汽车双离合式自动变速箱结构设计设计
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4.2轴强度校核33
4.2.1轴的刚度验算33
4.2.1轴的强度验算36
4.3轴承强度校核38
4.4本章小结39
结论40
参考文献41
攻读学士学位期间发表的论文和取得的科研成果43
致谢44
第1章绪论
1.1双离合器自动变速器的产生背景
随着社会经济的快速发展，汽车已成为日常中必备的交通工具，步入千家万户，人们对于汽车驾驶的追求已经不再是简单的代步工具。为了满足更多的不同种类的需求，汽车需要有更好的操纵系统，车辆操纵系统已从最开始的手动变速发展到现在的多种自动化变速。如今越来越多汽车公司将生产出来的车辆装备自动变速箱，先后出现了多种自动变速器。这些变速器都是采用机械式传动的自动变速器，可以把传动效率、结构紧凑和复杂度、工作可靠性、燃油经济性和动力性协调到平衡状态，但都有一个问题就是在换挡过程中动力传输中断严重恶化了换挡动力性，降低了换挡舒适性。为了克服换挡动力中断这一问题，通过巧妙的机械结构设计将两个独立的离合器有机耦合为一体的机械离合器自动变速器，这样就可以充分的利用传统变速器的结构简单紧凑、传动效率高、工作可靠的优点[1]。最终由德国工程师设计出世界上第一种采用双离合器结构的机械式自动变速器（DCT）。
In this paper launched a design dual-clutch automatic transmission, mainly for the following tasks: the analysis of the basic structure and operating principle of the common dual-clutch automatic gearbox on first determine the twin countershaft dual dry clutch Overall program type automatic transmission. For dual-DCT gearbox intermediate shaft gear ratio allocated even to determine the structure of the gear shaft, and then on the housing portion of the dual-clutch automatic transmission design, the final major components: gear shafts, gears, bearings such as checking calculations, the results indicate that the structural design of this paper to meet the strength requirements, reasonable design.
3.1 DCT变速箱总体结构设计13
3.2 DCT齿轮箱结构基本参数设计计算14
3.2.1 DCT的挡位数和传动比设计14
3.2.2中心距设计17
3.3 DCT齿轮结构参数设计计算18
3.3.1齿轮形式和材料18
3.3.2齿轮参数设计18
3.3.3各挡位齿轮齿数的分配19
3.4 DCT轴的参数设计计算23
1.3国内外研究现状
1.3.1国外研究现状
双离合自动变速器最早出现在二十世纪三十年代末，由德国工程师Kegresse.A设计出第一代的双离合变速器，如下图1.1所示。这是人类汽车史上重大变革，他第一次把手动变速箱改为两大部分来进行设计。其动力通过双个离合器分别传递到与他们相连的两根输入轴上，相邻各挡的从动齿轮分别布置在中间轴上，换挡时，通过控制两个离合器的分离与闭合带动要换挡齿轮交错与两输入轴上主动齿轮啮合，不用切断发动机与变速箱之间连接就能实现传动比的转换。第一代双离合变速箱没有量产，只是在载货车上进行过试验[4-5]。
二十世纪70年代，Porsche把双离合变速器应用到专业赛车上。这种变速器实现了换挡时因动力断开产生的停滞现象，它也没有在赛车之外的车辆上得到广泛应用。
随着电脑集成控制技术快速发展，对双离合式自动变速器的控制方法有了更大的进步空间，并将电子控制的DCT应用到越来越多的车辆上。进入21世纪以来，汽车变速器的研发进入快车道，联合研发使变速器更新换代更快。近年来获得最大成功的要数德国Volkswagen公司与美国Borg Warner联合开发的DCT变速器，如图1.2所示。其中Volkswagen公司主要对变速器主体结构进行制造并对变速器进行初步组装；而Borg Warner公司主要供应双离合器和机电控制部件，这些部件可以把手动变速器升级为双离合自动变速器。截至2008年底，除Volkswagen公司外，已有Porsche、BMW、NISSAN、Ford Motor Company、Volvogroup、AudiAG等多家汽车公司生产装备DCT的车型[6]。
1.3.2国内研究现状
21世纪初，我国才开始对双离合器自动变速器进行具体的研究。主要研究方向也集中在操控方面，做这些研究的多是大学研究机构或者车企的相关研究所。如吉林大学的牛铭奎、程秀生、葛安林[7-8]等和同济大学的杨伟斌、吴光强[9-10]等对双离合器式自动变速器换档特性及换档品质的研究；重庆大学姚晓涛、秦大同[11]等对干式双离合器自动变速器起步的控制研究；北京理工大学郭晓林[12]、马彪[13]等对湿式离合器充放油过程动态特性的研究。
本文所设计的干式双中间轴式自动变速器其具体设计过程和校核分析作为具体案例具有参考意义。
关键词：双离合器自动变速器；干式双离合器；双中间轴式
ABSTRACT
Dualclutch automatic gearbox is a new generation of automatic transmissions. It combines 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 car's comfort and maneuverability, has become a vehicle new direction transmission, and has broad market prospects. Structural design for the dual-clutch automatic transmission gearbox shift performance and manufacturing costs, manufacturing is crucial influence complexity.
