基于UG的模块化机械设计方法研究
摘 要]本文采用模块化设计思想和UG二次开发技术,解决了用UG软件进行机械设计时,许多常用件需要多次重
新设计的问题。常用件模块以菜单的方式结合在UG软件中,这具有良好的可扩充性和可移植性。
[关键词]模块化设计 机械设计 UG二次开发
Unigraphics(简称UG)是美国EDS公司推出的CAD/
CAM/CAE一体化软件。它的内容涉及到平面工程制图、三维
造型、装配、制造加工、逆向工程、工业造型设计、注塑模具设计、
钣金设计、机构运动分析、数控模拟、渲染和动化仿真、工业标准
交互传输、有限元分析等十几个模块。近年来UG发展迅速,已
广泛应用于多个领域,更是进行机械设计的常用软件。虽然UG
功能非常强大,但在进行机械产品设计的时候经常会遇到一些
标准件以外的常用件,若每次对它们均从头开始设计,则要做大
量的重复性工作。为了提高劳动生产率,降低设计成本,将已经
广泛应用于电子、计算机、建筑等领域的模块化设计思想引用到
机械设计中,形成基于UG的模块化机械设计。
1模块化机械设计
1.1模块及模块化的概念
模块是一组具有同一功能和结合要素(指联接部位的形状、
尺寸、连接件间的配合或啮合等),但性能、规格或结构不同却能
互换的单元。模块化则是指在对产品进行市场预测、功能分析的
基础上划分并设计出一系列通用的功能模块,然后根据用户的
要求,对模块进行选择和组合,以构成不同功能或功能相同但性
能不同、规格不同的产品。
1.2模块化机械设计相关性
模块化设计所依赖的是模块的组合,即结合面,又称为接
口。为了保证不同功能模块的组合和相同功能模块的互换,模块
应具有可组合性和可互换性两个特征。这两个特征主要体现在
接口上,必须提高模块标准化、通用化、规格化的程度。对于模块
化机械设计,可见其关键是怎样划分模块,这里主要通过综合考
虑零部件在功能、几何、物理上存在的相关性来划分模块。
(1)功能相关性零部件之间的功能相关性是指在模块划分
时,将那些为实现同一功能的零部件聚在一起构成模块,这有助
于提高模块的功能独立性。
(2)几何相关性零部件之间的几何相关性是指零部件之间
的空间、几何关系上的物理联接、紧固、尺寸、垂直度、平等度和
同轴度等几何关系。
(3)物理相关性零部件之间的物理相关性是指零部件之间
存在着能量流、信息流或物料流的传递物理关系。
1.3模块化机械设计的优点
模块化机械设计在技术上和经济上都具有明显的优点,经
理论分析和实践证明,其优越性主要体现在下述几方面:
(1)可使现在机械工业得到振兴,并向高科技产业发展;
(2)减轻机械产品设计、制造及装配专业技术人员的劳动强
度;
(3)模块化机械产品质量高、成本低,并且妥善解决了多品
种小批量加工所带来的制造方面的问题;
(4)有利于企业根据市场变化,采用先进技术改造产品、开
发新产品;
(5)缩短机械产品的设计、制造和供货期限,以赢得用户;
(6)模块化机械产品互换性强,便于维修。
2模块化机械设计在UG中的实现
2.1总体构思
在用UG进行机械设计时,为了将常用件模块化,首先要把
常用件的三维模型表达出来。对于系列产品,可按照成组技术的
原理进行分类,一组相似的常用件建立一个三维模型,即所谓的
三维模型样板。根据UG参数化设计思想,一个三维模型样板可
认为是一组尺寸不同、结构相似的系列化零部件的基本模型。把
众多的三维模型样板按类分开,每一类放在一个集合里,这样每
类都形成了一个三维模型样板的模块库。为了使模块库与UG
的集成环境有机地结合在一起,把每个模块库都以图标的方式
放在用户菜单上,以方便调用。为了实现这一总体构思,综合运
用了UG/Open MenuScript、UG/Open Ulstyler、UG/Open
API、Visual C++等UG二次开发技术,其程序流程图如图1
2.2模块库菜单设计
为了与UG菜单交互界面风格保持一致,模块库采用了分
级式下拉菜单,下拉菜单通过UG/Open MenuScript模块开发
实现。即利用MenuScript提供的UG菜单脚本语言,编写成扩
展名为“.men”的文本文件,将其放在用户目录下的/startup目
录内,通过设定UG的环境变量,UG在启动时会自动加载用户
菜单文件。为了方便用户调用时快速检索到所要的常用件三维
模型样板,将下拉菜单的最大深度设计为3级,且每一条下拉菜
单最多不超过15个按钮。末级菜单上每一个按钮对应一个常用
件三维模型样板名称,点击末级菜单按钮即调出创建相应产品
的三维模型样板对话框。
2.3三维模型样板对话框设计
利用UG/Open Ulstyle制作UG风格的对话框,按照模型
样板的参数生成包含数据输入框、文本框、按钮、图片等控件的
对话框。在对话框上部显示零配件图片,在对话框左上角显示对
话框标题,在UG系统窗口左下角显示操作提示信息,这样可以
使用户很方便地设计或选用常用件三维模型,三维模型样板对
话框设计完成后,生成扩展名为“.dlg”文件。所有对话框都有6
种基本同调函数,分别是Apply按钮的回调函数,Back按钮的
回调函数、Cancel按钮的回调函数、OK按钮的回调函数、对话
框构造函数和对话框析构函数。其中对话框构造函数在UG构
建对话框完成之后、用户应用程序执行之前调用,将常用件三维
模型的常用规格及技术要求显示到信息窗口,供用户创建产品
时作参考。对话框析构函数在UG用户对话框关闭时调用,程序
编写时利用它进行关闭、清除信息窗口以及释放申请的内存空
间等操作。
2.4应用程序动态链接库(*.dll)创建
UG/Open API应用程序是用C/C++语言编写的,它除了
能够在UG的环境下对UG进行功能调用外,还能在程序中实
现软件的文件管理、流程控制、数据传输、窗口调用、数值计算等
C/C++语言支持的全部功能,使用非常灵活。UG/Open API
应用程序牵涉到UG提供的头文件(*.h)、库文件(*.dll)及
以C/C++语言编程环境,需要对Visual C++编译环境进行
