【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(cè)試過(guò)程中的“人為的。誤差”因素，提高了測(cè)試精度，使汽車(chē)排放測(cè)試達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)的水平。

　　

【正文】 數(shù)量可分為單轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)和雙轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái) [7]。雙轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)，主要用于汽車(chē)維修企業(yè)。在試驗(yàn)臺(tái)上利用慣性飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量來(lái)模擬汽車(chē)旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及汽車(chē)直線運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的慣量，采用電磁離合器自動(dòng)或手動(dòng)切換飛輪組合，在允許的誤差范圍內(nèi)滿足汽車(chē)的慣量模擬，而汽車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中所受的空氣阻力非驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力等則采用功率吸收加載裝置來(lái)模擬。路面模擬則通滾筒表面來(lái)實(shí)現(xiàn)，即以滾筒的表面取代路面，滾筒的表面相對(duì)于汽車(chē)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在系留及車(chē)偃等安全措施 保障下通過(guò)控制 系統(tǒng)可對(duì)加載裝置及慣性模擬系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)控制，以實(shí) 現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的動(dòng)力性如加速性能，汽車(chē)底盤(pán)輸出功率，底盤(pán)輸出最大驅(qū)動(dòng)力?；行阅?，車(chē)速表校驗(yàn)，里程表校驗(yàn)等項(xiàng)目的檢測(cè)。 汽車(chē)底盤(pán)測(cè)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(tái)，這種試驗(yàn)臺(tái)具有安全定位方便，適用車(chē)型較的優(yōu)點(diǎn)。本文所用的 KDCG3 型測(cè)功機(jī)的臺(tái)架為四滾結(jié)構(gòu)，性能參數(shù)如表： KDCG3型底盤(pán)測(cè)功機(jī)臺(tái)架性能參數(shù) 型 號(hào) 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(dòng)滾筒： 滾筒長(zhǎng)度： 950 飛輪： 左右滾筒間距： 700 反拖電機(jī)： （ 2）原理 以模擬汽車(chē)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(dòng)慣量模擬汽車(chē)加速、滑行等各種阻力。試時(shí)車(chē)驅(qū)動(dòng)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(zhǎng)度桿臂傳給測(cè)傳感器量裝便測(cè)定的力矩及輪相轉(zhuǎn)速換算為驅(qū)動(dòng)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(dòng)滾筒相連，轉(zhuǎn)子在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng) 。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(méi)有電流通過(guò)時(shí)，轉(zhuǎn)子不受制動(dòng)力矩作用；而磁線通以電時(shí)，所產(chǎn)磁的磁力線過(guò)子、空隙、渦流和子構(gòu)合路。然而，作用力和反作用力是成對(duì)出現(xiàn)的。對(duì)轉(zhuǎn)子加動(dòng)力矩的同，定受與制動(dòng)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(dòng)。測(cè)功器定子上安裝有一定長(zhǎng)度的測(cè)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(hào)。 汽車(chē)底盤(pán)測(cè)功機(jī)功率測(cè)量原理 設(shè)被測(cè)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)輪的輸出功率為 PC kw，汽車(chē)傳動(dòng)系損耗 功率為 PI kw，輪胎打滑損耗功率為 PJ kw，底盤(pán)測(cè)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(chē)驅(qū)動(dòng)輪的輸出功率為 PC=PI+PJ+PS+PE，汽車(chē)傳動(dòng)系損耗功 PI 可利用傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率來(lái)估算；由于滾筒與電渦流機(jī)同軸緊密相連，可近似無(wú)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(cè)出電渦流機(jī)吸收的功率就可以測(cè)出被測(cè)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)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(cè)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(dòng)， 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(cè)筒的轉(zhuǎn)矩。再由電渦的原理，我可電渦流的矩與通過(guò)勵(lì)磁線的電流正比 [17]，即 Tm=k Ia。 