汽車(chē)自動(dòng)變速器實(shí)驗臺的研制分析

1、概述

本文設計的奧迪A6 AT實(shí)驗臺是以室內多媒體教學(xué)為重點(diǎn)，故明確的目標就是設計盡量簡(jiǎn)潔、合理、直觀(guān)并安全，有針對性地確定實(shí)驗臺結構，選擇各元器件，連接電路，以便能使學(xué)生在實(shí)驗期間直觀(guān)地了解掌握AT的工作原理并使之加深印象，達到良好的教學(xué)效果。

2、系統的總體設計

2.1實(shí)驗臺總體方案的選擇和確定實(shí)驗臺架采用剛架結構形式支承整個(gè)系統，這樣既能減少材料節省成本，也減輕了整個(gè)實(shí)驗臺的質(zhì)量，便于整體移動(dòng)?？刂泼姘宀捎糜操|(zhì)白色塑料未原材料，同樣也達到了節省成本減輕重量的效果。

2.2 ABS實(shí)驗臺基本工作原理

在以多媒體教學(xué)的前提下，AT實(shí)驗臺的基本工作原理可以從機械系統和電控系統兩個(gè)方面來(lái)闡述：

一、機械系統：動(dòng)力由驅動(dòng)電機提供，電機電源采用380V/50HZ的外接電源，并可通過(guò)變頻調速器調節轉速。電動(dòng)機工作后，通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)一根傳動(dòng)軸轉動(dòng)，動(dòng)力再傳到AT的液力變矩器。輸出加載采用盤(pán)式制動(dòng)器，踩下制動(dòng)踏板，液壓系統傳遞制動(dòng)力使制動(dòng)盤(pán)工作，降低AT的轉速。

二、電控系統：由蓄電池供電，通過(guò)熔斷絲、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)到達AT電腦，使各個(gè)傳感器、指示燈、輪速顯示模塊等處于工作狀態(tài)。其中模擬故障開(kāi)關(guān)為常閉型，正常狀態(tài)下電路均通電。通過(guò)通斷故障模擬開(kāi)關(guān)可設置多個(gè)系統故障，這樣即可要求學(xué)生診斷并排除故障。顯示面板上印有實(shí)驗臺電路原理圖，圖中設有(C1～C19)19個(gè)信號檢測端子，端子設置位置和實(shí)際電路相對應。這樣可在實(shí)驗過(guò)程中方便直觀(guān)地利用萬(wàn)用表、試燈等檢測工具測出相應的信號或參數，以增強學(xué)生對AT系統電路的理解和掌握能力。

3、系統的硬件設計

AT實(shí)驗臺由多個(gè)元器件組成，在選擇部件的同時(shí)還應考慮到實(shí)用性、使用環(huán)境、制造成本、安全性等多方面的因素。機械部分涉及：軸承、聯(lián)軸器、V帶、大眾片剎等。

3.1 實(shí)驗臺電源的選擇

在該套AT實(shí)驗臺系統中，需要使用到電源的有AT電腦（12V）、電動(dòng)機（380V）。由于系統中的用電系統并不多，為了節約成本，控制電路部分采用12V的蓄電池作為電源，機械部分則將380V作為驅動(dòng)電機的電源。

3.2 驅動(dòng)電機的選擇

在本系統中，電動(dòng)機是實(shí)驗臺的動(dòng)力源，為了模擬不同車(chē)速下的制動(dòng)，要求電動(dòng)機調速方便，啟動(dòng)較快。電動(dòng)機是系列化的標準產(chǎn)品，其中以三相異步電機應用為zui廣?？紤]到實(shí)驗臺的具體工作環(huán)境和要求，選用Y系列的電動(dòng)機，并對照常用三相異步電動(dòng)機產(chǎn)品型號、結構特點(diǎn)及應用場(chǎng)合，初步確定為小型三相異步電動(dòng)機。功率估算在電機拖動(dòng)范圍內PW≥F 阻=（η 軸承×7）×η 皮帶×η 盤(pán)剎+2kw＜5kw當踩下剎車(chē)產(chǎn)生輸出阻力，5kw電機遠不能克服輸出阻力，此時(shí)連接電源的剎車(chē)開(kāi)關(guān)，將電源切斷，故剎車(chē)阻力為0，即η 盤(pán)剎取1，ηAT 阻力，據調查估計為2kw。

