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摘 要：自动变速器在轿车上的装车率逐渐增加.自动变速器的结构、原理及检修工艺己被汽车维修专业学校列入教学大纲,成为汽车底盘科目一个重要的教学内容.通过对A42DL自动变速器实验台的研制开发,增强了教学的直观性,实现了理论与教学一体化进行的目标,取得了较好教学的效果.
关键词：自动变速器 实验台 教学运用
中图分类号：G712
文献标识码：A
文章编号：1674-098X (2011) 08 (c) -0140-02
汽车底盘一体化教学内容中,自动变速器是一个结构极其复杂,并且有较高装配要求的总成件,其控制方式集液压和电子控制为一体,它的结构原理及各挡位的动力流分析是教学中的一个重点和难点.A42DL自动变速器实验台的研制是解决这一难题的最佳方法.1A42DL自动变速器实验台的设计、制作
A42DL自动变速器实验台的研制目的是让学生能直观地看到自动变速器内部动态或静态各档位的换挡过程、动力走向、各挡位输入与输出的转速比,从而解决自动变速器结构原理及动力流分析这个教学难题.A42DL自动变速器实验台制作涉及到动力源、控制面板、信号输出、模拟换档控制、机械解剖等内容.
1.1动力源设计
发动机是汽车的动力源,但其体积较大、噪音大、成本高等缺点,故采用了三相交流调速电机作为动力输入.
1.2机械解剖设计
为了能够使学生能够直观地看到液力变矩器和自动变速器的内部结构和工作过程,在解剖时既要最大限度地使自动变速器内部结构充分展现,又要不破坏各换档执行元件油道的密封性.实验台所用变速器是拆车件,经过彻底分解和仔细检查后,发现其技术状况较差,离合器、制动器组件有烧蚀、老化等现象.对于不能使用的零件,通过拆卸其它相同型号变速器采用互换拼装的方式解决.解剖切割的难度很大,既要增大解剖面积来看清内部构造,又不能破坏相关油路和装配平面,万一解剖不当最终将导致整台变速器报废.通过仔细对变速器油路进行仔细研究、精确地测量,发现变速器上部没有油道,解剖角度大于90度会导致变速器的离合器及制动器等执行元件动作时偏离自己的工作轨道.因此我们决定在变速器上部进行解剖,解剖角度为90度.由于要求较高的加工精度,利用手工锉削的方式一点一点地把解剖部分加工出来.对于离合器、制动器等要求展示其工作状况的执行元件我们用不同颜色的油漆把它们区分.
实验台采用气压取代油压控制,对控制部分的密封性有较高的要求.而壳体由于经过解剖,强度变低,有些部分已经出现微量变形,如果这个问题不能解决,压缩空气会大量渗漏导致执行元件不能正常工作.通过校正和采用AB胶将密封面磨损部位填平,然后再进行研磨,最终将变速器总成装配完成.
1.3控制面板设计
控制面板的设计应达到布局合理、结构紧凑、操作方便、直观显示等多方面要求.因此控制面板划分为仪表数据显示区、结构原理教学区及实验台的操作区三个部分.仪表数据显示区由电流表、电压表、气压表、变速器输入和输出转速表组成,电流表和电压表能够反映实验台即时的电流和电压值,气压表反映的是通过调压阀后控制执行元件工作的压缩空气的压力,输入和输出转速表能够直观地显示变速器在不同挡位时转速比.结构原理教学区由A42DL自动变速器结构原理图和该变速器各档位执行元件工作表两部分组成,以发光二极管点亮反映执行元件工作.该部分可以用来在教学中说明变速器在模拟换挡时执行元件的工作情况及动力的传递路线.实验台的操作区主要是调速电机控制盒构成,它用于控制和调节电机的转速.
