【文章內容簡介】 彈的過程將重復不斷地進行。對這樣一個過程，可用圖 所示的輪胎等效系統(tǒng)模型來加以解釋。在輪胎等效系統(tǒng)模型中，假定車輪的外圓周與輪輞之間由一些徑向布置的線性彈簧和阻尼單元支撐；此外，車輪胎面也假定由一系列切向排列的彈簧和阻尼單元 就能充分作用，因而就生成附加的摩擦效應，將它稱之為彈性遲滯阻力。輪胎胎面的彈簧和阻尼特性對路面附著力也有影響，選用低阻尼的胎面材料會導致附著摩擦力降低。 當輪胎等效系統(tǒng)滾動時，對應的“ 彈簧 阻尼單元”便開始做功，并將其轉化為熱，所產(chǎn)生的彈性 遲滯阻力等于消耗的阻尼與行駛距離之比。 2．摩擦阻力 在圖 所示的輪胎等效系統(tǒng)模型中，由一系列彈簧 阻尼組成的單元連續(xù)滾動進黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 5 入輪胎接觸 印跡區(qū)，由此相應的輪胎外圓圓弧就被壓成對應的弦長，即“輪胎接地長度” 。在輪胎接觸印跡內，路面與滾動單元帶之間在哪縱向及橫向將產(chǎn)生相對運動，即所謂的“部分滑動”。由于部分滑動引起輪胎磨損，其能量被轉換成熱，由此產(chǎn)生了車輛動力傳動系統(tǒng)不得不克服的附加阻力。 圖 輪胎等效系統(tǒng)模型 像風扇一樣，輪胎的旋轉運動會導致氣流損失，但可將其看做是對整個車輛氣流影響的一部分。因此，通常將風扇效應阻力加到總的車輛空氣阻力中。 綜上所述，車輪在干、硬的平路面行駛，其滾動阻力 RF 包括彈性遲滯阻力彈性遲滯,RF 、摩擦阻力 摩擦,RF 和風扇阻力 ，風扇RF 三部分，即： ，風扇摩擦彈性遲滯 RRRR FFFF ??? , （ ） 試驗表明，在 128152km/h 速度范圍內， 90%95%輪胎的破壞是由內部遲滯作用引起的，而 2%10%則歸咎于 輪胎與地面的摩擦，僅有 %%歸咎于空氣阻力。因此，輪胎在硬路面上的滾動阻力主要由胎體變形所引起的輪胎材料遲滯作用造成。實際上，式（ 21）表達的各個分量（如彈性分量與摩擦分量）均無法單獨分開測量，因此有用的還是綜合表達式。 滾動阻力系數(shù)的測定方法 一般可采用兩種不同的 方法測量輪胎的總滾動阻力，即整車道路測試和室內臺架黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 6 測試。整車道路測試的優(yōu)點是：道路狀況和基本條件是真實的，但由于輪胎重復試驗所必要的外部環(huán)境，如天氣、道路及交通條件等外在因素的干擾和不定性，測試中很難保證指定的試驗參數(shù)。而以上問題在室內固定輪胎試驗臺測試中可以避免。在室內試驗條件下，裝有試驗輪胎的車輪被放在可以動的滾動表面上，試驗數(shù)據(jù)可由車輪連接桿系上的力傳感器獲得。 輪胎轉鼓試驗臺的類型 選擇 根據(jù)滾動面情況的不同，輪胎試驗臺基本上可分為三種類型 ??2 （見 表 的說明） ： （ 1）外支撐試驗臺； （ 2）內支撐試驗臺； （ 3）平板試驗臺。 表 輪胎試驗臺的類型及特點 試驗類型 簡圖 優(yōu)點 缺點 外支撐試驗臺 空間足夠大， 輪胎易于安裝 很難實現(xiàn)濕 路面測量 內支撐試驗臺 胎面可換，能實 現(xiàn)濕路面測量 空間有限，輪 胎不易安裝 平板試驗臺 底座平坦，與實 際情況更吻合 導向困難，振 動引起腐蝕 最常用的是外支撐試驗臺，外 支撐試驗臺的優(yōu)點是成本相對較低，承載能力高，且結構緊湊，車輪周圍留有較大的空間，不但可容納各種不同的車輪導向元件，以保證車輪定位，而且還可方便車輪的安裝。