【導(dǎo)讀】為防止文章剽竊，維護(hù)版權(quán)正當(dāng)權(quán)益，特上傳該文章。其他人所有均為侵權(quán)剽竊。兩系統(tǒng)聯(lián)機(jī)后，各自獨(dú)立的功能完全保留，消除了測試過程中的“人為的。誤差”因素，提高了測試精度，使汽車排放測試達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)的水平。

　　

【正文】 數(shù)量可分為單轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺和雙轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺 [7]。雙轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺，主要用于汽車維修企業(yè)。在試驗(yàn)臺上利用慣性飛輪的轉(zhuǎn)動慣量來模擬汽車旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)動慣量及汽車直線運(yùn)動質(zhì)量的慣量，采用電磁離合器自動或手動切換飛輪組合，在允許的誤差范圍內(nèi)滿足汽車的慣量模擬，而汽車在運(yùn)行過程中所受的空氣阻力非驅(qū)動輪的滾動阻力及爬坡阻力等則采用功率吸收加載裝置來模擬。路面模擬則通滾筒表面來實(shí)現(xiàn)，即以滾筒的表面取代路面，滾筒的表面相對于汽車作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動在系留及車偃等安全措施 保障下通過控制 系統(tǒng)可對加載裝置及慣性模擬系統(tǒng)進(jìn)行自動或手動控制，以實(shí) 現(xiàn)對車輛的動力性如加速性能，汽車底盤輸出功率，底盤輸出最大驅(qū)動力?；行阅?，車速表校驗(yàn)，里程表校驗(yàn)等項(xiàng)目的檢測。 汽車底盤測功機(jī)主要由道路模擬系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，安全保障系統(tǒng)及引導(dǎo)系統(tǒng)組成。 20 目前在普遍使用的是單輪雙滾筒以及直徑所不同的四滾筒試驗(yàn)臺，這種試驗(yàn)臺具有安全定位方便，適用車型較的優(yōu)點(diǎn)。本文所用的 KDCG3 型測功機(jī)的臺架為四滾結(jié)構(gòu)，性能參數(shù)如表： KDCG3型底盤測功機(jī)臺架性能參數(shù) 型 號 承 載 結(jié)構(gòu)參數(shù) (mm) 慣量描述 () KDCG3 3 噸 滾筒直 徑： 218 主滾筒組： 滾筒中心距： 450 從動滾筒： 滾筒長度： 950 飛輪： 左右滾筒間距： 700 反拖電機(jī)： （ 2）原理 以模擬汽車在道路上行駛時(shí)所受到的各種阻力，飛輪組是以其轉(zhuǎn)動慣量模擬汽車加速、滑行等各種阻力。試時(shí)車驅(qū)動置，定子則到大小相等、方向相反的力矩作用，此反矩定子繞其軸擺并一定長度桿臂傳給測傳感器量裝便測定的力矩及輪相轉(zhuǎn)速換算為驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩或輸出功率。 電渦流機(jī)原理 電渦流機(jī)要由轉(zhuǎn)子和定子組成，轉(zhuǎn)子和主動滾筒相連，轉(zhuǎn)子在磁場中轉(zhuǎn)動 。定子內(nèi)沿圓周勵(lì)磁和流環(huán)，轉(zhuǎn)的外上加有鑲均分布的槽，頂渦流環(huán)間留一定的氣隙。當(dāng)定子上的勵(lì)磁線圈沒有電流通過時(shí)，轉(zhuǎn)子不受制動力矩作用；而磁線通以電時(shí)，所產(chǎn)磁的磁力線過子、空隙、渦流和子構(gòu)合路。然而，作用力和反作用力是成對出現(xiàn)的。對轉(zhuǎn)子加動力矩的同，定受與制動力大相等向相的力矩作，力圖使可軸擺的子順轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)擺動。測功器定子上安裝有一定長度的測力杠桿，并在其端部下方安裝有壓力傳感器，壓力傳感器受壓力作用而產(chǎn)生與此成正比的電信號。 