雙離合器式自動變速器的六檔齒輪變速器設(shè)計【三輸出軸式六擋齒輪變速器】

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日畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告學(xué)生姓名趙國慶系部汽車與交通工程學(xué)院專業(yè)、班級車輛工程07-7班指導(dǎo)教師姓名趙雨旸職稱副教授從事專業(yè)車輛工程交通工程是否外聘是否題目名稱雙離合器式自動變速器的六擋齒輪變速器設(shè)計一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義1.研究現(xiàn)狀現(xiàn)今的汽車變速器發(fā)展的十分迅速，各大公司紛紛推出新的產(chǎn)品，但是變速器技術(shù)的每次革新都與汽車相關(guān)科學(xué)的發(fā)展密切相關(guān)，計算機技術(shù),先進制造技術(shù)，機械自動化技術(shù)，模擬仿真材料科學(xué)等都為變速器的發(fā)展提供了有力的保障，同時變速器的發(fā)展也為相關(guān)科學(xué)技術(shù)提出了更高的要求。1894年，一個法國工程師給一輛汽車裝上世界上第一個變速器至今，汽車變速器已經(jīng)經(jīng)過了一百多年的發(fā)展。變速器，英文Transmission，作為汽車重要的組成部分，是承擔(dān)放大發(fā)動機扭矩，實現(xiàn)理想動力傳遞，從而適應(yīng)各種路況實現(xiàn)汽車行駛的主要裝置。從最初采用側(cè)鏈傳動到手動變速器，及至液力自動變速器和電控機械式自動變速器，再到現(xiàn)在無級自動變速器的普及，在汽車工業(yè)技術(shù)不斷前進的同時，變速器也向著更平順、更省油、更富駕駛樂趣的方向不斷發(fā)展。直至雙離合自動變速器的出現(xiàn)，變速器技術(shù)又伴隨著速度和夢想，邁向了一個全新的高度。雙離合器自動變速器具有高效率和舒適性，自從問世以來，已經(jīng)取得了巨大的市場。開發(fā)雙離合自動變速器技術(shù)的核心就在于雙離合器模塊、扭振減震器模塊和控制模塊的技術(shù)。這些模塊是雙離合器自動變速器中的關(guān)鍵零部件，是這種先進的自動變速器的心臟和大腦。2003年世界首款雙離合器自動變速器投放市場，使用的就是美國博格華納公司生產(chǎn)的模塊。目前雙離合變速器的核心技術(shù)掌握在美國博格華納(BorgWarner)和德國舍弗勒(Schaeffler)集團手中。博格華納是大眾第一代六速DSG（大眾的DCT）關(guān)鍵技術(shù)的提供者，為大眾DSG提供濕式雙離合。大眾推出了新一代干式七速雙離合變速器，由德國舍弗勒集團旗下的LucK公司提供。1940年，Darmstadt大學(xué)教授Rudolph Franke第一個申請了雙離合器變速器專利，該變速器曾經(jīng)在卡車上試驗過，但是沒有投入批量生產(chǎn)。隨后保時捷也發(fā)明了專用于賽車的雙離合變速器（PDK Porsche Doppel Kupplungen）。然而，在那個時代，未能成功將DCT/PDK技術(shù)投入批量生產(chǎn)。人們所熟知的變速器一般有手動變速器和自動變速器。傳統(tǒng)的變速器利用不同的齒輪搭配實現(xiàn)了上述目的，而齒輪搭配的變換就只有靠腳踩離合手拉擋桿來實現(xiàn)，這就是所謂的手動變速器。為實現(xiàn)輕松換擋，取消離合腳踏和手動掛擋的AT(AutomaticTransmission)變速器出現(xiàn)了，它主要利用液力變扭器配合傳統(tǒng)機械齒輪箱實現(xiàn)換擋功能。人們通常所說的自動變速汽車就是使用了這種AT。