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本科學生畢業(yè)設(shè)計 A340E自動變速器實驗臺設(shè)計 系部名稱： 汽車工程系 專業(yè)班級： 車輛工程 B05-17班 學生姓名： 湯慧彬 指導教師： 鮑 宇 職 稱： 高級實驗師 黑 龍 江 工 程 學 院 二○○九年六月 The Graduation Design for Bachelors Degree The Design for Test-bed of A340E Automatic Transmission Candidate：Tang Huibin Specialty：Vehicle Engineering Class：B05-17 Supervisor：Senior Experimental Division.Bao Yu Heilongjiang Institute of Technology 2009-06Harbin 摘 要 電子自動控制技術(shù)的發(fā)展使得自動變速器在汽車上的應用日益廣泛，準確、快速、有效地檢測自動變速器工作性能對于汽車的動力性、經(jīng)濟性和安全性十分重要。目前，國外對汽車自動變速器工作性能的檢測方法廣泛采用的方法是實際裝車路試，但從試驗情況看，該方法費用高、周期長、要求高，而這些缺點恰恰無法滿足教學的要求。為克服這些不足，實現(xiàn)在汽車專業(yè)教學中對自動變速器性能檢測實現(xiàn)臺架化是一個比較合理的選擇。 本設(shè)計主要是針對豐田A340E自動變速器進行展開，首先介紹了A340E自動變速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理及運行情況。在此基礎(chǔ)上，提出了一種以教學為目的的自動變速器實驗臺設(shè)計方案。針對它的教學目的，該實驗臺的特點是結(jié)構(gòu)相對較為簡單，實驗臺設(shè)有檢測端子和自診斷接口，便于在教學過程中，讓學生直觀了解并通過設(shè)置故障增強其動手能力，以達到良好的教學效果。 關(guān)鍵詞：A340E；自動變速器；實驗臺；教學；故障模擬及檢測 ABSTRACT The development of electronic auto-control technology allows automatic transmission of the application in the car becomes more extensive, accurate, rapid and effective detection performance for the automatic transmission of power motor vehicles, economy and security is very important. At present, foreign automobile automatic transmission performance of the detection method is widely used in the actual loading of the road test, but from the test situation, the method of the high cost of long and demanding, which is precisely the shortcomings of teaching can not meet the requirements. To overcome these deficiencies, the achievement of professional teaching in the automotive automatic transmission performance testing on the bench is to achieve a more reasonable choice. The design is mainly directed against Toyota A340E automatic transmission to start, first of all introduced the A340E automatic transmissions internal structure, working principle and operation. On this basis, a teaching of the automatic transmission for the purpose of test-bed design. For the purpose of teaching it, the test-bed structure is characterized by relatively simple test-bed has a detection terminal and self-diagnostic interface to facilitate the process of teaching to enable students to understand and intuitive fault by setting the hands to strengthen their capacity in order to achieve good teaching effectiveness. Key words： A340E ；Automatic Transmission ；Test-bed ；Teaching；Fault simulation and test 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1研究的目的及意義 1 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 1.3 設(shè)計的主要內(nèi)容 3 第2章 A340E自動變速器的結(jié)構(gòu)和工作原理 4 2.1 A340E自動變速器的結(jié)構(gòu)及工作原理 4 2.1.1 液力傳動機構(gòu) 4 2.2.2 行星齒輪機構(gòu) 5 2.2.3 液壓控制系統(tǒng) 6 2.2.4 電子控制系統(tǒng) 7 2.2 A340E自動變速器各檔動力傳遞路線[4] 8 2.3 本章小結(jié) 12 第3章 自動變速器性能檢測診斷技術(shù) 13 3.1 現(xiàn)有檢測內(nèi)容 13 3.1.1自動變速器檢查 13 