【正文】 程中首先要分離離合器，然后將變速器摘空擋，再選擋、換擋，最后 2 接合離合器。 為了解決中斷動(dòng)力換擋給車輛性能帶來(lái)的影響，需要對(duì)電控機(jī)械式自動(dòng)變速器的換擋過程進(jìn)行精確的控制。為了既可以充分利用 AMT 所具有的優(yōu)點(diǎn)，又可以消除 AMT 中斷動(dòng)力換擋的缺點(diǎn)，雙離合器式自動(dòng)變速器（ DCT）應(yīng)運(yùn)而生，它繼承了手動(dòng) 變速器傳動(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，它大大縮短了換擋時(shí)間，兩個(gè)離合器的切換時(shí)間通常在 ～ 秒左右，換擋完成時(shí)間非常短， 所以不易被車輛乘客感覺到，極大的提高了換擋舒適性，保證了車輛具有良好的動(dòng)力性與換擋品質(zhì) [2]。 3 總之，雙離合器自動(dòng)變速器既繼承了手動(dòng)變速器傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、價(jià)格便宜等許多優(yōu)點(diǎn)，而且實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)變速器的動(dòng)力性換擋，又保留了液力機(jī)械自動(dòng)變速器和無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器換擋品質(zhì)好的優(yōu)點(diǎn)，使車輛具有很好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，相對(duì)于電控機(jī)械式自動(dòng)變速器，是一個(gè)巨大的進(jìn)步。即一部分傳遞奇數(shù)擋，另一部分傳遞偶數(shù)擋。 2021 年，由 Ricardo 公司研發(fā)的 7 擋 DCT 已經(jīng)裝配于 Bugatti Veyron 上； 2021 年 4 月，配備 LuK 干式雙離合器的 7 擋 DSG 變速器在德國(guó)大眾汽車公司進(jìn)入量產(chǎn)，這款變速器有較強(qiáng)的抗疲勞強(qiáng)度的能力，在結(jié)構(gòu)緊湊型、燃油經(jīng)濟(jì)性方面比濕式雙離合器更勝一籌；截至 2021 年 4 底，除大眾公司外，另有保時(shí)捷、寶馬、尼桑、福特、沃爾沃、奧迪等多家公司向市場(chǎng)推出了配備 DCT 的車型。 在渝舉行的“中國(guó)工程科技論壇 —— 2021 中國(guó)汽車自主創(chuàng)新”上獲悉，上汽正加速研發(fā)我國(guó)自主創(chuàng)新、擁有國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)的濕式雙離合器自動(dòng)變速箱，并表示該項(xiàng)產(chǎn)品將于不久正式面世。主要進(jìn)行以下工作： 首先以 DCT 系統(tǒng)的工作原理為基礎(chǔ)，總結(jié)歸納出各種可能的雙離合器自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)和布置型式，以及其各個(gè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，從中選擇適合原型車的布置 形式，同時(shí)對(duì)換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案進(jìn)行比較分析。 圖 技術(shù)路線圖 雙離合器自動(dòng)變速器的原理分析 雙離合器自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)分析及確定 雙離合器結(jié)構(gòu) 形式 分析及確定 雙離合器自動(dòng)變速器的主要參數(shù)計(jì)算 齒輪參數(shù)計(jì)算 各軸的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 齒輪校核 各軸的校核 軸承的選用及校核 雙離合器自動(dòng)變速器的原理分析 雙離合器自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)分析及確定 雙離合器結(jié)構(gòu) 形式 分析及確定 雙離合器自動(dòng)變速器的主要參數(shù)計(jì)算 齒輪參數(shù)計(jì)算 各軸的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 齒輪校核 各軸的校核 軸承的選用及校核 6 第 2 章 雙離合器自動(dòng)變速器傳動(dòng)方案的確定 雙離合器自動(dòng)變速器既可以充分利用 AMT 的一系列的優(yōu)點(diǎn)，又可以消除中斷動(dòng)力換擋的缺點(diǎn)。一個(gè)變速器處于工作狀態(tài)時(shí)，另一變速器空轉(zhuǎn)。其齒輪及軸系采用機(jī)械變速器定軸式結(jié)構(gòu)，有多種傳動(dòng)方案 [4]。當(dāng)達(dá)到 2 擋的換擋點(diǎn)時(shí)， CL1 離合器開始分 離，同時(shí)CL2 離合器開始接合，兩個(gè)離合器交替切換，直到離合器 CL1 完全分離，離合器 CL2完全接合，換擋過程結(jié)束。雙離合器自動(dòng)變速系統(tǒng)中換擋過渡過程實(shí)際就是兩個(gè)離合器分離和結(jié)合的過渡過程。 兩軸式 DCT 沒有中間軸，兩根輸入 軸中的常嚙合齒輪直接與輸出軸的相應(yīng)齒輪相嚙合，動(dòng)力從輸出軸傳出。