于晨斯，葉志彪

（九江職業(yè)技術學院，江西九江 332007）

01M型自動變速器教學平臺的設計

于晨斯，葉志彪

（九江職業(yè)技術學院，江西九江 332007）

以大眾01M型自動變速器為原型，通過對其結構的簡化和改進設計一款適用于日常教學的多功能教學平臺。對液壓式自動變速器教學平臺的結構及原理做了簡要的闡述；對教學平臺的完成過程，平臺的功能以及使用方法做了系統(tǒng)的介紹。

01M自動變速器；教學試驗平臺；汽車；換檔

1 前言

現(xiàn)在常見的汽車自動變速器示教板和教學平臺，往往會加裝維修診斷系統(tǒng)，大大的方便了故障的設置便于教學。示教板上會將原車的電路甚至油路系統(tǒng)繪制于示教板上，便于直觀觀測和教學。但是在傳感器方面省略了過多的傳感器，使得自動變速器模擬真實車況不真實。由于主軸動力輸入大多實驗臺選擇電動機輸入，在檢測轉速的儀表上通常選擇電機頻率而非轉速。實驗臺的演示功能大多雖然比較盡如人意，但是在實驗功能上尚有缺陷。

2 01M型自動變速器教學實驗臺的總體設計方案

01M型自動變速器教學實驗臺是根據(jù)汽車五檔自動變速器工作原理，模擬實際行駛狀態(tài)而設計的動態(tài)教學輔助設備。儀器結構力求經湊、經濟環(huán)保、教學功能完備。將變速箱置于金屬臺架上，臺架底部安裝大功率電動機通過帶傳動連接驅動自動變速箱使用380V電壓。輸出軸加裝轉速傳感器，模擬發(fā)動機主軸轉速傳感器。實驗臺操作面板安裝變頻調速器可通過手動方式，和參數(shù)設定方式調節(jié)電動機的轉速，將動力傳遞給變速箱。變扭器內部加裝10ATF油，通過導管連接ATF油散熱裝置通過220V電源驅動風扇。因其使用大眾系01M自動變速器為實驗臺主體，必須具備自動變速器的電控單元ECUJ220、發(fā)動機電控單元ECUJ217。安裝原車換檔手柄裝置，并連接換檔手柄位置信號。示教面板繪制相關電路圖，線路中在合理位置設置診斷座。制動、檔位、主油壓、電磁閥工作等信號通過并聯(lián)導線連至示教面板顯示相應數(shù)據(jù)。在操作面板上配有發(fā)動機轉速信號、變速器轉速信號、變速器油溫信號顯示儀表便于實時觀測和試驗數(shù)據(jù)采集。操作平臺還設置有點火開關、調頻調速器。輸出端保留一個車輪車軸上裝車速傳感器，車輪部分為降低成本減輕重量簡化結構只保留剎車碟片連接制動踏板，通過制動踏板可模擬實際制動車況。簡化節(jié)氣門，只保留節(jié)氣門并置于控制面板上，安裝節(jié)氣門位置傳感器采集節(jié)氣門開度，于實驗過程中可手動調節(jié)節(jié)氣門位置模擬發(fā)動機負荷變化但不能像原車采用電子設備控制節(jié)氣門。

圖1 實驗臺的設計框圖

2.1 機械部件的設計與改造

本方案設計中的動力源使用三相電機替代發(fā)動機作為動力輸出裝置。電機滿足可調頻功率輸出，清潔環(huán)保，安全可靠，價格低廉等優(yōu)點。

設計中所采用大眾原廠的大眾01M自動變速器，原廠輸入端連接于發(fā)動機曲軸輸出端，本設計方案中動力源為三相可調頻電動機，為了布局合理，節(jié)省空間，故采用皮帶傳動。皮帶傳動能夠生產連續(xù)的旋轉運動，傳導機械運動。

