双离合器式自动变速器的六挡齿轮变速器设计【全套CAD图纸和毕业答辩论文】

买文档就送 纸全套 Q 号交流 414951605 最新最全机械毕业资料 答辩优秀 本科学生毕业设计 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 学生姓名： 赵国庆 指导教师： 赵雨旸 职 称： 副教授 黑 龙 江 工 程 学 院 二一一年六月 买文档就送 纸全套 Q 号交流 414951605 最新最全机械毕业资料 答辩优秀 s on of 011龙江工程学院本科生毕业设计 目 录 摘要 . I . V 第 1 章 绪论 . 1 题研究的目的和意义 . 1 题国内外研究现状 . 1 离合器式自动变速器的结构特点及工作原理 . 4 离合器式自动变速器的结构特点 . 4 离合器式自动变速器的工作原理 . 7 题研究的主要内容与技术路线 . 8 第 2 章 双离合 器式 变速器设计方案的选择 . 10 速器传动机构分析和布置方案的确定 . 10 轴式变速器和中间轴式变速器的特点 分析 . 10 速器倒档布置方案分析 . 11 速器零、部件结构方案分析确定 . 12 轮形式 . 12 速器自动脱档机构形式分析 . 12 章小结 . 13 第 3 章 变速器主要参数的设计计算 . 14 速器各档传动比确定 . 14 计的给定参数 . 14 减速比的确定 . 14 速器一档传动比的确定 . 15 速器各档传动比的确定 . 16 速器中心距的确定 . 17 速器的齿轮参数的确定 . 18 轮模数 . 18 黑龙江工程学院本科生毕业设计 力角及螺旋角 . 19 宽 . 19 顶高系数 . 19 轮的修正 . 20 速器各档齿轮齿数的分配 . 21 定各档齿轮齿数及其参数 . 21 章小结 . 24 第 4 章 变速器齿轮的材料选择及校核计算 . 26 轮的材料选择 . 26 轮的失效形式 . 26 轮的常用材料及材料的选择 . 27 轮的强度计算 . 27 齿的弯曲应力 . 28 齿接触应力 . 30 档齿轮的强度计算校核 . 31 章小结 . 34 第 5 章 变速器轴和轴承的设计及校核计算 . 35 的设计 . 35 的功用及其设计要求 . 35 的尺寸 . 35 的刚度验算 . 36 刚度计算公式 . 36 档主动齿轮处轴的刚度计算 . 37 挡从动齿轮处轴的刚度校核 . 38 档主动齿轮处轴的刚度计算 . 40 挡从动齿轮处轴的刚度校核 . 41 档主动齿轮处轴的刚度计算 . 43 挡从动齿轮处轴的刚度校核 . 44 黑龙江工程学院本科生毕业设计 档 主动齿轮处轴的刚度计算 . 46 挡从动齿轮处轴的刚度校核 . 47 档主动齿轮处轴的刚度计算 . 49 挡从动齿轮处轴的刚度校核 . 50 档从动齿轮处轴的刚度计算 . 52 挡的刚度校核 . 54 的强度计算 . 58 心输入轴的强度校核 . 59 挡输出轴段的强度校核 . 60 心输入轴的强度校核 . 62 档轴的强度校核 . 64 挡输出轴段的强度校核 . 65 承的选择及校核 . 67 挡输出轴承的校核 . 69 挡轴轴承的校核 . 70 挡时输出轴承的校核 . 71 章小结 . 72 第 6 章 同步器的确定 . 73 环式同步器 . 73 章小结 . 77 结论 . 78 参考文献 . 79 致谢 . 81 附录 . 82 附录 A 外 文文献原文 . 82 附录 B 外文文献中文翻译 . 85 黑龙江工程学院本科生毕业设计 I 黑龙江工程学院本科生毕业设计 龙江工程学院本科生毕业设计 龙江工程学院本科生毕业设计 要 本设计是双离合式自动变速器的六挡齿轮变速器设计， 根据 前期的资料收集，可以了解到 构上的特点和其传动原理，根据收集的资料 体可分为三种结构形式，分别为单输出轴式、双输出轴式 、 三输出轴式。对于单输出轴式由于轴向尺寸大，多用于后驱车上，对于双输出轴式和三输出轴式由于轴向尺寸小多用于发 动机前置前驱上。本文设计研究了三输出轴式六挡齿轮变速器，其目的主要是将汽车设计材料力学、机械设计、机械制图等相关知识的有机结合、熟练运用。对变速器中的相关部件进行设计计算，用 件绘制装配图和零件图等。 设计过程完成以下内容： 撰写变速器的研究现状和发展趋势，了解国内外变速器的发展现状。结合收集的资料选着传动方案，明确所设计变速器的结构特点及工作原理。结合任务书中所给定的数据进行齿轮的设计计算，包括齿轮基本参数计算以及齿轮的强度校核计算。轴和轴承的设计计算，包括轴的刚度校核和强度校核。强度校核要画出 相应的弯矩、扭矩图。对同步器的工作原理、设计过程及选择方法进行阐述，以便选择合适的同步器。 