CN109448531A - 动力总成演示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及动力演示装置技术领域，具体涉及一种动力总成演示装置。本发明旨在解决动力演示装置不能全面展示动力总成的技术问题。为此目的，本发明提供了一种动力总成演示装置，气源与气动马达连接用于向气动马达供气，气动马达的输出端与柴油机模型连接用于驱动柴油机模型运行，润滑油路展示装置、冷却水路展示装置和柴油路线展示装置均设置于柴油机模型内，剖切变速箱变速齿轮总成与柴油机模型的输出端连接，驱动桥与剖切变速箱变速齿轮总成的输出端连接，单片机控制器用于控制动力总成演示装置的运行模式以及将动力总成演示装置的运行信息发送至功能显示屏显示运行信息。本发明的动力总成演示装置可以对动力总成的结构和工作原理进行全面展示。

Description

动力总成演示装置

技术领域

本发明涉及动力演示装置技术领域，具体涉及一种动力总成演示装置。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

车辆的动力总成，指的是车辆上产生动力，并将动力传递到路面的一系列零部件组件，通常包括发动机、变速箱、驱动桥等，动力总成中各个零部件的工作状态、性能优劣都会直接影响车辆的运行，是车辆运行时的核心部件，但是，由于动力总成结构复杂、拆装困难，因此，对其工作原理的学习具有很大的障碍。为了学习动力总成中各个部件的工作原理以及观察动力总成中各个部件之间的联系，技术人员一般将发动机等部件的模型组装成动力演示装置，通过动力演示装置深入学习动力总成的工作原理以及各个部件之间的联系。如公开号为(CN205451653U)的专利提供了一种直列式发动机解剖实训台，该直列式解剖教学实训台包括框架1和面板2，面板2上设置有发动机零件展示板框架中部设置有直列式发动机3，框架下部设置减速电机4以及开关电源9，直列式发动机3的输出轴和减速电机的输出轴上均设置有链轮5，链轮5通过链条6传动连接，直列式发动机3的凸轮轴外侧壳体和气门室盖上设置有观察口，直列式发动机的每个气缸外表面均设置有用于显示工作状态的指示灯7，直列式发动机曲轴盘8上设置有曲轴位置感应开关装置对应连接，框架下部还设置有与减速电机相连的变频器10以及与变频器相连的控制器11，该直列式解剖教学实训台的工作原理为：通过发动机的观察口了解发动机内部结构，认识部件的安装位置，提高学生的理解，通过气缸表面的指示灯显示该气缸的工作状态，增加学生对直列式发动机运转时各气缸工作状况的了解。

但是，目前的动力演示装置一般只包括发动机模型、变速器模型以及集成到变速器上的其余零件，如离合器/前差速器等，并且只是对发动机局部进行解剖展示，无法展示发动机的整体结构如发动机润滑系统、冷却系统路线等，更无法展示变速箱、驱动桥等动力总成部件的构造原理，导致动力演示装置具有很大的局限性，而且现有的动力演示装置一般通过减速电机驱动发动机，这就使动力演示装置上必须配备电源或者电源连接装置，导致动力演示装置在使用上具有很大的局限性，动力演示装置在演示过程中主要对发动机进行直观的运行演示，而无法读取发动机以及整体动力总成的运动参数，导致动力演示装置在教学、科学研究和企业产品演示展出时存在局限性。

发明内容

本发明提供了一种动力总成演示装置，目的是至少解决上述现有技术中存在的问题之一，该目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种动力总成演示装置，动力总成演示装置包括气源、气动马达、发动机模型、润滑油路展示装置、冷却水路展示装置、燃油路线展示装置、剖切变速箱变速齿轮总成、驱动桥、单片机控制器和功能显示屏，气源与气动马达连接用于向气动马达供气，气动马达的输出端与发动机模型连接用于驱动发动机模型运行，润滑油路展示装置、冷却水路展示装置和燃油路线展示装置均设置于发动机模型内，剖切变速箱变速齿轮总成与发动机模型的输出端连接，驱动桥与剖切变速箱变速齿轮总成的输出端连接，单片机控制器用于控制动力总成演示装置的运行模式以及将动力总成演示装置的运行信息发送至功能显示屏，功能显示屏用于显示动力总成演示装置的运行信息。

