威驰汽车电器实验台设计本科学位论文.docx

威驰汽车电器实验台设计本科学位论文.docx

《威驰汽车电器实验台设计本科学位论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《威驰汽车电器实验台设计本科学位论文.docx（26页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

威驰汽车电器实验台设计本科学位论文

本科学生毕业设计

威驰汽车电器实验台的设计

院系名称：

汽车与交通工程学院　

专业班级：

车辆工程07-10班　

学生姓名：

杜旭辉

指导教师：

鲍宇　

职称：

高级实验师　

黑龙江工程学院

二○一一年六月

TheGraduationDesignforBachelor'sDegree

ElectricAppliancesExperimentoftheVIOSCarPedestalDesign

Candidate：

DuXuhui

Specialty：

Vehicleengineering

Class：

B07-10

Supervisor：

SeniorExperimentalDivision.BaoYu

HeilongjiangInstituteofTechnology

2011.6·Harbin

摘要

本设计的目的是用威驰汽车的车身电器制作一个实验台，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。

采用威驰汽车电器系统，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、充电系统动力源设计、元件布局、实验台电器元件接线等工作。

关键词：

电器；实验台；设计；模拟；故障

ABSTRACT

ThisdesignwiththepurposeofmakingacarriagewiththeelectronicoftheCorollacar,thefunctionofthissetisthatimitatetheactualworkcircumstanceofthechargingsystem,theilluminationsystem,thesignalsystemandthemetersystem.bypracticedemonstrateandtheprocessofexpelbreakdown,studentcandeepentheknowledgeofeachelectroniccomponentandentireelectronicsystem,therebyattainthegoalofintegratetheorywithpractice.

Thisdesignisbasedonthebasicrequirementsfirst,andthenconfirmthetotaldesignproject.Adopttheelectricappliancessystemofthecorollacar,electricmotorandstoragebatterytoprovidepowersupplyfortheexperimentpedestal.Inthisdesign,mainlycompletethedesignofexperimentpedestalandflatpiece,chargingsystem,thecompositionofcomponentandtheconnectionofelectricappliancescomponent.

Keywords:

Electricappliances；Design；Calculation；Imitate；Material

目　　录

摘要I

AbstractII

第1章绪论1

1.1电器实验台设计的目的和意义1

1.1.1目的1

1.1.2实验台设计的意义1

1.2研究和发展现状1

1.3设计的主要内容2

第2章威驰汽车电器系统应用及工作原理3

2.1威驰汽车电气系统及原理3

2.1.1电器系统的组成3

2.1.2工作原理3

2.2电路的读图和实验台线路分析6

2.2.1汽车线路遵循的一般原则6

2.2.2丰田威驰汽车电路图的读法实例7

2.3本章小结9

第3章电器实验台的设计10

3.1实验台的总体设计要求10

3.2威驰汽车电器实验台的设计10

3.2.1台面设计10

3.2.2台架的选材10

3.2.3台架的设计11

3.3实验台面板设计12

3.4附属件的定位与设计13

3.4.1电动机的选择13

3.4.2V带及带轮的设计13

3.4.3键的选择20

3.5本章小结20

第4章电器实验台的故障检修21

4.1基本测量技术21

4.1.1电阻检测法21

4.1.2电压检测法21

4.2汽车电路检修方法22

4.2.1直观诊断法22

4.2.2断路法22

4.2.3短路法22

4.2.4试灯法22

4.2.5仪表法22

4.3本章小结22

第5章威驰电器实验台的功能开发23

结论25

参考文献26

致谢27

附录1:

英文文献28

第1章绪论

1.1电器实验台设计的目的和意义

1.1.1目的

随着轿车产量和保有量日益增大，相关的使用与维修问题也接踵而来，而现代轿车是以广泛采用电子技术为标志的,其结构比较复杂,且汽车运行中电器故障所占的比重远远高于其他故障,约占40%～60%,这对从事汽车工程相关专业的人员提出了更高的要求[1]。

先进的汽车实验台可以培养学生实践动手能力，分析处理问题能力，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。

