本文结合上汽双离合变速器（DCT）的发展历程来介绍DCT的发展历程。
1 DCT的设计与开发
项目开发初期，通过调研变速箱市场发展趋势、客户需求及内部配套需求，围绕低油耗、低成本制定开发目标，并兼顾平台化、共线化生产的组件。由于其开发涉及多个开发部门的协作，为了更好地管理项目开发进度、规避风险，上汽集团采用了全球动力总成开发流程（GPDP），建立了从PG9到PG1共9个项目节点。确保每个阶段的发展。
1.1 硬件设计与开发
在DCT硬件设计方面，我们首先根据设计输入完成各个小装配方案的设计、装配3D数字模型以及总布局的编制，并利用计算机辅助工程（CAE）完成齿轮轴、外壳和差速器。一是润滑系统的开发、设计和验证，二是外购件的选型和固定，如双离合器、阀体、同步器、驻车机构、轴承等。下面介绍几个重要部件的布局。
1.1.1齿轮轴布置及总体布置的确定
变速箱的齿轴布置设计不仅对变速箱的质量和长度有重要影响，而且还关系到变速箱的控制策略。由于双离合变速器的两个离合器分别控制不同的档位，车辆停车后拨叉的预钩位置会影响起步的控制策略。图1所示为上汽变速器的齿轮轴布局及相应的换档原理。根据矩阵表可知，车辆停车后，该变速器的1挡和R挡分别由两个不同的离合器控制，避免了冷启动换挡操作带来的卡死风险。
图1 齿轮轴布置及换档原理矩阵表
齿轮轴布局锁定后，还必须检查变速箱在整车中的布局。与变速箱相关的硬件主要包括：左纵梁、副车架、电池盘、传动轴、转向器等部件。这些车辆部件很容易干扰变速箱。需要根据输入条件，如安装刚度、动力总成质量、惯量和重心位置、各档DCT传动比、发动机最大扭矩、安装位置和角度、驱动半轴动接头中心位置等。图2显示了某DCT项目在车辆中的总体布局。
图2 齿轮箱总体布置及部分动态包络图
1.1.2 速比设计
速比选择的评价指标很多。设计DCT速比时，一般需要考虑等速油耗、新欧洲行驶循环（NEDC）油耗、发动机有效功率、起动能力、排放、最高车速、爬坡性能和最高档位等。最低稳定车速、最低档位稳定车速、各档位功率因数计算等。图3为速比设计部分流程图。
图3 速比设计流程图
1.1.3 壳体有限元分析
壳体正演建模流程如图4所示，壳体有限元分析结果如下：
(1)振动特性分析：箱体瞬态响应分析和结构噪声分析；
(2)齿轮箱结构强度分析：静态强度分析、动态强度分析、疲劳分析等；
(3)测试：基础测试、计算边界条件测试、最终测试评估分析。
分析的工况主要包括：一档100%扭矩传递、转向工况、车辆最大加速工况、车辆最大减速度工况和变速箱最大跳动工况。
图4 正演模型分析
图5是壳体有限元分析的部分流程图，显示了壳体在不同冲击下的应力情况。
图5 壳体应力云计算
1.1.4 润滑系统设计
润滑策略的设计对于双离合器变速箱至关重要。该策略的制定将影响变速箱内的加油总量以及系统的搅油功率损失。特别是湿式双离合器变速箱对润滑策略更加敏感。目前润滑方式主要有强制润滑、引导润滑、飞溅润滑三种。制定各部件的润滑策略、润滑剂源、驱动源需要整体设计规划。表1所示为某变速箱的润滑系统策略。
表1 齿轮箱润滑策略
1.1.5 液压系统及离合器设计
液压系统的设计影响变速箱的换档响应速度和换档噪音。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选择至关重要。 。以换档拨叉活塞缸压力分析为例，我们首先分析换档拨叉QVFS阀的工作过程，如图6所示。
图6 QVFS阀门工作过程
目前液压系统的供油方式主要有纯机械泵、电子泵+机械泵、纯电子泵三种。后两者为主流。双离合器分为干式和湿式，它们在设计和驱动类型上有很多差异，包括扭矩、容量、空间布置、质量级转动惯量等[1]。目前双离合器技术仍掌握在国外供应商手中，因此应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
