威馳汽車電器實驗臺設計,威馳汽車電器實驗臺設計,汽車電器,實驗,試驗,設計 畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 填表日期 2011年 4月20 日 迄今已進行 8 周剩余 9 周 學生姓名 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 指導教師姓名 職稱 高級實驗師 從事 專業(yè) 汽車運用 是否外聘 □是■否 題目名稱 威馳汽車電器實驗臺設計 學 生 填 寫 畢業(yè)設計（論文）工作進度 已完成主要內容 待完成主要內容 （1）臺架的設計； （2）臺面的布置； （3）臺架及臺面的設計草圖。 （1）將草圖完善，繪制出完整裝備圖； （2）繪制出電路總圖； （3）完成設計說明書。 存在問題及努力方向 　在設計的過程中，對臺架的總體設計布局不夠合理，對裝配圖的畫法不夠清晰。在以后的設計中將明確目標，理清思路，認真學習研究將畢業(yè)設計完成。 學生簽字： 杜旭輝 指導教師 意 見 指導教師簽字： 年 月 日 教研室 意 見 教研室主任簽字： 年 月 日 SY-025-BY-5 SY-025-BY-2 畢業(yè)設計（論文）任務書 學生姓名 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 指導教師姓名 職稱 高級實驗師 從事 專業(yè) 汽車運用 是否外聘 □是■否 題目名稱 威馳汽車電器實驗臺設計 一、設計（論文）目的、意義 根據威馳轎車電路原理以及特征，設計出具有教學演示功能的教學實驗臺，可以通過實驗端子可以檢測不同電器系統(tǒng)的故障，并且通過編制簡單程序實現故障序號的顯示，便于故障查找。 二、設計（論文）內容、技術要求（研究方法） 設計內容: 1、 完成臺架實驗臺布局設計、演示裝置設計、 2、 實現電氣系統(tǒng)的功能，結合不同電氣設備進行電路優(yōu)化設計。 3、 面板設計及選擇原件定位。 4、 演示裝置及檢測裝置設計。 5、 實現故障設置，故障演示。 研究方法: 實驗室調研，借鑒參考臺架。 三、設計（論文）完成后應提交的成果： 1、設計說明部分： （1）畢業(yè)設計計算說明書（15000字） 2、設計圖紙： 圖紙（折合零號圖至少三張） 四、設計（論文）進度安排： （1） 第1周( 2月28日~3月6日)：查閱參考資料，收集相關技術資料，了解實驗臺的結構及工作原理，設計功能的開發(fā)方案。 （2） 第2周( 3月7日~3月13日)：結合任務書制定設計方案，撰寫開題報告。 （3） 第3周(3月14日~3月20日)：查找相關設計資料或手冊，設計實驗臺布置方案，依據設計功能，選擇元器件，實現布局。 （4） 第4周( 3月21日~3月27日)：根據總體布置要求，完成元件定位件設計及電氣線路優(yōu)化。 （5） 第5周(3月28日~4月3日)： 繪制圖紙，完成電器元件布置（避免線速交叉）。 （6） 第6周(4月4日~4月10日)：實現充電系統(tǒng)原件功能實現（發(fā)電機）。 （7） 第7周(4月11日~4月17日)：繪制部分零件圖，，完成臺架設計。根據教學功能設計演示及分析功能。撰寫說明書。 （8） 第8周(4月18日~4月24日)：接受中期檢查。 （9） 第9周(4月25日~5月1日)：對中期檢查的不足之處進行修改。 （10）第10周(5月2日~5月8日)：完善設計內容，繪制圖紙，解決不同功能匹配。 （11）第11周(5月9日~5月15日)：進行相關校核，完成設計。 （12）第12周( 5月16日~5月22日)：完成設計圖紙及說明書初稿。 （13）第13周( 5月23日~5月29日)：說明書及圖紙送審，根據審閱老師意見進行修改。 （14）第14周( 5月30日~6月5日)：預答辯。 （15）第15周( 6月6日~6月12日)：修改預答辯中發(fā)現的問題準備答辯。 （16）第16周( 6月13日~6月19日)：修改預答辯中發(fā)現的問題準備答辯。 （17）第17周( 6月20日~6月26日)：答辯。 五、主要參考資料 蘇州捷維，天津優(yōu)耐特、山東金諾、長春三峰、韓國G3相關教具網站。 六、備注 指導教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 設計（論文）題目:威馳汽車電器實驗臺設計 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院 專 業(yè) 班 級: 學 生 姓 名: 導 師 姓 名: 開 題 時 間: 2011年2月28日 指導委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 開題報告撰寫要求 一、“開題報告”參考提綱 1. 課題研究目的和意義； 2. 文獻綜述（課題研究現狀及分析）； 3. 基本內容、擬解決的主要問題； 4. 技術路線或研究方法； 5. 進度安排； 6. 主要參考文獻。 二、“開題報告”撰寫規(guī)范 請參照《黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計說明書及畢業(yè)論文撰寫規(guī)范》要求。字數應在4000字以上，文字要精練通順，條理分明，文字圖表要工整清楚。 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 指導教師姓名 職稱 高級實驗師 從事 專業(yè) 汽車運用 是否外聘 □是■否 題目名稱 威馳汽車電器試驗臺設計 一、課題研究現狀、選題目的和意義 1、國內研究現狀 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車作為一種代步工具，已經進入普及時代。目前平均每輛轎車上的電氣設備已經占到整車成本的20%--30%，一些高檔轎車上電器產品所占比重更高，電器產品的費用已經占到整車成本的50%以上。據美國汽車工業(yè)界的預測，2010年全球汽車電器產品的總銷售額達到1200億美元。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、經濟型、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?，F代汽車已經不再是傳統(tǒng)的機電產品，其中器和機械部分的發(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品帶動性，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。 實驗臺的技術參數： （1）、實驗臺基本結構由金屬噴塑機箱加上噴砂鋁板構成，裝備有客戶指定車型發(fā)動機電子控制系統(tǒng),包括發(fā)動機控制模塊實驗單元、點火系統(tǒng)單元、燃油噴射系統(tǒng)實 驗單元、駐車防盜系統(tǒng)及點火開關實驗單元、空氣流量傳感器實驗單元、曲軸和凸輪軸位置傳感器實驗單元、節(jié)氣門體實驗單元、發(fā)動機冷卻液溫度和進氣溫度傳感 器實驗單元、氧傳感器、爆震傳感器實驗單元、實驗臺穩(wěn)壓電源系統(tǒng)、OBDⅡ電腦診斷座，配件數量和原車相同，不使用任何替代配件；每個實驗單元自成體系， 所有傳感器實驗單元可單獨使用，也可以組合在一起運行，每個實驗單元的鋁制面板上雕刻有電路圖,并安裝數字式顯示表顯示傳感器的運行狀態(tài)、燃油壓力表顯示 燃油系統(tǒng)的壓力、示波器（根據客戶需求）顯示傳感器信號波形、點火系統(tǒng)次級波形、噴油器信號波形等。 （2）、嚴格按照原車電路和裝配關系將以上各種配件有機的連接在一起，配合必要的輔助系統(tǒng)，可以模擬各種工況條件下發(fā)動機控制系統(tǒng)的工作過程； （3）、利用信號發(fā)生器可以模擬各種傳感器的信號，體會發(fā)動機電控系統(tǒng)的運行過程，采用節(jié)氣門的開度信號可以控制空氣流量和發(fā)動機的轉速； （4）、故障診斷系統(tǒng)采用通訊式電腦診斷和在線式電腦診斷兩種方法，臺架配備有診斷連接插頭，可通過汽車電腦故障診斷儀對整個汽車電控燃油噴射系統(tǒng)傳感器、執(zhí) 行器系統(tǒng)進行檢測和故障診斷；可以連接汽車專用示波器或萬用表，能直接在線讀取汽車電控燃油噴射系統(tǒng)傳感器、執(zhí)行器系統(tǒng)正常狀態(tài)與故障狀態(tài)下的電路參數； （5）、電路故障設置采用單片機智能故障設置系統(tǒng)，可以設置電路斷路和虛接故障，也可以根據實際情況設置對地或其他電路短路故障，相關電路全部設置故障點；故 障設置分實訓和教學兩種模式，方便老師講授和組織實訓教學，教學模式下可以通過LED指示故障點的具體位置，方便學生體會電路常見故障對于系統(tǒng)的影響，而 實訓模式則不需要提示功能； （6）、面板采用噴沙鋁板氧化而成，結實耐用，永不變色；面板上繪制控制系統(tǒng)電路圖解，方便進行電路分析；在電路相應位置配備電壓檢測端子，可以檢測各個端子的電壓信號，便于故障分析； 在教學中，汽車電器課不同于一般的理論課，它不是通過在黑板上進行理論證明、公式推導所能解決的。因此，學生很難真正理解汽車電器的組成、工作原理，要解決電器設備的故障更加困難。只有設計一個直觀的實驗臺才能滿足教學的需要，目前市場上銷售的電器實驗臺，雖然可以滿足教學要求，但是價格都比較昂貴、維修困難，不適合中小型學校教學。 2國外研究現狀 隨著現代電子技術在汽車上的大量應用，傳統(tǒng)意義上的機械式汽車被現代電子化汽車所取代，各種電子電器產品已占汽車總成本的30％，甚至更多，而且這種趨勢還在不斷發(fā)展。 電子技術的應用，在解決汽車的經濟性、安全性、舒適性等方面起著非常重要的作用，然而，眾多電子產品的開發(fā)與應用，也給汽車行業(yè)帶來了一個不容忽視的重要課題----汽車電磁兼容的研究。 　　電磁兼容技術（EMC）是由電磁干擾引出的一項新技術。它是指電氣裝置或電氣系統(tǒng)不產生干擾或不受環(huán)境干擾，工作在指定環(huán)境中的能力。要想解決電磁兼容問題，首先就要找到汽車電磁環(huán)境中的干擾源。干擾源可以分為車內干擾源和車外干擾源。 　 車內干擾源 　 是指車上各種電子電氣系統(tǒng)產生的電磁干擾。電子電器設備產生的電磁干擾是由于汽車上使用的電子產品中有許多導線、線圈和帶有觸點的電器，都具有不同的 電容和電感，而任何一個具有電感和電容的閉合回路都會形成振蕩回路。當電器設備工作產生火花時，就會產生高頻振蕩并以電磁波形式發(fā)射到空中，對汽車上及周 圍數百米范圍內的收音機、電視機和其它無線電裝置的正常工作，產生不同程度的干擾。汽車產生的干擾不但會影響外界的電子電器設備的正常工作，而且會影響自 身電子電器設備的正常工作，因此，電子環(huán)境干擾會對電子產品的性能產生不利的影響，甚至會導致其功能喪失。 　　汽車的無線電干擾源主要是發(fā)動機的點火系統(tǒng)，其干擾波來自點火系統(tǒng)次級電壓的高頻振蕩。其次，在發(fā)電機負載電流突變和整流時也會產生電磁波。起動機、發(fā)電機、閃光器、觸點式電磁振動電喇叭、雨刮器、儀表系統(tǒng)等也都會產生較小的傳導干擾和輻射干擾的電磁波。 　　汽車電器產生的干擾電磁波具有脈沖特性且頻帶較寬，其頻率一般在0.15～1 000 MHz之間。汽車電器產生的干擾電磁波，分傳導干擾和輻射干擾兩種。傳導干擾電磁波，是通過汽車導線直接輸入無線電設備和電子設備內部的，而輻射干擾電磁 波則是在空間傳播，通過天線（如點火系高壓線就相當于天線）輸入無線電設備內部。 　　車外干擾源 　　由自然現象、社會環(huán)境等引起的外部電磁干擾對汽車電子系統(tǒng)的影響也較為嚴重，外部電磁干擾是指人為的各種電器設備，如：高壓輸電線、電車軌道附近、廣播電視設備及無線電通訊設備等所輻射出來的對汽車起干擾的電磁輻射及由雷電等自然現象引起的電磁干擾。 　　國外汽車電磁兼容研究現狀 　　目前，世界上汽車發(fā)達國家對汽車電磁兼容研究已經取得了一些成就，形成了一套汽車電磁兼容體系。這主要表現在：具有較為完善的汽車電磁兼容測試標準和 規(guī)范；具有有效的對汽車整車和零部件進行電磁兼容檢測、管理和認證的機構；具有高精度的汽車電磁兼容測試系統(tǒng)；研制出了大型的汽車電磁兼容預測、分析和設 計軟件。第三方測試認證機構、汽車研究機構等也都開展了汽車電磁兼容方面的研究，并相繼建立了自己的電磁兼容實驗室。 選題目的和意義 根據威馳轎車電路原理以及特征，設計出具有教學演示功能的教學實驗臺，可以通過控制平臺在線模擬包括電線束、儀表盤，各種開關等功能的演示，還可以設置各種故障，讓同學自動分析故障的來源、如何引起的此故障，并且可設置各種復合故障，這樣對了解整車電路起到更直觀更深入的教學目的，各原車組成部分均設置在平臺上，汽車可直觀的觀察各部分的組成。實現多功能立體化教學實驗臺，以便于學生更好的學習與掌握。 二、設計（論文）的基本內容、擬解決的主要問題 本設計的主要內容: 1、 完成臺架實驗臺布局設計、演示裝置設計、 2、 實現電氣系統(tǒng)的功能，結合不同電氣設備進行電路優(yōu)化設計。 3、 面板設計及選擇原件定位。 4、 演示裝置及檢測裝置設計。 5、 實現故障設置，故障演示。 擬解決的主要問題: 1、完成臺架整體電路圖 2、繪制臺架定位圖 3、繪制臺架總裝圖 4、設置大燈故障并加以解決 三、技術路線（研究方法） 四、進度安排 （1）第1周( 2月28日~3月6日)：查閱參考資料，收集相關技術資料，了解實驗臺的結構及工作原理，設計功能的開發(fā)方案。 （2）第2周(3月7日~3月13日)：結合任務書制定設計方案，撰寫開題報告。 （3）第3周(3月14日~3月20日)：查找相關設計資料或手冊，設計實驗臺布置方案，依據設計功能，選擇元器件，實現布局。 （4） 第4周(3月21日~3月27日)：根據總體布置要求，完成元件定位件設計及電氣線路優(yōu)化。 （5） 第5周(3月28日~4月3日)： 繪制圖紙，完成電器元件布置（避免線速交叉）。 （6） 第6周(4月4日~4月10日)：實現充電系統(tǒng)原件功能實現（發(fā)電機）。 （7） 第7周(4月11日~4月17日)：繪制部分零件圖，完成臺架設計。根據教學功能設計演示及分析功能。撰寫說明書。 （8） 第8周(4月18日~4月24日)：接受中期檢查。 （9） 第9周(4月25日~5月1日)：對中期檢查的不足之處進行修改。 （10）第10周(5月2日~5月8日)：完善設計內容，繪制圖紙，解決不同功能匹配。 （11）第11周(5月9日~5月15日)：進行相關校核，完成設計。 （12）第12周(5月16日~5月22日)：完成設計圖紙及說明書初稿。 （13）第13周(5月23日~5月29日)：說明書及圖紙送審，根據審閱老師意見進行修改。 （14）第14周(5月30日~6月5日)：預答辯。 （15）第15周(6月6日~6月12日)：修改預答辯中發(fā)現的問題準備答辯。 （16）第16周(6月13日~6月19日)：修改預答辯中發(fā)現的問題準備答辯。 （17）第17周(6月20日~6月26日)：答辯。 五、參考文獻 [1] 許景波，劉浩宇。汽車電器實訓[M]北京理工大學出版社2009.6 [2] 馬蘭，機械制圖[M]機械工業(yè)出版社，2006.6 [3] 李韶東，汽車電控系統(tǒng)故障碼手冊[M]機械工業(yè)出版社2008.8 [4] 孫仁云，付百學。汽車電器與電子技術.[M].機械工業(yè)出版社.2006 [5] 李涵武，趙雨旸.汽車電器與電子控制技術[M].哈爾濱工業(yè)大學出版社，2007 [6] 羅玉璽，石愛勤.汽車電路分析.2009.3 [7] 《汽車工程編寫組》編輯委員會.汽車工程手冊設計篇.北京:人民交通出版社，2001 [8].