【正文】 齒輪軸系，箱體蓋主要是用于離合器的安裝和變速箱整體安裝在車上。從動(dòng)齒輪通過(guò)同步器與輸出軸連接傳遞動(dòng)力。 兩根輸入軸分別與雙離合器相連，換擋時(shí)通過(guò) 對(duì) 兩個(gè)離合器的離合 ， 控制兩根輸入軸傳遞動(dòng)力。 比較 了 干式與濕式 雙離合器的特性， 通過(guò)性能分析、適用范圍分析以及參考同類型車型的相關(guān)應(yīng)用 選出本設(shè)計(jì)的雙離合器為 干式雙離合器 。 雙離合器自動(dòng)變速器的基本工作原理相當(dāng)于采用了兩個(gè)機(jī)械式自動(dòng)變速器交替工作，使車輛在行駛換擋過(guò)程中實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的 不中斷 傳 遞 。 圖 雙中間軸式 DCT 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 學(xué)士學(xué)位論文 12 ③ 箱體 的設(shè)計(jì)和潤(rùn)滑密封 要參考有關(guān)車型的變速箱結(jié)構(gòu)，還要考慮齒輪軸的裝配和變速箱在整車上的安裝。 1 擋和倒擋齒輪工作時(shí) 承受較大的載荷 ， 設(shè)計(jì)時(shí) 一般 都把它們放 在支撐附近。 圖 負(fù)載指數(shù)和能力指數(shù)對(duì)比分析 第 2 章 DCT 的 總體方案 11 表 兩種離合器 的性能比較 項(xiàng)目 干式 DCT 濕式 DCT 熱負(fù)荷性能 低 高 負(fù)載性能 ~ 250 ~ 傳動(dòng)效率 90%左右 85%左右 燃油經(jīng)濟(jì)性 高 較高 成本及維護(hù) 成本低、易維護(hù) 成本較高、不易維護(hù) 結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單緊湊 復(fù)雜 質(zhì)量 輕 較重 適用車型 中、小型乘用車 大型轎車、越野車、賽車 儲(chǔ)備系數(shù) 大 小 換擋可控性 好 較好 DCT總體設(shè)計(jì)方案 的確定 根據(jù)上述 DCT 的 組成 、 工作原理 和 所確定的傳動(dòng)方案 ，并 結(jié)合本文 參考 的原型車特點(diǎn)和要求，確定 本文 所要 設(shè)計(jì)的 DCT 總體方案： ① 通過(guò)雙離合器的選擇分析 ， 本文 采用干式雙離合器的結(jié)構(gòu) 。 結(jié)合圖 和表 的分析可以知道： 濕式雙離合器有快速冷卻裝置，能使離合器因?yàn)槟Σ廉a(chǎn)生的熱量迅速冷卻，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。 從 Luk 公司 提供的離合器負(fù)載指數(shù)和能力指數(shù)的對(duì)比圖，讓我們對(duì)離合器的選用有了更為明確的方向， 如圖 所示 。 應(yīng)用：常用 在 前置前驅(qū)動(dòng)乘用車 上 ，或 在需要較大轉(zhuǎn)矩的車型中。（ 2）傳動(dòng)效率較低。 圖 雙中間軸式 DCT 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 圖 單中間軸式雙離合器自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 學(xué)士學(xué)位論文 10 缺點(diǎn)：（ 1）徑向尺寸變大。 （ 3）軸強(qiáng)度高。（ 2） 能 布置多 個(gè) 擋位 。 優(yōu)點(diǎn)：（ 1）軸向尺寸較小。 圖 兩軸式 DCT 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 第 2 章 DCT 的 總體方案 9 雙中間軸 DCT： 布置有兩根中間軸， 兩根中間軸上分別布置者奇數(shù)擋位和偶數(shù)擋位，奇 數(shù) 擋 位的 齒輪 與實(shí)習(xí)輸入軸 連接，偶數(shù)擋位的齒輪與 空心輸入軸 連接 ，換擋時(shí) 通過(guò)控制 雙離合器 的閉合與 分離，帶動(dòng)實(shí)心輸入軸 上擋位的齒輪輸出動(dòng)力或 空心輸入軸 上的齒輪輸出動(dòng)力。 只有在最高速擋運(yùn)行時(shí)傳動(dòng)效率才比較高，其他擋位傳動(dòng)效率都不高 。 每擋的 從動(dòng)齒輪都經(jīng)過(guò)中間軸再傳遞回輸入軸，增加長(zhǎng)度的同時(shí)還要保證剛度，在中間軸中間要布置支撐保證強(qiáng)度，使箱體變復(fù)雜。 與兩軸式一樣，單 中間軸式 DCT 的各擋位齒輪都沿軸向布置，擋位數(shù)過(guò)多會(huì)增加軸的長(zhǎng)度，使軸強(qiáng)度剛度較低，易變形，不穩(wěn)定。 優(yōu)點(diǎn)： 能夠布置直接擋 。