3.1.2自動變速器控制系統(tǒng)檢查 14 3.2自動變速器實驗臺試驗內(nèi)容 14 3.2.1自動變速器實驗臺的功能 15 3.2.2實驗方法及步驟制定 15 3.2.3 實驗性能分析 15 3.3本章小結(jié) 16 第4章 自動變速器實驗臺總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 17 4.1 實驗臺的組成及布置 17 4.2 自動變速器實驗臺臺架設(shè)計 18 4.2.1 實驗臺架設(shè)計 18 4.2.2 定位件的校核 20 4.3 顯示面板的設(shè)計 20 4.3.1 組合儀表的布置 20 4.3.2 電腦檢測端子的設(shè)置 20 4.3.3 自動變速器電子控制單元(ECU) 21 4.3.4 自動變速器的結(jié)構(gòu)簡圖的布置 22 4.3.5 節(jié)氣門傳感器開度控制旋鈕的布置 23 4.3.6 其他布置 24 4.4本章小結(jié) 24 第5章 自動變速器實驗臺動力源的設(shè)計 25 5.1 實驗臺動力的設(shè)計 25 5.1.1 實驗臺電源的選擇 25 5.1.2 驅(qū)動電機的選擇 25 5.1.3 變頻調(diào)速器的選擇 26 5.2 實驗臺傳動裝置設(shè)計 28 5.2.1 對傳動方案的要求 28 5.2.2 擬定傳動方案 28 5.2.3 傳動裝置的設(shè)計計算 28 5.2.4 液力變矩器的軸向定位 29 5.3 本章小結(jié) 30 第6章 自動變速器實驗臺的使用故障模擬及檢測 31 6.1 自動變速器實驗臺的使用故障模擬 31 6.1.1 故障代碼讀取 31 6.1.2 故障排查流程 32 6.2 電腦檢測端子 34 6.2.1 電腦檢測端子的布置 35 6.2.2 端子之間的檢測 35 6.3 本章小結(jié) 36 結(jié)論 37 參考文獻 38 致謝 39 附錄 40 附錄A 英文文獻與中文參考譯文 40 附錄B A340E自動變速器實驗臺使用說明及注意事項 47 附錄C 實驗指導書 49 第1章 緒 論 1.1研究的目的及意義 汽車傳動系中自動變速技術(shù)一直是人們追求的目標，變速的自動化是車輛發(fā)展的高級階段，它的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的歷程。30年代初，英國、美國等國將液力傳動應用于公共汽車，到第二次世界大戰(zhàn)期間，許多軍用車輛和專用汽車也開始采用液力傳動裝置，在40年代初，美國成功地研制出兩擋液力一機械自動變速器，1947年，美國通用公司率先將此類自動變速器應用于批量生產(chǎn)的小轎車上。在70年代，西歐及美國的商用汽車中使用液力自動變速器的己占全部商用汽車的80%以上。80年代，美國將液力自動變速器作為轎車的標準裝備，1983年美國通用汽車公司液力自動變速器裝車率已達到94%。日本生產(chǎn)的小型客車和轎車中液力自動變速器的裝車率也不斷增長，1986年已達到41%。隨著自動變速器的發(fā)展，其結(jié)構(gòu)和性能也在不斷完善，特別是近年來隨著電子技術(shù)和自動控制技術(shù)在汽車上的應用，出現(xiàn)了電控自動變速器，它可以實現(xiàn)與發(fā)動機的最佳匹配，獲得最佳的經(jīng)濟性、動力性、安全性并達到降低發(fā)動機排汽污染的目的。 近幾年我國大量進口和合資生產(chǎn)的中高檔轎車中，據(jù)統(tǒng)計價格在14萬元以上的轎車絕大部分裝有自動變速器，因此在我國維修自動變速器將有廣闊的市場。由于自動變速器結(jié)構(gòu)復雜，維修技術(shù)要求高，僅靠傳統(tǒng)的維修方法很難保證維修質(zhì)量，需要一種適用于維修企業(yè)使用的自動變速器維修檢測設(shè)備，以提高自動變速器的維修質(zhì)量，本項目就是在市場調(diào)研的基礎(chǔ)上設(shè)計出一種適應維修企業(yè)使用的自動變速器檢測試驗臺。 1991年汽車制造業(yè)就“汽車液力變速器臺架性能試驗方法(QC/T29033一91)”制定了行業(yè)標準[1]，并于1999年進行了修訂，在此標準中就制造廠生產(chǎn)的自動變速器試驗項目、測量參數(shù)、試驗條件、試驗設(shè)備和測量儀器、試驗方法、數(shù)據(jù)處理及試驗報告等項目進行了規(guī)范，而汽車維修業(yè)沒有出臺有關(guān)標準，自動變速器維修后臺架性能試驗照搬制造業(yè)的標準顯然有許多不妥之處，例如己經(jīng)設(shè)計好的液力變矩器其滑差在使用中一般不會發(fā)生變化，維修后就不必做此項臺架試驗，因此有必要研究自動變速器維修后的性能試驗方法，既能檢測出自動變速器的性能，又能滿自動變速器的使用要求。 汽車維修企業(yè)使用的檢測設(shè)備不同于汽車制造業(yè)使用的檢測設(shè)備，它首先要求在滿足使用性能的基礎(chǔ)上價格低廉，價格昂貴的設(shè)備很難在汽車維修行業(yè)推廣，而對檢測設(shè)備的精度要求比較低，這也為降低檢測設(shè)備的成本提供了有利的條件。另外，規(guī)模稍大的汽車維修企業(yè)維修的車型比較復雜，這就要求檢測設(shè)備能夠通用，一種檢測設(shè)備能夠檢測多種車型。 設(shè)計出一種在汽車維修企業(yè)使用的既能檢測出自動變速器的性能，又價格適中的檢測設(shè)備無疑對提高自動變速器的維修質(zhì)量是一個有力的促進。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 解放初期，我國還沒有一個專業(yè)的汽車檢測與維修設(shè)備制造企業(yè)，汽車維修靠手工或簡單的機具進行作業(yè)。自60年代后，由于政府有關(guān)部門的重視，才逐步建立了一些汽車維修設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)，開始制造一些結(jié)構(gòu)簡單的設(shè)備，如舉升機、液壓拆裝設(shè)備和維修工具等。到了70年代，特別是80年代以來，隨著我國汽車保有量的迅速增長，促進了汽車檢測維修設(shè)備企業(yè)的發(fā)展，并開始開發(fā)研制具有一定水平的檢測維修設(shè)備.