干式双离合器总成总体方案设计开题报告(1)

福州大学至诚学院毕业设计（论文）开题报告系别机械学生学号210992387学生姓名朱嘉湛专业机械设计及其自动化年 级09指导教师林歆悠题目干式双离合器总成总体方案设计一、 选题依据传动系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。汽车变速系统技术整体上是由手动换档向自动换档发展，尤其是现阶段高速发展的计算机技术应用于换档变速系统，使汽车自动变速技术得到了快速的发展。受各种因素的影响,实现传动系变速操纵的自动化，一直是人们追求的目标之一。目前自动变速器的类型主要有:液力机械式自动变速器(AT) 、无级变速器(CVT) 、机械式自动变速器(AMT)和双离合器自动变速器(DCT) 。在电控机械式自动变速器领域，近年来又出现了一种新的变速传动方式，即双离合器式自动变速传动(Dual Clutch Transmission)，由于它既继承了AMT和手动变速器的结构简单、安装空间紧凑、重量轻、传动效率高、制造成本低等许多优点，又融合了AT不间断动力、迅速平稳换挡的良好特点，很快便成了业界研究开发的新热点。DCT将会在一定程度上改变现有的变速器市场格局。未来几年，全球轻型车变速器市场的竞争将在AT、CVT和DCT之间展开。 对汽车驾驶者来说，手动变速器带来的驾驶乐趣和自动变速器带来的便利性是一对矛盾，而DCT能够解决这一矛盾DCT综合了AT和AMT的优点，传动效率高、结构简单、操作便利、无动力中断且能较好地与柴油发动机匹配，不仅保证了车辆的动力性和经济性，而且改善了车辆运行的舒适性。离合器的主要功用是切断和实现发动机与传动系平顺的接合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换档齿轮间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以防止传动系个零部件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪音。双离合器是DCT的心脏，它让换挡点头成为了历史，现在可供选择的离合器有湿式和干式两种。虽然比起干式离合器，湿式离合器具有尺寸较小，易于布置，换挡冲击小等优点，但是从制造成本、传递效率、从动部分转动惯量、散热性、结构、维护费用和是否需要辅助动力等方面来考虑，干式离合器还是有很大的研究价值的5。文件综述1、双离合器在国内外的研究现状（一） 国外发展状况 双离合器变速器(DCT)的概念到目前已经有六七十年的历史。早在1939年德国的K gresse.A第一个申请了双离合器变速器的专利，提出了将手动变速器分为两部分的设计概念，一部分传递奇数档，另一部分传递偶数档。且其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，该变速器曾经在载货车上进行过试验，限于当时的控制技术，这种变速器并没有投入批量生产。随后在20世纪80年代，保时捷也发明了专用于赛车的双离合变速器(PDK)，但也未能将DCT技术投入批量生产。1985年，大众公司在奥迪Sport Quattro S1赛车上采用了双离合器变速器技术(见图1)，但直到20世纪90年代末随着电子技术的迅速发展，双离合器控制技术逐渐得以成熟，大众汽车公司和博格华纳首先携手合作生产将它放置在量产主流车型一奥迪车上，并给它命名为直接换档变速器Direct-Shift Gearbox(DSG)。并于2002年首次向世界展示了这一技术创新。2003年推出了6档DSG变速器，成为首个提供双离合器系统的整车厂。2006年，大众又率先在奥迪TT 3.2车型上应用了DSG变速器，随后DSG产品陆续配套到了大众捷达、大众途安、大众第五代高尔夫、大众宝来、奥迪A3、奥迪TT、Seat、Skoda等众多车型。目前已创下超过100万件的销售纪录。近日大众公司又发布了一款最新研制的7档DSG变速器，代号为DQ200。它使用了一对干离合器片代替了原来6档DSG变速器的液体调节双离合器片，其换档效率和动力传递有了明显的提升。作为创新型变速器的实际开发者之一的德国顶尖跑车专业品牌一保时捷将推出其自主开发的、称之为“PDK”(Porsche Doppel Kupplungen双离合器变速系统的德文)的双离合器变速器。在大众DSG变速器问世后，沃尔沃和宝马也相继投入双离合器变速器阵营，以相似的概念推出各自的变速器产品。宝马新近发布了DKG七档双离合变速器的研发成果，并决定将该技术最先在宝马M3车系中使用，称之为“M-DCT”宝马七档自动变速器和大众最新的七档自动变速器最大的区别就是：“M-DCT”双离合器采用湿式离合器，而大众的双离合器采用干式离合器。日前，菲亚特也正式宣布其自主研发的双离合变速系统将于2009年发布。这套变速器被命名为C635，配备在菲亚特多款车型上，包括Grande Punto，Bravo和阿尔法罗密欧的一些车上。总之，虽然大众等厂家各自推出了双离合器变速器，但是核心的双离合控制模块均来自美国博格华纳公司。（二）国内发展状况 目前中国汽车行业的情况是,许多技术还依靠国外。