劉劍冰，汽車電器實驗臺研究[D]，吉林大學，2007 [9] 黃麗雯 陳渝光 高精度汽車電子點火控制系統(tǒng)[J];微計算機信息;2008年 [10] 鄭家驤 陳桂英 機械制圖及計算機繪圖 機械工業(yè)出版社 2001年 [11] 揚勝強 現代工程制圖，國防工業(yè)出版社，2001 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BaoYu Heilongjiang Institute of Technology 2011.6Harbin 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 I 摘 要 本設計的目的是用威馳汽車的車身電器制作一個實驗臺，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。采用威馳 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、充電系統(tǒng)動力源設計、元件布局、實驗臺電器元件接線等工作。 關鍵詞：電器；實驗臺；設計；模擬；故障 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 II ABSTRACT This design with the purpose of making a carriage with the electronic of the Corolla car, 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 corolla car, 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 , the composition of component and the connection of electric appliances component. Keywords: Electric appliances；Design；Calculation；Imitate ；Material 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 目錄 摘 要 .I Abstract .II 第 1 章 緒論 .1 1.1 電器實驗臺設計的目的和意義 .1 1.1.1 目的 .1 1.1.2 實驗臺設計的意義 .1 1.2 研究和發(fā)展現狀 .1 1.3 設計的主要內容 .2 第 2 章 威馳汽車電器系統(tǒng)應用及工作原理 .3 2.1 威馳汽車電氣系統(tǒng)及原理 .3 2.1.1 電器系統(tǒng)的組成 .3 2.1.2 工作原理 .3 2.2 電路的讀圖和實驗臺線路分析 .6 2.2.1 汽車線路遵循的一般原則 .6 2.2.2 豐田威馳汽車電路圖的讀法實例 .7 2.3 本章小結 .9 第 3 章 電器實驗臺的設計 .10 3.1 實驗臺的總體設計要求 .10 3.2 威馳汽車電器實驗臺的設計 .10 3.2.1 臺面設計 .10 3.2.2 臺架的選材 .10 3.2.3 臺架的設計 .11 3.3 實驗臺面板設計 .12 3.4 附屬件的定位與設計 .13 3.4.1 電動機的選擇 .13 3.4.2 V 帶及帶輪的設計 .13 3.4.3 鍵的選擇.20 3.5 本章小結 .20 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 第 4 章 電器實驗臺的故障檢修 .21 4.1 基本測量技術 .21 4.1.1 電阻檢測法 .21 4.1.2 電壓檢測法 .21 4.2 汽車電路檢修方法 .22 4.2.1 直觀診斷法 .22 4.2.2 斷路法 .22 4.2.3 短路法 .22 4.2.4 試燈法 .22 4.2.5 儀表法 .22 4.3 本章小結 .22 第 5 章 威馳電器實驗臺的功能開發(fā) .23 結論 .25 參考文獻 .26 致謝 .27 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 0 第 1 章 緒 論 1.1 電器實驗臺設計的目的和意義 1.1.1 目的 隨著轎車產量和保有量日益增大，相關的使用與維修問題也接踵而來，而現代轎 車是以廣泛采用電子技術為標志的,其結構比較復雜,且汽車運行中電器故障所占的比 重遠遠高于其他故障,約占 40% 60% ,這對從事汽車工程相關專業(yè)的人員提出了更 高的要求 1。先進的汽車實驗臺可以培養(yǎng)學生實踐動手能力，分析處理問題能力，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。因此，設 計出的汽車電器系統(tǒng)實驗臺作為實驗設備，在教學的過程中可以為學生及汽車專業(yè)技 術人才營造良好的學習氛圍，起到理論聯系實際的一個紐帶，為實驗教學提供了有利 的條件，在滿足教學實驗的基礎上提高了學生及汽車故障診斷、維修能力。學生掌握 汽車電器的故障診斷這項技能，對學生未來的發(fā)展是有很大幫助的。如何設計一個使 學生容易理解、操作簡單、經濟、方便維修的實驗臺是這次設計的主要目的。 1.1.2 實驗臺設計的意義 、先進的汽車實驗、實訓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,滿足專業(yè)技術人才培養(yǎng)的要求。 可以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。 、與實踐相結合,提高學生的實際操作能力。 、伴隨汽車電器技術的進步,實驗臺還可以進行更新換代,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。 1.2 研究和發(fā)展現狀 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車作為一種代步工具，已經進入普及時代。目前，平均 每輛汽車上的電子裝備已經占到整車成本的 20%30%，一些高檔轎車上電器產品 所占比重更高，電器產品的費用已經占到整車成本的 50%以上。據美國汽車工業(yè)界的 預測，2003 年全球汽車電器產品的總銷售額將達 800 億美元。 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 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 1 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。 在教學中，汽車電器課不同于一般的理論課, 它不是通過在黑板上進行理論證明、 公式推導所能夠解決的。因此，學生很難真正理解汽車電器的組成、工作原理，要解 決電器設備的故障更加困難。只有設計一個直觀的實驗臺才能滿足教學的需要,目前 市場上銷售的電器實驗臺，雖然可以滿足教學要求，但是價格都比較昂貴、維修困難 不適合中小型學校教學。 1.3 設計的主要內容 由以上論述可知，威馳電器實驗臺主要由臺架和臺面組成。主要內容如下： 、電器實驗臺總體設計：要求實驗臺可以演示汽車電器系統(tǒng)（起動，充電，照 明，儀表，音響，刮水器等輔助電器系統(tǒng)）的工作原理，電器元件依據豐田威馳轎車 實際元件布局，實驗臺可以實現汽車電器系統(tǒng)功能演示，并可以設置不同教學故障。 、臺架及面板的設計：方便實驗教學，具有便于實驗測試操作。預留出汽車電 器故障檢測診斷接口。 、元件布局：符合汽車電器系統(tǒng)工作要求，具有規(guī)范性，方便理解汽車電器系 統(tǒng)結構原理。 、充電系統(tǒng)動力源設計：實現對汽車發(fā)電機的工作驅傳動，完成他激到自激過 渡。