【正文】 ， 轉(zhuǎn)化成物理受力分析， 則最大驅(qū)動力 要大于等于 輪胎與地面間的滾動 摩擦 力及汽車重量在沿斜面的分力 。 傳動比的確定要先確定最低擋的傳動比，再根據(jù)初定的直接檔計算出其它擋位傳動比。汽車變速器的 直接擋 傳動比為 ， 超速擋 的 傳動比為 ～ 。 表 擋位的 最優(yōu)組合 轉(zhuǎn)矩 手動變速器 自動變速器 180Nm 5 擋 6 擋 180~350 Nm 6 擋 6 擋 350 Nm 6 擋 6 擋 根據(jù)整車設(shè)計參數(shù)選擇設(shè)計為 6 擋 變速器，即有六個前進擋和一個倒退 擋 構(gòu)成 [2022]。 第 3 章 DCT 變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 15 目前在所有 小型和中型的車輛通常都采用前橫置傳動系，前橫置傳動布置能夠為乘用車傳遞更大轉(zhuǎn)矩，同時能提高其強度與剛度。 ① 擋位數(shù)的選擇 本 文 設(shè)計的車型 變速箱的安裝為 前橫置 ，發(fā)動機和變速器安裝在同一軸線上。各部件具體設(shè)計過程如下。 圖 雙中間軸式變速箱裝配圖 1— 2 擋齒輪； 2— 4 擋齒輪； 3— 3 擋齒輪； 4— 1 擋齒輪； 5— 5 擋齒輪； 6— 倒擋齒輪 R1； 7— 6 擋齒輪； 8— 倒擋齒輪 R2； 9— 倒擋軸； 10— 中間軸 2； 11— 空心輸入軸； 12— 實心輸入軸； 13— 中間軸 1 變速箱采用整體式箱體，分為兩部分，主箱體主要是安裝齒輪軸系，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 動齒輪通過同步器與輸出軸連接傳遞動力。 兩根輸入軸分別與雙離合器相連，換擋時通過 對 兩個離合器的離合 ， 控制兩根輸入軸傳遞動力。 比較 了 干式與濕式 雙離合器的特性， 通過性能分析、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)計的雙離合器為 干式雙離合器 。 雙離合器自動變速器的基本工作原理相當(dāng)于采用了兩個機械式自動變速器交替工作，使車輛在行駛換擋過程中實現(xiàn)動力的 不中斷 傳 遞 。 圖 雙中間軸式 DCT 結(jié)構(gòu)簡圖 學(xué)士學(xué)位論文 12 ③ 箱體 的設(shè)計和潤滑密封 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 承受較大的載荷 ， 設(shè)計時 一般 都把它們放 在支撐附近。 圖 負載指數(shù)和能力指數(shù)對比分析 第 2 章 DCT 的 總體方案 11 表 兩種離合器 的性能比較 項目 干式 DCT 濕式 DCT 熱負荷性能 低 高 負載性能 ~ 250 ~ 傳動效率 90%左右 85%左右 燃油經(jīng)濟性 高 較高 成本及維護 成本低、易維護 成本較高、不易維護 結(jié)構(gòu) 簡單緊湊 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 儲備系數(shù) 大 小 換擋可控性 好 較好 DCT總體設(shè)計方案 的確定 根據(jù)上述 DCT 的 組成 、 工作原理 和 所確定的傳動方案 ，并 結(jié)合本文 參考 的原型車特點和要求，確定 本文 所要 設(shè)計的 DCT 總體方案： ① 通過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，能使離合器因為摩擦產(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 提供的離合器負載指數(shù)和能力指數(shù)的對比圖，讓我們對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)動乘用車 上 ，或 在需要較大轉(zhuǎn)矩的車型中。（ 2）傳動效率較低。 圖 雙中間軸式 DCT 結(jié)構(gòu)簡圖 圖 單中間軸式雙離合器自動變速器結(jié)構(gòu)簡圖 學(xué)士學(xué)位論文 10 缺點：（ 1）徑向尺寸變大。 （ 3）軸強度高。（ 2） 能 布置多 個 擋位 。 優(yōu)點：（ 1）軸向尺寸較小。 圖 兩軸式 DCT 傳動簡圖 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 通過控制 雙離合器 的閉合與 分離，帶動實心輸入軸 上擋位的齒輪輸出動力或 空心輸入軸 上的齒輪輸出動力。 只有在最高速擋運行時傳動效率才比較高，其他擋位傳動效率都不高 。 每 擋的從動齒輪都經(jīng)過中間軸再傳遞回輸入軸，增加長度的同時還要保證剛度，在中間軸中間要布置支撐保證強度，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)過多會增加軸的長度，使軸強度剛度較低，易變形，不穩(wěn)定。 