隨著市場對于車輛平順舒適、高效節(jié)能的要求不斷升級，大眾公司和博格華納攜手突破技術(shù)界限，打造出了一款換檔平順動感，大幅度減少能耗，且能夠配合于大扭矩，大排量發(fā)動機的變速器DSG雙離合自動變速器。雙離合器自動變速器(DCT)是一種機械式自動變速器，它保持了AMT的各種優(yōu)點，但其動力傳遞通過兩個離合器聯(lián)結(jié)兩根輸入軸，相鄰各檔的被動齒輪交錯與兩輸入軸齒輪嚙合，配合兩離合器的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)在不切斷動力的情況下轉(zhuǎn)換傳動比，從而縮短換檔時間，有效提高換檔品質(zhì)。而且這種換檔方式也可以方便的應(yīng)用于混合動力車輛，具有優(yōu)異的性能和廣闊的應(yīng)用前景，是一種很新的技術(shù) 。雙離合器自動變速器既繼承了手動變速箱傳動效率高、安裝空間緊湊、重量輕、價格便宜等許多優(yōu)點，而且實現(xiàn)了換檔過程的動力換檔，即在換檔過程中不中斷動力，保留了AT,CVT等換檔品質(zhì)好的優(yōu)點，這對電控機械式自動速器來說，是一個巨大的進步。 2003年初率先在GolfR32和AudiTT3.2兩款車型上使用。博格華納因其產(chǎn)品創(chuàng)新和加工精細(xì)而贏得了2005年度北美供應(yīng)商超級大獎。雙離合器自動變速技術(shù)使得手動變速器具備自動性能，同時大大改善了汽車的燃油經(jīng)濟性，應(yīng)用該技術(shù)可以保證變速器在換檔時消除汽車動力中斷現(xiàn)象。 DCT工作時，車輛先以某個與一個離合器相連的檔位運行，車輛自動變速器電控單元可以根據(jù)相關(guān)傳感器的信號判斷即將進入工作的與另一個離合器相連的下一檔位，因該檔位還未傳遞動力，故指令液壓控制電磁閥十分方便的控制換檔執(zhí)行機構(gòu)，預(yù)先嚙合這一檔位，在車輛運行達到換檔點時，只需要將正在工作的離合器分離，同時將另一個離合器接合，則使汽車以下一個檔位行駛。在換檔過程中，發(fā)動機的動力始終不斷的被傳遞到車輪，所以這樣完成的換檔過程為動力換檔。車輛實現(xiàn)了動力換檔過程，將大大提高換檔舒適性，同時也保證車輛具有良好的燃油經(jīng)濟性，使車輛油耗和排放等方面得到改善。 為了解決這個問題，早在上世紀(jì)80年代，汽車工程界就弄出了一個雙離合系統(tǒng)變速器，簡稱DSG（英文全稱：Direct Shift Gearbox），裝配在賽車上，能消除換檔離合時的動力傳遞停滯現(xiàn)象。例如 布加迪EBl6.4 Veyron的新型7速變速器是裝置了雙離合器，從一個檔位換到另一個檔位，時間不會超過0.2秒?，F(xiàn)在，這種雙離合器已經(jīng)從賽車應(yīng)用到一般跑車上。奧迪汽車公司的新型奧迪TT跑車和新奧迪A3都已經(jīng)裝置了這種DSG。這些汽車裝配DSG的目的是可以比自動變速器更加平順地?fù)Q檔，不會有遲滯現(xiàn)象。 奧迪雙離合系統(tǒng)變速器是一個整體，有6個檔位，離合器與變速器裝配在同一機構(gòu)內(nèi)，兩個離合器互相配合工作。這好比喻一輛車有兩套離合器，正司機控制一套，副司機控制另一套。正司機掛上1檔松開離合踏板起步時，這時副司機也預(yù)先掛上2檔但踩住離合踏板；當(dāng)車速上來準(zhǔn)備換檔，正司機踩住離合踏板的同時副司機即松開離合踏板，2檔開始工作。這樣就省略了檔位空置的一剎那，動力傳遞連續(xù)，有點象接力賽。雙離合系統(tǒng)兩套離合器傳動系統(tǒng)，通過電腦控制協(xié)調(diào)工作。 