張永新

（北京信息職業(yè)技術(shù)學院,北京100000）

1 概述

本文設(shè)計的奧迪A6 AT實驗臺是以室內(nèi)多媒體教學為重點，故明確的目標就是設(shè)計盡量簡潔、合理、直觀并安全，有針對性地確定實驗臺結(jié)構(gòu)，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(tǒng)的總體設(shè)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(jié)構(gòu)形式支承整個系統(tǒng)，這樣既能減少材料節(jié)省成本，也減輕了整個實驗臺的質(zhì)量，便于整體移動。控制面板采用硬質(zhì)白色塑料未原材料，同樣也達到了節(jié)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(tǒng)和電控系統(tǒng)兩個方面來闡述：

一、機械系統(tǒng)：動力由驅(qū)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(diào)速器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。電動機工作后，通過帶傳動帶動一根傳動軸轉(zhuǎn)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(tǒng)傳遞制動力使制動盤工作，降低AT的轉(zhuǎn)速。

二、電控系統(tǒng)：由蓄電池供電，通過熔斷絲、點火開關(guān)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(tài)。其中模擬故障開關(guān)為常閉型，正常狀態(tài)下電路均通電。通過通斷故障模擬開關(guān)可設(shè)置多個系統(tǒng)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(shè)有(C1～C19)19個信號檢測端子，端子設(shè)置位置和實際電路相對應(yīng)。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(yīng)的信號或參數(shù)，以增強學生對AT系統(tǒng)電路的理解和掌握能力。

3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計

AT實驗臺由多個元器件組成，在選擇部件的同時還應(yīng)考慮到實用性、使用環(huán)境、制造成本、安全性等多方面的因素。機械部分涉及：軸承、聯(lián)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(tǒng)中，需要使用到電源的有AT電腦（12V）、電動機（380V）。由于系統(tǒng)中的用電系統(tǒng)并不多，為了節(jié)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(qū)動電機的電源。

3.2 驅(qū)動電機的選擇

在本系統(tǒng)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(diào)速方便，啟動較快。電動機是系列化的標準產(chǎn)品，其中以三相異步電機應(yīng)用為最廣。考慮到實驗臺的具體工作環(huán)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(chǎn)品型號、結(jié)構(gòu)特點及應(yīng)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(nèi)

PW≥F阻=（η 軸承×7）×η 皮帶×η 盤剎+2kw＜5kw

當踩下剎車產(chǎn)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(guān)，將電源切斷，故剎車阻力為0，即η盤剎取1，ηAT阻力，據(jù)調(diào)查估計為2kw。

3.3 變頻調(diào)速器的選擇

變頻器類型的選用，要根據(jù)負載的要求來進行。由于本AT實驗臺系統(tǒng)的電機用于驅(qū)動皮帶輪，其負載轉(zhuǎn)矩正比于轉(zhuǎn)速的平方，低速下負載轉(zhuǎn)矩較小，通?？梢赃x用普通功能型U/f控制變頻器。通過查閱《交流變頻調(diào)速器選用手冊》，初步選用惠豐HFV－315型變頻器。

4 系統(tǒng)的電路設(shè)計

4.1 奧迪A6 AT系統(tǒng)原始電路的分析、整理

設(shè)計本實驗臺電路的第一步就是將奧迪A6 AT系統(tǒng)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(zhí)行器及輔助件（如導線、熔斷絲等）的AT系統(tǒng)電路原理圖。

4.2 實驗臺主體部分電路設(shè)計

AT實驗臺主體部分設(shè)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(nèi)的元件相連接然后傳至顯示面板各相應(yīng)引腳。此外，在主體部分還涉及到電機調(diào)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(shè)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(chǔ)，將實驗臺所需的開關(guān)、指示燈等元件相連接起來?？刂撇糠蛛娐返脑O(shè)計主要是在從原始電路中整理出來的AT系統(tǒng)電路圖上加入或舍去一些線路元件，詳細設(shè)計過程如下:

4.3.1 輪速信號顯示模塊設(shè)計

AT實驗臺顯示面板上對三個傳感器均用四位七段LED數(shù)碼管設(shè)有輪速顯示模塊。通過從輪速傳感器上采集到轉(zhuǎn)速信號送到顯示模塊內(nèi)的單片機，信號再經(jīng)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(shù)碼管、時鐘電路。

4.3.2 故障開關(guān)的選擇布置

故障開關(guān)是AT實驗臺作為多媒體教學設(shè)備的特色設(shè)置，可在教學過程中通過通斷開關(guān)人為設(shè)置故障，學生就可用相應(yīng)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(shè)計的故障開關(guān)數(shù)量共有19個，均為常閉開關(guān)，分布在多條線路上，將它的位置設(shè)在控制柜的側(cè)面。

4.3.3 檢測端口的布置

和故障開關(guān)相似的，檢測端口也是實驗臺的特殊設(shè)計。不同的是開關(guān)用于設(shè)置故障，而檢測端口的設(shè)計就是為了方便地通過檢測相應(yīng)的信號或參數(shù)從而排除故障。

5 系統(tǒng)的測試和實驗項目

目前本系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)工作已基本完成，對系統(tǒng)做了測試，并開發(fā)了一些實驗項目，總體來說，達到了設(shè)計目標。目前基于該系統(tǒng)可開設(shè)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(shè)置，可設(shè)置自動變速箱的常見故障等。

結(jié)語

本系統(tǒng)的創(chuàng)新點如下：通過變頻器調(diào)節(jié)驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)AT在不同轉(zhuǎn)速下進行換檔；可動態(tài)設(shè)置AT系統(tǒng)故障，符合教學對AT系統(tǒng)實驗臺的要求；設(shè)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(jié)，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(yè)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.