【導(dǎo)讀】雙離合式自動變速箱是新一代的自動變速器。它結(jié)合了液力機械自動變速器和電控。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)計對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。的雙中間軸式自動變速器的總體方案。針對雙中間軸式DCT的齒輪箱的傳動比進行分。滿足強度要求，設(shè)計合理。例具有參考意義。

　　

【正文】 . 7 7（ ）? ?? ? ?? ? ?nm Z ZA 4) 校核倒擋傳動比 10 2r1 1 12 7 2 3 3 .4 51 2 1 5? ? ? ? ?g Z Zi ZZ 計算值 比與 近似相等 。 經(jīng)過計算所得各擋傳動比和各擋 的兩個 傳動 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 傳動比 主動齒輪齒數(shù) 12 16 20 23 22 23 12 15 從動齒輪齒數(shù) 39 35 31 28 21 19 27 23 第 3 章 DCT 變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 23 DCT軸的參數(shù)設(shè)計計算 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 實心輸入軸，另一根為空心輸入軸，空心輸入軸套在實心輸入軸上， 兩個軸 共軸線 ，轉(zhuǎn)動時通過軸承分開，不會產(chǎn)生影響 。把擋位分為奇偶擋分別布置在兩根 輸入軸上，其中實心輸入軸上布置的是 1 擋 、 3 擋和 5 擋主動齒輪，空心輸入軸上布置的是 2 擋 、 4 擋和 6 擋主動齒輪，并且 4 擋和 6 擋共用空心軸上的主動齒輪 6Z 。倒 擋 軸上的從動齒輪 10Z 與 1 擋共用實心輸入軸上的主動齒輪 11Z ，倒擋軸上的主動齒輪 1Z 與中間軸 2 上的從動輪 2Z 嚙合。 實心輸入軸 在空心輸入軸中轉(zhuǎn)動，兩根軸 都 采用階梯軸的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計。參考相關(guān)車型的變速箱軸設(shè)計，實心軸上的 1 擋主動齒輪做成齒輪軸，與軸設(shè)計成一體的， 3 擋和 5 擋主動齒輪通過花鍵安裝在實心輸入軸上。軸上還有脈沖信號輪， 軸的長度要根據(jù)齒輪寬度， 脈沖信號輪 、彈性擋圈等標(biāo)準件 和安裝要求來設(shè)計。 空心軸上的 2 擋和 6擋主動齒輪參考原型車設(shè)計為空心齒輪軸，其上也有脈沖信號輪檢測速度。具體軸長尺寸要考慮安裝在實心輸入軸的尺寸和安裝要求進行設(shè)計。 兩根中間軸 主要設(shè)計尺寸要考慮軸承的安裝尺寸 ，一般也要設(shè)計成階梯軸的形式。中間軸 1 和中間軸 2 上 都 有兩個同步器，同時輸出軸齒輪也在兩個中間軸上，所以中間軸的長度要考慮各 擋位 齒輪的 布置、同步器布置 、輸出軸齒輪 、彈性擋圈等標(biāo)準件 和安裝方便等方面 因素。 倒檔軸上只有 兩個惰輪用于傳遞倒擋時的動力，布置形式主要考慮安裝方面。 軸的結(jié)構(gòu) 設(shè)計計算 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)驗公式可計算出來 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) 實心輸入軸 的 花鍵部分 直徑 也可按經(jīng)驗公式選擇： 3 emaxd = K T (314) 式中： K—為經(jīng)驗系數(shù)， K=~； emaxT —發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩（ N m） 根據(jù)式（ 314）可計算出實心軸花鍵部分直徑，選取經(jīng)驗系數(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)計過程中所選花鍵具體確定，但不會相差太大。 3) 對于 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 畫出零件圖。 實心輸入軸如圖 所示。實心輸入軸上有兩個花鍵軸分別與 5 擋和 3 擋主動齒輪嚙合，選擇的花鍵為 45 漸開線花鍵。軸上有一個脈沖信號輪， 一個定位卡簧，軸向有三個主動齒輪，寬度為 22mm，其中 1 擋主動齒輪與軸設(shè)計成一體，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度和空心軸脈沖信號輪，最后考慮兩端安裝支撐的選用軸承的長度和安裝直徑。 空心輸入軸如圖 所示 。空心輸入軸上 4 擋、 6 擋共用的主動齒輪和 2 擋主動齒輪都為齒輪軸，這樣設(shè)計能夠提高軸的強度?？招妮S的內(nèi)外直徑按式（ 315）設(shè)計，內(nèi)徑的尺寸要考慮安裝滾針軸承的大小。空心輸入軸的長度主要是兩個齒輪齒寬和支撐端軸承安裝長度，還有 2 擋和 6 擋齒輪之間同步器的安裝長度。另外其上也有速度脈圖 實心輸入軸 第 3 章 DCT 變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 25 沖信號輪，檢測轉(zhuǎn)速。 中間軸 1 如圖 所示。中間軸 1 上布置了 4 個擋位的空轉(zhuǎn)從動齒輪，當(dāng)掛擋時由換擋拔插撥動同步器與齒輪上的嚙合齒嚙合，從而帶動中間軸旋轉(zhuǎn)，再通過輸出齒輪與減速器嚙合輸出發(fā)動機動力到車輪。中間軸上有兩個同步器， 同步器軸的連接是靠漸開線花鍵連接，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 三個擋 從動齒輪 齒寬長度 。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 計相似，中間軸 2 的設(shè)計還要考慮倒擋惰輪 R1 的情況，因為倒擋用了兩個齒輪傳遞動力，齒輪 R1 要和輸入軸一擋主動齒輪嚙合，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)從動齒輪通過同步器與中間軸 2 連接， 5 擋單獨用一個同步器。這樣設(shè)計 6 擋從動齒輪的軸向定位就得用套筒定位。