雙離合器式自動(dòng)變速器的六檔齒輪變速器設(shè)計(jì)【三輸出軸式六擋齒輪變速器】

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1894年，一個(gè)法國(guó)工程師給一輛汽車裝上世界上第一個(gè)變速器至今，汽車變速器已經(jīng)經(jīng)過(guò)了一百多年的發(fā)展。變速器，英文Transmission，作為汽車重要的組成部分，是承擔(dān)放大發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，實(shí)現(xiàn)理想動(dòng)力傳遞，從而適應(yīng)各種路況實(shí)現(xiàn)汽車行駛的主要裝置。從最初采用側(cè)鏈傳動(dòng)到手動(dòng)變速器，及至液力自動(dòng)變速器和電控機(jī)械式自動(dòng)變速器，再到現(xiàn)在無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器的普及，在汽車工業(yè)技術(shù)不斷前進(jìn)的同時(shí)，變速器也向著更平順、更省油、更富駕駛樂(lè)趣的方向不斷發(fā)展。直至雙離合自動(dòng)變速器的出現(xiàn)，變速器技術(shù)又伴隨著速度和夢(mèng)想，邁向了一個(gè)全新的高度。 雙離合器自動(dòng)變速器具有高效率和舒適性，自從問(wèn)世以來(lái)，已經(jīng)取得了巨大的市場(chǎng)。開發(fā)雙離合自動(dòng)變速器技術(shù)的核心就在于雙離合器模塊、扭振減震器模塊和控制模塊的技術(shù)。這些模塊是雙離合器自動(dòng)變速器中的關(guān)鍵零部件，是這種先進(jìn)的自動(dòng)變速器的心臟和大腦。2003年世界首款雙離合器自動(dòng)變速器投放市場(chǎng)，使用的就是美國(guó)博格華納公司生產(chǎn)的模塊。目前雙離合變速器的核心技術(shù)掌握在美國(guó)博格華納(BorgWarner)和德國(guó)舍弗勒(Schaeffler)集團(tuán)手中。博格華納是大眾第一代六速DSG（大眾的DCT）關(guān)鍵技術(shù)的提供者，為大眾DSG提供濕式雙離合。大眾推出了新一代干式七速雙離合變速器，由德國(guó)舍弗勒集團(tuán)旗下的LucK公司提供。 1940年，Darmstadt大學(xué)教授Rudolph Franke第一個(gè)申請(qǐng)了雙離合器變速器專利，該變速器曾經(jīng)在卡車上試驗(yàn)過(guò)，但是沒(méi)有投入批量生產(chǎn)。隨后保時(shí)捷也發(fā)明了專用于賽車的雙離合變速器（PDK Porsche Doppel Kupplungen）。然而，在那個(gè)時(shí)代，未能成功將DCT/PDK技術(shù)投入批量生產(chǎn)。 人們所熟知的變速器一般有手動(dòng)變速器和自動(dòng)變速器。傳統(tǒng)的變速器利用不同的齒輪搭配實(shí)現(xiàn)了上述目的，而齒輪搭配的變換就只有靠腳踩離合手拉擋桿來(lái)實(shí)現(xiàn)，這就是所謂的手動(dòng)變速器。為實(shí)現(xiàn)輕松換擋，取消離合腳踏和手動(dòng)掛擋的AT(AutomaticTransmission)變速器出現(xiàn)了，它主要利用液力變扭器配合傳統(tǒng)機(jī)械齒輪箱實(shí)現(xiàn)換擋功能。人們通常所說(shuō)的自動(dòng)變速汽車就是使用了這種AT。 隨著市場(chǎng)對(duì)于車輛平順舒適、高效節(jié)能的要求不斷升級(jí)，大眾公司和博格華納攜手突破技術(shù)界限，打造出了一款換檔平順動(dòng)感，大幅度減少能耗，且能夠配合于大扭矩，大排量發(fā)動(dòng)機(jī)的變速器——DSG雙離合自動(dòng)變速器。 雙離合器自動(dòng)變速器(DCT)是一種機(jī)械式自動(dòng)變速器，它保持了AMT的各種優(yōu)點(diǎn)，但其動(dòng)力傳遞通過(guò)兩個(gè)離合器聯(lián)結(jié)兩根輸入軸，相鄰各檔的被動(dòng)齒輪交錯(cuò)與兩輸入軸齒輪嚙合，配合兩離合器的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)在不切斷動(dòng)力的情況下轉(zhuǎn)換傳動(dòng)比，從而縮短換檔時(shí)間，有效提高換檔品質(zhì)。而且這種換檔方式也可以方便的應(yīng)用于混合動(dòng)力車輛，具有優(yōu)異的性能和廣闊的應(yīng)用前景，是一種很新的技術(shù) 。