DA468汽油發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺架設(shè)計培訓(xùn)講學(xué)

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。DA468汽油發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺架設(shè)計-第1章緒論1.1概述傳統(tǒng)的汽車技術(shù)與當(dāng)今先進(jìn)的計算機(jī)科學(xué)日益緊密地結(jié)合，汽車機(jī)械控制技術(shù)在建國初期就已得到發(fā)展并且推動、并加著汽車電子控制而成為近些年來汽車工業(yè)發(fā)展最快的領(lǐng)域。世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家?guī)缀鯚o一例外地把汽車工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。因此，汽車企業(yè)之間的競爭也越來越激烈，在高速、靈活、專用、可靠、自動、安全、省油、減少廢氣污染等方面對汽車的要求越來越高的情況下，原來是利用機(jī)械，而現(xiàn)在隨著人類的進(jìn)步，科技的大幅度發(fā)展，越來越多的側(cè)重于利用電子控制技術(shù)解決汽車所面臨

2、的一系列問題成為技術(shù)進(jìn)步的必然要求，發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)的發(fā)展更成為了我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，其研發(fā)和應(yīng)用對提高汽車產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平、增強(qiáng)整個汽車產(chǎn)業(yè)的國際競爭力有著重要的影響。同時，機(jī)械對電控系統(tǒng)的支持與研發(fā)有著至關(guān)重要的作用與莫大支持，對提高我國汽車工業(yè)核心設(shè)備的技術(shù)水平具有重要意義。與此同時，汽車發(fā)動機(jī)電控化、汽車電子化和智能化也帶來許多問題，使得汽車的故障也變得越來越復(fù)雜，雖然電控系統(tǒng)故障更為復(fù)雜，但相對簡單的機(jī)械故障如果出錯也會大大影響實(shí)驗(yàn)和測試結(jié)果。這就要求我們要有與之相適應(yīng)的更為先進(jìn)的故障診斷技術(shù)與用先進(jìn)技術(shù)診測與計算精密的機(jī)械故障的能力，隨著科技的不斷發(fā)展，人們利用電子技術(shù)對機(jī)

3、械部件的制造與加工是更為精確，從而大大減少誤差，為更為先進(jìn)的測試技術(shù)作下了良好的鋪墊。跟機(jī)械發(fā)展的速度相比，電子技術(shù)的發(fā)展更為迅速，并且逐漸的更多的電子來帶動機(jī)械控制，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是微處理器的發(fā)展，多項(xiàng)控制集中在一個電子控制單元（ECU）上，產(chǎn)生了發(fā)動機(jī)集中控制系統(tǒng)，在現(xiàn)代汽車上得到了廣泛應(yīng)用。隨著發(fā)動機(jī)電子控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用，汽車運(yùn)行中出現(xiàn)的故障高發(fā)區(qū)也由機(jī)械故障向電子故障轉(zhuǎn)變，并且這方面的檢測與維修與傳統(tǒng)的方法有很大的不同，這就迫使維修人員必須在較短的時間內(nèi)掌握與此相關(guān)的技能。對于汽車專業(yè)技術(shù)人員培養(yǎng)來說，如何使理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，是一重要的課題。這樣就對

4、汽車教學(xué)工作提出了更高的要求。本校的汽車系培養(yǎng)的學(xué)生以應(yīng)用型為主，所以，必須重視對學(xué)生這方面的培養(yǎng)。先進(jìn)的汽車實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)臺可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動手能力，分析處理問題的能力，工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力及商品意識，很好的滿足專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)的要求。1.1.1選題的依據(jù)在汽車或內(nèi)燃機(jī)專業(yè)教學(xué)過程中，發(fā)動機(jī)的構(gòu)造、拆裝、維修、電控設(shè)備故障的檢測一直都是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。發(fā)動機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺大大提高了教學(xué)的直觀性，能使學(xué)生親自動手接觸發(fā)動機(jī)，通過自己的親身實(shí)踐，學(xué)生能更詳盡、更直觀、更具體的了解發(fā)動機(jī)構(gòu)造、發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺各部分連接以及故障的診斷和排除。汽車新技術(shù)發(fā)展十分迅速，在汽車工程上的應(yīng)用越來越普遍。而相關(guān)高校及

5、社會技術(shù)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)在汽車新技術(shù)教學(xué)中大多以理論為主，相應(yīng)新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)為主的實(shí)踐教學(xué)手段嚴(yán)重滯后，不僅不能與汽車領(lǐng)域廣泛推出的汽車新技術(shù)同步，更跟不上汽車新技術(shù)的快速發(fā)展。1.1.2選題的目的因此為了結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)，充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)與操作訓(xùn)練有機(jī)的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動手能力和創(chuàng)造力，結(jié)合汽車發(fā)動機(jī)常見故障，訓(xùn)練學(xué)生獨(dú)立分析診斷的能力，為此，選用具有代表性的車型設(shè)計、制作四腳支撐發(fā)動機(jī)的實(shí)驗(yàn)臺架。研制了DA468型汽油發(fā)動機(jī)綜合測試教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)教學(xué)機(jī)構(gòu)提供有益的幫助。1.1.3選題的意義1、結(jié)構(gòu)清晰，能夠一目了然，便于掌握。2、理論與實(shí)際相結(jié)合。3、能切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生動手操作