设置,下面给出了Visual C++6.0编译环境设置方法及动态
链接库的创建过程:
(1)建立一个空的动态链接库工程。
(2)配置程序头文件(*.h)、库文件(*.dll)的目录路径。
其中头文件包括UG头文件,Visual C++6.0库文件。
(3)将对话框生成的C语言源文件模板文件*.template.c
添加到Project中。
(4)编制应用程序。进入对话框回调函数内部进行程序编
制,定义变量及UG对象,运用C/C++语言和UG/Open API
函数进行参数化建模设计。
(5)生成动态链接库(*.dll)文件。UG启动时会自动加载
动态链接库文件,供用户菜单调用。
3结束语
随着装备制造业的飞速发展,产品种类急剧增多且结构日
趋复杂,只有产品设计周期不断缩短,才能够满足企业激烈竞争
的需要。用UG软件进行模块化机械设计符合机械产品快速设
计的理念,符合装备制造业的发展需要,是机械设计的发展方向
之一,具有较高的实用价值和经济价值。
参考文献
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版社2006
[2]王志张进生于丰业王鹏任秀华基于模块化的机械产
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[4]董正卫田立中付宜利UG/Open API编程基础[M]北
京清华大学出版社,2002
伺服电动机
servomotor
用作自动控制装置中
执行元件
的
微特电机
。又称
执行电动机
。其功能是将电信号转换成转轴的
角位移
或
角速度
。
伺服电动机分交、直流两类。
交流伺服电动机
的工作原理与交流
感应电动机
相同。在定子上有两个
相空间
位移90°
电角度
的
励磁绕组
Wf和控制绕组WcoWf接一恒定
交流电压
，利用施加到Wc上的交流电压或相位的变化，达到控制
电动机运行
的目的。交流伺服电动机具有运行稳定、可控性好、响应快速、灵敏度高以及
机械特性
和调节特性的非线性度指标严格（要求分别小于10％～15％和小于15％～25％）等特点。
直流伺服电动机
的工作原理与一般
直流电动机
相同。电动机转速n为
n＝E／K1j＝（Ua－IaRa）／K1j式中E为
电枢
反电动势
；K为常数；j为每极
磁通
；Ua，Ia为电枢电压和
电枢电流
；Ra为电枢电阻。改变Ua或改变φ，均可控制直流伺服电动机的转速，但一般采用控制电枢电压的方法。在永磁式直流伺服电动机中，励磁绕组被
永久磁铁
所取代，磁通φ恒定。
直流伺服电动机具有良好的线性调节特性及快速的
时间响应
。
伺服电动机
伺服：一词源于希腊语“奴隶”的意思。人们想把“
伺服机构
”当个得心应手的驯服工具，服从
控制信号
的要求而动作。在讯号来到之前，转子静止不动；讯号来到之后，转子立即转动；当讯号消失，转子能即时自行停转。由于它的“伺服”性能，因此而得名。
伺服电动机
一般分为直流伺服和交流伺服.
对于直流伺服马达
优点:精确的速度控制,转矩
速度特性
很硬,原理简单、使用方便,
价格优势
缺点:
电刷
换向,速度限制,附加阻力,产生磨损微粒(对于
无尘室
)
对于交流伺服马达
优点:良好的速度控制特性，在整个速度区内可实现平滑控制，几乎无振荡;高效率，90%以上，不发热;高速控制;高精确位置控制（取决于何种编码器）;额定运行区域内，实现恒力矩;低噪音;没有电刷的磨损，免维护;不产生磨损颗粒、没有火花，适用于无尘间、易暴环境
惯量
低;
缺点:控制较复杂,驱动器参数需要现场调整
PID参数整定
,需要更多的连线
直流伺服电动机的应用
直流伺服电机
的特性较
交流伺服电机
硬。通常应用于功率稍大的系统中，如
随动系统
中的位置控制等。
交流伺服电动机的应用
交流伺服电机的输出功率一般为0.1-100
W，电源频率分50Hz、400Hz等多种。它的应用很广泛，如用在各种自动控制、自动记录等系统中
In this paper, a static displacement for the measurement of vibration displacement measurement, rotating machinery monitoring shaft vibration measurement of the electric eddy current testing of high-precision displacement measurement method. Introduce a single-chip implementation of the method of eddy current ranging system, the system by the AT89C51 microcontroller, eddy current displacement sensor acquisition circuit, ADC0804A / D conversion circuit, liquid crystal display circuit 1602.
Displacement signal from the eddy current sensor acquisition, by UA741 amplified by ADC0804 ADC is converted to digital, from single-chip microcomputer for the collection, in order to realize micro-displacement between two points of control. Displacement through the liquid crystal display. This system has easy-to-use, high accuracy location and display the results of the advantages of intuitive.