雙離合器自動(dòng)變速器既繼承了手動(dòng)變速箱傳動(dòng)效率高、安裝空間緊湊、重量輕、價(jià)格便宜等許多優(yōu)點(diǎn)，而且實(shí)現(xiàn)了換檔過(guò)程的動(dòng)力換檔，即在換檔過(guò)程中不中斷動(dòng)力，保留了AT,CVT等換檔品質(zhì)好的優(yōu)點(diǎn)，這對(duì)電控機(jī)械式自動(dòng)速器來(lái)說(shuō)，是一個(gè)巨大的進(jìn)步。 　 2003年初率先在GolfR32和AudiTT3.2兩款車型上使用。博格華納因其產(chǎn)品創(chuàng)新和加工精細(xì)而贏得了2005年度北美供應(yīng)商超級(jí)大獎(jiǎng)。雙離合器自動(dòng)變速技術(shù)使得手動(dòng)變速器具備自動(dòng)性能，同時(shí)大大改善了汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)用該技術(shù)可以保證變速器在換檔時(shí)消除汽車動(dòng)力中斷現(xiàn)象。 DCT工作時(shí)，車輛先以某個(gè)與一個(gè)離合器相連的檔位運(yùn)行，車輛自動(dòng)變速器電控單元可以根據(jù)相關(guān)傳感器的信號(hào)判斷即將進(jìn)入工作的與另一個(gè)離合器相連的下一檔位，因該檔位還未傳遞動(dòng)力，故指令液壓控制電磁閥十分方便的控制換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)，預(yù)先嚙合這一檔位，在車輛運(yùn)行達(dá)到換檔點(diǎn)時(shí)，只需要將正在工作的離合器分離，同時(shí)將另一個(gè)離合器接合，則使汽車以下一個(gè)檔位行駛。在換檔過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力始終不斷的被傳遞到車輪，所以這樣完成的換檔過(guò)程為動(dòng)力換檔。車輛實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力換檔過(guò)程，將大大提高換檔舒適性，同時(shí)也保證車輛具有良好的燃油經(jīng)濟(jì)性，使車輛油耗和排放等方面得到改善。 為了解決這個(gè)問(wèn)題，早在上世紀(jì)80年代，汽車工程界就弄出了一個(gè)雙離合系統(tǒng)變速器，簡(jiǎn)稱DSG（英文全稱：Direct Shift Gearbox），裝配在賽車上，能消除換檔離合時(shí)的動(dòng)力傳遞停滯現(xiàn)象。例如 布加迪EBl6.4 Veyron的新型7速變速器是裝置了雙離合器，從一個(gè)檔位換到另一個(gè)檔位，時(shí)間不會(huì)超過(guò)0.2秒?，F(xiàn)在，這種雙離合器已經(jīng)從賽車應(yīng)用到一般跑車上。奧迪汽車公司的新型奧迪TT跑車和新奧迪A3都已經(jīng)裝置了這種DSG。這些汽車裝配DSG的目的是可以比自動(dòng)變速器更加平順地?fù)Q檔，不會(huì)有遲滯現(xiàn)象。 　　奧迪雙離合系統(tǒng)變速器是一個(gè)整體，有6個(gè)檔位，離合器與變速器裝配在同一機(jī)構(gòu)內(nèi)，兩個(gè)離合器互相配合工作。這好比喻一輛車有兩套離合器，正司機(jī)控制一套，副司機(jī)控制另一套。正司機(jī)掛上1檔松開離合踏板起步時(shí)，這時(shí)副司機(jī)也預(yù)先掛上2檔但踩住離合踏板；當(dāng)車速上來(lái)準(zhǔn)備換檔，正司機(jī)踩住離合踏板的同時(shí)副司機(jī)即松開離合踏板，2檔開始工作。這樣就省略了檔位空置的一剎那，動(dòng)力傳遞連續(xù)，有點(diǎn)象接力賽。雙離合系統(tǒng)兩套離合器傳動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)電腦控制協(xié)調(diào)工作。 　　當(dāng)汽車正常行駛的時(shí)候，一個(gè)離合器與變速器中某一檔位相連，將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞到驅(qū)動(dòng)輪；電腦根據(jù)汽車速度和轉(zhuǎn)速對(duì)駕駛者的換檔意圖做出判斷，預(yù)見(jiàn)性地控制另一個(gè)離合器與另一個(gè)檔位的齒輪組相連，但僅處于準(zhǔn)備狀態(tài)，尚未與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力相連。