This article is designed dry dual countershaft type automatic transmission to their specific design and verification process analysis with the reference value as a specific case.
本文主要展开了双离合式自动变速器的结构设计，主要进行了以下的工作：在分析了常见的双离合式自动变速箱的结构形式和工作原理基础上首先确定了干式双离合的双中间轴式自动变速器的总体方案。针对双中间轴式DCT的齿轮箱的传动比进行分配就算，确定齿轮轴系的结构，然后对双离合式自动变速器的箱体部分进行设计，最后对主要的零部件：齿轮轴、齿轮、轴承等进行计算校核，结果表明本文的结构设计满足强度要求，设计合理。
3.4.1轴的结构分析23
3.4.2轴的结构设计计算23
3.5轴承分析及选用26
3.6变速箱箱体结构设计和密封润滑27
3.6.1箱体结构设计27
3.6.2变速箱的密封和润滑28
3.Baidu Nhomakorabea本章小结29
第4章齿轮轴系的校核30
4.1齿轮强度校核30
4.1.1斜齿轮弯曲强度计算30
4.1.2齿轮接触应力计算32
我国在“十一五”863项目中关于“汽车开发先进技术”重大项目中变速器的开发占了重要比重。2008年8月，中联发实业有限公司成立，通过引进双离合器自动变速器技术，走向自主研发的道路。
在国内，几大汽车企业正在转变发展方向，由直接引进到自主研发自动变速器的过渡。一汽大众正在研发双离合器自动变速器的主要控制单元，上汽集团正在扩大生产线，提高产品竞争力，并且生产出装备自主品牌DCT的车型了。奇瑞汽车经过近十年的研究，在国家863计划的部分DCT成功得到展示，奇瑞第一款干式双离合式自动变速器装在车A520上。目前，比亚迪等大型车企也已研究出自主品牌的DCT，并实现了下线装备[14]。安装双离合自动变速器的车型在中国正在进一步受到热捧，政府和企业研究机构正加大投入，使自主品牌的DCT占有更大的市场份额。
1.2DCT的研究目的及意义
现在主流车辆上应用的变速箱有手动和自动两种变速箱，他们各有优缺点，在不同的驾驶者手里存在不同的感觉。手动挡变速箱换挡时的操控性能够带给驾驶者驾驶的乐趣，但手动变速箱存在换挡动力中断的现象；自动变速箱带给驾驶者的是换挡连贯性，但自动变速箱结构复杂，导致换挡慢，使体验降低。双离合式自动变速箱是一种综合传统的自动变速箱的特点，并发展了它们的优点的新一代自动变速箱。双离合式自动变速箱的主要优势有两方面：第一是对车辆性能的提高，包括对换挡时间、换挡冲击、燃油经济性、加速性能方面都得到了提高；第二方面是能降生产成本，包括采用平行轴式的布置代替结构复杂的行星轮和液力变矩器，使结构简单紧凑，制造复杂程度降，同时因其传动结构与传统的机械齿轮传动相似，只需要在原有手动变速器的生产设备基础上再购入一些特定设备即可生产，生产继承性好，这对于国内很多车企如何解决刚起步就面临转型的压力具有借鉴学习的意义[2-3]。进入二十一世纪以来随着汽车行业的快速发展，我国开始意识到能否掌握自动变速箱技术的自主研发在未来汽车发展中将起到重要影响。双离合器自动变速器在国内的研究才刚刚起步，车企的研发机构和大学校园的研究课题主要针对结构设计、控制理论的研究，在不久的将来能把研究理论结合车企的实际生产，生产出装备自主品牌的双离合变速箱将对我国自动变速箱的发展起到重要意义。
第2章DCT的总体方案5
2.1整车主要技术指标5
2.2 DCT的组成和工作原理5
2.2.1 DCT的组成5
2.2.2 DCT工作原理5
2.2.3换档过程6
2.3 DCT常用结构形式7
2.4双离合器的分析及选用10
2.5 DCT总体设计方案的确定11
2.6本章小结12
第3章DCT变速箱结构设计计算13
Keywords:Dual Clutch Transmission;dry dual clutch;twin countershaft type
第1章绪论1
