双离合自动变速器的七档齿轮变速器结构设计
摘 要
顾名思义，双离合变速器的技术关键就在于双离合，也就是有两个离合器，可以想象为将两台手动变速箱的功能合二为一，并建立在单一的系统内，它没有液力变矩器也没有行星齿轮组。从齿轮部分乍一看很像一台手动变速器，因为它有同步器，但不同的是它用“双”离合器控制与发动机动力的通断，这两台自动控制的离合器，由电子控制及液压推动，能同时控制两组离合器的运作。本设计是湿式双离合式五挡自动齿轮变速器设计，根据前期的资料收集，可以了解到湿式双离合式变速器结构上的特点和其传动原理，根据收集的资料湿式双离合式变速器大体可分为三种结构形式，分别为单输出轴式、双输出轴式、三输出轴式。对于单输出轴式由于轴向尺寸大，多用于后驱车上，对于双输出轴式和三输出轴式由于轴向尺寸小多用于发动机前置前驱上。本设计以双离合器式七档自动变速器的结构和工作原理为基础，针对干式七档双离合器自动变速器的设计方法，分析了各种不同变速器的布置方案并选定了本变速器的最终布置方案。对变速器中的主要零件包括齿轮形式、换挡结构形式作了阐述并进行了选择并对变速器的传动比的范围、中心距做初步的选择和设计。对变速器中的齿轮的模数、压力角、螺旋角、进行了选择并计算出齿轮其他的相关参数和对齿轮的校核。对轴的结构尺寸进行设计和轴承的选用并对其进行了校核。
关键词：七档双离合器；自动变速器；传动比；齿轮；轴
ABSTRACT
DCT duo to Mechanical Transmission.Itinherits the advantages of Automatic Transmission(AT) and Automated Mechanical Transmission (AMT).It has the ability of power shifing that can reduce shift time andimprove shift quality.And the comfort and maneuverability of vehicle will be greatly improved.
In this thesis,the study of dry type Dual Clutch Transmission is based on the Structural characteristics and working principle of DCT. For dry-type dual-clutch automatic transmission design, analyzed the layout of the various transmission options and selected the final layout of the transmission scheme. The major part of gear, including gear form, elaborated shift structure and make the choice and range of transmission gear ratio, center distance a preliminary selection and design. The gear on the transmission module, pressure angle, helix angle, were calculated gear selection and other relevant parameters and checking on the gear. Structural dimensions of the shaft and bearing design and its selection was checked.
Key words: Dual Clutch Transmission；Automatic transmission；Transmission Ratio；Gear ；Axis
目录
第1章 绪 论 1
1.1 概述 1
1.2功用 2
（1）保证汽车平稳起步 2
（2）便于换档 3
（3）防止传动系过载 3
1.3 离合器的工作原理 3
1.4干式双离合离合器的结构及其优点 5
1.4.1干式双离合离合器的结构 5
1.4.2干式双离合离合器的优点 6
1.5方案选择 6
1.6 课题的研究内容及技术路线 7
第2章 七档双离合器自动变速器传动方案的确定 9
2.1 DCT结构的分析 9
2.2 DCT双离合器形式的分析 12
2.2.1 干式双离合器性能分析 12
2.2.2 湿式双离合器性能分析 13
2.3 DCT基本结构方案的确定 14
2.4 本章小结 14
第3章 七档双离合器自动变速器的设计与计算 15
3.1 变速器主要参数的选择 15
3.1.1 传动比范围 15
3.1.2 变速器各档传动比的确定 15
3.1.3 中心距的选择 18
3.1.4 变速器的外形尺寸 18
3.1.5 齿轮参数的选择 18
3.1.6 各档齿轮齿数的分配及传动比的计算 20
3.1.7 变速器齿轮的变位 24
3.2 齿形系数图 30
1、一档齿轮校核 31
2、二档齿轮校核 31
3、三档齿轮校核 32
4、四档齿轮的校核 32
5、五档齿轮的校核 33
6、六档齿轮的校核 33
7、七档齿轮的校核 33
8、倒档齿轮的校核 34
9、主减速器齿轮的校核 34
3.3 轴的结构和尺寸设计 37
3.4 轴的强度验算 39
第4章 变速器同步器及结构元件设计 75
4.1 同步器设计 75
4.1.1 同步器的功用及分类 75
4.1.2 锁环式同步器 75
4.1.3 锁环式同步器主要尺寸的确定 76
4.1.4 主要参数的确定 77
结 论 80
参考文献 81
第1章 绪 论
1.1 概述
