A42DL自動(dòng)變速器實(shí)驗(yàn)臺(tái)架研制與教學(xué)中的運(yùn)用

摘 要:自動(dòng)變速器在轎車上的裝車率逐漸增加。自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)、原理及檢修工藝已被汽車維修專業(yè)學(xué)校列入教學(xué)大綱，成為汽車底盤科目一個(gè)重要的教學(xué)內(nèi)容。通過(guò)對(duì)A42DL自動(dòng)變速器實(shí)驗(yàn)臺(tái)的研制開發(fā)，增強(qiáng)了教學(xué)的直觀性，實(shí)現(xiàn)了理論與教學(xué)一體化進(jìn)行的目標(biāo)，取得了較好教學(xué)的效果。

關(guān)鍵詞:自動(dòng)變速器實(shí)驗(yàn)臺(tái)教學(xué)運(yùn)用

中圖分類號(hào):G712文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)08(c)-0140-02

汽車底盤一體化教學(xué)內(nèi)容中，自動(dòng)變速器是一個(gè)結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，并且有較高裝配要求的總成件，其控制方式集液壓和電子控制為一體，它的結(jié)構(gòu)原理及各擋位的動(dòng)力流分析是教學(xué)中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。A42DL自動(dòng)變速器實(shí)驗(yàn)臺(tái)的研制是解決這一難題的最佳方法。

1 A42DL自動(dòng)變速器實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)、制作

A42DL自動(dòng)變速器實(shí)驗(yàn)臺(tái)的研制目的是讓學(xué)生能直觀地看到自動(dòng)變速器內(nèi)部動(dòng)態(tài)或靜態(tài)各檔位的換擋過(guò)程、動(dòng)力走向、各擋位輸入與輸出的轉(zhuǎn)速比，從而解決自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)原理及動(dòng)力流分析這個(gè)教學(xué)難題。A42DL自動(dòng)變速器實(shí)驗(yàn)臺(tái)制作涉及到動(dòng)力源、控制面板、信號(hào)輸出、模擬換檔控制、機(jī)械解剖等內(nèi)容。

1.1 動(dòng)力源設(shè)計(jì)

發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的動(dòng)力源，但其體積較大、噪音大、成本高等缺點(diǎn)，故采用了三相交流調(diào)速電機(jī)作為動(dòng)力輸入。

1.2 機(jī)械解剖設(shè)計(jì)

為了能夠使學(xué)生能夠直觀地看到液力變矩器和自動(dòng)變速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程，在解剖時(shí)既要最大限度地使自動(dòng)變速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)充分展現(xiàn)，又要不破壞各換檔執(zhí)行元件油道的密封性。實(shí)驗(yàn)臺(tái)所用變速器是拆車件，經(jīng)過(guò)徹底分解和仔細(xì)檢查后，發(fā)現(xiàn)其技術(shù)狀況較差，離合器、制動(dòng)器組件有燒蝕、老化等現(xiàn)象。對(duì)于不能使用的零件，通過(guò)拆卸其它相同型號(hào)變速器采用互換拼裝的方式解決。解剖切割的難度很大，既要增大解剖面積來(lái)看清內(nèi)部構(gòu)造，又不能破壞相關(guān)油路和裝配平面，萬(wàn)一解剖不當(dāng)最終將導(dǎo)致整臺(tái)變速器報(bào)廢。通過(guò)仔細(xì)對(duì)變速器油路進(jìn)行仔細(xì)研究、精確地測(cè)量，發(fā)現(xiàn)變速器上部沒有油道，解剖角度大于90度會(huì)導(dǎo)致變速器的離合器及制動(dòng)器等執(zhí)行元件動(dòng)作時(shí)偏離自己的工作軌道。因此我們決定在變速器上部進(jìn)行解剖，解剖角度為90度(如圖1)。由于要求較高的加工精度，利用手工銼削的方式一點(diǎn)一點(diǎn)地把解剖部分加工出來(lái)。對(duì)于離合器、制動(dòng)器等要求展示其工作狀況的執(zhí)行元件我們用不同顏色的油漆把它們區(qū)分。