測(cè)功機(jī)的模擬原理 汽車(chē)道路上行過(guò)程存在駛阻力，用測(cè)測(cè)試汽性能和檢測(cè)車(chē)的術(shù)狀況，就須能模擬汽車(chē)在道路行駛所受的阻力。汽車(chē)在道路上行駛的外部阻力就不同于在測(cè)功機(jī)上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的阻力。在測(cè)功機(jī)上運(yùn)轉(zhuǎn)只有驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所引起的外部阻力較在道路上行駛時(shí)少 , 在測(cè)功機(jī)上不存在汽車(chē)在道路上行駛時(shí)所受的空氣阻力、爬坡阻力，以及從動(dòng)輪的軸承摩擦、空氣摩擦和滾動(dòng)阻力 [18]。在系留裝置及車(chē)偃等安 21 全措施保障下，通過(guò)控制系統(tǒng)可對(duì)加 載裝置及慣性模擬系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的動(dòng)力性檢測(cè) [19]。 汽車(chē)行駛阻力分析 汽車(chē)在水平道路上行駛時(shí)汽車(chē)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(dòng)阻力?？倽L動(dòng)阻力表示為： Ff = Gf(N ) (22) 式中： G 是汽車(chē)重力， f 是滾動(dòng)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(chē)行駛速度范圍內(nèi)，根 據(jù)空氣動(dòng)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(chē)行駛方向的投影面積；v 為汽車(chē)與空氣的相對(duì)速度，在無(wú)風(fēng)時(shí)即為汽車(chē)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(chē)在縱坡度傾角為 α 的公路上行駛時(shí)，汽 車(chē)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(guó)交通部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，Ⅳ級(jí)公路的坡度 i≤ 9%，所以取代 sinα 的誤差不超過(guò) %。 加速阻力。汽車(chē)加速行駛時(shí)，需要克服其質(zhì)量加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力，稱(chēng)為加速阻力。 汽車(chē)的質(zhì)量分為平移質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量?jī)刹糠帧楸阌谟?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(chē)質(zhì)量換算系數(shù)，δ 主要與汽車(chē)飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及傳動(dòng)系的傳動(dòng)比有關(guān)。其值可通過(guò)式 (25)進(jìn)行計(jì)算， 2δ =1 +mI rw m1Ifigriη T (25) 式中： Iw 為汽車(chē)車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 (為驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Iw1 和非驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Iw2 之和 )； If 為發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)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(chē)傳動(dòng)系的機(jī)械效率； r 為汽車(chē)車(chē)輪的滾動(dòng)半徑，單位為 m。 因而汽車(chē)加速時(shí)的阻力可寫(xiě)為： Fj =δ Ggddvt(N) (26) 式中：δ 為汽車(chē)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)； g 為重力加速度； dv/dt 為汽車(chē)行駛加速度。 綜上可得汽車(chē)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(chē)在底盤(pán)測(cè)功機(jī)上阻力分析 汽車(chē)在底盤(pán)測(cè)功機(jī)上運(yùn)行時(shí)，前輪被夾緊固定，僅驅(qū)動(dòng)輪和滾筒做相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)車(chē)輛相對(duì)滾筒是靜止的，車(chē) 速為零，而滾筒表面則取代了路面。 因此，當(dāng)汽車(chē)在底盤(pán)測(cè)功機(jī)上運(yùn)行時(shí)，假設(shè)滿足非滑動(dòng)條件，對(duì)驅(qū)動(dòng)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(duì)車(chē)輪的切向反作用力； N N2 為前、后滾筒 22 對(duì)車(chē)輪的支承力； Gk 為被測(cè)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)軸落在滾筒上的載荷； H 為車(chē)橋?qū)?chē)輪的作用力 [23]。 驅(qū)動(dòng)輪在滾筒上受到的滾動(dòng)阻力為： 39。F f 1 =f( N+N)=fGk/cosα (29) 式中： f′為車(chē)輪與滾筒間的滾動(dòng)阻力系數(shù)；α 0 為車(chē)輪在滾筒式臺(tái)架上的安置角。 