6、能力和提高對理論知識的理解能力。4、各個實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)可模擬汽車的實(shí)際故障并可設(shè)置各種故障讓學(xué)生獨(dú)立排除。5、可靠性高，能夠防止學(xué)生由于錯誤操作而造成的損失。6、使用壽命長。7、方便教學(xué)、節(jié)約資金。近年來，汽車技術(shù)迅速發(fā)展,汽車的結(jié)構(gòu)發(fā)生了革命性變化,但這些發(fā)展與變化大部分都是在有機(jī)械的基礎(chǔ)上而應(yīng)用電子控制技術(shù)的結(jié)果.汽車的先進(jìn)性、汽車新型的特點(diǎn)也主要集中表現(xiàn)在電子控制技術(shù)的應(yīng)用程度上，電子控制系統(tǒng)在汽車上的廣泛應(yīng)用，使汽車的動力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、舒適性、可靠性都得到了顯著改善和提高，并使汽車排氣對環(huán)境的污染從根本上得到控制.面對電子技術(shù),尤其是電子控制技術(shù)在汽車上廣泛應(yīng)用的現(xiàn)狀和迅猛發(fā)展趨勢,。

7、隨著新興科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新，尤其是計算機(jī)、電子控制、人工智能等高新技術(shù)的迅速發(fā)展，對汽車工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響。汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展也使相關(guān)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)得到了最大的收益。從90年代開始，汽車已經(jīng)從重機(jī)械時代步入了一個全新的電子時代。采用電子技術(shù)是解決汽車面臨諸多技術(shù)難題的最佳方案，電子技術(shù)已成為未來汽車廠的產(chǎn)品競爭中能否掌握主動權(quán)的關(guān)鍵。目前，電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用主要以微處理機(jī)對各種工作過程進(jìn)行控制為主要特征。微處理機(jī)實(shí)際上是一種比較簡單的單片計算機(jī)，它把中央處理器、存儲器和輸入輸出接口集成在一塊芯片上，通過各種傳感器接受各種輸入信號，經(jīng)過分析、計算后再向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出命令，控制機(jī)械裝

8、置動作。汽車運(yùn)行時，發(fā)動機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)的工作過程相當(dāng)復(fù)雜，因此，要對其進(jìn)行適時控制，微處理器在這方面能夠大顯身手。在不久的將來，隨著電子技術(shù)、信息技術(shù)、新材料技術(shù)等新興科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，將會滿足未來汽車發(fā)展需求的各種高新技術(shù)，使汽車不僅成為人類的交通工具，而且會成為人類活動的重要場所。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，汽車正在步入普通百姓的家庭，汽車保有量逐漸加大，為了和國際汽車行業(yè)接軌，國內(nèi)企業(yè)可根據(jù)政府對汽車環(huán)保、安全和節(jié)能這三方面的要求，來開發(fā)相關(guān)汽車電子控制系統(tǒng)。國家環(huán)?？偩忠?，從2004年9月1日起，我國汽油車都要達(dá)到相當(dāng)于歐洲II號的排放標(biāo)準(zhǔn)，這就預(yù)示著符合歐洲III

9、號的汽車發(fā)動機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)有廣泛的市場空間。因?yàn)槟壳巴ㄟ^電控燃油噴射閉環(huán)控制加三元催化轉(zhuǎn)化器尾氣候處理，是降低汽油發(fā)動機(jī)排放污染的最有效措施。因此，該系統(tǒng)的自主開發(fā)將有巨大的市場前景。對于汽車專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)來說，如何使理論于實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，是一重要的課題。設(shè)計和制作汽車實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)臺可以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動手能力，分析處理問題的能力，工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力及商品意識，很好的滿足專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)的要求。維修人員技術(shù)水平的提高可以使汽車得到更好的維護(hù)和保養(yǎng)，這對于提高汽車的使用壽命和經(jīng)濟(jì)效益，推動汽車工業(yè)及國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。1.2發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺架的

