【正文】 economy the performance of the tyre impacts the performance of the whole car. Turn roller tester is based on the actual working conditions,develops the measurement system which can simulate vehicle actually use statement of frition coefficient,investigates the structural characteristic of the drum test rig, sets up vehicle drive resistance’s equivalence chance test way on the road and the turn tyre tester, introduce totality plan of chassis measure power machine. The system adopt measure power machine e into power, brake system use up power, and can accurate measure revolution parameter of e into and output by speed torque sensor, and put through operation obtain the accurate numerical value of roll resistance coefficient. It’s supply theory parameter with develop roll resistance coefficient test installation. Keywords： Tyre。 Sensor。而汽車輪胎是汽車重要的部件之一，它的性能對(duì)汽車的牽引力、制動(dòng)性、行駛的平穩(wěn)性、平順性、越野性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接的影響，所以說(shuō)輪胎的性能直接影響汽車的使用性能。 在輪胎滾動(dòng)過(guò)程中，循環(huán)變化的應(yīng)力應(yīng) 變導(dǎo)致能量損耗，形成輪胎滾動(dòng)阻力，也稱為輪胎滯后能量損耗。隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的需要，輪胎滾動(dòng)阻力的控制逐漸進(jìn)入人們的研究范圍。 輪胎轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)的功用 由于輪胎是汽車性能的最終體現(xiàn)者 ,為了滿足汽車的各項(xiàng)性能要求 ,幾十年來(lái)對(duì)輪胎進(jìn)行了多方面的試驗(yàn)研究 ,并不斷完善試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn) ,滿足了現(xiàn)代汽車高速、安全等使用要求。輪胎力學(xué)特性的測(cè)試分為室內(nèi)試驗(yàn)和室外試驗(yàn)。室外試驗(yàn)拖車車身不可避免地會(huì)由于路面、風(fēng)的影響產(chǎn)生側(cè)傾、俯仰運(yùn)動(dòng) ,加之懸架往往選用現(xiàn)成的 ,軸轉(zhuǎn)向、變形轉(zhuǎn)向不可避免 ， 從而造成了室外試驗(yàn)數(shù)據(jù)的離散性比較大。而室內(nèi)試驗(yàn)可避免過(guò)多的環(huán)境影響 ,可嚴(yán)格控制各種試驗(yàn)條件 ,可以比較容易地改變?cè)囼?yàn)參數(shù)值的大小 ,如轉(zhuǎn)速、輪胎外傾角及側(cè)偏角等。 室內(nèi)試驗(yàn)主要設(shè)備為轉(zhuǎn)鼓式試驗(yàn)臺(tái)，轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)也稱底盤測(cè)功機(jī)，是車輛整車室內(nèi)試驗(yàn)的大型關(guān)鍵設(shè)備之一，它主要用于車輛行駛阻力的模擬，以便用室內(nèi)試驗(yàn)代替部分道路試驗(yàn)，因此被廣泛地用于汽車、農(nóng)用運(yùn)輸車的整車性能試驗(yàn)、法規(guī)檢測(cè)、裝黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 配下線調(diào)整、新產(chǎn)品開發(fā)研究等領(lǐng)域。 輪 胎轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)的發(fā)展情況 80 年代中期起，隨著我國(guó)加速發(fā)展子午線輪胎的需要，少數(shù)輪胎生產(chǎn)企業(yè)從美國(guó)、日本和德國(guó)引進(jìn)了帶有滾動(dòng)阻力試驗(yàn)工位的轉(zhuǎn)鼓式輪胎試驗(yàn)機(jī)，結(jié)合開發(fā)新型子午線輪胎和剖析外國(guó)輪胎樣品進(jìn)行了一些輪胎滾動(dòng)阻力試驗(yàn)。與此同時(shí)，輪胎滾動(dòng)阻力的測(cè)試技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。