因此，设计出的汽车电器系统实验台作为实验设备，在教学的过程中可以为学生及汽车专业技术人才营造良好的学习氛围，起到理论联系实际的一个纽带，为实验教学提供了有利的条件，在满足教学实验的基础上提高了学生及汽车故障诊断、维修能力。

学生掌握汽车电器的故障诊断这项技能，对学生未来的发展是有很大帮助的。

如何设计一个使学生容易理解、操作简单、经济、方便维修的实验台是这次设计的主要目的。

1.1.2实验台设计的意义

１、先进的汽车实验、实训台设计与制作可以培养学生实践动手能力、分析处理问题的能力、工程实践能力和创新能力及商品意识,满足专业技术人才培养的要求。

可以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。

２、与实践相结合,提高学生的实际操作能力。

３、伴随汽车电器技术的进步,实验台还可以进行更新换代,节约研制经费。

４、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。

1.2研究和发展现状

随着汽车工业的发展，汽车作为一种代步工具，已经进入普及时代。

目前，平均每辆汽车上的电子装备已经占到整车成本的20%——30%，一些高档轿车上电器产品所占比重更高，电器产品的费用已经占到整车成本的50%以上。

据美国汽车工业界的预测，2003年全球汽车电器产品的总销售额将达800亿美元。

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。

在教学中，汽车电器课不同于一般的理论课,它不是通过在黑板上进行理论证明、公式推导所能够解决的。

因此，学生很难真正理解汽车电器的组成、工作原理，要解决电器设备的故障更加困难。

只有设计一个直观的实验台才能满足教学的需要,目前市场上销售的电器实验台，虽然可以满足教学要求，但是价格都比较昂贵、维修困难不适合中小型学校教学。

1.3设计的主要内容

由以上论述可知，威驰电器实验台主要由台架和台面组成。

主要内容如下：

１、电器实验台总体设计：

要求实验台可以演示汽车电器系统（起动，充电，照明，仪表，音响，刮水器等辅助电器系统）的工作原理，电器元件依据丰田威驰轿车实际元件布局，实验台可以实现汽车电器系统功能演示，并可以设置不同教学故障。

２、台架及面板的设计：

方便实验教学，具有便于实验测试操作。

预留出汽车电器故障检测诊断接口。

３、元件布局：

符合汽车电器系统工作要求，具有规范性，方便理解汽车电器系统结构原理。

４、充电系统动力源设计：

实现对汽车发电机的工作驱传动，完成他激到自激过渡。

第2章威驰汽车电器系统应用及工作原理

2.1威驰汽车电气系统及原理

2.1.1电器系统的组成

1）电源系

包括蓄电池、发电机及其调节器，二者并联，提供汽车用电设备所需的电能

2）启动系

主要由起动机及其控制电路组成

3）点火系

汽油机所使用，是指在气缸内产生电火花的全部设备，左右是在气缸内形成高压电火花，以点燃混合气

4）照明与信号系统

由各种照明灯和信号灯及声音信号装备组成，完成各种照明任务和向环境发出行车信号，保障行车安全。

5）仪表和报警系统

包括各种仪表和报警装置，用来检测汽车、发动机的工作情况。

6）电子控制系统

包括发动机电子控制系统、电子控制系统、汽车悬挂系统等，主要由相应的传感器、电子控制单元、执行器组成，完成相应对象或过程的控制。

7）辅助电器

车身电器及其他辅助电器。

2.1.2工作原理

导线

表2.1导线颜色

B-黑

L-蓝

R-红

BR-棕

LG-浅绿

V-紫

G-绿

O-橙

W-白

GR-灰

P-粉红

Y-黄

第一个字母表示基色

第二个字母表示条纹颜色

例如导线颜色编号为L-V，则在实际电路中，导线的基本颜色为蓝色，条纹颜色为紫色。

汽车电气系统的导线采用低压导线，随着汽车用电设备的增加,安装在汽车上的导线也越来越多,为了便于识别和检修汽车电器设备,通常将电线束中的低压线采用不同颜色组成，不同的车系导线的颜色不同。

