便攜式汽車雨刮器故障檢測(cè)教學(xué)實(shí)訓(xùn)箱的設(shè)計(jì)

便攜式汽車雨刮器故障檢測(cè)教學(xué)實(shí)訓(xùn)箱的設(shè)計(jì)

葉燕帥1蔣小波2李春青1曾均穎1闕家?guī)?
1.廣西科技大學(xué)汽車與交通學(xué)院 廣西柳州 545006
2.廣西柳工路創(chuàng)制造科技有限公司 廣西柳州 545006

為了提高汽車維修實(shí)訓(xùn)的教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，深入研究汽車雨刮器的故障檢測(cè)與診斷技術(shù)和實(shí)訓(xùn)教學(xué)組織過程，設(shè)計(jì)開發(fā)了輕巧便攜、功能齊全、方便教學(xué)使用的汽車雨刮器故障檢測(cè)教學(xué)實(shí)訓(xùn)箱。從實(shí)訓(xùn)箱的功能設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和教學(xué)使用幾個(gè)方面進(jìn)行論述，探討教學(xué)教具研究設(shè)計(jì)思路和開發(fā)方法。

教學(xué)教具設(shè)計(jì)；汽車雨刮器；故障檢測(cè)實(shí)訓(xùn)箱設(shè)計(jì)

隨著我國(guó)人均汽車擁有量的增長(zhǎng)，汽車維護(hù)、修理市場(chǎng)迅速發(fā)展壯大，企業(yè)對(duì)掌握現(xiàn)代汽車修理技術(shù)的高技能人才有強(qiáng)烈需求。［1-5］貼近真實(shí)工作崗位的學(xué)習(xí)情景的汽車維修實(shí)訓(xùn)教學(xué)是培養(yǎng)高技能汽車維修人才的主要手段之一，科學(xué)設(shè)計(jì)的教學(xué)儀器對(duì)提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量意義重大。各職業(yè)技術(shù)院校及職業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)都呼喚現(xiàn)實(shí)情境貼近度高、教學(xué)使用操作方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備。而我校實(shí)訓(xùn)教師和學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過程中發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)購(gòu)買的汽車雨刮器實(shí)訓(xùn)臺(tái)存在故障點(diǎn)設(shè)計(jì)少、檢測(cè)手段不方便、體積龐大、移動(dòng)不便等缺陷；儀器功能的設(shè)計(jì)并沒有很好地結(jié)合實(shí)訓(xùn)教學(xué)的課堂教學(xué)和課程考核特點(diǎn)，教學(xué)使用便利性還可以提高。針對(duì)當(dāng)前汽車雨刮器實(shí)訓(xùn)臺(tái)存在的不足，深入研究汽車雨刮器的故障檢測(cè)與診斷技術(shù)和實(shí)訓(xùn)教學(xué)組織過程，立足于提高教學(xué)質(zhì)量，研制適用于中、高等職業(yè)院校和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的汽車雨刮器實(shí)訓(xùn)箱。［6，7］該實(shí)訓(xùn)箱能夠滿足對(duì)汽車雨刮洗滌系統(tǒng)的組成、電路原理的講解、工作過程的演示和故障檢測(cè)與維修實(shí)訓(xùn)教學(xué)、實(shí)訓(xùn)的考核等教學(xué)需要。具有操作方便，輕巧便攜，易于維護(hù)的特點(diǎn)。

1 實(shí)訓(xùn)箱功能和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)訓(xùn)箱的功能設(shè)計(jì)

實(shí)訓(xùn)箱的功能設(shè)計(jì)以滿足教學(xué)需要為目標(biāo)，以貼近現(xiàn)實(shí)維修情景、方便教師教學(xué)使用為設(shè)計(jì)的原則。通過教學(xué)實(shí)踐中對(duì)教學(xué)儀器的使用和對(duì)汽車雨刮系統(tǒng)修理過程的研究，設(shè)計(jì)的汽車雨刮實(shí)訓(xùn)箱具備以下4個(gè)特點(diǎn)。