1.1双离合器自动变速器的产生背景1
1.2 DCT的研究目的及意义1
1.3国内外研究现状2
1.3.1国外研究现状2
1.3.2国内研究现状3
1.4选题的研究内容4
汽车双离合式自动变速箱结构设计设计
学号
密级
哈尔滨工程大学学士学位论文
汽车双离合式自动变速箱
结构设计
院（系）名称
：
专业名称
：
学生姓名
：
指导教师
：
2014年6月
汽车双离合式自动变速箱结构设计
杨
明
哈
尔
滨
工
程
大
学
学号
密级
汽车双离合式自动变速箱
结构设计
Design ofDoubleClutchTypeAutomaticTransmissionStructure
学生姓名
：
所在学院
：
所在专业
：
指导教师
：
所在单位
：
论文提交日期
：2014年6月12日
论文答辩日期
：2014年6月22日
学位授予单位
：
摘要
双离合式自动变速箱是新一代的自动变速器。它结合了液力机械自动变速器和电控机械自动变速器的优点，实现了动力换挡、减少了换挡时间、提高了换挡品质、极大地提高了汽车的舒适性和操纵性，已成为汽车变速器新的发展方向。双离合自动变速箱的结构设计对于变速箱换挡性能和制造成本、制造复杂程度的影响至关重要。
4.2.1轴的刚度验算33
4.2.1轴的强度验算36
4.3轴承强度校核38
4.4本章小结39
结论40
参考文献41
攻读学士学位期间发表的论文和取得的科研成果43
致谢44
第1章绪论
1.1双离合器自动变速器的产生背景
随着社会经济的快速发展，汽车已成为日常中必备的交通工具，步入千家万户，人们对于汽车驾驶的追求已经不再是简单的代步工具。为了满足更多的不同种类的需求，汽车需要有更好的操纵系统，车辆操纵系统已从最开始的手动变速发展到现在的多种自动化变速。如今越来越多汽车公司将生产出来的车辆装备自动变速箱，先后出现了多种自动变速器。这些变速器都是采用机械式传动的自动变速器，可以把传动效率、结构紧凑和复杂度、工作可靠性、燃油经济性和动力性协调到平衡状态，但都有一个问题就是在换挡过程中动力传输中断严重恶化了换挡动力性，降低了换挡舒适性。为了克服换挡动力中断这一问题，通过巧妙的机械结构设计将两个独立的离合器有机耦合为一体的机械离合器自动变速器，这样就可以充分的利用传统变速器的结构简单紧凑、传动效率高、工作可靠的优点[1]。最终由德国工程师设计出世界上第一种采用双离合器结构的机械式自动变速器（DCT）。
In this paper launched a design dual-clutch automatic transmission, mainly for the following tasks: the analysis of the basic structure and operating principle of the common dual-clutch automatic gearbox on first determine the twin countershaft dual dry clutch Overall program type automatic transmission. For dual-DCT gearbox intermediate shaft gear ratio allocated even to determine the structure of the gear shaft, and then on the housing portion of the dual-clutch automatic transmission design, the final major components: gear shafts, gears, bearings such as checking calculations, the results indicate that the structural design of this paper to meet the strength requirements, reasonable design.
