01M型自动变速器教学平台的设计

于晨斯，叶志彪

（九江职业技术学院，江西九江 332007）

01M型自动变速器教学平台的设计

于晨斯，叶志彪

（九江职业技术学院，江西九江 332007）

以大众01M型自动变速器为原型，通过对其结构的简化和改进设计一款适用于日常教学的多功能教学平台。对液压式自动变速器教学平台的结构及原理做了简要的阐述；对教学平台的完成过程，平台的功能以及使用方法做了系统的介绍。

01M自动变速器；教学试验平台；汽车；换档

1 前言

现在常见的汽车自动变速器示教板和教学平台，往往会加装维修诊断系统，大大的方便了故障的设置便于教学。示教板上会将原车的电路甚至油路系统绘制于示教板上，便于直观观测和教学。但是在传感器方面省略了过多的传感器，使得自动变速器模拟真实车况不真实。由于主轴动力输入大多实验台选择电动机输入，在检测转速的仪表上通常选择电机频率而非转速。实验台的演示功能大多虽然比较尽如人意，但是在实验功能上尚有缺陷。

2 01M型自动变速器教学实验台的总体设计方案

01M型自动变速器教学实验台是根据汽车五档自动变速器工作原理，模拟实际行驶状态而设计的动态教学辅助设备。仪器结构力求经凑、经济环保、教学功能完备。将变速箱置于金属台架上，台架底部安装大功率电动机通过带传动连接驱动自动变速箱使用380V电压。输出轴加装转速传感器，模拟发动机主轴转速传感器。实验台操作面板安装变频调速器可通过手动方式，和参数设定方式调节电动机的转速，将动力传递给变速箱。变扭器内部加装10ATF油，通过导管连接ATF油散热装置通过220V电源驱动风扇。因其使用大众系01M自动变速器为实验台主体，必须具备自动变速器的电控单元ECUJ220、发动机电控单元ECUJ217。安装原车换档手柄装置，并连接换档手柄位置信号。示教面板绘制相关电路图，线路中在合理位置设置诊断座。制动、档位、主油压、电磁阀工作等信号通过并联导线连至示教面板显示相应数据。在操作面板上配有发动机转速信号、变速器转速信号、变速器油温信号显示仪表便于实时观测和试验数据采集。操作平台还设置有点火开关、调频调速器。输出端保留一个车轮车轴上装车速传感器，车轮部分为降低成本减轻重量简化结构只保留刹车碟片连接制动踏板，通过制动踏板可模拟实际制动车况。简化节气门，只保留节气门并置于控制面板上，安装节气门位置传感器采集节气门开度，于实验过程中可手动调节节气门位置模拟发动机负荷变化但不能像原车采用电子设备控制节气门。

图1 实验台的设计框图

2.1 机械部件的设计与改造

本方案设计中的动力源使用三相电机替代发动机作为动力输出装置。电机满足可调频功率输出，清洁环保，安全可靠，价格低廉等优点。

设计中所采用大众原厂的大众01M自动变速器，原厂输入端连接于发动机曲轴输出端，本设计方案中动力源为三相可调频电动机，为了布局合理，节省空间，故采用皮带传动。皮带传动能够生产连续的旋转运动，传导机械运动。

在车辆使用中，该自动变速器的输出端是外接于驱动桥以实现动力传输，在此设计方案中因空间及成本限制，特选择输出端外接主轴直接输出转矩，在简化结构，节约空间的同时，在输出主轴端加装刹车盘，配备刹车踏板，保留刹车装置，并在刹车盘端加装车速传感器，用以模拟车速信号，可以更直观，更真实的模拟变速器运行工况。

该换档机构变速杆有P、R、N、D、3、2、1七个位置。其中P为泊车档，汽车停驻时使用该档位。R为倒档，到汽车需要倒车运行时使用该档位。D为前进档，汽车正常行驶途中常使用此档位。3、2、1均为限速档，当变速杆位于3位时，档位可在13之间转换；当变速杆位于2位时，档位可在12档之间进行转换；当变速杆位于1位时档位被锁定为1档，此时汽车只能以一档行驶，多用于爬坡。方案设计中所采用的换档机构是经原车机构改装，保留了选档操作的机械传动部分。

机械传动部分的传递路线大致为：通过选档杆手柄控制选档杆，选档杆在滚柱作用下控制选档杆拉索，通过拉索另一端的连接杆接入液压换档机构控制液压力进行换档操作。改造后的换档机构较原车换档机构中少了锁止拉索以及方向盘锁，因为该方案设计中未涉及到方向盘操纵部分，为了节约成本，减少工作量，故舍去此部分。

