捷达轿车电器教学实验台改造设计与制作

摘 要本设计的目的是用捷达轿车都市先锋（捷达王 车身电器制作一个教学实验台，此实验台可以模拟电源及起动系、照明系、信号系统及辅助电器系统的实际工作情况。通过实际的演示和排除故障的过程使学生对每个电器元件和整个电器系统更加深刻的理解，从而达到理论联系实际的目的。本设计首先在符合本次设计基本要求的基础上，确定了总体设计方案。采用捷达汽车电器系统，电动机和蓄电池为实验台提供电源。本次设计中，主要完成了台架及板面的设计、电源系统设计、元件布置、实验台电器元件接线等工作。本设计的创新之处：汽车电器与电路教学台包括启动系统，电源系统，灯光仪表系统的结构，具有工作过程演示，拆装验证等功能。学生可以根据自己所学的理论知识自由的拆卸和搭接电路线束，并且可以在此汽车电器与电路综合教学台检验其拆装后能否正常工作；电器电路的线束可以自由的连接元器件，可以借此演示雨刮、门窗升降器、电动门锁的工作过程。由大灯，小灯，转向灯，雾灯，燃油表，水温表，车速表，车速表等组成的灯光仪表系统，学生可以根据自己所学知识组装灯光系统。学生还可以拆装，检修大灯和小灯，并在汽车电器与电路综合教学台检验其拆装的灯能否正常发光。关键字：捷达；教学实验台；电器；布置；设计；制作of a of of is of of is on of of of to to of of of as in to be 摘要.第1章 绪论.选题背景目的及意义.研究状况.设计的主要内容和预期结果.捷达汽车的电器装备概况.本章小结.概述.捷达汽车电器实验台的选择与强度计算.试验台面的布置与设计.本章小结.概述.电动机的选择.发电机，电动机和蓄电池的布置与安装.本章小结.实验台制作总体流程.操作中的注意问题与解决方案.本章小结.文文献.文文献. 验台还可以进行更新换代，节约研制经费。对实验台的开发和设计，可以建立一种科研环境, 给学生营造良好的学习氛围。在设计过程中，需要对以往学过的知识进行复习，还有很多的理论需要深入的研究，以便同实际操作结合。本课题设计的试验台具有的功能如下：直观清晰界面，采用图形化线路图界面方式,把电路各部件以抽象直观照片录像动画的形式配套显现，强化学生对汽车电器电路工作原理及系统检修思路的理解与掌握。学生与教学器材，学生与学生，学生与教师、学生与其它实验设备、学生与其它教师之间可以相互交互，实现协同式的课程学习。试验台的最大优点在于其仿真性，根据实际汽车汽车电器设备电路学习过程中，对实际各部件动作相互协调关系进行清晰直观的仿真，较好地理解整个系统工作时相互关系，以利于整体思维及大局观的培养。汽车电器实验的内容是指传授给学习者的信息，教学内容包括教学过程与教学方法等。利用试验台老师与学生，学生与学生之间能够相互进行讨论，然后通过试验台进行都收操作，实验台进行强化性训练并进行随机组题进行考核。基于图形化仿真教学方式主要目的是对有关教学手段和方法进行探索，着力实现以学生为主体、人人都能动手操作、人人都能熟练操作，从而提高学生电路检修和故障判断的思维和技能，同时利用有限的实训教学资源，提高教学资源的使用效率，降低教学成本。汽车电器电路实习台按照汽车标准电器线路安装而成，外型美观，操作方便，透明直观。全车电线束、仪表盘、各种开关、前后灯光分电器、点火线圈、调节器、继电器、中央线路板，中央控制器、节气门组件，均用实物装成。教师在实验台上任何部件制造故障由学生自行排除，拆掉各路保险丝、继电器、台面上电器接头，由学生按照电路图自行安装,可达到实习目的。量新技术在汽车上的运用，汽车不再是简单的机械设备。