換檔時(shí)第1個(gè)離合器斷開，同時(shí)第2個(gè)離合器將所相連的齒輪組與發(fā)動(dòng)機(jī)接合。除了空檔之外，一個(gè)離合器處于關(guān)閉狀態(tài)，另一個(gè)離合器則處于打開狀態(tài)。 兩根傳動(dòng)軸分別由第一、第二離合器控制與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的連接與斷開，分別負(fù)責(zé)1、3、5檔和2、4、6檔的檔位變換?？紤]到零件使用壽命，設(shè)計(jì)人員選擇了油槽膜片式離合器，離合器動(dòng)作由液壓系統(tǒng)來(lái)控制。 到了20世紀(jì)90年代末期，大眾公司和博格華納攜手合作生產(chǎn)第一個(gè)適用于大批量生產(chǎn)和應(yīng)用于主流車型的DualTronic(R) 技術(shù)雙離合變速器，稱之為DSG。博格華納公司通過(guò)使用新的電子液壓元件使DCT變成了實(shí)用性很強(qiáng)的變速器。2002年，DSG應(yīng)用在德國(guó)大眾高爾夫R32和奧迪TT V6上。2003年，其相繼推廣到高爾夫等其他車型上?！? 在我國(guó)汽車市場(chǎng)規(guī)模的高速增長(zhǎng)的情況下，汽車關(guān)鍵零部件進(jìn)入高速發(fā)展期。變速器作為汽車動(dòng)力總成的重要組成部分，也得到了很大的發(fā)展，自動(dòng)變速器，自從1939年被美國(guó)通用汽車公司首次在轎車上應(yīng)用，至今已經(jīng)成為全球汽車業(yè)的主流選擇。目前在產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中實(shí)際得到應(yīng)用的自動(dòng)變速器主要有四種類型：液力自動(dòng)變速器（AT）、機(jī)械自動(dòng)變速器（AMT）、無(wú)極變速器（CVT）、雙離合自動(dòng)變速器（DCT）。四類自動(dòng)變速器關(guān)鍵技術(shù)相似，各有特色部件，制造難易程度不同，使用性能各有優(yōu)缺點(diǎn)，適應(yīng)不同的細(xì)分市場(chǎng)?，F(xiàn)今，日本多倡導(dǎo)CVT，北美市場(chǎng)則是AT占主導(dǎo)，在歐洲則是DCT被大量采用。 上汽與GIF科技公司合作開發(fā)DCT，正是采用技術(shù)合作聯(lián)合開發(fā)的模式。而GIF公司針對(duì)我國(guó)汽車市場(chǎng)對(duì)節(jié)能環(huán)保小排量車的需求，又通過(guò)其獨(dú)資企業(yè)GRC吉孚動(dòng)力技術(shù)（中國(guó)）有限公司將專門為經(jīng)濟(jì)型小車設(shè)計(jì)的KRG變速器技術(shù)帶到中國(guó)市場(chǎng)，希望尋找整車廠進(jìn)行技術(shù)合作。這種變速器由于沒(méi)有液壓裝置，成本可以降低一半，同時(shí)又可以滿足降低油耗和二氧化碳排放的要求，是非常適合小型車的自動(dòng)變速器。 2.目的和意義 雙離合器自動(dòng)變速器(Dual Clutch Transmission，即DCT)是一種機(jī)械式自動(dòng)變速器，采用液壓以及電子系統(tǒng)控制檔位的變換，能夠有效的縮短換檔時(shí)間，有效提高換檔品質(zhì)。而且這種換檔方式也可以方便的應(yīng)用于混合動(dòng)力車輛，具有優(yōu)異的性能和廣闊的應(yīng)用前景，是一種很新的技術(shù)雙離合器自動(dòng)變速器既繼承了手動(dòng)變速箱傳動(dòng)效率高、安裝空間緊湊、重量輕、價(jià)格便宜等許多優(yōu)點(diǎn)，而且實(shí)現(xiàn)了換檔過(guò)程的動(dòng)力換檔，即在換檔過(guò)程中不中斷動(dòng)力，在換檔過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力始終不斷的被傳遞到車輪，所以這樣完成的換檔過(guò)程為動(dòng)力換檔。車輛實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力換檔過(guò)程，將大大提高換檔舒適性，同時(shí)也保證車輛具有良好的燃油經(jīng)濟(jì)性，使車輛油耗和排放等方面得到改善，所以對(duì)節(jié)能減排具有重大意義。