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1、電動(dòng)車窗實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)研究
摘要：為了讓汽車維修行業(yè)人員或汽車相關(guān)專業(yè)的學(xué)生更好掌握汽車電動(dòng)車窗電器技術(shù)，開發(fā)了電動(dòng)車窗試驗(yàn)臺(tái)，教師在利用實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行授課時(shí)，學(xué)生能直觀地認(rèn)識(shí)，更容易理解，記憶更深刻，學(xué)習(xí)效率也會(huì)更高。本文對(duì)豐田卡羅拉轎車電動(dòng)車窗的結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行了講解，對(duì)其工作原理進(jìn)行了深入的分析，并對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了全面的總結(jié)和詳細(xì)的說明。實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總體設(shè)計(jì)包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板控制圖的設(shè)計(jì)、故障點(diǎn)的設(shè)計(jì)及車身全車電路圖設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：卡羅拉轎車；實(shí)驗(yàn)臺(tái)；設(shè)計(jì)；電路圖
為了適應(yīng)當(dāng)前汽車行業(yè)的發(fā)展，更好滿足汽車新技術(shù)教學(xué)的需要，以卡羅拉車電動(dòng)車窗系統(tǒng)為研究對(duì)象，針對(duì)教學(xué)進(jìn)
2、行實(shí)驗(yàn)臺(tái)的開發(fā)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要采用將實(shí)車車窗電路綜合到臺(tái)架上進(jìn)行教學(xué)，比實(shí)車操作更直觀、安全。電動(dòng)車窗實(shí)驗(yàn)臺(tái)的面板圖布線直觀、簡單、線路清晰、便于教師向?qū)W生講授，車窗電路結(jié)構(gòu)一目了然，便于學(xué)生熟練掌握各種排除故障的方法及技巧，運(yùn)用方便。電動(dòng)車窗實(shí)驗(yàn)臺(tái)的布線都集中在一個(gè)視野范圍內(nèi)，便于讀圖，學(xué)生易于接受。根據(jù)我國職業(yè)教育的發(fā)展現(xiàn)狀及汽車行業(yè)的需求情況，以及各學(xué)校對(duì)在校生實(shí)訓(xùn)任務(wù)安排情況，實(shí)驗(yàn)臺(tái)選用卡羅拉的電動(dòng)車窗為設(shè)計(jì)的對(duì)象，設(shè)計(jì)流程如圖1。
1電動(dòng)車窗系統(tǒng)的組成與工作原理
轎車電動(dòng)車窗是一種典型的電控車窗玻璃升降系統(tǒng)，由如下零部件組成：點(diǎn)火開關(guān)、電動(dòng)車窗總開關(guān)、車窗鎖止開關(guān)
3、、門控開關(guān)、電動(dòng)車窗開關(guān)調(diào)節(jié)器、車窗玻璃升降器、電動(dòng)車窗馬達(dá)、繼電器、開關(guān)等裝置組成。車窗升降機(jī)開關(guān)原理如下：將鑰匙插入并轉(zhuǎn)動(dòng)到點(diǎn)火的位置，連接升降機(jī)的線束就會(huì)有電壓，升降器線束有電流流過，這時(shí)接通升降器的控制開關(guān)。按上升鍵時(shí)，電流通過線束流過驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)升降器工作，從而使玻璃上升；按下降鍵時(shí)，通過線束的電流會(huì)反向流動(dòng)，使得升降器的驅(qū)動(dòng)電機(jī)反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，就會(huì)實(shí)現(xiàn)玻璃的下降。
2卡羅拉電動(dòng)車窗實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)
2.1電動(dòng)車窗實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)方案
設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)目的是為了在職業(yè)教育汽車維修專業(yè)教學(xué)中使用，根據(jù)設(shè)計(jì)目的，要求設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)達(dá)到面板形象直觀，能夠使學(xué)生在學(xué)
4、習(xí)卡羅拉電動(dòng)車窗的組成及工作原理時(shí)更加感興趣，在實(shí)訓(xùn)時(shí)對(duì)車窗的電路、元件進(jìn)行鞏固和加強(qiáng)的效果；筆者所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)可根據(jù)卡羅拉實(shí)車車窗出現(xiàn)的問題進(jìn)行故障設(shè)置，盡可能的對(duì)故障進(jìn)行模擬、重現(xiàn)，還可以在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行故障設(shè)置及故障排除，學(xué)會(huì)怎樣對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的故障進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)儀器的正確使用等。