对汽车服务人才的技能要求也发生了根本变化，由过去以机械维修为主体转化为以电器检测、换件、修理为主要方式。因此汽车电器课程的教学在专业课程中的地位更加突出。但由于汽车专业规模的扩张、师资条件及教学设备等因素的限制，高职院校在汽车专业教学过程中，尤其是汽车电器课程，往往遭遇到以下二个突出的矛盾由于整车电器部件部位相对分散、隐蔽，电路和电器工作原理本身又是看不见，摸不着的。虽然教师在理论课堂教学中，通过自制幻灯片、录像等方式形象，能够展示汽车电器各系统的结构与工作过程，但在实训教学过程中，往往受教学资源和教学成本的限制。一般一个教师往往带十几个学生进行教学，并且由于电器部件安装位置相对分散、隐蔽，很难实现大规模地实训教学，由此造成理论知识与实物很难进行有机的结合，从而使学生感到理论课堂教学变得枯燥乏味，久而久之，汽车电器成为学生畏难的课程，教学效果也很难达到理想的状态。并且高等职业学校的学生受专业基础课电子电工的课程基础及其他因素影响，单纯从理论上对电器系统部件工作原理、工作过程的理解存在一定的难度，由此引起电路检修教学内容的实施更加困难。汽车电器是汽车的重要组成部分，其自身的性能对汽车的动力性、经济性、可靠性、安全性、操纵性、舒适性、娱乐性等各种性能都会产生直接而重要的影响。现代汽车已不再是传统的机电产品，其中汽车机械部分的发展已经达到了极致，汽车电器还有广泛的发展空间，汽车上70%的革新来自汽车电子技术及产品。汽车电子属于典型的高技术、高附加值、高增长的新兴产业，具有巨大的市场容量和很强的技术渗透性与产业带动性，是我国占领产业技术制高点、大力推进高新技术产业化的良好机遇。在发达国家，汽车已经进入电子时代，汽车电器技术已经成为当代汽车技术领域关注和研究的重点问题。根据当今全国各地汽车专业学校老师的要求，市场上推出了一系列汽车电器线路安装和故障排除的学习实验台，此台能使学生在教室内按仿真效果进行实习，经实习后，可以巩固所学系统的认识，更重要是培养学生的动手能力，从而达到理论和实践，从知识向能力的转化，是学校提高教学质量和提高学生实践操作能力的重要教学仪器。其中汽车仿真电路学生实习台是配合大专院校，部队、交通、公安系统汽车驾驶培训、交通汽校、驾培中心、技工学校、汽修等专业的教具之用，通过专业课程的教学和本模型演示，可清楚地了解汽车的内在部位的结构和作用，使学生很快地掌握专业知识。众多企业开始设计、研发、生产汽车试验设备与实验台，如上海同育教学仪器设备制造有限公司、上海广育科教设备有限公司、北京中教科源科教仪器设备有限公司等国际巨头已经在中国拥有数量众多的生产基地，而且也在不断地根据市场需求扩大生产规模和增加产品种类。同时本土汽车电子电器企业依靠成本优势和灵活的市场策略快速地成长起来，在产品方面取得长足的发展，并配合本土汽车厂商，开发车身电子，动力总成等高附加值产品。国内外汽车电子厂商的迅速发展共同促进了中国汽车电子电器产业的繁荣。以北京中教科源科教仪器设备有限公司出品的桑塔纳2000型轿车电器电路仿真实习台为例。它的工作条件：温度：常规；湿度：常规；电源：220V，50用范围和技术：本实习台用于各类学校的理论教学、学生实习；本台基于桑塔纳2000型制作；规格均为：21001100900准：按照桑塔纳2000标准电路安装而成，外形美观，操作方便，透明直观。全车电线束、仪表盘、各种开关、前后灯光分电器、点火线圈、调节器、继电器、中央线路板、中央控制器、前车灯、后车灯、鼓风机、启动机、电子扇、组合开关、电动天线、录音机、点火模块、节气门组件均用实物装成。各缸点火清楚可见，各缸喷油灯光显示，转速可快慢调节，自动充电，电喷、传感器和执行器均用万用表测试电压和电流信号。