當(dāng)汽車正常行駛的時候，一個離合器與變速器中某一檔位相連，將發(fā)動機動力傳遞到驅(qū)動輪；電腦根據(jù)汽車速度和轉(zhuǎn)速對駕駛者的換檔意圖做出判斷，預(yù)見性地控制另一個離合器與另一個檔位的齒輪組相連，但僅處于準(zhǔn)備狀態(tài)，尚未與發(fā)動機動力相連。換檔時第1個離合器斷開，同時第2個離合器將所相連的齒輪組與發(fā)動機接合。除了空檔之外，一個離合器處于關(guān)閉狀態(tài)，另一個離合器則處于打開狀態(tài)。 兩根傳動軸分別由第一、第二離合器控制與發(fā)動機動力的連接與斷開，分別負(fù)責(zé)1、3、5檔和2、4、6檔的檔位變換?？紤]到零件使用壽命，設(shè)計人員選擇了油槽膜片式離合器，離合器動作由液壓系統(tǒng)來控制。到了20世紀(jì)90年代末期，大眾公司和博格華納攜手合作生產(chǎn)第一個適用于大批量生產(chǎn)和應(yīng)用于主流車型的DualTronic(R) 技術(shù)雙離合變速器，稱之為DSG。博格華納公司通過使用新的電子液壓元件使DCT變成了實用性很強的變速器。2002年，DSG應(yīng)用在德國大眾高爾夫R32和奧迪TT V6上。2003年，其相繼推廣到高爾夫等其他車型上。在我國汽車市場規(guī)模的高速增長的情況下，汽車關(guān)鍵零部件進入高速發(fā)展期。變速器作為汽車動力總成的重要組成部分，也得到了很大的發(fā)展，自動變速器，自從1939年被美國通用汽車公司首次在轎車上應(yīng)用，至今已經(jīng)成為全球汽車業(yè)的主流選擇。目前在產(chǎn)業(yè)化過程中實際得到應(yīng)用的自動變速器主要有四種類型：液力自動變速器（AT）、機械自動變速器（AMT）、無極變速器（CVT）、雙離合自動變速器（DCT）。四類自動變速器關(guān)鍵技術(shù)相似，各有特色部件，制造難易程度不同，使用性能各有優(yōu)缺點，適應(yīng)不同的細(xì)分市場?，F(xiàn)今，日本多倡導(dǎo)CVT，北美市場則是AT占主導(dǎo)，在歐洲則是DCT被大量采用。上汽與GIF科技公司合作開發(fā)DCT，正是采用技術(shù)合作聯(lián)合開發(fā)的模式。而GIF公司針對我國汽車市場對節(jié)能環(huán)保小排量車的需求，又通過其獨資企業(yè)GRC吉孚動力技術(shù)（中國）有限公司將專門為經(jīng)濟型小車設(shè)計的KRG變速器技術(shù)帶到中國市場，希望尋找整車廠進行技術(shù)合作。這種變速器由于沒有液壓裝置，成本可以降低一半，同時又可以滿足降低油耗和二氧化碳排放的要求，是非常適合小型車的自動變速器。 2.目的和意義雙離合器自動變速器(Dual Clutch Transmission，即DCT)是一種機械式自動變速器，采用液壓以及電子系統(tǒng)控制檔位的變換，能夠有效的縮短換檔時間，有效提高換檔品質(zhì)。而且這種換檔方式也可以方便的應(yīng)用于混合動力車輛，具有優(yōu)異的性能和廣闊的應(yīng)用前景，是一種很新的技術(shù)雙離合器自動變速器既繼承了手動變速箱傳動效率高、安裝空間緊湊、重量輕、價格便宜等許多優(yōu)點，而且實現(xiàn)了換檔過程的動力換檔，即在換檔過程中不中斷動力，在換檔過程中，發(fā)動機的動力始終不斷的被傳遞到車輪，所以這樣完成的換檔過程為動力換檔。車輛實現(xiàn)了動力換檔過程，將大大提高換檔舒適性，同時也保證車輛具有良好的燃油經(jīng)濟性，使車輛油耗和排放等方面得到改善，所以對節(jié)能減排具有重大意義。