這些都是為了提高學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中的學(xué)習(xí)興趣、減小學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案定為：第一步，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體框架，以及布置實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板的位置。第二步，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板，面板設(shè)計(jì)包括面板電路圖的設(shè)計(jì)、故障檢測(cè)端子的設(shè)計(jì)。第三步，實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板控制電路的設(shè)計(jì)，主要是實(shí)驗(yàn)臺(tái)側(cè)面故障點(diǎn)的設(shè)計(jì)。以"汽車電動(dòng)車窗
5、的實(shí)際工作情況出發(fā)設(shè)置故障、分析故障現(xiàn)象及解釋故障的原因，最后排除故障";為指導(dǎo)思想，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板圖上設(shè)置各個(gè)電器設(shè)備與線路，并在線路上設(shè)置若干故障點(diǎn)，設(shè)計(jì)的電路圖要能準(zhǔn)確、真實(shí)的反應(yīng)電動(dòng)車窗系統(tǒng)的電路走向、控制原理，還要求實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)簡便明了，最后設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)要美觀簡潔。
2.2實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體結(jié)構(gòu)與面板電路圖的設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn)臺(tái)臺(tái)架的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板進(jìn)行設(shè)計(jì)的，它主要起到支撐實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板和車門實(shí)物與蓄電池的作用。筆者所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體高為1.8m，實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板寬為1.2m，底座寬為2.2m。實(shí)驗(yàn)臺(tái)底部安裝有車門實(shí)物、蓄電池，它們都用線束與實(shí)驗(yàn)臺(tái)面后方的電路相連接，面板鑲嵌在
6、實(shí)驗(yàn)臺(tái)臺(tái)架上，車門與實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座用螺栓連接。臺(tái)架底端還要裝有滾輪，便于實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體移動(dòng)（見圖2）。所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板電路的作用是最主要的，教學(xué)中使用最多，主要針對(duì)面板圖向?qū)W生進(jìn)行講解,所以整個(gè)面板圖的設(shè)計(jì)是電動(dòng)車窗實(shí)驗(yàn)臺(tái)的核心部分，也是整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中最重要最關(guān)鍵的內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板電路的設(shè)計(jì)要根據(jù)實(shí)車的電路圖繪制，所以可以直觀真實(shí)的顯示卡羅拉電動(dòng)車窗的電路，可以通過電路看到ECU是怎樣對(duì)電動(dòng)車窗的電路進(jìn)行控制。因此電動(dòng)車窗實(shí)驗(yàn)臺(tái)的面板圖是根據(jù)實(shí)車電路圖進(jìn)行繪制，但在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上略有變動(dòng)，主要是刪減掉一些不必要的電路，以及一些沒有測(cè)量需要的繼電器和接線盒，并在電路上根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)置了若干檢測(cè)端子，通過教
7、學(xué)上要求的檢測(cè)儀器，如萬用表進(jìn)行電動(dòng)車窗部件的電壓檢測(cè)。
2.2.1在實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板上所顯示的電動(dòng)車窗系統(tǒng)元件包括：
（1）執(zhí)行元件：車窗升降器電機(jī)、電動(dòng)車窗升降器。（2）控制開關(guān)：電動(dòng)車窗升降器開關(guān)。
2.2.2實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板圖上執(zhí)行元件的功用以及檢測(cè)點(diǎn)的設(shè)置
左前車門窗控制開關(guān)一個(gè)總開關(guān)，可以控制四個(gè)車窗的上升與下降，也可以用來控制駕駛員側(cè)車窗玻璃的升降，正常狀態(tài)下車窗可以自由升降。以左前車窗為例，左前車窗玻璃升降控制開關(guān)（駕駛員操控）：這個(gè)開關(guān)的電路作用是控制駕駛員側(cè)車窗玻璃的上升和下降，如果出現(xiàn)斷路情況時(shí)，車窗玻璃無法升降。檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置在電動(dòng)車窗升