10、場地發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺架一般都坐落在實(shí)驗(yàn)室中，用作一體化教學(xué)使用。實(shí)驗(yàn)室分二部分，第一個是電子控制實(shí)驗(yàn)室，此控制室配有精密的電子控制儀器，這些儀器用于控制教學(xué)的發(fā)動機(jī)。實(shí)驗(yàn)臺主要有兩種功能：一是演示發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)工作原理的功能，二是進(jìn)行故障模擬的功能。目前用于演示發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)工作原理的方法主要有三種，第一種是利用實(shí)驗(yàn)臺顯示面板的圖形表示，發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的原理圖印制在顯示面板的正面，為了能夠方便地對發(fā)動機(jī)各個線路進(jìn)行控制和檢測有關(guān)信號，控制開關(guān)和檢測插口都設(shè)置在顯示面板正面。為了使實(shí)驗(yàn)臺的顯示面板更直觀，控制面板上的電路原理圖根據(jù)各部分性質(zhì)的不同，分別用不同的顏色加以區(qū)分。在控制面板的背面，每一個控

11、制開關(guān)的和檢測插口都必須與發(fā)動機(jī)的實(shí)際線路相連，即每一個傳感器、執(zhí)行器和信號線、接地線等在進(jìn)入發(fā)動機(jī)電控單元或者由發(fā)動機(jī)控制單元輸出、接地之前，必須要先與顯示面板上的控制開關(guān)相連，然后經(jīng)過檢測插孔，最后才能進(jìn)入發(fā)動機(jī)電控單元、執(zhí)行器或接地。各種電源線的連接也是如此，即電源線在進(jìn)入用電單元前，先與檢測插孔相連，再經(jīng)過控制開關(guān)，最后接入用電單元。這樣設(shè)計不僅可以方便地實(shí)現(xiàn)對各種信號、電源等的控制，而且由于每個控制開關(guān)和檢測插孔都在顯示面板上相應(yīng)的電路原理圖中，所以比較直觀。這是最簡單的一種表達(dá)方式。第二種演示發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)工作原理的表達(dá)方式是利用LED顯示，將發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的原理圖制作在實(shí)驗(yàn)臺的顯

12、示面板上，發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)原理圖中的傳感器、執(zhí)行器、電源和搭鐵線路由LED顯示燈表示。通過操縱控制開關(guān)，LED顯示燈將依次點(diǎn)亮，表示從電源到ECU、從傳感器到ECU、從ECU到執(zhí)行器、從ECU到搭鐵等電路中的電流，從而直觀地表達(dá)發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的工作原理。第三種演示發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)工作原理的表達(dá)方式是利用安裝在顯示面板上的液晶顯示屏顯示輸出的方式。發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺，各種傳感器、發(fā)動機(jī)控制單元、執(zhí)行器實(shí)物都安裝在實(shí)驗(yàn)臺上，同時將發(fā)動機(jī)噴油量信號和點(diǎn)火提前角信號在發(fā)動機(jī)實(shí)驗(yàn)臺的液晶顯示屏上用直方圖表示出來，當(dāng)改變輸入信號時，就可以直觀地顯示出輸出的變化。上述三種演示發(fā)動機(jī)電控原理的方式雖然比較直觀，

13、但不能精確地定量反映輸出與輸入之間的關(guān)系，因此不能夠真實(shí)地反映發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的工作原理和工作過程。用于教學(xué)的電控發(fā)動機(jī)實(shí)驗(yàn)臺的第二種功能是故障模擬的功能。作為電控發(fā)動機(jī)故障模擬的實(shí)驗(yàn)臺又可分為開關(guān)控制式和微機(jī)控制式。發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)故障的主要原因是一些傳感器信號丟失或線路斷路以及短路，或者傳感器信號的電壓幅值或頻率超出了正常范圍。為了模擬發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的故障，要求發(fā)動機(jī)實(shí)驗(yàn)臺不僅能夠設(shè)置各種故障，而且要使這些故障具有重復(fù)性。例如某大學(xué)設(shè)計的發(fā)動機(jī)故障模擬實(shí)驗(yàn)臺為開關(guān)控制式，主要由發(fā)動機(jī)及其電控系統(tǒng)、故障模擬裝置、顯示面板及電渦流測功機(jī)、AVL五氣體分析儀、電子秤、點(diǎn)火提前角儀、示波器、信號發(fā)生器

14、及數(shù)字式萬用表等相關(guān)的測試設(shè)備組成。其中故障模擬裝置主要由相關(guān)的控制開關(guān)、檢測插口等組成，其主要作用是根據(jù)需要人為地為各傳感器、執(zhí)行器、控制單元、線路等設(shè)置故障。故障模擬裝置的控制開關(guān)及檢測插口裝在顯示面板上相應(yīng)的電路中?？刂骑@示面板上的控制開關(guān)，可以設(shè)置不同的故障。故障設(shè)置后，通過診斷座上的插孔和按鈕可以直接調(diào)出故障代碼，另外通過相應(yīng)的檢測設(shè)備可以檢測出該故障對發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性以及排放性的影響。實(shí)驗(yàn)臺不僅可以通過控制開關(guān)的通斷模擬傳感器、執(zhí)行器、控制單元和線路的故障，而且可以利用信號發(fā)生器向發(fā)動機(jī)控制單元發(fā)出模擬信號，替代發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)原傳感器信號，當(dāng)使模擬信號的大小、頻率等改變時，可

