大众DSG变速箱结构与检修毕业论文.doc
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1、目 录一、 变速箱的概况1(一)变速箱的发展1(二)变速箱的比较2二、DSG变速箱的结构原理2(一)单片干式双离合器3(二)齿轮传动机构4(三)换挡杆总成8(四)换挡机构8(五)机械电子控制单元9三、大众7速DSG变速箱工作分析12(一)离合器操纵工作过程13(二)换挡控制过程14(三)一挡升二挡工作过程15四、DSG变速箱的故障检修15(一)起步抖动15(二)换挡异响16五、DSG召回问题17(一)召回涉及车辆17(二)召回车辆故障现象17(三)召回后采取的措施18参考文献19大众DSG变速箱结构原理与检修摘要:本文首先介绍了变速箱的发展,对各种变速箱的特点进行比较,突出DSG变速箱的优点。
2、然后仔细介绍了7速DSG变速箱的结构原理,对DSG做了详细的描述;还通过具体故障的分析,总结了DSG变速箱的故障检修方法。最后,结合目前DSG所面临的召回故障,作了进一步的阐述。关键词:大众;DSG变速箱;结构原理;故障检修一、 变速箱的概况 (一)变速箱的发展变速箱是法国雷诺发明的。是为了适应车行驶阻力变化,改变驱动轮扭矩和转速,使汽车前进、倒退或空挡时中断动力传递,使发动机的运转与车辆的运动相脱离。另外,变速箱还可将发动机的运转和驱动系统较长期的切断而相互脱离。早在1940年汽车自动变速箱已经应用在美国通用的奥兹莫比尔汽车上,这是一台串联式行星齿轮结构的液控变速箱。经过60多年的发展,汽车
3、自动变速箱已经发生了重大的变化。这种变化主要体现在以下几个方面: 一是汽车自动变速箱向多挡位方向发展,5挡或者6挡自动变速箱将逐步取代4挡自动变速箱的主导地位。挡位多使变速箱具有更大的速比范围和更细密的挡位之间的速比分配,从而改善汽车的动力性、燃油经济性和换挡平顺性。 二是控制系统智能化,模糊控制技术的设置使变速箱电脑可以学习、模拟驾驶者的驾驶习惯,自动修正控制指令,使汽车进一步体现人性化。DSG的起源就如其他汽车高科技一样,其设计都来自赛车运动,而其实际应用早在80年代初的保时捷Porsche 962C和1985年的奥迪Audi sport Quattrocentro S1 RC赛车上,并为
4、他们赢取多项冠军立下汗马功劳。双重离合器的概念是非常先进的,但作为新科技都存在着耐用性不佳的问题,耐用性的好坏同样决定了其成本的高低,于是,其经过十余年的发展后,才真正被普通轿车所用。 20世纪90年代末期,大众公司和博格华纳联手合作研发和生产第一个适用于大批量生产和应用于主流普通轿车的Ultrasonic(R)技术双离合变速箱。2003年,经过大众汽车工程师们的多年努力研发,历经了无数次试验及数百万公里的路试,大众汽车率先成功推出了6挡DSG双离合变速箱,并成为了第一家将DSG双离合变速箱装备于量产轿车的汽车制造商,从这一刻开始,大众的双离合变速箱有了自己的名字DSG。 (二)变速箱的比较变
5、速箱分为传统变速箱和新型变速箱。传动变速箱包括手动变速箱(MT)和自动变速箱(AT),新型变速箱分为无极变速箱(CVT)、手/自动变速箱(AMT)和双离合变速箱(DSG)。手动变速箱结构简单,性能可靠,制造和维护成本低廉,且传动效率高(理论上会更省油),另外,由于是纯机械控制,换挡反应快,且可以更直接的表现驾驶者的意愿,因此也更富驾驶乐趣。不过相比自动变速箱,它操作繁琐,而且在挡位切换时顿挫明显的劣势也是无法弥补的。自动变速器具有操作容易、驾驶舒适、能减少驾驶者疲劳的优点,已成为现代轿车配置的一种发展方向。装有自动变速器的汽车能根据路面状况自动变速变矩,驾驶者可以全神贯注地注视路面交通而不会被
6、换挡搞得手忙脚乱。但是它的传动效率低,经济性不好;结构复杂,维修成本高。 无极变速箱没有换挡动作,方便驾驶,没有换挡的顿挫感,传动效率高,所以加速快,油耗低,但是故障率相对较高,成本相对较高,不能用于高输出发动机。手/自动变速箱传动效率高,油耗低,经济性好 ,结构简单,体积小重量轻,维修容易,维修费用低。但是换挡性能比液力自动变速器差,也不如CVT,顿挫感、特别是低挡顿挫感明显。 DSG加速连续性非常好,没有换挡的顿挫感。DSG双离合变速器以快速换挡保证了精准的动力传输,使驾驶既有运动特性又具备便捷舒适性,更重要的是油耗更低,各方面的性能都超过了传统的手动和自动变速箱。 二、DSG变速箱的结构