汽車底盤測功機(jī)功率測量原理 設(shè)被測汽車驅(qū)動輪的輸出功率為 PC kw，汽車傳動系損耗 功率為 PI kw，輪胎打滑損耗功率為 PJ kw，底盤測功機(jī)機(jī)械摩擦損失功率為 PS kw，滾筒上消耗的功率 PE kw，則汽車驅(qū)動輪的輸出功率為 PC=PI+PJ+PS+PE，汽車傳動系損耗功 PI 可利用傳動系的傳動效率來估算；由于滾筒與電渦流機(jī)同軸緊密相連，可近似無機(jī)械損耗，即 PS=0；故電渦流機(jī)吸收的功率與滾筒上消耗的功率 PE 相等 [16]，所以只要測出電渦流機(jī)吸收的功率就可以測出被測汽車驅(qū)動輪的輸出功率 PC。 功率和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為 P=T n/9549，單位為 kw。所以只要測出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn) 速就可以得到要求的功率大小。設(shè)電渦流機(jī)的輸入轉(zhuǎn)矩為 Tm，滾筒的輸出轉(zhuǎn)矩為 TE，則有： Tm=TE。電渦流機(jī)的轉(zhuǎn)矩平衡方程為： dtTM = Tm+Jd (21) 式中： Tm為電磁轉(zhuǎn)矩，單位為 N m； Jd?/dt 為慣性轉(zhuǎn)矩，單位為 N m。 如果滾以定速度轉(zhuǎn)動， Jd?/dt=0，此穩(wěn)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩平衡方程式為： TM=Tm。由此以看出，如果 求或出 Tm，則測筒的轉(zhuǎn)矩。再由電渦的原理，我可電渦流的矩與通過勵(lì)磁線的電流正比 [17]，即 Tm=k Ia。 測功機(jī)的模擬原理 汽車道路上行過程存在駛阻力，用測測試汽性能和檢測車的術(shù)狀況，就須能模擬汽車在道路行駛所受的阻力。汽車在道路上行駛的外部阻力就不同于在測功機(jī)上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的阻力。在測功機(jī)上運(yùn)轉(zhuǎn)只有驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動，所引起的外部阻力較在道路上行駛時(shí)少 , 在測功機(jī)上不存在汽車在道路上行駛時(shí)所受的空氣阻力、爬坡阻力，以及從動輪的軸承摩擦、空氣摩擦和滾動阻力 [18]。在系留裝置及車偃等安 21 全措施保障下，通過控制系統(tǒng)可對加 載裝置及慣性模擬系統(tǒng)進(jìn)行自動控制，以實(shí)現(xiàn)對車輛的動力性檢測 [19]。 汽車行駛阻力分析 汽車在水平道路上行駛時(shí)汽車所受的行駛阻力如圖 23 所示。坡度阻力和加速阻力僅在一定行駛條件下存在 [20]。 1) 滾動阻力?？倽L動阻力表示為： Ff = Gf(N ) (22) 式中： G 是汽車重力， f 是滾動阻力系數(shù)，其中行駛速度影響較大，高速時(shí) f 迅速上升。 2) 空氣阻力。在汽車行駛速度范圍內(nèi)，根 據(jù)空氣動力學(xué)原理，空氣阻力的數(shù)值由式 (23)確定： = CDAv2 式中： CD 為空氣阻力系數(shù)； A 為迎風(fēng)面積，即汽車行駛方向的投影面積；v 為汽車與空氣的相對速度，在無風(fēng)時(shí)即為汽車的行駛速度。 由上式可知，空氣阻力與空氣阻力系數(shù) CD 和迎風(fēng)面積 A 的乘積成正比，降低 CDA 值，特別是降低 CD 值，是降低空氣阻力的主要手段。 3) 坡度阻力 汽車在縱坡度傾角為 α 的公路上行駛時(shí)，汽 車重力 G 在平行于路面方向產(chǎn)生分力。計(jì)算公式為： Fi =Gsinα = Gi (N ) (24) 式中：α 為道路坡度角； i 為坡度。 由于我國交通部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，Ⅳ級公路的坡度 i≤ 9%，所以取代 sinα 的誤差不超過 %。 加速阻力。汽車加速行駛時(shí)，需要克服其質(zhì)量加速運(yùn)動時(shí)的慣性力，稱為加速阻力。 汽車的質(zhì)量分為平移質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量兩部分。為便于計(jì)算，一將加速時(shí)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩轉(zhuǎn)化為平移質(zhì)量的慣性力矩， 并以系數(shù) δ 作為計(jì)入旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性力矩后的汽車質(zhì)量換算系數(shù)，δ 主要與汽車飛輪的轉(zhuǎn)動慣量、車輪的轉(zhuǎn)動慣量以及傳動系的傳動比有關(guān)。