一種汽車自動變速器實驗臺的研制

張永新

（北京信息職業技術學院,北京100000）

1 概述

本文設計的奧迪A6 AT實驗臺是以室內多媒體教學為重點，故明確的目標就是設計盡量簡潔、合理、直觀并安全，有針對性地確定實驗臺結構，選擇各元器件，連接電路，以便能使學生在實驗期間直觀地了解掌握AT的工作原理并使之加深印象，達到良好的教學效果。

2 系統的總體設計

2.1 實驗臺總體方案的選擇和確定實驗臺架采用剛架結構形式支承整個系統，這樣既能減少材料節省成本，也減輕了整個實驗臺的質量，便于整體移動。控制面板采用硬質白色塑料未原材料，同樣也達到了節省成本減輕重量的效果。

2.2 ABS實驗臺基本工作原理

在以多媒體教學的前提下，AT實驗臺的基本工作原理可以從機械系統和電控系統兩個方面來闡述：

一、機械系統：動力由驅動電機提供，電機電源采用380V/50HZ的外接電源，并可通過變頻調速器調節轉速。電動機工作后，通過帶傳動帶動一根傳動軸轉動，動力再傳到AT的液力變矩器。輸出加載采用盤式制動器，踩下制動踏板，液壓系統傳遞制動力使制動盤工作，降低AT的轉速。

二、電控系統：由蓄電池供電，通過熔斷絲、點火開關到達AT電腦，使各個傳感器、指示燈、輪速顯示模塊等處于工作狀態。其中模擬故障開關為常閉型，正常狀態下電路均通電。通過通斷故障模擬開關可設置多個系統故障，這樣即可要求學生診斷并排除故障。顯示面板上印有實驗臺電路原理圖，圖中設有(C1～C19)19個信號檢測端子，端子設置位置和實際電路相對應。這樣可在實驗過程中方便直觀地利用萬用表、試燈等檢測工具測出相應的信號或參數，以增強學生對AT系統電路的理解和掌握能力。

3 系統的硬件設計

AT實驗臺由多個元器件組成，在選擇部件的同時還應考慮到實用性、使用環境、制造成本、安全性等多方面的因素。機械部分涉及：軸承、聯軸器、V帶、大眾片剎等。

3.1 實驗臺電源的選擇

在該套AT實驗臺系統中，需要使用到電源的有AT電腦（12V）、電動機（380V）。由于系統中的用電系統并不多，為了節約成本，控制電路部分采用12V的蓄電池作為電源，機械部分則將380V作為驅動電機的電源。

3.2 驅動電機的選擇

在本系統中，電動機是實驗臺的動力源，為了模擬不同車速下的制動，要求電動機調速方便，啟動較快。電動機是系列化的標準產品，其中以三相異步電機應用為最廣。考慮到實驗臺的具體工作環境和要求，選用Y系列的電動機，并對照常用三相異步電動機產品型號、結構特點及應用場合，初步確定為小型三相異步電動機。功率估算在電機拖動范圍內

PW≥F阻=（η 軸承×7）×η 皮帶×η 盤剎+2kw＜5kw

當踩下剎車產生輸出阻力，5kw電機遠不能克服輸出阻力，此時連接電源的剎車開關，將電源切斷，故剎車阻力為0，即η盤剎取1，ηAT阻力，據調查估計為2kw。

3.3 變頻調速器的選擇

變頻器類型的選用，要根據負載的要求來進行。由于本AT實驗臺系統的電機用于驅動皮帶輪，其負載轉矩正比于轉速的平方，低速下負載轉矩較小，通常可以選用普通功能型U/f控制變頻器。通過查閱《交流變頻調速器選用手冊》，初步選用惠豐HFV－315型變頻器。

4 系統的電路設計

4.1 奧迪A6 AT系統原始電路的分析、整理

設計本實驗臺電路的第一步就是將奧迪A6 AT系統的原始電路圖進行詳細的分析，理解并最終整理出一套純粹的包含電源、接地、電腦、傳感器、執行器及輔助件（如導線、熔斷絲等）的AT系統電路原理圖。

4.2 實驗臺主體部分電路設計

AT實驗臺主體部分設計的電路相對較少，AT ECU放在顯示面板右下角，它引腳上的很多連線都將和控制柜內的元件相連接然后傳至顯示面板各相應引腳。此外，在主體部分還涉及到電機調速變頻器的連接線路及傳感器負信號線上的檢測端孔的連接等。

4.3 實驗臺控制部分電路設計

控制控制部分電路是實驗臺電路最重要的組成部分，即相對主體以機械部分為主，控制部分以電路為基礎，將實驗臺所需的開關、指示燈等元件相連接起來。控制部分電路的設計主要是在從原始電路中整理出來的AT系統電路圖上加入或舍去一些線路元件，詳細設計過程如下:

4.3.1 輪速信號顯示模塊設計

AT實驗臺顯示面板上對三個傳感器均用四位七段LED數碼管設有輪速顯示模塊。通過從輪速傳感器上采集到轉速信號送到顯示模塊內的單片機，信號再經過處理，由LED顯示。顯示模塊主要硬件單片機AT89S52、四位七段LED84S數碼管、時鐘電路。

4.3.2 故障開關的選擇布置

故障開關是AT實驗臺作為多媒體教學設備的特色設置，可在教學過程中通過通斷開關人為設置故障，學生就可用相應的檢測工具進行故障診斷、分析、排查，從而加強學生實際操作能力。本次設計的故障開關數量共有19個，均為常閉開關，分布在多條線路上，將它的位置設在控制柜的側面。

4.3.3 檢測端口的布置

和故障開關相似的，檢測端口也是實驗臺的特殊設計。不同的是開關用于設置故障，而檢測端口的設計就是為了方便地通過檢測相應的信號或參數從而排除故障。

5 系統的測試和實驗項目

目前本系統的軟硬件開發工作已基本完成，對系統做了測試，并開發了一些實驗項目，總體來說，達到了設計目標。目前基于該系統可開設的實驗有：可演示自動變速箱的空檔起動、倒檔運行、各前進檔的跳檔運行等工作過程；有專門的智能故障設置，可設置自動變速箱的常見故障等。

結語

本系統的創新點如下：通過變頻器調節驅動電機的轉速，實現AT在不同轉速下進行換檔；可動態設置AT系統故障，符合教學對AT系統實驗臺的要求；設置了和實驗臺原理圖相融合的檢測端口，更便于教學過程中實際故障檢測排除的方便性。以上是本人對該項目的一個粗淺的總結，不妥之處敬請指正。

［1］陳開考.自動變速箱原理與檢修［M］.浙江大學出版社.2006.

［2］朱迅.汽車自動變速器維修［M］.機械工業出版社.2002.

［3］朱一綸.單片機實用教程［M］.上海交通大學出版社.2002.