7、原理大众DSG变速箱分为6速和7速,6速变速箱名称为02E,是两个多片湿式离合器,扭矩为350NM,有六个前进挡和一个倒车挡;7速变速箱名称为0AM,是两个单片干式离合器,扭矩为250NM,有七个前进挡和一个倒车挡,本文将以7速DSG变速箱为例进行介绍。直接换挡变速箱主要包括两个子自动变速箱,每个子变速箱通过各自的离合器实现与发动机输出端的力矩传递,如图1所示:图1 基本工作原理1-输出轴2;2-输出轴3;3-子变速箱2;4-输入轴2;5-发动机扭矩 6-输入轴1;7-子变速箱1;8-输出轴1 大众7速DSG双离合自动变速箱(如图2)主要包括:两个单片干式离合器、齿轮传动机构、换挡杆总成、换挡
8、机构、机械电子控制单元。图2 DSG变速箱结构1-机械电子单元;2-双离合器;3-齿轮传动机构;4-换挡机构(一)单片干式双离合器7速DSG双离合变速箱有两个单片干式离合器,由驱动盘、两个带扭转减震器的摩擦从动盘、两个推力轴承、两个操纵杆K1和K2、塑料固定架等构成,如图3所示。扭矩通过发动机曲轴、双质量飞轮、双离合器进行传递。双质量飞轮装配有内齿,与双离合器的外壳上装配的外齿相啮合。这样,扭矩就被传递到双离合器。两个从动摩擦片分别于输入轴1和2相连。输入轴1较细和靠近发动机的摩擦盘相连,输入轴2与远离发动机的从动盘相连。大小操纵杆K1、K2通过推力轴承与一大一小、一深一浅的两个膜片弹簧相结合
9、。 图3 双离合器结构1-离合器K1;2-离合器K2 (二)齿轮传动机构由图4可以看出7速DSG变速箱像传统手动变速箱一样,由输入轴、输出轴、同步器、差速器等组成。输入轴1与输出轴1、输出轴2的一部分常啮合构成了1、3、5、7挡;输入轴2与输出轴1、输出轴2的另一部分和输出轴3全部啮合,构成了2 、4 、6和倒挡;输出轴1、2、3与差速器相啮合输出动力。 图4 DSG变速箱机械组成图1-离合器K2;2-双质量飞轮;3-离合器K1;4-输入轴1;5-输入轴2;6-差速器;7-主减速器齿轮;8-输出轴1;9-输出轴2;10-输出轴3;17-各挡位挡齿轮;R1-倒挡中间齿轮;R-倒挡齿轮1、输入轴输
10、入轴1和2安装在变速箱壳体内,分别通过花键与离合器K1和K2连接,根据当前所挂挡位将发动机扭矩传递给输出轴。输入轴2为中空轴,输入轴1穿过中空的输入轴2,如图5所示。每个轴上都有一个将输入轴支撑在变速箱壳体内的球轴承。通过输入轴 1 可换到1、3、5和7挡,变速箱输入转速传感器1 G632的脉冲信号轮位于输入轴1上,用于获取变速箱输入转速。通过输入轴2可换到2、4、6和R挡,变速箱输入转速传感器2 G612的齿轮位于输入轴2上,用于获取变速箱输入转速。图5 输入轴1-输入轴1;2-输入轴2 ;3-花键;4-球轴承;5-变速箱输入转速传感器1 G632;6-变速箱输入转速传感器2 G612 2、
11、输出轴从图4看出变速箱壳体内有3个输出轴,每个输出轴上有一个输出齿轮,该齿轮将扭矩传递给差速器的主减速器齿轮。 3、同步器双离合器变速箱的所有挡位均配备同步装置,它们的任务是在轴和换挡轮之间行程同步。因为换挡时各个挡位之间的转速差不总是相同的,所以也采用了不同的同步装置。DSG双离合变速箱的同步器中,1、2、3挡为三件式,4为两件式,5、6、7、R为一件式,如图6所示。三件式同步器比一件式的优点是换挡冲击更小,而且换挡时间更短,缩短了轴向的距离,增大了摩擦力矩。 同步器啮合过程中,换挡拨叉推动结合套向前移动,首先结合套与锁环之间的锥面齿相接触同步器开始工作,这时候无论怎样推换挡拨叉都不会挂上挡