但是由于裝備自動變速器的汽車是近幾年才大量進入我國，自動變速器檢修設(shè)備一直處于較低水平，目前國內(nèi)市場上僅有山西省汽車保修機具供應站生產(chǎn)一種稱作“中國首臺自動變速器維修專用試驗臺”的ZYJ一1型自動變速器試驗臺，該試驗臺在實驗時不裝液力變矩器，即不能試驗液力變矩器的性能，由于不試驗液力變矩器所以該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，成本低，售價相對較低;該設(shè)備采用液壓馬達進行動力輸入，輸入額定轉(zhuǎn)矩為200Nm，輸入轉(zhuǎn)矩較小，不能滿足大排量汽車自動變速器對自動變速器的檢修試驗的要求，由于在實驗時不裝液力變矩器，所以靠試驗臺提供自動變速器系統(tǒng)油壓，這樣不能完全模擬實際使用工況，但是可以拆除油底殼進行試驗，當閥體漏油時可以一目了然的看到；設(shè)計的ZDC-1型電磁閥測試儀可以對12種以上車輛的自動變速器進行換擋控制，可以用于試驗臺檢測時使用，也可單獨就車路試，此設(shè)備值得借鑒。 目前我國北京四惠汽車修理公司、廣東花都汽車修理公司及廣西南寧富緣川汽車修理有限公司引進了英國幻下公司開發(fā)的用于汽車維修行業(yè)使用的自動變速器試驗臺，該試驗臺能對自動變速器進行動態(tài)模擬測試，檢測的技術(shù)指標包括在不同負荷的控制油壓、輸入、輸出轉(zhuǎn)速、冷卻流量、離合器、制動器是否打滑等指標。該機的作用主要在兩個方面:其一在自動變速器維修前對自動變速器進行診斷、分析，對以后的維修提供數(shù)據(jù)；其二為維修后出廠的自動變速器作性能檢測，以保證維修后的出廠質(zhì)量。其結(jié)構(gòu)可分為自動變速器試驗臺臺架、模擬加載裝置、動力供應部分、連接附件、控制臺等五個部分組成。ATP一UK一30型動力裝置為73kw 的調(diào)頻電機作為動力輸入消TP一CN一200型采用一個排量為4L的發(fā)動機作為動力輸入裝置，采用儀表顯示，獨立控制，其連接設(shè)計了快速連接機構(gòu)，能對數(shù)十種自動變速器進行快速連接;其模擬負載裝置采用了風冷的電渦流測功機。此設(shè)備設(shè)計較先進，可以試驗多種型號的自動變速器，應用范圍較廣，特別是快速連接機構(gòu)值得借鑒，但是設(shè)備價格較昂貴，只有在較大的修理企業(yè)且在北京、廣東等自動變速器維修量較大的地方才能考慮購買，一般汽車修理企業(yè)在產(chǎn)品的價格上較難接受。 1.3 設(shè)計的主要內(nèi)容 1、掌握自動變速器的結(jié)構(gòu)、工作原理； 2、進行自動變速器實驗臺總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計； 3、進行實驗臺動力源的設(shè)計； 4、繪制自動變速器實驗臺顯示面板布置圖和零件圖； 5、繪制實驗臺總裝配圖。 第2章 A340E自動變速器的結(jié)構(gòu)和工作原理 只有了解了被試件的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性及與其他部件的匹配關(guān)系后，才能更好地對試驗臺和被試件的連接及試驗臺機械系統(tǒng)進行合理的設(shè)計改進。在此根據(jù)試驗臺設(shè)計及測試過程的要求對豐田A340E自動變速器的結(jié)構(gòu)和工作原理進行了闡述，進而制定自動變速器臺架的試驗方法(包括試驗所需采集數(shù)據(jù)、試驗流程等)。 本設(shè)計選取A340E型自動變速器作為工作演示自動變速器。A340E自動變速器被用于豐田皇冠轎車上，該變速器有四個前進檔，液力變矩器帶鎖止離合器，行星齒輪變速器為三行星排辛普森式，采用電液式控制系統(tǒng)。是用于后輪驅(qū)動的自動變速器。 2.1 A340E自動變速器的結(jié)構(gòu)及工作原理 A340E自動變速器是電控液力式自動變速器，由液力傳動裝置(液力變矩器)、輔助變速器(行星齒輪機構(gòu))、液壓控制系統(tǒng)及電子控制系統(tǒng)四大部分組成[2]。 2.1.1 液力傳動機構(gòu) 圖2.1 帶鎖止離合器的液力變矩器結(jié)構(gòu) 車用液力傳動裝置有液力耦合器和液力變矩器兩種，變矩器是用液力來傳遞汽車動力的，而工作油液的內(nèi)部摩擦會造成一定的能量損失，因而傳動效率較低。為提高汽車的傳動效率，減少燃油消耗，豐田A340E自動變速器采用一種帶鎖止離合器的液力變矩器。結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。 鎖止離合器由主動部分、從動部分和控制部分組成。主動部分為液力變矩器外殼，從動部分為一個可作軸向移動的壓盤。壓盤右側(cè)的工作油液與液力變矩器水、泵輪、渦輪等中的工作油液相通，壓盤左側(cè)的工作油液通過變矩器輸出軸中間的控制油道與閥體總成上的鎖止控制閥相通。鎖止控制閥有油道與壓盤的左右油腔相接，通過改變壓盤兩側(cè)的油壓使鎖止離合器處于分離或接合狀態(tài)。 當車速較低時鎖止離合器壓盤左側(cè)油腔與來自鎖止離合器控制裝置的進油道相通，鎖止離合器壓盤兩側(cè)保持相同的油壓，此時鎖止離合器處于分離狀態(tài)，輸入液力變矩器的動力通過工作油液全部傳至渦輪。當車速等因素滿足鎖止離合器的鎖止條件時，控制裝置便改變油路方向，使油道進油，A油道回油；鎖止離合器壓盤左側(cè)的油壓下降，而壓盤右側(cè)的油壓仍為液力變矩器油壓，壓盤在左右兩側(cè)壓力差的作用下壓緊在液力變矩器殼上，此即鎖止離合器處于接合狀態(tài)。這時輸入液力變矩器的動力通過瑣止離合器的動力通過瑣止離合器的機械連接，由壓盤直接傳至輸出軸輸出，傳動效率為100%。 2.2.2 行星齒輪機構(gòu) 圖2.2 A340E自動變速器的行星齒輪機構(gòu)和換檔執(zhí)行機構(gòu) 圖2.3 豐田A340E自動變速器行星齒輪機構(gòu) A340E型自動變速器的輔助變速器為行星齒輪機構(gòu)，其前、后兩排行星齒輪共用一個太陽輪，輸出軸與前行星架和后齒圈相連，前進檔離合器C1連接的是輸入軸和前齒圈，而倒檔及高速檔離合器C2則將輸入軸和共用太陽輪連接在一起。在各檔制動器中，2檔滑行B1為一帶式制動器，位于變速器殼體與共用太陽輪之間，用于固定共用太陽輪。2檔制動器和倒檔制動器都是多片式制動器，B2位于變速器殼體與2檔單向離合器F2之間，通過F2的聯(lián)合作用，防止共用太陽輪發(fā)生逆時針方向的轉(zhuǎn)動；而B3則位于殼體與后行星架之間，工作時固定后行星架，使其無法轉(zhuǎn)動，單向離合器F1與倒檔制動器B3并聯(lián)安裝，作用是防止后行星架的逆時針轉(zhuǎn)動。 超速檔單排行星齒輪機構(gòu)的超速檔輸入軸與超速檔行星架相連，超速檔離合器C0連接的則是超速檔太陽輪和超速檔行星架，超速檔制動器B0也是多片式結(jié)構(gòu)，位于變速器殼體與超速檔太陽輪之間，作用是工作時固定住太陽輪。