優(yōu)點： 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。 （ 2）噪聲大，磨損較大。 缺點 ：（ 1）擋位 不能過多。 兩軸式 DCT：不布置 中間軸， 將各擋主動齒輪按奇偶擋分別布置在實心 輸入軸 與空心輸入軸 上 ，與他們嚙合的從動齒輪布置在輸出軸上，掛擋時 動力傳輸直接 從輸出軸 輸出 ， 如 圖 所示 。 第二種 倒擋 是布置兩個 惰輪， 兩個惰輪在一根倒擋軸上， 一個倒擋齒輪和輸入軸上的齒輪連接帶動倒擋軸轉(zhuǎn)動，另一個倒擋齒輪通過倒擋軸再與倒擋輸出齒輪嚙合，傳出動力，實現(xiàn)車輛倒退，這樣設(shè)計使每個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比 [18]。雙離合式自動變速器的擋位設(shè)置也遵循主流擋位設(shè)計，但倒擋的布置卻根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同會有兩種形式。 現(xiàn)在國內(nèi)車上比較常用 的 自動變速器 是五擋的，五擋為最高速度的直接擋，進口車型或者中高檔車型有使用六擋自動變速箱的， 最高檔可設(shè)置成超速擋，次高擋為直接擋 。 圖 雙離合自動變速器內(nèi)部 運動簡 圖 第 2 章 DCT 的 總體方案 7 DCT 完成換擋過程與 液力自動變速器的換擋 時的控制 過程 相同 。掛到 3擋后，車載 電 腦 會根據(jù)不同路況的行駛情況進行判斷，如果車速減慢，則會預(yù)掛2 擋，如果車輛加速行駛，則會判斷可能要加速，預(yù)掛 4 擋。 以 雙中間軸式布置的自動變速器 換擋過程為例， 其 運動 簡圖如下圖 所示。換 擋 時 只要 切換 雙 離合器 交替閉合與斷開就行 ，所以， 變速器 擋 位數(shù)量的多少， 對 DCT 的工作原理都 不會有影響 。 汽車 運行時， 總有一個擋位的 齒輪 組 嚙合， 在駕駛者根據(jù)路況要換擋時 ， 車載 電腦 會 根據(jù)汽車 在不同路 況的 行駛 對駕駛者的換擋意圖做出判斷，并且預(yù)先準(zhǔn)備將 另一臺離合器 接合，實際上還沒有接合 ；當(dāng)換擋時， 使用中的離合器分離，帶動使用中 擋位 的齒輪與發(fā)動機 傳來動力中 斷， 同時另一臺離合器 閉合 ，已被預(yù)先準(zhǔn)備掛擋的齒輪嚙合。 雙離合 式 自動變速器 的 傳動部分 是 機械式齒輪傳動，與傳統(tǒng)的手動變速器相似。 DCT 工作原理 現(xiàn)在主流的自動變速箱都 只有 一臺 離合器，換擋 過程 要 分為三個 步驟 ： 第一步 離合器分離 ，第二步 撥叉撥動同步器換擋 ，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 箱是負責(zé)動力傳輸?shù)模?發(fā)動機的動力通過離合器和齒輪傳動輸出到 驅(qū)動橋上；機電控制 部分 是 雙離合自動變速器的大腦，它通過分析行駛狀況 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)動機參數(shù) 最大轉(zhuǎn)矩 m 最大轉(zhuǎn)速 6500rpm 車輪滾動半徑 308mm 排量 其他的要求：箱體的 設(shè)計參數(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 雙離合器自動變 速器總體方案的設(shè)計主要是對自動變速箱齒輪軸系和變速箱箱體的設(shè)計 。 3) 最后對變速箱齒輪軸系部分進行校核，包括傳動齒輪、齒輪軸、軸承等的校核計算。 課題研究 內(nèi)容： 1) 對 常見的雙離合式自動變速箱的結(jié)構(gòu)形式和工作原理 進行分析，選擇 出本設(shè)計所選用的布置結(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。 選題的研究內(nèi)容 本課題設(shè)計的汽車雙離合式自動變速箱，涵蓋發(fā)動機、雙離合器本體、雙離合器電機執(zhí)行機構(gòu)、雙中間軸式變速器、驅(qū)動軸 —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，并實現(xiàn)了下線裝備 [14]。 一汽 大眾正在研發(fā)雙離合器自動變速器的主要控制單元 ， 上汽集團 正在擴大生產(chǎn)線，提高產(chǎn)品競爭力 ，并且 生產(chǎn)出裝備自主品牌 DCT 的車型 了。 