豐田威馳汽車電器實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔資料】

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This design is based on the basic requirements first,and then confirm the total design project.Adopt the electric appliances system of the corolla car, electric motor and storage battery to provide power supply for the experiment pedestal.In this design,mainly complete the design of experiment pedestal and flat piece, charging system , the composition of component and the connection of electric appliances component. Keywords: Electric appliances；Design；Calculation；Imitate ；Material 目錄 摘 要 ....................................................................................................................................I Abstract .................................................................................................................................II 第 1 章 緒論 ........................................................................................................................1 1.1 電器實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計(jì)的目的和意義 ................................................................................1 1.1.1 目的 ..................................................................................................................1 1.1.2 實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計(jì)的意義 ..........................................................................................1 1.2 研究和發(fā)展現(xiàn)狀 ........................................................................................................1 1.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 ........................................................................................................2 第 2 章 威馳汽車電器系統(tǒng)應(yīng)用及工作原理 ...........................................................3 2.1 威馳汽車電氣系統(tǒng)及原理 ........................................................................................3 2.1.1 電器系統(tǒng)的組成 ..............................................................................................3 2.1.2 工作原理 ...........................................................................................................3 2.2 電路的讀圖和實(shí)驗(yàn)臺線路分析 ................................................................................6 2.2.1 汽車線路遵循的一般原則 ..............................................................................6 2.2.2 豐田威馳汽車電路圖的讀法實(shí)例 ..................................................................7 2.3 本章小結(jié) ....................................................................................................................9 第 3 章 電器實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì) ..........................................................................................10 3.1 實(shí)驗(yàn)臺的總體設(shè)計(jì)要求 ..........................................................................................10 3.2 威馳汽車電器實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì) ..................................................................................10 3.2.1 臺面設(shè)計(jì) ........................................................................................................10 