2.2 电路部分设计与改造

本设计方案中采用的电控机构是原捷达轿车上所采用的J217型变速箱自动控制电脑及261206589型汽车电脑。电路沿用原车电路，并绘制于示教板上，安装检测插口。发动机电脑和汽车电脑因其涉及到匹配性，就是不同车型的发动机电脑和汽车电脑内部程序都有所不同具有一定的特异性。出于性能稳定的考虑，使用原车的发动机电脑和汽车电脑。

选取必须的四个传感器为：主轴转速传感器、节气门位置传感器、车速传感器、档位信号传感器。由于动力输入设备从发动机换成了电动机，曲轴也不存在了更没有主轴转速传感器了。因此需要将主轴转速传感器加装在电动机输入轴部分，并将信号接入原来主轴转速传感器所接ECU位置。车速传感器的改造类似主轴转速传感器。由于保留了原有的档位控制系统，档位信号只需将线路接入原来ECU位置即可。

通过在示教板上安装数字显示器，通过数字电路的控制将换档信息显示在示教板上。数字显示器可显示1、2、3、4、N、P、R等各个档位，当控制换档的电磁阀接通时相对的信号控制数字显示器完成档位提示。

2.3 阀体油路的改造

设计中沿用了原变速器阀板上七个电磁阀：N88、N89、N90、N91、N92、N93、N94。其中N91为变矩器锁止电磁阀，N93为油压调节电磁阀，N88、N89、N90为换档电磁阀，负责档位转换，为通电保压型。N92、N94为换档平顺电磁阀，在升降档的瞬间它们短暂工作，以保证换档平顺。以下为电磁阀各档工作情况。另外，为了更直观，更合理的展示各电磁阀在换档中的工作情况，本方案设计中采用了并连接线的方法，从每个电磁阀两端接出引线连接指示灯，当电磁阀通电时，指示灯会亮起以表示电磁阀工作，将指示灯安装于示教面板上，方便学习者更加直观的了解各档位时电磁阀的工作情况。

在油路设计中沿用了大众01M自动变速器原厂油路。在保证变速器正常运行的同时，节约了改装成本，减少了工作量。

以下以R档为例，分析其油路工作状况。

图2 油路图

上图为R位时油路工作情况，如上图所示。R位时换档电磁阀N88，N89断电、泄油，换档电磁阀N90通电、保压（供油）。N88断电、泄油，K1换档阀下部油液被排空，K1换档阀在弹簧作用下处于下位。N89断电、泄油，B2换档阀下部油液被排空，B2换档阀在弹簧作用下处于下位。N90通电、保压，K3换档阀下部受N90输出油压作用，K3换档阀压缩弹簧上移，处于上位。

来自手动阀的主油路油液流向换档平顺阀，被换档平顺阀上部圆柱面封堵。手动阀开通两路R路油液：一路上行，经单向节流阀为倒档离合器K2供油；另一路经双向节流阀流向K1换档阀，通过K1换档阀上部第一个切槽流出后又分为两路：一路经节流孔为B1供油；另一路向B2K3供油、泄油转换阀的左端，B2K3供油、泄油转换阀在油压作用下压缩弹簧右移，处于右位，结果B2K3的供油通道被切断的同时，泄油通道被接通，这保证了B1进入工作时，B2和K3退出工作。倒档离合器K2和倒档制动器B1工作，便实现了R位。

通过上述装配和改造，01M自动变速器教学实验台将能够模拟自动变速器的各种工况，并能进行结构讲解，故障设置与排除，变档参数采集等实验。

3 结论

综合上述内容归纳本设计创新点有如下几点：

1）动力装置由电动机代替发动机并安装可调频装置控制其转速模拟发动机主轴。

2）绘制原车电路图于示教板上，并装配插线口便于故障设置和排除。

3）将控制油路的电磁阀接于示教板上直观显示各档位的油路控制关系。

4）装有多种传感器，模拟车速，转速仪表板。并能根据各传感器参数改变换档规律。便于各种实验的进行。

5）安装制动装置可模拟减速过程换档规律，也可以设置制动力模拟风阻、坡道阻力。

本实验台对于汽车类专业的教学开展有着广泛的作用，便于学生更直观的了解自动变速的形态、结构、工作原理。在功能上具有模拟自动变速器运行功能，故障设置于诊断功能，仿真性能试验功能，维护与保养的教学功能等。改装与制作过程节约了成本值得广泛推广。

本实验台的研制过程也存在不足有待将来改进。由于实验台采取金属框架制作，皮带轮传动，安装有风扇对变速器液压油进行冷却等多种因素，在高档位运行时震动和噪声较大。在将来的改进中可安装减震弹簧、隔音设备降低噪声。本实验台真实的仿真了原车线路图绘制于示教板，将来可将油路图也绘制于示教板，并对油路故障加以设置与排除。

〔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，九江职业技术学院机械工程学院讲师，研究方向：汽车、机械工程。

江西省教育厅课题《基于“零距离就业”的“CAD／CAM”技能培养的研究》（JXJG－12－30－11）