（1）滿足課堂理論教學(xué)的需要。實(shí)訓(xùn)臺(tái)按照汽車雨刮洗滌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行設(shè)計(jì)、在面板上繪制電路原理圖、通過實(shí)訓(xùn)箱可以進(jìn)行雨刮器組成、工作過程和原理的演示教學(xué)。

（2）可以進(jìn)行故障檢測(cè)與排除實(shí)訓(xùn)教學(xué)。針對(duì)雨刮洗滌系統(tǒng)常見故障現(xiàn)象設(shè)計(jì)故障模擬系統(tǒng)，能夠模擬故障發(fā)生的現(xiàn)象；并對(duì)應(yīng)每個(gè)故障現(xiàn)象可能涉及的檢測(cè)部位布置檢測(cè)點(diǎn)，以滿足學(xué)生檢測(cè)排故的需要。

（3）方便進(jìn)行實(shí)訓(xùn)成績(jī)考核。成績(jī)考核是課程教學(xué)的一個(gè)重要組成部分，實(shí)訓(xùn)箱的故障設(shè)置系統(tǒng)能夠進(jìn)行綜合性復(fù)雜的故障現(xiàn)象，方便教師進(jìn)行分難度的故障設(shè)置和成績(jī)考核。

（4）實(shí)訓(xùn)箱價(jià)格合理、結(jié)構(gòu)輕巧、便于攜帶。

1.2 實(shí)訓(xùn)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為提高實(shí)訓(xùn)箱的便攜性，棄用傳統(tǒng)雨刮器實(shí)訓(xùn)臺(tái)的臺(tái)架結(jié)構(gòu)，參照汽車雨刮洗滌器的工作原理和工作過程，把雨刮電機(jī)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、洗滌系統(tǒng)、控制電路、電源等安裝至便于攜帶的箱體內(nèi)。通過對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的小型化及合理優(yōu)化，將實(shí)訓(xùn)箱設(shè)計(jì)為一個(gè)52 cm×14 cm×37 cm，總裝備質(zhì)量為7 kg的鋁合金箱子，箱子上部安裝提手，可以用手將實(shí)訓(xùn)箱提到教室、實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行教學(xué)。

箱體的正面分為上下兩部分功能區(qū)，上半部分是功能演示區(qū)，下半部分是實(shí)訓(xùn)箱檢測(cè)電路面板。在箱體的左上角設(shè)計(jì)了一個(gè)透明的水箱，用于觀察和演示洗滌器的噴水洗滌過程?？紤]到雨刮擺臂刮水的時(shí)候占用的空間比較大，為避免雨刮擺臂在工作時(shí)遮擋線路圖，將雨刮擺臂放到上部。通過功能演示區(qū)，可以直觀地進(jìn)行雨刮器高、低速刮雨和噴水刮洗的工作過程演示。雨刮線路圖和檢測(cè)端子放到面板的中下部，可直觀了解電路原理并可用于故障診斷實(shí)訓(xùn)操作（如圖1所示）。

圖1 實(shí)訓(xùn)箱正面設(shè)計(jì)圖

箱體后部是兩扇門，打開門可以清晰地展現(xiàn)雨刮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和整個(gè)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作過程（如圖2所示）。雨刮器組合開關(guān)和故障設(shè)置盒子設(shè)置在箱體右側(cè)，故障設(shè)置盒子安裝有一扇門，設(shè)置故障后可將門關(guān)上。整個(gè)實(shí)訓(xùn)箱由箱體、雨刮電機(jī)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、水泵、洗滌器、組合開關(guān)等組成，可以真實(shí)展現(xiàn)汽車雨刮器曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程。鑰匙打開電源總開關(guān)，通過操縱組合開關(guān)，可以控制雨刮刮水臂進(jìn)行間歇、低速和高速擺動(dòng)以及進(jìn)行噴水洗滌工作。

圖2 實(shí)訓(xùn)箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)布置圖

1.3 實(shí)訓(xùn)箱檢測(cè)電路面板設(shè)計(jì)