优选地，气源与气动马达之间设置有控制开关，控制开关与单片机控制器连接，单片机控制器通过控制开关控制气动马达的启停和转速。

优选地，发动机模型的机体和气缸盖均采用亚克力等透明材料加工制成，发动机模型内还设置有固定码盘、光电开关，固定码盘固定在发动机模型的曲轴和凸轮轴上，光电开关设置于发动机模型内与固定码盘对应的位置，用于检测曲轴和凸轮轴的位置信息，并将检测到的位置信号发送至单片机控制器，单片机控制器根据位置信息确定发动机模型的工作状态。

优选地，发动机模型的气缸内设置有与单片机控制器连接的LED全彩灯珠，单片机控制器能够控制LED全彩灯珠显示与发动机模型的工作状态相对应的颜色。

优选地，润滑油路展示装置由第一LED跑马灯带构成，发动机模型的油路内布置有连接单片机控制器的第一LED跑马灯带，单片机控制器通过第一LED跑马灯带的灯光流向模拟展示润滑油在发动机模型内的流向。

优选地，冷却水路展示装置由第二LED跑马灯带构成，发动机模型内的冷却水路内布置有连接单片机控制器的第二LED跑马灯带，单片机控制器通过第二LED跑马灯的灯光流向模拟展示冷却水路在发动机模型内的流向。

优选地，燃油路线展示装置包括由透明材料组成的油管，油管内布置有连接单片机控制器的第三LED跑马灯带，单片机控制器通过第三LED跑马灯带的灯光流向模拟展示燃油在油管内的流向。

优选地，剖切变速箱变速齿轮总成在变速箱壳体上进行局部剖切，用于展示变速箱内的变速齿轮总成，剖切变速箱变速齿轮总成还包括设置于变速箱壳体上并与单片机控制器连接的电动换挡机构，单片机控制器通过电动换挡机构执行变速箱的换挡操作。

优选地，驱动桥采用局部剖切结构，通过局部剖切结构用于展示驱动桥内的剖切制动部件、剖切主减速器、剖切差速器和剖切轮边减速部件。

优选地，发动机模型、润滑油路展示装置、冷却水路展示装置、柴油路线展示装置、剖切变速箱变速齿轮总成和驱动桥按照其在整车中的位置分布于动力总成演示装置的平台上。

本领域技术人员能够理解的是，本发明的目的在于提供一种全方位展示柴油商用车动力总成内部构造及其运行过程中工作状态的动力总成演示装置，该动力总成演示装置将柴油机、变速箱、驱动桥按其在车辆中的布置方位进行连接，从而对动力总成的内部构造和工作状态进行直观演示，在此基础上加入冲程示范灯具，用不同的灯光颜色区别不同的冲程，发动机的转速也可通过调速装置进行调节，以此模拟变速箱的换挡规律，同时，动力总成演示装置可以采集动力总成运转时的数据参数如转速、档位等，并通过LED显示屏展示上述数据参数，以对动力总成的工作原理进行直观演示，使动力总成演示装置可用于教学、科学研究和企业产品演示展出等。

进一步地，本发明的动力总成演示装置是一种全新的柴油商用车动力总成演示装置，通过智能化设计为动力总成的教学、展示提供了形象直观的演示平台，不仅具有发动机、变速箱、驱动桥内部结构的静态展示，当上述部件低速运转时还可同时演示上述部件内部机构的运转情况，通过模拟换挡、控制离合器直观了解动力总成的换挡规律，并通过显示屏显示实时数据，以此提高对柴油商用车动力总成工作原理的直观了解，动力总成演示装置的启动方式为气动马达启动，相对于减速电机启动，气动马达具有寿命长、体积小、启动扭矩大和可靠性好等优点，由于气动马达不需要单独的启动电源使其可以利用企业的资源进行实施，不仅方便动力演示装置的实施更使动力演示装置的搬运更加方便。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为现有技术中的动力总成演示装置的结构示意图。