其值可通過式 (25)進(jìn)行計(jì)算， 2δ =1 +mI rw m1Ifigriη T (25) 式中： Iw 為汽車車輪的轉(zhuǎn)動慣量 (為驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動慣量 Iw1 和非驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動慣量 Iw2 之和 )； If 為發(fā)動機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)動慣量；單位為 kg m2； ig為變速器速比；i0 為主減速器速比；η T 為汽車傳動系的機(jī)械效率； r 為汽車車輪的滾動半徑，單位為 m。 因而汽車加速時(shí)的阻力可寫為： Fj =δ Ggddvt(N) (26) 式中：δ 為汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)； g 為重力加速度； dv/dt 為汽車行駛加速度。 綜上可得汽車在道路上行駛時(shí)所受到的綜合行駛阻力為： ∑ F =Ff +Fw+Fi+Fj (27) 汽車在底盤測功機(jī)上阻力分析 汽車在底盤測功機(jī)上運(yùn)行時(shí)，前輪被夾緊固定，僅驅(qū)動輪和滾筒做相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，此時(shí)車輛相對滾筒是靜止的，車 速為零，而滾筒表面則取代了路面。 因此，當(dāng)汽車在底盤測功機(jī)上運(yùn)行時(shí)，假設(shè)滿足非滑動條件，對驅(qū)動輪在滾筒上的情況進(jìn)行受力分析，如圖 24 所示。 水平及垂直方向受力平衡方程為： FF11+FF22))scionsαα00++((NN22+NN11))csoinsααGHk==00 28 式中： F F2 為前、后滾筒對車輪的切向反作用力； N N2 為前、后滾筒 22 對車輪的支承力； Gk 為被測汽車驅(qū)動軸落在滾筒上的載荷； H 為車橋?qū)囕喌淖饔昧?[23]。 驅(qū)動輪在滾筒上受到的滾動阻力為： 39。F f 1 =f( N+N)=fGk/cosα (29) 式中： f′為車輪與滾筒間的滾動阻力系數(shù)；α 0 為車輪在滾筒式臺架上的安置角。 在測功器工作加載時(shí)，汽車在底盤測功機(jī)上運(yùn)行時(shí)所需克服總的阻力為： ∑ FC DM =FR+Fm+Ff1 +FJ+Fj39。 (210) 式中： FR 為底盤測功機(jī)模擬加載的力； Fm 為底盤測功機(jī)內(nèi)部總的機(jī)械阻力 Ff1 為汽車驅(qū)動輪與滾筒間的滾動阻力； FJ 為底盤測功機(jī)滾筒 及軸系旋轉(zhuǎn)部件產(chǎn)生的慣性力，且 dtdvRFJ = IR2，其中 IR 為測功機(jī)滾筒等旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動慣量 R 為滾輪半徑； Fj 為驅(qū)動輪、發(fā)動機(jī)飛輪旋轉(zhuǎn)部件轉(zhuǎn)動慣量折算到車輪的慣性力，且 dtdvrFj= Iw1 +If2i g2i02?。 底盤測功機(jī)電模擬模型 此外，還希望能模擬汽車加速行駛時(shí)的慣性力。目前國內(nèi)在用汽車動力性、經(jīng)濟(jì)性檢測用底盤測功機(jī)，汽車慣量大多用飛輪組來模擬，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，特別是不能實(shí)現(xiàn)無級調(diào)整，模擬精度差等不足 [24~26]。比較汽車在道路上和在底盤測功機(jī)上的行駛阻力分析 式 (27)與 (210)，要想很好模擬汽車的行駛阻力，則將兩式右邊相等，如式 (211)， ∑ F=∑ FCDM (211) 即 F f + Fw+Fi+Fj=FR+Fm+Ff1 +FJ+Fj39。 (212) 整理得： FR=fmg++mgsinα+ m+Irw?RIRddvt?Fm?fGk/cosα (213) 式 (213)為底盤測功機(jī)動力學(xué)基本模型方程。由上式可見，當(dāng)汽車 選定 后，設(shè)風(fēng)速與車速相等， FR 即為關(guān)于速度和加速度的方程。