捷達轎車電器教學實驗臺改造設計與制作,捷達轎車電器教學實驗臺改造設計與制作,捷達,轎車,電器,教學,實驗,試驗,改造,設計,制作 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 本科學生畢業(yè)設計 捷達轎車電器教學實驗臺 改造設計與制作 系部名稱： 汽車與交通學院 專業(yè)班級： 車輛工程 07-9班 學生姓名： 王 瑞 指導教師： 齊益強 職 稱： 實驗師 黑 龍 江 工 程 學 院 二○一一年六月 49 The Graduation Design for Bachelor's Degree The Design and Manufacture of Jetta Automobile Electric Appliances Teaching Experiment Set Candidate: Wang Rui Specialty: Vehicle Engineering Class: Bw07-9 Supervisor: Experimental Division. Qi Yiqiang Heilongjiang Institute of Technology 2011-06·Harbin 摘 要 本設計的目的是用捷達轎車都市先鋒（捷達王 GTX）的車身電器制作一個教學實驗臺，此實驗臺可以模擬電源及起動系、照明系、信號系統(tǒng)及輔助電器系統(tǒng)的實際工作情況。通過實際的演示和排除故障的過程使學生對每個電器元件和整個電器系統(tǒng)更加深刻的理解，從而達到理論聯(lián)系實際的目的。 本設計首先在符合本次設計基本要求的基礎上，確定了總體設計方案。采用捷達汽車電器系統(tǒng)，電動機和蓄電池為實驗臺提供電源。本次設計中，主要完成了臺架及板面的設計、電源系統(tǒng)設計、元件布置、實驗臺電器元件接線等工作。 關鍵字：捷達;教學實驗臺;電器;布置;電路圖 ABSTRACT This design with the purpose of making a carriage with the electronic of the car city vanguard (Jetta GTX), the function of this set is that imitate the actual work circumstance of the charging system, the illumination system, the signal system and the meter system .by practice demonstrate and the process of expel breakdown, student can deepen the knowledge of each electronic component and entire electronic system, thereby attain the goal of integrate theory with practice. This design is based on the basic requirements first,and then confirm the total design project.Adopt the electric appliances system of the Jetta, electric motor and storage battery to provide power supply for the experiment pedestal.In this design,mainly complete the design of experiment pedestal and flat piece, charging system ，circuit diagram, the composition of component and the connection of electric appliances component. Key words : Jetta；teaching test-bed；Electric appliances；layout；circuit diagram 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 目 錄 摘 要 II ABSTRACT III 第1章 緒 論 1 1.1選題背景目的及意義 1 1.2研究狀況 1 1.3設計的主要內容和預期結果 3 第2章 捷達汽車電器簡介 4 2.1捷達汽車的電器裝備概況 4 2.1.1交流發(fā)電機 4 2.1.2 起動機 5 2.1.3蓄電池 6 2.1.4雨刮 7 2.1.5 捷達轎車繼電器和熔絲的安裝位置 7 2.1.6 儀表 9 2.1.7 照明與信號系統(tǒng) 11 2.1.8 點火開關 13 2.2 本章小結 13 第3章 捷達電器實驗臺的設計 14 3.1 概述 14 3.2 捷達汽車電器實驗臺的選擇與強度計算 14 3.2.1 實驗臺載荷的確定 14 3.2.2 實驗臺的選材 14 3.2.3 試驗臺架的強度計算和強度校核 19 3.3試驗臺面的布置與設計 20 3.3.1 實驗臺電器元件的整體布置 20 3.3.2 實驗臺電器元件的安裝固定 21 3.3.3 實驗臺電器電路的繪制 