图2为本发明一个实施例的动力总成演示装置的系统框图。

其中，1、框架；2、面板；3、直列式发动机；4、减速电机；5、链轮；6、链条；7、指示灯；8、曲轴盘；9、开关电源；10、变频器；11、控制器。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，本发明通过将动力总成演示装置应用于柴油商用车动力总成只是一个优选实施例，并不是对本发明动力总成演示装置应用范围的限制，例如，本发明的动力总成演示装置还可以应用于其他车辆的动力总成，这种调整并不偏离本发明动力总成演示装置的保护范围。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、元件、部件、和/或它们的组合。

尽管可以在文中使用术语第一、第二等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或比段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”、“第三”和“第四”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。另外，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“上”、“下”、“内”、“外”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应的进行解释。

图2为本发明一个实施例的动力总成演示装置的系统框图。

如图2所示，根据本发明的实施例，本发明提供了一种动力总成演示装置，本发明通过将动力总成演示装置应用于柴油商用车动力总成进行阐述，总成演示装置包括控制开关、气动马达、气源、法兰、柴油机模型、润滑油路展示装置、冷却水路展示装置、柴油路线展示装置、第一转速传感器、位置传感器、灯光控制器、电磁离合器、离合器控制开关、变速箱、电动换挡机构、剖切变速箱变速齿轮总成、档位传感器、传动轴、第二转速传感器、驱动桥、第三转速传感器、剖切制动部件、剖切主减速器和差速器、剖切轮边减速部件、单片机控制器、功能显示屏，下面对各个部件的构造以及工作原理进行详细阐述：本发明的控制开关为连接于气源与气动马达之间的二位二通电磁阀，为了实现对电磁阀开度的远程控制，本发明通过A/D转换器将模拟量输入信号转换为与电磁阀开度对应的数字信号，并将数字信号输送至单片机控制器，单片机控制器内的运算单元对数字信号进行运算，并将运算结果通过D/A转换器转换为模拟量输出信号，通过模拟量输出信号控制电磁阀阀门的开度和大小，以此控制气动马达的启停和转速；本发明的气动马达为单向叶片式气动马达，转速50转/分钟，可输出扭矩为500Nm；本发明的气源与气动马达连接，用于向气动马达供气，气源的标准供气气压为6Bar(约为6公斤)，本发明的气源还可以由打气泵代替，通过打气泵向起动马达供气；本发明的法兰用于连接气动马达和柴油机模型中的飞轮齿圈，气动马达通过法兰和飞轮齿圈驱动柴油机模型；本发明的柴油机模型以商用车的柴油机为原型，柴油机模型的机体和气缸盖采用亚克力等透明材料加工制成，从而可以直观展示气门、活塞、曲轴等部件的运动情况，并利用码盘和光电开关采集曲轴和凸轮轴的位置信号输入到单片机控制器来判定柴油机模型中各气缸的工作行程，单片机控制器根据各气缸的工作状态控制每个气缸的LED全彩灯珠显示与工作状态相对应的颜色，进一步地，柴油机模型的曲轴箱以及底座上添加彩色灯光以增强展示效果；本发明的润滑油路展示装置由第一LED跑马灯带构成，即柴油机模型内的油路内布置有连接单片机控制器的第一LED跑马灯带，单片机控制器通过第一LED跑马灯带的灯光流向模拟展示润滑油在柴油机模型内的流向；本发明的冷却水路展示装置由第二LED跑马灯带构成，即柴油机模型内的冷却水路内布置有连接单片机控制器的第二LED跑马灯带，单片机控制器通过第二LED跑马灯的灯光流向模拟展示冷却水路在柴油机模型内的流向；本发明的柴油路线展示装置包括透明材料组成的柴油管路，柴油管路内布置有连接控制器的第三LED跑马灯带，单片机控制器通过第三LED跑马灯带的灯光流向模拟展示柴油在柴油管路内的流向；本发明的位置传感器包括固定码盘和光电开关，固定码盘固定在曲轴和凸轮轴上，通过光电开关检测码盘的转动来检测曲轴和凸轮轴的位置，并将检测到的位置信号发送至单片机控制器；本发明的灯光控制器为LED灯光控制器，用于控制润滑油路展示装置的第一LED跑马灯带、冷却水路展示装置的第二LED跑马灯带、柴油路线展示装置的第三LED跑马灯带的启停可灯光流向，并控制柴油机模型的曲轴箱以及底座上彩色灯光的开关；本发明的电磁离合器与柴油机模型上的飞轮端连接，并通过单片机控制器控制电磁离合器的开关，以此实现电磁离合器与飞轮的结合或分离；本发明的变速箱在变速箱壳体上进行局部剖切，以此展示变速箱内变速齿轮总成；本发明的电动换挡机构上连接有档位传感器，单片机控制器根据档位传感器的信号控制换挡步进电机带动换挡拨叉移动从而实现变速箱换挡的操作；本发明的传动轴用于连接变速箱和驱动桥；本发明的第一转速传感器、第二转速传感器和第三转速传感器分别用于检测变速箱的第一转速信号、柴油机的第二转速信号以及驱动桥的第三转速信号，并将检测到的转速信号发送至单片机控制器；本发明的驱动桥采用局部剖切结构，以此展示驱动桥内的剖切制动部件、剖切主减速器、差速器和剖切轮边减速部件；本发明的单片机控制器内具有集成式单片机程序，通过集成式单片机程序对气动马达开关、灯光控制、档位位置、离合器位置、转速信号等进行检测分析和控制；本发明的多功能显示屏通过接口与LCD显示模块相连，并接收单片机控制器的反馈信号，以显示档位、转速、离合器位置等信息。

