奥迪Q5DSG变速器执行元件的设计
奥迪Q5DSG变速器执行元件的设计[20200408211511]
摘要
双离合器自动变速器(DCT)是继液力机械式自动变速(AT)、电控机械式自动变速器(AMT)和无极自动变速器(CVT)以后的又一种新式的自动变速器。它是基于手动变速器而来的既可以充分利用电控和机械式自动变速器所具备的长处,并且具有杰出的起步换档和燃油经济性。大众公司给双离合器又起了个名字——Direct Shift Gearbox(DSG），并且成功的运用在其品牌下的多个车型，奥迪Q5就是其中一个。
本文从双离合器自动变速器的构造着手，详细系统的了解它的构造及工作原理。用奥迪Q5为搭载平台，按照其执行元件性能参数决定湿式双离合器的结构方案。完成湿式双离合器的执行元件的基本参数计算，对结构进行优化。
摘要 Ⅰ
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:双离合器执行元件DSG
目 录
Abstract Ⅱ
第一章 绪论 1
1.1 自动变速器的简介 1
1.2 双离合自动变速器的简介 1
1.2.1 双离合变速器的结构 1
1.2.2 双离合器变速器的工作原理 2
1.3 国内外的研究概况 3
1.4 本课题研究的目的意义和研究的主要内容 4
1.5 双离合器的简介 4
1.6 本章小结 4
第二章 湿式双离合器的结构 5
2.1 湿式双离合器的概述 5
2.1.1 湿式双离合器的作用 5
2.1.2 湿式双离合器的基本要求 6
2.2 湿式双离合器的结构设计方法 6
2.2.1 湿式双离合器的结构布置形式 6
2.2.2 压盘的驱动方式 7
2.2.3 活塞缸的结构形式和运动状态 7
2.2.4 摩擦片的回位结构 7
2.2.5 油路和密封圈的布置 7
2.3 本章小结 7
第三章 湿式双离合器的主要参数设计 8
3.1 湿式双离合器的主要参数的设计方法 8
3.1.1 摩擦副材料和摩擦系数的选择 8
3.1.2 离合器后备系数的选择 9
3.1.3 摩擦片内外半径之比αm的选择 9
3.1.4 表面接触系数和允许比压的选择 9
3.1.5 摩擦副数Z的选择 10
3.1.6 内外离合器的内外半径的计算 10
3.1.7 摩擦片和钢片的厚度选择 11
3.1.8 离合器主要参数的校核 11
3.2本章小结 11
第四章 膜片弹簧的设计计算 12
4.1 膜片弹簧的基本特性 12
4.2 膜片弹簧基本参数的选择 14
4.3 膜片弹簧的强度计算 15
4.4 膜片弹簧材料及制造工艺 17
4.5 本章小结 17
结论 18
参考文献 19
致谢 20
第一章 绪论
1.1 自动变速器的简介
在自动变速器中，大概可分为液力机械式、无极式、电控机械式和双离合器式。液力机械式自动变速器通过液力变矩器和传动系的柔性连接,让汽车能够平稳的起步和均匀的加速,但由于其结构复杂导致其制造成本过高[1]。在手动变速器的基础上研究出的电控机械式自动变速器,利用液压和电脑控制系统来实行自动变速[2]。无极自动变速器是靠传动带和可变槽宽的棘轮完成动力传输,利用棘轮槽宽的变化来调整传动带的接触半径实行变速。相比于上述变速器，双离合自动变速器结合了其他自动变速器的优点, 利用两组变速器和离合器来实现换挡，解决了其他变速器在换挡时会中断动力的问题。双离合器式自动变速器在提高舒适性的同时，也在大大减少了燃油的消耗量。它是当今车辆变速器领域关注的方向,深入分析和掌握双离合器的核心技术,开发具有核心专利的双离合式自动变速器，对我国汽车工业发展拥具有十分重要的意义。
1.2 双离合自动变速器的简介
1.2.1 双离合变速器的结构