實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用氣壓取代油壓控制，對(duì)控制部分的密封性有較高的要求。而殼體由于經(jīng)過(guò)解剖，強(qiáng)度變低，有些部分已經(jīng)出現(xiàn)微量變形，如果這個(gè)問(wèn)題不能解決，壓縮空氣會(huì)大量滲漏導(dǎo)致執(zhí)行元件不能正常工作。通過(guò)校正和采用AB膠將密封面磨損部位填平，然后再進(jìn)行研磨，最終將變速器總成裝配完成。

1.3 控制面板設(shè)計(jì)

控制面板的設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到布局合理、結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、直觀顯示等多方面要求。因此控制面板劃分為儀表數(shù)據(jù)顯示區(qū)、結(jié)構(gòu)原理教學(xué)區(qū)及實(shí)驗(yàn)臺(tái)的操作區(qū)三個(gè)部分(如圖2)。儀表數(shù)據(jù)顯示區(qū)由電流表、電壓表、氣壓表、變速器輸入和輸出轉(zhuǎn)速表組成，電流表和電壓表能夠反映實(shí)驗(yàn)臺(tái)即時(shí)的電流和電壓值，氣壓表反映的是通過(guò)調(diào)壓閥后控制執(zhí)行元件工作的壓縮空氣的壓力，輸入和輸出轉(zhuǎn)速表能夠直觀地顯示變速器在不同擋位時(shí)轉(zhuǎn)速比。結(jié)構(gòu)原理教學(xué)區(qū)由A42DL自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)原理圖和該變速器各檔位執(zhí)行元件工作表兩部分組成，以發(fā)光二極管點(diǎn)亮反映執(zhí)行元件工作。該部分可以用來(lái)在教學(xué)中說(shuō)明變速器在模擬換擋時(shí)執(zhí)行元件的工作情況及動(dòng)力的傳遞路線。實(shí)驗(yàn)臺(tái)的操作區(qū)主要是調(diào)速電機(jī)控制盒構(gòu)成，它用于控制和調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

1.4 信號(hào)輸出設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的三相交流調(diào)速電機(jī)使用的是380V的三相交流電源，轉(zhuǎn)速信號(hào)是采用工業(yè)用磁電式轉(zhuǎn)速傳感器及轉(zhuǎn)速表采集和顯示，使用220V單相交流電源，兩位三通電磁閥用來(lái)控制變速器各執(zhí)行元件工作，采用的是直流12V電源。電磁閥的電阻大概是30歐姆左右，每只電磁閥工作時(shí)的電流為0.4A。這種自動(dòng)變速器有三個(gè)離合器和四個(gè)制動(dòng)器，其中二擋制動(dòng)器(B2)和低、倒擋制動(dòng)器(B3)又有前后活塞腔兩個(gè)油路，因此實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用九個(gè)電磁閥分別控制這七個(gè)執(zhí)行元件。通過(guò)計(jì)算如果這九個(gè)電磁閥全部工作，其最大電流不超過(guò)5A。220V的交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)?2V的直流電源只需要5A的交直流變壓變頻器就可以滿足工作要求。通過(guò)電流表和電壓表可以顯示其工作電流和電壓。由于電磁閥其最大耐壓必須小于8kg.cm-2，并且要求氣壓恒定，空氣中不能有過(guò)多的水分，所以空氣壓縮機(jī)輸出的壓縮空氣壓力必須通過(guò)油水分離器調(diào)壓后接入電磁閥，氣壓表顯示的是電磁閥的工作氣壓。

1.5 模擬換檔控制設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)臺(tái)引人電源為交流220V，通過(guò)交流220V(5A)交直流變壓變頻器將220V交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)?2V直流電源。在控制電路中分別并聯(lián)和串聯(lián)一個(gè)12V直流電壓表及12V(5A)的直流電流表用以顯示控制系統(tǒng)的工作電壓和控制系統(tǒng)工作電流。整個(gè)控制部分設(shè)計(jì)思路為變速器換檔桿(空檔啟動(dòng)開關(guān)電路)控制各擋位的控制繼電器，由擋位繼電器控制換擋執(zhí)行元件(離合器、制動(dòng)器)的電磁閥和顯示各換擋執(zhí)行元件工作的發(fā)光二極管。通過(guò)電磁閥開啟和關(guān)閉來(lái)控制換擋執(zhí)行元件充氣工作或卸壓停止工作，與此同時(shí)發(fā)光二極管點(diǎn)亮或熄滅能夠直管地從控制面板上反映執(zhí)行元件的工作情況。