由于沒有直接擋，因此在高擋工作時(shí)，齒輪和軸承均承載，噪聲較大，也增加了磨損，這也是它的缺點(diǎn)。其 8 5 擋與離合器與 CL1 連接在一起， 6 擋連接在 CL2 離合器上，即將變速器的擋位按奇、偶數(shù)分別與兩個(gè)離合器分開配置，變速器換擋所用的同步器等與原來(lái)的普通手動(dòng)變速器完全相同 [7]。由于只有一根中間軸，除直接擋外，所有擋位的從動(dòng)齒輪都布置在中間軸上，這就使得中間軸的軸向長(zhǎng)度很大。單中間軸 DCT 的缺點(diǎn)是除直接擋外，其他擋位傳動(dòng)效率有所降低，當(dāng)前進(jìn)擋擋位較多時(shí)，實(shí)心輸入軸和中間軸都較長(zhǎng)，所以單中間軸式DCT 一般應(yīng)用于對(duì)變速器軸向尺寸要求不高的 車輛上。發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸通過飛輪與兩個(gè)離合器主動(dòng)部分連接。因?yàn)殡p中間軸 DCT 每一擋位至少通過兩對(duì)齒輪嚙合才能將動(dòng)力輸出，所以與兩軸式 DCT 相比，雙中間軸自動(dòng)變速器的傳動(dòng) 效率較低，但是由于其能有效的減小變速器軸的長(zhǎng)度，減小自動(dòng)變速器的尺寸，且適 圖 雙中間軸式雙離合器自動(dòng)變速器 合于布置較多擋位數(shù)，所以在對(duì)變速器的軸向尺寸要求較高的情況下，如前置前驅(qū)動(dòng)乘用車的變速器布置為橫置工作時(shí)，或者中、重型商用車傳遞轉(zhuǎn)矩大，為提高其強(qiáng)度與剛度時(shí)，一般采用此傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，尤其在中、大型和豪華型轎車中 得到廣泛使用。目前 ,在 DCT 系統(tǒng)中通常采用干式單片或濕式多片兩種結(jié)構(gòu)型式 [9]。 干式雙離合器可以通過壓盤和飛輪吸收較大熱量，對(duì)滑磨產(chǎn)生熱量的速度不敏感，但因空氣散熱較慢，熱量不易在短時(shí)間內(nèi)散發(fā)出去，因此受到滑磨產(chǎn)生的總熱量的限制。 采用干式雙離合器的變速器系統(tǒng)的效率得以顯著提高。這樣，在車上布置兩個(gè)干式離合器，而且還要布置兩個(gè)離合器的操縱機(jī)構(gòu)需要的安裝空間很大；并且在離合器片磨損后，需要定期更換摩擦片。另外，由于膜片彈簧具有非線性的彈性特性，故在從動(dòng)盤磨損后 ，仍能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩而不致產(chǎn)生滑磨。 濕式雙離合器受限于產(chǎn)生熱量的速度，但不受產(chǎn)生的總熱量的限制。濕式離合器工作環(huán)境對(duì)外全封閉，免受外界溫度、粉塵及內(nèi)部機(jī)油的影響，工作性能穩(wěn)定。同時(shí)由于液壓油的存在，導(dǎo) 致離合器不能徹底分離，產(chǎn)生功率損失，其結(jié)構(gòu)比干式復(fù)雜， 11 因而制造難度大，制造成本高。 DCT 基本結(jié)構(gòu)方案的確 定 根據(jù)上述 DCT 的雙離合器模塊、齒 輪軸系結(jié)構(gòu)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)，結(jié)合本文研究的原型車特點(diǎn)和要求，確定所要開發(fā)設(shè)計(jì)的 DCT 雙離合器、機(jī)械系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)方案。對(duì)不同結(jié)構(gòu)的 DCT 結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了分析，主要分析了兩軸式、單中間軸式、雙中間軸式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析了干式和濕式離合器的特性及適用范圍，為結(jié)構(gòu)選型提供參考。最高檔通常是直接檔，傳動(dòng)比為 ；有的變速器最高檔是超速檔，傳動(dòng)比為 ～ 。 變速器各檔傳動(dòng)比的確定 主減速器傳動(dòng)比的確定 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與汽車行駛速度之間的關(guān)系式為： iirnuga ? （ ） 式中： au —— 汽車行駛速度（ km/h）； n —— 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（ r/min）； r —— 車輪滾動(dòng)半徑（ m）； gi —— 變速器 傳動(dòng)比； 13 0i —— 主減速器傳動(dòng)比。m； ?i ； ?t? ，把以上數(shù)據(jù)代入（ ）式： 14 ) i (1 ??? ?????? ??gi 滿足不產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)條件。 變速器各檔速比 的配置 按等比級(jí)數(shù)分配其它各檔傳動(dòng)比，即： qiiiiiiiiiiii ?????? 766554433221 71 ??iiq 2 0 2 0 2 0 342312?????????qiiqiiqii 2 0 2 0 2 0 675645?????????qiiqiiqii 15 中心距的選擇 初選中心距可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 31m a x geA iTKA ?? （ ） 式中： A —— 變速器中心距（ mm） ； AK —— 中心距系數(shù)， 多檔的變速器 AK =~11； maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)距為 250（ N影響變速器殼體軸向尺寸的因素有檔數(shù)、換檔機(jī)構(gòu)形式以及齒輪形式。 