3.3 變頻調速器的選擇

變頻器類(lèi)型的選用，要根據負載的要求來(lái)進(jìn)行。由于本AT實(shí)驗臺系統的電機用于驅動(dòng)皮帶輪，其負載轉矩正比于轉速的平方，低速下負載轉矩較小，通?？梢赃x用普通功能型U/f控制變頻器。通過(guò)查閱《交流變頻調速器選用手冊》，初步選用惠豐HFV－315型變頻器。

4、系統的電路設計

4.1 奧迪A6 AT系統原始電路的分析、整理

設計本實(shí)驗臺電路的*步就是將奧迪A6 AT系統的原始電路圖進(jìn)行詳細的分析，理解并zui終整理出一套純粹的包含電源、接地、電腦、傳感器、執行器及輔助件（如導線(xiàn)、熔斷絲等）的AT系統電路原理圖。

4.2 實(shí)驗臺主體部分電路設計

AT實(shí)驗臺主體部分設計的電路相對較少，AT ECU放在顯示面板右下角，它引腳上的很多連線(xiàn)都將和控制柜內的元件相連接然后傳至顯示面板各相應引腳。此外，在主體部分還涉及到電機調速變頻器的連接線(xiàn)路及傳感器負信號線(xiàn)上的檢測端孔的連接等。

4.3 實(shí)驗臺控制部分電路設計

控制控制部分電路是實(shí)驗臺電路zui重要的組成部分，即相對主體以機械部分為主，控制部分以電路為基礎，將實(shí)驗臺所需的開(kāi)關(guān)、指示燈等元件相連接起來(lái)?？刂撇糠蛛娐返脑O計主要是在從原始電路中整理出來(lái)的AT系統電路圖上加入或舍去一些線(xiàn)路元件，詳細設計過(guò)程如下:

4.3.1 輪速信號顯示模塊設計

AT實(shí)驗臺顯示面板上對三個(gè)傳感器均用四位七段LED數碼管設有輪速顯示模塊。通過(guò)從輪速傳感器上采集到轉速信號送到顯示模塊內的單片機，信號再經(jīng)過(guò)處理，由LED顯示。顯示模塊主要硬件單片機AT89S52、四位七段LED84S數碼管、時(shí)鐘電路。

4.3.2 故障開(kāi)關(guān)的選擇布置

故障開(kāi)關(guān)是AT實(shí)驗臺作為多媒體教學(xué)設備的特色設置，可在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)通斷開(kāi)關(guān)人為設置故障，學(xué)生就可用相應的檢測工具進(jìn)行故障診斷、分析、排查，從而加強學(xué)生實(shí)際操作能力。本次設計的故障開(kāi)關(guān)數量共有19個(gè)，均為常閉開(kāi)關(guān)，分布在多條線(xiàn)路上，將它的位置設在控制柜的側面。

4.3.3 檢測端口的布置

和故障開(kāi)關(guān)相似的，檢測端口也是實(shí)驗臺的特殊設計。不同的是開(kāi)關(guān)用于設置故障，而檢測端口的設計就是為了方便地通過(guò)檢測相應的信號或參數從而排除故障。

5、系統的測試和實(shí)驗項目

目前本系統的軟硬件開(kāi)發(fā)工作已基本完成，對系統做了測試，并開(kāi)發(fā)了一些實(shí)驗項目，總體來(lái)說(shuō)，達到了設計目標。目前基于該系統可開(kāi)設的實(shí)驗有：可演示自動(dòng)變速箱的空檔起動(dòng)、倒檔運行、各前進(jìn)檔的跳檔運行等工作過(guò)程；有專(zhuān)門(mén)的智能故障設置，可設置自動(dòng)變速箱的常見(jiàn)故障等。

本系統的創(chuàng )新點(diǎn)如下：通過(guò)變頻器調節驅動(dòng)電機的轉速，實(shí)現AT在不同轉速下進(jìn)行換檔；可動(dòng)態(tài)設置AT系統故障，符合教學(xué)對AT系統實(shí)驗臺的要求；設置了和實(shí)驗臺原理圖相融合的檢測端口，更便于教學(xué)過(guò)程中實(shí)際故障檢測排除的方便性。以上是本人對該項目的一個(gè)粗淺的總結，不妥之處敬請指正。