12、,只会缩短同步时间。待达到同样的转速后,结合套锥面齿轮才会穿过锁环的齿轮,最后结合套与待啮合齿轮结合完成换挡。它的锁止装置是带有弹簧卡子的滑块来实现的。虽然叙述起来比较麻烦,但在实际操作过程中,这些动作在一瞬间就可以完成。图6 同步器1-2挡换挡齿轮;2-同步环(内部);3-外环(中间环);4-同步环(外部);5、17-锁块;6、18-同步器毂;7、19-啮合套;8-同步环(外部);9-中间环;10-同步环(内部); 11-啮合齿;12-4挡换挡齿轮;13-固定连接(焊接);14-换挡拨叉;15-R挡换挡齿轮; 16-同步环 3、各挡位动力传递路线 扭矩通过离合器K1或K2输入变速箱。每个离合
13、器驱动一个输入轴:输入轴1由离合器K1驱动,输入轴2由离合器K2驱动。输出轴1用于1、2、3和4挡,输出轴2用于5、6和7挡,输出轴3用于倒车挡和驻车锁。 各挡位传递路线如图7: 图7 各挡位动力传递路线 一挡动力传递路线:离合器K1输入轴1输出轴1差速器 二挡动力传递路线:离合器K2输入轴2输出轴1差速器 三挡动力传递路线:离合器K1输入轴1输出轴1差速器 四挡动力传递路线:离合器K2输入轴2输出轴1差速器 五挡动力传递路线:离合器K1输入轴1输出轴2差速器 六挡动力传递路线:离合器K2输入轴2输出轴2差速器七挡动力传递路线:离合器K1输入轴1输出轴2差速器倒挡动力传递路线:离合器K2输入轴
14、2输出轴3差速器(三)换挡杆总成选挡杆中集成了选挡杆传感器系统和选挡杆锁电磁铁控制系统。选挡杆位置由集成在选挡杆传感器系统内的霍尔传感器识别(如图8)。选挡杆位置信号和 Tiptronic信号通过CAN总线发送给机械电子单元和组合仪表控制单元,控制单元根据信号识别选挡杆位置。控制单元利用这些信号实现驾驶员意图D-R-S或 Tiptronic功能以及控制起动机。如果控制单元无法识别选挡杆位置,则使两个离合器分离。 图8 换挡杆总成 (四)换挡机构DSG换挡机构与手动变速器换挡机构大致相同,只是将手动控制的拨叉换成电液控制的拨叉,如图9所示。挡位调节器内部有两个压力室,通过压力差的控制达到控制拨叉
15、运动的目的,每个拨叉上都有拨叉位置传感器,用于精确的识别拨叉位置。拨叉通过机械电子控制单元控制,最终完成所有挡位变换。电磁式挡位传感器获得准确拨叉位置,并将此信号传递给机械电子控制单元,反馈位置信号,达到准确控制的目的。 图9 换挡拨叉1-挡位调节器行程传感器 ;2-挡位调节器缸;3-挡位调节器活塞;4-啮合套; 5-同步器毂 ;6-换挡拨叉;7-永久磁铁 (五)机械电子控制单元机械电子控制单元J743用法兰安装在变速箱上,是变速箱的中央控制单元,它将电子控制单元和电液控制单元组合为一个部件,如图10所示。电子控制单元中集成了除变速箱输入转速传感器G182所有传感器信号和其它控制单元的信号,以
16、液压方式控制和调节八个电磁阀,用以切换7个挡位和操纵离合器。电液控制单元集成在机械电子模块中,能够产生换挡和操纵离合器所需的油压。 这种独立紧凑型单元的优点如下:(1) 除了变速箱输入转速传感器G182传感器外,所有传感器和执行机构都位于机械电子单元内;(2) 液压油专门针对机械电子单元的需求定制;(3) 由于采用单独的机油系统,因此机械变速箱的磨屑不会进入机械电子单元内。(4) 因为无需满足变速箱的粘度特性要求,低温特性良好。 图10 机械电子控制单元1-控制单元内的温度传感器G510;2-挡位调节器行程传感器G490(6/R 挡);3-输入轴2转速传感器变速箱输入转速传感器2 G612;4
17、-车辆插头;5-挡位调节器行程传感器1 G487(4/2 挡);6-变速箱输入转速传感器G182;7-挡位调节器行程传感器2 G488(1/3 挡);8-带有集成传感器系统的电子控制单元;9-变速箱输入转速传感器1 G632 ;10-挡位调节器行程传感器3 G489(5/7 挡) 1、传感器1)离合器行程传感器有两个离合器行程传感器,传感器1 G617和传感器2 G618,位于机械电子单元内离合器调节器上方。采用非接触式传感器获取离合器行程,控制单元根据其信号来控制离合器调节器。如果离合器行程传感器1 G617失灵,则关闭子变速箱1,无法换到 1、3、5 和7挡;如果离合器行程传感器2 G61
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