【導(dǎo)讀】雙離合式自動(dòng)變速箱是新一代的自動(dòng)變速器。它結(jié)合了液力機(jī)械自動(dòng)變速器和電控。提高了汽車的舒適性和操縱性，已成為汽車變速器新的發(fā)展方向。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于變速箱換擋性能和制造成本、制造復(fù)雜程度的影響至關(guān)重要。的雙中間軸式自動(dòng)變速器的總體方案。針對(duì)雙中間軸式DCT的齒輪箱的傳動(dòng)比進(jìn)行分。滿足強(qiáng)度要求，設(shè)計(jì)合理。例具有參考意義。

　　

【正文】 . 7 7（ ）? ?? ? ?? ? ?nm Z ZA 4) 校核倒擋傳動(dòng)比 10 2r1 1 12 7 2 3 3 .4 51 2 1 5? ? ? ? ?g Z Zi ZZ 計(jì)算值 比與 近似相等 。 經(jīng)過(guò)計(jì)算所得各擋傳動(dòng)比和各擋 的兩個(gè) 傳動(dòng) 齒輪 齒數(shù)如下表 齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù)所示 表 齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù) 擋位 1 2 3 4 5 6 R1 R2 傳動(dòng)比 主動(dòng)齒輪齒數(shù) 12 16 20 23 22 23 12 15 從動(dòng)齒輪齒數(shù) 39 35 31 28 21 19 27 23 第 3 章 DCT 變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 23 DCT軸的參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 軸的結(jié)構(gòu)分析 雙中間軸式 DCT 的 布置由兩根輸入軸，兩根中間軸，一根倒擋軸組成 ，它們成平行軸式的分布 。其中兩根輸入軸，一根為 實(shí)心輸入軸，另一根為空心輸入軸，空心輸入軸套在實(shí)心輸入軸上， 兩個(gè)軸 共軸線 ，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過(guò)軸承分開(kāi)，不會(huì)產(chǎn)生影響 。把擋位分為奇偶擋分別布置在兩根 輸入軸上，其中實(shí)心輸入軸上布置的是 1 擋 、 3 擋和 5 擋主動(dòng)齒輪，空心輸入軸上布置的是 2 擋 、 4 擋和 6 擋主動(dòng)齒輪，并且 4 擋和 6 擋共用空心軸上的主動(dòng)齒輪 6Z 。倒 擋 軸上的從動(dòng)齒輪 10Z 與 1 擋共用實(shí)心輸入軸上的主動(dòng)齒輪 11Z ，倒擋軸上的主動(dòng)齒輪 1Z 與中間軸 2 上的從動(dòng)輪 2Z 嚙合。 實(shí)心輸入軸 在空心輸入軸中轉(zhuǎn)動(dòng)，兩根軸 都 采用階梯軸的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)。參考相關(guān)車型的變速箱軸設(shè)計(jì)，實(shí)心軸上的 1 擋主動(dòng)齒輪做成齒輪軸，與軸設(shè)計(jì)成一體的， 3 擋和 5 擋主動(dòng)齒輪通過(guò)花鍵安裝在實(shí)心輸入軸上。軸上還有脈沖信號(hào)輪， 軸的長(zhǎng)度要根據(jù)齒輪寬度， 脈沖信號(hào)輪 、彈性擋圈等標(biāo)準(zhǔn)件 和安裝要求來(lái)設(shè)計(jì)。 空心軸上的 2 擋和 6擋主動(dòng)齒輪參考原型車設(shè)計(jì)為空心齒輪軸，其上也有脈沖信號(hào)輪檢測(cè)速度。具體軸長(zhǎng)尺寸要考慮安裝在實(shí)心輸入軸的尺寸和安裝要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。 兩根中間軸 主要設(shè)計(jì)尺寸要考慮軸承的安裝尺寸 ，一般也要設(shè)計(jì)成階梯軸的形式。