通過(guò)對(duì)雙離合器式自動(dòng)變速器設(shè)計(jì)過(guò)程的了解，使我對(duì)其結(jié)構(gòu)形式原理都有了深刻的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也對(duì)變速器的發(fā)展進(jìn)以及發(fā)展形勢(shì)程有了一定的了解，這也能鍛煉我獨(dú)立思考和繪圖的能力，在變速器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，變速器的基本參數(shù)的選擇是十分重要的，因?yàn)檫@些與汽車的動(dòng)力性，經(jīng)濟(jì)性，行駛穩(wěn)定性等都是密切相關(guān)的，通過(guò)對(duì)雙離合式自動(dòng)變速器的設(shè)計(jì)讓我更加的了解變速器參數(shù)的選擇過(guò)程對(duì)汽車性能的影響，變速器的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，所以這對(duì)設(shè)計(jì)者有著較高的要求，同時(shí)也使我對(duì)雙離合式自動(dòng)變速器的設(shè)計(jì)過(guò)程以及設(shè)計(jì)方法有了一定的認(rèn)識(shí)。 二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容： （1）雙離合器式自動(dòng)變速器的六擋齒輪變速器設(shè)計(jì)總體方案論證； （2）六擋齒輪變速主要參數(shù)的選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算； （3）同步器主要參數(shù)的確定。 擬解決的主要問(wèn)題 （1）六擋齒輪變速器總體設(shè)計(jì)方案的選擇。 （2）六擋齒輪變速器基本參數(shù)的計(jì)算。 （3）六擋齒輪變速器輸入輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算。 （4）六擋齒輪變速器軸承的選擇與校核 （5）六擋齒輪變速器同步器主要參數(shù)的計(jì)算與選擇。 3、 技術(shù)路線（研究方法） 集案的論證 確定布置方案 確定主減速比與各擋傳動(dòng)比的分配 各擋齒輪參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算 校核不合格 齒輪的彎曲應(yīng)力及接觸應(yīng)力校核 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 校核不合格 軸的剛度與強(qiáng)度校核計(jì)算 軸承的選擇與壽命校核 同步器主要參數(shù)的確定 利用AUTOCAD繪制裝配圖與零件圖 書寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書 四、進(jìn)度安排 （1）調(diào)研、資料收集，完成開題報(bào)告 第1、2周 （2）研究雙離合器式自動(dòng)變速器的六擋齒輪變速器的結(jié)構(gòu)原理、設(shè)計(jì)步驟與設(shè)計(jì)方法 第3周 （3）雙離合器式自動(dòng)變速器的六擋齒輪變速器主要參數(shù)的選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 第4～9周 （4）完成所設(shè)計(jì)裝配圖與零件圖圖紙 第10～12周 （5）完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書的撰寫，指導(dǎo)教師審核 第13周 （6）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）修改、完善 第14周 （7）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）審核、預(yù)審 第15周 （8）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）修改、完善 第15、16周 （9）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周 五、參考文獻(xiàn) [1] 吳光強(qiáng),楊偉斌,秦大同等. 雙離合器式自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) [J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2007，43(2). 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