Keywords: eddy current sensor; AT89C51 single-chip microcomputer; displacement measurement; 1602 LCD
1、运动原理
自行车的车架、轮胎、脚踏、刹车、链条等25个部件中，其基本部件缺一不可。其中，车架是自行车的骨架，它所承受的人和货物的重量最大。按照各部件的工作特点，大致可将其分为导向系统、驱动系统、制动系统。
1.1 导向系统：由车把、前叉、前轴、前轮等部件组成。乘骑者可以通过操纵车把来改变行驶方向并保持车身平衡。
1.2 驱动（传动或行走）系统：由脚蹬、中轴、牙盘、曲柄、链条、飞轮、后轴、后轮等部件组成。人的脚的蹬力是靠脚蹬通过曲柄，链轮、链条、飞轮、后轴等部件传动的，从而使自行车不断前进。
1.3 制动系统：它由车闸部件组成、乘骑者可以随时操纵车闸，使行驶的自行车减速、停驶、确保行车安全。
此外，为了安全和美观，以及从实用出发，还装配了车灯，支架等部件。
脚蹬部件：脚蹬部件装配在中轴部件的左右曲柄上，是一个将平动力转化为转动力的装置。自行车骑行时，脚踏力首先传递给脚蹬部件，然后由脚蹬轴转动曲柄、中轴、链条飞轮，使后轮转动，从而使自行车前进。因此脚蹬部件的结构和规格是否合适，将直接影响骑车人的放脚位置是否合适，自行车的驱动能否顺利进行。
脚踏：可分为整体式脚踏和组合式脚踏。无论什么款式的脚踏都必须有脚踏面，必须安全可靠，具有一定的防滑性能。
车架一般采用普通碳素铜管经过焊接、组合而成。为了减轻管重量，提高强度，较高档的自行车采用低合金钢管制造。为了减少快速行驶的阻力，自行车应该采用流线型的钢管。
由于自行车是依靠人体自身的驱动力和骑车技能而行驶的，车架便成为承受自行车在行驶中所产生的冲击载荷以及能否舒适、安全地运载人体的重要结构体，车架部件制造精度的优劣，将直接影响乘骑的安全、平稳、和轻快。
外胎：分软边胎和硬边胎两种。软边胎断面较宽，能全部裹住内胎，着地面积比较大，能适宜多种道路行驶。硬边胎自重轻，着地面积小适宜在平坦的道路上行驶，具有阻力小，行驶轻快等优点。
前叉部件：前叉部件在自行车结构中处于前方部位，它的上端与车把部件相连，车架部件与前管配合，下端与前轴部件配合，组成自行车的导向系统。
转动车把和前叉，可以使前轮改变方向，起到了自行车的导向作用。此外，还可以起到控制自行车行驶的作用。 前叉部件的受力情况属悬臂梁性质，故前叉部件应该具有足够的强度等性质。
链轮：应该用高强度钢材制成，保证其达到需要的拉力。
飞轮工作原理：当向前踏动脚踏是，链条带动飞轮向前转动，这时飞轮内齿和千斤相含。飞轮的转动力通过千斤传到芯子，芯子带动后轴和后轮转动，自行车就前进了。当停止踏动脚踏板时，链条和外套都不旋转，但后轮在惯性作用下仍然带动芯子和千斤向前转动，这时飞轮内齿产生相对滑动，由此将芯子压缩到芯子的槽口内，千斤又压缩了千斤簧。当千斤齿顶滑到飞轮内齿顶端时，千斤簧被压缩得最多，再稍微向前滑一点，千斤被千斤簧弹到齿根上，发出“嗒嗒”的声响。芯子转动加快，千斤也很快在各个飞轮内齿上滑动，发出“嗒嗒”的声音。当反向踏动脚踏时，外套反向转动，会加速千斤的滑动，使“嗒嗒”声响得更急促。多级飞轮是自行车变速装置中的一个重要部件。
多级飞轮是在单级飞轮的基础上，增加几片飞轮片，与中轴上的链轮结合，组成各种不同的传递比，从而改变了自行车的速度。
链条：链条又称车链、滚子链，安装在连轮和飞轮上。其作用是将脚踏力由曲柄、链轮传递到飞轮和后轮上，带动自行车前进，应该减少链条的宽度，使它与齿轮紧密接触，减少掉链的几率。
2、自行车的力学知识
2.1 运动和力的应用
2.1.1 增大和减小摩擦
自行车在行驶的过程中，各个相互接触的部件间产生相对运动，这些地方就存在摩擦。 手与车把间摩擦、车轮与地面间摩擦、闸皮与车轮间的摩擦等都是有益摩擦。用摩擦系数较大的橡胶制作车把上的胶套，在胶套上刻上花纹来增大手与车把间摩擦；在轮胎外壳上刻上花纹来增大车轮与地面间摩擦；，采用增大压力的方法来增大闸皮与车轮间的摩擦。 前轴、中轴、后轴、脚蹬、车把与车架间等各个转动部位的摩擦都属于有害摩擦。减小这些有害摩擦的方法是在转动部位安装轴承，利用滚动摩擦代替了滑动摩擦；通过向这些部位加上黄油（钙基润滑脂）或机油进行润滑。摩擦力的大小跟两个因素有关：压力的大小、接触面的粗糙程度。压力越大，摩擦力越大；接触面越粗糙，摩擦力越大。 自行车外胎有凸凹不平的花纹，这是通过增大自行车与地面间的粗糙程度，来增大摩擦力的，其目的是为了防止自行车打滑。
自行车的外胎，车把手塑料套、踏板套、闸把套等处均有凹凸不平的花纹以增大摩擦，刹车时，手用力握紧车闸把，增大刹车皮对车轮钢圈的压力，以达到制止车轮滚动的目的，刹车时，车轮不再滚动，而在地面上滑动，变滚动为滑动后，摩擦大大增加，所以车能够迅速制动。
车的前轴，中轴及后轴均采用滚动以减小摩擦。为更进一步减小摩擦，人们常在这些部位加润滑剂。多处刻有凹凸不平的花纹以增大摩擦。
