双离合器自动变速器的研究

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1、工程硕士学位论文工程硕士学位论文 论文题目论文题目 双离合器自动变速器的研究双离合器自动变速器的研究 作者姓名作者姓名 何君正 指导教师指导教师 汪久根 教授 盛培德 高工 学科学科(专业专业) 机 械 工 程 所在学院所在学院 机械与能源工程学院 提交日期提交日期 2008 年年 6 月月 16 日日 浙江大学工程硕士学位论文 浙江大学浙江大学 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得 的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表 或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江大学或其他教育研究机

2、构的学位证书而使用过的 材料。对本文的研究作出重要贡献的个人或集体，均已在文中以明确的方式标明。本人承 担本声明的法律责任。 作者签名：何君正 日期：2008 年 6 月 16 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江大 学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1、保密 ，在 10 年解密后适用本授权书。 2、不保密 。 （请在以上相应方框内

3、打“” ） 作者签名：何君正 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 浙江大学工程硕士学位论文 摘摘 要要 双离合器自动变速器(Double Clutch Transmission)基于平行轴式手动变速器发展而 来 的 ， 它 继 承 了 手 动 变 速 器 (MT) 和 机 械 式 自 动 变 速 器 (Automatic Mechanical Transmission,AMT)传动效率高、安装空间紧凑、重量轻、价格便宜等许多优点，而且实现 了换档过程的动力换档，即在换档过程中不中断动力，保留了 AT、CVT 等换档品质好的优 点。这使得车辆在换档过程中，发动机的动力始终可以传递

4、到车轮，换档迅速平稳，不仅 保证了车辆的加速性，而且由于车辆不再产生由于换档引起的急剧减速情况，也极大的改 善了车辆运行的舒适性。这对电控机械式自动变速器来说，是一个巨大的改进。双离合器 自动变速器在国外已经进行了很长时间的研究与开发，并已经开发出全电式和电液式自动 变速器, 德国大众是当前首家将机械式双离合器自动变速器（DCT）推向市场的公司。目前 国内尚没有汽车厂与变速器厂开发出 DCT 产品，仅处于与国外变速器发展技术的前期交流 接触阶段,国家科技部在 2006 年年底将轿车双离合器自动变速器的开发已列为汽车先进技 术 863 计划的其中一个课题;我们杭州依维柯汽车变速器公司作为该 86

5、3 项目的依托单位, 联合吉林大学、上海交通大学、奇瑞公司进行 DCT 项目的研发。本文从 DCT 开发试制的角 度，针对 DCT 的开发中的一些技术问题开展介绍与研究，全文共分五章。 第一章简要介绍了自动变速器的发展过程，及 DCT 的结构原理和功能特点。分析了国 内外 DCT 开发生产的情况，提出了本文所要研究的目标与研究内容。 第二章系统分析介绍了双离合器自动变速器的工作原理以及结构组成。分别针对单输 出轴式双离合器自动变速器和双输出轴式自动变速器两种不同类型的 DCT，从结构组成、变 速器的工作过程、自动变速器的选换实现过程进行了详细的分析探讨；同时通过对换档过 程中动力传递路线以及传

6、递扭矩图的角度分析了双离合器自动变速器能够实现换档过程中 传递动力不中断的特点。 第三章分析了湿式双离合器与干式双离合器自动变速器的结构及特点，并结合干式双 离合器的项目介绍了干式离合器的变速器本体部分、干式双离合器部分、离合器执行机构 与选换执行机构的设计方案以及设计核算。 第四章对双离合器式自动变速器的换档过程进行研究。分析了双离合器式自动变速器 的换档冲击产生原因及影响换档品质的因素；按照一定的简化原则，建立了系统的动力学 模型并建立了数学模型；分析了在接合和分离状态下离合器传递扭矩的大小和方向；对换 档过程进行了分析；建立了发动机的空载、有载稳态和动态模型，分析了常用的三种发动 机控制

7、方式。通过相应的试验检测了双离合器的操纵顺序、离合器分离/结合的速度，分离 离合器的传递扭矩控制等因素对换档品质的影响。 总之，本文对双离合器式自动变速器的结构、工作原理、尤其是结合本人所在企业所 承接的课题项目就干式双离合器自动变速器的设计方案、设计计算以及换档过程进行了研 究，这将对企业下一步的双离合器自动变速器研究和开发工作、国际技术引进消化以及 DCT 产品产业化有一定的参考价值。 关键词：关键词：干式双离合器，双输出轴变速器，换档策略 浙江大学工程硕士学位论文 ABSTRACT Double Clutch Transmission develops from manual trans