2021 年 8 月，中聯(lián)發(fā)實業(yè)有限公 司成立 ，通過引進 雙離合器自動變速器技術(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]等和同濟大學(xué)的楊偉斌、吳光強 [910]等對雙離合器式自動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]等對干式雙離合器自動變速器起步的控制研究；北京理工大學(xué)郭曉林 [12]、馬彪 [13]等對濕式離合器充放油過程動態(tài)特性的研究。 21 世紀(jì)初，我國才開始對 雙離合器自 動變速器 進行具體的 研究。 其中Volkswagen 公司 主要 對 變速器 主體結(jié)構(gòu)進行制造并對變速器進行初步組裝； 而 B 圖 年 Kegresse 發(fā)明的雙離合器自動變速器 第 1 章緒論 3 Warner 公司 主要 供應(yīng)雙離合器和機電控制部件 ，這些部件可以把手動變速器 升級為雙離合自動變速器 。 進入 21 世紀(jì)以來，汽車變 速器的研發(fā)進入快車道，聯(lián)合研發(fā)使變速器更新?lián)Q代更快。這種變速器實現(xiàn)了換擋時因動力斷開產(chǎn)生的 停滯現(xiàn)象， 它也沒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 沒有量產(chǎn)，只是在 載貨車上進行過試驗 [45]。 這是人類汽車史上重大變革，他第一 次把 手動變速箱 改為兩大部分 來進行設(shè)計 。 雙離合器 自動變速器 在國內(nèi) 的研究 才 剛剛 起步 ， 車企的研發(fā) 機構(gòu)和大學(xué)校園 的研究課題 主要針對結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制理論 的研究 ，在不久的將來能 把研究理論結(jié)合車企 的 實際生產(chǎn) ，生 產(chǎn)出裝備自主品牌的雙離合變速箱 將對 我國自學(xué)士學(xué)位論文 2 動變速 箱 的 發(fā)展起到重要意義。雙離合式自動變速箱的主要優(yōu)勢 有兩方面：第一是對 車輛性能的提高 ， 包括對換 擋 時間、換擋沖擊、燃油經(jīng)濟性、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)簡單緊湊，制造復(fù)雜程度降，同時因其傳動結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的機械齒輪傳動相似，只需要在 原有手動變速器的生產(chǎn)設(shè)備 基礎(chǔ)上再購入一些特定設(shè)備即可生產(chǎn)， 生產(chǎn)繼承性好 ，這對于國內(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]。手動擋變速箱換擋時的操控性能夠帶給駕駛者駕駛的樂趣，但 手動變速箱 存在 換 擋動力中斷的現(xiàn)象；自動變速箱帶給駕駛者的是換擋連貫性，但自動變速箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致?lián)Q擋慢，使體驗降低 。 最終由 德國工程師 設(shè)計出世界上第一種 采用雙離合器結(jié)構(gòu)的機械式自動變速器 （ DCT）。這些 變速器都是采用 機械式 傳動的 自動變速器 ， 可以 把 傳動效率、結(jié)構(gòu)緊湊和復(fù)雜度、工作可靠性、燃油經(jīng)濟性和動力性 協(xié)調(diào) 到平衡狀態(tài) ， 但 都有一個問題就是 在換擋過程 中 動力傳輸中斷嚴(yán)重惡化了換擋動力性，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) 已從最開始的手動變速發(fā)展到現(xiàn)在的多種自動化變速 。 dry dual clutch。 關(guān)鍵詞 ： 雙離合器自動變速器；干式雙離合器； 雙中間軸式 學(xué)士學(xué)位 論文 II ABSTRACT Dualclutch 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。針對雙中間軸式 DCT 的齒輪箱的傳動比進行分配就算，確定齒輪軸系的結(jié)構(gòu)，然后對雙離合式自動變速器的箱體部分進行設(shè)計，最后對主要的零部件：齒輪軸、齒輪、軸承等進行計算校核，結(jié)果表明本文的結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足強度要求，設(shè)計合理。 雙離合自動變速箱的結(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。 學(xué)號 密級 哈爾濱工程大學(xué) 學(xué)士學(xué)位 論文 汽車雙離合式自動變速箱 結(jié)構(gòu)設(shè)計 院（系）名稱 ： 專業(yè)名稱