輸入軸 和 輸出軸 同軸線布置 ，中間軸平行 布置 外側(cè) 。 應(yīng)用：這種布置多在中、小型轎車上常見(jiàn)。 （ 2）噪聲大，磨損較大。 缺點(diǎn) ：（ 1）擋位 不能過(guò)多。 兩軸式 DCT：不布置 中間軸， 將各擋主動(dòng)齒輪按奇偶擋分別布置在實(shí)心 輸入軸 與空心輸入軸 上 ，與他們嚙合的從動(dòng)齒輪布置在輸出軸上，掛擋時(shí) 動(dòng)力傳輸直接 從輸出軸 輸出 ， 如 圖 所示 。 第二種 倒擋 是布置兩個(gè) 惰輪， 兩個(gè)惰輪在一根倒擋軸上， 一個(gè)倒擋齒輪和輸入軸上的齒輪連接帶動(dòng)倒擋軸轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)倒擋齒輪通過(guò)倒擋軸再與倒擋輸出齒輪嚙合，傳出動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)車輛倒退，這樣設(shè)計(jì)使每個(gè)倒擋齒輪只受一次彎曲載荷，工作環(huán)境更穩(wěn)定，還可以增大倒擋傳動(dòng)比 [18]。雙離合式自動(dòng)變速器的擋位設(shè)置 也遵循主流擋位設(shè)計(jì)，但倒擋的布置卻根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同會(huì)有兩種形式。 DCT常用結(jié)構(gòu)形式 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)車上比較常用 的 自動(dòng)變速器 是五擋的，五擋為最高速度的直接擋，進(jìn)口車型或者中高檔車型有使用六擋自動(dòng)變速箱的， 最高檔可設(shè)置成超速擋，次高擋為直接擋 。 圖 雙離合自動(dòng)變速器內(nèi)部 運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn) 圖 第 2 章 DCT 的 總體方案 7 DCT 完成換擋過(guò)程與 液力自動(dòng)變速器的換擋 時(shí)的控制 過(guò)程 相同 。 掛到 3 擋后，車載 電 腦 會(huì)根據(jù)不同路況的行駛情況進(jìn)行判斷，如果車速減慢，則 會(huì)預(yù)掛 2擋，如果車輛加速行駛，則會(huì)判斷可能要加速，預(yù)掛 4 擋。 以 雙中間軸式布置的自動(dòng)變速器 換擋過(guò)程為例， 其 運(yùn)動(dòng) 簡(jiǎn)圖如下圖 所示。換 擋 時(shí) 只要 切換 雙 離合器 交替閉合與斷開(kāi)就行 ，所以， 變速器 擋 位數(shù)量的多少， 對(duì) DCT 的工作原理都 不會(huì)有影響 。 汽車 運(yùn)行時(shí)， 總有一個(gè)擋位的 齒輪 組 嚙合， 在駕駛者根據(jù)學(xué)士學(xué)位論文 6 路況要換擋時(shí) ， 車載 電腦 會(huì) 根據(jù)汽車 在不同路 況的 行駛 對(duì)駕駛者的換擋意圖做出判斷，并且預(yù)先準(zhǔn)備將 另一臺(tái)離合器 接合，實(shí)際上還沒(méi)有接合 ；當(dāng)換擋時(shí)， 使用中的離合器分離，帶動(dòng)使用中 擋位 的齒輪與發(fā)動(dòng)機(jī) 傳來(lái)動(dòng)力中 斷， 同時(shí)另一臺(tái)離合器 閉合 ，已被預(yù)先準(zhǔn)備掛擋的齒輪嚙合。 雙離合 式 自動(dòng)變速器 的 傳動(dòng)部分 是 機(jī)械式齒輪傳動(dòng)，與傳統(tǒng)的手動(dòng)變速器相似。 DCT 工作原理 現(xiàn)在主流的自動(dòng)變速箱都 只有 一臺(tái) 離合器，換擋 過(guò)程 要 分為三個(gè) 步驟 ： 第一步 離合器分離 ，第二步 撥叉撥動(dòng)同步器換擋 ，第三步 離合器 再 結(jié)合， 所有的擋位切換都要完成這三步 。 三大 部分 中雙離合器模塊和齒輪 箱是負(fù)責(zé)動(dòng)力傳輸?shù)模寻l(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過(guò)離合器和齒輪傳動(dòng)輸出到 驅(qū)動(dòng)橋上；機(jī)電控制 部分 是 雙離合自動(dòng)變速器的大腦，它通過(guò)分析行駛狀況 控制雙離合器 閉合 和 掛擋 ，包括雙離合器 與換擋的 執(zhí)行機(jī)構(gòu)和各種傳感器等 。 表 整車主要參數(shù) 質(zhì)量參數(shù) 整車總質(zhì)量 ≤2t 發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù) 最大轉(zhuǎn)矩 ?m 最大轉(zhuǎn)速 6500rpm 車輪滾動(dòng)半徑 308mm 排量 其他的要求：箱體的 設(shè)計(jì)參數(shù)要參考相關(guān)車型變速箱的具體布置和安裝尺寸來(lái)綜合考慮。 