基于SAIC双离合变速器的开发过程，介绍了双离合变速器的开发过程。
1 DCT的设计与开发
在项目开发前期，通过调研变速箱在市场上的发展趋势、客户需求并结合内部匹配需求，围绕低油耗、低成本，兼顾零部件的平台化、共线化生产，设定开发目标。由于其开发涉及多个开发部门的合作，为了更好地管理项目开发进度和规避风险，SAIC采用了全球动力总成开发流程(GPDP)，设置了从PG9到PG1的九个项目节点，以确保每个阶段的开发情况。
1.1硬件设计和开发
在DCT硬件设计方面，首先根据设计输入，完成各个小装配方案的设计，装配三维数字模型和总布置图的编制，利用计算机辅助工程(CAE)完成齿轮轴、壳体、差速器和润滑系统的开发、设计和校核。其次，做好外购件的选型和定点工作，如双离合器、阀体、同步器、驻车机构、轴承等。下面将介绍几个重要部分的布局。
1.1.1齿轮轴布置和总体布置的确定
变速箱齿轮轴布置的设计不仅对变速箱的质量和长度有重要影响，而且与变速箱的控制策略有关。因为双离合变速箱的两个离合器分别控制不同的档位，所以前叉的预挂位置会影响起步控制策略。图1显示了SAIC某变速箱的齿轮轴布置和相应的换档原理矩阵表。在车辆停止后，变速箱的1档和R档分别由两个不同的离合器控制，以避免冷启动换档操作带来的卡滞风险。
图1齿轮轴排列和换档原理矩阵表
齿轮轴锁紧后，还需要检查变速箱在整车中的布局。与变速箱相关的五金件主要有：左纵梁、副车架、电池托盘、传动轴、转向器等容易与变速箱发生干涉的零件。根据输入的条件，如悬架刚度、质量、惯性和动力总成的重心位置、DCT齿轮的传动比、发动机的最大扭矩、悬架的位置和角度、驱动半轴的活动接头的中心位置等。图2显示了DCT项目在整车中的总体布局。
图2齿轮箱总体布局和局部动态包络图
速度比的设计
速比的选择有很多评价指标。设计DCT速比时，一般要考虑恒定油耗、NEDC油耗、发动机有效功率、起动能力、排放、最大转速、爬坡性能、最高档最低稳定转速、最低档最低稳定转速、各档功率因数的计算。图3是速比设计的部分过程图。
图3速比设计流程图
1.1.3壳体有限元分析
壳体的正演建模过程如图4所示，壳体的有限元分析结果如下：
(1)振动特性分析：箱体的瞬态响应分析和结构噪声分析；
(2)齿轮箱结构强度分析：静强度分析、动强度分析、疲劳分析等。
(3)测试与试验：触地测试、计算边界条件测试、最终测试评估分析。
分析条件主要包括：一档100%扭矩传递、转向工况、汽车最大加速工况、汽车最大减速工况、变速箱最大跳动工况。
图4正演模拟分析
图5是壳体的有限元分析的部分过程图，示出了壳体在不同冲击下的应力。
图5外壳压力云计算
润滑系统设计
润滑策略的设计对于双离合变速箱来说至关重要，该策略的制定会影响变速箱的总加油量和系统的功率损失，尤其是湿式双离合变速箱对润滑策略更为敏感。目前主要有三种润滑方式：强制润滑、导向润滑和飞溅润滑。需要做一个整体的设计方案来形成
液压系统的设计影响着变速箱的换挡响应和换挡噪声，因此在设计液压系统时，压力和流量的控制策略，低泄漏或零泄漏阀体和高精度电磁阀的设计和选择至关重要。以拨叉活塞缸的压力分析为例，首先分析拨叉QVFS阀的工作过程，如图6所示。
图6 QVFS阀的工作过程
目前液压系统主要有三种供油方式：纯机械泵、电子泵机械泵和纯电子泵，后两种是主流。双离合器分为干式和湿式，在设计和驱动类型上有很多区别，包括扭矩、容量、空间布置、质量惯性矩等等[1]。目前双离合的技术还掌握在国外供应商手里，所以要根据设计要求选择离合器作为外购件。
1.2软件和校准开发