对于汽车来说，离合器在机械传动系中作为一个独立的总成而存在，它是汽车传动系中直接与发动机相连接所总成。目前，各种汽车广泛采用的摩擦式离合器主要依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。它主要包括主动部分（发动机飞轮、离合器盖和压盘）、从动部分（从动盘）、压紧机构（压紧弹簧）和操纵机构（分离叉、分离轴承、离合器踏板及传动部件等）等四部分组成。主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动力的基本结构，操纵机构是使离合器主、从动部分分离的装置。
在早期研发的离合器中，锥形离合器最为成功。近来，人们对离合器的要求越来越高，传统的推式干式双离合离合器结构正逐步地向拉式干式双离合离合器结构发展，传统的操纵形式的操纵形式正向自动操纵的形式发展。因此，提高离合器的可靠性和延长其使用寿命，适应发动机的高转速，增加离合器传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。随着汽车发动机转速、功率不断提高和汽车电子技术的高速发展，人们对离合器的要求越来越高。从提高离合器工作性能的角度出发，传统的推式干式双离合离合器结构正逐步地向拉式干式双离合离合器结构发展，传统的操纵形式正向自动操纵的形式发展。离合器是汽车底盘传动系中的重要总成，位于汽车发动机飞轮和变速箱之间。在汽车的行驶过程中驾驶员通过操纵离合器使发动机的动力能够有效可靠的传与切断。其具体功用有：让发动机和传动系平稳结合，是汽车起步平缓；使发动机和传动系之间的动力暂时切断，便于驾驶员根据路况平顺换挡；把所传递的转矩限定在一定范围内，防止传动系的过载。汽车离合器按压紧弹簧的结构形式分螺旋弹簧式离合器和干式双离合器式离合器。近些年干式双离合离合器越来越广泛的运用于汽车和商用货车上，相较于螺旋弹簧式离合器而言干式双离合器式离合器有诸多优点。首先，干式双离合器本身兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，使得其压紧弹簧结构的零件数减少，重量也相应减轻；其次，离合器的结构大大简化并显著地缩短了离合器的轴间尺寸；再者，干式双离合器具有良好的非线性特性，当摩擦片因磨损而变薄时，压紧力不仅不会减小反而会有少量的增加，并且减轻了分离离合器时的踏板力，使操纵轻便；此外由于干式双离合器是对称的结构和良好的平衡性，在高速运转时压紧力的降低很少。因此，可以看出干式双离合离合器的设计研究对在各个方面提高汽车离合器的性能有着十分重要的意义。
众所周知，干式双离合离合器的特点就是其压紧弹簧是干式双离合器而不是一般的螺旋弹簧。干式双离合器是由特殊的弹簧钢通过冲压而形成的，成圆锥形状，干式双离合器在结构方面分为两部分。在干式双离合器的大端是是一个完整的截锥体，它的形状像一个无底的碟子和一般机械上用的碟形弹簧完全一样，所以称作碟簧部分。干式双离合器起弹性作用的部分正是碟簧部分。碟簧弹性作用是这样：沿其轴线方向加载，碟簧受压变平，卸载后又恢复原形。可以说干式双离合器是碟簧的一种特殊结构形式。不同的是，在干式双离合器上还包括有径向开槽部分。干式双离合器上的径向开槽部分像一圈瓣片，它的作用是，当离合器分离时作为分离杠杆。所以它又被称为分离爪。分离爪与碟簧部分交接处的径向槽较宽呈长方形圆孔状，开这样的圆形方孔一方面可以减少分离抓根部应力集中，另一方面又可以用来安装铆钉固定干式双离合器。
对于干式双离合离合器设计来说，干式双离合器和从动盘的设计特别重要，干式双离合器的选材与此存直接决定了其压紧力是否满足离合器传递动力的要求。干式双离合器刚度过大过小都不好，会影响离合器的操纵机构以及驾驶员的操纵。而干式双离合离合器从动盘则是把发动机飞轮上的转矩传递到变速器，最终驱动汽车前进。对于转矩的传递来说，从动盘上摩插片的材料和结构尤为重要。其次，为了减小传动系的扭转共振，减小传动系噪声和动载荷，使飞轮与从动盘平稳结合传输动力。
干式双离合离合器在汽车上运用广泛，拥有扭矩容量大和工作相对平稳，操作方便，平衡性能好，能大规模生产等特点，无论是在现在还是在将来对汽车传动系更好和更可靠的传递动力都具有重要意义。
1.2功用
（1）保证汽车平稳起步
起步前汽车处于静止状态，如果发动机与变速箱是刚性连接的，一旦挂上档，汽车将由于突然接上动力突然前冲，不但会造成机件的损伤，而且驱动力也不足以克服汽车前冲产生的巨大惯性力，使发动机转速急剧下降而熄火。如果在起步时利用离合器暂时将发动机和变速箱分离，然后离合器逐渐接合，由于离合器的主动部分与从动部分之间存在着滑磨的现象，可以使离合器传出的扭矩由零逐渐增大，而汽车的驱动力也逐渐增大，从而让汽车平稳地起步。
（2）便于换档
汽车行驶过程中，经常换用不同的变速箱档位，以适应不断变化的行驶条件。如果没有离合器将发动机与变速箱暂时分离，那么变速箱中啮合的传力齿轮会因载荷没有卸除，其啮合齿面间的压力很大而难于分开。另一对待啮合齿轮会因二者圆周速度不等而难于啮合。即使强行进入啮合也会产生很大的齿端冲击，容易损坏机件。利用离合器使发动机和变速箱暂时分离后进行换档，则原来啮合的一对齿轮因载荷卸除，啮合面间的压力大大减小，就容易分开。而待啮合的另一对齿轮，由于主动齿轮与发动机分开后转动惯量很小，采用合适的换档动作就能使待啮合的齿轮圆周速度相等或接近相等，从而避免或减轻齿轮间的冲击。
（3）防止传动系过载
汽车紧急制动时，车轮突然急剧降速，而与发动机相连的传动系由于旋转的惯性，仍保持原有转速，这往往会在传动系统中产生远大于发动机转矩的惯性矩，使传动系的零件容易损坏。由于离合器是靠摩擦力来传递转矩的，所以当传动系内载荷超过摩擦力所能传递的转矩时，离合器的主、从动部分就会自动打滑，因而起到了防止传动系过载的作用。
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