导线颜色用字母代号表示，字母代号的含义见下表。

汽车线路由于车型结构、电气设备的数量、安装位置和接线方法的不同而各有差异，但其线路都应遵循一定的原则，了解这些原则对读图是很有帮助的。

（1）汽车线路为单线制。

单线连接是汽车线路的特殊性，它是指汽车上所有电气设备的正极均采用导线互相连接，而所有的负极则分别与车架或车身金属部分相连，即搭铁。

任何一个电路中的电流都是从电源的正极出发经导线流入用电设备后，由电器设备自身或负极导线（全车有统一的颜色标识）搭铁，通过车架或车身流回电源负极而形成回路[6]。

（2）各用电设备均采用并联。

汽车上的两个电源（蓄电池与发电机）之间以及所有用电设备之间，都是正极接正极，负极接负极，并联连接。

（3）汽车线路为负极搭铁。

一般说来，汽车线路都是负极搭铁，负极搭铁对车架或车身的化学腐蚀较轻，对无线电干扰较小。

（4）汽车线路有颜色和编号特征。

为了便于区别各线路的连接，汽车所有低压导线，必须选用不同颜色的单色或双色线，并在每根导线上编号，编号由生产厂家统一编定。

（5）将导线做成线束。

为了不使全车电线零乱，便于安装和绝缘保护，将导线做成线束。

一辆车可以有多个线束。

1、熔断器

熔断器俗称保险管，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180～320C时，当流过熔断器的电流为额定电流的1.1倍时，熔断器不熔断；达到1.35倍时，熔丝在60s内熔断；达到1.5倍时，20A以内的熔丝在15s内熔断，30A以内的熔丝在30s内熔断。

熔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。

2、连接器

连接器就是通常所说的连接插头和插座，用于线束或导线与导线间的相互连接。

为了防止连接器在汽车行驶中脱开，所有的连接器均采用了闭锁装置。

要拆开连接器时，不允许在未解除闭锁的情况下用力拉导线，这样会损坏闭锁或连接导线。

正确的拆卸方法是先压下闭锁，再把连接器拉开。

本次设计用到的连接器如图2.1[3].

C9、组合开关J1、J2、J22、J28、J29、J34、J35、J37、J38、J39、中继接线器

图2.1连接器图

3.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[4]。

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。

4、电源及起动系统电路

电源及起动系统由蓄电池电路、发电机工作电路、仪表板中的发电机警报灯电路及起动机工作电路组成。

发电机是汽车上的主要供电设备，它与蓄电池并联。

其作用是：

在汽车正常行使时，向各用电设备供电，并及时对蓄电池进行补充充电。

5、辅助电器系统

（1）电动刮水器

威驰轿车电动刮水器采用了电动三连杆机构，并没有多个球头活结，转动和换向非常自如。

刮水器电机由一个永磁直流电机和一个蜗轮蜗杆减速器组成。

为了确保摆杆与雨刷器能在正常工作结束后回到前风窗玻璃下边沿，在减速器蜗轮输出轴的背面装有自动复位导电片，并在减速器盖板上带有与导电片相接触的导电触点，再通过刮水器开关的关闭档位，共同完成刮水器的自动复位功能。