刹车时，车轮不再滚动，而在地面上滑动，摩擦大大增加了，故车可以迅速停驶。而在刹车的同时，手用力握紧闸把，增大刹车皮对钢圈的压力以达到制止车轮滚动的目的。
轮胎上的花纹：增大摩擦。
刹车皮：增大压力，增加摩擦。
链条和齿轮：增加粗糙程度，加大之间的摩擦。
2.1.2 弹簧的减震作用
车的座垫下安有粗的螺旋状的弹簧，利用它的缓冲作用以减小震动。
轮胎的减震作用：在自行车车胎中充有适量的压缩空气，压缩空气具有很大的压强，可以增强弹性。同时在车的鞍座中装有弹簧，通过弹簧的弹性形变减弱车的震动。通过这些方法可以使自行车骑行平稳，减少颠跛。
2.2 压强知识的应用
2.2.1 自行车负重
自行车的车胎上刻有载重量，明确告诉人们不能超载，如车载过量，车胎受力面积不变，则车胎受到太大的压强将被压破。 自行车的内胎要充够足量的气体，在气体的体积、温度一定时，气体的质量越大，压强越大。
2.2.2 车座上的物理
座垫呈马鞍型，它能够增大座垫与人体的接触面积以减小臀部所受压强，使人骑车时感到较舒适。
2.3 简单机械知识的应用
自行车是一种机械，它由许多的简单机械构成：执行部分中的车把、控制部分中的车闸把、后闸部件中的前曲拐、后曲拐及支架、货架上的弹簧夹、车铃的按钮等部件都属于杠杆。传动部分中的脚蹬与大齿轮盘构成一个动力作用在轮上的省力轮轴，飞轮与后轮则构成一个动力作用在轴上的费力轮轴；执行部分的车把也可以看作一个轮轴。自行车的各个部件是靠螺丝来连接和紧固的，螺丝上的螺旋是一个绕在圆柱体上的斜面。
自行车制动系统中的车闸把与连杆是一个省力杠杆，可增大刹车皮的拉力。另外，链轮牙盘与脚蹬，后轮与飞轮，车龙头与转轴等都是轮轴，利用它们可以省力。自行车的车把相当于一个轮轴，车把相当于轮，前轴为轴，是一个省力杠杆，自行车的脚踏板与中轴相当于一个轮轴，实质为一个省力杠杆。自行车的飞轮也相当于一个省力的轮轴。
另外，刹车把手：省力杠杆，轮盘和脚踏：省力的轮轴。
车把上的闸是省力杠杆，人们用很小的力就能使车闸以比较大的压力压到车轮的钢圈上。自行车的车闸是利用摩擦力使自行车减速和停止前进。当我们使用车闸是，刹皮与车轮间的摩擦力，使车轮停止运动或速度减小，车轮与地面间的摩擦力由滚动摩擦变为滑动摩擦。强大的滑动摩擦力使自行车迅速减速。
2.4 能的知识运用
动能和势能的相互转化。骑自行车上坡前，人们往往要加紧蹬几下，使车的速度（动能）增大，“动能冲坡”。以较大的动能转化为较大势能，能够较容易到达坡顶。而骑车下坡时，不用脚蹬，车速也越来越快，这是势能转化为动能。动能不断增大，所以车速也不断增大。
2.5 刹车和惯性
自行车高速行驶特别是下坡时，不能单独用前闸刹车，否则会出现翻车事故，其原因是：前闸刹车，前轮被迫静止。而作为驱动轮的后轮车架和骑车人由于惯性还要保持原有的高速运动的趋势，这时就会以前轮与地面接触处为支点，向前翻转，造成翻车事故。
当人骑自行车前进时，若遇到紧急情况，一般情况下要先捏紧后刹车，然后再捏紧前刹车，或者前后一起捏紧，这样做是为了防止人由于惯性而向前飞出去。
2.6 热膨胀知识的运用
在炎热的夏天，车胎内的气不能充得太足，更不能放在烈日下曝晒，因为车胎内的空气受热急。
2.7 机械能与内能的转化
用打气筒给车胎打气，过一会儿，筒壁会热起来，这是因为压缩筒内气体和克服活塞与筒壁的摩擦做功，使筒壁内能增加。温度升高，所以筒壁会发热。
坐垫下的弹簧：减小缓冲作用。
3、改进意见
（1）自行车车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹，增大接触面粗糙程度，增大摩擦力。
（2）自行车的脚踏板应该选用橡胶、塑料或金属材料制造。脚踏必须转动灵活，脚踏板必须做得扁而平，来增大受力面积，以减小它对脚的压强。
（3）所有车轴处均有滚珠，变滑动摩擦为滚动摩擦，来减小摩擦，转动方便。车轴处经常上一些润滑油，以减小接触面粗糙程度，来减小摩擦力。
（4）刹车时，需要纂紧刹车把，以增大刹车块与车圈之间的压力，从而增大摩擦力。
（5）普通闸的制动点在车圈的内侧面也即是刹车摩擦车圈内表面。其摩擦力大，制动效果好，但会对自行车的外胎和刹皮产生大的磨损，使刹车效果变差。若是车缘闸的话，还会对车圈电镀层产生损伤。
（6）车架：为了减轻管重量，提高强度，较高档的自行车采用低合金钢管制造。为了减少快速行驶的阻力，有的自行车还采用流线型的钢管。车架应采用普通碳素铜管经过焊接、组合而成。应制成两端大、中间小的变径辐条，还有为了减少空气阻力将辐条制成扁流线型。
（7）外胎：外胎上的应适当增加花纹增加与地面的摩擦力。
（8）链条：掉链是因为链条太松或者和齿轮的间隙太大，可以适当的缩减链条的长度，拉紧链条。
（9）链轮：用高强度钢材制成，保证其达到需要的拉力。
（10）车脚：自行车的车座做得扁而平，来增大受力面积，以减小它对身体的压强。
毕 业 论 文（设计）
题目：汽车发动机冷却系统维护
所在院系
专业班级
学 号
学生姓名
指导教师
2010 年 03月 21 日
目 录
摘要 ………………………………………………………………………………1