3.2.2 臺架的選材 ....................................................................................................10 3.2.3 臺架的設(shè)計(jì) ....................................................................................................11 3.3 實(shí)驗(yàn)臺面板設(shè)計(jì) ......................................................................................................12 3.4 附屬件的定位與設(shè)計(jì) ..............................................................................................13 3.4.1 電動機(jī)的選擇 ................................................................................................13 3.4.2 V 帶及帶輪的設(shè)計(jì) .........................................................................................13 3.4.3 鍵的選擇.......................................................................................................20 3.5 本章小結(jié) ..................................................................................................................20 第 4 章 電器實(shí)驗(yàn)臺的故障檢修 .................................................................................21 4.1 基本測量技術(shù) ..........................................................................................................21 4.1.1 電阻檢測法 ....................................................................................................21 4.1.2 電壓檢測法 ....................................................................................................21 4.2 汽車電路檢修方法 ..................................................................................................22 4.2.1 直觀診斷法 ....................................................................................................22 4.2.2 斷路法 ............................................................................................................22 4.2.3 短路法 ............................................................................................................22 4.2.4 試燈法 ............................................................................................................22 4.2.5 儀表法 ............................................................................................................22 4.3 本章小結(jié) ..................................................................................................................22 第 5 章 威馳電器實(shí)驗(yàn)臺的功能開發(fā) .......................................................................23 結(jié)論 ......................................................................................................................................25 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................................26 致謝 ......................................................................................................................................27 附 錄 1:英文文獻(xiàn) .........................................................................................................28 1 第 1 章 緒 論 1.1 電器實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計(jì)的目的和意義 1.1.1 目的 隨著轎車產(chǎn)量和保有量日益增大，相關(guān)的使用與維修問題也接踵而來，而現(xiàn)代轎 車是以廣泛采用電子技術(shù)為標(biāo)志的,其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,且汽車運(yùn)行中電器故障所占的比 重遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他故障,約占 40% 60% ,這對從事汽車工程相關(guān)專業(yè)的人員提出了更 高的要求 1。