超速單向離合器F0與C0并聯(lián)，可防止超速檔太陽輪逆時針旋轉(zhuǎn)。超速檔行星齒輪機構(gòu)通過超速檔齒圈與后面雙排行星齒輪機構(gòu)的輸入軸連接在一起。 換檔執(zhí)行元件的不同組合將產(chǎn)生不同的傳動比，變速器的傳動比根據(jù)車速和發(fā)動機負荷自動變換。A340E自動變速器各檔傳動比列表2.1。 表2.1 A340E自動變速器各檔傳動比 各檔傳動比 自動變速器檔位 傳動比 1檔 2.804 2檔 1.531 3檔 1.000 O/D檔 0.705 倒檔 2.393 2.2.3 液壓控制系統(tǒng) 液壓控制系統(tǒng)是根據(jù)汽車行駛速度和發(fā)動機負荷自動或手動地改變控制液壓的流向，從而實現(xiàn)對輔助變速器換檔執(zhí)行元件的控制。液壓控制系統(tǒng)的主要作用為： （1）控制換檔元件在合適時刻接合或分離； （2）根據(jù)車速和發(fā)動機負荷變化，決定換檔時刻； （3）向液力變矩器提供一定壓力的工作液，防止變矩器內(nèi)工作液出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象，同時對各運動部件進行潤滑。 A340E自動變速器的液壓控制系統(tǒng)由油泵、閥體、電磁閥、離合器及連結(jié)上述各部件的油道組成。油泵用于給變矩器提供一定壓力的工作液，使行星齒輪得到潤滑，為變速器液壓控制系統(tǒng)提供控制油壓?？刂崎y總成將油泵輸出的油壓按照需要分配到各用油部位，它是液壓控制油路的核心組成部分，其主要由控制閥殼體及壓力調(diào)節(jié)閥、手動控制閥、換檔閥、節(jié)流閥等多個閥門組成，所有閥門都裝配在控制閥殼體內(nèi)，控制閥總成通過螺栓固定在輔助變速器殼體的下方。液壓控制框圖如圖2.4。 油泵 油壓控制 油道轉(zhuǎn)換 離合器及制動器 行星齒輪排 ECU 電磁閥 液力變矩器 圖2.4 液壓控制框圖 控制系統(tǒng)中的油壓信號是測試過程中的重要參數(shù)，這些油壓信號反映了執(zhí)行換檔元件的工作狀態(tài)[3]。 （1）油路壓力 油路壓力對自動變速器的工作性能工作狀況尤為重要，它控制著自動變速器中所有離合器。 如果初級調(diào)壓閥工作不正常，油路壓力會出現(xiàn)過高或過低。若油路壓力過高會導致?lián)Q檔沖擊加大以及由于油泵負荷加重而帶來的發(fā)動機功率損失；油路壓力過低會導致離合器的打滑，嚴重時會使車輛無法行駛。如果出現(xiàn)此種現(xiàn)象則應測試油路壓力是否標準。 （2）節(jié)氣門油壓 節(jié)氣門油壓始終與發(fā)動機節(jié)氣門開度保持一致。 該節(jié)氣門油壓作用于初級調(diào)壓閥，因此，油路壓力也就會隨節(jié)氣門閥開度變化。 在全液壓控制的自動變速器中，節(jié)氣門油壓是作用于調(diào)節(jié)油路壓力以及作為變速器升檔、降檔的信號壓力。然后，對于ECU，節(jié)氣門油壓僅作用于控制調(diào)節(jié)油路壓力。因此，變速器油門拉線調(diào)整不當就會導致油路壓力過高或過低，從而又產(chǎn)生換檔抖動及離合器、制動器打滑的故障。 2.2.4 電子控制系統(tǒng) 電子控制系統(tǒng)的作用是控制換檔工作點和鎖止離合器的工作狀況，A340E自動變速器的電控系統(tǒng)包括：傳感器、ECU、執(zhí)行器，圖2-5為其控制系統(tǒng)圖。 傳感器 駕駛模式選擇器 空擋啟動開關(guān) 節(jié)氣門位置傳感器 車速傳感器 制動燈開關(guān) O/D主控開關(guān) 巡航控制ECU 水溫傳感器 ECU 換檔時刻控制 鎖止時刻控制 自診斷系統(tǒng) 反饋系統(tǒng) 執(zhí)行器 1號電磁閥 2號電磁閥 自診斷系統(tǒng) 反饋系統(tǒng) 圖2.5 A340E自動變速器電控系統(tǒng)圖 1.各種傳感器 這些傳感器探測車速、節(jié)氣門開度和其他狀況，并將這些信息以電信號的形式送給ECU。 2.ECU ECU根據(jù)各種傳感器發(fā)來的信號確定換檔時機和鎖止時刻，并相應地控制液壓控制系統(tǒng)的電磁閥。 3.執(zhí)行器 執(zhí)行器有3個電磁閥。它們控制著作用于液壓閥上的油液壓力，從而實現(xiàn)對換檔時機和鎖止時刻的控制。 電子控制系統(tǒng)中的選檔控制由車載ECU或?qū)ｉT換檔計算機來執(zhí)行，換檔操縱則由電磁閥進而控制液壓控制閥完成。為了得到準確迅速及可靠的換檔，液壓控制閥與電磁閥在結(jié)構(gòu)、功能上必須做到相應的匹配，以保證液壓控制閥實現(xiàn)可靠換檔、保證平穩(wěn)結(jié)合、換檔聯(lián)鎖、電磁閥功能失效時仍能應急工作。 2.2 A340E自動變速器各檔動力傳遞路線[4] （1）駐車檔（P檔） 與行星齒輪機構(gòu)相關(guān)的各執(zhí)行元件都不工作，機構(gòu)處于空檔狀態(tài)，同時機械鎖止機構(gòu)將輸出軸上的外齒鎖住，因而自動變速器的輸出軸和汽車的驅(qū)動輪都無法轉(zhuǎn)動，處于駐車制動工況，故稱駐車檔。 （2）空檔（N檔） 各檔執(zhí)行機構(gòu)的動作和駐車檔相同，各執(zhí)行元件都不工作，其前、后行星排都處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，發(fā)動機動力雖經(jīng)入自動變速器，輸出軸無動力輸出。 前進檔（D檔） 1） 1檔 參加工作的執(zhí)行元件有C0、C1、F0、和F1。其動力傳動路徑如圖2.6所示。 圖2.6 D-1 檔傳動路線 2） 2檔 若在D位時發(fā)動機節(jié)氣門開度增大或汽車行駛阻力減小，車速將有所升高，達到一定程度后，自動變速器自動轉(zhuǎn)入2檔行駛。這時，C0、C1、B2、F0和F2執(zhí)行機構(gòu)元件參加工作，其傳動路徑如圖2.7所示。 圖2.7 D-2檔傳動路線 3） 3檔（直接檔） 3檔是直接檔。當汽車行駛速度更高時，自動變速器換入此檔，這時參加工作的執(zhí)行元件有C0、C1、C2、B2和F0。 由于C1和C2的工作，使動力分別經(jīng)前齒圈和共用太陽輪，將二者與輸入軸連為一個整體，雖然B2工作，但由于F2的緣故，無法阻止共用太陽輪與前齒圈一道順時針轉(zhuǎn)動。在前行星排中，已有兩個元件同速同方向轉(zhuǎn)動，所以前行星架必與它們一道旋轉(zhuǎn)，以不變的轉(zhuǎn)速經(jīng)輸出軸將動力輸出。