DA468汽油發(fā)動機試驗臺架設(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)動機試驗臺架設(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)的計算機科學(xué)日益緊密地結(jié)合，汽車機械控制技術(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、增強整個汽車產(chǎn)業(yè)的國際競爭力有著重要的影響。同時，機械對電控系統(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，但相對簡單的機械故障如果出錯也會大大影響實驗和測試結(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

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，多項控制集中在一個電子控制單元（ECU）上，產(chǎn)生了發(fā)動機集中控制系統(tǒng)，在現(xiàn)代汽車上得到了廣泛應(yīng)用。隨著發(fā)動機電子控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用，汽車運行中出現(xiàn)的故障高發(fā)區(qū)也由機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，如何使理論與實踐相結(jié)合，提高學(xué)生的工程實踐能力，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)的汽車實驗實訓(xùn)臺可以培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力，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，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)燃機專業(yè)教學(xué)過程中，發(fā)動機的構(gòu)造、拆裝、維修、電控設(shè)備故障的檢測一直都是教學(xué)的重點和難點。發(fā)動機教學(xué)實驗臺大大提高了教學(xué)的直觀性，能使學(xué)生親自動手接觸發(fā)動機，通過自己的親身實踐，學(xué)生能更詳盡、更直觀、更具體的了解發(fā)動機構(gòu)造、發(fā)動機試驗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)合實驗教學(xué)，充實實驗教學(xué)設(shè)備，使實驗教學(xué)與操作訓(xùn)練有機的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力和創(chuàng)造力，結(jié)合汽車發(fā)動機常見故障，訓(xùn)練學(xué)生獨立分析診斷的能力，為此，選用具有代表性的車型設(shè)計、制作四腳支撐發(fā)動機的實驗臺架。研制了DA468型汽油發(fā)動機綜合測試教學(xué)實驗臺，希望能夠為相關(guān)教學(xué)機構(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、理論與實際相結(jié)合。3、能切實培養(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、各個實訓(xùn)系統(tǒng)可模擬汽車的實際故障并可設(shè)置各種故障讓學(xué)生獨立排除。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、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)用主要以微處理機對各種工作過程進(jìn)行控制為主要特征。微處理機實際上是一種比較簡單的單片計算機，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)行機構(gòu)發(fā)出命令，控制機械裝

8、置動作。汽車運行時，發(fā)動機和傳動機構(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)保總局要求，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)動機電控燃油噴射系統(tǒng)有廣泛的市場空間。因為目前通過電控燃油噴射閉環(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，如何使理論于實踐相結(jié)合，提高學(xué)生的工程實踐能力，是一重要的課題。設(shè)計和制作汽車實驗實訓(xùn)臺可以培養(yǎng)學(xué)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，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和保養(yǎng)，這對于提高汽車的使用壽命和經(jīng)濟效益，推動汽車工業(yè)及國民經(jīng)濟的發(fā)展具有極其重要的現(xiàn)實意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。1.2發(fā)動機試驗臺架的

10、場地發(fā)動機試驗臺架一般都坐落在實驗室中，用作一體化教學(xué)使用。實驗室分二部分，第一個是電子控制實驗室，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。實驗臺主要有兩種功能：一是演示發(fā)動機電控系統(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)動機電控系統(tǒng)工作原理的方法主要有三種，第一種是利用實驗臺顯示面板的圖形表示，發(fā)動機電控系統(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。為了使實驗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)動機的實際線路相連，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)動機電控單元或者由發(fā)動機控制單元輸出、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)動機電控系統(tǒng)的原理圖制作在實驗臺的顯