在車輛使用中，該自動變速器的輸出端是外接于驅動橋以實現(xiàn)動力傳輸，在此設計方案中因空間及成本限制，特選擇輸出端外接主軸直接輸出轉矩，在簡化結構，節(jié)約空間的同時，在輸出主軸端加裝剎車盤，配備剎車踏板，保留剎車裝置，并在剎車盤端加裝車速傳感器，用以模擬車速信號，可以更直觀，更真實的模擬變速器運行工況。

該換檔機構變速桿有P、R、N、D、3、2、1七個位置。其中P為泊車檔，汽車停駐時使用該檔位。R為倒檔，到汽車需要倒車運行時使用該檔位。D為前進檔，汽車正常行駛途中常使用此檔位。3、2、1均為限速檔，當變速桿位于3位時，檔位可在13之間轉換；當變速桿位于2位時，檔位可在12檔之間進行轉換；當變速桿位于1位時檔位被鎖定為1檔，此時汽車只能以一檔行駛，多用于爬坡。方案設計中所采用的換檔機構是經原車機構改裝，保留了選檔操作的機械傳動部分。

機械傳動部分的傳遞路線大致為：通過選檔桿手柄控制選檔桿，選檔桿在滾柱作用下控制選檔桿拉索，通過拉索另一端的連接桿接入液壓換檔機構控制液壓力進行換檔操作。改造后的換檔機構較原車換檔機構中少了鎖止拉索以及方向盤鎖，因為該方案設計中未涉及到方向盤操縱部分，為了節(jié)約成本，減少工作量，故舍去此部分。

2.2 電路部分設計與改造

本設計方案中采用的電控機構是原捷達轎車上所采用的J217型變速箱自動控制電腦及261206589型汽車電腦。電路沿用原車電路，并繪制于示教板上，安裝檢測插口。發(fā)動機電腦和汽車電腦因其涉及到匹配性，就是不同車型的發(fā)動機電腦和汽車電腦內部程序都有所不同具有一定的特異性。出于性能穩(wěn)定的考慮，使用原車的發(fā)動機電腦和汽車電腦。

選取必須的四個傳感器為：主軸轉速傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、車速傳感器、檔位信號傳感器。由于動力輸入設備從發(fā)動機換成了電動機，曲軸也不存在了更沒有主軸轉速傳感器了。因此需要將主軸轉速傳感器加裝在電動機輸入軸部分，并將信號接入原來主軸轉速傳感器所接ECU位置。車速傳感器的改造類似主軸轉速傳感器。由于保留了原有的檔位控制系統(tǒng)，檔位信號只需將線路接入原來ECU位置即可。

通過在示教板上安裝數(shù)字顯示器，通過數(shù)字電路的控制將換檔信息顯示在示教板上。數(shù)字顯示器可顯示1、2、3、4、N、P、R等各個檔位，當控制換檔的電磁閥接通時相對的信號控制數(shù)字顯示器完成檔位提示。

2.3 閥體油路的改造

設計中沿用了原變速器閥板上七個電磁閥：N88、N89、N90、N91、N92、N93、N94。其中N91為變矩器鎖止電磁閥，N93為油壓調節(jié)電磁閥，N88、N89、N90為換檔電磁閥，負責檔位轉換，為通電保壓型。N92、N94為換檔平順電磁閥，在升降檔的瞬間它們短暫工作，以保證換檔平順。以下為電磁閥各檔工作情況。另外，為了更直觀，更合理的展示各電磁閥在換檔中的工作情況，本方案設計中采用了并連接線的方法，從每個電磁閥兩端接出引線連接指示燈，當電磁閥通電時，指示燈會亮起以表示電磁閥工作，將指示燈安裝于示教面板上，方便學習者更加直觀的了解各檔位時電磁閥的工作情況。