3.1 DCT变速箱总体结构设计13
3.2 DCT齿轮箱结构基本参数设计计算14
3.2.1 DCT的挡位数和传动比设计14
3.2.2中心距设计17
3.3 DCT齿轮结构参数设计计算18
3.3.1齿轮形式和材料18
3.3.2齿轮参数设计18
3.3.3各挡位齿轮齿数的分配19
3.4 DCT轴的参数设计计算23
1.3国内外研究现状
1.3.1国外研究现状
双离合自动变速器最早出现在二十世纪三十年代末，由德国工程师Kegresse.A设计出第一代的双离合变速器，如下图1.1所示。这是人类汽车史上重大变革，他第一次把手动变速箱改为两大部分来进行设计。其动力通过双个离合器分别传递到与他们相连的两根输入轴上，相邻各挡的从动齿轮分别布置在中间轴上，换挡时，通过控制两个离合器的分离与闭合带动要换挡齿轮交错与两输入轴上主动齿轮啮合，不用切断发动机与变速箱之间连接就能实现传动比的转换。第一代双离合变速箱没有量产，只是在载货车上进行过试验[4-5]。
二十世纪70年代，Porsche把双离合变速器应用到专业赛车上。这种变速器实现了换挡时因动力断开产生的停滞现象，它也没有在赛车之外的车辆上得到广泛应用。
随着电脑集成控制技术快速发展，对双离合式自动变速器的控制方法有了更大的进步空间，并将电子控制的DCT应用到越来越多的车辆上。进入21世纪以来，汽车变速器的研发进入快车道，联合研发使变速器更新换代更快。近年来获得最大成功的要数德国Volkswagen公司与美国Borg Warner联合开发的DCT变速器，如图1.2所示。其中Volkswagen公司主要对变速器主体结构进行制造并对变速器进行初步组装；而Borg Warner公司主要供应双离合器和机电控制部件，这些部件可以把手动变速器升级为双离合自动变速器。截至2008年底，除Volkswagen公司外，已有Porsche、BMW、NISSAN、Ford Motor Company、Volvogroup、AudiAG等多家汽车公司生产装备DCT的车型[6]。
1.3.2国内研究现状
21世纪初，我国才开始对双离合器自动变速器进行具体的研究。主要研究方向也集中在操控方面，做这些研究的多是大学研究机构或者车企的相关研究所。如吉林大学的牛铭奎、程秀生、葛安林[7-8]等和同济大学的杨伟斌、吴光强[9-10]等对双离合器式自动变速器换档特性及换档品质的研究；重庆大学姚晓涛、秦大同[11]等对干式双离合器自动变速器起步的控制研究；北京理工大学郭晓林[12]、马彪[13]等对湿式离合器充放油过程动态特性的研究。
本文所设计的干式双中间轴式自动变速器其具体设计过程和校核分析作为具体案例具有参考意义。
关键词：双离合器自动变速器；干式双离合器；双中间轴式
ABSTRACT
Dualclutch automatic gearbox is a new generation of automatic transmissions. It combines 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 car's comfort and maneuverability, has become a vehicle new direction transmission, and has broad market prospects. Structural design for the dual-clutch automatic transmission gearbox shift performance and manufacturing costs, manufacturing is crucial influence complexity.
This article is designed dry dual countershaft type automatic transmission to their specific design and verification process analysis with the reference value as a specific case.