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 2 第 2 章 威馳汽車電器系統(tǒng)應用及工作原理 2.1 威馳汽車電氣系統(tǒng)及原理 2.1.1 電器系統(tǒng)的組成 1）電源系 包括蓄電池、發(fā)電機及其調節(jié)器，二者并聯，提供汽車用電設備所需的電能 2）啟動系 主要由起動機及其控制電路組成 3）點火系 汽油機所使用，是指在氣缸內產生電火花的全部設備，左右是在氣缸內形成高壓 電火花，以點燃混合氣 4）照明與信號系統(tǒng) 由各種照明燈和信號燈及聲音信號裝備組成，完成各種照明任務和向環(huán)境發(fā)出行 車信號，保障行車安全。 5）儀表和報警系統(tǒng) 包括各種儀表和報警裝置，用來檢測汽車、發(fā)動機的工作情況。 6）電子控制系統(tǒng) 包括發(fā)動機電子控制系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)、汽車懸掛系統(tǒng)等，主要由相應的傳感 器、電子控制單元、執(zhí)行器組成，完成相應對象或過程的控制。 7）輔助電器 車身電器及其他輔助電器。 2.1.2 工作原理 導線 表 2.1 導線顏色 B-黑 L-藍 R-紅 BR-棕 LG-淺綠 V-紫 G-綠 O-橙 W-白 GR-灰 P-粉紅 Y-黃 第一個字母表示基色 第二個字母表示條紋顏色 例如導線顏色編號為 L-V，則在實際電路中，導線的基本顏色為藍色，條紋顏色 為紫色。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 3 汽車電氣系統(tǒng)的導線采用低壓導線，隨著汽車用電設備的增加,安裝在汽車上的 導線也越來越多,為了便于識別和檢修汽車電器設備,通常將電線束中的低壓線采用不 同顏色組成，不同的車系導線的顏色不同。導線顏色用字母代號表示，字母代號的含 義見下表。 汽車線路由于車型結構、電氣設備的數量、安裝位置和接線方法的不同而各有差 異，但其線路都應遵循一定的原則，了解這些原則對讀圖是很有幫助的。 (1)汽車線路為單線制。單線連接是汽車線路的特殊性，它是指汽車上所有電氣 設備的正極均采用導線互相連接，而所有的負極則分別與車架或車身金屬部分相連， 即搭鐵。任何一個電路中的電流都是從電源的正極出發(fā)經導線流入用電設備后，由電 器設備自身或負極導線（全車有統(tǒng)一的顏色標識）搭鐵，通過車架或車身流回電源負 極而形成回路 6。 (2)各用電設備均采用并聯。汽車上的兩個電源（蓄電池與發(fā)電機）之間以及所 有用電設備之間，都是正極接正極，負極接負極，并聯連接。 (3)汽車線路為負極搭鐵。一般說來，汽車線路都是負極搭鐵，負極搭鐵對車架 或車身的化學腐蝕較輕，對無線電干擾較小。 (4)汽車線路有顏色和編號特征。為了便于區(qū)別各線路的連接，汽車所有低壓導 線，必須選用不同顏色的單色或雙色線，并在每根導線上編號，編號由生產廠家統(tǒng)一 編定。 (5)將導線做成線束。為了不使全車電線零亂，便于安裝和絕緣保護，將導線做 成線束。一輛車可以有多個線束。 1、熔斷器 熔斷器俗稱保險管，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 180320C 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。 2、連接器 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 4 連接器就是通常所說的連接插頭和插座，用于線束或導線與導線間的相互連接。 為了防止連接器在汽車行駛中脫開，所有的連接器均采用了閉鎖裝置。 要拆開連接器時，不允許在未解除閉鎖的情況下用力拉導線，這樣會損壞閉鎖或 連接導線。正確的拆卸方法是先壓下閉鎖，再把連接器拉開。 本次設計用到的連接器如圖 2.13. C9、組合開關 J1、J2、J22、J28、J29、J34、J35、J37、J38、J39、中繼接線器 圖2.1 連接器圖 3.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 4。 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)。 4、電源及起動系統(tǒng)電路 電源及起動系統(tǒng)由蓄電池電路、發(fā)電機工作電路、儀表板中的發(fā)電機警報燈電路 及起動機工作電路組成。 發(fā)電機是汽車上的主要供電設備，它與蓄電池并聯。其作用是：在汽車正常行使 時，向各用電設備供電，并及時對蓄電池進行補充充電。 5、輔助電器系統(tǒng) (1) 電動刮水器 威馳轎車電動刮水器采用了電動三連桿機構，并沒有多個球頭活結，轉動和換向 非常自如。 刮水器電機由一個永磁直流電機和一個蝸輪蝸桿減速器組成。為了確保擺桿與雨 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 5 刷器能在正常工作結束后回到前風窗玻璃下邊沿，在減速器蝸輪輸出軸的 背面裝有 自動復位導電片，并在減速器蓋板上帶有與導電片相接觸的導電觸點，再通過刮水器 開關的關閉檔位，共同完成刮水器的自動復位功能。 2.2 電路的讀圖和實驗臺線路分析 2.2.1 汽車線路遵循的一般原則 汽車線路由于車型結構、電氣設備的數量、安裝位置和接線方法的不同而各有差 異，但其線路都應遵循一定的原則，了解這些原則對讀圖是很有幫助的。 1、汽車線路為單線制。單線連接是汽車線路的特殊性，它是指汽車上所有電氣 設備的正極均采用導線互相連接，而所有的負極則分別與車架或車身金屬部分相連， 即搭鐵。任何一個電路中的電流都是從電源的正極出發(fā)經導線流入用電設備后，由電 器設備自身或負極導線（全車有統(tǒng)一的顏色標識）搭鐵，通過車架或車身流回電源負 極而形成回路 6。 2、各用電設備均采用并聯。汽車上的兩個電源（蓄電池與發(fā)電機）之間以及所 有用電設備之間，都是正極接正極，負極接負極，并聯連接。 3、汽車線路為負極搭鐵。一般說來，汽車線路都是負極搭鐵，負極搭鐵對車架 或車身的化學腐蝕較輕，對無線電干擾較小。 4、汽車線路有顏色和編號特征。為了便于區(qū)別各線路的連接，汽車所有低壓導 線，必須選用不同顏色的單色或雙色線，并在每根導線上編號，編號由生產廠家統(tǒng)一 編定。 下面介紹一些閱讀整車電路圖的基本方法： 1、按整車電路系統(tǒng)的各功能及工作原理把整車電氣系統(tǒng)劃分成若干個獨立的電 路系統(tǒng)，分別進行分析。這樣化整體為部分，可以有重點地進行分析。為了閱讀方便， 現在多數汽車的電路原理圖是按各個電路系統(tǒng)進行繪制的。 2、在分析某個電路系統(tǒng)前，要清楚該電路中所包括的各部件的功能、作用和技 術參數等。例如電路中的各種自動控制開關在什么樣的條件下閉合或斷開等等。 3、在閱讀電路圖時，應掌握回路原則，即電路中工作電流是由電源正極流出， 經用電設備后流回電源負極。電路中只有當電流流過用電設備時，用電設備才能工作。 4、按操縱開關的功能及不同工作狀態(tài)來分析電路的工作原理。如點火系供電， 點火開關應處于點火擋或啟動擋。在標準畫法的電路圖中，開關總是處于零位，即開 關處于斷開狀態(tài)；電子開關的狀態(tài)則視具體情形而定。所說的電子開關主要包括晶體 管及晶閘管等具有開關特性的電子元件。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 6 5、閱讀電路圖時，把含有線圈和觸點的繼電器看成是由線圈工作的控制電路和 觸點工作的主電路兩部分。主電路中的觸點只有在線圈電路中有工作電流流過后才能 動作。在電路圖中畫出的是繼電器線圈處于失電狀態(tài)。 6、讀接線圖時，要正確判斷接點標記、線型和色碼標志。相關知識已介紹。需 指出的是，標記顏色的字母因母語不同而有區(qū)別，美國、日本及我國采用英文字母； 德國采用德語字母；前蘇聯采用俄語字母。 總之，掌握這些讀圖的基本方法，只是為讀圖打下一定基礎。要達到快速準確的 讀圖，還需要不斷學習和實踐。 2.2.2 豐田威馳汽車電路圖的讀法實例 下面以威馳汽車刮水器和洗滌器、轉向燈電路為例，介紹威馳轎車電路的讀圖。 分析電路之前，首先要弄清以下內容，在進行分析。 （1）元件的安裝位置 拿到電路圖首先要找到該系統(tǒng)的主要電器元件，然后再進行線路分析，可以避免 盲目性。例如刮水器電機 F7、洗滌器電機 W1、刮水器和洗滌器組合開關 C9、點火 開關 I11 等配合元件的位置圖就能知道這些電器元件在實驗臺上的安裝位置。 （2）繼電器位置 在各系統(tǒng)的工作電路中經常出現一些繼電器，這些繼電器的位置可通過繼電器位 置圖獲得。如圖 3-2 所示。 在了解以上內容的基礎上，就可以進行電路分析了 7。 1、刮水器和洗滌器工作電路 （1）刮水器低速工作 如電路圖，點火開關打至點火擋，刮水器和洗滌器開關處于低速擋位置，刮水器 低速工作電流通路為：蓄電池正極-FL MAIN 2.0L 熔斷器-接線盒 1A 插頭的 1 號 端子-100A 熔斷器-接線盒 1D 插頭的 1 號端子 -接線盒 2B 插頭的 1 號端子- 25A 熔斷器-接線盒 2Q 插頭的 1 號端子- 點火開關 I11 的 AM1 端子-點火開關 I11 的 IG1 端子 -接線盒 2Q 插頭的 7 號端子- 繼電器 IG1 的 1 端子- 繼電器 IG1 的 2 端子-接線盒 2F 插頭的 11 號端子-中繼線連接器 J2 的 A 端子-負極搭鐵， 此時繼電器 IG1 吸合，電流經繼電器 IG1 的 5 號端子-繼電器 IG1 的 3 號端子- 25A 熔斷器-接線盒 2Q 插頭的 9 號端子- 刮水器和洗滌器開關 C9 的 8 號端子- 刮水器和洗滌器開關 C9 的 7 號端子- 配線連接器 ID4 的 7 端子-刮水器電機 F7 的 1 號端子（L-B 線）- 刮水器電機 F7 的 5 號端子（W-B 線）-負極搭鐵。 （2）刮水器高速工作 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 7 點火開關打至點火擋，刮水器和洗滌器開關處于高速擋位置，刮水器低速工作電 流通路為：蓄電池正極-FL MAIN 2.0L 熔斷器 -接線盒 1A 插頭的 1 號端子- 100A 熔斷器-接線盒 1D 插頭的 1 號端子- 接線盒 2B 插頭的 1 號端子-25A 熔斷 器- 接線盒 2Q 插頭的 1 號端子- 點火開關 I11 的 AM1 端子-點火開關 I11 的 IG1 端子- 接線盒 2Q 插頭的 7 號端子- 繼電器 IG1 的 1 端子-繼電器 IG1 的 2 端子- -接線盒 2F 插頭的 11 號端子- 中繼線連接器 J2 的 A 端子-負極搭鐵，此時繼電器 IG1 吸合，電流經繼電器 IG1 的 5 號端子-繼電器 IG1 的 3 號端子-25A 熔斷器- 接線盒 2Q 插頭的 9 號端子-刮水器和洗滌器開關 C9 的 8 號端子-刮水器和洗滌器 開關 C9 的 9 號端子-接線盒 2Q 插頭的 4 號端子 -接線盒 2H 插頭的 5 號端子- 刮水器電機 F7 的 4 號端子（ L-R 線）- 刮水器電機 F7 的 5 號端子（W-B 線）- 負 極搭鐵。 （3）刮水器間歇工作 點火開關打至點火擋，刮水器和洗滌器開關處于間歇速位置，刮水器間歇工作電 流通路為：蓄電池正極-FL MAIN 2.0L 熔斷器 -接線盒 1A 插頭的 1 號端子- 100A 熔斷器-接線盒 1D 插頭的 1 號端子- 接線盒 2B 插頭的 1 號端子-25A 熔斷 器- 接線盒 2Q 插頭的 1 號端子- 點火開關 I11 的 AM1 端子-點火開關 I11 的 IG1 端子- 接線盒 2Q 插頭的 7 號端子- 繼電器 IG1 的 1 端子-繼電器 IG1 的 2 端子- -接線盒 2F 插頭的 11 號端子- 中繼線連接器 J2 的 A 端子-負極搭鐵，此時繼電器 IG1 吸合，電流經繼電器 IG1 的 5 號端子-繼電器 IG1 的 3 號端子-25A 熔斷器- 接線盒 2Q 插頭的 9 號端子-刮水器和洗滌器開關 C9 的 8 號端子-刮水器和洗滌器 開關 C9 的 7 號端子-配線連接器 ID4 的 7 端子- 刮水器電機 F7 的 1 號端子（L-B 線）- 刮水器電機 F7 的 5 號端子（W-B 線）-負極搭鐵。此時，刮水器電機 F7 的 3 號端子內線路吸合，前刮水器電機 F7 停止工作，如此反復達到間歇刮水的目的。 （4）洗滌器工作 點火開關打至點火擋，刮水器和洗滌器開關處于洗滌擋位置，洗滌器工作電流通 路為：蓄電池正極-FL MAIN 2.0L 熔斷器-接線盒 1A 插頭的 1 號端子-100A 熔 斷器- 接線盒 1D 插頭的 1 號端子- 接線盒 2B 插頭的 1 號端子-25A 熔斷器-接 線盒 2Q 插頭的 1 號端子- 點火開關 I11 的 AM1 端子-點火開關 I11 的 IG1 端子- 接線盒 2Q 插頭的 7 號端子-繼電器 IG1 的 1 端子 -繼電器 IG1 的 2 端子- 接線盒 2F 插頭的 11 號端子- 中繼線連接器 J2 的 A 端子 -負極搭鐵，此時繼電器 IG1 吸 合，電流經繼電器 IG1 的 5 號端子-繼電器 IG1 的 3 號端子-15A 熔斷器- 接線盒 2H 插頭的 21 號端子-噴洗器電機- 刮水器和洗滌器開關 C9 的 4 號端子-刮水器 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 8 和洗滌器開關 C9 的 5 號端子- 中繼線連接器 J14 的 A 端子-負極搭鐵 5。 2、轉向信號燈工作電路 (1)左轉向燈工作 點火開關打至點火擋，轉向信號開關處于左轉向位置，工作電流通路為：蓄電池 正極-FL MAIN 2.0L 熔斷器-接線盒 1A 插頭的 1 號端子-100A 熔斷器-接 線盒 1D 插頭的 1 號端子-接線盒 2B 插頭的 1 號端子-25A 熔斷器-接線盒 2Q 插頭的 1 號端子-點火開關 I11 的 AM1 端子-點火開關 I11 的 IG1 端子-接線 盒 2Q 插頭的 7 號端子-繼電器 IG1 的 1 端子-繼電器 IG1 的 2 端子-接線盒 2F 插頭的 11 號端子-中繼線連接器 J2 的 A 端子-負極搭鐵，此時繼電器 IG1 吸合，電流經繼電器 IG1 的 5 號端子-繼電器 IG1 的 3 號端子-10A 熔斷器- 接線盒 2P 插頭的 5 號端子-中繼線連接器 J33 的 E 端子-轉向信號閃光器繼電 器 T4 的 1 號端子-轉向信號閃光器繼電器 T4 的 7 號端子-中繼線連接器 J2 的 A 端子-負極搭鐵，同時，蓄電池正極-FL MAIN 2.0L 熔斷器-接線盒 1A 插 頭的 1 號端子-10A 熔斷器-接線盒 1 插頭-接線盒 2H 插頭的 19 號端子- 接線盒 2T 插頭的 4 號端子-轉向信號閃光器繼電器 T4 的 4 號端子-轉向信號閃 光器繼電器 T4 的 3 號端子-各左轉向燈-負極搭鐵。 (2)右轉向燈工作 點火開關打至點火擋，轉向信號開關處于右轉向位置，工作電流通路為：蓄電池 正極-FL MAIN 2.0L 熔斷器-接線盒 1A 插頭的 1 號端子-100A 熔斷器-接 線盒 1D 插頭的 1 號端子-接線盒 2B 插頭的 1 號端子-25A 熔斷器-接線盒 2Q 插頭的 1 號端子-點火開關 I11 的 AM1 端子-點火開關 I11 的 IG1 端子-接線 盒 2Q 插頭的 7 號端子-繼電器 IG1 的 1 端子-繼電器 IG1 的 2 端子-接線盒 2F 插頭的 11 號端子-中繼線連接器 J2 的 A 端子-負極搭鐵，此時繼電器 IG1 吸合，電流經繼電器 IG1 的 5 號端子-繼電器 IG1 的 3 號端子-10A 熔斷器- 接線盒 2P 插頭的 5 號端子-中繼線連接器 J33 的 E 端子-轉向信號閃光器繼電 器 T4 的 1 號端子-轉向信號閃光器繼電器 T4 的 7 號端子-中繼線連接器 J2 的 A 端子-負極搭鐵，同時，蓄電池正極-FL MAIN 2.0L 熔斷器-接線盒 1A 插 頭的 1 號端子-10A 熔斷器-接線盒 1 插頭-接線盒 2H 插頭的 19 號端子- 接線盒 2T 插頭的 4 號端子-轉向信號閃光器繼電器 T4 的 4 號端子-轉向信號閃 光器繼電器 T4 的 2 號端子-各右轉向燈-負極搭鐵 8。 