关键词 ……………………………………………………………………………1
1引言…………………………………………………………………………………2
2 冷却系统的作用……………………………………………………………2
3 冷却系统的组成………………………………………………………………2
4 冷却系统的构造及维护……………………………………………………………2
5 冷却系统的工作原理……………………………………………………………4
6 冷却系统的特点……………………………………………………………………4
7 冷却系统的检修……………………………………………………………………4
8冷却系统智能控制……………………………………………………………………6
8.1 系统组成……………………………………………………………………6
8.2 单片机控制系统工作原理……………………………………………………………6
8.3 单片机系统控制工作过程……………………………………………………………6
结论…………………………………………………………………………………10
谢辞…………………………………………………………………………………11
参考文献 ………………………………………………………………………12
摘 要
本文论述了冷却系统的作用、组成、主要构造、工作原理、日常维护、故障的检测步骤和排除方法，同时论述了冷却系统系统化、模块化设计方法，以及冷却系统的智能控制，并举例做出简单介绍。
关键词：冷却系统 冷却系统维护 温度设定点 冷却系统智能控制
1 引言：如果一台发动机,冷却系统的维修率一直居高不下,往往会引起发动机其他构件损坏,特别是随着车辆行驶里程的增加,冷却系统的工作效率逐渐下降,对发动机的整体工作能力产生较大影响,冷却系统的重要性在于维护发动机常温下工作,尤如人体的皮肤汗腺,如果有一天,人体的汗腺不能正常工作,那么身体内的热量将无法散去,轻则产生中暑,重则休克。
2 冷却系统的作用
冷却系统的功用是带走引擎因燃烧所产生的热量，使引擎维持在正常的运转温度范围内。引擎依照冷却的方式可分为气冷式引擎及水冷式引擎，气冷式引擎是靠引擎带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却引擎；水冷式引擎则是靠冷却水在引擎中循环来冷却引擎。不论采何种方式冷却，正常的冷却系统必须确保引擎在各样行驶环境都不致过热。
3 冷却系统的组成
水冷却系统一般由散热器、节温器、水泵、水道、风扇等组成。散热器负责循环水的冷却，它的水管和散热片多用铝材制成，铝制水管做成扁平形状，散热片带波纹状，注重散热性能，安装方向垂直于空气流动的方向，尽量做到风阻要小，冷却效率要高。散热器又分为横流式和垂直流动两种，空调冷凝器通常与其装在一起。
水泵和节温器
发动机是由冷却液的循环来实现的，强制冷却液循环的部件是水泵，它由曲轴皮带带动，推动冷却液在整个系统内循环。目前最先进的水泵是宝马新一代直六发动机上采用的电动水泵，它能精确的控制水泵的转速，并有效的减少了对输出功率的损耗。这些冷却液对发动机的冷却，要根据发动机的工作情况而随时调节。当发动机温度低的时候，冷却液就在发动机本身内部做小循环，当发动机温度高的时候，冷却液就在发动机—散热器之间做大循环。实现冷却液做不同循环的控制部件是节温器。可以将节温器看作一个阀门，其原理是利用可随温度伸缩的材料（石蜡或乙醚之类的材料）做开关阀门，当水温高时材料膨胀顶开阀门，冷却液进行大循环，当水温低时材料收缩关闭阀门，冷却液小循环。
空气的流动
为了提高散热器的冷却能力，在散热器后面安装风扇强制通风。以前的轿车散热器风扇是由曲轴皮带直接带动的，发动机启动它就要转，不能视发动机温度变化而变化，为了调节散热器的冷却力，要在散热器上装上活动百页窗以控制风力进入。现在已经普遍使用风扇电磁离合器或者电子风扇，当水温比较低时离合器与转轴分离，风扇不动，当水温比较高时由温度传感器接通电源，使离合器与转轴接合，风扇转动。同样，电子风扇由电动机直接带动，由温度传感器控制电动机运转。这两种形式的散热器电扇运转实际上都由温度传感器控制。
散热器
散热器兼作储水及散热作用，再此之上还装有膨胀水箱。因为单纯依赖散热器有几个缺点，一是水泵吸水一侧因压力低而容易沸腾，水泵的叶轮容易穴蚀；二是气水分离会产生气阻；三是温度高冷却液容易沸腾。因此设计师就加装了膨胀水箱，它的上下两根水管分别与散热器上部和水泵进水口联接，防止上述问题的产生。
冷却介质
虽然我们称其为水冷但冷却介质并不是单纯的水，而是由水、防冻液和各种专门用途的防腐剂组成的混合物，也称为冷却液。这些冷却液中的防冻液含量占30%～50%，提高了液体的凝固点，防止在低温下结冰而损坏发动机。整个冷却系统并不与大气相通，相当于高压锅的作用，水箱盖则相当于高压阀，一般情况下，轿车冷却液的允许工作温度可达摄氏120度，提高传热能
4 冷却系统的构造及维护
