DA汽油發(fā)動機試驗臺架方案設(shè)計書

1、封面作者：PanHongliang第 1 章緒論1.1概述傳統(tǒng)的汽車技術(shù)與當(dāng)今先進的計算機科學(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、僅供個人學(xué)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)解決汽車所面臨的一系列問題成為技 術(shù)進步的必然要求，發(fā)動機電子控制系統(tǒng)的發(fā)展更成

2、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)的更為先進的故障診斷技術(shù)與用先進技術(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)對機械部件的制造與加工是更為 精確，從而大大減少誤差，

3、為更為先進的測試技術(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（ECUECU ）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。這樣就對汽車教案工作提出了更高的要

4、 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。1.1.11.1.1 選題的依據(jù) 在汽車或內(nèi)燃機專業(yè)教案過程中，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案的重點和難點。發(fā)動機教案實驗臺大大提高了教案的直觀性，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)動機實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

5、 及社會技術(shù)培訓(xùn)機構(gòu)在汽車新技術(shù)教案中大多以理論為主，相應(yīng)新技術(shù)、新結(jié) 構(gòu)為主的實踐教案手段嚴重滯后，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。1.1.21.1.2 選題的目的 因此為了結(jié)合實驗教案，充實實驗教案設(shè)備，使實驗教案與操作訓(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 DA468DA468 型汽油發(fā)動機綜合測試教案實驗臺，希望能 夠為相關(guān)教案機構(gòu)提供有益的幫助。1.1.31.1.3 選題的意義1 1、結(jié)構(gòu)清晰，能夠一目了然，

6、便于掌握。2 2、理論與實際相結(jié)合。3 3、能切實培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力和提高對理論知識的理解能力。4 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 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 6、使用壽命長。7 7、方便教案、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 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

7、，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, , 。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 9090 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行控制為主要特征。微處理機實際上是一

8、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

9、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20042004 年 9 9 月 1 1 日起，我國汽油車都要達到相當(dāng)于歐洲 IIII 號的排放標準，這就預(yù)示著符合歐洲 IIIIII 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

10、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)實意義和深遠的歷史意 義。1.2發(fā)動機實驗臺架的場地發(fā)動機實驗臺架一般都坐落在實驗室中， 用作一體化教案使用。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案的發(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

11、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 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

12、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方式。第二種演示發(fā)動機電控系統(tǒng)工作原理的表達方式是 利用 LEDLED 顯示，將發(fā)動機電控系統(tǒng)的原理圖制作在實驗臺的顯示面板上，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 LEDLED 顯示燈表示。通過操縱控制開關(guān)， LEDLED 顯示燈將依次點亮， 表示從電源到 ECUECU、從傳感器到 ECUECU 從 ECUECU 到執(zhí)行器、從 ECUECU 到搭鐵等電路中的電流，從而直觀地表達發(fā)動 機電控系統(tǒng)的工作原理。

13、第三種演示發(fā)動機電控系統(tǒng)工作原理的表達方式是利 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，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。用于教案的電控發(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

14、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、AVLAVL 五氣體分析儀、電子秤、點火 提前角儀、示波器、信號發(fā)生器及數(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

15、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

16、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 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 達到 2020 平方 M M 空間高度達 4M,4M, 般此實驗室只放置一個實驗臺架。實驗臺在教案活動中發(fā)揮著重要的作用，特別是汽車專業(yè)。在現(xiàn)代教案活 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)，因此教案實驗臺在學(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 便教案的實驗臺。因此實驗臺的研究已經(jīng)處于一個接近成熟

17、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：1.1. 設(shè)計發(fā)動機實驗臺架，此臺架可安裝固定 DA468DA468 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)。可在拆裝臺架上進行發(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)接等進行主要研究。2.2. 根據(jù)現(xiàn)行按照內(nèi)燃機臺架實驗方法 GB1105.3GB1105.3 中的有關(guān)要求 , ,對發(fā)動機實驗過程中的機油溫度、冷卻水溫進行控制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行。設(shè)計支撐要考慮到強度，防振，便于調(diào)整。便于

18、對中 調(diào)整。3.3. 對支撐腳架和部件連接進行全圖繪制以及對上面螺栓進行受力分析。 解決的主要內(nèi)容：1 1如何實現(xiàn)發(fā)動機能正常、穩(wěn)定的運行。2 2如何選擇測功機以及測功機的應(yīng)用。3.3. 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 4如何解讀實驗臺發(fā)動機與傳動軸和傳動軸與測功機的連接問題。 5 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、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