轎車模數(shù)的選取以發(fā)動(dòng)機(jī)排量作為依據(jù)，由表 選取 主減速器齒輪 模數(shù)為?nm ， 其他 各檔模數(shù)為 ?nm ， 由于轎車對(duì)降低噪聲和振動(dòng)的水平要求較高，所以各檔均采用斜齒輪。、 16176。所以普遍采用的壓力角為 20176。等，普遍采用 30176。選用大些的螺旋角時(shí)，使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲降低。 本設(shè)計(jì)初選螺旋角全部為 22176。齒寬較小又會(huì)使齒輪的工作應(yīng)力增加。在齒輪加工精度提高以后，包括我國(guó)在內(nèi)，規(guī)定齒頂高系數(shù)取為 。應(yīng)該注意的是，各檔齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該盡可能不是整數(shù)，以使齒面磨損均勻。 2A =， 中心距取整得： 20A =68mm， 所以 六 檔傳動(dòng)比為： ??? zzi 計(jì)算五檔齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比 11125 zzi ? （ ） 20 ?c os2 )( 121120 zzmA n ?? （ ） 已知： 20A =68mm， 5i =， nm =， ?22?? ；將數(shù)據(jù)代入（ ）、（ ）兩式，齒數(shù)取整得： 2111?z ， 2512?z ，所以五檔傳動(dòng)比為： ??? zzi ? ? os2 ??? ???A mm 計(jì)算 七 檔齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比 787 zzi? （ ） ?c os2 )( 8720 zzmA n ?? （ ） 已知： 20A =68mm， 7i =， nm =， ?22?? ；將數(shù)據(jù)代入（ ）、（ ）兩式，齒數(shù)取整得： 257 ?z ， 218?z ，所以 七 檔傳動(dòng)比為： ??? zzi ? ? os2 ??? ???A mm 計(jì)算 倒檔齒輪齒數(shù)及傳動(dòng) 比 輸入軸與倒檔軸之間的距離： ?c os2 )( 3220 zzmA n ?? （ ） 已知： 20A =68mm， 2z =18mm， nm =， ?22?? ?z ,取整 273?z 初選倒檔軸上齒輪齒數(shù)為 15z =25， ?Ri 231516 zzzziR ?? （ ） 21 得 16z =， 取整 16z =42 os2 )4225( os2 )( 16153 ?? ????? ? zzmA n mm 取整 10030?A mm 計(jì)算 主減速器 齒輪齒數(shù)及傳動(dòng) 比 17200 zzi ? （ ） 式中： 16191817 ??? zzz nm =3 則 ????? izz 取整 6120 ?z 設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)力求使軸上 同時(shí)工作的兩對(duì)齒輪產(chǎn)生的軸向力平衡，以減小軸承負(fù)荷，提高軸承壽命。為了降低噪聲，對(duì)于變速器中除去一、二檔以外的其它各檔齒輪的總變位系數(shù)要選用較小一些的數(shù)值。 ?? ??t? 嚙合角 os82 osc os 11039。 ?tinv? 總變位系數(shù) ： )(20t a n2 )1639()(t a n 39。9 ??? zz zAd mm 39。1039。但是對(duì)于一般動(dòng)力傳輸齒輪，要求其材料具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，而且齒面硬，齒芯軟。 考慮加工工藝及熱處理工藝。但若采用滲氮處理，其齒面變形小，可不磨齒 ，故可適用于內(nèi)齒輪等無(wú)法磨齒的齒輪 [18]。mm）； d —— 節(jié)圓直徑（ mm）， ?cos zmd n? ， nm 為法向模數(shù)（ mm）； ? —— 斜齒輪螺旋角 )(? ； ?K —— 應(yīng)力集中系數(shù)， ?K =； b —— 齒面寬（ mm）； t —— 法向齒距， nmt ?? ； y —— 齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù) ?3coszzn ? 在齒形系數(shù)圖 中查得； ?K —— 重合度影響系數(shù)， ?K =。mm； ?22?? ； ??K ； ?nm mm； ?cK ；?? ； ??K ； 182?z ； ?nz ，查齒形系數(shù)圖 得： y=，把以上數(shù)據(jù)代入 ()式，得： os102502c os2 33322?????? ?????? ???? ?? KyKmz KTgw MPa 從動(dòng)齒輪： 已知： 33 ?????gTNmm； ?22?? ； ??K ； ?nm mm； ?cK ；?? ； ??K ； 235?z ； ?nz ，查齒形系數(shù)圖 得： y=，把以上數(shù)據(jù)代入 ()式，得： os102502c os2 33355?????? ?????? ???? ?? KyKmz KTgw MPa 從動(dòng)齒輪： 已知： 33 ?????gTN183