第 2 章 DCT 的 總體方案 5 第 2章 DCT的 總體方案 整車主要技術(shù)指標(biāo) 本文對(duì) 雙離合器自動(dòng)變 速器總體方案的設(shè)計(jì)主要是對(duì)自動(dòng)變速箱齒輪軸系和變速箱箱體的設(shè)計(jì) 。 3) 最后對(duì)變速箱齒輪軸系部分進(jìn)行校核，包括傳動(dòng)齒輪、齒輪軸、軸承等的校核計(jì)算。 課題研究 內(nèi)容： 1) 對(duì) 常見(jiàn)的雙離合式自動(dòng)變速箱的結(jié)構(gòu)形式和工作原理 進(jìn)行分析，選擇 出本設(shè)計(jì)所選用的布置結(jié)構(gòu)；比較干式與濕式雙離合器的性能差異，選出 雙離合器；并確定出本文所涉及的總體結(jié)構(gòu)方案。 選題的研究?jī)?nèi)容 本課題設(shè)計(jì)的汽車雙離合式自動(dòng)變速箱，涵蓋發(fā)動(dòng)機(jī)、雙離合器本體、雙離合器電機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、雙中間軸式變速器、驅(qū)動(dòng)軸 —車輪總成。目前， 比亞迪等大型車企也已研究出自主品牌的 DCT，并實(shí)現(xiàn)了下線裝備 [14]。 一汽 大眾正在研發(fā)雙離合器自動(dòng)變速器的主要控制單元 ， 上汽集團(tuán) 正在擴(kuò)大生產(chǎn)線，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力 ，并且 生產(chǎn)出裝備自主品牌 DCT 的車型 了。 2020 年 8 月，中聯(lián)發(fā)實(shí)業(yè)有限公司成立 ，通過(guò)引進(jìn) 雙離合器自動(dòng)變速器技術(shù) ，走向自主研發(fā)的道路。 如吉林大學(xué)的牛銘奎、程秀生、葛安林 [78]等和同濟(jì)大學(xué)的楊偉斌、吳光強(qiáng) [910]等對(duì)雙離合器式自動(dòng)變速器換檔特性及換檔品質(zhì)的研究；重慶大學(xué)姚曉濤、秦大同 [11]等對(duì)干式雙離合器自動(dòng)變速器起步的控制研究；北京理工大學(xué)郭曉林 [12]、馬彪 [13]等對(duì)濕式離合器充放油過(guò)程動(dòng)態(tài)特性的研究。 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 21 世紀(jì)初，我國(guó)才開(kāi)始對(duì) 雙離合器自動(dòng)變速器 進(jìn)行具體的 研究。 其中Volkswagen 公司 主要 對(duì) 變速器 主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行制造并對(duì)變速器進(jìn)行初步組裝； 而 B 圖 1939 年 Kegresse 發(fā)明的雙離合器自動(dòng)變速器 第 1 章 緒論 3 Warner 公司 主要 供應(yīng)雙離合器和機(jī)電控制部件 ，這些部件可以把手動(dòng)變速器 升級(jí)為雙離合自動(dòng)變速器 。 進(jìn)入 21 世紀(jì)以來(lái)，汽車變 速器的研發(fā)進(jìn)入快車道，聯(lián)合研發(fā)使變速器更新?lián)Q代更快。這種變速器實(shí)現(xiàn)了換擋時(shí)因動(dòng)力斷開(kāi)產(chǎn)生的 停滯現(xiàn)象， 它也沒(méi)有在賽車之外的車輛上得到廣泛應(yīng)用。第一代 雙離合變速箱 沒(méi)有量產(chǎn)，只是在 載貨車上進(jìn)行過(guò)試驗(yàn) [45]。 這是人類汽車史上重大變革，他第一 次 把手動(dòng)變速箱 改為兩大部分 來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì) 。 雙離合器 自動(dòng)變速器 在國(guó)內(nèi) 的研究 才 剛剛 起步 ， 車企的研發(fā) 機(jī)構(gòu)和大學(xué)校園 的研究課題 主要針對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制理論 的研究 ，在不久的將來(lái) 能 把研究理論結(jié)合車企 的 實(shí)際學(xué)士學(xué)位論文 2 生產(chǎn) ，生產(chǎn)出裝備自主品牌的雙離合變速箱 將對(duì) 我國(guó)自動(dòng)變速 箱 的 發(fā)展起到重要意義。