但由于離心力的作用，很難在外轉鼓上設置黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 7 不同的道路條。 對內支撐試驗臺而言，離心力的作用可使車輪胎面很容易地固定于試驗臺面。因此，內支撐試驗臺特別適合于進行不同類型 路面的試驗，比如確定輪胎濕胎面的滾動特性。然而，車輪上的有限空間不利于車輪的安裝和控制。由于弧形支撐面的影響，所有的支撐試驗臺基本上都存在測量誤差。與平板試驗臺相比，在車輪載荷相同的情況下，內支撐 試驗臺使輪胎接觸印跡和變形量增大，從而摩擦阻力和彈性遲滯阻力也相應增加。如果滾動卷筒半徑與車輪半徑相比較大，其測量誤差就可控制在較小范圍內。必要時可引入校正因子，以保證其測量結果與平面測量結果相吻合。 平板試驗臺在最大程度上保證了輪胎的滾動表面，為車輪控制和車輪運動提供了寬闊的空間，同時也方便了輪胎的安裝。通過變換不同滾板，可在一定條件下實現(xiàn)道路條件的改變，同樣也適用于 濕道路條件，但由于支撐面振動可能會產(chǎn)生測量誤差。為解決滾板的導向問題，需要的技術成本較高，另外，滾板的磨損也增加了運行成本。 本設計選用的就 是外支撐試驗臺。 滾動阻力系數(shù)的測量與計算 在輪胎試驗臺上測量輪胎的滾動阻力系數(shù) 的方法 ， 是用 轉鼓輪胎試驗臺 ，如 圖 所示。 ??3 圖 轉鼓輪胎試驗臺 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 8 工作原理是 由電力測功機驅動的試驗輪胎放在轉鼓上，輪胎上加載垂直載荷 W ，轉鼓軸連接著作為制動裝置的測功器。實驗中測出驅動輪胎的轉矩 tT 和作用于轉鼓的制動力矩 dT ，則滾動阻力系 數(shù) f 為 )( rRWr rTRTf dt ??? （ ） 式中 ： tT — 驅動輪胎的轉矩 dT — 轉鼓的制動力矩 R — 轉鼓的半徑 r — 輪胎的動力半徑 W — 作用于輪胎上的垂直載荷 試驗設備及技術條件 轉鼓技術條件 由于鋼帶式試驗機價格昂貴，目前在室內進行輪胎滾動阻力試驗的設備仍以轉鼓式試驗機為主。但是現(xiàn)用設備的轉鼓直徑不盡相同，有 、 、 、 2m、 、3m等。 ISO18164在考慮到各國設備情況和鼓面曲率對試驗結果的影響后，一方面作出了轉鼓直徑應在 ～ 3m之間的規(guī)定；另一方面指出，在不同直徑的轉鼓上測得的輪胎滾動阻力值也不同，并給與了校正公式。但是該公式系一近似計算公式 ，輪胎與轉鼓接觸面上的力分布的改變并非一簡單的幾何形狀的改變，還與輪胎各部件剛度等諸多因素有關 ??4 。這里選擇直徑為 。 轉鼓表面應為光滑的鋼制表面或有紋理的表面，轉鼓表面應保持清潔。 汽車在干燥滾筒上的驅動過程是一個摩擦過程 ??5 ，總摩擦力由若干分力組成，如： 阻滯附著總 FFF ?? （ ） 式中： 附著F —— 接觸面間的附著力； 阻滯F —— 輪胎在滾筒上滾動變形時，由于壓縮與伸張作用之間能量的差別而消耗的能量，進而轉化為阻止車輪滾動的作用力； 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 9 該兩項分力取決于輪胎材料、結構和溫度。 