22 3.4 本章小結 22 第4章 電源系啟動系的設計 23 4.1概述 23 4.2 電動機的選擇 23 4.3 發(fā)電機，電動機和蓄電池的布置與安裝 24 4.4 本章小結 29 第5章 實驗臺制作 30 5.1 實驗臺制作總體流程 30 5.2 操作中的注意問題與解決方案 31 5.2.1電焊的操作和注意 31 5.2.2固定木板的選擇 32 5.2.3電鉆的使用和注意 33 5.2.4汽車電路布線方法和注意 35 圖5.18 實驗臺整體照片（一） 45 45 圖5.19 實驗臺整體照片（二） 45 46 圖5.20 實驗臺整體照片（三） 46 46 圖5.21 實驗臺整體照片（四） 46 5.3本章小結 46 結 論 47 參考文獻 48 致 謝 49 附 錄 50 附錄A:英文文獻 50 附錄B:中文文獻 55 第1章 緒 論 1.1選題背景目的及意義 伴隨汽車電器技術的進步，實驗臺還可以進行更新?lián)Q代，節(jié)約研制經費。對實驗臺的開發(fā)和設計，可以建立一種科研環(huán)境, 給學生營造良好的學習氛圍。在設計過程中， 需要對以往學過的知識進行復習，還有很多的理論需要深入的研究， 以便同實際操作結合。本課題設計的試驗臺具有的功能如下：直觀清晰界面，采用圖形化線路圖界面方式,把電路各部件以抽象直觀照片錄像動畫的形式配套顯現(xiàn)， 強化學生對汽車電器電路工作原理及系統(tǒng)檢修思路的理解與掌握。學生與教學器材，學生與學生，學生與教師、學生與其它實驗設備、學生與其它教師之間可以相互交互，實現(xiàn)協(xié)同式的課程學習。試驗臺的最大優(yōu)點在于其仿真性，根據(jù)實際汽車汽車電器設備電路學習過程中，對實際各部件動作相互協(xié)調關系進行清晰直觀的仿真，較好地理解整個系統(tǒng)工作時相互關系，以利于整體思維及大局觀的培養(yǎng)。 汽車電器實驗的內容是指傳授給學習者的信息，教學內容包括教學過程與教學方法等。利用試驗臺老師與學生，學生與學生之間能夠相互進行討論，然后通過試驗臺進行都收操作，實驗臺進行強化性訓練并進行隨機組題進行考核?；趫D形化仿真教學方式主要目的是對有關教學手段和方法 進行探索，著力實現(xiàn)以學生為主體、人人都能動手操作、人人都能熟練操作，從而提高學生電路檢修和故障判斷的思維和技能，同時利用有限的實訓教學資源，提高教學資源的使用效率，降低教學成本。 汽車電器電路實習臺按照汽車標準電器線路安裝而成，外型美觀，操作方便，透明直觀。全車電線束、儀表盤、各種開關、前后燈光分電器、點火線圈、調節(jié)器、繼電器、中央線路板，中央控制器、節(jié)氣門組件，均用實物裝成。教師在實驗臺上任何部件制造故障由學生自行排除，拆掉各路保險絲、繼電器、臺面上電器接頭，由學生按照電路圖自行安裝 , 可達到實習目的。 1.2研究狀況 隨著汽車技術的進步，大量新技術在汽車上的運用，汽車不再是簡單的機械設備。對汽車服務人才的技能要求也發(fā)生了根本變化，由過去以機械維修為主體轉化為以電器檢測、換件、修理為主要方式。因此汽車電器課程的教學在專業(yè)課程中的地位更加突出。但由于汽車專業(yè)規(guī)模的擴張、師資條件及教學設備等因素的限制，高職院校在汽車專業(yè)教學過程中， 尤其是汽車電器課程， 往往遭遇到以下二個突出的矛盾由于整車電器部件部位相對分散、隱蔽， 電路和電器工作原理本身又是看不見，摸不著的。雖然教師在理論課堂教學中，通過自制幻燈片、錄像等方式形象，能夠展示汽車電器各系統(tǒng)的結構與工作過程，但在實訓教學過程中，往往受教學資源和教學成本的限制。一般一個教師往往帶十幾個學生進行教學，并且由于電器部件安裝位置相對分散、隱蔽，很難實現(xiàn)大規(guī)模地實訓教學， 由此造成理論知識與實物很難進行有機的結合，從而使學生感到理論課堂教學變得枯燥乏味，久而久之，汽車電器成為學生畏難的課程，教學效果也很難達到理想的狀態(tài)。并且高等職業(yè)學校的學生受專業(yè)基礎課電子電工的課程基礎及其他因素影響， 單純從理論上對電器系統(tǒng)部件工作原理、工作過程的理解存在一定的難度，由此引起電路檢修教學內容的實施更加困難。 汽車電器是汽車的重要組成部分，其自身的性能對汽車的動力性、 經濟性、可靠性、安全性、操縱性、舒適性、娛樂性等各種性能 都會產生直接而重要的影響。現(xiàn)代汽車已不再是傳統(tǒng)的機電產品， 其中汽車機械部分的發(fā)展已經達到了極致，汽車電器還有廣泛的發(fā)展空間，汽車上70%的革新來自汽車電子技術及產品。汽車電子屬于典型的高技術、高附加值、高增長的新興產業(yè)，具有巨大的市場容量和很強的技術滲透性與產業(yè)帶動性，是我國占領產業(yè)技術制高點、大力推進高新技術產業(yè)化的良好機遇。在發(fā)達國家，汽車已經進入電子時代，汽車電器技術已經成為當代汽車技術領域關注和研究的重點問題。 根據(jù)當今全國各地汽車專業(yè)學校老師的要求，市場上推出了一系列汽車電器線路安裝和故障排除的學習實驗臺，此臺能使學生在教室內按仿真效果進行實習，經實習后，可以鞏固所學系統(tǒng)的認識，更重要是培養(yǎng)學生的動手能力，從而達到理論和實踐，從知識向能力的轉化，是學校提高教學質量和提高學生實踐操作能力的重要教學儀器。