能供学生同时实习点火系、电源启动系、仪表和信号、照明和信号、其它电器等5部分。教师在实验台上任何部件制造故障由学生自行排除，拆掉各路保险丝、继电器、台面上电器接头，由学生按照电路图自行安装可达到实习目的。设隐敝故障盒，常见故障18例，教师在实验台上任何部件制造故障，同学生自行排除，拆掉各路保险丝，继电器，台面上电器接头，由学生按照电路图自行安装可达到实习目的。习相关知识，查阅资料。2、总体设计方案是通过对实验台的设计，台面的规划，电器元件的布置，电路的连接，实现对汽车电器电路的实习。3、试验台的台面规划与设计，实现其合理性；试验台的台架设计，选材，强度校核，验证其可靠性。4、实验台上电器元件布置与教学应用的分析研究；实验台电器元件的布置设计；完成相应的电路布线；试验台教学应用的实践以验证其教学作用。5、利用器元件布置图与电路图图纸，完成相关设计的说明书。流发电机及零件，交流发电机的连接和紧固件；点火线圈，点火电缆，晶体管点火控制器，火花塞，分电器，转向锁，点火开关；带控制器的仪表壳体和安装件，数字式钟表，油压开关，温度传感器，温度探测器，温度开关，倒车灯开关，燃油储备显示器，传感器，燃池输送单元，监控灯，冷暖气调节装置，装饰面板，点烟器；大灯，仪表盘上的开关，中央电器设备，继电器，电风扇；卤素雾灯；牌照灯，制动灯，转向灯和尾雾灯，插座（用于配有拖车装置的车型）；车内照明灯，行李箱照明，开关（用于手制动监控灯）；喇叭，双音喇叭；转向灯，远光灯，近光灯，远光信号灯，雨刮器及雨刮洗涤操作系统用开关；玻璃洗涤装置；速度表，驱动轴；电风扇，风扇叶轮；蓄电池及发动机电线束，接地线；晶体管点火装置用电线束，后电线束，停车，行车灯光开关，后风挡玻璃（用于有雾灯及尾雾灯的车型）转向组合开关，组合仪表壳体用电线束，仪表盘线束，连接件，汽车收音机，左前电线束，右前电线束，鼓风机用导线束，电风扇用电线束，自己安装用线束；修理组件。23401234567890123个单格蓄电池电压均为2V，63A。在接线柱和安装附件表面涂有耐酸油脂。300A ；2A 31011235671801234断器熔断器俗称保险丝，在电路中起保护作用。当电路中流过超过规定的过大电流时，熔断器的熔丝自身发热而熔断，切断电路，以防止烧坏电路连接导线和用电设备，并把故障限制在最小范围内。通常情况下，将很多熔断器组合在一起安装字熔断器盒内，并在熔断器盒盖上注明熔断器的名称、额定容量和位置。一般情况下，环境温度在180320断器不熔断；丝在6000断器在使用中应注意一下几点：（1）熔断器熔断后，必须真正找到故障原因，彻底排除故障。（2）更换熔断器时，一定要与原规格相同。（3）熔断器支架与熔断器接触不良会产生电压降和发热现象，安装时要保证良好接触。2、继电器一般用于操纵开关的触点电容量较小，不能直接控制工作电流较大的用电设备，常采用继电器来控制它的接通和断开。汽车上的继电器有很多，常见的有三类：常开继电器、常闭继电器和常开、常闭混合型继电器。常开继电器平时触点是断开的，继电器动作后触点才接通；常闭继电器平时触点是闭合的，继电器动作后触点断开；混合型继电器平时常闭触点接通，常开触点断开，如果继电器线圈通电，则变成相反状态。）