中間軸 1 和中間軸 2 上 都 有兩個(gè)同步器，同時(shí)輸出軸齒輪也在兩個(gè)中間軸上，所以中間軸的長(zhǎng)度要考慮各 擋位 齒輪的 布置、同步器布置 、輸出軸齒輪 、彈性擋圈等標(biāo)準(zhǔn)件 和安裝方便等方面 因素。 倒檔軸上只有 兩個(gè)惰輪用于傳遞倒擋時(shí)的動(dòng)力，布置形式主要考慮安裝方面。 軸的結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)計(jì)算 初選軸徑 ，用以確定軸的階梯。 1) 在已知變速器中間距的情況下，中間軸的最大直徑可根據(jù) 經(jīng)驗(yàn)公式可計(jì)算出來(lái) 中心距初選 公式 ： 5 0?dA (313) 系數(shù)選為 ，中間軸 1 和 中間 軸 2 的最大直徑按式（ 313）計(jì)算得： 1 0 .5 0 7 5 3 8 m m? ? ?zd 2 0 .5 0 6 3 3 2 m m? ? ?zd 式中： 1zd —中間軸 1 的 直徑 2zd —中間軸 2 的 直徑 學(xué)士學(xué)位論文 24 2) 實(shí)心輸入軸 的 花鍵部分 直徑 也可按經(jīng)驗(yàn)公式選擇： 3 emaxd = K T (314) 式中： K—為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)， K=~； emaxT —發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（ N m） 根據(jù)式（ 314）可計(jì)算出實(shí)心軸花鍵部分直徑，選取經(jīng)驗(yàn)系數(shù) ，則 33 4 .0 1 8 6 .2 2 2 .8 4 m m? ? ? ?e m a xd K T 具體尺寸要結(jié)合設(shè)計(jì)過(guò)程中所選花鍵具體確定，但不會(huì)相差太大。 3) 對(duì)于 空心輸入軸的 內(nèi)外徑有如下關(guān)系： ? ? ?nwdd (315) 式中： nd — 空心輸入軸內(nèi)徑 wd — 空心輸入軸外徑 在 初選出每軸的尺寸后 根據(jù)具體安裝情況 畫(huà)出零件圖。 實(shí)心輸入軸如圖 所示。實(shí)心輸入軸上有兩個(gè)花鍵軸分別與 5 擋和 3 擋主動(dòng)齒輪嚙合，選擇的花鍵為 45 漸開(kāi)線花鍵。軸上有一個(gè)脈沖信號(hào)輪， 一個(gè)定位卡簧，軸向有三個(gè)主動(dòng)齒輪，寬度為 22mm，其中 1 擋主動(dòng)齒輪與軸設(shè)計(jì)成一體，考慮到重合度，應(yīng)略寬 2mm，另外空心軸上還有兩擋齒輪的齒寬長(zhǎng)度和空心軸脈沖信號(hào)輪，最后考慮兩端安裝支撐的選用軸承的長(zhǎng)度和安裝直徑。 空心輸入軸如圖 所示 。空心輸入軸上 4 擋、 6 擋共用的主動(dòng)齒輪和 2 擋主動(dòng)齒輪都為齒輪軸，這樣設(shè)計(jì)能夠提高軸的強(qiáng)度?？招妮S的內(nèi)外直徑按式（ 315）設(shè)計(jì)，內(nèi)徑的尺寸要考慮安裝滾針軸承的大小?？招妮斎胼S的長(zhǎng)度主要是兩個(gè)齒輪齒寬和支撐端軸承安裝長(zhǎng)度，還有 2 擋和 6 擋齒輪之間同步器的安裝長(zhǎng)度。另外其上也有速度脈圖 實(shí)心輸入軸 第 3 章 DCT 變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 25 沖信號(hào)輪，檢測(cè)轉(zhuǎn)速。 中間軸 1 如圖 所示。中間軸 1 上布置了 4 個(gè)擋位的空轉(zhuǎn)從動(dòng)齒輪，當(dāng)掛擋時(shí)由換擋拔插撥動(dòng)同步器與齒輪上的嚙合齒嚙合，從而帶動(dòng)中間軸旋轉(zhuǎn)，再通過(guò)輸出齒輪與減速器嚙合輸出發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力到車輪。