其中汽車仿真電路學生實習臺是配合大專院校，部隊、交通、公安系統(tǒng)汽車駕駛培訓、交通汽校、駕培中心、技工學校、汽修等專業(yè)的教具之用，通過專業(yè)課程的教學和本模型演示，可清楚地了解汽車的內在部位的結構和作用，使學生很快地掌握專業(yè)知識。 眾多企業(yè)開始設計、研發(fā)、生產汽車試驗設備與實驗臺，如上海同育教學儀器設備制造有限公司、上海廣育科教設備有限公司、北京中教科源科教儀器設備有限公司等國際巨頭已經在中國擁有數(shù)量眾多的生產基地，而且也在不斷地根據(jù)市場需求擴大生產規(guī)模和增加產品種類。同時本土汽車電子電器企業(yè)依靠成本優(yōu)勢和靈活的市場策略快速地成長起來，在產品方面取得長足的發(fā)展，并配合本土汽車廠商，開發(fā)車身電子，動力總成等高附加值產品。國內外汽車電子廠商的迅速發(fā)展共同促進了中國汽車電子電器產業(yè)的繁榮。以北京中教科源科教儀器設備有限公司出品的桑塔納2000型轎車電器電路仿真實習臺為例。它的工作條件：溫度：常規(guī)；濕度：常規(guī)；電源：220V，50HZ。適用范圍和技術：本實習臺用于各類學校的理論教學、學生實習；本臺基于桑塔納2000型制作；規(guī)格均為：2100×1100×900mm；標準：按照桑塔納2000標準電路安裝而成，外形美觀，操作方便，透明直觀。全車電線束、儀表盤、各種開關、前后燈光分電器、點火線圈、調節(jié)器、繼電器、中央線路板、中央控制器、前車燈、后車燈、鼓風機、啟動機、電子扇、組合開關、電動天線、錄音機、點火模塊、節(jié)氣門組件均用實物裝成。各缸點火清楚可見，各缸噴油燈光顯示，轉速可快慢調節(jié)，自動充電，電噴、傳感器和執(zhí)行器均用萬用表測試電壓和電流信號。能供學生同時實習點火系、電源啟動系、儀表和信號、照明和信號、其它電器等5部分。教師在實驗臺上任何部件制造故障由學生自行排除，拆掉各路保險絲、繼電器、臺面上電器接頭，由學生按照電路圖自行安裝可達到實習目的。設隱敝故障盒，常見故障18例，教師在實驗臺上任何部件制造故障，同學生自行排除，拆掉各路保險絲，繼電器，臺面上電器接頭，由學生按照電路圖自行安裝可達到實習目的。 1.3設計的主要內容和預期結果 1、學習相關知識，查閱資料。 2、總體設計方案是通過對實驗臺的設計，臺面的規(guī)劃，電器元件的布置，電路的連接，實現(xiàn)對汽車電器電路的實習。 3、試驗臺的臺面規(guī)劃與設計，實現(xiàn)其合理性；試驗臺的臺架設計，選材，強度校核，驗證其可靠性。 4、實驗臺上電器元件布置與教學應用的分析研究； 實驗臺電器元件的布置設計；完成相應的電路布線； 試驗臺教學應用的實踐以驗證其教學作用。 5、利用AutoCAD軟件繪制試驗臺，電器元件布置圖與電路圖圖紙，完成相關設計的說明書。 第2章 捷達汽車電器簡介 2.1捷達汽車的電器裝備概況 捷達汽車的電器裝備： 交流發(fā)電機及零件，交流發(fā)電機的連接和緊固件；點火線圈，點火電纜，晶體管點火控制器，火花塞，分電器 ，轉向鎖，點火開關；帶控制器的儀表殼體和安裝件，數(shù)字式鐘表，油壓開關，溫度傳感器，溫度探測器，溫度開關，倒車燈開關，燃油儲備顯示器，傳感器，燃池輸送單元，監(jiān)控燈，冷暖氣調節(jié)裝置，裝飾面板，點煙器；大燈，儀表盤上的開關，中央電器設備，繼電器，電風扇；鹵素霧燈；牌照燈，制動燈，轉向燈和尾霧燈，插座（用于配有拖車裝置的車型）；車內照明燈，行李箱照明，開關（用于手制動監(jiān)控燈）；喇叭，雙音喇叭；轉向燈，遠光燈，近光燈，遠光信號燈，雨刮器及雨刮洗滌操作系統(tǒng)用開關；玻璃洗滌裝置；速度表，驅動軸；電風扇，風扇葉輪；蓄電池及發(fā)動機電線束，接地線；晶體管點火裝置用電線束，后電線束，停車，行車燈光開關，后風擋玻璃（用于有霧燈及尾霧燈的車型）轉向組合開關，組合儀表殼體用電線束，儀表盤線束，連接件，汽車收音機，左前電線束，右前電線束，鼓風機用導線束，電風扇用電線束，自己安裝用線束；修理組件。 2.1.1交流發(fā)電機 圖2.1交流發(fā)電機實物 圖2.2 交流發(fā)電機結構圖 1-交流發(fā)電機； 2-楔形復合式皮帶輪； 3-防護罩蓋； 4-電壓調節(jié)器； 5-交流發(fā)電機用修理件組 2.1.2 起動機 圖2.3 起動機結構圖 1-起動機 1.1KW BOSCH ；2-襯套；3-激磁繞組；5-電刷架；6-整流子軸軸承套；7-軸承襯套；8-軸承襯套；9-驅動軸承；10-電磁嚙合開關；11-沉頭螺栓；12-行星齒輪傳動裝置；13-電機電樞；14-起動機用修理組件；15-小齒輪傳動器；16-嚙合撥叉；17-封蓋；18-六角螺母；19-彈簧墊圈；20-扁圓頭螺栓；21-六角螺栓；22-平觸點插座；23-單導線密封；24-平觸頭 圖2.4 啟動機實物 2.1.3蓄電池 蓄電池由六個單格蓄電池組成，每個單格蓄電池電壓均為2V，63A。在接線柱和安裝附件表面涂有耐酸油脂。 圖2.5 蓄電池實物圖 1-蓄電池 63AH/300A ；2-六角螺栓；3-彈簧墊圈；5-蓄電池接線夾板；6-通風接管；7-填塞 修理組件 2.1.4雨刮 圖2.6 雨刮結構圖 1A-無曲柄搖臂的雨刮電機；1B-曲柄臂；1C-六角螺母；2-六角螺栓；2A -彈簧墊圈； 3-帶軸承的雨刮器軸；4-彈性擋圈；5-六角螺母；6-護套；7-間隔環(huán)；8-傳動桿；9-傳動桿； 10-墊圈； 11-彈簧墊圈；12-雨刮臂桿；13-雨刮片；15-雨刮片膠條；16-罩蓋；17-墊圈； 18-六角螺母；20-雨刮器框架；21-中間墊片；22-墊圈；23-六角螺栓；24-墊圈；25-雨刮-洗滌間隔自動控制裝置 2.1.5 捷達轎車繼電器和熔絲的安裝位置 1、熔斷器 熔斷器俗稱保險絲，在電路中起保護作用。