15、以檢測發(fā)動機(jī)性能參數(shù)的變化并讀取故障碼。如果模擬信號超出了允許的范圍，就會產(chǎn)生故障碼并引起發(fā)動機(jī)工作性能的相應(yīng)改變，這樣就可以演示發(fā)動機(jī)故障形成的過程以及對發(fā)動機(jī)工作造成的影響。第二個部分是被測試對象，主要包括汽油發(fā)動機(jī)、傳動軸、測功機(jī)三大主要部分組成。為實(shí)現(xiàn)第一部分的穩(wěn)定測試，對汽油發(fā)動機(jī)、傳動軸、測功機(jī)進(jìn)行支撐部分和連接的選擇。本文的側(cè)重點(diǎn)就在第二部分。場地空間：場地面積達(dá)到20平方米，空間高度達(dá)4米，一般此實(shí)驗(yàn)室只放置一個實(shí)驗(yàn)臺架。實(shí)驗(yàn)臺在教學(xué)活動中發(fā)揮著重要的作用，特別是汽車專業(yè)。在現(xiàn)代教學(xué)活動中實(shí)驗(yàn)臺已經(jīng)被大規(guī)模的使用。隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，汽車人才的緊缺，越來越多的人選擇了汽車行業(yè)，

16、因此教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺在學(xué)校處于正在普及發(fā)展的階段。研究實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計的主要還是專業(yè)的企業(yè)。另外還有汽車企業(yè)提供給學(xué)校方便教學(xué)的實(shí)驗(yàn)臺。因此實(shí)驗(yàn)臺的研究已經(jīng)處于一個接近成熟的階段。1.3本設(shè)計的基本內(nèi)容和需要解決的問題設(shè)計的主要內(nèi)容：1.設(shè)計發(fā)動機(jī)實(shí)驗(yàn)臺架，此臺架可安裝固定DA468汽油發(fā)動機(jī)，真實(shí)可運(yùn)行的發(fā)動機(jī)，充分展示發(fā)動機(jī)組成結(jié)構(gòu)。可在拆裝臺架上進(jìn)行發(fā)動機(jī)拆裝和修理的實(shí)操，對支撐部分設(shè)計、連接傳動設(shè)計、操縱機(jī)構(gòu)及測試機(jī)構(gòu)設(shè)計、測功機(jī)選擇、冷卻水恒溫系統(tǒng)聯(lián)接、潤滑油恒溫系統(tǒng)聯(lián)接等進(jìn)行主要研究。2.根據(jù)現(xiàn)行按照內(nèi)燃機(jī)臺架實(shí)驗(yàn)方法GB1105.3中的有關(guān)要求,對發(fā)動機(jī)實(shí)驗(yàn)過程中的機(jī)油溫度、冷卻水溫進(jìn)行控制

17、并能恒定在某一要求的范圍,確保發(fā)動機(jī)臺架實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行。設(shè)計支撐要考慮到強(qiáng)度，防振，便于調(diào)整。便于對中調(diào)整。3.對支撐腳架和部件連接進(jìn)行全圖繪制以及對上面螺栓進(jìn)行受力分析。解決的主要內(nèi)容：1如何實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)能正常、穩(wěn)定的運(yùn)行。2如何選擇測功機(jī)以及測功機(jī)的應(yīng)用。3.如何實(shí)現(xiàn)冷卻水恒溫系統(tǒng)聯(lián)接、潤滑油恒溫系統(tǒng)聯(lián)接。4如何解析實(shí)驗(yàn)臺發(fā)動機(jī)與傳動軸和傳動軸與測功機(jī)的連接問題。5如何讓此實(shí)驗(yàn)臺架更方便使用、維護(hù)、保養(yǎng)。1.4本章小結(jié)本章的目的在于了解題目本身，題目的目的、依據(jù)、意義及發(fā)展現(xiàn)狀，為以后的設(shè)計做好準(zhǔn)備。第2章測功機(jī)種類及原理2.1測功機(jī)的種類根據(jù)測功機(jī)使用電流的不同，將測功機(jī)分類為：直流測功機(jī)

18、、交流測功機(jī)、渦流測功機(jī)。目前，汽車上廣泛應(yīng)用的是底盤測功機(jī)，二其他種類的測功機(jī)也逐漸被廣泛的應(yīng)用。2.1.1支流測功機(jī)直流測功機(jī)由直流電機(jī)、測力計和測速發(fā)電機(jī)組合而成。直流電機(jī)的定子由獨(dú)立的軸承座支承，它可以在某一角度范圍內(nèi)自由擺動。機(jī)殼上帶有測力臂，它與測力計配合，可以檢測定子所受到的轉(zhuǎn)矩。根據(jù)直流電機(jī)原理，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩同時施加于定子和轉(zhuǎn)子。定子所受到的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子所受到的轉(zhuǎn)矩大小相等，方向相反，所以轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩可以由定子上量測。運(yùn)行中軸承、電刷和風(fēng)致摩擦等引起的機(jī)械轉(zhuǎn)矩，會使定子和轉(zhuǎn)子所受的轉(zhuǎn)矩不完全相等，這給測量所帶來的誤差需要加以考慮。直流測功機(jī)可作為直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行，作為被測動力機(jī)械