2.3 本章小結 本章首先確定了全車線路中的基本元件，全車線路中的基本元件與實車一致，以 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 9 方便學生與實車對照。實驗臺電路連接方式與實車一致，并分析了豐田威馳汽車電路 圖的讀圖方法。 第 3 章 電器實驗臺的設計 3.1 實驗臺的總體設計要求 電器實驗臺的設計要滿足教學的需要, 即具有良好的示教效果以及便捷的操控性 能。同時進行相關輔助功能的開發(fā), 從而鍛煉學生的工程實踐應用能力。具體要求體 現以下幾個方面： 、選型。在選擇參照車型時應充分考慮它的代表性，因此要使所選擇的電器系 統(tǒng)在實際工作性能上能夠反映現代汽車技術的先進性，體現發(fā)展的趨勢和潮流，同時 具有普及性，便于汽車工程相關專業(yè)實踐教學環(huán)節(jié)的展開；并且所選擇車輛具有鮮明 技術特色。 、服務教學。因為設計是為教學服務的，因此在設計實施的具體過程中，首要 的問題就是要保證電器系統(tǒng)的工作性能以及每一個器件的工作原理均得到體現，表達 要力爭簡單、明了，使用起來方便快捷，設置故障診斷功能有利于提高學生的工程實 踐運用能力。 、實驗臺布局。在考慮布局合理、結構緊湊的同時, 還要便于教學并注意各個 電器元件在工作時相互之間功率的匹配。 此外，要求實驗臺具有直觀形象的教學演示功能以及良好的操縱控制性能。 3.2 威馳汽車電器實驗臺的設計 電器實驗臺的設計要實現良好的操控性能及示教效果,要求臺架結構穩(wěn)定, 并考慮 到電器系統(tǒng)構件的支撐及定位緊湊、臺面質量分布均勻度、臺面的整潔度、臺面穩(wěn)定 性、運動件與固定件是否發(fā)生干涉等因素。 3.2.1 臺面設計 電器實驗臺的板面設計和制作主要依據威馳轎車的車身線束進行布置,同時也參 照了威馳車身的各電器元件的布置情況。板面尺寸的確定主要依據各個電器元件的形 位尺寸和位置尺寸,根據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,把布置在板面輪廊上的元件的位置確定下來，初步估算板面采用 1800100060（單位：mm）。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 10 3.2.2 臺架的選材 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。 3.2.3 臺架的設計 圖3.1 臺架圖 1前照燈；2霧燈；3刮水器；4噴水盒；5繼電器；6儀表盤；7后視鏡；8ECU； 9信號發(fā)生器；10尾燈；11門鎖；12牌照燈；13喇叭；14玻璃升降機；15控制區(qū)。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 11 圖3.2 實驗臺臺面布置圖 臺架的制作方案：為了更好地達到汽車電器系統(tǒng)實驗臺的設計目的和完成預期的 效果，為教學提供更直觀、生動的教學模具，完成發(fā)動機各工況的模擬，實驗臺的工 作原理及故障演示，初步選擇臺架為如圖 3.1 所示，電器實驗臺臺架的設計是根據板 面的布置情況和大小,以及某些元件的傳動需要來進行設計的,以 45 鋼的角鐵和方鋼為 主,各連接處采用焊接和螺栓聯接,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。臺架的 尺寸：長*高*寬=1600850850 （單位：mm） 。 3.3 實驗臺面板設計 實驗臺上合理的布置前照燈、尾燈、霧燈、儀表盤、傳感器、繼電器、開關、 ECU 等電器元件。各區(qū)域設計力爭緊湊演示板尺寸為 1600 mm850 mm，臺面中 部布置儀表盤，顯示系統(tǒng)的工作信息，具體位置如圖 3 .2 所示。 為了演示實驗臺的教學功能，需要設計電源系統(tǒng)（如圖 3.3） 圖3.3 電源與發(fā)電啟動系統(tǒng) 臺架的校核 臺架有 2 個穩(wěn)定的位置，即水平位置和水平方向呈 50夾角的位置。 （1）水平狀態(tài)時，臺架所受的重力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，此時臺架處于穩(wěn)定狀態(tài)。 （2）水平呈 50夾角位置時（指翻轉狀態(tài)） ，整個板面的質心 G 向左邊偏移， 偏移量為： 803.5cos2.50cos1k 由于臺架設計有增加翻轉平衡度的附加支撐腿，將板的重力 G 分解成垂直板面 向下的力 F 和沿著板面向下的力 F 時（如圖 3.1 所示） ，此時沿順時針方向的回復力 矩： 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 12 NkgNLGLFM 5.612./8.9502cos211 而逆時針反向的反轉力矩 M=，由于 F 通過軸的中心，力臂 L=0,所以 M=0，故 板面只受到回復力矩 M 作用，而此時又有支撐臂阻擋，因此，能夠保持穩(wěn)定狀態(tài)。 （3）對支撐桿的剪切校核。選取螺栓的材料為 Q235 號鋼，查表得知，因此裝 配時不嚴格控制預緊力，在板面翻轉的過程中螺栓的受力隨角度的不同而改變，查表 得知切許用切應力: 。5.3/S 求得: ).2,.1( 4908724/1 mLFLNgmGpas N97.31465cos 解得螺栓受力剪切力： 85.2/197.34/1 MPaMdSF 35.8103./485.5 622 對合葉的剪切校核。合葉所受合力為： aGF 71.081036.5.91085sin37si6 滿足條件。同時為實現板面的翻轉功能，連接板面的曲柄連桿機構上臂短、下臂 長，保證板面展開處在最大角度位置，使板面保持在與水平呈50的位置上，板面的 質心在附加腿的范圍內，從而實現穩(wěn)定控制。 3.4 附屬件的定位與設計 3.4.1 電動機的選擇 因威馳汽車的車用發(fā)電機的額定功率為 0.6kw,額定轉速為： 4000r/min，所以要 求選用的電動機的額定功率應大于發(fā)電機的額定功率。考慮到電動機的工作環(huán)境, 選 用 Y 系列的三項鼠異步電動機。 (1)電動機的型號：Y90L-2。 (2)電動機的基本參數：額定功率為:0.75kw；滿載轉速為：2825r/min；質量為： 16kg；電動機外型：長寬高=285165170（單位：mm） ；軸伸尺寸： DE=1940（單位：mm） ；電動機中心高 H 為：80（單位：mm） 。 3.4.2 V 帶及帶輪的設計 為實現可靠的傳動, 依據設計目的, 考慮到實驗臺是用于教學, 工作時間短, 且 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 13 周期性工作。選擇帶傳動, 皮帶的工作表面在短期內不會過量磨損, 而使用壽命能夠 足夠長,無需經常更換9。 1、設計的主要技術參數 電動機的轉速 n1=2825r/min 發(fā)電機的 n2=4000r/min 發(fā)電機的輸入功率 P=0.6kw 2、V 帶的結構與規(guī)格 普通 V 帶已經標準化有 Y、A、B、C、D、E 七種型號。七種型號的普通 V 帶截 面尺寸依次增加，截面大的普通 V 帶在同樣條件下可傳遞的功率也大，帶的尺寸見 表 3.1 所示。 表 3.1 V 帶截面尺寸（GB/T11544-1997） 型 號 Y Z A B C D E 頂寬b 6 10 13 17 22 32 38 節(jié)寬bp 5.3 8.5 11 14 19 27 32 高度h 4.0 6.0 8.0 11 14 19 23 楔角 40 每米質量q/(kg/m) 0.02 0.06 0.10 0.17 0.30 0.62 0.90 V 帶分為普通 V 帶、窄 V 帶、聯組 V 帶、齒形 V 帶等多種類型，其中普通 V 帶 應用最廣。本次設計選用普通 V 帶。 (1)帶的結構由強力層、壓縮層和包封層組成，見圖 3.4。