通過對雙離合器式自動變速器設(shè)計過程的了解，使我對其結(jié)構(gòu)形式原理都有了深刻的認(rèn)識，同時也對變速器的發(fā)展進以及發(fā)展形勢程有了一定的了解，這也能鍛煉我獨立思考和繪圖的能力，在變速器的設(shè)計過程中，變速器的基本參數(shù)的選擇是十分重要的，因為這些與汽車的動力性，經(jīng)濟性，行駛穩(wěn)定性等都是密切相關(guān)的，通過對雙離合式自動變速器的設(shè)計讓我更加的了解變速器參數(shù)的選擇過程對汽車性能的影響，變速器的設(shè)計是一個復(fù)雜的過程，所以這對設(shè)計者有著較高的要求，同時也使我對雙離合式自動變速器的設(shè)計過程以及設(shè)計方法有了一定的認(rèn)識。二、設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題設(shè)計的主要內(nèi)容：（1）雙離合器式自動變速器的六擋齒輪變速器設(shè)計總體方案論證；（2）六擋齒輪變速主要參數(shù)的選擇與設(shè)計計算；（3）同步器主要參數(shù)的確定。擬解決的主要問題（1）六擋齒輪變速器總體設(shè)計方案的選擇。（2）六擋齒輪變速器基本參數(shù)的計算。（3）六擋齒輪變速器輸入輸出軸的設(shè)計計算。（4）六擋齒輪變速器軸承的選擇與校核（5）六擋齒輪變速器同步器主要參數(shù)的計算與選擇。3、 技術(shù)路線（研究方法）集案的論證確定布置方案確定主減速比與各擋傳動比的分配各擋齒輪參數(shù)的設(shè)計計算校核不合格齒輪的彎曲應(yīng)力及接觸應(yīng)力校核軸的設(shè)計計算校核不合格軸的剛度與強度校核計算軸承的選擇與壽命校核同步器主要參數(shù)的確定利用AUTOCAD繪制裝配圖與零件圖書寫設(shè)計說明書四、進度安排（1）調(diào)研、資料收集，完成開題報告 第1、2周（2）研究雙離合器式自動變速器的六擋齒輪變速器的結(jié)構(gòu)原理、設(shè)計步驟與設(shè)計方法 第3周（3）雙離合器式自動變速器的六擋齒輪變速器主要參數(shù)的選擇與設(shè)計計算 第49周（4）完成所設(shè)計裝配圖與零件圖圖紙 第1012周（5）完成設(shè)計說明書的撰寫，指導(dǎo)教師審核 第13周（6）畢業(yè)設(shè)計（論文）修改、完善 第14周（7）畢業(yè)設(shè)計（論文）審核、預(yù)審 第15周（8）畢業(yè)設(shè)計（論文）修改、完善 第15、16周（9）畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周五、參考文獻1 吳光強,楊偉斌,秦大同等. 雙離合器式自動變速器控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) J. 機械工程學(xué)報, 2007，43(2). 2 楊慶,吳光強,吳小清等. 雙離合器式自動變速器選換檔控制系統(tǒng)的設(shè)計 J. 機電工程技術(shù), 2007，36(1). 3 牛銘奎,高炳釗,葛安林等. 雙離合器式自動變速器系統(tǒng) J. 汽車技術(shù), 2004，(6). 4 牛銘奎,葛安林,金倫等. 雙離合器式自動變速器簡介 J. 汽車工藝與材料, 2002，(12). 5 夏小華. 雙離合器自動變速器的研究 D. 2006. 6 陳勇,程秀生,崔愛樂等. 六速雙離合器自動變速器開發(fā) J. 汽車技術(shù), 2010，(3). 7 康海濤. 雙離合器式自動變速器的研究 D. 2004. 8 吳天. 雙離合器的設(shè)計與開發(fā) D. 2007.9 王望予. 汽車設(shè)計M.北京：機械工業(yè)出版社，2004:78-113.10 Jost K.A 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