與前進檔的2檔相同的是，這時后行星排也處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。 （3）超速檔（4檔） 若汽車的行駛速度更高，那么，在按下超速檔開關(guān)后，汽車將自動地以超速檔，即4檔行駛。在該檔位下，參與工作的執(zhí)行機構(gòu)元件有C1、C2、B0、B2和F2，其動力傳動路徑如圖2.8所示。 圖2.8 D-4檔傳動路線 （4）倒檔（R位） 倒檔時參與工作的執(zhí)行機構(gòu)元件有C0、C2、B3和F0，其動力傳動路徑如圖2.9所示。 圖2.9 R檔傳動路線 （5） 前進低檔 1） “2”位 操縱手柄置于“2”位時，自動變速器只能自動地在前進檔1和前進檔2檔之間工作。“2”位1檔的傳動情形與前進檔1檔相同，故不贅述?！?”位2檔工作情形基本上與前進檔2檔相同，只不過是為實現(xiàn)發(fā)動機制動的要求，執(zhí)行機構(gòu)元件參與工作的多了一個B1，正因為如此，這里僅討論出現(xiàn)發(fā)動機制動時的問題。 所謂發(fā)動機制動，是指汽車連續(xù)下坡時，會因其重力的分力作用而持續(xù)加速，因而需要頻繁地使用腳制動。隨著時間的延長，車輪制動器將發(fā)生過熱和制動性能熱衰退，所產(chǎn)生的后果是很危險的。如果駕駛員將操縱手柄置于“2”位，并在確保發(fā)動機不熄火的前提下松開油門踏板，此時發(fā)動機轉(zhuǎn)速降至怠速。汽車在慣性作用下仍以原來的車速前進，驅(qū)動輪將通過自動變速器輸出軸反向帶動行星齒輪機構(gòu)運轉(zhuǎn)，這樣可以利用發(fā)動機內(nèi)部的壓縮阻力來起到一定的汽車制動效果。之所以要換入低速檔，是因為該制動效果的明顯與否，不僅與發(fā)動機內(nèi)部的壓縮阻力以及轉(zhuǎn)動慣量的大小有關(guān)，而且還與自動變速器的傳動比大小有關(guān)。低速檔時，傳動比要比高速檔時大許多，因而所得到的發(fā)動機制動作用要較高速檔時強烈得多。 如圖3-5所示，轉(zhuǎn)速較高的輸出軸將動力反傳至前行星架，若前者順時針轉(zhuǎn)動，那么后者也將隨之同方向轉(zhuǎn)動，但這時僅類似前進檔2檔那樣以B2和F2投入工作，則共用太陽輪還將有順時針轉(zhuǎn)動的可能性。為此，特別用B1來固定共用太陽輪，從而與B2和F2一起確保共用太陽輪既不能順時針，也不能逆時針旋轉(zhuǎn)。于是，前行星架就帶動前齒圈歲輸出軸順時針轉(zhuǎn)動，經(jīng)C1以及超速檔行星齒輪機構(gòu)后，反拖發(fā)動機，實現(xiàn)發(fā)動機制動。 圖2.10 2-2檔傳動路線 2） “1”位 操縱手柄置于“1”位時，自動變速器只能在1檔工作，或從較高檔位強制降為1檔。為了得到較強的發(fā)動機制動效果，與前進檔1檔相比，“1”位時執(zhí)行元件中多出了B3與原來的C0、C1、F0和F1一道投入工作。 “1”位時的動力傳遞路徑與前進檔1檔相同，所以這里僅討論其發(fā)動機制動問題。需要發(fā)動機制動時，輸出軸將動力反傳至后齒圈，使二者一起順時針旋轉(zhuǎn)，如圖7所示。由于B3和F1的協(xié)同作用，后行星架靜止不動，從而經(jīng)后行星架的中介作用，共用太陽輪發(fā)生逆時針旋轉(zhuǎn)。對前行星排來說，前行星架隨輸出軸順時針轉(zhuǎn)動，而共用太陽輪卻逆時針轉(zhuǎn)動。因此，前行星輪帶動前齒圈順時針旋轉(zhuǎn)，將動力經(jīng)C1向前傳至發(fā)動機，實現(xiàn)發(fā)動機制動。 圖2.11 “1”位(一檔)發(fā)動機制動功能示意圖 2.3 本章小結(jié) 隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對安全需求的不斷增長，自動變速器逐漸成為汽車上的標準配置。提高和改善自動變速器的性能一直是科研工作者追求的目標。隨著新理論、新材料、新技術(shù)等的不斷應用，結(jié)構(gòu)更簡化、性能更強、成本更低的自動變速器產(chǎn)品將不斷推出，汽車安全性、舒適性、環(huán)保性，也將因此得到進一步的改善和提高。 第3章 自動變速器性能檢測診斷技術(shù) 自動變速器試驗臺的測試內(nèi)容、項目、流程的制定，首先應深入研究自動變速器結(jié)構(gòu)，分析出哪些參數(shù)能表明自動變速器各零部件工作正常與否；其次應總結(jié)現(xiàn)有試驗方法、流程，得出適合臺架試驗的實驗方法，以便更高效、全面地測試變速器的工作參數(shù)、了解其性能狀況。 3.1 現(xiàn)有檢測內(nèi)容 隨著微機在汽車上的應用，汽車診斷技術(shù)水平越來越高，故障診斷方式也出現(xiàn)了多樣化的趨勢。目前，主要有以下幾種檢驗故障的方式： 3.1.1自動變速器檢查 （一）、基礎(chǔ)檢驗 1、發(fā)動機怠速檢驗：本檢驗用于檢驗當空制手柄處于“N”或“P”位時，其發(fā)動機轉(zhuǎn)速是否在規(guī)定值范圍內(nèi)。 2、自動變速器液位和油品檢驗：本檢驗用于液位是否在規(guī)定值范圍之內(nèi)以及液油的品質(zhì)。 3、空檔啟動開關(guān)檢驗：本檢驗用于檢驗發(fā)動機是否僅在控制手柄處于“N”或“P” 檔位時可以起動，而倒車燈僅在控制手柄置于“R”檔位時點亮。 4、節(jié)氣門全開檢驗：本檢驗用于檢驗發(fā)動機輸出功率是否在規(guī)定值范圍內(nèi)，如果 踩足加速踏板，而節(jié)氣門不能全開時，會引起下列問題： （1）、在高速或重載時，發(fā)動機功率輸出不足； （2）、不能實現(xiàn)最高車速； （3）、發(fā)動機加速不適當。 5、節(jié)氣門閥拉繩檢驗：本檢驗用于檢驗發(fā)動機負荷是否適當?shù)亻y板內(nèi)的節(jié)氣門閥。 6、超速控制開關(guān)檢查：本檢驗用于檢驗變速器是否正確的從四檔變換為三檔，進行換低速檔；或者從三檔換為四檔，進行換高速檔。 （二）、失速試驗 本試驗用于檢驗發(fā)動機的動力輸出、導輪功能和制動器與離合器的打滑情況。 （三）、時滯試驗 本試驗用于測量，在發(fā)動機怠速時，自動變速器完成下列工作程序所需的時間：控制手柄從“N”移至“D”或“R”位、液壓控制系統(tǒng)起動、行星齒輪裝置起動、將驅(qū)動力傳遞至驅(qū)動輪。離合器和制動器的自由間隙越大，則嚙合時間越長，管路壓力越低，獲得離合器活塞工作壓力的所需時間越長。時滯時間在規(guī)定值范圍內(nèi)，說明各部件正常。 （四）、液壓試驗 在變速器的殼體上找到相應油壓的檢測口，接上油壓表測量液壓系統(tǒng)內(nèi)部的壓力。 （五）、道路試驗 1、“D”范圍試驗：換高檔檢驗、換檔沖擊、打滑、振動和噪聲檢查、換抵檔檢驗、 鎖止檢驗。 2、“2”范圍試驗：當車輛在“2”范圍，二檔行駛時，釋放加速踏板并檢驗發(fā)動機制動效果。 3、“L”范圍檢驗：無高速檔檢驗，當車輛在“L”范圍行駛時，檢查是否在二檔上有換高速檔；發(fā)動機制動檢驗，當車輛在“L”范圍行駛時釋放加速踏板并檢查發(fā)動機制動效果。 4、“R”范圍試驗：換檔至“R”范圍，在氣門全開狀態(tài)下，檢查打滑情況。 5、“P”范圍試驗：停在斜坡上的車輛，在換檔至“P”范圍之后，釋放制動，然后檢查停車鎖止爪是否能阻止車輛下滑。 (六)、手動換檔試驗 所謂手動換檔試驗就是將電子控制制動變速器所有換檔電磁閥的線束與電腦分離，此時電腦不參與控制換檔，自動變速器的檔位取決于控制手柄的位置。 3.1.2自動變速器控制系統(tǒng)檢查 （一）、自診：電液控制自動變速器的控制電腦內(nèi)部有一個故障自診斷程序，它能監(jiān)測控制電路的工作情況，如發(fā)現(xiàn)某一部分有故障，便將故障代碼的形式記錄在電腦內(nèi)，只要采用一定的將故障碼讀出，然后查故障代碼含義表，便可知故障發(fā)生的大致部位。它包括：采用解碼器讀故障碼，人工讀取故障碼 （二）、控制電路的檢測：包括，節(jié)氣門位置傳感器的檢測，車速傳感器的檢測，液壓油溫度傳感器的檢測，空檔起動開關(guān)的檢測，開關(guān)的檢測，電磁閥檢測等。 3.2自動變速器實驗臺試驗內(nèi)容 1991年汽車制造業(yè)就“汽車液力變速器臺架性能試驗方法(QC/T29033一91)”制定了行業(yè)標準，并于2005年進行了修訂，在此標準中就制造廠生產(chǎn)的自動變速器試驗項目、測量參數(shù)、試驗條件、試驗設(shè)備和測量儀器、試驗方法、數(shù)據(jù)處理及試驗報告等項目進行了規(guī)范。 3.2.1自動變速器實驗臺的功能 自動變速器綜合性能實驗臺主要應具備以下功能： (1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔明快，關(guān)鍵組成部件可靠性高； (2)操作簡單、維護方便，能在實驗室教學的環(huán)境下穩(wěn)定工作； (3)具有進行模擬換檔實驗的功能； (4)能進行自動變速器時間滯后實驗； (5)能對自動變速器ATF液位和油品檢驗； (6)通過對診斷端子和自診斷接口的檢測對自動變速器進行故障模擬和檢測實驗，準確找出故障部位并進行分析和維修； (7)測試自動變速器的P， R， N， D檔在規(guī)定轉(zhuǎn)速下的各相關(guān)油壓、油溫； 3.2.2實驗方法及步驟制定 (1)實驗前應將自動變速器ATF油溫升至廠家規(guī)定的正常工作溫度，一般約為60～140℃。將換擋桿在各個檔位稍微停放后再移到P位，拆下ATF液位螺栓，檢查ATF液位和ATF油的顏色、粘度和氣味是否正常。 (2)在空載時，測試800r/min(對于FR， FF所采用的測試轉(zhuǎn)速略有不同)即怠速狀況下，P檔和N檔各油壓、油溫、輸入轉(zhuǎn)速值。測試1500r/min即正常行駛狀況下，D檔1～4檔的各參數(shù)值(包括輸出轉(zhuǎn)速)，應注意升檔、降檔時同一壓力的變化是否正常；記錄1～4檔，4～1檔換檔是否順暢、正常。 (3)自動變速器在R、D、N、P各檔之間進行換擋實驗，檢查換擋執(zhí)行元件從開始結(jié)合到完全結(jié)合所需要的時間來綜合分析換擋執(zhí)行元件（離合器、制動器等）及其控制油壓是否正常。 a)啟動電動機并檢查怠速。標準怠速轉(zhuǎn)速：800r/min(變速桿處N位) b)將變速桿從N位推入D位置，用秒表測量從推動變速桿到有振動感覺所需的時間。遲滯時間：應小于1.2s c)用同樣的方法，測量由N位換至R位置的遲滯時間。遲滯時間：應小于1.5s (4)在進行以上實驗的時候，可以在工作過程中，借用測聽儀器或木棍來測聽變速器各個零部件是否有異響及換擋是否平穩(wěn)。 3.2.3 實驗性能分析 (1)在檢查完自動變速器ATF液位和油的品質(zhì)后，對比A340E自動變速器的ATF液位是否在規(guī)定值內(nèi)以及ATF油的顏色、粘度和氣味是否正常，如果與標準不符，需更換ATF油。 (2)在做完自動變速器換擋實驗后，將所測得的油壓、油溫、輸入轉(zhuǎn)速值及輸出轉(zhuǎn)速值與規(guī)定值對比。如果相符合，說明自動變速器液壓閥體與換擋執(zhí)行元件工作良好。否則，說明存在故障，應進一步對自動變速器故障進行分析。 (3)換擋時間滯后實驗，如果由N換至D位置的遲滯時間長于規(guī)定值，則說明： a)主油路壓力太低； b)前進離合器磨損； c)O/D單向離合器不能正常工作。 如果由N換至R位置的遲滯時間長于規(guī)定值，則： a)主油路壓力太低； b)直接檔離合器磨損； c)1、倒檔制動器磨損； d)O/D單向離合器不能正常工作。 3.3本章小結(jié) 面對激烈競爭的國際和國內(nèi)的汽車市場以及我國汽車工業(yè)的現(xiàn)狀，我們有必要加強在汽車專業(yè)教學中對自動變速器的學習和認識，而本課題開發(fā)出的實驗系統(tǒng)，就是學生學習自動變速器的結(jié)構(gòu)、原理、故障診斷的良好平臺。 第4章 自動變速器實驗臺總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 本自動變速器試驗臺主要用于汽車專業(yè)的教學，以驗證試驗中的變速器能否正常工作，演示其動力傳遞。教學用的自動變速器試驗臺更注重學生能通過做實驗而掌握更多自動變速器系統(tǒng)的相關(guān)知識點。這就要求自動變速器實驗臺結(jié)構(gòu)布置簡潔合理，系統(tǒng)工作過程直觀，實驗臺需具備可供學生親自動手實踐的功能以深刻印象，結(jié)合書本上所學的理論知識，最終達到良好的教學效果。 4.1 實驗臺的組成及布置 自動變速器實驗臺是一個集機、電、液為一體的設(shè)備，根據(jù)手動與自動化控制的需要對其機械結(jié)構(gòu)進行了一定的分析，系統(tǒng)分析后的實驗臺主要由：1、基本臺架；2、變速器驅(qū)動裝置(拖動電機)；3、電機調(diào)速裝置（變頻器）；4、變矩器及變速器裝夾機構(gòu)；5、自動變速器。如圖4.1所示[5]。 圖4.1 實驗臺主體部分基本布局 4.2 自動變速器實驗臺臺架設(shè)計 A340E自動變速器實驗臺架主要用于安裝A340E自動變速器、驅(qū)動電機、變頻器、換檔桿、顯示面板及其他需要安裝的部分。 