在油路設計中沿用了大眾01M自動變速器原廠油路。在保證變速器正常運行的同時，節(jié)約了改裝成本，減少了工作量。

以下以R檔為例，分析其油路工作狀況。

圖2 油路圖

上圖為R位時油路工作情況，如上圖所示。R位時換檔電磁閥N88，N89斷電、泄油，換檔電磁閥N90通電、保壓（供油）。N88斷電、泄油，K1換檔閥下部油液被排空，K1換檔閥在彈簧作用下處于下位。N89斷電、泄油，B2換檔閥下部油液被排空，B2換檔閥在彈簧作用下處于下位。N90通電、保壓，K3換檔閥下部受N90輸出油壓作用，K3換檔閥壓縮彈簧上移，處于上位。

來自手動閥的主油路油液流向換檔平順閥，被換檔平順閥上部圓柱面封堵。手動閥開通兩路R路油液：一路上行，經單向節(jié)流閥為倒檔離合器K2供油；另一路經雙向節(jié)流閥流向K1換檔閥，通過K1換檔閥上部第一個切槽流出后又分為兩路：一路經節(jié)流孔為B1供油；另一路向B2K3供油、泄油轉換閥的左端，B2K3供油、泄油轉換閥在油壓作用下壓縮彈簧右移，處于右位，結果B2K3的供油通道被切斷的同時，泄油通道被接通，這保證了B1進入工作時，B2和K3退出工作。倒檔離合器K2和倒檔制動器B1工作，便實現(xiàn)了R位。

通過上述裝配和改造，01M自動變速器教學實驗臺將能夠模擬自動變速器的各種工況，并能進行結構講解，故障設置與排除，變檔參數(shù)采集等實驗。

3 結論

綜合上述內容歸納本設計創(chuàng)新點有如下幾點：

1）動力裝置由電動機代替發(fā)動機并安裝可調頻裝置控制其轉速模擬發(fā)動機主軸。

2）繪制原車電路圖于示教板上，并裝配插線口便于故障設置和排除。

3）將控制油路的電磁閥接于示教板上直觀顯示各檔位的油路控制關系。

4）裝有多種傳感器，模擬車速，轉速儀表板。并能根據(jù)各傳感器參數(shù)改變換檔規(guī)律。便于各種實驗的進行。

5）安裝制動裝置可模擬減速過程換檔規(guī)律，也可以設置制動力模擬風阻、坡道阻力。

本實驗臺對于汽車類專業(yè)的教學開展有著廣泛的作用，便于學生更直觀的了解自動變速的形態(tài)、結構、工作原理。在功能上具有模擬自動變速器運行功能，故障設置于診斷功能，仿真性能試驗功能，維護與保養(yǎng)的教學功能等。改裝與制作過程節(jié)約了成本值得廣泛推廣。

本實驗臺的研制過程也存在不足有待將來改進。由于實驗臺采取金屬框架制作，皮帶輪傳動，安裝有風扇對變速器液壓油進行冷卻等多種因素，在高檔位運行時震動和噪聲較大。在將來的改進中可安裝減震彈簧、隔音設備降低噪聲。本實驗臺真實的仿真了原車線路圖繪制于示教板，將來可將油路圖也繪制于示教板，并對油路故障加以設置與排除。

〔1〕Gonejie.Study on shift schedule of automatic transmission to improve engineering vehicular efficiency.Chinese Journal of Chinese Mechanical Engineering［J］，2004.

Design of Teaching Platform of 01M Automatic Transmission

Yu Chensi，Ye Zhibiao
（Jiujiang Vocational and Technical College，Jiujiang，Jiangxi，332007）

The Volkswagen 01M automatic transmission was chosen as stereotype.After the structural simplification and improvement undertaken，the multifunctional teaching platform intended for teaching was done.The author first gives introduction to the structures and principles of the automatic transmission teaching platform，which is followed by the systematic discussion of the transformation process of the platform，its functions and usage.

01M automatic transmission；experimental teaching platform；vehicle；gear－changing

U467

B

1009－9522（2014）01－0019－03

2013－09－26

于晨斯，九江職業(yè)技術學院機械工程學院講師，研究方向：汽車、機械工程。

江西省教育廳課題《基于“零距離就業(yè)”的“CAD／CAM”技能培養(yǎng)的研究》（JXJG－12－30－11）