[CAD圖紙全套]HLJITD60底盤測功機(jī)設(shè)計

本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 盤測功機(jī)設(shè)計 院系名稱 ： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級 ： 車輛工程 07 學(xué) 生姓名 ： 崔士杰 指導(dǎo)教師 ： 崔宏耀 職 稱 ： 副教授 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二一一年六月 s 07011龍江工程學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 I 摘 要 底盤測功機(jī)是一種不解體檢驗車輛性能的研發(fā)檢測設(shè)備，采用現(xiàn)代電測和計算機(jī)技術(shù)，仿真模擬各種路面行駛阻力，能很好的改善試驗人員的試驗環(huán)境 ,消除了試驗重復(fù)性，顯著縮 短了試驗周期，在某些方面可獲得精度更高、更全面和更深入的試驗結(jié)果。 本設(shè)計的主要目的是開發(fā)適用于節(jié)油車性能測試的底盤測功機(jī)，為節(jié)油車的開發(fā)研究提供試驗平臺。 文章首先介紹了背景及其意義、底盤測功機(jī)的發(fā)展情況及其主要工作方向；在此基礎(chǔ)上對底盤測功機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計，分析節(jié)油車路面阻力 , 建立了底盤測功機(jī)動力學(xué)模型；選擇了交流發(fā)電機(jī)作為底盤測功機(jī)的加載裝置，并建立了交流電力測功機(jī)的控制模型，設(shè)計了底盤測功機(jī)的測量和控制系統(tǒng)：脈寬調(diào)制 (統(tǒng)，該系統(tǒng)為底盤測功機(jī)提供制動力，以確保正確加載，模擬道路工況。 設(shè)計 基于 過 低控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。 最后對底盤測功機(jī)的測控軟件進(jìn)行了設(shè)計。以先進(jìn)的測試?yán)砟睢败浖磧x器”為指導(dǎo)，軟件的設(shè)計結(jié)合高內(nèi)聚低耦合的開發(fā)思想，基于 對測功機(jī)對象開發(fā)各子模塊。其子模塊可以方便移植應(yīng)用到其他的領(lǐng)域中。并且界面美觀，對話性強(qiáng)，操作方便，能很好的對系統(tǒng)進(jìn)行實時監(jiān)控以及各性能參數(shù)的顯示。 關(guān)鍵 詞 ： 底盤測功機(jī)； 節(jié)油車； 交流發(fā)電機(jī)； 制 黑龍江工程學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 a of to It s no in s is to In of of On of of C as C to ID to to of on is of is UI I AC 龍江工程學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 目 錄 摘要 I 1 章 緒論 1 題背景 4 盤測功機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢及應(yīng)用 2 盤測功機(jī) 研究目的和意義 3 國節(jié)能競技大賽及節(jié)油車介紹 3 計的主要內(nèi)容 5 第 2 章 底盤測功機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 6 盤測功機(jī)概述 6 盤測功機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 6 盤測功機(jī)的工作原理 7 盤測功機(jī)總體布置 8 筒裝置設(shè)計 8 筒參數(shù)選擇與校核 8 筒軸承的選擇與校核 9 載裝置的選型 10 功機(jī)的類別 10 類測功機(jī)的比較 12 載裝置的最終選型 13 流異步測功機(jī)測功原理 14 速器設(shè)計 15 動比的計算 15 算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 15 輪參數(shù)的計算與校核 