汽车发动机的冷却系统是保持发动机正常工作的重要部件，如果发动机冷却系统的维修率很高，就会引起发动机其他部件的损坏，使发动机的整体工作能力受到影响，因此，汽车发动机冷却系统的维护与保养就显得尤为重要，那么，怎样才能使汽车发动机的冷却系统保持良好的状态呢？驰耐普的汽车美容养护专家告诉我们，正确堆护发动机的冷却系统，首先应了解常用的水冷式发动机的主要部件：
第一、冷却液，冷却液指清洁的软水，不是什么水都可以当作冷却液的，越娇贵的车对水质的要求越高。比如，清澈的泉水，虽然清澈，看起来也干净，但泉水中含有大量的矿物质，如果加入发动机的冷却系统中，就会产生大量的水垢，影响冷却系统正常作用的发挥，可见，冷却液水质的好坏是相当重要的，国际上普遍使用的乙二醇型冷却液是在软化水中按比例添加防冻剂乙二醇，配以适量的金属缓蚀剂、阻垢剂等添加剂进行科学调和，达到冬季防冻、夏季防沸、且能防腐蚀、防水垢等作用。
1、防冻。用乙二醇配制的冷却液最低可在-70℃环境下使用。市场上销售的冷却液，乙二醇浓度一般保持在33～50％之间，也就是冰点在-20℃～-45℃之间，往往根据不同地域的实际需要合理选择，以满足使用要求。
2、防沸。加到水中的乙二醇会改变冷却液的沸点。乙二醇浓度越高，冷却液的沸点也就越高，-20℃时冷却液的沸点为104.5℃，而-50℃时沸点达到108.5℃。如果冷却系统采用压力盖，冷却液的实际沸点会更高，即使在炎热的夏天，也能有效的防止冷却液“开锅”。
3、防腐。冷却液最主要的功能是防腐蚀。腐蚀是一种化学、电化学和浸蚀作用，逐步破坏冷却系统内的金属表面，严重时可使冷却系统的壁穿孔，引起冷却液漏失，导致发动机损坏。使用去离子水及适当的添加剂能防止各种腐蚀的出现。
4、防锈。锈蚀是由于冷却系统内的氧化作用造成的。热量和湿气使锈蚀的过程加速。锈蚀留下的残余物会阻塞冷却系统，加速磨损和降低热传导的效率。冷却液中的添加剂有助于防止冷却系统通道内锈蚀的出现。
5、防垢。水源中所含的各种杂质，其中包括金属离子、无机盐等，决定了结垢和沉淀的形成，会大大地降低冷却系统的导热效率，在许多情况下会对发动机造成严重损害。冷却液所使用的去离子水，可以避免结垢和沉淀的形成，从而保护发动机。
第二、汽缸水套，它相当于发动机燃烧室周围的水道，当发动机产生大量的热时，汽缸水套将发挥降温的作用在发动机中，水和油的管道泾渭分明、互不干涉，如果发现冷却液中有油，就说明水路和油路发生了穿孔现象，一旦出现这种情况，水温表的水温会急剧上升，这时一定要及时采取措施。
第三、散热水箱和冷却风扇，散热水箱从外观看状似蜂窝，做成这种形状是为了增加水箱的散热面积，以增强散热效果；冷却风扇有在正面安装的，也有在侧面安装的，汽车在高速行驶过程中，冷却风扇将外面的空气吸引进来，利用自然风，起到冷却的作用。冷却系和空调冷凝器共同的风扇是直流永磁电动机风扇，用装在散热器上的温度控制开关来控制，当散热器中冷却液温度下降至93℃-98℃时风扇停转。由于电动风扇的电源不受点火开关的控制，因此发动机熄火后，散热器中液温若高于88℃-93℃，电动风扇运转是不正常的。如果低于88℃时风扇仍转，则是不正常的；而温度高于98℃时，仍不转也是不正常的。当温度高于105℃时，温控开关高温部分接通，电源接通电动机便高速运转；当温度达到120℃时，冷却水温过高，报警指示灯闪亮，为风扇有故障或冷却液不足。如电动机风扇不转，先检查和更换熔断丝，或检修温控开关，必要时再查看电风扇有无损坏。
第四、冷却水泵和节温器，冷却液在冷却系统中的流动，主要依靠冷却水泵的动力；节温器能感知发动机的工作温度，低温时，它封住水套中的水，令其在水套内流动，当达到一定温度时再打开，让水经过散热水箱，发挥散热作用。这里值得说明的是，切勿将节温器摘掉，否则会导致发动机过冷而难以启动。正确维护发动机的冷却系统，应了解经常出现的几种冷却系统故障：
1、由于冷却液水质不好，水箱中经常会出现锈污和水垢，它们积聚在水箱通道结合处、弯角处，阻碍水流畅通，造成散热不良，如果出现这种情况，应及时清洗干净，日常加水时，尽量加清洁软水，如果用除垢防锈液，养护效果会更好，这里给您推荐驰耐普的S-510冷却系快速除垢剂，它可以迅速溶解冷却系统中形成的水垢、油泥和锈皮，恢复冷却系统的功能，使冷却液循环顺畅，防止过热、开锅而引发的发动机损坏及动力不足；另外，驰耐普的S-520冷却系防锈润滑剂也是一款不错的产品，它能防止冷却系统锈蚀和腐蚀，有效抑制水垢生成，润滑水泵、节温器，消除水泵异响，保护铜、铝、锡和其它金属部件，延长水箱寿命，防止水箱开锅，使发动机在正常温度下工作。维护时清除冷却系水垢措施:可采用2%苛性钠水溶液加入冷却系统，使汽车行驶一天后全部放出，再用清水冲洗；然后再加入同样苛性钠溶液，使用一天后放净，最后用清水冲净即可。也可在冷却系统中加满清水后，从膨胀箱的加水口加入1kg苏打，让汽车行驶一天放净后，使发动机低速运行，并不断从加水口加入清水，即可彻底清除水垢。