继电器13）；22）；30，32）或超速切断控制单元继电器（61）；48）；53）；61）或挂车遇见报警继电器（22）；73）；8涤 间歇控制继电器（19）；9013）或喇叭插头；12，80）或燃油泵继电器（67）或预热塞继电器；131）或燃油泵启动控制单元（91）或怠速提升控制单元；143）或散热器风扇启动控制单元（31）或催化反应器警报控制单元（11）进气歧管预热继电器；158）或冷却液泵熔丝；169）；1783）；19速器继电器（53）或冷却液泵继电器；20电器（83）或自动预热过程控制继电器（47）；214）；223动座椅调整装置，双频道收放机保险丝；24）保险丝位置和规格16B） ；26B）；38）；45）；578r）；88L）；9016a） ；126a）；135）；14预热喷嘴（15）；15油泵启动（15）；165）；175）；18热传感器；19调继电器（30）；200）；210）数字钟（30）；22烟器（30）（3）保险丝颜色30505速里程表、水温表、燃油表、转速表等，在实验台上有一些仪表不能工作，如车速里程表，但为了保持系统的完整性，在这里也未做删减。（1）车速里程表车速里程表由三部分组成，即车速表、里程表和单程里程计。车速表用来指示汽车行驶的瞬时速度；里程表是一个累计计数器，可记录汽车行驶过的总里程；单程里程计是用来记录某次行车所驶过的里程，在所记录数据不需要时，可用按钮清零。（2）水温表水温表指示的是发动机冷却水的温度。点火开关打至点火档，水温表便开始工作。表盘上有两个指示区域，一个是低温区，一个是正常温度区，在低温区应避免发动机高速或大负荷工作。（3）时钟时钟用来表示时间。通过按动表中的按钮来对表。（4）燃油表燃油表指示的是油箱中燃油量。点火开关在点火档，燃油表便开始工作。表盘上有一个备用油量区，指针指到该位置时，油箱内大约还有105）指示灯指示灯可分为信号指示灯和警报指示灯。警报指示灯一般采用红色，信号指示灯则采用绿、黄、蓝等不同颜色。指示灯在仪表上是用符号来表示的。在行车过程中，当表中标有须立即停车并让发动机熄火，检查故障所在。（6）转向信号灯转向信号灯工作时，该指示灯闪亮。如果某侧有一个转向信号灯不亮时，指示灯的频率将明显加快。（7）远光指示灯打开前照灯远光或使用前大灯闪光发出超车信号时，远光指示灯亮。（8）发动机警报灯发动机警报灯也就是所说的电源警报灯。在发动机打开点火开关时，该灯亮，发动机起动后熄灭，属于正常。如果在行车中此灯亮起来，说明发电机不发电，应停车检查。（9）机油压力警报灯机油压力警报灯和发电机警报灯一样，打开点火开关，警报灯亮，发动机起动后应熄灭。如果发动机起动后该灯不灭或行车中亮起，应停车检查发动机润滑系故障。（10）制动报警灯及手制动指示灯制动报警灯及手制动指示灯是在手制动器拉起或制动液液面过低时点亮。在解除手制动后，此灯仍亮必须停车检查制动液量。（11）冷却液温度及冷却液液面警报灯冷却液温度及冷却液液面警报灯。发动机未起动，打开点火开关，该警报灯闪亮进行功能自检，发动机起动后熄灭，属于正常。如果该指示灯在发动机起动后不熄灭或者在行驶时闪亮，说明冷却液不足或温度太高，应停机检查发动机冷却系。00行程计数；5于带时钟的车型；923466891于带时钟的车型 组合仪表壳体；22345合仪表壳体 集成电路电压调节器用冷却底板；大灯12v/55w/60w；雾灯12v/21w；制动灯12v/21w；转向信号灯12V/21W；尾灯12V/5W；驻车灯12V/4W；牌照灯12V/5W。0光灯，近光灯，远光信号灯及停车灯用开关；3刮作开关；中主要介绍了交流发电机，起动机，蓄电池，雨刮，捷达汽车的继电器和熔丝，组合仪表，照明与信号系统和点火开关。从电器元件的实物图样，结构图，指标等方面，对捷达汽车电器元件进行了较为清晰的描述，为下面的设计工作做铺垫做准备。析处理问题的能力、工程实践能力和创新能力及商品意识，很好的满足专业技术人才培养的要求。这对于提高汽车的使用寿命和经济效益，推动汽车工业及国民经济的发展具有极其重要的现实意义和深远的历史意义。