中間軸上有兩個(gè)同步器， 同步器軸的連接是靠漸開(kāi)線花鍵連接，在初選最大直徑之后，根據(jù)具體安裝要設(shè)計(jì)成階梯狀，在根據(jù)接替情況具體選擇花鍵尺寸。同步器與軸的軸向用卡簧固定。 中間軸 2 如圖 所示。中間軸 2 上有 三個(gè)擋 從動(dòng)齒輪 齒寬長(zhǎng)度 。與中間軸 1 的設(shè)圖 空心輸入軸 圖 中間軸 1 學(xué)士學(xué)位論文 26 計(jì)相似，中間軸 2 的設(shè)計(jì)還要考慮倒擋惰輪 R1 的情況，因?yàn)榈箵跤昧藘蓚€(gè)齒輪傳遞動(dòng)力，齒輪 R1 要和輸入軸一擋主動(dòng)齒輪嚙合，齒輪 R2 要和中間軸 2 上的齒輪嚙合。只能采用空間三角布置。倒擋與 6 擋的空轉(zhuǎn)從動(dòng)齒輪通過(guò)同步器與中間軸 2 連接， 5 擋單獨(dú)用一個(gè)同步器。這樣設(shè)計(jì) 6 擋從動(dòng)齒輪的軸向定位就得用套筒定位。根據(jù) 脈沖信號(hào)輪的大小和其他擋位的布置情況，及安裝要求，最終確定了中間軸 2 的軸結(jié)構(gòu)。 倒檔軸如圖 所示。倒擋軸上只有兩個(gè)倒擋齒輪通過(guò)花鍵與軸相連。軸的長(zhǎng)度要根據(jù)安裝要求和與輸入、輸出齒輪的配合來(lái)定。齒輪的定位采用套筒與軸肩兩邊定位。 軸承分析及選用 實(shí)心 輸入軸和空心輸入軸之間要能夠同軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，但不能產(chǎn)生摩擦， 現(xiàn)在汽車設(shè)計(jì)為了解決這個(gè)問(wèn)題采用滾針軸承使兩根軸能夠相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng) 。 由于安裝空間狹小，用 沖壓外圈滾針軸承 ， 具體選擇型號(hào)根據(jù)軸的尺寸確定后選擇。中間軸上的常嚙合空轉(zhuǎn)齒輪為了實(shí)現(xiàn)空轉(zhuǎn)并且安裝空間狹小的要求 ，選擇的軸承也為滾針軸承，選擇向心滾針和保持架圖 中間軸 2 圖 倒擋軸 第 3 章 DCT 變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 27 組件的滾針軸承。 每根軸的兩端都要用軸承支撐，考慮到傳動(dòng)齒輪為斜齒， 傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生軸向力， 所以選擇的為圓錐滾子軸承 。具體型號(hào)可以在設(shè)計(jì)出階梯軸軸端時(shí)結(jié)合圓錐滾子軸承尺寸進(jìn)行選擇 。 應(yīng)用到的圓錐滾子軸承都為 30000 型：倒擋軸選用型號(hào)： 30302；中間軸 2 選用型號(hào)： 30203；中間軸 1 選用型號(hào)： 30204；輸入軸選用型號(hào)： 30205。 應(yīng)用到的滾針軸承型號(hào) 有兩種 ：向心滾針和保持架組件滾針軸承選用的型號(hào)： 5 擋從動(dòng)齒輪選用型號(hào) K20 26 20； 1 擋從動(dòng)齒輪選用型號(hào) K25 31 20； 6 擋從動(dòng)齒輪選用型號(hào) K28 35 20； 4 擋從動(dòng)齒輪和倒擋從動(dòng)齒輪選用型號(hào) K32 39 30； 2 擋從動(dòng)齒輪選用型號(hào) K38 46 30。 沖壓外圈滾針軸承選用的型號(hào)： HKH1218 和 HK2520。 變速箱箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和 密封潤(rùn)滑 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 變速箱箱體主要參考相關(guān)車型的變速箱進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖 所示為主箱體和圖 所示為箱體蓋。 