當電路中流過超過規(guī)定的過大電流時，熔斷器的熔絲自身發(fā)熱而熔斷，切斷電路，以防止燒壞電路連接導線和用電設備，并把故障限制在最小范圍內。通常情況下，將很多熔斷器組合在一起安裝字熔斷器盒內，并在熔斷器盒蓋上注明熔斷器的名稱、額定容量和位置。 一般情況下，環(huán)境溫度在180～320C時，當流過熔斷器的電流為額定電流的1.1倍時，熔斷器不熔斷；達到1.35倍時，熔絲在60s內熔斷；達到1.5倍時，20A以內的熔絲在15s內熔斷，30A以內的熔絲在30s內熔斷。 熔斷器在使用中應注意一下幾點： （1）熔斷器熔斷后，必須真正找到故障原因，徹底排除故障。 （2）更換熔斷器時，一定要與原規(guī)格相同。 （3）熔斷器支架與熔斷器接觸不良會產生電壓降和發(fā)熱現(xiàn)象，安裝時要保證良好接觸。 2、繼電器 一般用于操縱開關的觸點電容量較小，不能直接控制工作電流較大的用電設備，常采用繼電器來控制它的接通和斷開。 汽車上的繼電器有很多，常見的有三類：常開繼電器、常閉繼電器和常開、常閉混合型繼電器。常開繼電器平時觸點是斷開的，繼電器動作后觸點才接通；常閉繼電器平時觸點是閉合的，繼電器動作后觸點斷開；混合型繼電器平時常閉觸點接通，常開觸點斷開，如果繼電器線圈通電，則變成相反狀態(tài)。 圖2.7 繼電器和熔絲的位置 （1）繼電器 1-空調繼電器（13）；2-后風窗雨刮器和清洗器繼電器（72）；3-控制單元繼電器（30，32）或超速切斷控制單元繼電器（61）；4-觸點卸荷繼電器（18）；5-冷卻液不足指示儀繼電器（43）； 6-遇險報警繼電器 （21）或掛車遇見報警繼電器（22）； 7-前大燈清洗系統(tǒng)繼電器（33）；8-雨刷/洗滌 間歇控制繼電器（19）；9-安全帶報警系統(tǒng)控制單元；10-霧燈繼電器；11-雙音喇叭繼電器（53）或喇叭插頭；12-進氣管預熱繼電器（1，80）或燃油泵繼電器（67）或預熱塞繼電器；13-散熱器風扇啟動控制單元（31）或燃油泵啟動控制單元（91）或怠速提升控制單元； 14-啟動保護繼電器（53）或散熱器風扇啟動控制單元（31）或催化反應器警報控制單元（11）進氣歧管預熱繼電器；15-ABS液壓泵繼電器（78）或冷卻液泵熔絲；16-ABS繼電器（79）；17-空位；18-電動座椅調整機構保險絲或自由輪鎖止機構繼電器（83）；19-自動 變速器繼電器（53）或冷卻液泵繼電器；20-自由輪鎖止機構 繼電器（83）或自動預熱過程控制繼電器（47）；21-車窗玻璃升降器繼電器（24）；22- ABS閥，ABS液壓泵熔絲；23-空調，電動座椅調整裝置，雙頻道收放機保險絲；24-車窗玻璃升降器熔絲 （2）保險絲位置和規(guī)格 1-左近光燈（56B） ；2-右近光燈（56B）；3-儀表及牌照照明燈（58）；4-雜物箱照明燈（15）；5-前風窗雨刷和清洗設備；6-鼓風機 ；7-右停車燈和尾燈（58r）；8-左停車燈和尾燈（58L）；9-后風扇加熱；10-前霧燈；11-左遠光燈（56a） ；12-右遠光燈（56a）；13-喇叭（15）；14-倒車燈，可預熱噴嘴（15）；15-電磁離合器開關，燃油泵啟動（15）；16-儀表板（15）；17-遇險報警燈（15）；18-燃油泵，加熱傳感器；19-散熱器風扇，空調繼電器 （30）；20-制動燈（30）； 21-制動燈（30）數(shù)字鐘（30）；22-收錄機/點煙器（30） （3）保險絲顏色 30A 綠色；25A 白色；20A 黃色；15A 藍色；10A 紅色 2.1.6 儀表 組合儀表主要包括：車速里程表、水溫表、燃油表、轉速表等，在實驗臺上有一些儀表不能工作，如車速里程表，但為了保持系統(tǒng)的完整性，在這里也未做刪減。 （1）車速里程表 車速里程表由三部分組成，即車速表、里程表和單程里程計。車速表用來指示汽車行駛的瞬時速度；里程表是一個累計計數(shù)器，可記錄汽車行駛過的總里程；單程里程計是用來記錄某次行車所駛過的里程，在所記錄數(shù)據(jù)不需要時，可用按鈕清零。 （2）水溫表 水溫表指示的是發(fā)動機冷卻水的溫度。點火開關打至點火檔，水溫表便開始工作。表盤上有兩個指示區(qū)域，一個是低溫區(qū)，一個是正常溫度區(qū)，在低溫區(qū)應避免發(fā)動機高速或大負荷工作。 （3）時鐘 時鐘用來表示時間。通過按動表中的按鈕來對表。 （4）燃油表 燃油表指示的是油箱中燃油量。點火開關在點火檔，燃油表便開始工作。表盤上有一個備用油量區(qū)，指針指到該位置時，油箱內大約還有10L左右的燃油。 （5）指示燈 指示燈可分為信號指示燈和警報指示燈。警報指示燈一般采用紅色，信號指示燈則采用綠、黃、藍等不同顏色。指示燈在儀表上是用符號來表示的。在行車過程中，當表中標有stop項的燈亮時，必須立即停車并讓發(fā)動機熄火，檢查故障所在。 （6）轉向信號燈 轉向信號燈工作時，該指示燈閃亮。如果某側有一個轉向信號燈不亮時，指示燈的頻率將明顯加快。 （7）遠光指示燈 打開前照燈遠光或使用前大燈閃光發(fā)出超車信號時，遠光指示燈亮。 （8）發(fā)動機警報燈 發(fā)動機警報燈也就是所說的電源警報燈。在發(fā)動機打開點火開關時，該燈亮，發(fā)動機起動后熄滅，屬于正常。如果在行車中此燈亮起來，說明發(fā)電機不發(fā)電，應停車檢查。 （9）機油壓力警報燈 機油壓力警報燈和發(fā)電機警報燈一樣，打開點火開關，警報燈亮，發(fā)動機起動后應熄滅。如果發(fā)動機起動后該燈不滅或行車中亮起，應停車檢查發(fā)動機潤滑系故障。 （10）制動報警燈及手制動指示燈 制動報警燈及手制動指示燈是在手制動器拉起或制動液液面過低時點亮。在解除手制動后，此燈仍亮必須停車檢查制動液量。 （11）冷卻液溫度及冷卻液液面警報燈 冷卻液溫度及冷卻液液面警報燈。發(fā)動機未起動，打開點火開關，該警報燈閃亮進行功能自檢，發(fā)動機起動后熄滅，屬于正常。如果該指示燈在發(fā)動機起動后不熄滅或者在行駛時閃亮，說明冷卻液不足或溫度太高，應停機檢查發(fā)動機冷卻系。 圖2.8 組合儀表 全套組合儀表 200KMH/ZEITUHR 1-霍爾傳感器；2-帶黑色燈頭的白熾燈；3-燃油儲備顯示儀；4-時鐘，日行程計數(shù)；5-簧片螺母；6- 墊圈；7-扁圓頭自功螺栓；8-印刷電路薄膜，用于帶時鐘的車型；9-壓具；12-發(fā)光二極管；13-發(fā)光二極管；14-帶藍色護罩的白熾燈；16-帶用于油壓燃油溫度及燃油量；16A-大時鐘調整鈕；18-時鐘；19-監(jiān)控燈用符號顯示面板；21-水溫表 用于帶時鐘的車型 組合儀表殼體；22-電壓調節(jié)器；23-扁圓頭自功螺栓；24-用于發(fā)光二極管和燃油儲備顯示器的固定底板；25-一套螺栓 組合儀表殼體 集成電路電壓調節(jié)器用冷卻底板；26-一套溫度表和燃油儲量表所用固定件 2.1.7 照明與信號系統(tǒng) 捷達轎車燈泡的規(guī)格：前大燈 12v/55w/60w；霧燈 12v/21w ；制動燈 12v/21w；轉向信號燈 12V/21W ；尾燈 12V/5W；駐車燈 12V/4W；牌照燈 12V/5W。 圖2.9 前大燈 1-塑料螺紋座；2-保護蓋；3-前大燈總成托架；4-調整螺釘；5-固定卡箍；6-帶密封圈的駐車燈燈座；7-駐車燈燈泡；8-前大燈總成；9-鹵素燈泡；10-調整螺釘；11-塑料支架 圖2.10 牌照燈 1-牌照燈；2-窗子；3-白熾燈；4-燈座；5-墊圈；6-扁圓頭自功螺栓；7-插入螺栓；8-扁圓頭自功螺栓 圖2.11 后車燈 1-帶霧尾燈的尾燈；2-密封件；4-燈泡基座；5-白熾燈；6-白熾燈；7-六角螺母 圖2.12 轉向燈 1-燈座；2-轉向燈；3-白熾燈；4-護套 2.1.8 點火開關 圖2.13 點火開關 1-轉向燈，遠光燈，近光燈，遠光信號燈及停車燈用開關；3-飾護-上部件；4-飾護-下部件；5-扁圓頭自攻螺栓；6-雨刮器及 雨刮-洗滌 操作開關；8-扁圓頭螺栓 2.2 本章小結 本章簡要的介紹了捷達汽車電器的相關知識，其中主要介紹了交流發(fā)電機，起動機，蓄電池，雨刮，捷達汽車的繼電器和熔絲，組合儀表，照明與信號系統(tǒng)和點火開關。從電器元件的實物圖樣，結構圖，指標等方面，對捷達汽車電器元件進行了較為清晰的描述，為下面的設計工作做鋪墊做準備。 第3章 捷達電器實驗臺的設計 3.1 概述 先進的汽車實驗臺設計與制作可以培養(yǎng)學生實踐動手能力、分析處理問題的能力、工程實踐能力和創(chuàng)新能力及商品意識，很好的滿足專業(yè)技術人才培養(yǎng)的要求。這對于提高汽車的使用壽命和經濟效益，推動汽車工業(yè)及國民經濟的發(fā)展具有極其重要的現(xiàn)實意義和深遠的歷史意義。 與實踐相結合，提高學生的實際操作能力。在本實驗臺上，便于學生親手操作，在理論學習與動手實踐之間架起一座溝通的橋梁。 對實驗臺的開發(fā)和設計，可以建立一種科研環(huán)境，給學生營造良好的學習氛圍。在設計過程中，需要運用很多的專業(yè)知識，如汽車理論、汽車技術、機械設計、機械制圖，金屬工藝等等，這就需要對以往學過的知識進行復習，還有很多的理論需要深入的研究，以便同實際操作結合。在教材不能滿足需要時，還要搜集資料，去圖書館找文獻，查期刊，請教老師、同學，上網(wǎng)查找本課題的前沿動態(tài)。 3.2 捷達汽車電器實驗臺的選擇與強度計算 3.2.1 實驗臺載荷的確定 試驗臺上的各個元件的總質量大約在50千克左右。另外發(fā)電機正常工作時轉速很高在6000 r/min左右，質量大約在20千克，與其配合用的電動機質量為電器件中最大的,含電動機轉動，對整個實驗臺的穩(wěn)定性會產生一定的影響?？紤]以上的原因，把發(fā)電機及電動機的位置確定在板面下方的底架上。 3.2.2 實驗臺的選材 牌號45 力學性能(25mm): σb 600Mpa σs 355mpa δ 19% ψ 45% 在制作過程中，以45的角鐵和方鋼為主，價格較低，調質狀態(tài)具有優(yōu)異的綜合力學性能，在碳鋼中應用最多。臺架的材料選用45鋼，強度、價格均可行。臺架的各連接處均采用焊接，其強度不低于材料的強度，可以達到支撐臺面及固定、穩(wěn)定的作用。 1、角鐵 角鋼俗稱角鐵、是兩邊互相垂直成角形的長條剛才。有等邊角鋼和不等邊角鋼之分。等邊角鋼的兩個邊寬相等。其規(guī)格以邊寬×邊寬×邊厚的毫米數(shù)表示。如“∠30×30×3”，即表示邊寬為 30毫米、邊厚為3毫米的等邊角鋼。