16 黑龍江工程學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 的設(shè)計與校核 18 承的選擇與校核 21 性模擬裝置設(shè)計 22 車功率平衡方程 22 性飛輪系統(tǒng)參數(shù)的確定 23 它裝置的設(shè)計與選擇 23 緊裝置的設(shè)計 23 機(jī)的選擇 23 章小結(jié) 24 第 3 章 底盤測功機(jī)測試系統(tǒng)硬件設(shè)計 28 試系統(tǒng)硬件設(shè)計基本原則 25 試系統(tǒng)硬件總體設(shè)計 25 試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成 25 作原理 25 據(jù)采集單元 27 磁電流控制裝置 28 感器的選擇 29 感器的選擇原則 29 度傳感器的選擇 29 壓傳感器的選擇 30 章小結(jié) 35 第 4 章 底盤測功機(jī)阻力模擬 36 計所需使用的節(jié)油車參數(shù)的確定 33 輪轉(zhuǎn)動慣量的測量 33 油車車身迎風(fēng)面積的計算 34 油車在道路上的行駛阻力分析 34 油車的驅(qū)動力 34 油車行駛阻力 35 油車道路行駛方程的建立 36 黑龍江工程學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 、 B、 C 待定系數(shù)的確定方法 36 油車在底盤測功機(jī)上的行駛阻力分析 37 盤測功機(jī)電模擬模型的建立 38 章小結(jié) 39 第 5 章 H L J I T D 6 0 底盤測功機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計 43 擬儀器概述 43 件介紹 41 件總體設(shè)計 43 據(jù)采集模塊設(shè)計 42 擬量輸入 42 字量輸入 43 據(jù)處理模塊設(shè)計 44 制模塊設(shè)計 44 出模塊設(shè)計 47 統(tǒng)標(biāo)定 48 差分析 48 統(tǒng)標(biāo)定 49 章小結(jié) 50 結(jié)論 54 參考文獻(xiàn) 53 致謝 54 附錄 55 附錄 A 外文資料翻譯 55 買文檔送全套 紙，扣扣 414951605 黑龍江工程學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 2 黑龍江工程學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 3 黑龍江工程學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 4 第 1 章 緒 論 題背景 汽車是現(xiàn)代文明的重要組成部分，是人類智慧的結(jié)晶。然而 ，隨著汽車的保有量的不斷增加，汽車給人類帶來了的問題也日益突出，已經(jīng)嚴(yán)重危害到人類今后的生活，當(dāng)今世界關(guān)于環(huán)境和能源的問題備受關(guān)注。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展， “ 節(jié)能、環(huán)保、安全 ” 已成為未來汽車工業(yè)發(fā)展的主題，汽車的輕量化設(shè)計對提高車輛動力性、減少能源消耗與降低污染具有重要的實際意義。 為了解決這些問題，節(jié)能汽車呈現(xiàn)加速發(fā)展的趨勢，節(jié)能汽車的研發(fā)任務(wù)日趨緊迫，其研究手段需要不斷完善。 目前車輛主要的開發(fā)方式為計算機(jī)仿真、實車開發(fā)和試驗臺開發(fā)平臺三種。計算機(jī)仿真有適應(yīng)性強(qiáng)、費用低、開發(fā)周期短等優(yōu)點，但受動力系統(tǒng)復(fù)雜的數(shù) 學(xué)模型的制約，難以得到準(zhǔn)確結(jié)果，仿真結(jié)果的可信性、可用性必須通過其它途徑來檢驗。實車平臺的優(yōu)點是能夠為開發(fā)對象提供真實的運行環(huán)境，但成本高、適應(yīng)性差、測試和調(diào)節(jié)難度大。汽車底盤測功機(jī)試驗臺及與其相關(guān)的動力測試設(shè)備可以方便有效地對動力系統(tǒng)及其部件進(jìn)行性能測試，對控制策略的優(yōu)劣進(jìn)行分析和評價，在整車的開發(fā)中具有計算機(jī)仿真和實車平臺所不可替代的作用，是車輛開發(fā)的基礎(chǔ)設(shè)施。 