1.4信号输出设计
本实验台的三相交流调速电机使用的是380V的三相交流电源,转速信号是采用工业用磁电式转速传感器及转速表采集和显示,使用220V单相交流电源,两位三通电磁阀用来控制变速器各执行元件工作,采用的是直流12V电源.电磁阀的电阻大概是30欧姆左右,每只电磁阀工作时的电流为0．4A.这种自动变速器有三个离合器和四个制动器,其中二挡制动器(B2)和低、倒挡制动器(B3)又有前后活塞腔两个油路,因此实验台采用九个电磁阀分别控制这七个执行元件.通过计算如果这九个电磁阀全部工作,其最大电流不超过5A.220V的交流电源转变为12V的直流电源只需要5A的交直流变压变频器就可以满足工作要求.通过电流表和电压表可以显示其工作电流和电压.由于电磁阀其最大耐压必须小于8kg．Cm-2,并且要求气压恒定,空气中不能有过多的水分,所以空气压缩机输出的压缩空气压力必须通过油水分离器调压后接入电磁阀,气压表显示的是电磁阀的工作气压.
1.5模拟换档控制设计
实验台引人电源为交流220V,通过交流220V(5A)交直流变压变频器将220V交流电源转变为12V直流电源.在控制电路中分别并联和串联一个12V直流电压表及12V (5A)的直流电流表用以显示控制系统的工作电压和控制系统工作电流.整个控制部分设计思路为变速器换档杆（空档启动开关电路）控制各挡位的控制继电器,由挡位继电器控制换挡执行元件（离合器、制动器）的电磁阀和显示各换挡执行元件工作的发光二极管.通过电磁阀开启和关闭来控制换挡执行元件充气工作或卸压停止工作,与此同时发光二极管点亮或熄灭能够直管地从控制面板上反映执行元件的工作情况.
在设计中是利用挡位继电器控制各执行元件的电磁阀的回路来实现的,但是在制作过程中发现由于每个挡位由多个执行元件工作,电磁阀的控制回路部分形成公共接点.结果造成在每个挡位所有的电磁阀都处于通电状态,失去了控制作用.利用二极管的单向导电性串联在每个电磁阀的控制电路,防止它们在回路中形成公共接点就解决了这个问题.
2.A42DL自动变速器实验台制作后的教学中的运用
通过解剖后的自动变速器可以给学生直观地看到其内部结构：由三组行星排组成,每一组行星排由太阳轮、行架、齿圈组成.动力通过液力变矩器的涡轮传给变速器.该变速器有离合器、制动器和单向超越离合器三类换档执行元件.其中离合器由直接离合器c0、前进离合器Cl、倒档及高档离合器C2构成,制动器由超速档制动器BO、二档强制制动器Bl、二档制动器B2和低档及倒档制动器B3构成,单向超越离合器由直接单向超越离合器FO、二档单向离合器Fl、低档单向离合器F2构成.
借助面板上的行星齿轮变速机构的原理图,结合换档执行元件工作表,可以动态地看出在超速档(D4)时,有表示超速档制动器BO、前进离合器Cl、倒、高挡离合器C2、二挡制动器B2的发光二极管点亮,与此同时行星齿轮变速机构原理图上代表超速挡时执行元件工作的二极管也同步点亮.
以超速档(D4)为例,通过面板原理图可以对超速挡(D4)进行动力流分析.超速挡制动器BO工作,将超速挡行星排的超速挡太阳轮固定,输入轴将动力与之为一体的超速挡行星架为主动件,超速挡齿圈为从动件,超速挡齿圈将动力传给中间输入轴,由于前进离合器Cl和倒挡及高挡离合器C2同时工作,使前行星排三元件被锁止成一个整体一起旋转,中间输入轴的动力通过前行星排直接传给输出轴,并且通过输出轴将动力输出.用同样的方法可以把自动变速器每一个挡位的动力流走向通过实验台向学生理论结合实物进行讲授,使学生能够真正掌握该项学习内容,并且给教学带来了极大的方便.
离合器:离合器灌胶机 PLC自动控制运行
自动变速器实验台的研制成功使自动变速器原理教学不再是教学难点,它实现了四大突破：(1)通过结构解剖将不可视转变为可视,提高教学效果.(2)换档控制由电脑控制转化为手动控制,能静态和动态观察各档位执行元件的工作过程和动力传递.(3)能直观反映每个档位的速比和传动比.(4)将原来的油压控制转变为气压控制,更加适合实际教学操作.
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离合器引用文献:
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