圖 主箱體 （ a）主視圖；（ b）左視圖；（ c）俯視圖 （ a） （ b） （ c） 學(xué)士學(xué)位論文 28 箱體是能夠安裝支撐軸承，為齒輪傳動(dòng)提供保證，還可以起到密封作用，保證內(nèi)部的齒輪軸不會(huì)進(jìn)塵，同時(shí)還能保證內(nèi)部的潤(rùn)滑不外漏。箱體的壁厚參考減速箱設(shè)計(jì)，軸承支撐部分設(shè)計(jì)肋板，提高強(qiáng)度。箱體的設(shè)計(jì)不僅要考慮內(nèi)部安裝還要考慮在整車的安裝。在箱蓋部分設(shè)計(jì)了與發(fā)動(dòng)機(jī)部分相連的連接孔。 變速箱箱體材料一般用鑄件 ，材料為 ZL107， ZL107 為鑄造鋁合金。 箱體為剖分式結(jié)構(gòu)。因?yàn)閭鲃?dòng)軸是空間布置的沒(méi)有都在一條水平線上，所以不能采用 水平剖分，參考原車型變速箱箱體，將箱體沿一側(cè)軸承分開(kāi)。安裝時(shí)先在盤(pán)形的一段將軸安裝上，之后再沿各軸將齒輪等件安裝上，追后套上桶形的另一半箱體。 變速箱的密封和潤(rùn)滑 汽車變速器是整個(gè)汽車傳動(dòng)過(guò)程中重要部分，它能把發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速按不同的速度傳遞到車輪上，也能把發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩按不同的需要傳遞到車輪上。變速箱主要是齒輪傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)就導(dǎo)致嚙合齒輪、齒輪和軸之間產(chǎn)生摩擦。為避免機(jī)械部件的直接摩擦，需要對(duì)齒輪之間進(jìn)行潤(rùn)滑，在齒輪工作面之間形成一層保護(hù)的膜，油膜能夠使工作面隔開(kāi)，從而保證了齒輪等接觸的機(jī)械機(jī)構(gòu)的 工效和長(zhǎng)久的使用壽命。 圖 箱體蓋 （ a）主視圖；（ b）俯視圖；（ c）剖切面 cc （ a） （ b） （ c） 第 3 章 DCT 變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 29 潤(rùn)滑油從變速器進(jìn)油螺塞處注入變速箱內(nèi)，浸入潤(rùn)滑油的齒輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，甩動(dòng)潤(rùn)滑油，從而把其他零件表面潤(rùn)滑，還可以把摩擦產(chǎn)生的熱帶走。對(duì)于軸承的潤(rùn)滑可以通過(guò)齒輪側(cè)的油槽使濺射的油潤(rùn)滑軸承，從而實(shí)現(xiàn)軸承的潤(rùn)滑。 密封是能夠保證齒輪箱能夠正常安全的潤(rùn)滑，避免泄漏和防止雜物的進(jìn)入。同時(shí)密封材料還要與潤(rùn)滑油的化學(xué)性能相適應(yīng)。從而避免了密封材料的膨脹、硬化和溶化，使密封變差。密封一般為軸透蓋部分加密封毛氈，根據(jù)空心軸的外徑尺寸和轉(zhuǎn)速計(jì)算出線速度小于 3m/s，選擇的粗毛氈密封。對(duì)于兩部分箱體接合的部分 采用密封墊圈，密封墊圈根據(jù)同一變速箱統(tǒng)一生產(chǎn) [23]， 不僅能夠防止?jié)櫥蜐B漏和箱外雜質(zhì)的侵入，還能作為彈性調(diào)整墊圈調(diào)整軸承間隙 。 本章小結(jié) 本章根據(jù) 汽車 變速箱設(shè)計(jì) 步驟 ， 按照雙中間軸式自動(dòng)變速箱的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法 ，對(duì)變速箱內(nèi)部的齒輪傳動(dòng)比 、 齒數(shù) 、中心距和初選軸的 大小進(jìn)行了 計(jì)算 ， 計(jì)算結(jié)果確定了各軸間的布置距離；再根據(jù)階梯軸的設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)出實(shí)心輸入軸、空心輸入軸、中間軸 1 和中間軸 2 及倒檔軸的具體結(jié)構(gòu)； 同時(shí)結(jié)合軸的設(shè)計(jì)選擇出所用軸承；最后對(duì)變速箱箱體進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析和初步設(shè)計(jì)。 