用底盤測功機(jī)對整車進(jìn)行綜合試驗。該綜合試驗使用了功能比車載測試儀器更強(qiáng)的室內(nèi)試驗設(shè)備，消除了無需研究的因素，在某些方面可獲得精度更高 、更全面和更深入的試驗結(jié)果。 同時，車輛本身又是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，因此要加強(qiáng)對在用車輛的定期檢測，以便及時維修調(diào)整，使車輛處于良好的技術(shù)狀況。汽車底盤測功機(jī)就是其中常用的設(shè)備。 底盤測功機(jī)室內(nèi)試驗系統(tǒng)最終建立，可直接對整車控劃目標(biāo)，如動力性能、經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行全面的檢測，同時也可對動力總成控制系統(tǒng)進(jìn)行全面調(diào)試和檢測。在車輛的使用過程中，底盤測功機(jī)充分利用現(xiàn)代化檢測手段，可在汽車不解體的條件下迅速準(zhǔn)確地檢測汽車各機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)、零部件的技術(shù)狀況和使用性能，查找故障或隱患所在，采取相應(yīng)的預(yù)防措施，確保車輛在良好的技術(shù)狀況 下運行。對車輛的使用和維護(hù)同樣具有十分重要的意義。 黑龍江工程學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 5 盤測功機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀、 趨勢及應(yīng)用 國內(nèi)外的汽車底盤測功機(jī)的發(fā)展由機(jī)械式到電子式，結(jié)構(gòu)由復(fù)雜到簡單的過程。在 80年代以前，汽車試驗設(shè)備主要以機(jī)械結(jié)構(gòu)為主，如機(jī)械式測滑實驗臺，測力彈簧結(jié)構(gòu)的制動實驗臺等。汽車底盤測功機(jī)也主要以機(jī)械模擬為主，即采用飛輪模擬汽車行駛時的平移質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣量阻力，只能檢測汽車在低速行駛狀態(tài)下的參數(shù)，且精度很低。進(jìn)入 80年代，隨著汽車機(jī)電一體化的發(fā)展，汽車檢測設(shè)備也進(jìn)入了機(jī)電一體化設(shè)計階段在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的汽車檢測設(shè)備的基礎(chǔ)上，盡量 減少機(jī)械傳動環(huán)節(jié)，并采用反應(yīng)速度快的高精度傳感器，電子計算機(jī)與機(jī)械裝置相結(jié)和的方法來設(shè)計汽車檢測設(shè)備，為檢測高速行駛中的汽車的真實性能提供了可能性。此階段的汽車底盤測功機(jī)主要采用機(jī)械一電模擬方式，用飛輪模擬汽車慣性阻力，用電負(fù)荷模擬汽車的另一部分行駛阻力，大大提高了檢測的精度。當(dāng)時，德、日、美三國的很多公司紛紛投入大量的人力、物力開發(fā)研制機(jī)械一電模擬的汽車底盤測功機(jī)，并取得了很大成果。隨著研究的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)采用飛輪組來模擬汽車的慣性阻力是有級模擬。對于測定穩(wěn)定工況下的汽車性能而言，在轉(zhuǎn)鼓實驗臺上只要裝 有作為負(fù)荷的測功機(jī)就可以，而且希望旋轉(zhuǎn)部分的慣性矩盡量小，以減少慣性對測量裝置的影響；對于測定非穩(wěn)定工況的汽車性能而言，為了模擬汽車重量的影響，實驗臺旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的動能應(yīng)與行駛汽車的動能相等。因此，必須采用慣性可調(diào)的飛輪，傳動比可以改變的增速器或通過電力驅(qū)動的調(diào)節(jié)來改變實驗臺旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的動能，以適應(yīng)重量不同的各種車型的需要。