汽车的各项性能指标的提升不单单靠发动机的制造技术,车辆的变速器也起着举足轻重的作用。Direct Shift Gearbox(DSG)是德国大众汽车公司近年来发展的一种新型自动变速器。这种变速器的离合器、输入轴和输出轴都是成对的。发动机的动力由飞轮传入,带动离合器工作,再由离合器向第一或第二从动盘传递动力。再由从动盘将动力传到两根输出轴上,使动力能够带动两根输出轴工作。动力通过两根输出轴右侧的小齿轮传入主减速器。
1.2.2 双离合器变速器的工作原理
根据手动变速器的原理发展而来的双离合自动变速器,与手动变速器不同的是其中的换挡、分离和结合操作是用液压元件的电子模块来实现的。双离合变速器的挡位是按1,3,5挡和2,4,6,倒挡布置的。1,3,5挡与离合器1连接,2,4,6,倒挡与离合器2连接。在一根实心轴的作用下离合器1将转矩传递给变速器的输入轴IT1。在一根套在离合器1轴上的空心轴的作用下，离合器2将转矩传递给变速器的输入轴IT2。车停止时，即两个离合器处于分离状态，此时发动机转矩无法通过离合器传递到传动系。汽车要起步时，本来处于分离状态的离合器1开始接合，发动机转矩由离合器1传递到变速箱的传动系。车辆初始起步运行进入1挡运行后，车速达到二挡的换挡时，换挡机构提前升二挡，离合器1分离、离合器2接合，换挡工作完成。如图1-1所示。
以下将详细介绍其换挡过程，假设汽车此时以三挡运行，此时离合器1是接合的，发动机转矩由离合器1传递。当传感器发出信号给自动变速器控制单元来获取车辆运行状态，来判断下一步动作，加速则升四挡，减速则降二挡。
图1-1 双离合器传动示意图
当变速器电脑判断可以进行升挡操作时,此时处于分离状态的离合器2开始进入换挡状态，但此时动力仍由离合器1在传递。
当车辆到达换挡时刻时，正在工作的离合1慢慢分离，同时离合器2慢慢接合，此时两个离合器同时传递扭矩，其关键在于两个离合器的换挡时序的配合。
动力交接完成后，离合器1完全分离，离合器2完全结合，此时动力传递由离合器2完成，故四挡处于传递转矩阶段，而三挡不在传递转矩，但其挡位还没摘除。
完成动力转换后，自动换挡系统会给出指令使其挡位摘除，摘挡后处于空挡状态。此时，四挡正常传递转矩。
但是当由五挡转换到一挡时，挡位须先从五挡转换到偶数挡，再由偶数挡转换到一挡，当由六挡转换都二挡时，挡位必须先从六挡转换到奇数挡，由奇数挡再转换到二挡。
所以，换挡过程必须是奇偶来回的转换。在实际过程中双离合变速器的换挡还受道路状况和运行的工况的影响。
1.3 国内外的研究概况
国外在很早之前就开始研究双离合式自动变速器。在1940年达姆施塔特大学教授Rudolph franke制造了史上第一台DCT，并申请了专利。其后保时捷也开发双离合变速器并且应用在了赛车上。遗憾的是它们都没有进入批量生产。到了20世纪末，大众和博格华纳合作开发了第一个可批量生产的双离合变速器。大众公司的高尔夫和奥迪TT在2002年首次装上了双离合变速器。2005年Andreas Hegerath和Bergheim制造了一种轴向平行式湿式双离合器[3]。到2006年为止，大众将搭载着双离合器的车型卖出了70万辆。现在双离合器已被广泛的运用在大功率车型上，设计能在小功率轿车上使用的双离合器成为未来发展方向[4]。
在我国，对双离合器的研究起步较晚。2002年，牛铭奎、金伦对双离合自动变速器的结构进行了全面的分析。荆崇波，苑士华，郭晓林在2005年分析了双离合器自动变速器的结构及工作原理等关键技术。刘振军，秦大同，叶明等在2005年对双离合器自动变速的操作控制问题进行了研究[5]。2006年，双离合自动变速器被列入863计划。根据国家方针政策，国内多家汽车制造公司（如吉利汽车）和汽车零部件生产商（如杭州前进齿轮箱制造公司）与国内知名高校联合开发双离合变速器，投入了大量精力，规模在逐渐扩大[6]。就此，DCT在国内得到了快速的发展。