先進(jìn)的汽車實(shí)驗(yàn)臺可以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動手能力，分析處理問題能力，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。因此，設(shè) 計(jì)出的汽車電器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺作為實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在教學(xué)的過程中可以為學(xué)生及汽車專業(yè)技 術(shù)人才營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，起到理論聯(lián)系實(shí)際的一個紐帶，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了有利 的條件，在滿足教學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提高了學(xué)生及汽車故障診斷、維修能力。學(xué)生掌握 汽車電器的故障診斷這項(xiàng)技能，對學(xué)生未來的發(fā)展是有很大幫助的。如何設(shè)計(jì)一個使 學(xué)生容易理解、操作簡單、經(jīng)濟(jì)、方便維修的實(shí)驗(yàn)臺是這次設(shè)計(jì)的主要目的。 1.1.2 實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計(jì)的意義 、先進(jìn)的汽車實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)臺設(shè)計(jì)與制作可以培養(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,滿足專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)的要求。 可以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。 、與實(shí)踐相結(jié)合,提高學(xué)生的實(shí)際操作能力。 、伴隨汽車電器技術(shù)的進(jìn)步,實(shí)驗(yàn)臺還可以進(jìn)行更新?lián)Q代,節(jié)約研制經(jīng)費(fèi)。 、對實(shí)驗(yàn)臺的開發(fā)和設(shè)計(jì),可以建立一種科研環(huán)境,給學(xué)生營造良好的學(xué)習(xí)氛圍。 在設(shè)計(jì)過程中,需要對以往學(xué)過的知識進(jìn)行復(fù)習(xí),還有很多的理論需要深入的研究,以便 同實(shí)際操作結(jié)合。 1.2 研究和發(fā)展現(xiàn)狀 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車作為一種代步工具，已經(jīng)進(jìn)入普及時代。目前，平均 每輛汽車上的電子裝備已經(jīng)占到整車成本的 20%30%，一些高檔轎車上電器產(chǎn)品 所占比重更高，電器產(chǎn)品的費(fèi)用已經(jīng)占到整車成本的 50%以上。據(jù)美國汽車工業(yè)界的 預(yù)測，2003 年全球汽車電器產(chǎn)品的總銷售額將達(dá) 800 億美元。 汽車電器是汽車的重要組成部分，其自身的性能對汽車的動力性、 經(jīng)濟(jì)性、可 靠性、安全性、操縱性、舒適性、娛樂性等各種性能 都會產(chǎn)生直接而重要的影響。 現(xiàn)代汽車已不再是傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品， 其中汽車機(jī)械部分的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了極致，汽 2 車電器還有廣泛的發(fā)展空間，汽車上 70%的革新來自汽車電子技術(shù)及產(chǎn)品。汽車電子 屬于典型的高技術(shù)、高附加值、高增長的新興產(chǎn)業(yè)，具有巨大的市場容量和很強(qiáng)的技 術(shù)滲透性與產(chǎn)業(yè)帶動性，是我國占領(lǐng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)制高點(diǎn)、大力推進(jìn)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的良 好機(jī)遇。在發(fā)達(dá)國家，汽車已經(jīng)進(jìn)入電子時代，汽車電器技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)代汽車技術(shù) 領(lǐng)域關(guān)注和研究的重點(diǎn)問題。 在教學(xué)中，汽車電器課不同于一般的理論課, 它不是通過在黑板上進(jìn)行理論證明、 公式推導(dǎo)所能夠解決的。因此，學(xué)生很難真正理解汽車電器的組成、工作原理，要解 決電器設(shè)備的故障更加困難。只有設(shè)計(jì)一個直觀的實(shí)驗(yàn)臺才能滿足教學(xué)的需要,目前 市場上銷售的電器實(shí)驗(yàn)臺，雖然可以滿足教學(xué)要求，但是價格都比較昂貴、維修困難 不適合中小型學(xué)校教學(xué)。 1.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 由以上論述可知，威馳電器實(shí)驗(yàn)臺主要由臺架和臺面組成。主要內(nèi)容如下： 、電器實(shí)驗(yàn)臺總體設(shè)計(jì)：要求實(shí)驗(yàn)臺可以演示汽車電器系統(tǒng)（起動，充電，照 明，儀表，音響，刮水器等輔助電器系統(tǒng)）的工作原理，電器元件依據(jù)豐田威馳轎車 實(shí)際元件布局，實(shí)驗(yàn)臺可以實(shí)現(xiàn)汽車電器系統(tǒng)功能演示，并可以設(shè)置不同教學(xué)故障。 、臺架及面板的設(shè)計(jì)：方便實(shí)驗(yàn)教學(xué)，具有便于實(shí)驗(yàn)測試操作。預(yù)留出汽車電 器故障檢測診斷接口。 、元件布局：符合汽車電器系統(tǒng)工作要求，具有規(guī)范性，方便理解汽車電器系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理。 