8、mission with parallel shafts, which not only has the advantages of high drive efficiency, compact installation space, light weight and low cost of both manual transmission (MT) and Automatic Mechanical Transmission (AMT), also transmits power shift in shifting process, always has power during shifti

9、ng, which keeps the excellence of AT and CVT. During shifting, the power of engine can be transferred to the wheels all the time, steady and rapid, which guarantees the acceleration of vehicle and greatly improves the comfort ability in driving because no sharp deceleration by shifting will occurs,

10、which is a significant improvement for electric- control mechanical automatic transmission. Double Clutch Transmission has been studied and explored in overseas for quite a long time, and Complete Electric and Electric- hydraulic Automatic Transmission have been developed. German Volkswagen is the f

11、irst company that provides commercial products of Mechanical Double Clutch Transmission. The vehicle or transmission companies in China have not developed DCT products, are still at the early stage of communication with overseas about DCT products. The ministry of Science and Technology of China inc

12、luded the development on DCT in the 863 programme of Advanced Automobile Technology in 2006; as a sub- project of this 863 programme, HAVECO is carrying on RdTgFt/2=; maxeM TgTf=; Tg 为计算载荷； maxe T为最大扭矩； M f为扭矩利用率；d 为齿轮节圆直径； 为齿轮螺 旋角； n 为法面压力角； 2 L 、 3 L 为轴承和齿轮之间得距离。 由已知得： 1h R =228.3215008 2h R =- 32

13、61.7 b)垂直面受力分析： 2223 12 /2()0 0 v vv Fr LFa dRLL RRFr += += 其中：/cos n FrFt tg=;dTgFt/2=;tanFaFt=; maxeM TgTf= 1v R =1364.407403 2v R =- 2548.486768 c)求当量弯矩、列水平及垂直弯矩图 其中，水平最大值在齿轮处，= maxh M- 22832.15008；而最大弯矩在齿轮处， = maxv M- 17839.40737。在输入轴上，只有从输入花键到此档处有扭矩Tg 所以：最大当量弯矩为： =+= 2 2 max 2 maxmax TgMMM vhca

14、 244222.2035 d)校核输入轴应力强度 抗弯扭系数W = 32 3 d W 10050.64212 应力 浙江大学工程硕士学位论文 第 40 页 共 132 页 图 3- 11 输入外轴受力及弯矩分析图(四、六档时) 浙江大学工程硕士学位论文 第 41 页 共 132 页 =WMca/ max 24.29916423 判断 22 /400/324.2991642mmNmmN= 满足应力要求。 e)垂直面挠度 )(3 32 2 3 2 2 LLEI LFtL fv + = 其中:E 为弹性模量 MPaE 5 101 . 2=；I 为惯性矩 64/ 4 dI=；d 为齿轮轴的直径； 2

15、L 、 3 L 为轴承和齿轮之间得距离；dTgFt/2=。 =fv 7.84166E- 05 f)水平面挠度 )(3 32 2 3 2 2 LLEI LFrL fh + = 其中:dTgFt/2=；cos/* n tgFtFr =。 =fh1.56134E- 06 g)全挠度 =+= 22 fvfhf7.84321E- 05 h)校核 mmfhfh05. 0= mmfvfv10 . 0 = mmff20 . 0 = i)校核转角 = + = )(3 )( 23 2332 LLEI LLLFtL 1.19865E- 05 rad002 . 0 = 满足转角要求 j)结论 从应力、挠度和转角三方面

16、校核，均满足要求，故输入外轴在此挡时满足要求。 3.5.2.2) 二档时输入外轴计算校核 二档时输入轴结构简图与受力如图3- 12所示,把受力分解成水平面和垂直面两个分别求 浙江大学工程硕士学位论文 第 42 页 共 132 页 解，其水平、垂直面受力如上： a)水平面受力分析: 0 0)(* 21 3222 =+ =+ FtRR LLRLFt hh h 其中：cos/* n tgFtFr =;dTgFt/2=; Me fTTg* max = Tg 为计算载荷； maxe T为最大扭矩； M f为扭矩利用率；d 为齿轮节圆直径； 为齿轮 螺旋角； n 为法面压力角； 2 L 、 3 L 为轴承和齿轮之间得距离。 1h R =- 4925.969712 2h R =- 1911.570336 b)垂直面受力分析： 0 0)(2