12、示面板上，發(fā)動機電控系統(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)動機電控系統(tǒng)的工作原理。第三種演示發(fā)動機電控系統(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)動機電控系統(tǒng)實驗臺，各種傳感器、發(fā)動機控制單元、執(zhí)行器實物都安裝在實驗臺上，同時將發(fā)動機噴油量信號和點火提前角信號在發(fā)動機實驗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，因此不能夠真實地反映發(fā)動機電控系統(tǒng)的工作原理和工作過程。用于教學(xué)的電控發(fā)動機實驗臺的第二種功能是故障模擬的功能。作為電控發(fā)動機故障模擬的實驗臺又可分為開關(guān)控制式和微機控制式。發(fā)動機電控系統(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)動機電控系統(tǒng)的故障，要求發(fā)動機實驗臺不僅能夠設(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)動機故障模擬實驗臺為開關(guān)控制式，主要由發(fā)動機及其電控系統(tǒng)、故障模擬裝置、顯示面板及電渦流測功機、AVL五氣體分析儀、電子秤、點火提前角儀、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)動機的動力性、經(jīng)濟性以及排放性的影響。實驗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)動機控制單元發(fā)出模擬信號，替代發(fā)動機電控系統(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)動機工作性能的相應(yīng)改變，這樣就可以演示發(fā)動機故障形成的過程以及對發(fā)動機工作造成的影響。第二個部分是被測試對象，主要包括汽油發(fā)動機、傳動軸、測功機三大主要部分組成。為實現(xiàn)第一部分的穩(wěn)定測試，對汽油發(fā)動機、傳動軸、測功機進(jìn)行支撐部分和連接的選擇。本文的側(cè)重點就在第二部分。場地空間：場地面積達(dá)到20平方米，空間高度達(dá)4米，一般此實驗室只放置一個實驗臺架。實驗臺在教學(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)活動中實驗臺已經(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)實驗臺在學(xué)校處于正在普及發(fā)展的階段。研究實驗臺設(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)的實驗臺。因此實驗臺的研究已經(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)動機實驗臺架，此臺架可安裝固定DA468汽油發(fā)動機，真實可運行的發(fā)動機，充分展示發(fā)動機組成結(jié)構(gòu)?？稍诓鹧b臺架上進(jìn)行發(fā)動機拆裝和修理的實操，對支撐部分設(shè)計、連接傳動設(shè)計、操縱機構(gòu)及測試機構(gòu)設(shè)計、測功機選擇、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)燃機臺架實驗方法GB1105.3中的有關(guān)要求,對發(fā)動機實驗過程中的機油溫度、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)動機臺架實驗的正常進(jìn)行。設(shè)計支撐要考慮到強度，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如何實現(xiàn)發(fā)動機能正常、穩(wěn)定的運行。2如何選擇測功機以及測功機的應(yīng)用。3.如何實現(xiàn)冷卻水恒溫系統(tǒng)聯(lián)接、潤滑油恒溫系統(tǒng)聯(lián)接。4如何解析實驗臺發(fā)動機與傳動軸和傳動軸與測功機的連接問題。5如何讓此實驗臺架更方便使用、維護、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章測功機種類及原理2.1測功機的種類根據(jù)測功機使用電流的不同，將測功機分類為：直流測功機

18、、交流測功機、渦流測功機。目前，汽車上廣泛應(yīng)用的是底盤測功機，二其他種類的測功機也逐漸被廣泛的應(yīng)用。2.1.1支流測功機直流測功機由直流電機、測力計和測速發(fā)電機組合而成。直流電機的定子由獨立的軸承座支承，它可以在某一角度范圍內(nèi)自由擺動。機殼上帶有測力臂，它與測力計配合，可以檢測定子所受到的轉(zhuǎn)矩。根據(jù)直流電機原理，電機的電磁轉(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。運行中軸承、電刷和風(fēng)致摩擦等引起的機械轉(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。直流測功機可作為直流發(fā)電機運行，作為被測動力機械

19、的負(fù)載，以測量被測機械的軸上輸出轉(zhuǎn)矩；也可以作直流發(fā)電機運行，拖動其他機械，以測量其軸上輸入轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩與測速發(fā)電機測得的轉(zhuǎn)速之積即軸功率。這就是測功機一名的由來。2.1.2交流測功機交流測功機通常由一臺三相交流換向器電動機和測力計、測速發(fā)電機組合而成。它的測功原理與直流測功機相同。2.1.3渦流測功機渦流測功機利用渦流產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩來測量機械轉(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）、測力計和測速發(fā)電機組成。被測動力機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械的輸出轉(zhuǎn)矩。渦流測功機只能產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，不能作為電動機運行。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械。2.1.4渦流測功機原理電渦流測功機感應(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實驗臺總體結(jié)構(gòu)設(shè)計本實驗臺設(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)動機試驗臺架總圖2.2.1動力系統(tǒng)選型實驗臺設(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)濟性。根據(jù)這一原則，選擇東安DA468汽車為基本車系，發(fā)動機為具有代表意義的DA468型，該車系配備有先進(jìn)的計算機控制系統(tǒng)，且具有制造成本低等特點。該車系采用典型的前置發(fā)動機結(jié)構(gòu)。因此,在設(shè)計中采用橫置發(fā)動機，使實驗臺架結(jié)構(gòu)緊湊，并能真實反映原車系的工作特點，電氣配線則利用原車系連接器單獨連接制成線束，沿臺架邊緣布線。

22、2.2.2基于實驗臺電控系統(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故障診斷模型建立等。實驗臺動力系統(tǒng)的控制采用原車控制系統(tǒng)，故控制原理、控制過程具有很強的仿真性，具有實車訓(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。實驗臺工作系統(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)系到實驗臺的工作效果。2.2.3整體結(jié)構(gòu)設(shè)計實驗臺的整體結(jié)構(gòu)由主實驗臺架、副實驗臺架和測試柜組成。主實驗臺架用于固定發(fā)動機，并能翻轉(zhuǎn)發(fā)動機進(jìn)行拆裝實訓(xùn)。副實驗臺架用于連接發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)所需要的附屬元件，使發(fā)動機能進(jìn)行正常工作。測試柜主要用于調(diào)節(jié)發(fā)動機工況、檢測發(fā)動機工作性能和設(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)替代安裝在實驗臺機架上；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。實車排氣管尺寸較大，不便于安裝在實驗臺架上；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?？紤]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)動機拆裝、檢驗與測試教學(xué)實驗臺。設(shè)計必須是在掌握電控發(fā)動機的構(gòu)造前提下才能更好的設(shè)計機械支撐。所以，本章著重介紹了電控發(fā)動機的系統(tǒng)，從理論上說明電控發(fā)動機具有的功能，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)動機實