、充電系統(tǒng)動力源設(shè)計(jì)：實(shí)現(xiàn)對汽車發(fā)電機(jī)的工作驅(qū)傳動，完成他激到自激過 渡。 3 第 2 章 威馳汽車電器系統(tǒng)應(yīng)用及工作原理 2.1 威馳汽車電氣系統(tǒng)及原理 2.1.1 電器系統(tǒng)的組成 1）電源系 包括蓄電池、發(fā)電機(jī)及其調(diào)節(jié)器，二者并聯(lián)，提供汽車用電設(shè)備所需的電能 2）啟動系 主要由起動機(jī)及其控制電路組成 3）點(diǎn)火系 汽油機(jī)所使用，是指在氣缸內(nèi)產(chǎn)生電火花的全部設(shè)備，左右是在氣缸內(nèi)形成高壓 電火花，以點(diǎn)燃混合氣 4）照明與信號系統(tǒng) 由各種照明燈和信號燈及聲音信號裝備組成，完成各種照明任務(wù)和向環(huán)境發(fā)出行 車信號，保障行車安全。 5）儀表和報警系統(tǒng) 包括各種儀表和報警裝置，用來檢測汽車、發(fā)動機(jī)的工作情況。 6）電子控制系統(tǒng) 包括發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)、汽車懸掛系統(tǒng)等，主要由相應(yīng)的傳感 器、電子控制單元、執(zhí)行器組成，完成相應(yīng)對象或過程的控制。 7）輔助電器 車身電器及其他輔助電器。 2.1.2 工作原理 導(dǎo)線 表 2.1 導(dǎo)線顏色 B-黑 L-藍(lán) R-紅 BR-棕 LG-淺綠 V-紫 G-綠 O-橙 W-白 GR-灰 P-粉紅 Y-黃 第一個字母表示基色 第二個字母表示條紋顏色 例如導(dǎo)線顏色編號為 L-V，則在實(shí)際電路中，導(dǎo)線的基本顏色為藍(lán)色，條紋顏色 為紫色。 4 汽車電氣系統(tǒng)的導(dǎo)線采用低壓導(dǎo)線，隨著汽車用電設(shè)備的增加,安裝在汽車上的 導(dǎo)線也越來越多,為了便于識別和檢修汽車電器設(shè)備,通常將電線束中的低壓線采用不 同顏色組成，不同的車系導(dǎo)線的顏色不同。導(dǎo)線顏色用字母代號表示，字母代號的含 義見下表。 汽車線路由于車型結(jié)構(gòu)、電氣設(shè)備的數(shù)量、安裝位置和接線方法的不同而各有差 異，但其線路都應(yīng)遵循一定的原則，了解這些原則對讀圖是很有幫助的。 (1)汽車線路為單線制。單線連接是汽車線路的特殊性，它是指汽車上所有電氣 設(shè)備的正極均采用導(dǎo)線互相連接，而所有的負(fù)極則分別與車架或車身金屬部分相連， 即搭鐵。任何一個電路中的電流都是從電源的正極出發(fā)經(jīng)導(dǎo)線流入用電設(shè)備后，由電 器設(shè)備自身或負(fù)極導(dǎo)線（全車有統(tǒng)一的顏色標(biāo)識）搭鐵，通過車架或車身流回電源負(fù) 極而形成回路 6。 (2)各用電設(shè)備均采用并聯(lián)。汽車上的兩個電源（蓄電池與發(fā)電機(jī)）之間以及所 有用電設(shè)備之間，都是正極接正極，負(fù)極接負(fù)極，并聯(lián)連接。 (3)汽車線路為負(fù)極搭鐵。一般說來，汽車線路都是負(fù)極搭鐵，負(fù)極搭鐵對車架 或車身的化學(xué)腐蝕較輕，對無線電干擾較小。 (4)汽車線路有顏色和編號特征。為了便于區(qū)別各線路的連接，汽車所有低壓導(dǎo) 線，必須選用不同顏色的單色或雙色線，并在每根導(dǎo)線上編號，編號由生產(chǎn)廠家統(tǒng)一 編定。 (5)將導(dǎo)線做成線束。為了不使全車電線零亂，便于安裝和絕緣保護(hù)，將導(dǎo)線做 成線束。一輛車可以有多個線束。 1、熔斷器 熔斷器俗稱保險管，在電路中起保護(hù)作用。當(dāng)電路中流過超過規(guī)定的過大電流時， 熔斷器的熔絲自身發(fā)熱而熔斷，切斷電路，以防止燒壞電路連接導(dǎo)線和用電設(shè)備，并 把故障限制在最小范圍內(nèi)。通常情況下，將很多熔斷器組合在一起安裝字熔斷器盒內(nèi)， 并在熔斷器盒蓋上注明熔斷器的名稱、額定容量和位置。 一般情況下，環(huán)境溫度在 180320C 時，當(dāng)流過熔斷器的電流為額定電流的 1.1 倍時，熔斷器不熔斷；達(dá)到 1.35 倍時，熔絲在 60s 內(nèi)熔斷；達(dá)到 1.5 倍時，20A 以內(nèi) 的熔絲在 15s 內(nèi)熔斷，30A 以內(nèi)的熔絲在 30s 內(nèi)熔斷。 熔斷器在使用中應(yīng)注意一下幾點(diǎn)： (1)熔斷器熔斷后，必須真正找到故障原因，徹底排除故障。 (2)更換熔斷器時，一定要與原規(guī)格相同。 2、連接器 5 連接器就是通常所說的連接插頭和插座，用于線束或?qū)Ь€與導(dǎo)線間的相互連接。 為了防止連接器在汽車行駛中脫開，所有的連接器均采用了閉鎖裝置。 要拆開連接器時，不允許在未解除閉鎖的情況下用力拉導(dǎo)線，這樣會損壞閉鎖或 連接導(dǎo)線。正確的拆卸方法是先壓下閉鎖，再把連接器拉開。 本次設(shè)計(jì)用到的連接器如圖 2.13. C9、組合開關(guān) J1、J2、J22、J28、J29、J34、J35、J37、J38、J39、中繼接線器 圖2.1 連接器圖 3.繼電器 一般用于操縱開關(guān)的觸點(diǎn)電容量較小，不能直接控制工作電流較大的用電設(shè)備， 常采用繼電器來控制它的接通和斷開 4。 汽車上的繼電器有很多，常見的有三類：常開繼電器、常閉繼電器和常開、常閉 混合型繼電器。 常開繼電器平時觸點(diǎn)是斷開的，繼電器動作后觸點(diǎn)才接通；常閉繼電器平時觸點(diǎn) 是閉合的，繼電器動作后觸點(diǎn)斷開；混合型繼電器平時常閉觸點(diǎn)接通，常開觸點(diǎn)斷開， 如果繼電器線圈通電，則變成相反狀態(tài)。 4、電源及起動系統(tǒng)電路 電源及起動系統(tǒng)由蓄電池電路、發(fā)電機(jī)工作電路、儀表板中的發(fā)電機(jī)警報燈電路 及起動機(jī)工作電路組成。 發(fā)電機(jī)是汽車上的主要供電設(shè)備，它與蓄電池并聯(lián)。其作用是：在汽車正常行使 時，向各用電設(shè)備供電，并及時對蓄電池進(jìn)行補(bǔ)充充電。 5、輔助電器系統(tǒng) (1) 電動刮水器 威馳轎車電動刮水器采用了電動三連桿機(jī)構(gòu)，并沒有多個球頭活結(jié)，轉(zhuǎn)動和換向 非常自如。 刮水器電機(jī)由一個永磁直流電機(jī)和一個蝸輪蝸桿減速器組成。為了確保擺桿與雨 6 刷器能在正常工作結(jié)束后回到前風(fēng)窗玻璃下邊沿，在減速器蝸輪輸出軸的 背面裝有 自動復(fù)位導(dǎo)電片，并在減速器蓋板上帶有與導(dǎo)電片相接觸的導(dǎo)電觸點(diǎn)，再通過刮水器 開關(guān)的關(guān)閉檔位，共同完成刮水器的自動復(fù)位功能。 2.2 電路的讀圖和實(shí)驗(yàn)臺線路分析 2.2.1 汽車線路遵循的一般原則 汽車線路由于車型結(jié)構(gòu)、電氣設(shè)備的數(shù)量、安裝位置和接線方法的不同而各有差 異，但其線路都應(yīng)遵循一定的原則，了解這些原則對讀圖是很有幫助的。 