具有代表性的是天津久榮輪胎技術(shù)有限公司，它是目前我國(guó)專業(yè)研究車輪 /輪胎試驗(yàn)機(jī)的高科技企業(yè)，已經(jīng)開發(fā)投資市場(chǎng)的產(chǎn)品有多種輪胎耐久、高速性能試驗(yàn)機(jī)（分別適用于 TB、 LT、 PC、 MT、 BC 輪胎）；彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)；沖擊性能試驗(yàn)機(jī)；車輪 /輪胎不圓度試驗(yàn)機(jī)等。 研究?jī)?nèi)容 本設(shè)計(jì)采用的是單滾筒轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)，采用這個(gè)方法可以對(duì)新胎的滾動(dòng)阻力進(jìn)行比較，測(cè)試時(shí)輪胎垂直于轉(zhuǎn)鼓外表面且以穩(wěn)定的狀態(tài)向前自由滾動(dòng)，而車輪所受的垂直載荷則由液壓加載機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。系統(tǒng) 采用電動(dòng)機(jī)輸入動(dòng)力，制動(dòng)電機(jī)消耗功率，并能通過(guò)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器準(zhǔn)確測(cè)量輸入和輸出的轉(zhuǎn)矩參數(shù)，進(jìn)而通過(guò)運(yùn)算得到滾動(dòng)阻力系數(shù)的準(zhǔn)確值。 設(shè)計(jì)的主要具體內(nèi)容包括 : 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 （ 1）滾動(dòng)阻力系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)的總體方案確定； （ 2）對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和制動(dòng)電機(jī)的選擇； （ 3）加載機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)； （ 4）運(yùn)動(dòng)關(guān)系的分析及試驗(yàn)結(jié)果的運(yùn)算和處理。其中，道路阻力分量是指由不平路面、塑性路面和濕路面等道路情況引起的附加阻力；輪胎側(cè)偏阻力分量是指由輪胎的側(cè)向載荷使輪胎側(cè)偏而產(chǎn)生的附加輪胎縱向阻力。 當(dāng)充氣輪胎在理想路面（通常指平坦的干、硬路面）上直線滾動(dòng)時(shí)，其外緣中 心對(duì)稱面與輪胎滾動(dòng)方向一致，所受到的與滾動(dòng)方向相反的阻力即為本設(shè)計(jì)中所說(shuō)的輪胎滾動(dòng)阻力。 1．彈性遲滯阻力 胎體變形所引起的輪胎材料遲滯作用是造成輪胎滾動(dòng)阻力的主要原因。當(dāng)車輪在力或力矩作用下滾動(dòng)時(shí)，對(duì)輪胎胎面上的每一單元 而言，其壓縮與回彈的過(guò)程將重復(fù)不斷地進(jìn)行。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(yīng)，將它稱之為彈性遲滯阻力。 當(dāng)輪胎等效系統(tǒng)滾動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)的“彈簧 阻尼單元”便開始做功，并將其轉(zhuǎn)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。 在輪胎接觸印跡內(nèi)，路面與滾動(dòng)單元帶之間在哪縱向及橫向?qū)a(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即所謂的“部分滑動(dòng)”。 圖 輪胎等效系統(tǒng)模型 像風(fēng)扇一樣，輪胎的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致氣流損失，但可將其看做是對(duì)整個(gè)車輛氣流影響的一部分。 綜上所述，車輪在干、硬的平路面行駛，其滾動(dòng)阻力 RF 包括彈性遲滯阻力 FR,彈性遲滯 、摩擦阻力 FR,摩擦 和風(fēng)扇阻力 FR,風(fēng)扇 三部分，即： ，風(fēng)扇摩擦彈性遲滯 RRRR FFFF ??? , （ ） 試驗(yàn)表明，在 128~152km/h 速度范圍內(nèi)， 90%~95%輪胎的破壞是由內(nèi)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。實(shí)際上，式 表達(dá)的各個(gè)分量（如彈性分量與摩擦分量）均無(wú)法單獨(dú)分開測(cè)量，因此有用的還是綜合表達(dá)式。整車道路測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)是：道路狀況和基本條件是真實(shí)的，但由于輪胎重復(fù)試驗(yàn)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(cè)試中很難保證指定的試驗(yàn)參數(shù)。