8、降器主開關(guān)與左前車窗升降器馬達(dá)總成之間的UP線上兩個(gè)端子和DOWN線上的兩個(gè)端子。如果出現(xiàn)故障，可用萬用表檢測(cè)四個(gè)端子電壓值。（如圖3）
2.3電動(dòng)車窗實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板控制部分的設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn)臺(tái)的故障開關(guān)設(shè)置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的左側(cè)，開關(guān)安全方便，不與面板在同一方向，撥動(dòng)故障開關(guān)，可以使實(shí)驗(yàn)臺(tái)馬上進(jìn)入預(yù)期的故障狀態(tài)，根據(jù)情況分析故障現(xiàn)象，判斷故障，進(jìn)而利用解碼器、萬用表等儀器在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的端子上進(jìn)行檢測(cè)和故障診斷，來檢驗(yàn)猜測(cè)是否正確并排除故障。
2.3.1機(jī)械部分設(shè)置
電動(dòng)車窗實(shí)驗(yàn)臺(tái)的控制電路中的故障設(shè)置是模擬卡羅拉實(shí)物車車窗電路中有斷路情況出現(xiàn)、搭鐵不實(shí)、虛接等故障現(xiàn)
9、象。其工作原理就是實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的故障控制開關(guān)對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的車窗電路控制結(jié)合與斷開。故障開關(guān)為了做到方便教學(xué)，便于學(xué)生操作演示，設(shè)置在與車窗實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板不同的方向上，具體設(shè)在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的左側(cè)。
2.3.2故障控制電路的設(shè)計(jì)
在控制電路中共設(shè)計(jì)了七個(gè)故障點(diǎn)，每一個(gè)故障點(diǎn)都是用了撥動(dòng)故障開關(guān)使電路通斷（故障設(shè)置開關(guān)如圖4所示）。以故障開關(guān)T1閉合為例，出現(xiàn)的故障現(xiàn)象：當(dāng)撥動(dòng)駕駛員側(cè)左前電動(dòng)車窗開關(guān)后左前車窗無法上升。故障原因：電動(dòng)車窗升降器主開關(guān)總成與左前車窗升降器馬達(dá)總成之間的UP線斷路。
3結(jié)論
此電動(dòng)車窗實(shí)驗(yàn)臺(tái)選用實(shí)車系統(tǒng)電路為研究對(duì)象，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)臺(tái)
10、的設(shè)計(jì)，用設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)來代替卡羅拉原車電動(dòng)車窗系統(tǒng)的工作過程；本次設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)要達(dá)到真實(shí)還原實(shí)車電動(dòng)車窗的電路，做到在使用實(shí)驗(yàn)臺(tái)時(shí)，能夠清晰了解和讀懂電動(dòng)車窗的電路，還要求實(shí)驗(yàn)臺(tái)在工作時(shí)保持穩(wěn)定的狀態(tài)，以及保證老師和學(xué)生使用時(shí)的人身安全。我所設(shè)計(jì)的卡羅拉電動(dòng)車窗實(shí)驗(yàn)臺(tái)的主要包括：實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板電路的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制部分的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板的設(shè)計(jì)主要由電動(dòng)車窗的電路圖和電器元件的分布。通過實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板的電路圖，運(yùn)用課堂所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)卡羅拉電動(dòng)車窗的工作原理進(jìn)一步的學(xué)習(xí)；并在設(shè)置端子的電路上，可以通過檢測(cè)設(shè)備，如萬用表等來對(duì)端子進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板控制部分的設(shè)計(jì)主要由故障點(diǎn)和儀表控制電路組成
11、。實(shí)訓(xùn)教師可以通過撥動(dòng)故障開關(guān)使電動(dòng)車窗出現(xiàn)不同的故障，來給學(xué)生設(shè)置故障，實(shí)訓(xùn)學(xué)生可以觀察故障設(shè)置不同時(shí)所顯示的不同現(xiàn)象，以所顯示的故障現(xiàn)象來判斷故障出現(xiàn)的原因，并找到故障的發(fā)生線路，然后對(duì)線路上的端子進(jìn)行檢測(cè)診斷，最后將故障排除。
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電動(dòng)車窗實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)研究