继续参阅图2，本发明的商用车动力总成演示装置工作原理如下：气源或打气泵提供气压为6Bar的压缩空气至气动马达，气动马达与气源通断由控制开关控制，控制开关由单片机控制器控制，单片机控制器通过电磁阀控制气动马达的启停和转速，气动马达通过法兰与柴油机模型中的飞轮齿圈连接，气动马达通过法兰和飞轮齿圈驱动柴油机模型转动，当气动马达启动后，气动马达驱动柴油机模型低速运转，柴油机模型通过电磁离合器与变速箱连接，变速箱又通过传动轴与驱动桥连接，以此实现商用车动力总成全部部件的同步运转，同时，本发明在柴油机模型的输出端、变速箱的输出端、驱动桥的输出端处分别设置有第一转速传感器、第二转速传感器和第三转速传感器，并由单片机控制器采集并处理各种信号数据，将处理后的各种信号数据输入至功能显示屏，通过功能显示屏直观展示动力总成内部机构的运转情况和数据参数。

继续参阅图2，根据本发明的一个实施例，电磁离合器与柴油机模型的飞轮端连接，电动换挡机构与变速箱相连，当需要对变速箱进行换挡操作时，单片机控制器控制电磁离合器与飞轮的结合或分离，并根据档位传感器检测到的档位信号控制换挡步进电机带动换挡拨叉移动，以此实现变速箱的换挡操作，在此换挡过程中单片机控制器采集处理各种换挡信息并输入至功能显示屏，通过功能显示屏演示动力总成演示装置的换挡规律。

继续参阅图2，根据本发明的一个实施例，柴油机模型以柴油商用车上的柴油机为结构原型，柴油机模型机体和气缸盖采用亚克力等透明材料加工制成，因此可以直观展示气门、活塞、曲轴的运动情况，利用码盘和光电开关采集曲轴和凸轮轴的位置信号并输入至单片机控制器来判定各气缸的工作行程，单片机控制器内的运行程序对各信息进行分析处理后向灯光控制器发送指令，灯光控制器根据每个气缸的工作状态控制每个气缸上的LED全彩灯珠显示与工作状态对应的颜色，同时，灯光控制器控制曲轴箱及底座的彩色灯光点亮以增强展示效果。润滑油路展示装置由第一LED跑马灯带构成，即柴油机模型的油路内布置有连接单片机控制器的第一LED跑马灯带，单片机控制器通过第一LED跑马灯带的灯光流向模拟展示润滑油在柴油机模型内的流向；本发明的冷却水路展示装置由第二LED跑马灯带构成，即柴油机模型内的冷却水路内布置有连接单片机控制器的第二LED跑马灯带，单片机控制器通过第二LED跑马灯的灯光流向模拟展示冷却水路在柴油机模型内的流向；本发明的柴油路线展示装置包括透明材料组成的柴油管路，柴油管路内布置有连接控制器的第三LED跑马灯带，单片机控制器通过第三LED跑马灯带的灯光流向模拟展示柴油在柴油管路内的流向；本发明的驱动桥采用局部剖切结构，以此展示驱动桥内剖切制动部件、剖切主减速器、差速器和剖切轮边减速部件。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种动力总成演示装置，其特征在于，所述动力总成演示装置包括气源、气动马达、发动机模型、润滑油路展示装置、冷却水路展示装置、燃油路线展示装置、剖切变速箱变速齿轮总成、驱动桥、单片机控制器和功能显示屏，所述气源与所述气动马达连接用于向所述气动马达供气，所述气动马达的输出端与所述发动机模型连接用于驱动所述发动机模型运行，所述润滑油路展示装置、冷却水路展示装置和燃油路线展示装置均设置于所述发动机模型内，所述剖切变速箱变速齿轮总成与所述发动机模型的输出端连接，所述驱动桥与所述剖切变速箱变速齿轮总成的输出端连接，所述单片机控制器用于控制所述动力总成演示装置的运行模式以及将所述动力总成演示装置的运行信息发送至所述功能显示屏，所述功能显示屏用于显示所述动力总成演示装置的运行信息。