一款优秀的变速箱除了在硬件上具有优势外，在软件方面也有很高的要求，主要体现在换挡响应快、换挡平顺、安全性高。 DCT的软件开发一般参考软件过程改进和能力测量标准（ASPICE）或能力成熟度集成模型（CMMI）过程。以ASPICE为例，主要经历需求定义、软件设计、软件测试、系统测试等阶段，如图7所示。在早期的软件开发过程中，系统需求和系统架构是基于需求形成的。安全法规、车辆功能、基本功能以及其他控制器交互功能等各种需求，然后对软件需求进行分解并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并执行单元测试和循环模型 (MIL) 测试。控制器原型发布后，生成初始软件代码并刷新到控制器中进行硬件环路（HIL）测试，以测试之前定义的需求。 ，通过后进入校准阶段。
在通过第一版测试的软件基础上，不断优化，已发布50%的标定数据，支持台架测试，主要实现变速箱的基本功能和液压层的性能以实现阶段性目标。当发动机软件和整车开发达到匹配阶段后，就开始对整车进行性能标定。在标定过程中，必须综合考虑外部环境（温度、路况）、驾驶员习惯（油门开度、制动）、发动机及周边控制。发动机状态、变速箱状态等参数不断优化，最终发布阶段性软件进行整车测试。整车测试过程中，除了正常的耐久性测试外，还需要进行环境测试（高寒、高热、高原）适应性测试，并持续发布65%、80%、99%阶段的数据，以及最终形成100%校准释放。
1.3 设计验证与制造
1.3.1 实验设计
软硬件设计初步完成后，除了问题检查和验证之外，除了仿真之外，还需要通过实验进行验证。实验验证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 软件开发流程
图8 道路荷载谱原始数据
变速箱负载谱是从典型道路和负载条件下收集的一系列负载数据的统计集合，并考虑到不同客户的使用情况。收集到的数据经过综合计算，相当于整车的寿命里程，最终用于变速箱设计分析和台架测试[2]。载荷谱一般参照Miner疲劳累积计算公式转换为试验工况。
将载荷谱数据转换至变速器，得到最大扭矩对应的最大转速。表2给出了某DCT项目的台架测试条件。
表2 台架试验条件
DCT的开发除了台架耐久性测试外，还需要进行性能测试和整车测试。表3为DCT常规测试清单。
表3为双离合器变速箱例行试验清单
测试样车和整车的制造、台架资源的落实、整车测试的安排以及测试过程中出现的测试问题报告（TIR）都需要及时响应。这就需要项目管理层制定详细的计划，以防出现任何问题。 ，会造成项目时间的延误。
1.3.2 变速箱制造
DCT变速箱的量产除了传统的机械加工和装配外，还需要考虑清洁度和离线校准问题。由于DCT齿轮轴的精度要求比较高，相应的加工设备也比较先进，人员素质也比较高。这就需要在试生产过程中通过小批量生产暴露一些加工问题，并不断解决和优化，直到产品稳定。同时，清洁度也是整个生产和装配过程中的重要问题。这就需要工厂的整体环境、自制件加工后的清洁、外购件在供应商处的清洁度控制、零件进厂后的包装等。工作人员着装等方面保证清洁卫生。为了保证齿轮箱清洁度的稳定性，在后续生产中需要定期抽检和测量。
下线检验是变速箱出厂前的最终检验方式，因此检验台标准的设置直接关系到变速箱能否顺利下线。由于DCT在国内属于比较前沿的技术，因此标准的建立需要大量的样本。不断积累，不断修正。
DCT的成功研发，除了自身的零部件设计能力、制造能力、开发经验、测试能力、生产能力、质量保证能力外，零部件供应商的选择也起着重要作用。考虑到DCT变速箱的特点，对某些零件的要求比传统变速箱更高，所以我们选择实力较强的供应商，如离合器厂家博格华纳、LUK等，以及TCU厂家博世、联合电子等。实力较强的供应商可以快速查找原因并解决后续测试中出现的问题，可以有效缩短测试进度。
2 结论
DCT的发展是自主品牌的一次新尝试。开发过程中难免会遇到问题。本文结合上汽集团DCT项目的开发过程，对DCT速比的选择、齿轮轴的设计、机壳的设计、润滑系统、液压系统等进行了介绍，并介绍了软件架构和开发流程。也说明了，这对于国产变速箱的发展具有一定的参考意义。