关键词 ：双离合器；齿轮 变速器 ；自动变速器 ； 轴；齿轮；变位系数 黑龙江工程学院本科生毕业设计 V is a to I SG be of of it is on of is to of of s of in to on of In to s 龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1 章 绪 论 题研究的目的和意义 双离合器自动变速器 ( 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。 题国内外研究现状 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 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，在汽车工业技术不黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 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 3。 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 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 离合自动变速器。 双离合器自动变速器 (一种机械式自动变速器，它保持了 各种优点，但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。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 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 1。 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 (德国舍弗勒 (团手中。博格华纳是大众第一代六速 众的 键技术的提供者，为大众 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 旗下的司提供。 2003 年初率先在 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黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 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。 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 1。 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 文全称： 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 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 。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 车和新奥迪 些汽车装配 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。 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 ) 技术双离合变速器，称之为 格华纳公司通过使用新的电子液压元件使 成了实用性很强的变速器。2002 年， 用在德国大众高尔夫 奥迪 6 上。 2003 年，其相继推广到高尔夫等其他车型上。 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（ 机械自动变速器（ 无极变速器（ 双离合自动变速器（ 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 美市场则是 欧洲则是 汽与 是采用技术合作联合开发的模式。而 4 车市场对节能环保小排量车的需求，又通过其独资企业 中国）有限公司将专门为经济型小车设计的 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 。 对各型变速器在欧洲市场占有率的预估 。 表 种变速器市场占有率 变速器型式 市场占有率 2000年 2010年 25% 5% 7% 45% 12% % 13% 我国汽车工业起步较晚，现在的生产线也多以生产手动挡变速器为主，高档的自动变速器主要依靠进口，而生产 增投资较少，比较适合我国国情 4。 