也可用型號表示，型號是邊寬的厘米數(shù)，如∠3#。 角鋼可按結構的不同需要組成各種不同的受力構件，也可作構件之間的連接件，廣泛地用于各種建筑結構和工程結構 。 圖3.1 角鐵 角鋼屬建造用碳素結構鋼，是簡單斷面的型鋼鋼材，主要用于金屬構件及廠房的框架等。在使用中要求有較好的可焊性、塑性變形性能及一定的機械強度。生產角鋼的原料鋼坯為低碳方鋼坯，成品角鋼為熱軋成形、正火或熱軋狀態(tài)。 主要分為等邊角鋼和不等邊角鋼兩類，其中不等邊角鋼又可分為不等邊等厚及不等邊不等厚兩種。 　　角鋼的規(guī)格用邊長和邊厚的尺寸表示。目前國產角鋼規(guī)格為2-20號，以邊長的厘米數(shù)為號數(shù)，同一號角鋼常有2-7種不同的邊厚。進口角鋼標明兩邊的實際尺寸及邊厚并注明相關標準。一般邊長12.5cm以上的為大型角鋼，12.5cm—5cm之間的為中型角鋼，邊長5cm以下的為小型角鋼。 圖3.2 角鐵的結構圖 角鋼的長度分定尺、倍尺兩種，國產角鋼的定尺選擇范圍根據(jù)規(guī)格號的不同有3-9m、4-12m、4-15m、6-19m四個范圍。不等邊角鋼的截面高度按不等邊角鋼的長邊寬來計算。 常用產品、規(guī)格標準：GB/T2101—89（型鋼驗收、包裝、標志及質量證明書的一般規(guī)定）；GB9787—88/GB9788—88（熱軋等邊/不等邊角鋼尺寸、外形、重量及允許偏差）；JISG3192—94（熱軋型鋼的形狀、尺寸、重量及其容許差）；DIN17100—80（普通結構鋼質量標準）；ROCT535—88（普通碳素型鋼技術條件）。 2、方鋼 軋制或加工成方形截面的鋼材 鋼的密度為： 7.851g/cm3 鋼材理論重量計算 鋼材理論重量計算的計量單位為公斤（ kg ）。其基本公式為：W（重量，kg ）=F(斷面積 mm2)×L(長度，m)×ρ(密度，g/cm3)×1/1000 方鋼可分為熱軋和冷軋兩種；熱軋方鋼邊長5-250mm，冷拉方鋼邊長3-100mm。 3、細木工板 （1）定義及特點： 細木工板是芯板用木板條拼接而成，兩個表面為膠貼木質單板的實心板材。 細木工板和實木拼板相比較，它具有結構穩(wěn)定、不易變形、節(jié)約優(yōu)質木材、幅面大、板面美觀、力學性能好等優(yōu)點。細木工板與刨花板、膠合板等其它人造板相比，也有 優(yōu)點： ① 細木工板和刨花板、纖維板相比較，具有質輕、易于加工、有一定彈性握釘力、握釘力好等性能。 ② 細木工板的耐水性能要明顯優(yōu)于刨花板及中纖板。 （2）分類、性能及用途： ① 按結構分，可分為： a. 芯板條不膠拼的細木工板 b. 芯板條膠拼的細木工板 ② 按表面加工狀況，可分為： a. 一面砂光細木工板 b. 兩面砂光細木工板 ③ 按所使用的膠合劑可分為： a. 類膠細木工板 b. 類膠細木工板。 ④尺寸規(guī)格: a. 厚度 各類細木工板的厚度尺寸為15mm、18mm、22mm、25mm。 b. 幅面尺寸 一般用細木工板的幅面尺寸為2440×1220mm。 c. 公差 各類細木工板的長度和寬度允許公差為+5mm，不許有負公差。 細木工板應鋸成方規(guī)，四邊平直齊整，兩對角線誤差不得超過0.2%，其四邊的不直度不得超過0.3%。 細木工板的兩面膠粘單板的總厚度不得小于3mm。 細木工板的芯板條寬度對于一般用途的細木來說，不能大于其厚度的3倍；對于高質量要求的細木工板不能大于20mm。在相鄰兩排芯板條間，其沿長度方向上兩條端接縫的距離不得小于50mm。芯板條不允許有長度大于200mm的裂縫，不允許有鈍棱、嚴重腐朽和樹脂漏。芯板條中脫落節(jié)的孔洞直徑如果大于10mm，必須用同一樹種的木材進行補洞或用膩子膩平，以保證單板與芯板條的牢固膠合。芯板條之間的縫隙，在細木工板端面檢量不能大于1mm；在側面檢量不能大于3mm。 用途： 細木工板由于其輕質、耐久性好和易加工，并具有刨切薄木表面的特性，以及硬度、尺寸穩(wěn)定性好等特點。 細木工板的一個缺點是，其平面方向特性是各異的。細木工板的強度、硬度依賴于芯材的方向。 4、材料的選擇 臺架的材料選用:40×40mm方鋼（45鋼），40×40×3mm角鐵，30×30×3mm角鐵，40×25mm 方鋼。 臺面的材料選用：兩面砂光細木工板1800×1200×30（單位：mm），芯板條膠拼，Ⅱ類膠，厚度尺寸25mm，尺寸為1800×1200mm。 5、下料 900mm的80×80mm方鋼兩根，用來放置板面的長為1800mm的80×80×3mm角鐵兩根，1200mm的80×80×3mm角鐵兩根，730mm的80×80mm方鋼四根，1200mm的80×80mm方鋼兩根，400mm的80×50mm方鋼兩根，用來放置發(fā)電機和電動機的長1800mm的80×50mm方鋼兩根，177mm的80×50mm方鋼兩根。 6、焊接 將用來放置板面的角鐵端部用無齒鋸切削成45o并將它們對接好，考慮到焊接時候的受熱和應力變形，對接縫中間留有一定的間隙。 在實驗室中，焊接方式主要是手工操縱焊條 利用電弧作為熱源，用手工操縱焊條進行焊接 由于手工電弧焊設備簡單，維修容易，焊鉗小，使用靈活，可以在室內，室外，高空和各種方位進行焊接，因此，它是焊接生產中應用最廣泛的方法 手工電弧的操作過程包括：引燃電弧；送進焊條；沿焊縫移動焊條 焊條的選用原則： （1）等強度原則，應使焊縫金屬與母材具有相同的使用性能 （2）若無等強度要求，應選強度級別較低的焊接工藝性好的焊條 （3）焊接特殊性能剛和非金屬，按照“同成分”“等強度”原則，選擇與母材化學成分，強度級別相同或者相近的各類焊條。 