG 的目的是可以比自动变速器更加平顺地换档，不会有迟滞现象。 奥迪双离合系统变速器是 一个整体，有 6 个档位，离合器与变速器装配在同一机构内，两个离合器互相配合工作。这好比喻一辆车有两套离合器，正司机控制一套，副司机控制另一套。正司机挂上 1 档松开离合踏板起步时，这时副司机也预先挂上 2 档但踩住离合踏板；当车速上来准备换档，正司机踩住离合踏板的同时副司机即松开离合踏板， 2 档开始工作。这样就省略了档位空置的一刹那，动力传递连续，有点象接力赛。双离合系统两套离合器传动系统，通过电脑控制协调工作。 当汽车正常行驶的时候，一个离合器与变速器中某一档位相连，将发动机动力传递到驱动轮；电脑根据汽车速度和 转速对驾驶者的换档意图做出判断，预见性地控制另一个离合器与另一个档位的齿轮组相连，但仅处于准备状态，尚未与发动机动力相连。换档时第 1 个离合器断开，同时第 2 个离合器将所相连的齿轮组与发动机接合。除了空档之外，一个离合器处于关闭状态，另一个离合器则处于打开状态。 两根传动轴分别由第一、第二离合器控制与发动机动力的连接与断开，分别负责 1、 3、 5 档和 2、 4、 6 档的档位变换。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，称之为 DSG。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， DSG 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。 nts 在 我国汽车市场规模的高速增长 的情况下 ，汽车关键零部件进入高速发展期。变速器作为汽车动力总成的重要组成部分， 也得到了很大的发展 ，自动变速器，自从 1939 年被美国通用汽车公司首次在轿车上应用，至今已经成为全球汽车业的主流选择。目前在产业化过 程中实际得到应用的自动变速器主要有四种类型：液力自动变速器（ AT）、机械自动变速器（ AMT）、无极变速器（ CVT）、双离合自动变速器（ DCT）。四类自动变速器关键技术相似，各有特色部件，制造难易程度不同，使用性能各有优缺点，适应不同的细分市场。现今，日本多倡导CVT，北美市场则是 AT 占主导，在欧洲则是 DCT 被大量采用。 上汽与 GIF 科技公司合作开发 DCT，正是采用技术合作联合开发的模式。而 GIF 公司针对我国汽车市场对节能环保小排量车的需求，又通过其独资企业 GRC 吉孚动力技术（中国）有限公司将专门为经济型小车 设计的 KRG 变速器技术带到中国市场，希望寻找整车厂进行技术合作。这种变速器由于没有液压装置，成本可以降低一半，同时又可以满足降低油耗和二氧化碳排放的要求，是非常适合小型车的自动变速器。 2.目的和意义 双离合器自动变速器 (Dual Clutch Transmission，即 DCT)是一种机械式自动变速器， 采用液压以及电子系统控制档位的变换，能够有效的 缩短换档时间，有效提高换档品质。而且这种换档方式也可以方便的应用于混合动力车辆，具有优异的性能和广阔的应用前景，是一种很新的技术双离合器自动变速器既继承了手动 变速箱传动效率高、安装空间紧凑、重量轻、价格便宜等许多优点，而且实现了换档过程的动力换档，即在换档过程中不中断动力，在换档过程中，发动机的动力始终不断的被传递到车轮，所以这样完成的换档过程为动力换档。车辆实现了动力换档过程，将大大提高换档舒适性，同时也保证车辆具有良好的燃油经济性，使车辆油耗和排放等方面得到改善 ，所以对节能减排具有重大意义 。 通过对双离合器式自动变速器设计过程的了解，使我对其结构形式原理都有了深刻的认识，同时也对变速器的发展进以及发展形势程有了一定的了解，这也能锻炼我独立思考和绘图的能力，在变 速器的设计过程中，变速器的基本参数的选择是十分重要的，因为这些与汽车的动力性，经济性，行驶稳定性等都是密切相关的， 通过对双离合式自动变速器的设计让我更加的了解变速器参数的选择过程对汽车性能的影响，变速器的设计是一个复杂的过程，所以这对设计者有着较高的要求，同时也使我对双离合式自动变速器的设计过程以及设计方法有了一定的认识。 二、设计（论文） 的基本内容 、 拟解决的主要问题 设计的主要内容： （ 1）双离合器式自动变速器的六挡齿轮变速器设计总体方案论证； （ 2）六挡齿轮变速主要参数的选择与设计计算； （ 3）同步器 主要参数的确定。 拟解决的主要问题 （ 1）六挡齿轮变速器总体设计方案的选择。 （ 2）六挡齿轮变速器基本参数的计算。 （ 3）六挡齿轮变速器输入输出轴的设计计算。 （ 4）六挡齿轮变速器轴承的选择与校核 （ 5）六挡齿轮变速器同步器主要参数的计算与选择。 nts 三、 技术路线（研究方法） 四、进度安排 （ 1）调研、资料收集，完成开题报告 第 1、 2 周 （ 2）研究 双离合器式自动变速器的六挡齿轮变速器 的结 构原理、设计步骤与设计方法 第 3 周 （ 3） 双离合器式自动变速器的六挡齿轮变速器主要参数的选择与设计计算 第 4 9 周 （ 4）完成所设计装配图与零件图图纸 第 10 12 周 （ 5）完成设计说明书的撰写，指导教师审核 第 13 周 （ 6）毕业设计（论文）修改、完善 第 14 周 （ 7）毕业设计（论文）审核、预审 第 15 周 （ 8）毕业设计（论文）修改、完善 第 15、 16 周 （ 9）毕业设计（论文）答辩准备及答辩 第 17 周 集案的论证 确定布置方案 确定主减速比与各挡传动比的分配 各挡齿轮参数的设计计算 齿轮的弯曲应力及接触应力校核 轴的设计计算 轴的刚度与强度校核计算 轴承的选择与寿命校核 同步器主要参数的确定 利用 AUTOCAD 绘制装配图 与 零件图 书写设计说明书 校核不合格 校核不合格 nts 五、 参考文献 1 吴光强 ,杨伟斌 ,秦大同等 . 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). 2 杨庆 ,吴光强 ,吴小清等 . 双离合器式自动变速器选换档控制系统的设计 J. 机电工程技术 , 2007， 36(1). 3 牛铭奎 ,高炳钊 ,葛安林等 . 双离合器式自动变速器系统 J. 汽车技术 , 2004， (6). 4 牛铭奎 ,葛安林 ,金伦等 . 双离合器式自动变速器简介 J. 汽车工艺与材料 , 2002， (12). 5 夏小华 . 双离合器自动变速器的研究 D. 2006. 6 陈勇 ,程秀生 ,崔爱乐等 . 六速双离合器自动变速 器开发 J. 汽车技术 , 2010， (3). 7 康海涛 . 双离合器式自动变速器的研究 D. 2004. 8 吴天 . 双离合器的设计与开发 D. 2007. 9 王望予 . 汽车设计 M.北京：机械工业出版社， 2004:78-113. 10 Jost K.A Deferent Automatic.SAE paper,1-111-32. 11 Crobpietsch,w.sudau,J.Dual Clutch for Power-shift Transm
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