离合器式自动变速器的结构特点及工作原理 离合器式自动变速器的结构特点 要包括带扭转减振器的湿式离合器系统、按 作原理配置的变速器及换挡系统和相应的控制系统。 （ 1） 扭转减振系统 由于在 没有使用液力变矩器等可以吸收系统振动的元件，所以需要采用扭转减振器来吸收系统的扭转振动。 在 统中，可以采用普通的单级或多级扭转减振器，其安装位置在发动机飞轮与 力输入部件之间，因此需要将飞轮的转动惯量与 力输入件的惯量综合匹配，并确定系统的扭转刚度来设计扭转减振器。 但是，为了使整车实现更高的舒适性，可以将扭转减振系统设计为带有双质量飞轮式的扭转减振器，这样可以非常有效地控制汽车动力传动系的扭转振动及噪声。与传统的离合器从动盘式扭转减振器相比，双质量飞轮式扭转减振器还可加大减振弹簧位置半径，降低减振弹簧刚度并允许增大转角，不仅在常用车速范围内的减振和隔振黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 效果好，而且对怠速噪 声也能实现更有效的控制，堪称高效能广谱减振器。装备这种减振器的德国 车曾被称之为 “世界上最安静的柴油车 ”。图 别为采用传统减振器与采用双质量飞轮式扭转减振器时变速器后端振动加速度的比较 2。 图 速器后端振动加速比较 （ 2）离合器系统 在 ，既可以采用干式离合器，也可以采用湿式离合器，但两者的工作特性存在较大的差别。 干式离合器可以通过压板和飞轮吸收较大热量，对滑磨产生热量的速度不敏感，但因为空气散热较慢，热量不易在短时间内散发出去，因此它受滑磨产生的总热量的限制。干 式离合器适于在短时间内结合，这样滑磨时间短，产生热量少。其滑磨功特性曲线如图 a） 所示 2。 湿式离合器用油冷却摩擦片，它受限于产生热量的速度，但不受产生的总热量的限制，所以适用于离合器结合过程中压力逐步增加、发热速度较慢的场合。其滑磨功特性如图 b） ,所示。在设计中可以选用较小的离合器储备系数，并控制加压油缸的油压增长速度，使摩擦扭矩逐步增加。 另外，干式离合器的结构尺寸较大，特别是轴向尺寸长，这样，在车上布置 2 个干式离合器，而且还要布置 2 个离合器的操纵机构时需要的空间很大并且，在离合器片磨 损后，需要定期更换摩擦片。这都给 用干式离合器带来了困难。 相对而言，在 传递扭矩大，可以通过增加摩擦片数来提高摩擦扭矩；结构布置方便，摩擦片磨损均匀，使用中不需要专门调整黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 摩擦片间隙；可以较容易的通过控制湿式离合器的工作压力来控制其传递扭矩的大小，实现动力传动系统的扭矩控制。 类似于变扭器，湿式多片式离合器是利用液压压力来驱动齿轮。当离合器结合时，离合器活塞内的液压使一组螺旋弹簧零件受力，这将驱使一组离合器盘和摩擦盘压在固定的压力盘上，油压的建立是由变速箱控制器指令电磁 阀来控制的。摩擦片内缘处有内花键齿，以便与离合器鼓上的外花键相啮合。离合器鼓与齿轮组相连，这样就可以接受传递过来的力。为分离离合器，离合器活塞中的液压就会降低，在弹簧的作用下，离合器就会分开。奥迪的 离合器变速箱 (有 2个离合器，他们的工作状态是相反的，不会发生 2个离合器同时接合的情形。 （ a） 干式 （ b）湿式 图 干式、湿式离合器产生的滑磨功 （ 3）液压控制系统 液压控制系统主要负责接受电控系统的控制指令，对离合器和变速器的换挡机构进行操纵。液压控制系统主要包括：双离合器控制部分、换挡机构控制部分和冷却部分。 双离合器控制部分是通过对离合器油缸充入和释放高压油来实现离合器的分离和接合的。离合器油缸通过直接使用电磁阀或采用电磁阀做先导阀进行动作控制，并且也可以使用线性电磁阀对离合器接合实现压力控制，这对实现动力传动系统的扭矩控制有利。 双离合器变速箱 (档位切换是由档位选择器来操作的，档位选择器实际上是个液压马达，推动拨叉就可以进入相应的档位，由液压控制 系统来控制它们的工作。以一个典型的 6档双离合器变速箱 (例，液压控制系统中有 6个油压调节电磁阀，用来调节 2个离合器和 4 个档位选择器中的油压压力，还有 5 个开关电磁阀，分别控制档位选择器和离合器的工作 。 在 ，必须实现换挡过程的自动化，这就要增加自动换挡机构来完成换挡任黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 务。通常使用多个换挡油缸直接控制每一个同步器，其控制过程与 同。 （ 4）电子控制系统 电子控制系统负责采集车辆运行信息、驾驶员的操作指令，实时在线的对车辆的运行状态进行综合处理和判断，并控制 运行。同时，电 控系统还要负责与发动机电控单元以及其它系统的电控单元协调工作。图 电子控制系统框图 2。 图 子控制系统框图 离合器式自动变速器的工作原理 双离合器变速箱使用两个离合器，但没有离合器踏板。最新的电子系统和液压系统控制着离合器，正如标准的自动变速箱中的一样。在双离合器变速箱中，离合器是独立工作的。一个离合器控制了奇数档位 (如： 1 档、 3 档、 5 档和倒档 )，而另一个离合器控 制了偶数档位 (如： 2档、 4档和 6档 )。使用了这个布局，由于变速箱控制器根据速度变化，提前啮合了下 一个顺序档位，因此换档时将没有动力中断。其中最具创意的核心部分是双离合器和机械部分变速箱中的两轴式的输入轴。这个精巧的两轴式结构分开了奇数档和偶数档。不象传统的手动变速箱将所有档位集中在一根输入轴上，双离合器变速箱 (奇数档和偶数档分布在两根输入轴上 。 以 6档变速箱为例，内部输入轴上安装了 1档、 3档、 5档和倒档的齿轮，外部输入轴上安装了 2档、 4档和 6档的齿轮。这使得快速换档成为可能，维持了换档时的动力传递。标准的手动变黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 速箱是做不到这点的，因为它必须使用一个离合器来控制所有的奇数档和偶数档。以单介绍双离合器变速箱 (工作过程：在 1 档起步行驶时，动力传递路线如下图中直线和箭头所示，外部离合器接合，通过内部输入轴到 1 档齿轮，再输出到差速器。同时，图中虚线和箭头所示的路线是 2 档时的动力传输路线，由于离合器 2是分离的，这条路线实际上还没有动力在传输，是预先选好档位，为接下来的升档做准备的。当变速器进入 2 档后，退出 1 档，同时 3 档预先结合。所以在 速器的工作过程中总是有 2 个档位是结合的，一个正在工作，另一个则为下一步做好准备如图 时 换挡过程同升挡过程 。 行判断的，踩油门踏板时，变速箱控制器 (定为升档过程，作好升档准备；踩制动踏板时，变速箱控制器 (定为降档过程，作好降档准备。一般变速器升档总是一档一档地进行的，而降档经常会跳跃地降档， 速器在手动控制模式下也可以进行跳跃降档。在跳跃降档时，如果起始档位和最终档位属于同一个离合器控制的，则会通过另一离合器控制的档位转换一下，如果起始档位和最终档位不属于同一个离合器控制的，则可以直接跳跃降至所定档位。 图 速器 题研究的主要内容与技术路线 我在设计中参考了大众车系 02E 直接换挡变速器，采用了锁环式同步器的换档。在设计中，除了对汽车变速器的结构进行了合理的布置外，还运用了汽车设计、机械制图、机械设计、材料力学等知识，对变速器的重要零件 轴和齿轮进行受力分析，黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 由于变速器齿轮的损坏形式主要有：轮齿折断、齿面点蚀、移动换挡齿轮端部破坏以及齿面胶合。故对对齿轮进行了弯曲疲劳强度校核和接触疲劳强度校核，对于轴来说，变速器工作时，由于齿轮上有圆周力、径向力和轴向力的作用，变速器的轴 要承受转矩和弯矩。要求变速器的轴应有足够的刚度和强度。因为刚度不足轴会产生弯曲变形，结果破坏了齿轮的正确啮合，对轴的强度、耐磨性和工作噪声等均有不利影响，因此要对变速器的轴进行了强度和刚度校核，同时也要考虑零件选择合理的工程材料和热处理方法，使其获得良好的力学性能，同时确定同步器的主要参数，选择同步器。查阅相关资料，了解 速器的结构特点以及其总体的布置形式，综合各种布置形式，结合任务书中的数据以及参考车型确定变速器的总体布置方案， 本次设计主要是依据 参考的大众车系 02E 直接换挡变速器 ，通过 对 变速器各 组成 部分参数的选择和计算，设计出一种基本符合要求的手动 6 挡 变速器。本 次设计的 主要 内容： （ 1） 变速器基本 参数 的 计算。包括变速器 滚动半径的近似计算、传动比的范围计算、各档位 传动比 分配 计算、 初选 中心距计算 、确定中心距计算 、各 档 齿轮齿 数的分配 、 齿轮参数计算； （ 2） 变速器齿轮设计计算。变速器齿轮几何尺寸计算；变速器齿轮的强度计算及材料选择； （ 3） 变速器轴设计计算。包括各轴直径及长度计算、轴的结构设计、轴的强度 校核 、 刚度计算 ； （ 4） 变速器轴承的选择及校核； （ 5） 同步器的 主要参数的确定与选择 ； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 第 2 章 双离合 器式变速器设计方案的选择 速器传动机构分析和布置方案的确定 由于