2.2电路的读图和实验台线路分析

2.2.1汽车线路遵循的一般原则

汽车线路由于车型结构、电气设备的数量、安装位置和接线方法的不同而各有差异，但其线路都应遵循一定的原则，了解这些原则对读图是很有帮助的。

1、汽车线路为单线制。

单线连接是汽车线路的特殊性，它是指汽车上所有电气设备的正极均采用导线互相连接，而所有的负极则分别与车架或车身金属部分相连，即搭铁。

任何一个电路中的电流都是从电源的正极出发经导线流入用电设备后，由电器设备自身或负极导线（全车有统一的颜色标识）搭铁，通过车架或车身流回电源负极而形成回路[6]。

2、各用电设备均采用并联。

汽车上的两个电源（蓄电池与发电机）之间以及所有用电设备之间，都是正极接正极，负极接负极，并联连接。

3、汽车线路为负极搭铁。

一般说来，汽车线路都是负极搭铁，负极搭铁对车架或车身的化学腐蚀较轻，对无线电干扰较小。

4、汽车线路有颜色和编号特征。

为了便于区别各线路的连接，汽车所有低压导线，必须选用不同颜色的单色或双色线，并在每根导线上编号，编号由生产厂家统一编定。

下面介绍一些阅读整车电路图的基本方法：

1、按整车电路系统的各功能及工作原理把整车电气系统划分成若干个独立的电路系统，分别进行分析。

这样化整体为部分，可以有重点地进行分析。

为了阅读方便，现在多数汽车的电路原理图是按各个电路系统进行绘制的。

2、在分析某个电路系统前，要清楚该电路中所包括的各部件的功能、作用和技术参数等。

例如电路中的各种自动控制开关在什么样的条件下闭合或断开等等。

3、在阅读电路图时，应掌握回路原则，即电路中工作电流是由电源正极流出，经用电设备后流回电源负极。

电路中只有当电流流过用电设备时，用电设备才能工作。

4、按操纵开关的功能及不同工作状态来分析电路的工作原理。

如点火系供电，点火开关应处于点火挡或启动挡。

在标准画法的电路图中，开关总是处于零位，即开关处于断开状态；电子开关的状态则视具体情形而定。

所说的电子开关主要包括晶体管及晶闸管等具有开关特性的电子元件。

5、阅读电路图时，把含有线圈和触点的继电器看成是由线圈工作的控制电路和触点工作的主电路两部分。

主电路中的触点只有在线圈电路中有工作电流流过后才能动作。

在电路图中画出的是继电器线圈处于失电状态。

6、读接线图时，要正确判断接点标记、线型和色码标志。

相关知识已介绍。

需指出的是，标记颜色的字母因母语不同而有区别，美国、日本及我国采用英文字母；德国采用德语字母；前苏联采用俄语字母。

总之，掌握这些读图的基本方法，只是为读图打下一定基础。

要达到快速准确的读图，还需要不断学习和实践。

2.2.2丰田威驰汽车电路图的读法实例

下面以威驰汽车刮水器和洗涤器、转向灯电路为例，介绍威驰轿车电路的读图。

分析电路之前，首先要弄清以下内容，在进行分析。

（1）元件的安装位置

拿到电路图首先要找到该系统的主要电器元件，然后再进行线路分析，可以避免盲目性。

例如刮水器电机F7、洗涤器电机W1、刮水器和洗涤器组合开关C9、点火开关I11等配合元件的位置图就能知道这些电器元件在实验台上的安装位置。

（2）继电器位置

在各系统的工作电路中经常出现一些继电器，这些继电器的位置可通过继电器位置图获得。

如图3-2所示。

在了解以上内容的基础上，就可以进行电路分析了[7]。

1、刮水器和洗涤器工作电路

（1）刮水器低速工作

如电路图，点火开关打至点火挡，刮水器和洗涤器开关处于低速挡位置，刮水器低速工作电流通路为：

蓄电池正极----FLMAIN2.0L熔断器----接线盒1A插头的1号端子----100A熔断器----接线盒1D插头的1号端子----接线盒2B插头的1号端子----25A熔断器----接线盒2Q插头的1号端子----点火开关I11的AM1端子----点火开关I11的IG1端子----接线盒2Q插头的7号端子----继电器IG1的1端子----继电器IG1的2端子----接线盒2F插头的11号端子----中继线连接器J2的A端子----负极搭铁，此时继电器IG1吸合，电流经继电器IG1的5号端子----继电器IG1的3号端子----25A熔断器----接线盒2Q插头的9号端子----刮水器和洗涤器开关C9的8号端子----刮水器和洗涤器开关C9的7号端子----配线连接器ID4的7端子----刮水器电机F7的1号端子（L-B线）----刮水器电机F7的5号端子（W-B线）----负极搭铁。