一台优秀的变速箱不仅在硬件上有优势，在软件上也有很高的要求，主要表现在换挡响应快、换挡平顺、安全性高。DCT软件开发一般指软件过程改进和能力度量标准(ASPICE)或能力成熟度集成模型(CMMI)的过程。以ASPICE为例，主要经历需求定义、软件设计、软件测试、系统测试等几个阶段，如图7所示。在早期的软件开发过程中，根据安全法规、车辆功能、基本功能和其他控制器交互功能的要求，形成系统需求和系统架构，然后分解软件需求，进行软件架构和详细设计，然后借助Matlab/Simulink软件工具建立控制模型，进行单元测试和回路模型(MIL)测试。控制器原型出来后，生成初始软件代码并刷新到控制器中进行硬件回路(HIL)测试，测试前期定义的需求。
经过不断优化，释放50%的标定数据支持台架试验，主要实现变速箱的基本功能和液压层的性能，以达到阶段性目标。在发动机软件和车辆开发达到匹配阶段后，将在车辆上开始性能校准。标定过程中会综合考虑外界环境(温度、路况)、驾驶员习惯(油门开度、刹车)、发动机及外围控制器状态、变速箱状态等因素，不断优化，最终发布阶段性软件进行整车测试。在整车测试过程中，除了正常的续航测试外，还需要经过环境测试(寒冷、高热、高原)适应性测试，不断发布65%、80%、99%阶段的数据，最终形成100%的标定发布。
1.3设计验证和制造
实验设计
软硬件初步设计完成后，除了问题检查验证外，还需要进行实验验证，实验分为台架和整车两部分。台架试验的工况包括输入转速、扭矩、时间等因素，工况的设计需要对车辆载荷谱进行变换，如图8所示。
图7软件开发过程
图8道路荷载谱原始数据
变速箱载荷谱是在典型道路和载荷上收集的一系列载荷数据统计，考虑了不同客户的使用情况。通过综合计算，收集的数据相当于整车的全寿命里程，最终用于变速箱的设计分析和台架试验[2]。一般来说，载荷谱是参照Miner的疲劳累积公式换算成试验条件的。
将载荷谱数据转换到变速器，得到最大扭矩对应的最大转速。表2显示了DCT项目的基准测试条件。
表2台架试验条件
除了台架耐久性试验，DCT的开发还需要进行性能试验和整车试验。表3是DCT的常规测试列表。
表3是双离合变速箱的常规测试列表。
试验样车和整车的制造、台架资源的落实、整车试验的安排以及试验过程中的试验问题报告(TIR)都需要及时处理，这就需要项目管理
DCT变速箱的量产除了传统的机加工和装配外，还应该注重清洁度和离线验证。由于DCT的齿轮轴精度要求比较高，相应的加工设备的先进程度和人员素质也比较高，这就要求在试制过程中通过小批量生产暴露出一些加工问题，不断解决优化，直到产品稳定。同时，清洁度也是整个生产装配过程中的一个重要问题，需要从工厂的整体环境、自制零件加工后的清洁、供应商处外购件的清洁度控制、零件进厂后的包装、员工的服装等方面来保证。为了保证齿轮箱清洁度的稳定，在后续生产中应定期进行抽样检查进行测量。
离线检测是变速箱的最终检验方式，因此检测台架标准的设定直接关系到变速箱能否顺利下线。由于DCT在国内是比较先进的技术，标准的制定需要样本数的不断积累和修正。
一台DCT的成功开发，除了自身的备件设计能力、制造能力、开发经验、测试能力、生产能力和质量保证能力外，备件的供应商选择也起着重要的作用。考虑到DCT变速箱的某些零件比传统变速箱要求更高，我们选择实力更强的供应商，如离合器制造商博格华纳和LUK，TCU制造商博世和联合电子。有实力的供应商能够在后续的测试过程中迅速找到原因并解决问题，可以有效缩短测试进度。
2结论
DCT的开发对于自主品牌来说是一种新的尝试，在开发过程中难免会遇到问题。基于SAIC DCT项目的开发过程，介绍了DCT速比的选择、齿轮轴的设计、壳体、润滑系统和液压系统的设计，阐述了软件架构和开发过程，对我国变速箱的开发具有一定的借鉴意义。
黄飞