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捷達汽車電器實驗臺設計 摘要:依據都市先鋒(捷達王GrX)的車身電器設計一個實驗臺，此實驗臺可以模擬電源及起動系、照明系、信號系 統及輔助電器系統的實際工作情況。通過實際演示和排除故障使學生對每個電器元件和整個電器系統有更加深刻 的理解，從而達到理論聯系實際的目的。 關鍵詞:模擬;電器;故障;實驗臺;設計 電子技術在汽車上的廣泛應用使汽車性能和結構不斷 改進和提高。在原來汽車電器系統的基礎上，采用電子技 術，一方面提高原機械零件的工作性能及可靠性;另一方面 滿足人們對汽車整體性能的要求，使汽車更加豪華、先進、舒 適和安全。 現代轎車廣泛采用電子技術，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它故障，約占40%一 60%，這對從事汽車工程相關專業的人員提出了更高的要 求。對于汽車專業技術人才培養來說，如何使理論與實踐相 結合，提高工程實踐能力，是一項重要的課題。 1捷達(GTX)電器實驗臺的設計 1.1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，從而鍛煉學生的工程實踐應用能力。具體要求體現以下 J七個方面: l)選型。具有代表性、普及性，同時具有鮮明技術特色。 2)服務教學。示教效果簡單、明了，操控方便快捷;并且 具有故障診斷功能，以利于提高學生的工程實踐運用能力。 3)實驗臺布局。在考慮布局合理、結構緊湊的同時， 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。 4)實驗臺功能開發。預留外接端子連接其他設備的插 接件，為實驗臺的功能擴展和更新元件提供基礎和應用平 乙入 「習O 1.2選擇車型 結合設計要求的普及性、代表性、特色性，中低檔經濟型 轎車就在設計所考慮的范圍內。捷達GTX經過不斷發展與 完善，不但技術含量較高，還有許多自身的技術特色，并且是 我國國內目前保有量最多和受歡迎程度最高的普及型轎車 之一，在很大程度上能代表我國轎車行業的先進水平。具有 一定的代表性和可以開發利用的前景。綜合以上，設計車型 選定為捷達GTX型轎車。 1.3捷達GTX電器實驗臺的設計與校核 電器實驗臺的設計要實現良好的操控性能及示教效果， 要求臺架可以實現翻轉折疊，并考慮到電器系統構件的支撐 及定位緊湊、臺面質量分布均勻度、臺面的整潔度、臺面穩定 性、運動件與固定件是否發生干涉等因素。 1.3.1臺面設計 電器實驗臺的板面設計和制作主要依據捷達(汀X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。該設計可以合理地利用板面空間，還可以盡最 大可能地再現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 板面輪廓上的元件的位置確定下來。 1.3.2臺架的設計 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進行的，電器實驗臺為平面可翻轉 折疊式，有良好的穩定性和足夠的強度來支撐板面，能翻轉 便于教學。由于實驗臺上裝有起動機、發電機以及帶動發電 機的電動機，為了不增加板面的負荷，利于翻轉，在板面下方 的臺架上裝一U型架，將發電機輸出端導線沿著臺面翻轉 合葉處引上臺面，從而使發電機和電動機不參與翻轉。 1.3.3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，其強度不低于原材料的強度，可以達到支 撐臺面及固定、穩定的作用。為了移動方便，采用橡膠輪，起 到減震的作用。 1.3.4對臺架的強度校核 臺架有2個穩定位置，即水平位置和與水平方向成70c 夾角的位置。 1)水平狀態時，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，此時臺架處于穩定狀 態。 1.4附屬件的選擇與定位 1.4.1電動機的選擇 因捷達王的車用發電機的額定功率為1.26kw，額定轉 速為600Or/而n，所以要求選用的電動機的額定功率應大于 發電機的額定功率。考慮到電動機的工作環境，選用Y系列 的三項鼠籠式異步電動機。 