19、的負(fù)載，以測量被測機(jī)械的軸上輸出轉(zhuǎn)矩；也可以作直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行，拖動其他機(jī)械，以測量其軸上輸入轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩與測速發(fā)電機(jī)測得的轉(zhuǎn)速之積即軸功率。這就是測功機(jī)一名的由來。2.1.2交流測功機(jī)交流測功機(jī)通常由一臺三相交流換向器電動機(jī)和測力計、測速發(fā)電機(jī)組合而成。它的測功原理與直流測功機(jī)相同。2.1.3渦流測功機(jī)渦流測功機(jī)利用渦流產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩來測量機(jī)械轉(zhuǎn)矩的裝置。它由電磁滑差離合器（見電磁調(diào)速異步電動機(jī)）、測力計和測速發(fā)電機(jī)組成。被測動力機(jī)械與電磁滑差離合器的輸入軸連接，帶動電樞旋轉(zhuǎn)，磁極則被安裝其上的測力臂掣住,只能在一定范圍內(nèi)擺動一角度,配合測力計就可以由此擺動角直接讀出電樞與磁極間作用的電磁轉(zhuǎn)矩。略

20、去風(fēng)摩損耗等測量誤差時，此電磁轉(zhuǎn)矩就等于被測動力機(jī)械的輸出轉(zhuǎn)矩。渦流測功機(jī)只能產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，不能作為電動機(jī)運(yùn)行。一般用于測量轉(zhuǎn)速上升而轉(zhuǎn)矩下降，或轉(zhuǎn)矩變化而轉(zhuǎn)速基本不變的動力機(jī)械。2.1.4渦流測功機(jī)原理電渦流測功機(jī)感應(yīng)子主要由旋轉(zhuǎn)部分和擺動部分（電樞和勵磁線圈）組成。轉(zhuǎn)子軸上的感應(yīng)子形狀猶如齒輪，與轉(zhuǎn)子同軸裝有一個直流勵磁線圈。當(dāng)勵磁線圈組通以直流電流時，其周圍便有磁場存在，那么圍繞勵磁組就產(chǎn)生一閉合磁通。很明顯，位于繞組左側(cè)的感應(yīng)子具有一個極性，右側(cè)具有相反的極性。旋轉(zhuǎn)時，由于磁密值的周期性變化而產(chǎn)生渦流，此渦流產(chǎn)生的磁場同產(chǎn)生它的磁場相互作用，從而產(chǎn)生與被試機(jī)反向的制動力矩，使電樞擺動，

21、通過電樞上的力臂，將制動力傳給測量裝置。2.2實(shí)驗(yàn)臺總體結(jié)構(gòu)設(shè)計本實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計包括:支撐腳架、連接選定、電控系統(tǒng)等三部分。如圖2.2所示：圖2.2發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺架總圖2.2.1動力系統(tǒng)選型實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計應(yīng)滿足教學(xué)與技能訓(xùn)練的要求，故動力系統(tǒng)選型的基本原則為具有先進(jìn)性、可操控性、典型性和經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)這一原則，選擇東安DA468汽車為基本車系，發(fā)動機(jī)為具有代表意義的DA468型，該車系配備有先進(jìn)的計算機(jī)控制系統(tǒng)，且具有制造成本低等特點(diǎn)。該車系采用典型的前置發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)。因此,在設(shè)計中采用橫置發(fā)動機(jī)，使實(shí)驗(yàn)臺架結(jié)構(gòu)緊湊，并能真實(shí)反映原車系的工作特點(diǎn)，電氣配線則利用原車系連接器單獨(dú)連接制成線束，沿臺架邊緣布線。

22、2.2.2基于實(shí)驗(yàn)臺電控系統(tǒng)的設(shè)計方案電控系統(tǒng)選型包括:控制原理分析、動力系統(tǒng)控制步驟、控制系統(tǒng)組成分析、控制模式設(shè)計與分析、故障選擇與設(shè)計、故障模擬單元設(shè)計與分析、故障診斷專家?guī)煸O(shè)計、可識別故障碼及計算機(jī)故障診斷模型建立等。實(shí)驗(yàn)臺動力系統(tǒng)的控制采用原車控制系統(tǒng)，故控制原理、控制過程具有很強(qiáng)的仿真性，具有實(shí)車訓(xùn)練的效果。關(guān)鍵環(huán)節(jié)是故障源的設(shè)置及與動力、控制系統(tǒng)的互動連接。實(shí)驗(yàn)臺工作系統(tǒng)由操作裝置、控制系統(tǒng)、動力與傳動系統(tǒng)、信號顯示等部分組成。汽車電控單元與各傳感器、執(zhí)行元件之間插入安裝一個故障仿真設(shè)置單元，使故障設(shè)置單元上的端子與電子控制單元引角相對應(yīng)，借助示波器、萬用表等專用儀器可動態(tài)測試系