19、功機，二其他種類的測功 機也逐漸被廣泛的應(yīng)用。2.1.12.1.1 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，作為被測動力機械的負載，以測量 被測機械的軸

20、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。2.1.22.1.2 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。2.1.32.1.3 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

21、出電樞與磁極間作用的電磁轉(zhuǎn)矩。略去風(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。2.1.42.1.4 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

22、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，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 2.22.2 所 示：圖2.2發(fā)動機實驗臺架總圖2.2.12.2.1 動力系統(tǒng)選型 實驗臺設(shè)計應(yīng)滿足教案與技能訓(xùn)練的要求，故動力系統(tǒng)選型的基本原則為具有先進性、可操控性、典型性和經(jīng)濟性。根據(jù)這一原則，選擇東安DA468DA468 汽車為基本車系，發(fā)動機為具有代表意義的 DA468DA468 型，該車系配備有先進的計算 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 , ,

23、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。2.2.22.2.2 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

24、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。2.2.32.2.3 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)動機能進行正常

25、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 120L120L 的油箱，而是用副油箱（40L40L）替代安 裝在實驗臺機架上；安裝時因油箱高度較低，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

26、電控發(fā)動機拆裝、檢驗與測試教案實驗臺。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)的機械實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)動機實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到更好的教案效果，從而達到學(xué)以致用的目的。汽車汽

27、 油發(fā)動機實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，并能在實踐教案環(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案實驗應(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 DA468DA468 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)的先進性、普及性、代

28、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)實踐教案環(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)計是為教案服務(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)，表達要力爭簡單、明了，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。基于以上要求把實驗臺的設(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。3.2.13.2.1 發(fā)動機四腳支撐臺架的設(shè)計 發(fā)動機拆裝、檢驗與測試教案實驗臺主架的設(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

29、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。實驗臺架具體形狀根據(jù)已有的實驗室實例作為參考設(shè)計如圖3.13.1 (a a b 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 3.13.1 (a a)中 1 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

30、各一個。圖 3.1(b)3.1(b) 中 2 2、3 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)43.1(c)4 、5 5、6 6、7 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、進氣、排氣機構(gòu)后安裝在實驗臺上的 1 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)定性起著重要的作用。從而達到測試穩(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。3.2.23.2.2 測功機實驗臺架設(shè)計教案實驗臺的測功機實驗臺架部分與

31、發(fā)動機支撐臺機設(shè)計原理有些不同，此實驗臺為固定不可移動伸縮實驗臺。如圖 3.2(a)3.2(a) 中 1 1、2 2、3 3、4 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)3.2(b) 為平視圖，通過對 發(fā)動機實驗臺架的側(cè)測量與計算可算出測功機臺架的精確數(shù)據(jù)，臺架寬 33cm33cm， 高 34cm34cm 上臺架與下臺架座寬均為 15cm15cm 如圖 3.23.2 (b b)中 5 5、6 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)3.3實驗臺尺寸的確定在確定實驗臺的尺寸時主要

32、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 380c380cm m 的設(shè)計尺寸， 支座直徑為 80cm80cm,通心孔直徑為 5cm,5cm,孔底距支座底 部為 80cm80cm。而材料采用方鋼、角鋼和角鐵來進行設(shè)計材料的選擇。如圖 3.1(b)3.1(b) 中 5 5、 6 6。v 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11351135X10001000XI000mmI000mm 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

33、度校核3.4.13.4.1 實驗臺材料的選擇在設(shè)計過程中，以 Q235Q235 號方鋼、角鋼為主，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。3.4.23.4.2 實驗臺強度校核1 1 、每個螺栓切應(yīng)力（3.13.1） 式中：橫截面上的剪力截面的寬度m 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6.86.8，材料為 4545號鋼，和它相配合螺母性能等級為 6 6，材料為 4545 號鋼。螺栓的材料的抗拉強度極限為=550MPa=550MPa 材料的屈服極限為=280Mpa=2