附著系數(shù)隨速度增加而下降的原因較為復雜，一方面是由于滾筒圓周速度提高，接觸面的溫升加快，很快在滾筒表面形成了一層橡膠膜，降低了附著系數(shù)。 (3)轉鼓寬度 轉鼓測試面寬度應大于輪胎胎面的寬度，輪胎直徑為 ，寬為 ，所以 轉鼓寬度選為 。 3． 溫度環(huán)境 (1)標準條件 標準室溫是指在距輪胎側 1m處的輪胎旋轉軸上測得的溫度，應為 25176。 C。 (2) 轉鼓表面溫度 注意確保測量開始時轉鼓表面的溫度與室溫大致相同。 4． 試驗條件 本項試驗的內容為在一定的輪胎充氣壓力下測量輪胎的滾動阻力，在試驗過程中，允許輪胎氣壓有所增大（封閉式氣壓） 。 5． 試驗速度 （ 1）載荷 指數(shù)不小于 122的試驗速度 速度級在 K到 M之間的輪胎轉鼓速度為 80km/h，速度級在 F到 J之間的輪胎轉鼓 速度為 60 km/h。 （ 2）載荷指數(shù)小于 122的試驗速度 轉鼓速度為 80km/h，如有需要，可采用 120km/h的轉鼓速度。 試驗步驟 （ 1） 磨合 為了保證測量結果的重復性，早開始試驗之前，應使輪胎有一個初始的磨合過程，然后再使之冷卻。 （ 2） 溫度調節(jié) 充氣輪胎在試驗場所的溫度環(huán)境中放置一定時間，以便達到熱平衡，通常在 6h后溫度達到平衡。 （ 3） 壓力調整 溫度調節(jié)結束后，將充氣壓力調整到試驗壓力， 10min后再檢查一遍。 （ 4） 初步確定試驗方案 測量并記錄的內容包括： 1）試驗轉鼓速度 v（ km/h）； 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 10 2）垂直于轉鼓表面的輪胎載荷 W； 3）充氣壓力； 4） 驅動輪胎的轉矩 tT ，作用于轉鼓的制動力矩 dT ； 5）試驗轉鼓半徑 R（ m）； 6）選擇的試驗方法 。 ??6 滾動阻力對汽車底盤輸出功率測定值的影響分析 車輪滾動時 ，輪胎與路面的接觸區(qū)域產(chǎn)生法向、切向的相互作用力以及相應的輪胎和支承路面的相對剛度決定了變形的特點。當彈性輪胎在硬質的鋼制光滾筒上 滾動時，輪胎的變形是主要的，此時由于輪胎內部摩擦產(chǎn)生彈性遲滯損失，使輪胎變形時對它做的功不能全部收回，此能量消耗在輪胎各組成分相互間的摩擦以及橡膠、簾線等物質的分子間的摩擦，最后轉化為熱能而消失在大氣中。這種損失即為彈性物質的遲滯損失。 因為滾動阻力系數(shù)與模擬路面的滾筒種類、行駛車速以及輪胎的構造、材料、氣壓等有關，所以，對其影響因素分析是非常必要的，具體分析如下： (1)若滾筒的半徑 r越大，在車輪滾動時輪胎的變形量就越小，也就是說彈性遲滯損失就越小，故滾動阻力系數(shù)隨 滾筒半徑的增大而減小。 (2)在加工過程中滾筒的橢圓度、同軸度越小，輪胎在滾筒上的運轉就越平穩(wěn)，當車速一定時滾動阻力系數(shù)的波動范圍就越小，所以說，滾動阻力系數(shù)隨滾筒加工精度的提高而減小。 (3)目前我國在用的底盤測功機滾筒表面有兩種，一種是常見的光滾筒即表面未經(jīng)處理的滾筒，另一種是滾筒表面噴涂有耐磨硬質合金，前者由于滾筒表面較光滑，其附著系數(shù)約為 ，試驗用的東風車在 50km/h 工況下檢測最大底盤輸出功率時，其滑移率約為 8%，也就是說，汽車車輪在行走時，除滾動阻力外還有滑拖，致使被檢測車輪發(fā)熱，增大了 滾動阻力損失，同時由于速度的誤差，引起了所測功率的誤差。后者采用表面噴涂技術，將滾筒表面的附著系數(shù)提高到 左右，接近于一般水泥路面的附著系數(shù)，則可避免滑拖現(xiàn)象。 (4)滾筒中心距 L 是指底盤測功機前后兩排滾筒支承軸線之間的距離，隨著滾筒中心距的增加，汽車車輪的安置角隨之增大，前后滾筒對車輪支承力也隨之增大，這樣將導致車輛在測功機臺架上的運行滾動阻力增加。 綜上所述滾筒直徑、安置角、滾筒表面質量、滾筒中心距對滾動阻力有很大的影黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 11 響，由于部分底盤測功機僅顯示功率吸收裝置的吸收功率，所以同一輛車在不同臺架上 測得的數(shù)值不同。因此如果以底盤測功機作為法定計量設備，其滾簡直徑、中心距、表面處理以及加載方式必須標準化。 輪胎氣壓對滾動阻力系數(shù)影響很大，氣壓低時在硬路面上輪胎變形大，滾動時遲滯損失增加，為了減少該項所引起的檢測誤差，要求在動力性檢測前必須將輪胎氣壓充至標準氣壓。 ??7 本章小結 本章主要確定了轉鼓試驗臺的總體設計方案的目的和測量方法， 詳述了輪胎滾動阻力的力學特性 ,并對滾筒 裝置和輪胎的尺寸參數(shù)進行了選擇 ， 探討 了試驗設備以及 技術條件 。同時也分析了滾動阻力對汽車底盤輸出功率測定值的影響 。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 12 第 3 章 電機的選擇 電力測功機的功用 電力測功機的應用情況 電力測功機是測功機家族中比較有發(fā)展?jié)摿Φ囊粋€分支。電力測功機就是利用直流電機或者交流電機作為轉換元件，將電能轉換成電機轉子的機械能，以轉矩形式為軸承電機加載；并通過對輸出功率的測試，是一種全功能（有電動工況又有發(fā)電工況）、高性能的重要檢測設備。在這些功能中，很大一部分是針對電機的。它是被測電機的加載設備，是電機制造和產(chǎn)品研發(fā)過 程中重要的性能測試和檢測設備之一。它通過軸連接器與被測電機同軸對接，用于模擬和控制被測電機的負載，以測量電機的轉矩、轉速、電流、電壓、功率、效率等參數(shù)，以及其他特殊的動力試驗測試項目，如安全性試驗、動平衡試驗等。 國內通常把直流測功機和交流測功機統(tǒng)稱為電力測功機。電力測功機目前大都采用直流測功機，這是因為直流電機的調速性能好，控制簡單。但直流電機由于換向器的影響，不能適用于高速運行，因此在轉速很高的情況下，往往采用機械減速裝置。 電力測功機的結構原理 電力測功機 利用電機測量各種動力機械軸上輸出的轉 矩，并結合轉速以確定功率的設備。因為被測量的動力機械可能有不同轉速，所以用作電力測功機的電機必須是可以平滑調速的電機。目前用得較多的是直流測功機、交流測功機和渦流測功機。 直流測功機由直流電機、測力計和測速發(fā)電機組合而成。直流電機的定子由獨立的軸承座支承，它可以在某一角度范圍內自由擺動。機殼上帶有測力臂，它與測力計配合，可以檢測定子所受到的轉矩。根據(jù)直流電機原理，電機的電磁轉矩同時施加于定子和轉子。定子所受到的轉矩與