在 室內(nèi)試驗(yàn)條件下，裝有試驗(yàn)輪胎的車輪被放在可以動(dòng)的滾動(dòng)表面上，試驗(yàn)數(shù)據(jù)可由車輪連接桿系上的力傳感器獲得。 表 輪胎試驗(yàn)臺(tái)的類型及特點(diǎn) 試驗(yàn)類型 簡(jiǎn)圖 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 外支撐試驗(yàn)臺(tái) 空間足夠大， 輪胎易于安裝 很難實(shí)現(xiàn)濕 路面測(cè)量 內(nèi)支撐試驗(yàn)臺(tái) 胎面可換，能實(shí) 現(xiàn)濕路面測(cè)量 空間有限，輪 胎不易安裝 平板試驗(yàn)臺(tái) 底座平坦，與實(shí) 際情況更吻合 導(dǎo)向困難，振 動(dòng)引起腐蝕 最常用的是外支撐試驗(yàn)臺(tái)，外支撐試驗(yàn)臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)是成本相對(duì)較低，承載能力高，且結(jié)構(gòu)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(dǎo)向元件，以保黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 證車輪定位，而且還可方便車輪的安裝。 對(duì)內(nèi)支撐試驗(yàn)臺(tái)而言，離心力的作用可使車輪胎面很容易地固定于試驗(yàn)臺(tái)面。然而，車輪上的有限空間不利于車輪的安裝和控制。與平板試驗(yàn)臺(tái)相比，在車輪載荷相同的情況下，內(nèi)支撐試驗(yàn)臺(tái)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(yīng)增加。必要時(shí)可引入校正因子，以保證其測(cè)量結(jié)果與平面測(cè)量結(jié)果相吻合。通過(guò)變換 不同滾板，可在一定條件下實(shí)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(dòng)可能會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。 本設(shè)計(jì)選用的就是外支撐試驗(yàn)臺(tái)。 圖 轉(zhuǎn)鼓輪胎試驗(yàn)臺(tái) 工作原理是 由電力測(cè)功機(jī)驅(qū)動(dòng)的試驗(yàn)輪胎放在轉(zhuǎn)鼓上，輪胎上加載垂直載荷 W ，黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 轉(zhuǎn)鼓軸連接著作為制動(dòng)裝置的測(cè) 功器。 試驗(yàn)設(shè)備及技術(shù)條件 轉(zhuǎn)鼓技術(shù)條件 由于鋼帶式試驗(yàn)機(jī)價(jià)格昂貴，目前在室內(nèi)進(jìn)行輪胎滾動(dòng)阻力試驗(yàn)的設(shè)備仍以轉(zhuǎn)鼓式試驗(yàn)機(jī)為主。 ISO18164在考慮到各國(guó)設(shè)備情況和鼓面曲率對(duì) 試驗(yàn)結(jié)果的影響后，一方面作出了轉(zhuǎn)鼓直徑應(yīng)在 ～ 3m之間的規(guī)定；另一方面指出，在不同直徑的轉(zhuǎn)鼓上測(cè)得的輪胎滾動(dòng)阻力值也不同，并給與了校正公式。這里選擇直徑為 。 汽車在干燥滾筒上的驅(qū)動(dòng)過(guò)程是一個(gè)摩擦過(guò)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(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。 3． 轉(zhuǎn)鼓寬度 轉(zhuǎn)鼓測(cè)試面寬度應(yīng)大于輪胎胎面的寬度， 選擇試驗(yàn) 輪胎直徑為 ~，寬約為 ，所以轉(zhuǎn)鼓寬度選為 。C 。 5． 試驗(yàn)條件 本項(xiàng)試驗(yàn)的內(nèi)容為在一定的輪胎充氣壓力下測(cè)量輪胎的滾動(dòng)阻力，在試驗(yàn)過(guò)程中，允許輪胎氣壓有所增大（封閉式氣壓） 。 （ 2）載荷指數(shù)小于 122的試驗(yàn)速度 轉(zhuǎn)鼓速度為 80km/h，如有需要，可采用 120km/h的 轉(zhuǎn)鼓速度。 （ 2） 溫度調(diào)節(jié) 充氣輪胎在試驗(yàn)場(chǎng)所的溫度環(huán)境中放置一定時(shí)間，以便達(dá)到熱平衡，通常在 6h后溫度達(dá)到平衡。 （ 4） 初步確定試驗(yàn)方案 測(cè)量并記錄的內(nèi)容包括： ① 試驗(yàn)轉(zhuǎn)鼓速度 v（ km/h）； ② 垂直于轉(zhuǎn)鼓表面的輪胎載荷 W； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 ③ 充氣壓力； ④ 驅(qū)動(dòng)輪胎的轉(zhuǎn)矩 tT ，作用于轉(zhuǎn)鼓的制動(dòng)力矩 dT ； ⑤ 試驗(yàn)轉(zhuǎn)鼓半徑 R（ m）； ⑥ 選擇的試驗(yàn)方 法 ??6 。