根據(jù) 脈沖信號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。倒擋軸上只有兩個倒擋齒輪通過花鍵與軸相連。軸的長度要根據(jù)安裝要求和與輸入、輸出齒輪的配合來定。齒輪的定位采用套筒與軸肩兩邊定位。 軸承分析及選用 實心 輸入軸和空心輸入軸之間要能夠同軸線轉(zhuǎn)動，但不能產(chǎn)生摩擦， 現(xiàn)在汽車設(shè)計為了解決這個問題采用滾針軸承使兩根軸能夠相對轉(zhuǎn)動 。 由于安裝空間狹小，用 沖壓外圈滾針軸承 ， 具體選擇型號根據(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)計計算 27 組件的滾針軸承。 每根軸的兩端都要用軸承支撐，考慮到傳動齒輪為斜齒， 傳動時產(chǎn)生軸向力， 所以選擇的為圓錐滾子軸承 。具體型號可以在設(shè)計出階梯軸軸端時結(jié)合圓錐滾子軸承尺寸進行選擇 。 應(yīng)用到的圓錐滾子軸承都為 30000 型：倒擋軸選用型號： 30302；中間軸 2 選用型號： 30203；中間軸 1 選用型號： 30204；輸入軸選用型號： 30205。 應(yīng)用到的滾針軸承型號 有兩種 ：向心滾針和保持架組件滾針軸承選用的型號： 5 擋從動齒輪選用型號 K20 26 20； 1 擋從動齒輪選用型號 K25 31 20； 6 擋從動齒輪選用型號 K28 35 20； 4 擋從動齒輪和倒擋從動齒輪選用型號 K32 39 30； 2 擋從動齒輪選用型號 K38 46 30。 沖壓外圈滾針軸承選用的型號： HKH1218 和 HK2520。 變速箱箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計和 密封潤滑 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計 變速箱箱體主要參考相關(guān)車型的變速箱進行設(shè)計，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，為齒輪傳動提供保證，還可以起到密封作用，保證內(nèi)部的齒輪軸不會進塵，同時還能保證內(nèi)部的潤滑不外漏。箱體的壁厚參考減速箱設(shè)計，軸承支撐部分設(shè)計肋板，提高強度。箱體的設(shè)計不僅要考慮內(nèi)部安裝還要考慮在整車的安裝。在箱蓋部分設(shè)計了與發(fā)動機部分相連的連接孔。 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)。因為傳動軸是空間布置的沒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。安裝時先在盤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。 變速箱的密封和潤滑 汽車變速器是整個汽車傳動過程中重要部分，它能把發(fā)動機的轉(zhuǎn)速按不同的速度傳遞到車輪上，也能把發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩按不同的需要傳遞到車輪上。變速箱主要是齒輪傳動，齒輪傳動就導(dǎo)致嚙合齒輪、齒輪和軸之間產(chǎn)生摩擦。為避免機械部件的直接摩擦，需要對齒輪之間進行潤滑，在齒輪工作面之間形成一層保護的膜，油膜能夠使工作面隔開，從而保證了齒輪等接觸的機械機構(gòu)的 工效和長久的使用壽命。 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)計計算 29 潤滑油從變速器進油螺塞處注入變速箱內(nèi)，浸入潤滑油的齒輪高速轉(zhuǎn)動時，甩動潤滑油，從而把其他零件表面潤滑，還可以把摩擦產(chǎn)生的熱帶走。對于軸承的潤滑可以通過齒輪側(cè)的油槽使濺射的油潤滑軸承，從而實現(xiàn)軸承的潤滑。 密封是能夠保證齒輪箱能夠正常安全的潤滑，避免泄漏和防止雜物的進入。同時密封材料還要與潤滑油的化學(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)速計算出線速度小于 3m/s，選擇的粗毛氈密封。對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 步驟 ， 按照雙中間軸式自動變速箱的結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法 ，對變速箱內(nèi)部的齒輪傳動比 、 齒數(shù) 、中心距和初選軸的 大小進行了 計算 ， 計算結(jié)果確定了各軸間的布置距離；再根據(jù)階梯軸的設(shè)計原則，設(shè)計出實心輸入軸、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)； 同時結(jié)合軸的設(shè)計選擇出所用軸承；最后對變速箱箱體進行了結(jié)構(gòu)分析和初步設(shè)計。 學(xué)士學(xué)位論文 30 第 4章 齒輪軸系的校核 齒輪強度 校核 汽車變速箱的機械式齒輪傳動的傳動形式和使用條件都是相似的， 因此，計算汽車變速器齒輪強度用的簡化計算公式與 通用齒輪強度 的計算 公式同樣可以獲得較為準確的結(jié)果。 斜齒彎曲強度計算 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) 計算載荷gT按發(fā)動機的最大輸入轉(zhuǎn)矩 emaxT 計算，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），可計算出 1 檔 主動齒輪 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) ，齒輪彎曲強度符合要求。 1 擋從動齒輪 12Z 的彎曲應(yīng)力計算 同 1 擋主動齒輪當(dāng)量齒數(shù)計算一樣， 1 擋從動齒輪當(dāng)量齒數(shù)： 48?nZ ， 查表 ， 選擇齒形系數(shù) y=， 1 當(dāng)從動齒輪的計算著載荷 ： 39。 1??g g gT T i = ， 將數(shù)據(jù)代入式（ 42），可計算出 1 擋從動齒輪彎曲應(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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