双离合器自动变速器设计

,i.bak2014/6/8 9:4&BAK文件2014/6/S 9:4&AutoCAD 榜j 1 2.bak2014/6/8 9:45EAK刻牛囹22014/6/8 9:48AutoCAD 匡 3.bak2014/6/8 9:48BAK刻牛 32014/6/8 9:43AutoCAD 14.bak2014/6/S 9:4&BAK切牛2014/6/S 94BAutoCAD 专| 5.bak2014/6/S 9:4&B冰文件2014/6/S 9:4&AutoCAD 传I j 6.bak2014/6/& &:4BBAK文件争2014/6/8 9:48AutoCAD 信I | dacdang.bak2014/6/S 9:4&BAK刻牛囹 daodang2014/6/8 5:45AutoCAD 旨.;kezi.bak2014/6/0 9:43BAK切牛囹 kezi2014/6/8 94BAutoCAD 善liheqizhichengti.hak2014/6/8 9:4&g文件囹 liheqizhichengti2014/6/S 9:4BAutoCAD 雪_ neiiihemocapian.bak2014/6/8 9:4SEAK文件F neilihemocapian2014/6/8 &:48AutoCAD 孱嵯j说明书2014/6/10 10:55Microsoft j |中间压盅，bak2014/6/8 9:4&EAK刻牛愚中间压盅2014/6/S 9:4&AutoCAD 唐完整论文，全套cad，加qq466491953双离合器自动变速器设计之变速齿轮设计摘 要：随着世界汽车对汽车的动力性、经济性、排放性和操纵性提出了 更高要求，对于汽车的操纵性，汽车简单分为手动变速器和自动变速器，这次我要 设计的是自动变速器DSG变速器齿轮。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，针对湿式双离合 器自动变速器的设计方法，对齿轮进行设计。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。关键词：双离合器自动变速器 传动比 齿轮Gear dual-clutch automatic transmission design designAbstract As the world of cars on the cars power, economy, emissions and handling a higher requirement for the handling of the car, the car simply divided into manual and automatic transmissions, this time I want to design a DSG automatic transmission transmission gear.The design of the structure and working principle of dual-clutch automatic transmission as the basis for a wet dual-clutch automatic transmission design, gear design. The main parts of the transmission gear, including the form, the form of the shift structure elaborated and range selection and the transmission ratio of the transmission, the center distance of the preliminary selection and design. Modulus of transmission in gear pressure angle, helix angle, were calculated gear selection and other relevant parameters and on the gear check.Key words Dual-clutch automatic transmission gear ratios双离合器自动变速器设计之变速齿轮设计第一章 课题研究的目的和意义4第二章课题的研究现状62.1课题的研究现状62.2课题的研究内容及技术路线8第三章 双离合器自动变速器传动方案的确定9第四章 双离合器自动变速器的设计与计算104.1变速器主要参数的选择104.1.1传动比范围114.1.2变速器各档传动比的确定114.1.3中心距的选择错误！