1、汽車線路為單線制。單線連接是汽車線路的特殊性，它是指汽車上所有電氣 設(shè)備的正極均采用導(dǎo)線互相連接，而所有的負(fù)極則分別與車架或車身金屬部分相連， 即搭鐵。任何一個電路中的電流都是從電源的正極出發(fā)經(jīng)導(dǎo)線流入用電設(shè)備后，由電 器設(shè)備自身或負(fù)極導(dǎo)線（全車有統(tǒng)一的顏色標(biāo)識）搭鐵，通過車架或車身流回電源負(fù) 極而形成回路 6。 2、各用電設(shè)備均采用并聯(lián)。汽車上的兩個電源（蓄電池與發(fā)電機(jī)）之間以及所 有用電設(shè)備之間，都是正極接正極，負(fù)極接負(fù)極，并聯(lián)連接。 3、汽車線路為負(fù)極搭鐵。一般說來，汽車線路都是負(fù)極搭鐵，負(fù)極搭鐵對車架 或車身的化學(xué)腐蝕較輕，對無線電干擾較小。 4、汽車線路有顏色和編號特征。為了便于區(qū)別各線路的連接，汽車所有低壓導(dǎo) 線，必須選用不同顏色的單色或雙色線，并在每根導(dǎo)線上編號，編號由生產(chǎn)廠家統(tǒng)一 編定。 下面介紹一些閱讀整車電路圖的基本方法： 1、按整車電路系統(tǒng)的各功能及工作原理把整車電氣系統(tǒng)劃分成若干個獨(dú)立的電 路系統(tǒng)，分別進(jìn)行分析。這樣化整體為部分，可以有重點(diǎn)地進(jìn)行分析。為了閱讀方便， 現(xiàn)在多數(shù)汽車的電路原理圖是按各個電路系統(tǒng)進(jìn)行繪制的。 2、在分析某個電路系統(tǒng)前，要清楚該電路中所包括的各部件的功能、作用和技 術(shù)參數(shù)等。例如電路中的各種自動控制開關(guān)在什么樣的條件下閉合或斷開等等。 3、在閱讀電路圖時，應(yīng)掌握回路原則，即電路中工作電流是由電源正極流出， 經(jīng)用電設(shè)備后流回電源負(fù)極。電路中只有當(dāng)電流流過用電設(shè)備時，用電設(shè)備才能工作。 4、按操縱開關(guān)的功能及不同工作狀態(tài)來分析電路的工作原理。如點(diǎn)火系供電， 點(diǎn)火開關(guān)應(yīng)處于點(diǎn)火擋或啟動擋。在標(biāo)準(zhǔn)畫法的電路圖中，開關(guān)總是處于零位，即開 關(guān)處于斷開狀態(tài)；電子開關(guān)的狀態(tài)則視具體情形而定。所說的電子開關(guān)主要包括晶體 管及晶閘管等具有開關(guān)特性的電子元件。 7 5、閱讀電路圖時，把含有線圈和觸點(diǎn)的繼電器看成是由線圈工作的控制電路和 觸點(diǎn)工作的主電路兩部分。主電路中的觸點(diǎn)只有在線圈電路中有工作電流流過后才能 動作。在電路圖中畫出的是繼電器線圈處于失電狀態(tài)。 6、讀接線圖時，要正確判斷接點(diǎn)標(biāo)記、線型和色碼標(biāo)志。相關(guān)知識已介紹。需 指出的是，標(biāo)記顏色的字母因母語不同而有區(qū)別，美國、日本及我國采用英文字母； 德國采用德語字母；前蘇聯(lián)采用俄語字母。 總之，掌握這些讀圖的基本方法，只是為讀圖打下一定基礎(chǔ)。要達(dá)到快速準(zhǔn)確的 讀圖，還需要不斷學(xué)習(xí)和實(shí)踐。 2.2.2 豐田威馳汽車電路圖的讀法實(shí)例 下面以威馳汽車刮水器和洗滌器、轉(zhuǎn)向燈電路為例，介紹威馳轎車電路的讀圖。 分析電路之前，首先要弄清以下內(nèi)容，在進(jìn)行分析。 （1）元件的安裝位置 拿到電路圖首先要找到該系統(tǒng)的主要電器元件，然后再進(jìn)行線路分析，可以避免 盲目性。例如刮水器電機(jī) F7、洗滌器電機(jī) W1、刮水器和洗滌器組合開關(guān) C9、點(diǎn)火 開關(guān) I11 等配合元件的位置圖就能知道這些電器元件在實(shí)驗(yàn)臺上的安裝位置。 （2）繼電器位置 在各系統(tǒng)的工作電路中經(jīng)常出現(xiàn)一些繼電器，這些繼電器的位置可通過繼電器位 置圖獲得。如圖 3-2 所示。 在了解以上內(nèi)容的基礎(chǔ)上，就可以進(jìn)行電路分析了 7。 1、刮水器和洗滌器工作電路 （1）刮水器低速工作 如電路圖，點(diǎn)火開關(guān)打至點(diǎn)火擋，刮水器和洗滌器開關(guān)處于低速擋位置，刮水器 低速工作電流通路為：蓄電池正極----FL MAIN 2.0L 熔斷器----接線盒 1A 插頭的 1 號 端子----100A 熔斷器----接線盒 1D 插頭的 1 號端子 ----接線盒 2B 插頭的 1 號端子---- 25A 熔斷器----接線盒 2Q 插頭的 1 號端子---- 點(diǎn)火開關(guān) I11 的 AM1 端子----點(diǎn)火開關(guān) I11 的 IG1 端子 ----接線盒 2Q 插頭的 7 號端子---- 繼電器 IG1 的 1 端子---- 繼電器 IG1 的 2 端子----接線盒 2F 插頭的 11 號端子----中繼線連接器 J2 的 A 端子----負(fù)極搭鐵， 此時繼電器 IG1 吸合，電流經(jīng)繼電器 IG1 的 5 號端子----繼電器 IG1 的 3 號端子---- 25A 熔斷器----接線盒 2Q 插頭的 9 號端子---- 刮水器和洗滌器開關(guān) C9 的 8 號端子---- 刮水器和洗滌器開關(guān) C9 的 7 號端子---- 配線連接器 ID4 的 7 端子----刮水器電機(jī) F7 的 1 號端子（L-B 線）---- 刮水器電機(jī) F7 的 5 號端子（W-B 線）----負(fù)極搭鐵。 （2）刮水器高速工作 8 點(diǎn)火開關(guān)打至點(diǎn)火擋，刮水器和洗滌器開關(guān)處于高速擋位置，刮水器低速工作電 流通路為：蓄電池正極----FL MAIN 2.0L 熔斷器 ----接線盒 1A 插頭的 1 號端子---- 100A 熔斷器----接線盒 1D 插頭的 1 號端子---- 接線盒 2B 插頭的 1 號端子----25A 熔斷 器---- 接線盒 2Q 插頭的 1 號端子---- 點(diǎn)火開關(guān) I11 的 AM1 端子----點(diǎn)火開關(guān) I11 的 IG1 端子---- 接線盒 2Q 插頭的 7 號端子---- 繼電器 IG1 的 1 端子----繼電器 IG1 的 2 端子--- -接線盒 2F 插頭的 11 號端子---- 中繼線連接器 J2 的 A 端子----負(fù)極搭鐵，此時繼電器 IG1 吸合，電流經(jīng)繼電器 IG1 的 5 號端子----繼電器 IG1 的 3 號端子----25A 熔斷器---- 接線盒 2Q 插頭的 9 號端子----刮水器和洗滌器開關(guān) C9 的 8 號端子----刮水器和洗滌器 開關(guān) C9 的 9 號端子----接線盒 2Q 插頭的 4 號端子 ----接線盒 2H 插頭的 5 號端子---- 刮水器電機(jī) F7 的 4 號端子（ L-R 線）---- 刮水器電機(jī) F7 的 5 號端子（W-B 線）---- 負(fù) 極搭鐵。 （3）刮水器間歇工作 點(diǎn)火開關(guān)打至點(diǎn)火擋，刮水器和洗滌器開關(guān)處于間歇速位置，刮水器間歇工作電 流通路為：蓄電池正極----FL MAIN 2.0L 熔斷器 ----接線盒 1A 插頭的 1 號端子---- 100A 熔斷器----接線盒 1D 插頭的 1 號端子---- 接線盒 2B 插頭的 1 號端子----25A 熔斷 器---- 接線盒 2Q 插頭的 1 號端子---- 點(diǎn)火開關(guān) I11 的 AM1 端子----點(diǎn)火開關(guān) I11 的 IG1 端子---- 接線盒 2Q 插頭的 7 號端子---- 繼電器 IG1 的 1 端子----繼電器 IG1 的 2 端子--- -接線盒 2F 插頭的 11 號端子---- 中繼線連接器 J2 的 A 端子----負(fù)極搭鐵，此時繼電器 IG1 吸合，電流經(jīng)繼電器 IG1 的 5 號端子----繼電器 IG1 的 3 號端子----25A 熔斷器---- 接線盒 2Q 插頭的 9 號端子----刮水器和洗滌器開關(guān) C9 的 8 號端子----刮水器和洗滌器 開關(guān) C9 的 7 號端子----配線連接器 ID4 的 7 端子---- 刮水器電機(jī) F7 的 1 號端子（L-B 線）---- 刮水器電機(jī) F7 的 5 號端子（W-B 線）----負(fù)極搭鐵。此時，刮水器電機(jī) F7 的 3 號端子內(nèi)線路吸合，前刮水器電機(jī) F7 停止工作，如此反復(fù)達(dá)到間歇刮水的目的。 （4）洗滌器工作 點(diǎn)火開關(guān)打至點(diǎn)火擋，刮水器和洗滌器開關(guān)處于洗滌擋位置，洗滌器工作電流通 路為：蓄電池正極----FL MAIN 2.0L 熔斷器----接線盒 1A 插頭的 1 號端子----100A 熔 斷器---- 接線盒 1D 插頭的 1 號端子---- 接線盒 2B 插頭的 1 號端子----25A 熔斷器----接 線盒 2Q 插頭的 1 號端子---- 點(diǎn)火開關(guān) I11 的 AM1 端子----點(diǎn)火開關(guān) I11 的 IG1 端子---- 接線盒 2Q 插頭的 7 號端子----繼電器 IG1 的 1 端子 ----繼電器 IG1 的 2 端子---- 接線盒 2F 插頭的 11 號端子---- 中繼線連接器 J2 的 A 端子 ----負(fù)極搭鐵，此時繼電器 IG1 吸 合，電流經(jīng)繼電器 IG1 的 5 號端子----繼電器 IG1 的 3 號端子----15A 熔斷器---- 接線盒 2H 插頭的 21 號端子----噴洗器電機(jī)---- 刮水器和洗滌器開關(guān) C9 的 4 號端子----刮水器 9 和洗滌器開關(guān) C9 的 5 號端子---- 中繼線連接器 J14 的 A 端子----負(fù)極搭鐵 5。 2、轉(zhuǎn)向信號燈工作電路 (1)左轉(zhuǎn)向燈工作 點(diǎn)火開關(guān)打至點(diǎn)火擋，轉(zhuǎn)向信號開關(guān)處于左轉(zhuǎn)向位置，工作電流通路為：蓄電池 正極----FL MAIN 2.0L 熔斷器----接線盒 1A 插頭的 1 號端子----100A 熔斷器----接 線盒 1D 插頭的 1 號端子----接線盒 2B 插頭的 1 號端子----25A 熔斷器----接線盒 2Q 插頭的 1 號端子----點(diǎn)火開關(guān) I11 的 AM1 端子----點(diǎn)火開關(guān) I11 的 IG1 端子----接線 盒 2Q 插頭的 7 號端子----繼電器 IG1 的 1 端子----繼電器 IG1 的 2 端子----接線盒 2F 插頭的 11 號端子----中繼線連接器 J2 的 A 端子----負(fù)極搭鐵，此時繼電器 IG1 吸合，電流經(jīng)繼電器 IG1 的 5 號端子----繼電器 IG1 的 3 號端子----10A 熔斷器---- 接線盒 2P 插頭的 5 號端子----中繼線連接器 J33 的 E 端子----轉(zhuǎn)向信號閃光器繼電 器 T4 的 1 號端子----轉(zhuǎn)向信號閃光器繼電器 T4 的 7 號端子----中繼線連接器 J2 的 A 端子----負(fù)極搭鐵，同時，蓄電池正極----FL MAIN 2.0L 熔斷器----接線盒 1A 插 頭的 1 號端子----10A 熔斷器----接線盒 1 插頭----接線盒 2H 插頭的 19 號端子---- 接線盒 2T 插頭的 4 號端子----轉(zhuǎn)向信號閃光器繼電器 T4 的 4 號端子----轉(zhuǎn)向信號閃 光器繼電器 T4 的 3 號端子----各左轉(zhuǎn)向燈----負(fù)極搭鐵。 (2)右轉(zhuǎn)向燈工作 點(diǎn)火開關(guān)打至點(diǎn)火擋，轉(zhuǎn)向信號開關(guān)處于右轉(zhuǎn)向位置，工作電流通路為：蓄電池 正極----FL MAIN 2.0L 熔斷器----接線盒 1A 插頭的 1 號端子----100A 熔斷器----接 線盒 1D 插頭的 1 號端子----接線盒 2B 插頭的 1 號端子----25A 熔斷器----接線盒 2Q 插頭的 1 號端子----點(diǎn)火開關(guān) I11 的 AM1 端子----點(diǎn)火開關(guān) I11 的 IG1 端子----接線 盒 2Q 插頭的 7 號端子----繼電器 IG1 的 1 端子----繼電器 IG1 的 2 端子----接線盒 2F 插頭的 11 號端子----中繼線連接器 J2 的 A 端子----負(fù)極搭鐵，此時繼電器 IG1 吸合，電流經(jīng)繼電器 IG1 的 5 號端子----繼電器 IG1 的 3 號端子----10A 熔斷器---- 接線盒 2P 插頭的 5 號端子----中繼線連接器 J33 的 E 端子----轉(zhuǎn)向信號閃光器繼電 器 T4 的 1 號端子----轉(zhuǎn)向信號閃光器繼電器 T4 的 7 號端子----中繼線連接器 J2 的 A 端子----負(fù)極搭鐵，同時，蓄電池正極----FL MAIN 2.0L 熔斷器----接線盒 1A 插 頭的 1 號端子----10A 熔斷器----接線盒 1 插頭----接線盒 2H 插頭的 19 號端子---- 接線盒 2T 插頭的 4 號端子----轉(zhuǎn)向信號閃光器繼電器 T4 的 4 號端子----轉(zhuǎn)向信號閃 光器繼電器 T4 的 2 號端子----各右轉(zhuǎn)向燈----負(fù)極搭鐵 8。 2.3 本章小結(jié) 本章首先確定了全車線路中的基本元件，全車線路中的基本元件與實(shí)車一致，以 10 方便學(xué)生與實(shí)車對照。實(shí)驗(yàn)臺電路連接方式與實(shí)車一致，并分析了豐田威馳汽車電路 圖的讀圖方法。 