23、統(tǒng)數(shù)據(jù)信號。在故障設(shè)置單元上還配置了與端子數(shù)目相當(dāng)?shù)墓收祥_關(guān)，可以通過故障開關(guān)直接設(shè)置故障，使控制系統(tǒng)信號真實(shí)化，故障現(xiàn)象以故障碼的形式由控制系統(tǒng)相應(yīng)顯示裝置輸出，該裝置的合理性直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)臺的工作效果。2.2.3整體結(jié)構(gòu)設(shè)計實(shí)驗(yàn)臺的整體結(jié)構(gòu)由主實(shí)驗(yàn)臺架、副實(shí)驗(yàn)臺架和測試柜組成。主實(shí)驗(yàn)臺架用于固定發(fā)動機(jī)，并能翻轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)進(jìn)行拆裝實(shí)訓(xùn)。副實(shí)驗(yàn)臺架用于連接發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的附屬元件，使發(fā)動機(jī)能進(jìn)行正常工作。測試柜主要用于調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)工況、檢測發(fā)動機(jī)工作性能和設(shè)置故障排除故障等功能。臺架下方安裝轉(zhuǎn)向輪，為節(jié)省空間，沒有采用原車120L的油箱，而是用副油箱(40L)替代安裝在實(shí)驗(yàn)臺機(jī)架上；安裝時因油

24、箱高度較低，汽油泵與油箱底部間隔不夠，采用汽油泵傾斜布置，解決了油面高度問題，同時也保證了燃油位置傳感器可靠工作。實(shí)車排氣管尺寸較大，不便于安裝在實(shí)驗(yàn)臺架上；為縮小安裝尺寸并盡可能降低排氣噪聲，在不增加排氣阻力的前提下，對原車排氣管進(jìn)行了改造，采用變形布置。考慮到排氣管的充分散熱，將冷卻系統(tǒng)風(fēng)扇布置在排氣管附近，解決了排氣溫度過高的問題。2.3本章小結(jié)本次設(shè)計的內(nèi)容是電控發(fā)動機(jī)拆裝、檢驗(yàn)與測試教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺。設(shè)計必須是在掌握電控發(fā)動機(jī)的構(gòu)造前提下才能更好的設(shè)計機(jī)械支撐。所以，本章著重介紹了電控發(fā)動機(jī)的系統(tǒng)，從理論上說明電控發(fā)動機(jī)具有的功能，為本文文后介紹的連接于支撐架設(shè)計打下了基礎(chǔ)。第3章發(fā)動機(jī)實(shí)

25、驗(yàn)臺架支撐部分設(shè)計隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，除了電子技術(shù)特別是微機(jī)在汽車上的廣泛應(yīng)用之外，作為最基礎(chǔ)的機(jī)械試驗(yàn)臺架更好的固定了發(fā)動機(jī)、傳動軸、測功機(jī)等重要部件，對汽車電控發(fā)動機(jī)拆裝、檢測、故障診斷和維修技術(shù)方面作下了良好的鋪墊。為了更好的掌握汽油發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺架的組成和工作模式需要通過實(shí)際的動手測量與觀察才能達(dá)到更好的教學(xué)效果，從而達(dá)到學(xué)以致用的目的。汽車汽油發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺架及故障診斷實(shí)驗(yàn)臺的出現(xiàn)就是為了使學(xué)生們能夠?qū)⑺鶎W(xué)的知識應(yīng)用到以后所從事的工作崗位上。3.1概述汽車汽油發(fā)動機(jī)實(shí)驗(yàn)臺架設(shè)計應(yīng)具有直觀的示教效果、良好的可操控性，并能在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中充分發(fā)揮作用，為使實(shí)驗(yàn)臺更具有車系代表性，實(shí)驗(yàn)臺在整車

26、基礎(chǔ)上保留了發(fā)動機(jī)整體結(jié)構(gòu)和部分電器儀表及信號系統(tǒng)等，以盡可能擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)臺的應(yīng)用范圍、擴(kuò)展功能。3.2發(fā)動機(jī)實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計方案初定本實(shí)驗(yàn)臺是用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用所以在選擇參照車型時應(yīng)充分考慮它的普及性、代表性、特色性以及市場的需要。而東安DA468汽油發(fā)動機(jī)無論是在控制理論還是在實(shí)際工作性能上都能夠反映現(xiàn)代汽車技術(shù)的先進(jìn)性、普及性、代表性、特色性，更能體現(xiàn)發(fā)展的趨勢和潮流，便于汽車工程相關(guān)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的展開；并且所選擇車輛具有鮮明技術(shù)特色。因?yàn)樵O(shè)計是為教學(xué)服務(wù)的，因此在設(shè)計實(shí)施的具體過程中，首要的問題就是要保證發(fā)動機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，從而輔助電控測試的正常運(yùn)作及臺架的工作原理均得到體現(xiàn)，表達(dá)要力爭簡單、明