34、80Mpa2 2、 螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力緊聯(lián)接受靜載時 = = 查附錄表可知， =3.9=3.9 =1=1 式中s材料的屈服極限3 3、 剪切強度 由于臺架的總質(zhì)量不超過 75kg75kgF=G=mgF=G=mgF FS=187N=187N=10mm=10mm所以=2.38MPa=2.38MPa =112MPa=112MPa所以符合設(shè)計要求4 4、擠壓強度圖 3.43.4 橫梁受力圖(3.23.2)(3.33.3)符合要求FA= FB=F X 0.5=0.750.5=0.75X 0.50.5FB=0.375KNFA=0.375KN確定 C C 為危險截面，相應(yīng)的最大彎矩值為M Mmax=0.3

35、75=0.375X 0.5=0.187KNM0.5=0.187KNM抗彎截面模量 Wz=Wz=3WzWz =18000mm=18000mm3可得危險截面上最大正應(yīng)力為所以強度滿足條件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、檢驗與測試教案實驗臺的實驗臺設(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

36、動。萬向傳動軸設(shè)計應(yīng)滿足如下基本要求：1.1.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2.2. 保證所連接兩軸盡可能等速運轉(zhuǎn)。3.3. 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)。4.4. 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

37、、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)。準等速萬向節(jié)是指在設(shè)計角度下工作時以等于 1 1 的瞬時角速度比傳遞運 動，而在其它角度下工作時瞬時角速度比近似等于 1 1 的萬向節(jié)。輸出軸和輸入軸以等于 1 1 的瞬時角速度比傳遞運動的萬向節(jié)，稱之為等速 萬向節(jié)。撓性萬向節(jié)是靠彈性零件傳遞動力的，具有緩沖減振作用。一、十字軸萬向節(jié) 典型的十字軸萬向節(jié)主要由主動叉、從動叉、十字軸、滾針軸承及其軸向 定位件和橡膠密封件等組成。十字軸萬向節(jié)結(jié)構(gòu)簡單，強度高，耐久性好，傳動效率高，生產(chǎn)成本低。但所 連接的兩軸夾角不宜過大，當(dāng)夾角

38、由 4 4增至 1616時，十字軸萬向節(jié)滾針軸承 壽命約下降至原來的 1/41/4 。二、準等速萬向節(jié) 雙聯(lián)式萬向節(jié)是由兩個十字軸萬向節(jié)組合而成。為了保證兩萬向節(jié)連接的軸工 作轉(zhuǎn)速趨于相等，可設(shè)有分度機構(gòu)。偏心十字軸雙聯(lián)式萬向節(jié)取消了分度機 構(gòu)，也可確保輸出軸與輸入軸接近等速。 雙聯(lián)式萬向節(jié)的主要優(yōu)點是允許兩軸間的夾角較大（一般可達5050，偏心十字軸雙聯(lián)式萬向節(jié)可達 6060），軸承密封性好，效率高，工作可靠，制造方便。 缺點是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，外形尺寸較大，零件數(shù)目較多。三、球籠式萬向節(jié)球籠式萬向節(jié)是目前應(yīng)用最為廣泛的等速萬向節(jié)。 RzeppaRzeppa 型球籠式萬向節(jié) （圖4.24.2 ）是

39、帶分度桿的，六個傳力鋼球 2 2 由球籠 4 4 保持在同一平面內(nèi)。當(dāng)萬向節(jié)兩軸之間的夾角變化時，靠比例合適的分度桿6 6 撥動導(dǎo)向盤 5 5,并帶動球籠 4 4 使六個鋼球 2 2 處于軸間夾角的平分面上。經(jīng)驗表明，當(dāng)軸間夾角較小時，分度桿是必要的；當(dāng)軸間夾角大于1111時，僅靠球形殼和星形套上的子午滾道的交叉也可將鋼球定在正確位置。這種 等速萬向節(jié)可在兩軸之間的夾角達到 35353737的情況下工作。4.3萬向傳動的運動和受力分析一、單十字軸萬向節(jié)傳動當(dāng)十字軸萬向節(jié)的主動軸與從動軸存在一定夾角a時，主動軸的角速度與從動軸的角速度之間存在如下的關(guān)系由于是周期為的周期函數(shù)，所以也為同周期的周期函數(shù)。當(dāng)為0 0、時，達最大值且為；當(dāng)為、時，有最小值且為。因此，當(dāng)主動軸以等角速度轉(zhuǎn)動時，從動 軸時快時慢，此即為普通十字軸萬向節(jié)傳動的不等速性。十字軸萬向節(jié)傳動的不等速性可用轉(zhuǎn)速不均勻系數(shù)k k