第 3 章 電器實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì) 3.1 實(shí)驗(yàn)臺的總體設(shè)計(jì)要求 電器實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)要滿足教學(xué)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(jìn)行相關(guān)輔助功能的開發(fā), 從而鍛煉學(xué)生的工程實(shí)踐應(yīng)用能力。具體要求體 現(xiàn)以下幾個方面： 、選型。在選擇參照車型時應(yīng)充分考慮它的代表性，因此要使所選擇的電器系 統(tǒng)在實(shí)際工作性能上能夠反映現(xiàn)代汽車技術(shù)的先進(jìn)性，體現(xiàn)發(fā)展的趨勢和潮流，同時 具有普及性，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。 、服務(wù)教學(xué)。因?yàn)樵O(shè)計(jì)是為教學(xué)服務(wù)的，因此在設(shè)計(jì)實(shí)施的具體過程中，首要 的問題就是要保證電器系統(tǒng)的工作性能以及每一個器件的工作原理均得到體現(xiàn)，表達(dá) 要力爭簡單、明了，使用起來方便快捷，設(shè)置故障診斷功能有利于提高學(xué)生的工程實(shí) 踐運(yùn)用能力。 、實(shí)驗(yàn)臺布局。在考慮布局合理、結(jié)構(gòu)緊湊的同時, 還要便于教學(xué)并注意各個 電器元件在工作時相互之間功率的匹配。 此外，要求實(shí)驗(yàn)臺具有直觀形象的教學(xué)演示功能以及良好的操縱控制性能。 3.2 威馳汽車電器實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì) 電器實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)良好的操控性能及示教效果,要求臺架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定, 并考慮 到電器系統(tǒng)構(gòu)件的支撐及定位緊湊、臺面質(zhì)量分布均勻度、臺面的整潔度、臺面穩(wěn)定 性、運(yùn)動件與固定件是否發(fā)生干涉等因素。 3.2.1 臺面設(shè)計(jì) 電器實(shí)驗(yàn)臺的板面設(shè)計(jì)和制作主要依據(jù)威馳轎車的車身線束進(jìn)行布置,同時也參 照了威馳車身的各電器元件的布置情況。板面尺寸的確定主要依據(jù)各個電器元件的形 位尺寸和位置尺寸,根據(jù)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,把布置在板面輪廊上的元件的位置確定下來，初步估算板面采用 1800100060（單位：mm）。 11 3.2.2 臺架的選材 臺架的材料選用 45 鋼,強(qiáng)度、價格均可行。臺架的各連接處均采用焊接,其強(qiáng)度不 低于材料的強(qiáng)度,可以達(dá)到支撐臺面及固定、穩(wěn)定的作用。 3.2.3 臺架的設(shè)計(jì) 圖3.1 臺架圖 1前照燈；2霧燈；3刮水器；4噴水盒；5繼電器；6儀表盤；7后視鏡；8ECU； 9信號發(fā)生器；10尾燈；11門鎖；12牌照燈；13喇叭；14玻璃升降機(jī)；15控制區(qū)。 12 圖3.2 實(shí)驗(yàn)臺臺面布置圖 臺架的制作方案：為了更好地達(dá)到汽車電器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)目的和完成預(yù)期的 效果，為教學(xué)提供更直觀、生動的教學(xué)模具，完成發(fā)動機(jī)各工況的模擬，實(shí)驗(yàn)臺的工 作原理及故障演示，初步選擇臺架為如圖 3.1 所示，電器實(shí)驗(yàn)臺臺架的設(shè)計(jì)是根據(jù)板 面的布置情況和大小,以及某些元件的傳動需要來進(jìn)行設(shè)計(jì)的,以 45 鋼的角鐵和方鋼為 主,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)到支撐臺面以及 固定、穩(wěn)定性的作用。為了移動方便,采用橡膠輪,這樣可以起到減震的作用。臺架的 尺寸：長*高*寬=1600850850 （單位：mm） 。 3.3 實(shí)驗(yàn)臺面板設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)臺上合理的布置前照燈、尾燈、霧燈、儀表盤、傳感器、繼電器、開關(guān)、 ECU 等電器元件。各區(qū)域設(shè)計(jì)力爭緊湊演示板尺寸為 1600 mm850 mm，臺面中 部布置儀表盤，顯示系統(tǒng)的工作信息，具體位置如圖 3 .2 所示。 為了演示實(shí)驗(yàn)臺的教學(xué)功能，需要設(shè)計(jì)電源系統(tǒng)（如圖 3.3） 圖3.3 電源與發(fā)電啟動系統(tǒng) 臺架的校核 臺架有 2 個穩(wěn)定的位置，即水平位置和水平方向呈 50夾角的位置。 （1）水平狀態(tài)時，臺架所受的重力對臺架支撐點(diǎn)的作用力由面板的材料強(qiáng)度承 受，合力矩為零，此時臺架處于穩(wěn)定狀態(tài)。 （2）水平呈 50夾角位置時（指翻轉(zhuǎn)狀態(tài)） ，整個板面的質(zhì)心 G 向左邊偏移， 偏移量為： 803.5cos2.50cos1k 由于臺架設(shè)計(jì)有增加翻轉(zhuǎn)平衡度的附加支撐腿，將板的重力 G 分解成垂直板面 向下的力 F 和沿著板面向下的力 F 時（如圖 3.1 所示） ，此時沿順時針方向的回復(fù)力 矩： 13 NkgNLGLFM 5.612./8.9502cos211 而逆時針反向的反轉(zhuǎn)力矩 M=，由于 F 通過軸的中心，力臂 L=0,所以 M=0，故 板面只受到回復(fù)力矩 M 作用，而此時又有支撐臂阻擋，因此，能夠保持穩(wěn)定狀態(tài)。 （3）對支撐桿的剪切校核。選取螺栓的材料為 Q235 號鋼，查表得知，因此裝 配時不嚴(yán)格控制預(yù)緊力，在板面翻轉(zhuǎn)的過程中螺栓的受力隨角度的不同而改變，查表 得知切許用切應(yīng)力: 。5.3/S 求得: ).2,.1( 4908724/1 mLFLNgmGpas N97.31465cos 解得螺栓受力剪切力： 85..2/197.34/1 MPaMdSF 35.8103./485.5 622 對合葉的剪切校核。合葉所受合力為： aGF 71.081036.5.91085sin37si6 滿足條件。同時為實(shí)現(xiàn)板面的翻轉(zhuǎn)功能，連接板面的曲柄連桿機(jī)構(gòu)上臂短、下臂 長，保證板面展開處在最大角度位置，使板面保持在與水平呈50的位置上，板面的 質(zhì)心在附加腿的范圍內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制。 