2、漏水，只要是流体，都有泄漏的可能，汽缸水套中的水一旦发生泄漏，水温表的水温就会急剧上升，出现这种情况，您一定要及时采取必要的措施，以免发生不必要的麻烦，这里给您介绍驰耐普的S-530冷却系止漏剂，它对于冷却系统的修复和保护作用等同于“99超强修复剂”和“S-201”，对于发动机的修复和保护，对于阻止水箱、散热器、水泵、节温器等部件的渗漏是独到的，它可与任何冷却液相融使用，并可减缓冷却系统杂质的产生。
总的来讲，冷却系统还有很多故障，不能一一列举。一般情况下，各位车主应遵循这样一个原则，车辆每行驶1000千米，就应查看一下发动机的工作情况。另外，汽车刚停车时，不可立即打开水箱盖，以免出现烫伤的情况。
5 冷却系统工作原理
冷却系的功用就是使发动机在任何工况下都得到适度的冷却,从而保持在适宜的温度(冷却液温度)下工作。
夏利TJ376Q型发动机采用闭式强制循环水冷却系,其组成如图所示。
图1-1 发动机的冷却系
(A)冷却系的布置示意图;(b)发动机机体内的水套
l-风扇;2-散热器;3-散热器出水管;4-水泵;5-节温器;6-进气管；7-风扇电机控制开关;8-空阀散热器进水管;9-旁通软管;10-蓄电池;11-点火开关;12-膨胀水箱;13-空调散热器出水管;14-散热器进水管;l5—风扇电机;I6-进气管底部水套；17-气缸盖水套;l8-气缸体水套;A-到空调散热器去;B-由空调散热器来
当发动机工作时,在水泵4的作用下,进入水泵4中的冷却液被压入缸体水套l8中,并进入缸盖水套l7中,然后经缸盖侧向水道进入进气管底部的水套16中,对进气管6进行加热,以促进其中的混合气中的汽油蒸发、混合。在进气管6的后端装有节温器5,在冷却液温度低于82℃时,节温器阀门关闭,冷却液仅经空调散热器进水管8、空调散热器、空调散热器出水管l3流入散热器出水管3。如果空调暖风开关处于关闭,冷却液则不流经空调散热器,而直接由空调散热器进水管8经旁通管9流进散热器出水管3,最后进入水泵4,即进行小循环;在冷却液温度高于82℃时,节温器阀门打开,冷却液除进行上述小循环外,还经散热器进水管8流入散热器2中冷却降温,再沿散热器出水管3流入水泵4,即进行大循环。冷却液如此不断地循环流动,就使得发动机能在适宜的温度下进行工作。
冷却液的循环路线如图2-2所示。
图2-2 冷却液循环路线示意图
图3-3 散热器盖
（A）压力阀打开；（B）真空阀打开
1-溢流管；2-压力阀弹簧；3-压力阀；4-散热器加水口；5-真空阀
6 冷却系统的特点
传统冷却系统的作用是可靠地保护发动机，而还应具有改善燃料经济性和降低排放的作用。为此，现代冷却系统要综合考虑下面的因素：发动机内部的摩擦损失；冷却系统水泵的功率；燃烧边界条件，如燃烧室温度、充量密度、充量温度。
先进的冷却系统采用系统化、模块化设计方法，统筹考虑每项影响因素，使冷却系统既保证发动机正常工作，又提高发动机效率和减少排放。
6.1 温度设定点
发动机工作温度的极限值取决于排气门周围区域最高温度。最理想的情况是按金属温度而不是冷却液温度控制冷却系统，这样才能更好地保护发动机。由于冷却系统设定的冷却温度是以满负荷时最大散热率为基础，因此，发动机和冷却系统在部分负荷时处于不太理想状态，如市区行驶和低速行驶时，会产生高油耗和排放。
通过改变冷却液温度设定点可改善发动机和冷却系统在部分负荷时的性能。根据排气门周围区域温度极限值，可升高或降低冷却液或金属温度设定点。升高或降低温度点都各有特点，这取决于希望达到的目的。
6.2 提高温度设定点
提高工作温度设定点是一种比较受欢迎的方法。提高温度有许多优点，它直接影响发动机损耗和冷却系统的效果以及发动机排放物的形成。提高工作温度将提高发动机机油温度，降低发动机摩擦磨损，降低发动机燃油消耗。
研究表明，发动机工作温度对摩擦损失有很大影响。将冷却液排出温度提高到150℃，使气缸温度升高到195℃，油耗则下降4%-6%。将冷却液温度保持在90-115℃范围内，使发动机机油的最高温度为140℃，则油耗在部分负荷时下降10%。
提高工作温度也明显影响冷却系统的效能。提高冷却液或金属温度会改善发动机和散热气热传递传递的效果，降低冷却液的流速，减小水泵的额定功率，从而降低发动机的功率消耗。此外，可采用不同的方式，进一步减小冷却液的流速。
6.3 降低温度设定点
降低冷却系统的工作温度可提高发动机充气效率，降低进气温度。这对燃烧过程、燃油效率及排放有利。降低温度设定点可以节省发动机运行成本，提高部件使用寿命。
研究表明，若气缸盖温度降低到50℃，点火提前角可提前3℃A而不发生爆震，充气效率提高2%，发动机工作特性改善，有助于优化压缩比和参数选择，取得更好的燃油效率和排放性能。
7 冷却系统的检修
常见引起发动机过热的原因有:冷却空气流量减少(如散热器阻塞等)；散热风扇不工作；低速上坡，环境温度过高；V型皮带过松，转动效率差；以及缸体有水垢，节温器失效，水泵损坏，热敏开关失灵等。
为防止冷却液温度过高，在使用中必须保持散热器和水套清洁、冷却液数量充足、风扇皮带张紧适当，以防发动机在负荷工作时间过长。必须注意以下要点:
1.保持冷却系(尤其散热器)外部和内部清洁，是提高散热效能的重要条件。散热器外部沾有泥污或碰撞变形，均合影响风量流通，使冷却液温度过高，必要时清洗或修复。
2.按规定使用防冻冷却液，保持冷却液数量充足。正确的冷却液液面高度:当发动机处于冷态时，冷却液液面在膨胀箱内，位于最高和最低标志之间。膨胀箱内装有自动液位报警传感器，当箱内液面过低时、位于仪表板上的冷却液温度报警灯问烁，应及时予以添加。
3.应保持风扇皮带张紧力适当，风扇正常工作。皮带过松影响水循环，加剧其磨损；过紧易损坏轴承。
4.热敏开关连接良好，若有松动会影响风扇换档变速及正常运转；如果发现冷却系溢水，应及时检查节温器技术状况。
5.防止发动机大负荷、长时间工作，以免水温过高；上坡及时换档，减轻负荷。汽车长时间坡道行驶、挡住低或是环境温度较高时，应注意散热。
更换冷却液时，将仪表板的暖风开关拨至右端使暖风控制阀全开，拆下冷却液膨胀箱盖，松开水泵口软管夹箍，拉出冷却液软管，放出冷却液后再将软管夹箍拧紧。在膨胀箱中加入冷却液，直到液面高度与最高标志齐平为止。拧紧膨胀箱盖。启动发动机，直到风扇运转，将发动机熄火，检查冷却液高度，必要时补充。膨胀箱内冷却液不能注满，加注1/2即可，一般使用2年左右更换一次。
8 冷却系统智能控制
系统由于汽车运行过程中产生强烈的振动、热辐射和电磁干扰，因此对该系统电路有特殊要求：1.电路要有较高的抗振动能力，以适应不同路况、车况的要求。提高系统整体的可靠性和稳定性。2.电路应采取有效的防护隔离措施，以提高其抗干扰能力。
8.1 系统组成
该系统由电控冷却风扇、电控节温器、电控导风板、微控制机构组成。电控冷却风扇由电动机驱动；电控节温器利用电加热引起双金属片变形，由双金属片变形带动节温阀旋转运动，来改变大小循环；电控导风板由双向电动机通过传动机构使之打开或关闭；微控制机构是利用89C51开发的单片机控制系统。
8.2 单片机控制系统工作原理
由温度传感器感受发动机水温的变化，同时把温度信号转变为同其成反比关系的电压模拟信号。这些信号经过处理(电容器低通滤波、校正和电压跟随器耦合)送入A/D转换器(ADC0809)中INO信号通道。由A/D转换器把采集来的模拟电压信号转换为数字信号并读入单片机，89C510单片机89C51根据不同的输入信号分析处理去控制驱动电路，实现对节温器继电器、导风板继电器和风扇继电器的控制。即可实现对发动机冷却能力的智能控制。
8.3 单片机 系统控制过程
当发动机预热时(发动机水温(70℃)，单片机根据检测来的温度数据处理分析向执行元件发出控制信号，使其完成如下操作。
a.电控冷却风扇不工作；
b.电控导风板关闭状态；
c.电控节温器处于小循环状态。
由于导风板关闭，冷却风扇不工作，以至冷却空气不能进入散热器；同时节温器处于小循环(加热电阻丝通电)，发动机水温上升很快。当水温升至75℃，单片机根据检测来的温度数据处理分析向执行元件发出控制信号，使电控节温器的加热电阻丝断电(让其进入大循环控制状态)。当水温达到80℃时，单片机又发出指令，使电控导风板处于敞开状态。
此时可充分利用汽车行驶迎面风对散热器的冷却作用，尽量减少冷却风扇的工作时间。当水温高达95℃时，单片机经数据分析发出控制指令使电控冷却风扇工作，而让节温器仍处于大循环状态，导风板仍处于敞开状态。这时冷却系统的冷却能力最大，实现快速降温。当发动机水温降至89℃时，单片机根据采样数据分析处理发出控制指令，使执行元件完成以下操作。
a.电控冷却风扇不工作；
b.电控导风板处于敞开状态；
c.电控节温器处于大循环状态。
这样，直到发动机水温返升至95℃，电控冷却风扇又重新工作。
结 论
汽车冷却系统对汽车来说是至关重要的,发动机就如同人类的心脏,如果不好好保护就会受到威胁,现在随着科技发展,冷却系统不象以往那样只是单纯的水冷循环,现在冷却系统智能控制很受欢迎,所以在以后的汽车发展中,单纯的冷却系统不会站主导位置了,虽然智能控制要求很高,但是在高级轿车中很实用,它代表着未来冷却系统的发现方向,智能冷却系统控制将会作为标准装置在汽车上,未来一段时间在冷却系统中将占主导位置;而智能控制将会提高发动机的使用寿命,保障汽车的安全行驶,提高人身安全等原因,将来智能控制冷却系统的发展将占主导位置.
谢 辞
时间过的很快，两年的大学生活就这么结束了，有些匆忙、有些不舍，却也很充实。感谢我的母校黑龙江旅游职业技术学院让我有一段值得回忆的快乐充实的大学生活。
感谢我的辅导员XXX老师。他给予我学习上的指导和生活上的无私帮助，表示衷心感谢！祝X老师工作顺利，桃李满天下！
谢我的论文导师，XX老师，X老师在我写论文过程中为我提出了许多宝贵建议，指正了我论文中的诸多不足，使我的论文得以顺利完成，在此对导师的细心指导表示衷心感谢！
在两年的大学生活中还有很多老师和同学给予我学习和生活上的帮助，在此我向他们表示我衷心地感谢！
最后，祝母校蒸蒸日上！祝所有老师工作顺利！
参考文献
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