27、了，使用起來既方便又快捷，以利于提高學(xué)生的工程實(shí)踐運(yùn)用能力。基于以上要求把實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計主要分為兩個主要部分，即發(fā)動機(jī)四腳支撐架和測功機(jī)支撐架。3.2.1發(fā)動機(jī)四腳支撐臺架的設(shè)計發(fā)動機(jī)拆裝、檢驗(yàn)與測試教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺主架的設(shè)計主要是發(fā)動機(jī)的定位，發(fā)動機(jī)定位時應(yīng)當(dāng)結(jié)合并且參考發(fā)動機(jī)在車架上的安裝位置和在發(fā)動機(jī)上的固定支點(diǎn)及發(fā)動機(jī)的整體尺寸而定。如要想做穩(wěn)定支撐就需在四腳對稱支撐，并且不能影響其他部件做測試運(yùn)行。為了確保使發(fā)動機(jī)能夠安全的工作，四腳支架的設(shè)計要保證足夠的強(qiáng)度，并且為了使這部分要達(dá)到的效果，使初學(xué)者一看到實(shí)驗(yàn)臺，就能十分清楚發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)組成和裝配關(guān)系等，真正做到一目了然的效果。實(shí)驗(yàn)臺架具體形

28、狀根據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)室實(shí)例作為參考設(shè)計如圖3.1（a、b）所示。圖3.1發(fā)動機(jī)實(shí)驗(yàn)臺四腳架(a)圖3.1實(shí)驗(yàn)臺主臺架（b）圖3.1實(shí)驗(yàn)臺主架(c)如圖3.1（a）中1位置是固定發(fā)動機(jī)的螺栓，此位置用焊接三角架及六角螺栓連接到發(fā)動機(jī)飛輪外殼上，前后四個腳架上各一個。圖3.1(b)中2、3所示是發(fā)動機(jī)支座的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，兩個緊固螺栓能承受非常大的壓力和剪切力。圖3.1(c)4、5、6、7位置均為固定發(fā)動機(jī)支架的底座螺栓，同為六角螺栓緊固。發(fā)動機(jī)體除去油路、電路、進(jìn)氣、排氣機(jī)構(gòu)后安裝在實(shí)驗(yàn)臺上的1位置，四腳架有上下伸縮功能，下邊有導(dǎo)軌可以前后導(dǎo)動。這樣的設(shè)計對調(diào)整中心距、橫向傳動、整個機(jī)體測試的穩(wěn)定性起著重

29、要的作用。從而達(dá)到測試穩(wěn)定與更好輔助電子控制的目的。發(fā)動機(jī)實(shí)驗(yàn)臺架主要由焊接和螺栓連接，結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定。3.2.2測功機(jī)實(shí)驗(yàn)臺架設(shè)計教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺的測功機(jī)實(shí)驗(yàn)臺架部分與發(fā)動機(jī)支撐臺機(jī)設(shè)計原理有些不同，此試驗(yàn)臺為固定不可移動伸縮試驗(yàn)臺。如圖3.2(a)中1、2、3、4位置為臺架與測功機(jī)連接的緊固螺栓。為使發(fā)動機(jī)在運(yùn)行時有絕對穩(wěn)定的支撐，如圖3.2(b)為平視圖，通過對發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺架的側(cè)測量與計算可算出測功機(jī)臺架的精確數(shù)據(jù)，臺架寬33cm，高34cm。上臺架與下臺架座寬均為15cm，如圖3.2（b）中5、6為緊固螺栓孔。圖3.2測功機(jī)實(shí)驗(yàn)臺架(a)圖3.2測功機(jī)實(shí)驗(yàn)臺架(b)圖3.2測功機(jī)實(shí)驗(yàn)臺架(c

30、)3.3實(shí)驗(yàn)臺尺寸的確定在確定實(shí)驗(yàn)臺的尺寸時主要是考慮到操作和觀察的方便，另外還要大小合適，布局合理等?？傮w上應(yīng)該符合人機(jī)工程學(xué)的要求。發(fā)動機(jī)支撐臺架的設(shè)計尺寸根據(jù)發(fā)動機(jī)在汽車中的實(shí)際安裝位置，采用支腿高380cm的設(shè)計尺寸，支座直徑為80cm，通心孔直徑為5cm,孔底距支座底部為80cm。而材料采用方鋼、角鋼和角鐵來進(jìn)行設(shè)計材料的選擇。如圖3.1(b)中5、6。實(shí)驗(yàn)臺副臺架的設(shè)計尺寸應(yīng)與主臺架相配合。因此，副臺架采用113510001000mm的設(shè)計尺寸，高度比住臺架高時因?yàn)樾枰惭b發(fā)動機(jī)吊耳。3.4實(shí)驗(yàn)臺架材料選擇及強(qiáng)度校核3.4.1實(shí)驗(yàn)臺材料的選擇在設(shè)計過程中，以Q235號方鋼、角鋼為主