這將使試驗臺結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜且增加制造成本。因此人們開始研制通用的轉(zhuǎn)鼓實驗臺，即電力汽車底盤測功機(jī)。它利用電磁力及發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)提供測功機(jī)所需要的負(fù)載。在消耗工況下，通過改變磁通量和改變負(fù)載電阻均可改 變回路中的電流。電力測功機(jī)這種實驗臺通過電信號調(diào)節(jié)模擬汽車的慣性力，實現(xiàn)了無級模擬。通過設(shè)計良好的底盤測功機(jī)測控系統(tǒng)使其能自動調(diào)節(jié) 12。 汽車底盤測功機(jī)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)發(fā)達(dá)國家的汽車制造、檢測和維修業(yè)當(dāng)中。德國申克公司生產(chǎn)的汽車底盤測功機(jī)，它自己帶有的一套控制模式能實現(xiàn)數(shù)字控制和模擬控制轉(zhuǎn)速、滑行等功能，可逼真地再現(xiàn)實際工況。還有德國的馬哈公司、美國的野馬公司、 國的 班牙的 出口到世界其他國家。 黑龍江工程學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 6 早期國內(nèi)引進(jìn)的大多是日本的模擬電子式底盤測功機(jī)。 1981年，天津公共汽車公司和交通部科學(xué)研究院參考引進(jìn)日本彌榮的 310型底盤測功機(jī)，研制出汽車性能試驗臺。 1991年，交通部公路研究所和成都汽車保修機(jī)械廠制成 10束了我國不能生產(chǎn)底盤測功機(jī)的歷史 3。 目前， 汽車底盤測功機(jī)在我國已經(jīng)有一些企業(yè)生產(chǎn)了一系列的產(chǎn)品 ， 國內(nèi)生產(chǎn)的主機(jī) (機(jī)械部分 )已接近并在某些主要指標(biāo)方面達(dá)到或超過進(jìn)口設(shè)備水平，研究現(xiàn)在主要集中在控制系統(tǒng)這一部分，與國外仍有一定差距。 近年來因電子計算機(jī)技術(shù)的高度 發(fā)展，為數(shù)掘的采集、處理及試驗數(shù)據(jù)分析提供了有效的手段，同時為模擬道路狀態(tài)準(zhǔn)備了條件，加速了底盤測功機(jī)的發(fā)展，加之各類專用軟件的開發(fā)和應(yīng)用，使底盤測功機(jī)得到了更廣泛的推廣。其未來的方向也必將伴隨著 盤測功機(jī)研究目的和意義 本設(shè) 計為全國大學(xué)生節(jié)能車比賽用車，相應(yīng)的底盤測功機(jī)。主要應(yīng)用于檢測節(jié)能車的動力性及燃油經(jīng)濟(jì)性。 既能夠測試 節(jié)能賽車的性能（包括 驅(qū)動輪輸出功率、扭矩和轉(zhuǎn)速 ）。 也可以進(jìn)行摩托車及電動車 (包括純電動車、燃料電池電動車 )的特有性能的測試。 用室 內(nèi)試驗臺架 (底盤測功機(jī) )對節(jié)油車整車進(jìn)行綜合試驗，消除了無需研究的因素，顯著縮短了試驗周期，在某些方面可獲得精度更高、更全面和更深入的試驗結(jié)果 縮短整車試驗和標(biāo)定的試驗周期，降低研制的風(fēng)險和成本，對整車和零部件總成的設(shè)計具有十分重要的指導(dǎo)意義 。 故設(shè)計本底盤測功機(jī)具有如下功能： （ 1）最高車速測試； （ 2）爬坡度測試； （ 3）底盤輸出功率測試； （ 4）校驗車速表、校驗里程表； （ 5）燃油經(jīng)濟(jì)性測試。 國節(jié)能競技大賽及節(jié)油車介紹 保活動是以本田創(chuàng)始人本田宗一郎先生最初的宗旨開展，即“如何有效利 用有限資源，不破壞公共環(huán)境，為子孫后代造福，所有行動要以此為準(zhǔn)繩”。 黑龍江工程學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 7 節(jié)能競技大賽是搭載 沖程 125托車發(fā)動機(jī)，通過動手制作賽車挑戰(zhàn)節(jié)能極限的競技賽事。該賽事人人都可以輕松參與，隊員們通過創(chuàng)意，設(shè)計出世界上獨一無二賽車參與角逐，人們不僅可以感受到“創(chuàng)造”與“交流”的樂趣，還可以體會到“低油耗就是環(huán)?！