模型可簡化為： FR= A+Bv+Cv2+( m?Mw1?MR)ddvt+mgsinα Fm (214) 式中： FR 為電渦流機(jī)的驅(qū)動力，也即加載到汽車的模擬阻力； v 為轉(zhuǎn)鼓表面速度； A 為恒定阻力系數(shù) (摩擦力 )； B 為依賴于速度的阻力系數(shù)； C 為依賴于速度平方的阻力系數(shù) (風(fēng)阻 )； m 為整車基準(zhǔn)質(zhì)量； Mw2 為汽車非驅(qū)動輪折算得到的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的等效平動質(zhì)量； MR 為滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)折算得到的等效平動質(zhì)量；α 為坡度角； Fm 為測功機(jī) 機(jī)械總摩擦阻力。 由于同時(shí)模擬了慣性質(zhì)量及行駛阻力，故從原理上能得到與路面上相同的測試結(jié)果。底盤測功機(jī)的測量原理框圖如下： 設(shè)定車速 設(shè)定牽引力 恒速恒扭 控制切換 與設(shè)定值比較 PID 調(diào)節(jié)控置 電渦流 加載裝置 可控硅管 限流保護(hù) 交流 220V 23 功率吸收裝置 汽車在底盤測功機(jī)上試驗(yàn)時(shí)，汽車的行駛阻力是靠加載裝置來模擬的，使 車輛受力情況如同在道路上行駛時(shí)一樣，用它可以吸收并測量發(fā)動機(jī)經(jīng)傳動系統(tǒng)傳至驅(qū)動車輪的功率。底盤測功機(jī)上應(yīng)用的加載裝置有以下幾種： 1) 水力測功機(jī)。這種測功器用水產(chǎn)生制動力矩。水在測功機(jī)的轉(zhuǎn)動部分 與固定部分之間起聯(lián)結(jié)作用而形成制動力 矩。調(diào)節(jié)水槽中的液面高度，可以獲得不同的制動力矩。當(dāng)水槽的高度一定時(shí)，制動力矩隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的改變而改變。這種測功器在大功率測量時(shí)性能穩(wěn)定，造價(jià)較低，但精度不高。 2) 電渦流測功機(jī)。電渦流測功機(jī)，簡稱電渦流機(jī)是利用電渦流效應(yīng)產(chǎn)生 制動力矩來起制動作用。制動力矩的大小可以通過控制勵(lì)磁電流來調(diào)節(jié)，很容易實(shí)現(xiàn)自動控制。它的功率范圍和轉(zhuǎn)速范圍都比較廣，轉(zhuǎn)速可達(dá) 1000~2500 r/min 甚至更高，功率可達(dá) 5000 kW，而且還具備低速時(shí)其制動功率大等優(yōu)點(diǎn)雙滾筒測功機(jī)加載裝置普遍采用電渦流機(jī)。 3) 電力 測功機(jī)。電力測功機(jī)與一般電機(jī)主要的不同之處是定子外殼被支 承在一對軸承上，并可以繞軸線自由擺動。在定子外殼上固定一個(gè)力臂，它與測功機(jī)構(gòu)連接，用以測定轉(zhuǎn)矩。相反，當(dāng)電樞回路有電流通過時(shí)，在磁場中會受到電磁力作用而產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)向相同的驅(qū)動力矩，這時(shí)電機(jī)作電動機(jī)運(yùn)行，以達(dá)到反拖 (測量 動力機(jī)械的摩擦功 )的目的 [11]。 擬。電渦流機(jī)工作時(shí)會產(chǎn)生大量的熱，常用水或空氣作為介質(zhì)把熱量導(dǎo)出。據(jù)此，電渦流機(jī)分成水冷式和風(fēng)冷式兩類。 滾筒裝置 (l) 滾簡直徑 底盤測功機(jī)所采用的路面模擬系統(tǒng)的滾筒一般是 直徑為216。180400mm 的鋼滾筒，按其結(jié)構(gòu)形式可分為兩滾筒和四滾筒兩種。汽車在干燥滾筒上的驅(qū)動過程是一個(gè)摩擦過程，總摩擦力由若干分力組成，如 : F 總 =F 附著 +F 阻滯 式中 :F 附著 接觸面間的附著力； F 阻滯 輪胎在滾筒上滾動變形時(shí)，由于壓縮與伸張作用之間能量的差別而消耗的能量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為阻止車輪滾動的作用力； 該兩項(xiàng)分力取決于輪胎材料、結(jié)構(gòu)和溫度。附著系數(shù)隨速度增加而下降的原因較為復(fù)雜，一方面是由于滾筒圓周速度提高，橡膠塊與滾筒之間的嵌合程度越