當(dāng)彈性輪胎在硬質(zhì)的鋼制光滾筒上滾動(dòng)時(shí)，輪胎的變形是主要的，此時(shí)由于輪胎內(nèi)部摩擦產(chǎn)生彈性遲滯損失，使輪胎變形時(shí)對(duì)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(zhì)的分子間的摩擦，最后轉(zhuǎn)化為熱能而消失在大氣中。 因?yàn)闈L動(dòng)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(gòu)造、材料、氣壓等有關(guān)，所以，對(duì)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(dòng)時(shí)輪胎的變形量就越小，也就是說(shuō)彈性遲滯損失就越小，故滾動(dòng)阻力系數(shù)隨滾筒半徑的增大而減小。 （ 3） 目前我國(guó)在用的底盤測(cè)功機(jī)滾筒表面有兩種，一種是常見(jiàn)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(zhì)合金，前者由于滾筒表面較光滑，其附著系數(shù)約為 ，試驗(yàn)用的東風(fēng)車在 50km/h 工況下檢測(cè)最大底盤輸出功率時(shí)，其滑移率約為 8%，也就是說(shuō)，汽車車輪在行走時(shí)，除滾動(dòng)阻力外還有滑拖，致使被檢測(cè)車輪發(fā)熱，增大了滾動(dòng)阻力損失，同時(shí)由于速度的誤差，引起了所測(cè)功率的誤差。 （ 4） 滾筒中心距 L 是指底盤測(cè)功機(jī)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(duì)車輪支承力也隨之增大，這樣將導(dǎo)致車輛在測(cè)功機(jī)臺(tái)架上的運(yùn)行滾動(dòng)阻力增加。因此如果以底盤測(cè)功機(jī)作為法定計(jì)量設(shè)備，其滾簡(jiǎn)直徑、中心距、表面處理以及加載方式必須標(biāo)準(zhǔn)化。 本章小結(jié) 本章主要確定了轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)的總體設(shè)計(jì)方案 以及 測(cè)量方法， 詳述了輪胎滾動(dòng)阻力的力學(xué)特性 ,并對(duì)滾筒 裝置和輪胎的尺寸參數(shù) 范圍 進(jìn)行了選擇 ， 探討 了試驗(yàn)設(shè)備以及技術(shù)條件 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 第 3 章 電機(jī) 和傳感器 的選擇 選擇電動(dòng)機(jī) 選擇電動(dòng)機(jī)的內(nèi)容包括 :電動(dòng)機(jī)類型、結(jié)構(gòu)型式、容量和轉(zhuǎn)速，要確定電動(dòng)機(jī)具體型號(hào)。 ② 根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變化范圍和啟動(dòng)頻率程度等要求，并考慮電動(dòng)機(jī)的溫升限制、過(guò)載能力和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，選擇電動(dòng)機(jī)功率，并確定冷卻通風(fēng)方式。過(guò)大的備用功率會(huì)使電動(dòng)機(jī)效率降低，對(duì)于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其功率因數(shù)將變壞，并使按電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩校驗(yàn)強(qiáng) 度的生產(chǎn)機(jī)械造價(jià)提高。 ④ 根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)，確定電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)和類型。 除此之外，選擇 電動(dòng)機(jī)還必須符合節(jié)能要求，考慮運(yùn)行可靠性、設(shè)備的供貨情況、備品備件的通用性、安裝檢修的難 易，以及產(chǎn)品價(jià)格、建設(shè)費(fèi)用、運(yùn)行和維修費(fèi)用、生產(chǎn)過(guò)程中前期與后期電動(dòng)機(jī)功率變化關(guān)系等各種因素。 交流電機(jī)包括異步電機(jī)和同步電機(jī)兩類。對(duì)于交流異步電動(dòng)而言，其轉(zhuǎn)速為pfn 60?（ 1s） (r/min)。 本試驗(yàn)采用 YVP(IP44)系列變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)，并輔助以變頻器進(jìn)行調(diào)速控制。 電動(dòng)機(jī)的容量主要由運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)熱條件限定，再不變或變化很小的載荷下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，只要其電動(dòng)機(jī)