摘要
双离合器自动变速器(DCT)是继液力机械式自动变速(AT)、电控机械式自动变速器(AMT)和无极自动变速器(CVT)以后的又一种新式的自动变速器。它是基于手动变速器而来的既可以充分利用电控和机械式自动变速器所具备的长处,并且具有杰出的起步换档和燃油经济性。大众公司给双离合器又起了个名字——Direct Shift Gearbox(DSG），并且成功的运用在其品牌下的多个车型，奥迪Q5就是其中一个。
本文从双离合器自动变速器的构造着手，详细系统的了解它的构造及工作原理。用奥迪Q5为搭载平台，按照其执行元件性能参数决定湿式双离合器的结构方案。完成湿式双离合器的执行元件的基本参数计算，对结构进行优化。
摘要 Ⅰ
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:双离合器执行元件DSG
目 录
Abstract Ⅱ
第一章 绪论 1
1.1 自动变速器的简介 1
1.2 双离合自动变速器的简介 1
1.2.1 双离合变速器的结构 1
1.2.2 双离合器变速器的工作原理 2
1.3 国内外的研究概况 3
1.4 本课题研究的目的意义和研究的主要内容 4
1.5 双离合器的简介 4
1.6 本章小结 4
第二章 湿式双离合器的结构 5
2.1 湿式双离合器的概述 5
2.1.1 湿式双离合器的作用 5
2.1.2 湿式双离合器的基本要求 6
2.2 湿式双离合器的结构设计方法 6
2.2.1 湿式双离合器的结构布置形式 6
2.2.2 压盘的驱动方式 7
2.2.3 活塞缸的结构形式和运动状态 7
2.2.4 摩擦片的回位结构 7
2.2.5 油路和密封圈的布置 7
2.3 本章小结 7
第三章 湿式双离合器的主要参数设计 8
3.1 湿式双离合器的主要参数的设计方法 8
3.1.1 摩擦副材料和摩擦系数的选择 8
3.1.2 离合器后备系数的选择 9
3.1.3 摩擦片内外半径之比αm的选择 9
3.1.4 表面接触系数和允许比压的选择 9
3.1.5 摩擦副数Z的选择 10
3.1.6 内外离合器的内外半径的计算 10
3.1.7 摩擦片和钢片的厚度选择 11
3.1.8 离合器主要参数的校核 11
3.2本章小结 11
第四章 膜片弹簧的设计计算 12
4.1 膜片弹簧的基本特性 12
4.2 膜片弹簧基本参数的选择 14
4.3 膜片弹簧的强度计算 15
4.4 膜片弹簧材料及制造工艺 17
4.5 本章小结 17
结论 18
参考文献 19
致谢 20
第一章 绪论
1.1 自动变速器的简介
在自动变速器中，大概可分为液力机械式、无极式、电控机械式和双离合器式。液力机械式自动变速器通过液力变矩器和传动系的柔性连接,让汽车能够平稳的起步和均匀的加速,但由于其结构复杂导致其制造成本过高[1]。在手动变速器的基础上研究出的电控机械式自动变速器,利用液压和电脑控制系统来实行自动变速[2]。无极自动变速器是靠传动带和可变槽宽的棘轮完成动力传输,利用棘轮槽宽的变化来调整传动带的接触半径实行变速。相比于上述变速器，双离合自动变速器结合了其他自动变速器的优点, 利用两组变速器和离合器来实现换挡，解决了其他变速器在换挡时会中断动力的问题。双离合器式自动变速器在提高舒适性的同时，也在大大减少了燃油的消耗量。它是当今车辆变速器领域关注的方向,深入分析和掌握双离合器的核心技术,开发具有核心专利的双离合式自动变速器，对我国汽车工业发展拥具有十分重要的意义。
1.2 双离合自动变速器的简介
1.2.1 双离合变速器的结构