未定义书签。4.1.4齿轮参数的选择错误！未定义书签。4.1.5各档齿轮齿数的分配错误！未定义书签。4.2变速器齿轮强度校核错误！未定义书签。4.2.1齿轮材料的选择原则错误！未定义书签。4.2.2计算各轴的转矩错误！未定义书签。4.2.3变速器齿轮弯曲强度校核错误！未定义书签。.4.3本章小结错误！未定义书签。结论错误！未定义书签。致谢错误！未定义书签。参考文献错误！未定义书签。引言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第一章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(AutomatedManual 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。为了解决中断动力换挡给车辆性能带来的影响，需要对电控机械式自动变速 器的换挡过程进行精确的控制。特别是为了减少换挡过程中的冲击度，需要对发 动机与变速器构成的动力总成在转速差、转矩等方面进行精确匹配和控制，但是 这些仅在一定程度上改善其换挡性能，并不能从根本上解决问题。如果要进一步 提高电控机械式自动变速器的性能，则需要增加发动机起、停等一些其它控制手 段，反而增加了车辆的复杂程度和成本，得不偿失。所以，电控机械式自动变速 器在对车辆舒适性等方面要求不高的车型上，例如低挡轿车、军用车辆、公共汽 车、载重车等，由于其具有结构简单、成本低等优点，仍具有优势，但是在对舒 适性要求高的车型上，其应用就具有了局限性。为了既可以充分利用AMT所具有 的优点，又可以消除AMT中断动力换挡的缺点，双离合器式自动变速器（DCT） 应运而生，它继承了手动变速器传动效率高、安装空间紧凑、重量轻、价格便宜 等许多优点。DCT的优点体现在对车辆性能的提高和对自动变速器生产成本的降 低两个方面。首先，因为DCT是按照动力换挡的原理来设计的，在换挡过程中避免了动力 中断，保留了 AT、CVT等换挡品质好的优点。车辆在换挡过程中，发动机的动力 始终可以传递到车轮，换挡迅速平稳，不仅保证了车辆的加速性，而且由于车辆 不再产生由于换挡时动力中断引起的冲击，也极大的改善了车辆运行的舒适性。 而且，它大大缩短了换挡时间，两个离合器的切换时间通常在0.30.4秒左右， 换挡完成时间非常短，所以不易被车辆乘客感觉到，极大的提高了换挡舒适性， 保证了车辆具有良好的动力性与换挡品质。其次，由于双离合器式自动变速器是在传统的手动变速器基础上进行自动化 的，从而以结构简单的平行轴式结构达到了结构复杂的旋转轴（行星齿轮）式自 动变速器的效果，但结构更加紧凑，成本更低。并且挡位是在离合器分离的情况 下预先挂挡的，因此可以有较充分的转速同步时间，原来的同步器还可以改用啮 合套，其结构更为简单，其成本远远低于AT、CVT等自动变速器。所以它与AMT 一样、可以充分利用原有手动变速器的生产设备，只需增加少量的生产设备即可， 生产继承性好，很适合现有的手动变速器生产厂，具有很高的经济效益和社会效 益。总之，双离合器自动变速器既继承了手动变速器传动效率高、结构紧凑、重 量轻、价格便宜等许多优点，而且实现了自动变速器的动力性换挡，又保留了液 力机械自动变速器和无级自动变速器换挡品质好的优点，使车辆具有很好的动力 性和经济性，相对于电控机械式自动变速器，是一个巨大的进步。第二章课题的研究现状2.1课题的研究现状双离合器自动变速器的概念从产生到现在已经有七十年左右的历史。 RudolfFranke在上个世纪30年代末首先提出将手动变速器变为动力换挡变速器 的概念，用于改善卡车变速器的换挡品质。1939年德国人Kegresse.A第一个申 请了双离合器变速器的专利，图1为Kegresse.A发明的双离合器自动变速器， 其提出了将手动变速器分为两部分的设计概念。即一部分传递奇数挡，另一部分 传递偶数挡。且其动力传递通过两个离合器联结两根输入轴，相邻各挡的从动齿 轮交错与两输入轴齿轮啮合，配合两个离合器的控制，能够实现在不切断动力的 情况下，改变传动比，从而缩短了换挡时间，有效地提高换挡品质，并在载货车 上进行过相关的试验，但这种变速器并没有投入批量生产。图1 Kegresse发明的双离合器自动变速器Fig.1 Kegresse present dual clutch automatic transmission上世纪80年代，保时捷公司重新设计发明了专用于赛车的双离合变速器 (PDK Porsche Doppel Kupplungen)，如图2所示，消除了换挡时的动力传递停 滞现象，但也未能将DCT技术投入批量生产随着电子控制技术的飞速发展，双离合器自动变速器的研究开发取得了很大 的突破，并且其量产和大范围的应用于普通轿车也成为可能性。