本文主要展开了双离合式自动变速器的结构设计，主要进行了以下的工作：在分析了常见的双离合式自动变速箱的结构形式和工作原理基础上首先确定了干式双离合的双中间轴式自动变速器的总体方案。针对双中间轴式DCT的齿轮箱的传动比进行分配就算，确定齿轮轴系的结构，然后对双离合式自动变速器的箱体部分进行设计，最后对主要的零部件：齿轮轴、齿轮、轴承等进行计算校核，结果表明本文的结构设计满足强度要求，设计合理。
3.4.1轴的结构分析23
3.4.2轴的结构设计计算23
3.5轴承分析及选用26
3.6变速箱箱体结构设计和密封润滑27
3.6.1箱体结构设计27
3.6.2变速箱的密封和润滑28
3.Baidu Nhomakorabea本章小结29
第4章齿轮轴系的校核30
4.1齿轮强度校核30
4.1.1斜齿轮弯曲强度计算30
4.1.2齿轮接触应力计算32
我国在“十一五”863项目中关于“汽车开发先进技术”重大项目中变速器的开发占了重要比重。2008年8月，中联发实业有限公司成立，通过引进双离合器自动变速器技术，走向自主研发的道路。
在国内，几大汽车企业正在转变发展方向，由直接引进到自主研发自动变速器的过渡。一汽大众正在研发双离合器自动变速器的主要控制单元，上汽集团正在扩大生产线，提高产品竞争力，并且生产出装备自主品牌DCT的车型了。奇瑞汽车经过近十年的研究，在国家863计划的部分DCT成功得到展示，奇瑞第一款干式双离合式自动变速器装在车A520上。目前，比亚迪等大型车企也已研究出自主品牌的DCT，并实现了下线装备[14]。安装双离合自动变速器的车型在中国正在进一步受到热捧，政府和企业研究机构正加大投入，使自主品牌的DCT占有更大的市场份额。
1.2DCT的研究目的及意义
现在主流车辆上应用的变速箱有手动和自动两种变速箱，他们各有优缺点，在不同的驾驶者手里存在不同的感觉。手动挡变速箱换挡时的操控性能够带给驾驶者驾驶的乐趣，但手动变速箱存在换挡动力中断的现象；自动变速箱带给驾驶者的是换挡连贯性，但自动变速箱结构复杂，导致换挡慢，使体验降低。双离合式自动变速箱是一种综合传统的自动变速箱的特点，并发展了它们的优点的新一代自动变速箱。双离合式自动变速箱的主要优势有两方面：第一是对车辆性能的提高，包括对换挡时间、换挡冲击、燃油经济性、加速性能方面都得到了提高；第二方面是能降生产成本，包括采用平行轴式的布置代替结构复杂的行星轮和液力变矩器，使结构简单紧凑，制造复杂程度降，同时因其传动结构与传统的机械齿轮传动相似，只需要在原有手动变速器的生产设备基础上再购入一些特定设备即可生产，生产继承性好，这对于国内很多车企如何解决刚起步就面临转型的压力具有借鉴学习的意义[2-3]。进入二十一世纪以来随着汽车行业的快速发展，我国开始意识到能否掌握自动变速箱技术的自主研发在未来汽车发展中将起到重要影响。双离合器自动变速器在国内的研究才刚刚起步，车企的研发机构和大学校园的研究课题主要针对结构设计、控制理论的研究，在不久的将来能把研究理论结合车企的实际生产，生产出装备自主品牌的双离合变速箱将对我国自动变速箱的发展起到重要意义。
第2章DCT的总体方案5
2.1整车主要技术指标5
2.2 DCT的组成和工作原理5
2.2.1 DCT的组成5
2.2.2 DCT工作原理5
2.2.3换档过程6
2.3 DCT常用结构形式7
2.4双离合器的分析及选用10
2.5 DCT总体设计方案的确定11
2.6本章小结12
第3章DCT变速箱结构设计计算13
Keywords:Dual Clutch Transmission;dry dual clutch;twin countershaft type
第1章绪论1
1.1双离合器自动变速器的产生背景1
1.2 DCT的研究目的及意义1
1.3国内外研究现状2
1.3.1国外研究现状2
1.3.2国内研究现状3
1.4选题的研究内容4
汽车双离合式自动变速箱结构设计设计
学号
密级
哈尔滨工程大学学士学位论文
汽车双离合式自动变速箱
结构设计
院（系）名称
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专业名称
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学生姓名
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指导教师
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2014年6月
汽车双离合式自动变速箱结构设计
杨
明
哈
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滨
工
程
大
学
学号
密级
汽车双离合式自动变速箱
结构设计
Design ofDoubleClutchTypeAutomaticTransmissionStructure
学生姓名
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所在学院
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所在专业
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指导教师
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所在单位
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论文提交日期
：2014年6月12日
论文答辩日期
：2014年6月22日
学位授予单位
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摘要
双离合式自动变速箱是新一代的自动变速器。它结合了液力机械自动变速器和电控机械自动变速器的优点，实现了动力换挡、减少了换挡时间、提高了换挡品质、极大地提高了汽车的舒适性和操纵性，已成为汽车变速器新的发展方向。双离合自动变速箱的结构设计对于变速箱换挡性能和制造成本、制造复杂程度的影响至关重要。