钡睦砟?。 本田希望通過“節(jié)能競技大賽”，為近年來中國不斷高漲的環(huán)保、節(jié)能意識的進(jìn)一步提高作出貢獻(xiàn)。 2007 年第 1 屆中國節(jié)能競技大賽由于報名火爆，參賽隊伍眾多，場地由原定的上海龍華機(jī)場改為上海國 際賽車場。第 2 屆 國節(jié)能競技大賽擴(kuò)大了賽事規(guī)模，吸引了很多的社會普通級別車隊參加。比賽在上海國際賽車場舉行。此次比賽全長 12040m，比賽圈數(shù)為 4 圈。競賽要求車手以不低于 25km/h 的平均車速完成比賽，測量油耗，最終耗油量最少的車隊勝出，并通過計算得出 1L 汽油所行駛的里程。 在 2010 年第 4 屆中國節(jié)能競技大賽上，我校參賽車第一次參加比賽，取得了預(yù)賽全國十五，決賽全國二十的好成績。 2011 年我校參賽車將繼續(xù)參賽。預(yù)祝取得更加優(yōu)異的成績！ 圖 龍江工程學(xué)院參賽車 黑龍江工程學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 8 計的主要內(nèi)容 設(shè)計 的主要內(nèi)容包括以下幾點： （ 1）設(shè)計 滾筒機(jī)構(gòu)、動力吸收裝置、控制與測量系統(tǒng)和輔助裝置 ， 附加飛輪系統(tǒng) 。 （ 2）對車輛在道路上和底盤測功機(jī)上兩種情況進(jìn)行阻力分析，建立車輛行駛仿真數(shù)學(xué)模型。 （ 3） 對測控系統(tǒng)的硬件部分經(jīng)行相關(guān)設(shè)計，主要包括數(shù)據(jù)的采集和放大處理等，分析系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的原因并采取一定措施進(jìn)行干擾的抑制。 （ 4） 基于 司的 件進(jìn)行測試系統(tǒng)的設(shè)計，軟件采用模塊化設(shè)計。 （ 5）分析誤差的產(chǎn)生，對程序進(jìn)行測試與標(biāo)定。 黑龍江工程學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 9 第 2 章 底盤測功機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 盤測功機(jī)概述 底盤測功機(jī)，又稱轉(zhuǎn)鼓試 驗臺，是一種室內(nèi)試驗設(shè)備。 它是通過在室內(nèi)臺架上模擬汽車道路行駛工況的方法來檢測汽車的動力性，而且還可以測量多工況排放指標(biāo)及油耗。同時能方便地進(jìn)行汽車的加載調(diào)試和診斷汽車在負(fù)載條件下出現(xiàn)的故障等。由于汽車底盤測功機(jī)在試驗時能通過控制試驗條件，使周圍環(huán)境影響減至最小，同時通過功率吸收加載裝置來模擬道路行駛阻力，控制行駛狀況，故能進(jìn)行符合實際的復(fù)雜循環(huán)試驗，因而得到廣泛應(yīng)用。底盤測功機(jī)分為兩類，單滾筒底盤測功機(jī)和雙滾筒式 。底盤測功機(jī)既可以用于汽車科學(xué)試驗，也可以用于維修。 試驗時車輛后輪帶動轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn) ，轉(zhuǎn)鼓通過聯(lián)軸 器與升速器連接再將轉(zhuǎn)矩傳遞給加載裝置，由加載裝置 提供阻轉(zhuǎn)矩，使車輛發(fā)動機(jī)受到的阻力等效于同等工況下在道路試驗中受到的阻力；風(fēng)機(jī)的風(fēng)速跟蹤車速，使車輛發(fā)動機(jī)（還有傳動箱、輪胎等）的冷卻條件與道路試驗等效。這樣車輛就可以在底盤測功機(jī)上模擬道路行駛。系統(tǒng)還配備了對速度、時間、距離、壓力等項目的測量環(huán)節(jié)，由計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制。整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)，駕駛員在顯示器的提示下按照試驗要求駕駛車輛 。一方面保證測試的重復(fù)性，別一方面便于相關(guān)數(shù)據(jù)的采集和車輛性能的調(diào)整。 