2005年，由 Ricardo公司研发的7挡DCT已经装配于Bugatti Veyron上；2008年4月，配 备LuK十式双离合器的7挡DSG变速器在德国大众汽车公司进入量产，这款变速 器有较强的抗疲劳强度的能力，在结构紧凑型、燃油经济性方面比湿式双离合器 更胜一筹；截至2010年底，除大众公司外，另有保时捷、宝马、尼桑、福特、 沃尔沃、奥迪等多家公司向市场推出了配备DCT的车型。预计到2011年底欧洲 生产的车辆约6.5%采用双离合器传动技术，而福特汽车将成为采用双离合器传 动汽车的第二大汽车生产商。图2保时捷应用于赛车上的双离合器自动变速器Fig.2 Porsche applied to racing on a dual clutch automatic transmission与国外相比，国内对双离合器自动变速器的研究较晚、较少。2006年，国 家将双离合器自动变速器列为“十一五”国家863计划重点项目进行研究，从此 其在国内得到了迅速发展；2008年杭齿集团等研究结构研究的6挡十式DCT获 得重大突破；上汽集团2008年开始DCT的研究，并于2009年生产出样机；2009 年吉利集团推出其研究的DCT样机。在渝举行的“中国工程科技论坛一一2010 中国汽车自主创新”上获悉，上汽正加速研发我国自主创新、拥有国际领先技术 的湿式双离合器自动变速箱，并表示该项产品将于不久正式面世。同时，2011 年2月比亚迪也推出自主研发的双离合器式自动变速器。2.2课题的研究内容及技术路线我国是以平行轴式变速器生产为主的国家，生产双离合器自动变速器可以充 分利用原有手动变速器的生产设备，只需增加少量的生产设备即可，生产继承性 好，可以大大的减小成本，因此发展和研究双离合器自动变速器将是实现汽车自 主创新的一个重要方向。所以本课题旨在通过对双离合器自动变速器的结构、工 作原理的分析与比较，为以后的设计工作提供一定的参考。主要进行以下工作：1）首先以DCT系统的工作原理为基础，总结归纳出各种可能的双离合器 自动变速器的结构和布置型式，以及其各个结构的优缺点，从中选择适合原型车 的布置形式，同时对换挡执行机构方案进行比较分析。2）根据对双离合器自动变速器的分析，提出齿轮轴系的参数选择原则和结 构设计方法。3）根据原型车参数，应用已经确定的DCT结构和尺寸的设计原则与方法， 设计十式双离合器自动变速器的基本结构。技术路线图如图3所示。图3技术路线图Fig.3 Technology Roadmap第三章 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。第四章 双离合器自动变速器的设计与计算4.1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1所示。表1整车主要技术参数Table 1 The vehicle main technical parameters发动机最大功率116/6200 (kw/rpm)车轮型号215/55 R16发动机最大转矩250 /4500 (N.m/ rpm)最高车速210km/h4.1.1传动比范围变速器传动比范围是指变速器最高档与最低档传动比的比值。最高档通常是 直接档，传动比为1.0;有的变速器最高档是超速档，传动比为0.70.8。影响 最低档传动比选取的因素有：发动机的最大转矩和最低稳定转速所要求的汽车最 大爬坡能力、驱动轮与路面间的附着力、主减速比和驱动轮的滚动半径以及所要 求达到的最低稳定行驶车速等。目前乘用车的传动比范围在3.04.5之间，总 质量轻些的商用车在5.08.0之间，其它商用车则更大14本设计最高档传动比为0.924.1.2变速器各档传动比的确定（1）、主减速器传动比的确定发动机转速与汽车行驶速度之间的关系式为：(1)八rn=0.377式中：汽车行驶速度（km/h）；-发动机转速（r/min）；-车轮滚动半径（m）；i变速器传动比；i 0 主减速器传动比。已知：最高车速u. max = va max=210 km/h ；最高档为超速档，传动比i =0.92； 车轮滚动半径r = 16 x 21.0 + 2 + 0. 55 x 215 = 286. 25 （mm）；发动机转速n=n =6200 (r/min)； pnri0 = 0. 377 i-g a由公式（1）得到主减速器传动比计算公式：(2)=0. 377 x 6200 x 286. 25 x 10一3 = 3.4630. 92 x 210