与实践相结合，提高学生的实际操作能力。在本实验台上，便于学生亲手操作，在理论学习与动手实践之间架起一座沟通的桥梁。对实验台的开发和设计，可以建立一种科研环境，给学生营造良好的学习氛围。在设计过程中，需要运用很多的专业知识，如汽车理论、汽车技术、机械设计、机械制图，金属工艺等等，这就需要对以往学过的知识进行复习，还有很多的理论需要深入的研究，以便同实际操作结合。在教材不能满足需要时，还要搜集资料，去图书馆找文献，查期刊，请教老师、同学，上网查找本课题的前沿动态。外发电机正常工作时转速很高在6000r/量大约在20千克，与其配合用的电动机质量为电器件中最大的,含电动机转动，对整个实验台的稳定性会产生一定的影响。考虑以上的原因，把发电机及电动机的位置确定在板面下方的底架上。5 45%在制作过程中，以45的角铁和方钢为主，价格较低，调质状态具有优异的综合力学性能，在碳钢中应用最多。台架的材料选用45钢，强度、价格均可行。台架的各连接处均采用焊接，其强度不低于材料的强度，可以达到支撑台面及固定、稳定的作用。1、角铁角钢俗称角铁、是两边互相垂直成角形的长条刚才。有等边角钢和不等边角钢之分。等边角钢的两个边宽相等。其规格以边宽边宽边厚的毫米数表示。如“30303”，即表示边宽为30毫米、边厚为3毫米的等边角钢。也可用型号表示，型号是边宽的厘米数，如3#。角钢可按结构的不同需要组成各种不同的受力构件，也可作构件之间的连接件，广泛地用于各种建筑结构和工程结构。简单断面的型钢钢材，主要用于金属构件及厂房的框架等。在使用中要求有较好的可焊性、塑性变形性能及一定的机械强度。生产角钢的原料钢坯为低碳方钢坯，成品角钢为热轧成形、正火或热轧状态。主要分为等边角钢和不等边角钢两类，其中不等边角钢又可分为不等边等厚及不等边不等厚两种。角钢的规格用边长和边厚的尺寸表示。目前国产角钢规格为2边长的厘米数为号数，同一号角钢常有2口角钢标明两边的实际尺寸及边厚并注明相关标准。长5尺两种，国产角钢的定尺选择范围根据规格号的不同有3等边角钢的截面高度按不等边角钢的长边宽来计算。常用产品、规格标准：210189（型钢验收、包装、标志及质量证明书的一般规定）；8/8（热轧等边/不等边角钢尺寸、外形、重量及允许偏差）；4（热轧型钢的形状、尺寸、重量及其容许差）；0（普通结构钢质量标准）；8（普通碳素型钢技术条件）。2、方钢轧制或加工成方形截面的钢材钢的密度为：其基本公式为：W（重量，F(断面积L(长度，m)(密度，g/1/1000方钢可分为热轧和冷轧两种；热轧方钢边长5拉方钢边长3、细木工板（1）定义及特点：细木工板是芯板用木板条拼接而成，两个表面为胶贴木质单板的实心板材。细木工板和实木拼板相比较，它具有结构稳定、不易变形、节约优质木材、幅面大、板面美观、力学性能好等优点。细木工板与刨花板、胶合板等其它人造板相比，也有优点：细木工板和刨花板、纤维板相比较，具有质轻、易于加工、有一定弹性握钉力、握钉力好等性能。细木工板的耐水性能要明显优于刨花板及中纤板。（2）分类、性能及用途：按结构分，可分为：表面加工状况，可分为：所使用的胶合剂可分为：尺寸规格:825mm。220mm。许有负公差。细木工板应锯成方规，四边平直齐整，细木工板的两面胶粘单板的总厚度不得小于3木工板的芯板条宽度对于一般用途的细木来说，不能大于其厚度的3倍；对于高质量要求的细木工板不能大于20相邻两排芯板条间，其沿长度方向上两条端接缝的距离不得小于50板条不允许有长度大于200允许有钝棱、严重腐朽和树脂漏。芯板条中脱落节的孔洞直径如果大于10须用同一树种的木材进行补洞或用腻子腻平，以保证单板与芯板条的牢固胶合。