4.2.1 實驗臺架設(shè)計 實驗臺架采用剛架結(jié)構(gòu)形式支撐整個系統(tǒng)，這樣既能減少材料節(jié)省成本，也減輕了整個實驗臺的質(zhì)量，便于整體移動。考慮到實驗臺用于室內(nèi)教學，所以在滿足系統(tǒng)硬件安置空間的前提下，外型尺寸不宜過大，同時考慮方便學生觀察學習也不能過小，確定外型尺寸（長寬高）為12008201800mm。 鑒于教學實驗臺的使用特點，為方便老師教學指導和學生觀察學習，本次設(shè)計的自動變速器實驗臺也始終圍繞該前提，提出設(shè)計方案。實驗臺外觀采用較為普遍的L型臺架[6]。 (a) (b) (c) 1.大V帶輪；2.變頻器；3.電動機；4.定位擋板；5.自動變速器定位件；6.小V帶輪；7.塑料罩；8.自動變速器；9.顯示面板；10.換擋桿；11.蓄電池；12.蓄電池托槽；13.橡膠車輪。 圖4.2實驗臺總體結(jié)構(gòu)示意圖 4.2.2 定位件的校核 自動變速器實驗臺的自動變速器由前后兩個定位件對其進行托舉固定，其定位件是四個直徑為10mm的螺釘。因為自動變速器完全置于空中，故此四個螺釘平均承受該自動變速器重力，此處的受力為剪應力。 自動變速器的重力G=600N,每個螺釘承受的剪力為FQ=G/4=125N。所以 ，故該定位件符合強度要求。 4.3 顯示面板的設(shè)計 顯示面板上固定電控單元ECU、組合儀表、電腦檢測端子等，并根據(jù)需要在顯示面板上繪制A340E自動變速器結(jié)構(gòu)圖和控制電路。顯示面板的背面是個箱體，系統(tǒng)線束布置在顯示面板的背面，將需要檢測的線路引出到顯示面板正面的檢測插孔或檢測柱上，以便于對有關(guān)線路進行檢測。 4.3.1 組合儀表的布置 為便于監(jiān)測自動變速器在不同工況和各個檔位下運行時的壓力，在實驗臺顯示面板的正下方安裝自動變速器主油路壓力表、節(jié)氣門油壓表及1、2、3、4檔位工作油壓表等。這些油壓表的末端固定在顯示面板后面的箱體里，為了易于觀察，將表盤引出放置稍高于面板。 自動變速器主油壓表的液壓管路從自動變速器的主油壓檢測孔引出；節(jié)氣門油壓表的液壓管路從自動變速器節(jié)氣門油壓電磁閥泄油口引出；檔位工作油壓表的液壓管路從自動變速器換檔閥泄油口引出[7]。 4.3.2 電腦檢測端子的設(shè)置 通過顯而易見的電腦檢測端子，配合萬用表檢測如節(jié)氣門位置傳感器、車速傳感器、O/D檔速度傳感器、電磁閥等各種傳感器和執(zhí)行器的電壓及電阻值，這樣就可以檢測出自動變速器是否正常[8]。 在實驗臺的顯示面板上布置A340E自動變速器的控制電路，控制電路中有ECU中各引腳所表示元件的電路圖，將ECU中需要檢測的引腳引出來布置到電路圖中，再以檢測端子的形式布置在顯示面板上。 A340E型自動變速器控制電路如圖4.3。 圖4.3 A340E自動變速器控制電路 4.3.3 自動變速器電子控制單元(ECU) 電子控制系統(tǒng)的作用是控制換檔工作點和鎖止離合器的工作狀況，其組成有傳感器、ECU和執(zhí)行器三個部分。其中ECU的作用是根據(jù)各種傳感器發(fā)來的信號確定換檔時機和鎖止時刻，并相應地控制液壓控制系統(tǒng)的電磁閥。 豐田A340E型自動變速器的電子控制單元與發(fā)動機電子控制單元共用一個電控單元，稱為ECU或ECT。實驗臺的顯示面板上需要固定此ECU以使實驗臺的電子控制系統(tǒng)正常工作，ECU布置于顯示面板的右下端。 1、ECU的組成及工作原理[10] 電子控制單元由接收器、控制器和輸出裝置組成。接收器接收各輸入裝置的輸出信號，并對信號進行放大處理或調(diào)制；控制器將這些信號與電子控制單元內(nèi)存中的數(shù)據(jù)進行比較，根據(jù)對比結(jié)果做出是否進行換檔等決定，再由輸出裝置把控制信號輸送給電磁閥。 2、ECU控制換檔功能的實現(xiàn) A340E自動變速器的ECU具有以下主要功能：控制換檔時機、控制超速擋、控制鎖止離合器、鎖止系統(tǒng)的強制解除等。 由于本實驗臺主要使進行教學演示工作，故在此只討論換檔控制的實現(xiàn)。自動變速器的換檔主要依據(jù)是行駛車速和發(fā)動機節(jié)氣門開度2個信號。ECU會根據(jù)這兩個信號控制1號、2號電磁閥的通、斷，從而控制每一個換檔閥打開或關(guān)閉通往離合器的油道，去完成變速器的升檔或降檔。 同時，為了豐富換檔控制內(nèi)容，提高控制質(zhì)量，本設(shè)計將給自動變速器提供一些輔助信號，包括換檔手柄位置信號、發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號、變速器轉(zhuǎn)速信號、變速器油溫信號、發(fā)動機水溫信號等。因此，設(shè)計中將發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器檢測的信號用三相電機輸出軸的轉(zhuǎn)速信號來代替，節(jié)氣門位置傳感器采集的節(jié)氣門開度信號來自節(jié)氣門控制單元，而氣門控制單元裝在自動變速器殼體上。變速器轉(zhuǎn)速傳感器、油溫傳感器和車速傳感器均裝在變速器殼體上，發(fā)動機水溫信號采用發(fā)動機電控單元中固定水溫值。將以上這些信號輸入到電控單元ECU中，從而使自動變速器實現(xiàn)檔位的自動變換?？刂品椒ㄈ鐖D4.4。 車速傳感器 節(jié)氣門位置傳感器 換檔手柄位置傳感器 ECU 實現(xiàn)自動換檔 發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器 變速器轉(zhuǎn)速傳感器 變速器油溫傳感器 發(fā)動機水溫傳感器 圖4.4 自動變速器自動換檔的控制方法 4.3.4 自動變速器的結(jié)構(gòu)簡圖的布置 通過換檔桿位置的移動，實現(xiàn)自動變速器實驗臺的換檔，同時在顯示面板的中間布置一個能夠顯示自動變速器的各個檔位的離合器及制動器的工作狀態(tài)A340E自動變速器結(jié)構(gòu)簡圖，給學生一個直觀的參照，可以更好的通過自動變速器實驗臺學習并掌握自動變速器的工作和換檔原理。在實驗臺的顯示面板中間布置自動變速器的結(jié)構(gòu)簡圖，如圖4.5所示： 圖4.5 A340E自動變速器結(jié)構(gòu)簡圖 表4.1 A340E自動變速器各元件工作情況表 變速桿 位置 檔位 C0 C1 C2 B0 B1 B2 B3 F0 F1 F2 P 停車 ○ R 倒車 ○ ○ ○ ○ N 空檔 ○ D 1檔 ○ ○ ○ ○ 2檔 ○ ○ ○ ○ ○ 3檔 ○ ○ ○ ○ ○ O/D檔 ○ ○ ○ ○ 2 1檔 ○ ○ ○ 2檔 ○ ○ ○ ○ ○ ○ 3檔 ○ ○ ○ ○ ○ L 1檔 ○ ○ ○ ○ ○ 2檔 ○ ○ ○ ○ ○ ○ 注1:在L位2檔只能降檔，無升檔。 