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，且周期性工作。選擇V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。 1.4.2發電機及電動機位置的確定 發電機是汽車電器設備的重要元件之一，是汽車電源系 統的主要來源，在汽車正常運行時，除向全部用電設備(除起 動機外)供電之外，還可以為蓄電池充電。 因為發電機工作轉速約為6000r/而n，質量在Zkg左 右，與其配合用的電動機質量為電器元件中最大的(含電動 機轉動)，對整個實驗臺的穩定性會產生一定影響。 考慮以上原因，把發電機及電動機的位置確定在板面下 方的底架上，由板面位置示意圖可以清晰看到發電機的位 置，如圖2所示。 〔汀X電器進行了一系列的挑選，局部做出替換如下: 1)所選電器元件包括蓄電池、發電機、大燈、儀表盤、中 控門、電動車窗等。 2)元件的替換。從實用美觀考慮，對部分元件進行調 整例如，汽車上的喇叭開關是方向盤的頂蓋，而實驗臺用 按鍵開關替代;考慮到教學的針對性及臺架的整體布局，選 用電動機代替發動機帶動發電機轉動。 1.5.2捷達電器常見故障列表 為實現對于實驗臺教學診斷功能，將常見的電器系統故 障進行歸納總結，選取具有代表性的故障為參考，進而實現 相關故障的設置與診斷。電器系統常見故障如表1所示。 1.5.3實驗臺電器系統故障的設置 為實現教學目的，根據表1中常見的故障，在實驗臺設 置故障斷路，例如車燈不亮會有很多種原因:蓄電池可能電 量不足、保險絲可能燒壞、車燈燈絲可能燒壞，學生在診斷過 程中結合實驗臺電路進行查找，就會發現具體原因及問題所 在。了解電器系統工作原理的同時，提高工程分析能力。 充分考慮實驗臺的局限性，設置的故障點全部為電路的 故障，使學生結合電路圖快速查找故障。 2捷達電器實驗臺的升級 作為有一定使用年限的教學設備，實驗臺的后續功能開 發是很必要的。為了充分實現教學功能，要求在使用過程中 不斷完善實驗臺的相關功能，進行定期更新升新升級。 2.1設備本身進行升級 電子設備更新越來越快，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，不斷延 續實驗臺的使用壽命，減少不必要的資金投人。 2.2通過預留端口或改造其控制線路進行升級 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。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 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很大的擴充。 2.3實驗臺的控制功能升級 根據汽車電器系統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信號的特征，完善實驗臺電器 系統裝備，實現電器系統、電控系統功能合一。同時在故障 設置以及故障診斷過程使用遙控器進行控制，操作便捷的同 時對學生的故障診斷能力提出更高的要求，能夠在更大程度 上加強對學生工程實踐應用能力的培養。 3結束語 汽車行業的迅猛發展，汽車控制裝備的廣泛應用，勢必 對汽車相關專業從業人員的素質要求越來越高。為更好地 適應電子技術的更新，捷達GTX型轎車實驗臺對于提升學 生的工程實踐能力將會起到巨大的作用。 參考文獻 1」呂傳章 . 汽車維修與檢測診斷【MJ . 北京:人民交通出版社，2001 . 仁2習沈樹盛 . 汽車電器維修經驗集〔M皿.成都:四川科學技術出版社，2僅抖. 〔3」汪立亮現代汽車電器設備原理與檢修〔M〕.北京:電子工業出版 社，2001 . 〔4〕嚴烈 . AutoCAI)2000機械工程繪圖實例寶典〔M〕.北京:冶金工 業出版社，2001 . [5」劉瑞新，趙淑萍，朱世同 . Aut以二AD2000應用教程【M] ， 北京:機 械工業出版社，2000 . 否6」裘玉平 . 汽車電器設備維修廠M].北京:人民交通出版社，1997 ， 仁7」張鳳山，王穎 . 國產轎車故障診斷與排除精選[Ml . 北京:機械工 業出版社，加03 . 仁8〕秦明華汽車電器與電子技術仁M〕 . 北京:北京理工大學出版社， 2003 .

回答者：2016-04-17 00:00