（2）刮水器高速工作

点火开关打至点火挡，刮水器和洗涤器开关处于高速挡位置，刮水器低速工作电流通路为：

蓄电池正极----FLMAIN2.0L熔断器----接线盒1A插头的1号端子----100A熔断器----接线盒1D插头的1号端子----接线盒2B插头的1号端子----25A熔断器----接线盒2Q插头的1号端子----点火开关I11的AM1端子----点火开关I11的IG1端子----接线盒2Q插头的7号端子----继电器IG1的1端子----继电器IG1的2端子----接线盒2F插头的11号端子----中继线连接器J2的A端子----负极搭铁，此时继电器IG1吸合，电流经继电器IG1的5号端子----继电器IG1的3号端子----25A熔断器----接线盒2Q插头的9号端子----刮水器和洗涤器开关C9的8号端子----刮水器和洗涤器开关C9的9号端子----接线盒2Q插头的4号端子----接线盒2H插头的5号端子----刮水器电机F7的4号端子（L-R线）----刮水器电机F7的5号端子（W-B线）----负极搭铁。

（3）刮水器间歇工作

点火开关打至点火挡，刮水器和洗涤器开关处于间歇速位置，刮水器间歇工作电流通路为：

蓄电池正极----FLMAIN2.0L熔断器----接线盒1A插头的1号端子----100A熔断器----接线盒1D插头的1号端子----接线盒2B插头的1号端子----25A熔断器----接线盒2Q插头的1号端子----点火开关I11的AM1端子----点火开关I11的IG1端子----接线盒2Q插头的7号端子----继电器IG1的1端子----继电器IG1的2端子----接线盒2F插头的11号端子----中继线连接器J2的A端子----负极搭铁，此时继电器IG1吸合，电流经继电器IG1的5号端子----继电器IG1的3号端子----25A熔断器----接线盒2Q插头的9号端子----刮水器和洗涤器开关C9的8号端子----刮水器和洗涤器开关C9的7号端子----配线连接器ID4的7端子----刮水器电机F7的1号端子（L-B线）----刮水器电机F7的5号端子（W-B线）----负极搭铁。

此时，刮水器电机F7的3号端子内线路吸合，前刮水器电机F7停止工作，如此反复达到间歇刮水的目的。

（4）洗涤器工作

点火开关打至点火挡，刮水器和洗涤器开关处于洗涤挡位置，洗涤器工作电流通路为：

蓄电池正极----FLMAIN2.0L熔断器----接线盒1A插头的1号端子----100A熔断器----接线盒1D插头的1号端子----接线盒2B插头的1号端子----25A熔断器----接线盒2Q插头的1号端子----点火开关I11的AM1端子----点火开关I11的IG1端子----接线盒2Q插头的7号端子----继电器IG1的1端子----继电器IG1的2端子----接线盒2F插头的11号端子----中继线连接器J2的A端子----负极搭铁，此时继电器IG1吸合，电流经继电器IG1的5号端子----继电器IG1的3号端子----15A熔断器----接线盒2H插头的21号端子----喷洗器电机----刮水器和洗涤器开关C9的4号端子----刮水器和洗涤器开关C9的5号端子----中继线连接器J14的A端子----负极搭铁[5]。

2、转向信号灯工作电路

（1）左转向灯工作

点火开关打至点火挡，转向信号开关处于左转向位置，工作电流通路为：

蓄电池正极----FLMAIN2.0L熔断器----接线盒1A插头的1号端子----100A熔断器----接线盒1D插头的1号端子----接线盒2B插头的1号端子----25A熔断器----接线盒2Q插头的1号端子----点火开关I11的AM1端子----点火开关I11的IG1端子----接线盒2Q插头的7号端子----继电器IG1的1端子----继电器IG1的2端子----接线盒2F插头的11号端子----中继线连接器J2的A端子----负极搭铁，此时继电器IG1吸合，电流经继电器IG1的5号端子----继电器IG1的3号端子----10A熔断器----接线盒2P插头的5号端子----中继线连接器J33的E端子----转向信号闪光器继电器T4的1号端子----转向信号闪光器继电器T4的7号端子----中继线连接器J2的A端子----负极搭铁，同时，蓄电池正极----FLMAIN2.0L熔断器----接线盒1A插头的1号端子----10A熔断器----接线盒1插头----接线盒2H插头的19号端子----接线盒2T插头的4号端子----转向信号闪光器继电器T4的4号端子----转向信号闪光器继电器T4的3号端子---