學(xué)士學(xué)位論文 30 第 4章 齒輪軸系的校核 齒輪強(qiáng)度 校核 汽車變速箱的機(jī)械式齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)形式和使用條件都是相似的， 因此，計(jì)算汽車變速器齒輪強(qiáng)度用的簡(jiǎn)化計(jì)算公式與 通用齒輪強(qiáng)度 的計(jì)算 公式同樣可以獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。 斜齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算 斜齒彎曲應(yīng)力 ?w : 1 b t y ???? ? ? ??w FKK (41) 式中： 1F —圓周力（ N），1 2 ?? gTF d； gT 為計(jì)算載荷（ N mm） d—節(jié)圓直徑（ mm）， ()cos?? ?nmZd ?K —應(yīng)力集中系數(shù) , ?K = b—齒面寬度（ mm） t—法向齒距（ mm）， t π??nm y—齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)3 cos? ?n ZZ在齒形 系數(shù)圖 查得 ?K —重合度影響系數(shù)， ??K 將上述 參數(shù)代入式（ 41）， 計(jì)算得 ： 圖 齒形系數(shù) y 第 4 章 齒輪軸系的校核 31 32 cos ?????? gwncTKZm yK K (42) 計(jì)算載荷gT按發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸入轉(zhuǎn)矩 emaxT 計(jì)算，乘用車 許用應(yīng)力 ??? 在 180~350MPa范圍 選取 。 1) 1 擋齒輪 11Z 的彎曲應(yīng)力計(jì)算： 在式（ 42）中只有齒形系數(shù)是要選取的，其他的參數(shù)都在前面已經(jīng)計(jì)算或選出 。 當(dāng)量齒數(shù) ： 3 3 12 15c o s c o s 2 0 .7 7? ? ???n ZZ 1 擋 的變位系數(shù)，選 ξ ? 。 查表 ，選擇齒形系數(shù) y= 將數(shù)據(jù)代入式（ 42），可計(jì)算出 1 檔 主動(dòng)齒輪 彎曲應(yīng)力 3332 c o s 2 1 8 6 . 2 1 0 c o s 2 0 . 7 7 1 . 5 03 . 1 4 1 2 2 . 7 5 0 . 2 1 8 . 0 2 . 0??? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ?gwncTKZm y K K 19 7 M P a 35 0 M P a?? 在許用應(yīng)力范圍內(nèi) ，齒輪彎曲強(qiáng)度符合要求。 1 擋從動(dòng)齒輪 12Z 的彎曲應(yīng)力計(jì)算 同 1 擋主動(dòng)齒輪當(dāng)量齒數(shù)計(jì)算一樣， 1 擋從動(dòng)齒輪當(dāng)量齒數(shù)： 48?nZ ， 查表 ， 選擇齒形系數(shù) y=， 1 當(dāng)從動(dòng)齒輪的計(jì)算著載荷 ： 39。 1??g g gT T i = ， 將數(shù)據(jù)代入式（ 42），可計(jì)算出 1 擋從動(dòng)齒輪彎曲應(yīng)力 39。 5332 c o s 2 6 . 0 5 1 0 c o s 2 0 . 7 7 1 . 5 03 . 1 4 3 9 2 . 7 5 0 . 1 9 8 . 0 2 . 0??? 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