選用是否恰當?shù)暮笚l將直接影響焊接質量，勞動生產率和產品成本。 它具有設備簡單，操作方便，適應性強，接頭型式、焊縫形狀、長度和位置等不受限制的特點。 45鋼 屬于中高碳鋼，含碳量為0.45%，當碳當量數(shù)值大于0.40%時，中碳鋼焊接時，熱影響區(qū)組織淬硬傾向增大，較易出現(xiàn)裂紋和氣孔，為此要采取一定的措施，如焊接45鋼時，焊前應預熱到150°C—250°C。根據(jù)母材強度的級別，選用堿性焊條E5015(J507),E5016(J506)等。為了避免母材過量熔入焊縫，導致含碳量增高，要開坡口并采用細焊條，小電流，多層焊等工藝。焊后緩冷，并進行600—650°C回火，以消除應力。 各連接處采用焊接和螺栓聯(lián)接，其強度不低于原材料的強度，可以達到支撐臺面，以及固定、穩(wěn)定性的作用。為了移動方便，采用橡膠輪，這樣可以起到減震的作用。 7、打磨、噴漆 考慮到后期制作中要在臺架上噴漆，用砂紙打磨臺架的表面。待將臺架表面的銹跡和焊點處理后，對臺架進行噴漆處理。 板面的制作過程 （1）材料的選擇 為了便于在板面上鉆孔，故選用雙貼面無縫細木工板；為了臺面的美觀還應選擇鑲邊條進行裝飾。 （2）下料 用木鋸截取長、寬、厚分別為1800mm、1200mm、25mm的雙貼面無縫細木木板，再選取長、寬分別為6000mm、25mm的銀色鑲邊條。 （3）加工 用手鋸、銼等工具將板面的四角加工出直徑為50mm的圓角，然后根據(jù)板面布局圖的圖示位置用電鉆在板面相應位置鉆d=5mm的孔。 3.2.3 試驗臺架的強度計算和強度校核 對臺架水平狀態(tài)時的強度校核： 圖3.3 臺架水平狀態(tài)時的受力分析 板面與板面上零件的總質量大約在70千克左右，由此可知支撐臺架需承受的力不是很大。由于支撐臺架采用鋼管制成，鋼本身是抗壓材料，并且承受的力不大，所以支撐臺架的剛度完全能滿足要求。 1、在垂直方向： G為臺架所受的重力，G對臺架支撐點的作用力由面板的材料強度承受，合力矩為零 即：∑M=0 這時臺架處于穩(wěn)定狀態(tài)，即控制面板的質量均勻分布在支撐臺架上，所受的力也是均勻的，有此可知，支撐臺架上沒有應力集中不會產生彎曲、斷裂和損壞，因此，支撐臺架的強度也是完全能滿足要求的。 2、在水平方向： 在本次設計中，主要校核螺栓是否能剪斷。所以按照抗剪強度校核計算： （3.1） 公式中Fa'為受橫向載荷，m為剪切面?zhèn)€數(shù)，d0為受剪切直徑，在本次設計中，采用的是M16螺栓，所以d0=16。假設此螺栓連接設計受到的橫向載荷最大時，取實驗臺的最大加速度為10。板面與板面上元件的總質量為m總=70kg，這樣，通過這些可以算的每一個螺栓所受的剪切力為： F‘A總=m總×a=700 將相關數(shù)據(jù)帶入到公式（3.1）中，算出τ=0.0062 通過[τ]可知,正常的材料Q235,性能級數(shù)6.9 （3.2） 為屈服強度極限,查閱機械設計手冊可得到在本次設計中取值為1100。S為一個系數(shù)，在本次設計中S取值為1.2。將有關數(shù)據(jù)代入公式（3.2）可算得： [τ]=450 所以可得到：τ≤[τ]。所以該設計合理，可以使用。 因為發(fā)電機正常工作時轉速很高在6000 r/min左右，質量大約在5400克。 與其配合用的電動機質量為電器件中最大22千克,含電動機轉動，對整個實驗臺的穩(wěn)定性會產生一定的影響。 考慮以上的原因，把發(fā)電機及電動機的位置確定在板面下方的底架上。 3.3試驗臺面的布置與設計 3.3.1 實驗臺電器元件的整體布置 捷達GTX車身電器實驗臺的布置 電器實驗臺的目的是模擬汽車車身電器的工作情況，由于板面有限并不能完全的把汽車上的電器元件布置出來，所以我們對捷達GTX電器進行了一系列的挑選，局部的做出了替換，具體如下： 1、所選的電器元件: 點火開關；油壓開關，溫度傳感器，大燈，儀表盤上的開關，中央電器設備，繼電器，鹵素霧燈；牌照燈，轉向燈，喇叭，轉向燈，遠光燈，近光燈，雨刮器，速度表，蓄電池及發(fā)動機電線束，接地線；組合儀表殼體用電線束，安裝用線束。 2、元件的替換: 為了使設計的實驗臺達到既實用又美觀的效果，對部分元件進行了調整。例如，門鎖用鎖芯代替。 3、開關的設計與替換: 由于在原車上采用了很多的組合開關，根據(jù)教學的針對性在實驗臺上有些不必要去模仿，例如，在汽車上的喇叭開關是方向盤的頂蓋，而在實驗臺上只用一紅色的小按鈕替代，既實現(xiàn)了其原有的功能，又美觀且節(jié)省實驗臺空間。 4、電動機的采用: 實際的車中發(fā)電機是用發(fā)動機帶動的,但是考慮到教學的針對性及臺架的整體布局,就選用電動機代替發(fā)動機帶動發(fā)電機轉動。 3.3.2 實驗臺電器元件的安裝固定 電器實驗臺的板面設計和制作主要依據(jù)捷達GTX轎車的車身線束進行布置，同時也參照了捷達車身的各電器元件的布置情況。因為這種設計一來可以合理的利用板面空間，二來可以盡最大可能的再現(xiàn)各電器元件在原車上的位置。但由于在同一平面上，沒有空間位置關系，這樣在某些細節(jié)部分和原車的實際位置就有一定的差別。 板面尺寸的確定主要依據(jù)各個電器元件的形位尺寸和位置尺寸。