2.根据权利要求1所述的动力总成演示装置，其特征在于，所述气源与所述气动马达之间设置有控制开关，所述控制开关与所述单片机控制器连接，所述单片机控制器通过所述控制开关控制所述气动马达的启停和转速。

3.根据权利要求2所述的动力总成演示装置，其特征在于，所述发动机模型的机体和气缸盖均采用亚克力等透明材料加工制成，所述发动机模型内还设置有固定码盘、光电开关，所述固定码盘固定在所述发动机模型的曲轴和凸轮轴上，所述光电开关设置于所述发动机模型内与所述固定码盘对应的位置，用于检测所述曲轴和所述凸轮轴的位置信息，并将检测到的所述位置信号发送至所述单片机控制器，所述单片机控制器根据所述位置信息确定所述发动机模型的工作状态。

4.根据权利要求3所述的动力总成演示装置，其特征在于，所述发动机模型的气缸内设置有与所述单片机控制器连接的LED全彩灯珠，所述单片机控制器能够控制所述LED全彩灯珠显示与所述发动机模型的工作状态相对应的颜色。

5.根据权利要求4所述的动力总成演示装置，其特征在于，所述润滑油路展示装置由第一LED跑马灯带构成，所述发动机模型的油路内布置有连接所述单片机控制器的所述第一LED跑马灯带，所述单片机控制器通过所述第一LED跑马灯带的灯光流向模拟展示润滑油在所述发动机模型内的流向。

6.根据权利要求5所述的动力总成演示装置，其特征在于，所述冷却水路展示装置由第二LED跑马灯带构成，所述发动机模型内的冷却水路内布置有连接所述单片机控制器的所述第二LED跑马灯带，所述单片机控制器通过所述第二LED跑马灯的灯光流向模拟展示冷却水路在所述发动机模型内的流向。

7.根据权利要求6所述的动力总成演示装置，其特征在于，所述燃油路线展示装置包括由透明材料组成的油管，所述油管内布置有连接所述单片机控制器的第三LED跑马灯带，所述单片机控制器通过所述第三LED跑马灯带的灯光流向模拟展示燃油在所述油管内的流向。

8.根据权利要求7所述的动力总成演示装置，其特征在于，所述剖切变速箱变速齿轮总成在变速箱壳体上进行局部剖切，用于展示变速箱内的变速齿轮总成，所述剖切变速箱变速齿轮总成还包括设置于所述变速箱壳体上并与所述单片机控制器连接的电动换挡机构，所述单片机控制器通过所述电动换挡机构执行所述变速箱的换挡操作。

9.根据权利要求8所述的动力总成演示装置，其特征在于，所述驱动桥采用局部剖切结构，通过所述局部剖切结构用于展示所述驱动桥内的剖切制动部件、剖切主减速器、剖切差速器和剖切轮边减速部件。

10.根据权利要求1所述的动力总成演示装置，其特征在于，所述发动机模型、所述润滑油路展示装置、所述冷却水路展示装置、所述柴油路线展示装置、所述剖切变速箱变速齿轮总成和所述驱动桥按照其在整车中的位置分布于所述动力总成演示装置的平台上。