3.4 附屬件的定位與設(shè)計(jì) 3.4.1 電動機(jī)的選擇 因威馳汽車的車用發(fā)電機(jī)的額定功率為 0.6kw,額定轉(zhuǎn)速為： 4000r/min，所以要 求選用的電動機(jī)的額定功率應(yīng)大于發(fā)電機(jī)的額定功率。考慮到電動機(jī)的工作環(huán)境, 選 用 Y 系列的三項(xiàng)鼠異步電動機(jī)。 (1)電動機(jī)的型號：Y90L-2。 (2)電動機(jī)的基本參數(shù)：額定功率為:0.75kw；滿載轉(zhuǎn)速為：2825r/min；質(zhì)量為： 16kg；電動機(jī)外型：長寬高=285165170（單位：mm） ；軸伸尺寸： DE=1940（單位：mm） ；電動機(jī)中心高 H 為：80（單位：mm） 。 3.4.2 V 帶及帶輪的設(shè)計(jì) 為實(shí)現(xiàn)可靠的傳動, 依據(jù)設(shè)計(jì)目的, 考慮到實(shí)驗(yàn)臺是用于教學(xué), 工作時間短, 且 14 周期性工作。選擇帶傳動, 皮帶的工作表面在短期內(nèi)不會過量磨損, 而使用壽命能夠 足夠長,無需經(jīng)常更換9。 1、設(shè)計(jì)的主要技術(shù)參數(shù) 電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 n1=2825r/min 發(fā)電機(jī)的 n2=4000r/min 發(fā)電機(jī)的輸入功率 P=0.6kw 2、V 帶的結(jié)構(gòu)與規(guī)格 普通 V 帶已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化有 Y、A、B、C、D、E 七種型號。七種型號的普通 V 帶截 面尺寸依次增加，截面大的普通 V 帶在同樣條件下可傳遞的功率也大，帶的尺寸見 表 3.1 所示。 表 3.1 V 帶截面尺寸（GB/T11544-1997） 型 號 Y Z A B C D E 頂寬b 6 10 13 17 22 32 38 節(jié)寬bp 5.3 8.5 11 14 19 27 32 高度h 4.0 6.0 8.0 11 14 19 23 楔角 40 每米質(zhì)量q/(kg/m) 0.02 0.06 0.10 0.17 0.30 0.62 0.90 V 帶分為普通 V 帶、窄 V 帶、聯(lián)組 V 帶、齒形 V 帶等多種類型，其中普通 V 帶 應(yīng)用最廣。本次設(shè)計(jì)選用普通 V 帶。 (1)帶的結(jié)構(gòu)由強(qiáng)力層、壓縮層和包封層組成，見圖 3.4。承受負(fù)載拉力的主要是 強(qiáng)力層，由橡膠構(gòu)成的上下部分壓縮層承受彎曲時的拉伸和壓縮，強(qiáng)力層由化學(xué)纖維 做成簾布芯或繩芯。繩芯結(jié)構(gòu)的強(qiáng)力層柔軟、易彎曲，壽命也長，可用于較小的帶輪。 如圖 3.5，當(dāng)帶受縱向彎曲時，在帶中保持原長度不變的周線稱為節(jié)線；由全部 節(jié)線構(gòu)成的面稱為節(jié)面。帶的節(jié)面寬稱為節(jié)寬（bp） ，節(jié)寬在帶受縱向彎曲時其長度 是不變的。V 帶輪上，與帶輪輪槽的基準(zhǔn)寬度相對應(yīng)的帶輪直徑稱為基準(zhǔn)直徑 d（見 表 3.8） 。 V 帶在規(guī)定張緊力作用下，位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長度為基準(zhǔn)長度 Ld。普 通 V 帶的基準(zhǔn)長度系列和帶長修正系數(shù)如表 3.2。 15 圖3.4 帶的結(jié)構(gòu)圖 圖3.5 帶的受力圖 表 3.2 V 帶基準(zhǔn)長度 Ld 和帶長修正系數(shù) KL 基準(zhǔn)長度 普通V帶 Ld/mm Y Z A B C 400 0.96 0.79 450 1.00 0.80 500 1.02 0.81 560 0.82 630 0.84 0.81 710 0.86 0.83 800 0.90 0.85 900 0.92 0.87 0.82 1000 0.94 0.89 0.84 1120 0.95 0.91 0.86 1250 0.98 0.93 0.88 1400 1.01 0.96 0.90 1600 1.04 0.99 0.92 0.83 1800 1.06 1.01 0.95 0.86 2000 1.08 1.03 0.98 0.88 (2)單根普通 V 帶的許用功率 在傳動過程中，一旦帶在帶輪上打滑或帶發(fā)生疲勞損壞（如脫層、撕裂或拉斷） ， 帶傳動就無法完成運(yùn)動不能傳遞動力。因此帶傳動的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則應(yīng)同時考慮這兩方面的 因素，既保證帶不打滑，又具有一定的疲勞壽命。 為了保證帶傳動不出現(xiàn)打滑，單根普通 V 帶能傳遞的功率 10)(10)( 110 veAveFPff (3.1) 式中：A 為單根普通 V 帶的橫截面積。 為了使帶具有一定的疲勞壽命，應(yīng)使 (3.2)1maxcb 故緊邊拉應(yīng)力 16 (3.3)cb1 式中： 為帶的許用應(yīng)力。 將(3.3)代入公式（ 3.1）得帶傳動在既不打滑又有一定壽命時，單根 V 帶能傳遞 的功率 kWAvePfcb10))((0 (3.4) 影響帶傳動工作情況的因素有很多，用(3.4)算出的功率 P0 為單根 V 帶的某一特 定條件下的功率。這一特定條件是：載荷平穩(wěn)、包角 、帶長 Ld 為特1=（即 =1) 定長度、抗拉體為化學(xué)纖維繩芯結(jié)構(gòu)的條件下，這一特定條件下的單根普通 V 帶所 能傳遞的功率 P0 為基本額定功率。見表 3.3。 表 3.3 單根普通 V 帶的基本額定功率 P0 型號 小帶輪 基準(zhǔn)直 徑 d1/mm 小帶輪轉(zhuǎn)速n1/(r/min) 2000 2400 2800 3200 3600 4000 5000 6000 50 0.20 0.22 0.26 0.28 0.30 0.32 0.34 0.31 56 0.25 0.30 0.33 0.35 0.37 0.39 0.41 0.40 63 0.32 0.37 0.41 0.45 0.47 0.49 0.50 0.48 71 0.39 0.46 0.50 0.54 0.58 0.61 0.62 0.56 80 0.44 0.50 0.56 0.61 0.64 0.67 0.66 0.61 Z 90 0.48 0.54 0.60 0.64 0.68 0.72 0.73 0.56 表 3.4 包角修正系數(shù) K 包角 /(0)1180 170 160 150 140 130 120 110 K1.00 0.98 0.95 0.92 0.89 0.86 0.82 0.78 表 3.5 單根普通 V 帶 i 1 時額定功率的增量0P 傳動比i 小帶輪輪 速 n1(r/min