在測(cè)功器工作加載時(shí)，汽車(chē)在底盤(pán)測(cè)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(pán)測(cè)功機(jī)模擬加載的力； Fm 為底盤(pán)測(cè)功機(jī)內(nèi)部總的機(jī)械阻力 Ff1 為汽車(chē)驅(qū)動(dòng)輪與滾筒間的滾動(dòng)阻力； FJ 為底盤(pán)測(cè)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(cè)功機(jī)滾筒等旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 R 為滾輪半徑； Fj 為驅(qū)動(dòng)輪、發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪旋轉(zhuǎn)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算到車(chē)輪的慣性力，且 dtdvrFj= Iw1 +If2i g2i02?。 底盤(pán)測(cè)功機(jī)電模擬模型 此外，還希望能模擬汽車(chē)加速行駛時(shí)的慣性力。目前國(guó)內(nèi)在用汽車(chē)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性檢測(cè)用底盤(pán)測(cè)功機(jī)，汽車(chē)慣量大多用飛輪組來(lái)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(wú)級(jí)調(diào)整，模擬精度差等不足 [24~26]。比較汽車(chē)在道路上和在底盤(pán)測(cè)功機(jī)上的行駛阻力分析 式 (27)與 (210)，要想很好模擬汽車(chē)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(pán)測(cè)功機(jī)動(dòng)力學(xué)基本模型方程。由上式可見(jiàn)，當(dāng)汽車(chē) 選定 后，設(shè)風(fēng)速與車(chē)速相等， FR 即為關(guān)于速度和加速度的方程。模型可簡(jiǎn)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(dòng)力，也即加載到汽車(chē)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(chē)基準(zhǔn)質(zhì)量； Mw2 為汽車(chē)非驅(qū)動(dòng)輪折算得到的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的等效平動(dòng)質(zhì)量； MR 為滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)折算得到的等效平動(dòng)質(zhì)量；α 為坡度角； Fm 為測(cè)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(cè)試結(jié)果。底盤(pán)測(cè)功機(jī)的測(cè)量原理框圖如下： 設(shè)定車(chē)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(chē)在底盤(pán)測(cè)功機(jī)上試驗(yàn)時(shí)，汽車(chē)的行駛阻力是靠加載裝置來(lái)模擬的，使 車(chē)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(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)傳至驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的功率。底盤(pán)測(cè)功機(jī)上應(yīng)用的加載裝置有以下幾種： 1) 水力測(cè)功機(jī)。這種測(cè)功器用水產(chǎn)生制動(dòng)力矩。水在測(cè)功機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分 與固定部分之間起聯(lián)結(jié)作用而形成制動(dòng)力 矩。調(diào)節(jié)水槽中的液面高度，可以獲得不同的制動(dòng)力矩。當(dāng)水槽的高度一定時(shí)，制動(dòng)力矩隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的改變而改變。這種測(cè)功器在大功率測(cè)量時(shí)性能穩(wěn)定，造價(jià)較低，但精度不高。 2) 電渦流測(cè)功機(jī)。電渦流測(cè)功機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)電渦流機(jī)是利用電渦流效應(yīng)產(chǎn)生 制動(dòng)力矩來(lái)起制動(dòng)作用。制動(dòng)力矩的大小可以通過(guò)控制勵(lì)磁電流來(lái)調(diào)節(jié)，很容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(dòng)功率大等優(yōu)點(diǎn)雙滾筒測(cè)功機(jī)加載裝置普遍采用電渦流機(jī)。 3) 電力 測(cè)功機(jī)。電力測(cè)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(duì)軸承上，并可以繞軸線自由擺動(dòng)。在定子外殼上固定一個(gè)力臂，它與測(cè)功機(jī)構(gòu)連接，用以測(cè)定轉(zhuǎn)矩。相反，當(dāng)電樞回路有電流通過(guò)時(shí)，在磁場(chǎng)中會(huì)受到電磁力作用而產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)向相同的驅(qū)動(dòng)力矩，這時(shí)電機(jī)作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，以達(dá)到反拖 (測(cè)量 動(dòng)力機(jī)械的摩擦功 )的目的 [11]。 擬。電渦流機(jī)工作時(shí)會(huì)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(lèi)。 滾筒裝置 (l) 滾簡(jiǎn)直徑 底盤(pán)測(cè)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(chē)在干燥滾筒上的驅(qū)動(dòng)過(guò)程是一個(gè)摩擦過(guò)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(dòng)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(chē)輪滾動(dòng)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