雙離合式自動(dòng)變速箱的主要優(yōu)勢(shì) 有兩方面：第一是對(duì) 車輛性能的提高 ， 包括對(duì)換 擋 時(shí)間、換擋沖擊、燃油經(jīng)濟(jì)性、加速性能方面都得到了提高 ；第二方面是 能 降生產(chǎn)成本 ，包括采用平行軸式的布置代替結(jié)構(gòu)復(fù)雜的行星輪和液力變矩 器 ， 使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，制造復(fù)雜程度降，同時(shí)因其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的機(jī)械齒輪傳動(dòng)相似，只需要在 原有手動(dòng)變速器的生產(chǎn)設(shè)備 基礎(chǔ)上再購(gòu)入一些特定設(shè)備即可生產(chǎn)， 生產(chǎn)繼承性好 ，這對(duì)于國(guó)內(nèi)很多車企如何解決剛起步就面臨轉(zhuǎn)型的壓力具有借鑒學(xué)習(xí)的意義 [23]。手動(dòng)擋變速箱換擋時(shí)的操控性能夠帶給駕駛者駕駛的樂(lè)趣，但 手動(dòng)變速箱 存在 換 擋動(dòng)力中斷的現(xiàn)象；自動(dòng)變速箱帶給駕駛者的是換擋連貫性，但自動(dòng)變速箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致?lián)Q擋慢，使體驗(yàn)降低 。 最終由 德國(guó)工程師 設(shè)計(jì)出世界上第一種 采用雙離合器結(jié)構(gòu)的機(jī)械式自動(dòng)變速器 （ DCT）。這些 變速器都是采用 機(jī)械式 傳動(dòng)的 自動(dòng)變速器 ， 可以 把 傳動(dòng)效 率、結(jié)構(gòu)緊湊和復(fù)雜度、工作可靠性、燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性 協(xié)調(diào) 到平衡狀態(tài) ， 但 都有一個(gè)問(wèn)題就是在換擋過(guò)程 中 動(dòng)力傳輸中斷嚴(yán)重惡化了換擋動(dòng)力性，降低了換擋舒適性。為了滿足更多的不同種類的需求，汽車需要有更好的操縱系統(tǒng)， 車輛操縱系統(tǒng) 已從最開(kāi)始的手動(dòng)變速發(fā)展到現(xiàn)在的多種自動(dòng)化變速 。 dry dual clutch。 關(guān)鍵詞 ： 雙離合器自動(dòng)變速器；干式雙離合器； 雙中間軸式 學(xué)士學(xué)位 論文 II ABSTRACT Dual clutch automatic gearbox is a new generation of automatic transmissions. It bines the advantages of hydromechanical automatic transmission and electronically controlled mechanical automatic transmission to achieve a power shift, reducing the shift time, improved shift quality, which greatly improves the car39。針對(duì)雙中間軸式 DCT 的齒輪箱的傳動(dòng)比進(jìn)行分配就算，確定齒輪軸系的結(jié)構(gòu)，然后對(duì)雙離合式自動(dòng)變速器的箱體部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后對(duì)主要的零部件：齒輪軸、齒輪、軸承等進(jìn)行計(jì)算校核，結(jié)果表明本文的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度要求，設(shè)計(jì)合理。 雙離合自動(dòng)變速箱的結(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。 學(xué) 號(hào) 密 級(jí) 哈爾濱工程大學(xué) 學(xué)士學(xué)位 論文 汽車雙離合式自動(dòng)變速箱 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 院（系）名稱 ： 專業(yè)名稱 ： 學(xué) 生姓名 ： 指導(dǎo)教師 ： 2020 年 6 月 II 汽車雙離合式自動(dòng)變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 楊 明 哈 爾 濱 工 程 大 學(xué) 學(xué) 號(hào) 密 級(jí) 汽車雙離合式自動(dòng)變速箱 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) Design of Double Clutch Type Automatic Transmission Structure