25、驗臺架支撐部分設(shè)計隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，除了電子技術(shù)特別是微機在汽車上的廣泛應(yīng)用之外，作為最基礎(chǔ)的機械試驗臺架更好的固定了發(fā)動機、傳動軸、測功機等重要部件，對汽車電控發(fā)動機拆裝、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)動機試驗臺架的組成和工作模式需要通過實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)動機試驗臺架及故障診斷實驗臺的出現(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)動機實驗臺架設(shè)計應(yīng)具有直觀的示教效果、良好的可操控性，并能在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中充分發(fā)揮作用，為使實驗臺更具有車系代表性，實驗臺在整車

26、基礎(chǔ)上保留了發(fā)動機整體結(jié)構(gòu)和部分電器儀表及信號系統(tǒng)等，以盡可能擴大實驗臺的應(yīng)用范圍、擴展功能。3.2發(fā)動機實驗臺設(shè)計方案初定本實驗臺是用于教學(xué)實驗應(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)動機無論是在控制理論還是在實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。因為設(shè)計是為教學(xué)服務(wù)的，因此在設(shè)計實施的具體過程中，首要的問題就是要保證發(fā)動機的穩(wěn)定運行，從而輔助電控測試的正常運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)生的工程實踐運用能力?；谝陨弦蟀褜嶒炁_的設(shè)計主要分為兩個主要部分，即發(fā)動機四腳支撐架和測功機支撐架。3.2.1發(fā)動機四腳支撐臺架的設(shè)計發(fā)動機拆裝、檢驗與測試教學(xué)實驗臺主架的設(shè)計主要是發(fā)動機的定位，發(fā)動機定位時應(yīng)當(dāng)結(jié)合并且參考發(fā)動機在車架上的安裝位置和在發(fā)動機上的固定支點及發(fā)動機的整體尺寸而定。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行。為了確保使發(fā)動機能夠安全的工作，四腳支架的設(shè)計要保證足夠的強度，并且為了使這部分要達(dá)到的效果，使初學(xué)者一看到實驗臺，就能十分清楚發(fā)動機的結(jié)構(gòu)組成和裝配關(guān)系等，真正做到一目了然的效果。實驗臺架具體形

28、狀根據(jù)已有的實驗室實例作為參考設(shè)計如圖3.1（a、b）所示。圖3.1發(fā)動機實驗臺四腳架(a)圖3.1實驗臺主臺架（b）圖3.1實驗臺主架(c)如圖3.1（a）中1位置是固定發(fā)動機的螺栓，此位置用焊接三角架及六角螺栓連接到發(fā)動機飛輪外殼上，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)動機支架的底座螺栓，同為六角螺栓緊固。發(fā)動機體除去油路、電路、進(jìn)氣、排氣機構(gòu)后安裝在實驗臺上的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)動機實驗臺架主要由焊接和螺栓連接，結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定。3.2.2測功機實驗臺架設(shè)計教學(xué)實驗臺的測功機實驗臺架部分與發(fā)動機支撐臺機設(shè)計原理有些不同，此試驗臺為固定不可移動伸縮試驗臺。如圖3.2(a)中1、2、3、4位置為臺架與測功機連接的緊固螺栓。為使發(fā)動機在運行時有絕對穩(wěn)定的支撐，如圖3.2(b)為平視圖，通過對發(fā)動機試驗臺架的側(cè)測量與計算可算出測功機臺架的精確數(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測功機實驗臺架(a)圖3.2測功機實驗臺架(b)圖3.2測功機實驗臺架(c

30、)3.3實驗臺尺寸的確定在確定實驗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。總體上應(yīng)該符合人機工程學(xué)的要求。發(fā)動機支撐臺架的設(shè)計尺寸根據(jù)發(fā)動機在汽車中的實際安裝位置，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。實驗臺副臺架的設(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為需要安裝發(fā)動機吊耳。3.4實驗臺架材料選擇及強度校核3.4.1實驗臺材料的選擇在設(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，其強度不低于原材料的強度，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實驗臺強度校核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。主要對實驗臺的設(shè)計進(jìn)行了闡述，包括實驗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。對實驗臺校核部分進(jìn)行計算。從人機工程學(xué)角度和工程力學(xué)兩個方面設(shè)計完成發(fā)動機拆裝、檢驗

34、與測試教學(xué)實驗臺的實驗臺設(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)動橋為獨立的彈性，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