注2:○表示投入工作。 注3:各字母所代表的元件如上表。 4.3.5 節(jié)氣門傳感器開度控制旋鈕的布置 自動變速器實驗臺是根據(jù)實際汽車行駛狀態(tài)而設(shè)計的，自動變速器的換擋主要依據(jù)是行駛車速和節(jié)氣門開度2個信號。發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器檢測的信號用三相電機輸出軸的轉(zhuǎn)速信號來代替，節(jié)氣門位置傳感器采集的節(jié)氣門開度信號來自節(jié)氣門控制單元，而節(jié)氣門控制單元裝在自動變速器殼體上，通過人為的改變節(jié)氣門的開度模擬發(fā)動機負荷的變化。采用一個DC1205-DF壓力變送器和電位計對節(jié)氣門的開度進行控制，DC1205-DF壓力變送器可將蓄電池的12V電壓信號變換成0～5V電壓信號，在電位計兩端施加這個5V電壓信號，通過節(jié)氣門傳感器開度控制旋鈕改變電位計滑動變阻器的電阻值從而改變節(jié)氣門傳感器開度。其控制方式如圖4.6。 圖4.6 節(jié)氣門傳感器控制圖 4.3.6 其他布置 自動變速器實驗臺的顯示面板除了應有上述布置，還應布置電源開關(guān)、點火開關(guān)、OBD-Ⅱ診斷端子、過載保護繼電器及變頻器調(diào)速旋鈕等裝置。 4.4本章小結(jié) 本章對自動變速器實驗臺的總體結(jié)構(gòu)，即實驗臺架和顯示面板的設(shè)計做了比較詳細的介紹。臺架是依據(jù)人機工程學理論設(shè)計的，方便學生觀察學習，而面板的布置進一步加強了自動變速器實驗臺的教學效果。 第5章 自動變速器實驗臺動力源的設(shè)計 根據(jù)自動變速器實驗測試方法要求，實驗臺的設(shè)計需要實現(xiàn)對于系統(tǒng)工作壓力的測試，包括換擋過程演示、傳感器信號測試等功能，滿足汽車專業(yè)實驗教學的要求。因此，實驗臺需要動力源拖動自動變速器運轉(zhuǎn)，模擬發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化，進而實現(xiàn)教學功能的演示。 根據(jù)實驗臺架設(shè)計方案，結(jié)合元器件布置方式，采用電動機拖動變速器運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)上述功能。本章依據(jù)實驗臺工作轉(zhuǎn)速要求，進行電機拖動設(shè)計，包括電機的選擇，調(diào)速功能的設(shè)計以及傳動裝置的設(shè)計 5.1 實驗臺動力的設(shè)計 自動變速器實驗臺由多個元器件組成，在選擇部件的同時還應考慮到實用性、使用環(huán)境、制造成本、安全性等多方面的因素。 5.1.1 實驗臺電源的選擇 在該套自動變速器實驗臺系統(tǒng)中，需要使用到電源的有自動變速器元器件（12V）、電動機（380V）?？刂齐娐凡糠植捎?2V的蓄電池作為電源，機械部分則將380V作為驅(qū)動電機的電源。 5.1.2 驅(qū)動電機的選擇 在本系統(tǒng)中，電動機是實驗臺的動力源，為了模擬自動變速器不同車速下的運動，要求電動機調(diào)速方便，啟動較快。 1、選擇電動機的類型和機構(gòu)形式 電動機是系列化的標準產(chǎn)品，其中以三相異步電機應用為最廣。Y系列電動機是一般用途的全封閉自扇冷鼠籠式三相異步電機，適用于不易燃燒、不易爆、無腐蝕和無特殊要求的機械。 YZ型鼠簽式與YZR型繞線式三相異步電適用的機械設(shè)備有金屬切削機床，風機，輸送機、攪拌機、農(nóng)業(yè)機械、食品機械等。為冶金、起重電機，具有較小的轉(zhuǎn)動慣量和較大的過載能力，用于頻繁起動、制動和正反轉(zhuǎn)場合，如起重、提升設(shè)備上。其結(jié)構(gòu)有開啟式、防護式、封閉式和防爆式，可根據(jù)工作條件來選擇。 2、確定電動機的轉(zhuǎn)速 同一功率的異步電動機有同步轉(zhuǎn)速3000、1500、1000、750r/min等幾種。一般來說，電動機的同步轉(zhuǎn)速愈高，磁極對數(shù)愈少，外廓尺寸愈小，價格愈低；反之，轉(zhuǎn)速愈低，外廓尺寸愈大，價格愈貴。當工作機轉(zhuǎn)速高時，選用高速電動機較經(jīng)濟。但若工作機轉(zhuǎn)速較低也選用高速電動機，則總傳動比增大，會導致傳動裝置結(jié)構(gòu)復雜，造價較高。 因自動變速器轉(zhuǎn)速能達到6200r/min，屬于高轉(zhuǎn)速，故選3000r/min的高速電動機較經(jīng)濟。并且該實驗臺只是用于教學實驗，選用外廓尺寸小、價格低的高速電動機較為合適。 3、確定電動機的功率 電動機的功率選擇是否合適，對電動機的正常工作和經(jīng)濟性都有影響。功率選得過小，不能保證工作機的正常工作或使電動機長期過載而過早損壞；功率選得過大，則電動機價格高，且經(jīng)常不在滿載下運行，電動機效率和功率因數(shù)都較低，造成很大的浪費。 電動機功率的確定，主要與其載荷大小、工作時間長短、發(fā)熱多少有關(guān)。對于長期連續(xù)工作、載荷較穩(wěn)定的機械(如連續(xù)運輸機、鼓風機等)，可根據(jù)電動機所需的功率Pd來選擇，而不必校驗電動機的發(fā)熱和起動力矩。選擇時，應使電動機的額定功率Pe稍大于電動機的所需功率Pd，即Pe≥Pd。對于間歇工作的機械，Pe可以稍小于Pd。 由于該實驗臺工作時，自動變速器為空載，所需的轉(zhuǎn)矩能帶動其轉(zhuǎn)動即可，此處選取轉(zhuǎn)矩T=2Nm，它的轉(zhuǎn)速為n2=6200 r/min，故自動變速器所需的輸入功率為Pw=T n2/9550=26200/9550=1.3kW。傳動裝置采用V帶傳動，其傳動效率為0.95，所以電動機所需的功率Pd=Pw/0.95=1.4kW。 綜上所述，在本設(shè)計中，自動變速器的轉(zhuǎn)動慣量和起動力矩較小，轉(zhuǎn)速較高，故選用結(jié)構(gòu)簡單，適用于無特殊要求的機械(如機床、泵、風機、運輸機、攪拌機、農(nóng)業(yè)機等)的Y系列三相交流異步電動機Y90S—2，該電動機額定功率為1.5kW，同步轉(zhuǎn)速為3000r/min