將對(duì)應(yīng)箱體內(nèi)線路布置的電路原理圖噴繪在實(shí)訓(xùn)箱正面，將雨刮器組合開關(guān)、間歇繼電器、回位開關(guān)的內(nèi)部電路原理都直觀地展示出來(lái)。電路圖上對(duì)應(yīng)于設(shè)置的故障，每個(gè)故障檢測(cè)點(diǎn)都安裝有故障檢測(cè)端子（如圖3所示）。通過電路圖可以進(jìn)行電壓、電阻信號(hào)的測(cè)量，以實(shí)現(xiàn)故障診斷的目標(biāo)。

圖3 電路板面設(shè)計(jì)（圓點(diǎn)為檢測(cè)端子）

2 故障設(shè)置與故障檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

故障設(shè)置與檢測(cè)診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是實(shí)訓(xùn)箱設(shè)計(jì)工作的核心部分。故障設(shè)施充分考慮貼近現(xiàn)實(shí)故障情景，盡量使故障全面、能夠模擬雨刮器故障的各種原因。檢測(cè)系統(tǒng)與故障設(shè)置相結(jié)合，每個(gè)故障點(diǎn)產(chǎn)生故障后，通過故障檢測(cè)端子能夠測(cè)量出來(lái)診斷信號(hào)的變化。經(jīng)過認(rèn)真研究，設(shè)計(jì)了如下故障設(shè)置與故障檢測(cè)電路原理圖（如圖4所示）。教師可以在故障設(shè)置盒子里面設(shè)置故障，可設(shè)置雨刮有刮水動(dòng)作，但是不噴水；雨刷不能自動(dòng)回位；高速擋不能正常工作；低速擋不能正常工作；雨刮不能間歇刮水等汽車雨刮系統(tǒng)故障。學(xué)生通過檢測(cè)電路面板上對(duì)檢測(cè)端子的信號(hào)測(cè)量，確認(rèn)故障發(fā)生位置、排除故障并進(jìn)行驗(yàn)證工作。

圖4 故障設(shè)置與檢測(cè)系統(tǒng)電路示意圖

3 實(shí)訓(xùn)應(yīng)用實(shí)例

實(shí)訓(xùn)箱實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程如圖5所示。

故障診斷實(shí)訓(xùn)教學(xué)舉例。

（1）在故障設(shè)置盒中斷開故障開關(guān)2。

（2）故障描述：打開雨刮器組合開關(guān)，雨刮高低速擋都能正常工作，也能正常回位，當(dāng)打開洗滌開關(guān)時(shí)，噴水電機(jī)可以噴水雨刮無(wú)間歇刮水動(dòng)作。

（3）故障分析：雨刮電機(jī)和主電路應(yīng)都無(wú)故障；故障出在雨刮間歇繼電器或者是間歇工作控制電路上。

（4）故障診斷：用萬(wàn)用表量間歇繼電器控制信號(hào)線管腳電壓，發(fā)現(xiàn)示數(shù)為12 V；測(cè)量組合開關(guān)的間歇控制線路檢測(cè)端子電壓，發(fā)現(xiàn)示數(shù)為0 V；即可判定故障為間歇繼電器與組合開關(guān)之間的間歇控制信號(hào)線斷路。

（5）故障排除：打開故障設(shè)置盒，閉合故障開關(guān)2。

（6）功能驗(yàn)證：測(cè)量組合開關(guān)的間歇控制線路檢測(cè)端子電壓，發(fā)現(xiàn)示數(shù)為12 V；說明故障診斷正確。打開洗滌開關(guān)，雨刮器的洗滌功能恢復(fù)正常，故障診斷過程結(jié)束。

圖5

4 實(shí)訓(xùn)箱的使用與日常維護(hù)

打開電源總開關(guān)，通過操縱組合開關(guān)，可以控制雨刮進(jìn)行間歇運(yùn)行、低速運(yùn)行和高速運(yùn)行以及洗滌刮水動(dòng)作。通過實(shí)訓(xùn)箱正面繪有電路圖，可進(jìn)行雨刮洗滌器電路原理教學(xué)。教師通過故障設(shè)置盒子設(shè)置故障，指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)故障現(xiàn)象在操作面板上進(jìn)行故障檢測(cè)與排除實(shí)訓(xùn)。實(shí)訓(xùn)箱使用完畢后，關(guān)閉電源，將實(shí)訓(xùn)箱平穩(wěn)擺放。及時(shí)補(bǔ)充儲(chǔ)水壺的水量，不定期給電源充電。