在設(shè)計(jì)中是利用擋位繼電器控制各執(zhí)行元件的電磁閥的回路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但是在制作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)由于每個(gè)擋位由多個(gè)執(zhí)行元件工作，電磁閥的控制回路部分形成公共接點(diǎn)。結(jié)果造成在每個(gè)擋位所有的電磁閥都處于通電狀態(tài)，失去了控制作用。利用二極管的單向?qū)щ娦源?lián)在每個(gè)電磁閥的控制電路，防止它們?cè)诨芈分行纬晒步狱c(diǎn)就解決了這個(gè)問(wèn)題。

2 A42DL自動(dòng)變速器實(shí)驗(yàn)臺(tái)制作后的教學(xué)中的運(yùn)用

通過(guò)解剖后的自動(dòng)變速器可以給學(xué)生直觀地看到其內(nèi)部結(jié)構(gòu):由三組行星排組成，每一組行星排由太陽(yáng)輪、行架、齒圈組成。動(dòng)力通過(guò)液力變矩器的渦輪傳給變速器。該變速器有離合器、制動(dòng)器和單向超越離合器三類換檔執(zhí)行元件。其中離合器由直接離合器C0、前進(jìn)離合器C1、倒檔及高檔離合器C2構(gòu)成，制動(dòng)器由超速檔制動(dòng)器B0、二檔強(qiáng)制制動(dòng)器B1、二檔制動(dòng)器B2和低檔及倒檔制動(dòng)器B3構(gòu)成，單向超越離合器由直接單向超越離合器F0、二檔單向離合器F1、低檔單向離合器F2構(gòu)成。

借助面板上的行星齒輪變速機(jī)構(gòu)的原理圖，結(jié)合換檔執(zhí)行元件工作表，可以動(dòng)態(tài)地看出在超速檔(D4)時(shí)，有表示超速檔制動(dòng)器B0、前進(jìn)離合器C1、倒、高擋離合器C2、二擋制動(dòng)器B2的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，與此同時(shí)行星齒輪變速機(jī)構(gòu)原理圖上代表超速擋時(shí)執(zhí)行元件工作的二極管也同步點(diǎn)亮。

以超速檔(D4)為例，通過(guò)面板原理圖可以對(duì)超速擋(D4)進(jìn)行動(dòng)力流分析。超速擋制動(dòng)器B0工作，將超速擋行星排的超速擋太陽(yáng)輪固定，輸入軸將動(dòng)力與之為一體的超速擋行星架為主動(dòng)件，超速擋齒圈為從動(dòng)件，超速擋齒圈將動(dòng)力傳給中間輸入軸，由于前進(jìn)離合器C1和倒擋及高擋離合器C2同時(shí)工作，使前行星排三元件被鎖止成一個(gè)整體一起旋轉(zhuǎn)，中間輸入軸的動(dòng)力通過(guò)前行星排直接傳給輸出軸，并且通過(guò)輸出軸將動(dòng)力輸出。用同樣的方法可以把自動(dòng)變速器每一個(gè)擋位的動(dòng)力流走向通過(guò)實(shí)驗(yàn)臺(tái)向?qū)W生理論結(jié)合實(shí)物進(jìn)行講授，使學(xué)生能夠真正掌握該項(xiàng)學(xué)習(xí)內(nèi)容，并且給教學(xué)帶來(lái)了極大的方便。

自動(dòng)變速器實(shí)驗(yàn)臺(tái)的研制成功使自動(dòng)變速器原理教學(xué)不再是教學(xué)難點(diǎn)，它實(shí)現(xiàn)了四大突破:(1)通過(guò)結(jié)構(gòu)解剖將不可視轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢暎岣呓虒W(xué)效果。(2)換檔控制由電腦控制轉(zhuǎn)化為手動(dòng)控制，能靜態(tài)和動(dòng)態(tài)觀察各檔位執(zhí)行元件的工作過(guò)程和動(dòng)力傳遞。(3)能直觀反映每個(gè)檔位的速比和傳動(dòng)比。(4)將原來(lái)的油壓控制轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈮嚎刂疲舆m合實(shí)際教學(xué)操作。

參考文獻(xiàn)

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