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。在国家“863”重大专项中，轿车DCT的研发已正式立项。上汽集团已经投入了近10 亿元用于开发自己的DCT，争取2009年底批量生产,并且确立了用于匹配DCT的一系列自主品牌车型。目前该项目已经具备了由上汽股份汽齿总厂、博格华钠、GIF等组成的一个庞大的研发团队，概念设计阶段已经初步完成，作为DCT的核心之一的TCU，博世、大陆、西门子作为TCU潜在的供应商，都在积极争取加入到这个跨国性的团队中来。总之，双离合器式自动变速器的研究在国内还处于起步阶段，对它的深入研究和产品化必将对提高我国自动变速器的自主开发能力具有积极的意义。32、双离合器的优势和在国内市场的发展前景 （一）DCT的优势由于DCT是基于平行轴式手动变速器发展而来的，因此它在继承了手动变速器传动效率高、安装空间紧凑、质量轻、价格低等优点的同时，又具有自动变速器起步和换档品质优良的特性，具有广阔的发展前景和推广应用的显著优势，主要表现在如下几个方面：51、DCT几乎不受传递功率的限制，可以广泛应用于各种车辆。2、DCT的生产成本低。3、由于DCT是基于手动变速器发展而来，动力传递仍然是依靠离合器和齿轮，复杂程度低，国内的齿轮传动零部件制造技术比较成熟，大多数变速器生产厂家有一定的技术基础。为发展DCT技术提供了条件。4、DCT的生产装置可通过对现有的手动档变速器生产线稍加改造便可使用，因此对于手动变速器生产厂产品升级过程周期短，新增投资较少，生产继承性好。（二）DCT在国内市场的发展前景由于变速器的需求范围很广，DCT技术(齿轮传动技术+自动控制技术)的应用将不仅只限于汽车变速器，在其他运输机械行业，也能产生同样应用的效应。我国汽车工业起步较晚，现阶段的生产线也多以生产手动档变速器为主，在自动变速器正处于高增长期的今天，国产汽车的自动变速器主要还是在依靠进口，因此发展DCT产品对提高我国自动变速器的自主开发能力必将会产生积极的推动作用。同时也与我国工业基础相适应。5总结：双离合器综合了液力机械式自动变速器和机械式自动变速器的优点，传动效率高、结构简单、操作便利、无动力中断且能较好地与柴油发动机匹配，不仅保证了车辆的动力性和经济性，而且改善了车辆运行的舒适性，是汽车离合器的发展趋势。在经济飞速发展的今天，双离合器必将是追求动力性和舒适性共存的车主们最好的选择，在未来的日子里必将有更多采用双离合器变速器的汽车面市。参考文献：1基于Pro/E的DSG建模与自动装配技术研究D；刘佶；西安理工大学；2008年2大众6挡双离合器变速器(DSG)结构原理分析J；郑诚；科技信息；2011年04期3双离合自动变速器技术研究进展与应用现状J；吴佐铭、褚超美、黄明礼；机械设计与制造；2008年11期4干式双离合器系统换挡过程控制分析J；秦大同、赵玉省、胡建军、叶明；重庆大学学报；2009年09期5DCT汽车变速器的相对优势、结构原理、关键技术和研究方向J；陈殿领、唱焕波；机械制造；2011年04期二、本课题拟解决的问题本次设计所选的设计原型是大众第二代七速DSG变速器所用的LuK干式双离合器（如图1）。将其简化后，示意图如图2。2图1 DSG的LuK干式双离合器图2 LuK的DSG干式双离合器示意图第一代的DSG采用的是并排分布的两个湿式离合器，拥有6个前进档和一个倒档，第一代DSG按照车辆的驱动形式可分为两类：一类是大众高尔夫GTI等前置前驱(PF)汽车采用的三轴式DSG，其轴向长度短，适用于前置前驱汽车，但机械结构较复杂；另一类是奥迪Roadjet等前置后驱(FR)汽车采用的两轴式DSG，其机械结构比三轴式DSG简单，但由于轴向长度较长，只适用于前置后驱汽车。大众汽车公司于2008午2月起在高尔夫系列轿车上配备第二代DSG。第二代DSG在保持整体体积与第一代三轴式DSG相近的基础上，增加了一个前进挡；并用两个前后布置的干式离合器替代了原来并排布置的湿式离合器。这两项变革将有助于提高汽车的燃油经济性和排放性。本次设计主要完成干式双离合器参数选择、离合器结构设计，以及离合器辅助机构（操纵机构等）的设计4，画出离合器装配CAD图、零件CAD图以及三维仿真图。1三、解决办法或设计方案查找相关资料，熟悉并理解第二代DSG的结构和原理，尤其是干式双离合器的结构。根据已知参数，计算出摩擦片、从动盘总成、膜片弹簧等的详细参数，最后进行装配图和零件图的绘画。具体设计方法 结构确定：压紧弹簧：选用膜片弹簧并选择推式结构；扭转减震器位置：安装在飞轮上，从而连接此离合器要的飞轮要采用双质量飞轮（DMFW）（如图3所示）；图3 双质量飞轮与干式双离合器主要部分的结构离合器操纵机构：采用液压操纵机构；摩擦片材料：石棉基材料。 参数计算： 根据所给的主减速器传动比、轮胎型号、最大功率、最大力矩和各档传动比计算或选取以下各参数：摩擦片：根据最大功率计算摩擦片基本外径，在此基础上初选两组摩擦片的外径和内径；选取合适的后备系数、摩擦因数和摩擦面数，计算出单位压力； 计算1档起步和1档换2档时的滑磨功，优化摩擦片参数；确定最终的摩擦片内外径、后备系数、摩擦因数和单位压力；膜片弹簧：选择内截锥高度H和板厚h；计算出R与r；计算弹簧小端