5 結(jié)束語(yǔ)

該實(shí)訓(xùn)箱設(shè)計(jì)來(lái)源于實(shí)際的教學(xué)活動(dòng)，根據(jù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)課堂教學(xué)需要設(shè)計(jì)制作，很好地體現(xiàn)了教師和學(xué)生的元素。與當(dāng)前市場(chǎng)上同類教學(xué)儀器相比，實(shí)訓(xùn)箱顯示出以下特點(diǎn)：該實(shí)訓(xùn)箱的成本比類似設(shè)備的成本低；實(shí)訓(xùn)箱美觀實(shí)用，可觀察雨刮系統(tǒng)的構(gòu)造，便于維護(hù)；實(shí)訓(xùn)箱故障設(shè)置具有系統(tǒng)性：故障診斷端口與故障現(xiàn)象有效對(duì)接，方便教師教學(xué)和學(xué)生實(shí)訓(xùn)操作；雨刮實(shí)訓(xùn)箱輕巧便攜，可攜帶至教室，有助于實(shí)施理實(shí)一體化課堂教學(xué)。該實(shí)訓(xùn)箱在我校汽車維修實(shí)訓(xùn)教學(xué)中投入了使用，能促進(jìn)教學(xué)過程，得到了教師和學(xué)生的好評(píng)。

［1］解析中國(guó)汽車維修業(yè)發(fā)展?fàn)顩r與技校人才培養(yǎng)問題［R］.北京：中國(guó)勞動(dòng)力市場(chǎng)信息網(wǎng)監(jiān)測(cè)中心，2005.

［2］王志欣.汽車維修服務(wù)業(yè)人才需求分析［J］.中國(guó)市場(chǎng)，2010（32）：152-514.

［3］張進(jìn).汽車維修行業(yè)的現(xiàn)狀及對(duì)策研究［D］.重慶：重慶大學(xué)，2008.

［4］鄒熾導(dǎo).汽車維修企業(yè)人才培訓(xùn)問題探討［J］.汽車維修，2009，（4）：2-3.

［5］王銀山.汽車維修企業(yè)高技能人才狀況問題及其解決［J］.職業(yè)教育研究，2011（5）：137-138.

［6］竇國(guó)旺.汽車雨刮器故障機(jī)理與診斷方法研究［D］.西安：西南交通大學(xué)，2012.

［7］黃東飛.轎車雨刮器電機(jī)故障分析及解決措施［J］.山東工業(yè)技術(shù).2013（4）：49-50.

Design of the Portable Auto Wiper Fault Detection Teaching Practical Training Box

Ye Yanshuai1， Jiang Xiaobo2， Li Chunqing1， Zeng Junying1， Que Jiashuai1
1.College of Automobile and Transportation， Guangxi University of Technology， Liuzhou， 545006， China
2.GuangXi Liugong Luchuang Manufacturing Technology Co，Ltd， Liuzhou， 545006， China

In order to improve the automotive repair training teaching effciency and teaching quality， in-depth study of the automobile wiper fault detection and diagnosis technology and Practical teaching organization process， design and develop a lightweight portable， complete function， convenient used portable Auto wiper fault detection teaching Practical training box. From the aspects of functional design， to the practical training box structure design and teaching use is discussed， explore the design ideas and development method of the teaching aids. Key words： teaching aids design； auto wiper； design of fault detection practical training box

2015-04-03

葉燕帥，碩士，講師，實(shí)驗(yàn)室主任。

教育部職教師資本科專業(yè)培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)、培養(yǎng)方案、核心課程和特色教材開發(fā)項(xiàng)目“廣西高等教育教學(xué)改革工程項(xiàng)目”（編號(hào)：VTNE012）；廣西科技大學(xué)教育教學(xué)改革項(xiàng)目（編號(hào)：2014JGA192）。