承受負載拉力的主要是 強力層，由橡膠構成的上下部分壓縮層承受彎曲時的拉伸和壓縮，強力層由化學纖維 做成簾布芯或繩芯。繩芯結構的強力層柔軟、易彎曲，壽命也長，可用于較小的帶輪。 如圖 3.5，當帶受縱向彎曲時，在帶中保持原長度不變的周線稱為節(jié)線；由全部 節(jié)線構成的面稱為節(jié)面。帶的節(jié)面寬稱為節(jié)寬（bp） ，節(jié)寬在帶受縱向彎曲時其長度 是不變的。V 帶輪上，與帶輪輪槽的基準寬度相對應的帶輪直徑稱為基準直徑 d（見 表 3.8） 。 V 帶在規(guī)定張緊力作用下，位于帶輪基準直徑上的周線長度為基準長度 Ld。普 通 V 帶的基準長度系列和帶長修正系數如表 3.2。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 14 圖3.4 帶的結構圖 圖3.5 帶的受力圖 表 3.2 V 帶基準長度 Ld 和帶長修正系數 KL 基準長度 普通V帶 Ld/mm Y Z A B C 400 0.96 0.79 450 1.00 0.80 500 1.02 0.81 560 0.82 630 0.84 0.81 710 0.86 0.83 800 0.90 0.85 900 0.92 0.87 0.82 1000 0.94 0.89 0.84 1120 0.95 0.91 0.86 1250 0.98 0.93 0.88 1400 1.01 0.96 0.90 1600 1.04 0.99 0.92 0.83 1800 1.06 1.01 0.95 0.86 2000 1.08 1.03 0.98 0.88 (2)單根普通 V 帶的許用功率 在傳動過程中，一旦帶在帶輪上打滑或帶發(fā)生疲勞損壞（如脫層、撕裂或拉斷） ， 帶傳動就無法完成運動不能傳遞動力。因此帶傳動的設計準則應同時考慮這兩方面的 因素，既保證帶不打滑，又具有一定的疲勞壽命。 為了保證帶傳動不出現打滑，單根普通 V 帶能傳遞的功率 10)(10)( 110 veAveFPff (3.1) 式中：A 為單根普通 V 帶的橫截面積。 為了使帶具有一定的疲勞壽命，應使 (3.2)1maxcb 故緊邊拉應力 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 15 (3.3)cb1 式中： 為帶的許用應力。 將(3.3)代入公式（ 3.1）得帶傳動在既不打滑又有一定壽命時，單根 V 帶能傳遞 的功率 kWAvePfcb10)(0 (3.4) 影響帶傳動工作情況的因素有很多，用(3.4)算出的功率 P0 為單根 V 帶的某一特 定條件下的功率。這一特定條件是：載荷平穩(wěn)、包角 、帶長 Ld 為特1=（即 =1) 定長度、抗拉體為化學纖維繩芯結構的條件下，這一特定條件下的單根普通 V 帶所 能傳遞的功率 P0 為基本額定功率。見表 3.3。 表 3.3 單根普通 V 帶的基本額定功率 P0 型號 小帶輪 基準直 徑 d1/mm 小帶輪轉速n1/(r/min) 2000 2400 2800 3200 3600 4000 5000 6000 50 0.20 0.22 0.26 0.28 0.30 0.32 0.34 0.31 56 0.25 0.30 0.33 0.35 0.37 0.39 0.41 0.40 63 0.32 0.37 0.41 0.45 0.47 0.49 0.50 0.48 71 0.39 0.46 0.50 0.54 0.58 0.61 0.62 0.56 80 0.44 0.50 0.56 0.61 0.64 0.67 0.66 0.61 Z 90 0.48 0.54 0.60 0.64 0.68 0.72 0.73 0.56 表 3.4 包角修正系數 K 包角 /(0)1180 170 160 150 140 130 120 110 K1.00 0.98 0.95 0.92 0.89 0.86 0.82 0.78 表 3.5 單根普通 V 帶 i 1 時額定功率的增量0P 傳動比i 小帶輪輪 速 n1(r/min) 1.00- 1.01 1.02- 1.04 1.05- 1.08 1.09- 1.12 1.13- 1.18 1.19- 1.24 1.25- 1.34 1.35- 1.51 1.52- 1.99 2 400 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 730 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.02 800 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02 980 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02 0.02 1200 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02 0.02 0.03 1460 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02 0.02 0.02 0.03 Z 2800 0.00 0.01 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 0.04 0.04 0.04 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 16 對于上述特定條件不同的工作條件，單根普通 V 帶所能傳遞的功率是在單根普 通 V 帶基本額定功率 P0 值的基礎上加以修正得到的。修正后即得實際工作條件下， 單根 V 帶所能傳遞的功率P0稱為許用功率。 LKP)(00 (3.5) 式中： 功率增量，考慮傳動比 i 1 時，帶在大輪上的彎曲應力較小，0P 帶在壽命相同條件下，可增大傳遞的效率。普通 V 帶的 值見表 3.4；0 包角修正系數，考慮 時對傳動能力的影響，見表 3.5K018 帶長修正系數，考慮帶長不為特定長度時，帶長度對傳動能力的L 影響，見表 3.2。 3、V 帶傳動的設計 帶傳動設計的原始數據一般有：傳動用途，載荷性質，傳遞的額定功率 P，帶輪 的轉速，帶傳動外廓尺寸的要求。 普通 V 帶傳動的設計任務主要是：選擇合理的傳動參數，確定 V 帶型號，長度 和根數，確定帶輪的材料和尺寸。普通 V 帶的設計步驟如下 . 表 3.6 工作情況系數 KA 原 動 機 電動機（交流啟動、三角啟動、 直流并勵） 、四缸以上的 內燃機 電動機（聯機交流啟動、直流復 勵或串勵） 、四缸以下的內燃機 每天工作小時數/h 載荷性質 工作機 16 16 載荷變動 很小 液體攪拌機、 通風機和鼓 風機、輕負 荷輸送機 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 載荷變動 小 帶式輸送機、 通風機發(fā)電 機 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 載荷變動 較大 制磚機、往 復式水泵和 壓縮機 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 載荷變動 很大 破碎機、磨 碎機 1.3 1.4 1.5 1.5 1.5 1.8 (1)計算功率 Pc 已知電動機轉速 n1=2825r/min,發(fā)電機轉速 n2=4000r/min,發(fā)電機的輸入功 P=0.6KW 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 17 查表 3.6 得 KA=1.0 故 Pc= KAP=1.00.6=0.6KW (2)選擇 V 帶型號 選擇普通 V 帶 根據計算功率 Pc=0.6KW 和小帶輪轉速 n1=2825r/min 此坐標位于 Z 型處，選用 Z 型計算 (3)求大、小帶輪基準直徑 d1、d2 由表 3.7 d2 應不小于 50 現取 d2=75mm 得mnd1075).01(2854)1(2 誤差 故允許。 %.|-69|i 表 3.7 V 帶輪基準直徑系列 型 號 Y Z A B C 最小基準直徑dmin/mm 20 50 75 125 200 注：V帶輪的基準直徑系列為20 22.4 25 28 31.5 35.5 40 45 50 56 63 71 75 80 85 90 95 100 106 112 118等。 (4)驗算帶速 V smnd/7.1506471062 帶速在 525m/s 范圍內，合適 (5)求 V 帶基準長度 Ld 和中心距 a 初步選取中心距 a0 a0=1.4(d1+d2)=1.4(108+75)=256.2mm 取 a0=300mm 0.7(d1+d2)=128mm a060 - - - - 38 對 應 的 d - 80 118 190 315 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 19 圖3.4 V 帶輪圖 4、V 帶輪結構設計 根據表 3.8 d1=2d=219=38mm L=2d=219=38mm。 基準直徑 dd=108mm da=dd+2ha=108+22=112mm b=8.5mm ha=2 hf=7.0 e=12 f=7 =5.5 B=2f=27=14 =340。 帶輪如圖 3.4 所示。 3.4.3 鍵的選擇 由于 d=19mm 所以根據機械設計手冊選擇 A 型鍵 鍵 6638 GB/T1096-200310。 3.5 本章小結 本章首先設計了實驗臺的臺架、臺面，并確定了附屬件的定位，著重論述了 V 帶輪的設計與校核，最后確定了本實驗臺所能實現的功能 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 20 第 4 章 電器實驗臺的故障檢修 4.1 基本測量技術 萬用表是在檢修電路時，最長使用的測量工具。下面介紹一下使用指針式萬用表 對汽車電器中常用電子元件的測量方法。 4.1.1 電阻檢測法 電阻檢測法又稱測電阻法。該方法操作簡單、安全，但只適用于對分離元件的故 障檢測。具體操作步驟如下： 1、了解待檢測元件的正常電阻特性不同，要用電阻檢測法檢測元件故障，首先 就要了解被測元件的正常電阻值。當然對汽車器件電阻值的了解，很多時候并不需要 嚴格查對廠家數據標準，而只需大致了解普通電器(如燈泡、線圈等)電阻變化規(guī)律(功 率越大阻值越小) 、阻值范圍（零點幾歐至百歐左右)和特殊器件(如開關、導線、電子 器件) 的電阻特性要求即可。 2、萬用表電阻檔測量待檢元件電阻值，測量前應針對不同元件的電阻值數量級 別選擇不同量程，再進行測量。對電子元件要調換表筆分別測其正、反向電阻(注意 在量程選擇后，測量前對萬用表內電阻校零。) 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 21 3、用測量值與元件的正常電阻值比較，并判斷檢測元件的故障：（1）二者相等 （或在允許范圍內近似相等） ，說明器件無故障。 （2）測量值為無窮大，說明斷路 （測量值比正常值明顯增大，說明接觸不良)。 （3）測量值為 0，說明短路(測量值比 正常值明顯小，說明局部短路)。 4.1.2 電壓檢測法 電壓檢測法又稱測電壓法，它適用于對整體電路(全電路)斷路故障部位的判斷， 具體操作如下： 1、開關閉合，讓電路通電(帶電)。 2、把萬用表檔位選擇開關置于直流 50V 檔。 3、把萬用表黑表筆搭鐵，紅表筆從電源正極開始，按電流的流經電路的先后順 序依次移動。凡指針指示 12V 的部位都無故障。若表筆移動到某處時， 指針指示值 忽然變?yōu)?0 或明顯減小，則此處即為故障所在，指示值為 0，說明斷路；指示值明顯 減小，說明接觸不良。 4.2 汽車電路檢修方法 4.2.1 直觀診斷法 汽車電路發(fā)生故障時，有時會出現冒煙、火花、異響、焦臭、發(fā)熱等異?，F象。 這些現象可通過人的眼、耳、鼻、身感覺到，從而可以直接判斷出故障所在部位。例 如汽車行駛中，突然發(fā)現轉向燈和轉向指示燈均不亮故障，用手一摸，發(fā)現閃光器發(fā) 熱燙手，說明閃光器以被燒壞 11。 4.2.2 斷路法 汽車電路設備發(fā)生搭鐵(短路)故障時，可以用斷路法判斷，即將懷疑有的搭鐵故 障的電路段斷路后，根據電器設備中搭鐵故障是否還存在，判斷電路搭鐵的部位和原 因。如行駛時，聽到電喇叭長嗚，則可以將繼電器“按鈕”接線柱上的導線拆開，此 時如果喇叭停鳴，則說明喇叭按鈕至繼電器這段電路中有搭鐵現象。 4.2.3 短路法 汽車電路中出現斷路故障，還可以用短路法判斷，即用起子或導線將被懷疑有斷 踏故障的電路短接，觀察儀表指針變化或電器設備工作狀況，從而判斷出該電路中是 否存在斷路故障。例如懷疑汽車電路中的各種開關有故障，可用導線短接來判斷開關 是好還是壞。 4.2.4 試燈法 試燈法就是用一只車用燈泡作為試燈，檢查電路中有無電路故障。例如用試燈的 一端和交流發(fā)電機的“電樞”接線柱連接，另一端搭鐵。如果燈不亮，說明蓄電池至 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 22 交流發(fā)電機“電樞”接線柱間有斷路現象；若燈亮，說明該段線路良好。 4.2.5 儀表法 觀察汽車儀表板上的電流表、水溫表、燃油表、機油壓力表等的指示情況，判斷 電路中有無故障。 4.3 本章小結 本章介紹了本實驗臺的檢測方法。學生可以運用不同的檢測方法進行檢測。 第 5 章 威馳電器實驗臺的功能開發(fā) 作為有一定使用年限的教學設備，實驗臺的后續(xù)功能開發(fā)是很有必要的。本設計 主要是從以下幾方面入手。 第一、設備本身進行升級 前面我們已經對汽車電子技術的發(fā)展有了較為詳細的認識，看見未來電子設備的 發(fā)明創(chuàng)造會越來越快，隨之更替的速度也會加速，這對已經完成制作的實驗臺無疑是 難以跟上其步伐的。這時只有對其升級，在其原有設備的基礎上對淘汰較快的進行更 換，以達到充分利用設備潛能的目的，不斷的延續(xù)實驗臺的使用壽命，減少不必要的 資金投入。 第二、通過預留外界端口或是對其控制線路進行可行范圍內的改造 這樣做可以對一些原本不能在實驗臺實現的功能進行演示，讓同一個實驗臺可以 完成多個實驗項目，就好象又為此購置了一個實驗臺一樣，符合經濟性的要求。例如， 在實驗臺接有自診斷端口接頭，一旦接上轉用的診斷設備就能實現模擬的診斷過程， 充分展示數據流功能。如果有相應的發(fā)動機實驗臺架，將其進行連接，便能真正的演 示汽車的大部分使用工況，這實際上是對已有臺架的功能進行的很大的擴充。 第三、實驗臺的控制功能升級 根據汽車電器系統(tǒng)中使用的傳感器的工作特性,利用單片機編程模擬信號,同時實 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 23 現相應的演示功能。并且在信號調試過程中了解車用電器系統(tǒng)信號的特征,完善實驗 臺電器系統(tǒng)裝備,實現電器系統(tǒng),電控系統(tǒng)功能合一。同時在故障診斷能力提出更高的 要求,能夠在更大程度加強對于學生工程實踐應用能力的培養(yǎng)。汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展, 汽車控制裝備的廣泛應用,勢必對汽車相關專業(yè)從業(yè)人員的素質要求越來越高。為更 好的適應電子技術的更新,豐田威馳轎車實驗臺對于提升學生的工程實踐能力會將起 到巨大的作用。 第四、用單片機 根據各個傳感器的工作特性，利用單片機或是其他的模擬設備對其采集信號、傳 輸信號、反饋信號的功能進行全程模擬，只要程序編的到位就能脫離實際的發(fā)動機實 驗強大的功能模擬。這樣做還具有許多的優(yōu)點： 1、單片機系統(tǒng)結構小，質量輕，可以在不更換臺架的基礎上，安裝在同一個臺 架上； 2、硬件的購置費用低經濟上成為可能； 3、功能強大，可以通過系統(tǒng)外圍設備任意輸入