芯板条之间的缝隙，在细木工板端面检量不能大于1侧面检量不能大于3途：细木工板由于其轻质、耐久性好和易加工，并具有刨切薄木表面的特性，以及硬度、尺寸稳定性好等特点。细木工板的一个缺点是，其平面方向特性是各异的。细木工板的强度、硬度依赖于芯材的方向。4、材料的选择台架的材料选用:40405钢），404030303025面的材料选用：两面砂光细木工板1800120030（单位：芯板条胶拼，类胶，厚度尺寸25寸为18001200、下料9000来放置板面的长为180003200033002000000来放置发电机和电动机的长18000770、焊接将用来放置板面的角铁端部用无齿锯切削成45虑到焊接时候的受热和应力变形，对接缝中间留有一定的间隙。在实验室中，焊接方式主要是手工操纵焊条利用电弧作为热源，用手工操纵焊条进行焊接由于手工电弧焊设备简单，维修容易，焊钳小，使用灵活，可以在室内，室外，高空和各种方位进行焊接，因此，它是焊接生产中应用最广泛的方法手工电弧的操作过程包括：引燃电弧；送进焊条；沿焊缝移动焊条焊条的选用原则：（1）等强度原则，应使焊缝金属与母材具有相同的使用性能（2）若无等强度要求，应选强度级别较低的焊接工艺性好的焊条（3）焊接特殊性能刚和非金属，按照“同成分”“等强度”原则，选择与母材化学成分，强度级别相同或者相近的各类焊条。选用是否恰当的焊条将直接影响焊接质量，劳动生产率和产品成本。它具有设备简单，操作方便，适应性强，接头型式、焊缝形状、长度和位置等不受限制的特点。45钢属于中高碳钢，中碳钢焊接时，热影响区组织淬硬倾向增大，较易出现裂纹和气孔，为此要采取一定的措施，如焊接45钢时，焊前应预热到150C250C。根据母材强度的级别，选用碱性焊条507),506)等。为了避免母材过量熔入焊缝，导致含碳量增高，要开坡口并采用细焊条，小电流，多层焊等工艺。焊后缓冷，并进行600650消除应力。各连接处采用焊接和螺栓联接，其强度不低于原材料的强度，可以达到支撑台面，以及固定、稳定性的作用。为了移动方便，采用橡胶轮，这样可以起到减震的作用。7、打磨、喷漆考虑到后期制作中要在台架上喷漆，用砂纸打磨台架的表面。待将台架表面的锈迹和焊点处理后，对台架进行喷漆处理。板面的制作过程（1）材料的选择为了便于在板面上钻孔，故选用双贴面无缝细木工板；为了台面的美观还应选择镶边条进行装饰。（2）下料用木锯截取长、宽、厚分别为18002005选取长、宽分别为600053）加工用手锯、锉等工具将板面的四角加工出直径为50后根据板面布局图的图示位置用电钻在板面相应位置钻d=5试验台架的强度计算和强度校核对台架水平状态时的强度校核：架水平状态时的受力分析板面与板面上零件的总质量大约在70千克左右，由此可知支撑台架需承受的力不是很大。由于支撑台架采用钢管制成，钢本身是抗压材料，并且承受的力不大，所以支撑台架的刚度完全能满足要求。1、在垂直方向：对台架支撑点的作用力由面板的材料强度承受，合力矩为零即：M=0这时台架处于稳定状态，即控制面板的质量均匀分布在支撑台架上，所受的力也是均匀的，有此可知，支撑台架上没有应力集中不会产生弯曲、断裂和损坏，因此，支撑台架的强度也是完全能满足要求的。2、在水平方向：在本次设计中，主要校核螺栓是否能剪断。所以按照抗剪强度校核计算：4 20 （式中受横向载荷，本次设计中，采用的是以6。假设此螺栓连接设计受到的横向载荷最大时，取实验台的最大加速度为10。板面与板面上元件的总质量为0样，通过这些可以算的每一个螺栓所受的剪切力为： FA总=m总a= 总，算出=可知,正常的材料 = （3.2）屈服强度极限,查阅机械设计手册可得到在本次设计中