根據(jù)線束的布置及幾個主要元件的形位尺寸，然后初步估算板面的大小，把布置在板面輪廓上的元件的位置確定下來。 在布置時先確定兩側前大燈的位置,通過兩側前大燈位置的確定就可以初步確定板面的寬度。左前大燈一側元件較多，根據(jù)捷達王轎車的電器布置情況確定元件的位置，這樣可以確定板面的長度。在右前大燈一側各個元件的形位尺寸較小，且數(shù)量較少，根據(jù)初步確定的板面的長度可以確定元件的位置。 當各個元件的位置確定下來后，就可以連接各個線束，如儀表線束就從中央繼電器盒出來分別連接到各元器件上。 本設計的創(chuàng)新之處：汽車電器與電路教學臺包括啟動系統(tǒng)，電源系統(tǒng)，燈光儀表系統(tǒng)的結構，具有工作過程演示，拆裝驗證等功能。學生可以根據(jù)自己所學的理論知識自由的拆卸電路線束，并且可以在此汽車電器與電路綜合教學臺檢驗其拆裝后能否正常工作；電器電路的線束可以自由的連接元器件，可以借此設計線路的虛接，短路和點火開關，繼電器故障。由大燈，小燈，轉向燈，霧燈，燃油表，水溫表，車速表，車速表等組成的燈光儀表系統(tǒng)，學生可以根據(jù)自己所學知識組裝燈光系統(tǒng)。學生還可以拆裝，檢修大燈和小燈，并在汽車電器與電路綜合教學臺檢驗其拆裝的燈能否正常發(fā)光。同樣也可以在此汽車電器與電路綜合教學臺調整大燈燈光的高低和遠近，用燈光檢測儀測量前照燈遠光的高低，遠近和強度并調整其高低，遠近。了解空氣流量計，發(fā)動機轉速傳感器，水溫傳感器電路連接，通過電路連接后的示數(shù)的變化，確認了解的正確連接。 通過捷達汽車電器教學試驗臺，最終使理論教學與生產實踐相結合，靜態(tài)結構和動態(tài)過程相結合，學生能夠迅捷掌握汽車電器的結構，原理，維修，成為設計本教學試驗臺的根本出發(fā)點。 3.3.3 實驗臺電器電路的繪制 本著符合此次試驗臺設計的目的，在電路圖方面主要依據(jù)捷達轎車真實原有的全車線路，在此基礎上進行了很大的改造以適應并相符合實際試驗臺的情況。比如說在真實全車電路線路中，照明系統(tǒng)有復雜并且數(shù)量很大的照明燈組成，本著簡化教學并讓學校理解簡單，在一些有多個相同裝置的地方，我僅用一個將其代替（例如轉向燈由很多照明燈具組成，在實驗臺設計中我僅用兩個來著替代，在電路實現(xiàn)原理是相同的，既簡化試驗臺布置，又便于學生理解）。并且這次試驗臺的設計中，為了突出汽車電器教學試驗臺的主旨，我把一些與汽車電器不相關的系統(tǒng)刪除或者簡化替代。比如說點火系統(tǒng)，在真實汽車中與發(fā)動機協(xié)同工作，但是非汽車電器元件，在這個試驗臺中，進行的刪除處理。電控系統(tǒng)和ECU控制區(qū)是屬于電控部分的，在這次試驗里，也進行了刪除處理。 最終使本汽車電器試驗臺的線路與原有的汽車電路線路圖有了很大的改變，并切實的與本試驗臺設計實物相吻合，相匹配。 3.4 本章小結 本章首先通過計算捷達汽車試驗臺的載荷，確定試驗臺的具體選材，尺寸，強度，并進行了強度校核，保證試驗臺的可靠耐用。然后進行了試驗臺的布置設計，在設計位置的基礎上進行安裝固定，最后連接捷達汽車汽車電器的線路，最終確保了本實驗臺教學功能的實現(xiàn)。 第4章 電源系啟動系的設計 4.1概述 本次設計中我的電源系統(tǒng)，在實現(xiàn)其教學目的的基礎之上，我進行了一定的簡化，其主流程為：蓄電池供電，產生12V穩(wěn)定電壓為汽車電器系統(tǒng)供電。 蓄電池規(guī)格：12V，63A.h 發(fā)電機規(guī)格：14V，90A，硅整流交流發(fā)電機。 用電設備為：點火系，照明設備，信號裝置（電喇叭+閃光器+蜂鳴器+信號燈）+輔助電器（雨刮+洗滌器+空調+收錄機+點煙器） 電動機的采用：實際的車中是用發(fā)動機帶動發(fā)電機工作的，但是考慮到教學的針對性及臺架的整體布局，我們這里采用電動機及帶輪組裝起來形成一個模擬的發(fā)動機，實現(xiàn)發(fā)電機工作時的供電。 4.2 電動機的選擇 由于捷達轎車所用交流發(fā)電機采用： （1）接地 負極 （2）空載電壓 14V （3）空載轉速 小于等于 1050轉每分 （4）負載電壓 14 正負0.1V （5）額定電流 90A （6）額定功率 1.26kw （7）額定轉速為6000 r/min 固選用的電動機的額定功率應大于發(fā)電機的額定功率?？紤]到電動機工作環(huán)境，選用Y系列的三項鼠籠式異步電動機，選Y90s-2型號電動機。 1、電機容量的確定 選定用V帶傳動由表（1-7）可知η=0.96（機械設計課程手冊），發(fā)電機的額定功率， （4.1） 因Y90s-2型號的額定功率為1.5kw，固滿足要求。 2、電動機的轉速(已知nw=6000r/min) （4.2）根據(jù)以上Y90s-2型號電動機，額定功率1.5kw，滿載轉速2840r/min。 3、總傳動比 （4.3） 4、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 發(fā)電機軸的轉速： （4.4） 發(fā)電機軸的功率： （4.5） 發(fā)電機軸的轉矩： （4.6）又由電動機轉矩: （4.7） 算得 T=1.95N/m

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