31、，各連接處采用焊接和螺栓聯(lián)接，其強(qiáng)度不低于原材料的強(qiáng)度，可以達(dá)到支撐臺面，起到固定并具有穩(wěn)定性的作用。下端選用橡膠輪，起到減震和方便移動的作用。3.4.2實(shí)驗(yàn)臺強(qiáng)度校核1、每個螺栓切應(yīng)力SKIPIF10SKIPIF10（3.1）式中：SKIPIF10橫截面上的剪力SKIPIF10截面的寬度m質(zhì)量螺紋聯(lián)接件的材料，查找機(jī)械設(shè)計手冊，螺栓性能等級為6.8，材料為45號鋼，和它相配合螺母性能等級為6，材料為45號鋼。螺栓的材料的抗拉強(qiáng)度極限為SKIPIF10=550MPa材料的屈服極限為SKIPIF10=280Mpa2、螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力緊聯(lián)接受靜載時SKIPIF10=SKIPIF10SKIPIF

32、10=SKIPIF10查附錄表可知，SKIPIF10SKIPIF10=3.9SKIPIF10=1式中SKIPIF10s材料的屈服極限3、剪切強(qiáng)度由于臺架的總質(zhì)量不超過75kgSKIPIF10F=G=mgFS=SKIPIF10=SKIPIF10=187NSKIPIF10SKIPIF10=10mm所以SKIPIF10=SKIPIF10=2.38MPaSKIPIF10=SKIPIF10=SKIPIF10=112MPaSKIPIF10所以SKIPIF10SKIPIF10符合設(shè)計要求。4、擠壓強(qiáng)度圖3.4橫梁受力圖SKIPIF10（3.2）SKIPIF10SKIPIF10（3.3）SKIPIF10SKI

33、PIF10符合要求FA=FB=F0.5=0.750.5FB=0.375KNFA=0.375KN確定C為危險截面，相應(yīng)的最大彎矩值為Mmax=0.3750.5=0.187KNSKIPIF10M抗彎截面模量Wz=SKIPIF10Wz=SKIPIF10=18000mm3可得危險截面上最大正應(yīng)力SKIPIF10為SKIPIF10SKIPIF10SKIPIF10所以強(qiáng)度滿足條件3.5本章小結(jié)本章是整個設(shè)計過程中重要的一部分。主要對實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計進(jìn)行了闡述，包括實(shí)驗(yàn)臺主架和附架的外形設(shè)計確定，設(shè)計尺寸的確定和設(shè)計材料的選取。對實(shí)驗(yàn)臺校核部分進(jìn)行計算。從人機(jī)工程學(xué)角度和工程力學(xué)兩個方面設(shè)計完成發(fā)動機(jī)拆裝、檢驗(yàn)

34、與測試教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺的實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計部分。第4章萬向傳動軸的設(shè)計4.1概述萬向傳動軸一般是由萬向節(jié)、傳動軸和中間支承組成。主要用于在工作過程中相對位置不斷改變的兩根軸間傳遞轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。萬向傳動軸設(shè)計應(yīng)滿足如下基本要求：保證所連接的兩根軸相對位置在預(yù)計范圍內(nèi)變動時，能可靠地傳遞動力。保證所連接兩軸盡可能等速運(yùn)轉(zhuǎn)。由于萬向節(jié)夾角而產(chǎn)生的附加載荷、振動和噪聲應(yīng)在允許范圍內(nèi)。傳動效率高，使用壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，維修容易等。變速器或分動器輸出軸與驅(qū)動橋輸入軸之間普遍采用十字軸萬向傳動軸。在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中，多采用等速萬向傳動軸。當(dāng)后驅(qū)動橋?yàn)楠?dú)立的彈性，采用萬向傳動軸。4.2萬向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析萬向節(jié)分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)。剛性萬向節(jié)可分為不等速萬向節(jié)（如十字軸式）、準(zhǔn)等速萬向節(jié)（如雙聯(lián)式、凸塊式、三銷軸式等）和等速萬向節(jié)（如球叉式、球籠式等）。不等速萬向節(jié)是指萬向節(jié)連接的兩軸夾角大于零時，輸出軸和輸入軸之間以變化的瞬時角速度比傳遞運(yùn)動的萬向節(jié)。準(zhǔn)等速萬向節(jié)是指在設(shè)計角度下工作時以等于1的瞬時