汽车的各项性能指标的提升不单单靠发动机的制造技术,车辆的变速器也起着举足轻重的作用。Direct Shift Gearbox(DSG)是德国大众汽车公司近年来发展的一种新型自动变速器。这种变速器的离合器、输入轴和输出轴都是成对的。发动机的动力由飞轮传入,带动离合器工作,再由离合器向第一或第二从动盘传递动力。再由从动盘将动力传到两根输出轴上,使动力能够带动两根输出轴工作。动力通过两根输出轴右侧的小齿轮传入主减速器。
1.2.2 双离合器变速器的工作原理
根据手动变速器的原理发展而来的双离合自动变速器,与手动变速器不同的是其中的换挡、分离和结合操作是用液压元件的电子模块来实现的。双离合变速器的挡位是按1,3,5挡和2,4,6,倒挡布置的。1,3,5挡与离合器1连接,2,4,6,倒挡与离合器2连接。在一根实心轴的作用下离合器1将转矩传递给变速器的输入轴IT1。在一根套在离合器1轴上的空心轴的作用下，离合器2将转矩传递给变速器的输入轴IT2。车停止时，即两个离合器处于分离状态，此时发动机转矩无法通过离合器传递到传动系。汽车要起步时，本来处于分离状态的离合器1开始接合，发动机转矩由离合器1传递到变速箱的传动系。车辆初始起步运行进入1挡运行后，车速达到二挡的换挡时，换挡机构提前升二挡，离合器1分离、离合器2接合，换挡工作完成。如图1-1所示。
以下将详细介绍其换挡过程，假设汽车此时以三挡运行，此时离合器1是接合的，发动机转矩由离合器1传递。当传感器发出信号给自动变速器控制单元来获取车辆运行状态，来判断下一步动作，加速则升四挡，减速则降二挡。
图1-1 双离合器传动示意图
当变速器电脑判断可以进行升挡操作时,此时处于分离状态的离合器2开始进入换挡状态，但此时动力仍由离合器1在传递。
当车辆到达换挡时刻时，正在工作的离合1慢慢分离，同时离合器2慢慢接合，此时两个离合器同时传递扭矩，其关键在于两个离合器的换挡时序的配合。
动力交接完成后，离合器1完全分离，离合器2完全结合，此时动力传递由离合器2完成，故四挡处于传递转矩阶段，而三挡不在传递转矩，但其挡位还没摘除。
完成动力转换后，自动换挡系统会给出指令使其挡位摘除，摘挡后处于空挡状态。此时，四挡正常传递转矩。
但是当由五挡转换到一挡时，挡位须先从五挡转换到偶数挡，再由偶数挡转换到一挡，当由六挡转换都二挡时，挡位必须先从六挡转换到奇数挡，由奇数挡再转换到二挡。
所以，换挡过程必须是奇偶来回的转换。在实际过程中双离合变速器的换挡还受道路状况和运行的工况的影响。
1.3 国内外的研究概况
国外在很早之前就开始研究双离合式自动变速器。在1940年达姆施塔特大学教授Rudolph franke制造了史上第一台DCT，并申请了专利。其后保时捷也开发双离合变速器并且应用在了赛车上。遗憾的是它们都没有进入批量生产。到了20世纪末，大众和博格华纳合作开发了第一个可批量生产的双离合变速器。大众公司的高尔夫和奥迪TT在2002年首次装上了双离合变速器。2005年Andreas Hegerath和Bergheim制造了一种轴向平行式湿式双离合器[3]。到2006年为止，大众将搭载着双离合器的车型卖出了70万辆。现在双离合器已被广泛的运用在大功率车型上，设计能在小功率轿车上使用的双离合器成为未来发展方向[4]。
在我国，对双离合器的研究起步较晚。2002年，牛铭奎、金伦对双离合自动变速器的结构进行了全面的分析。荆崇波，苑士华，郭晓林在2005年分析了双离合器自动变速器的结构及工作原理等关键技术。刘振军，秦大同，叶明等在2005年对双离合器自动变速的操作控制问题进行了研究[5]。2006年，双离合自动变速器被列入863计划。根据国家方针政策，国内多家汽车制造公司（如吉利汽车）和汽车零部件生产商（如杭州前进齿轮箱制造公司）与国内知名高校联合开发双离合变速器，投入了大量精力，规模在逐渐扩大[6]。就此，DCT在国内得到了快速的发展。
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