近年來因電子計算機(jī)技術(shù)的高度發(fā)展，為數(shù)掘的采集、處理及 試驗數(shù)據(jù)分析提供了有效的手段，同時為模擬道路狀態(tài)準(zhǔn)備了條件，加速了底盤測功機(jī)的發(fā)展，加之各類專用軟件的開發(fā)和應(yīng)用，使汽車底盤測功機(jī)得到了廣泛的推廣 4。 盤測功機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 底盤測功機(jī)主要部分為滾筒機(jī)構(gòu)、動力吸收裝置、控制與測量系統(tǒng)和輔助裝置。附加飛輪系統(tǒng)等 。普通型道路模擬系統(tǒng)如圖 示。 黑龍江工程學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 10 圖 通型汽車底盤測功機(jī)道路模擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 盤測功機(jī)的工作原理 汽車在道路上運行過程中存在著運 動慣性、行駛阻力，要在試驗臺上模擬汽車道路運行工況，首先要解決模擬汽車整車的運動慣性和行駛阻力問題，這樣才能用臺架測試汽車運行狀況的動態(tài)性能。為此，在該試驗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動質(zhì)量的慣量，在允許的誤差范圍內(nèi)滿足汽車的慣量模擬。至于汽車在運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。路面模擬是通過滾筒來實現(xiàn)的，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)運動。在系留裝置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、滑行性能、車速表校驗、里程表校驗等項目的檢測。 5 黑龍江工程學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 11 盤測功機(jī)總體布置 圖 盤測功機(jī)布置示意圖 筒裝置設(shè)計 筒參數(shù)選擇與校核 滾筒裝置是測功機(jī)的基 本組件，其結(jié)構(gòu)和性能的好壞，將直接影響測功機(jī)的測試精度。滾筒采用鋼制空心結(jié)構(gòu)。滾筒直徑、表面狀況是影響測功機(jī)性能的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。滾筒直徑?jīng)Q定了車輪與滾筒的接觸狀況。直徑大時，滾筒曲率半徑大，車輪在滾筒上運轉(zhuǎn)接近在道路上行駛的狀況，滑轉(zhuǎn)率小，滾動阻力小，測試精度高；滾筒直徑小時，由于接觸比壓大，滑轉(zhuǎn)率大，滾動阻力大，在高速下會使傳遞功率損失 7 。同時，車輪在小直徑滾筒上滾動時會增加輪胎的摩擦力，長時間的高速運轉(zhuǎn)會使輪胎表面測試升高到臨界值，導(dǎo)致輪胎早期損壞 。 T 181762007規(guī)定摩托車底盤 測功機(jī)滾筒的直徑要大于或等于 400時國標(biāo)要求測功機(jī)的基本當(dāng)量質(zhì)量是 100就是要求測功機(jī)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動慣量加上滾筒的當(dāng)量質(zhì)量飛輪組 升速器 滾 筒 冷卻風(fēng)機(jī) 夾緊裝置 拉壓傳感器 速度傳感器 機(jī)架 測功機(jī) 黑龍江工程學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 12 為 100此按照參數(shù)的要求可以設(shè)計滾筒的尺寸為：外徑 560徑 532度為 250筒壁厚 14 滾筒表面形式可以為光滑的，也可以是表面經(jīng)過處理為粗糙的。對于測定或檢驗汽車動力性或模擬汽車行駛工況的測功機(jī)上的滾筒，其表面多為光滑的。由于本設(shè)計即為測試節(jié)油賽車的性能的轉(zhuǎn)鼓，采用光滑表面即可滿足其車輪附著力。因此轉(zhuǎn)鼓表面不采用特殊形式 。 由于滾筒只承受車身的及滾筒自身的重力，只有徑向力而不承受軸向力，所以軸承的形式選擇為深溝球軸承。 的計算 試驗時只有驅(qū)動輪在轉(zhuǎn)鼓上轉(zhuǎn)動，并按照車輪承載質(zhì)量平均分配原則，車加載在滾筒上的徑向力及滾筒自身重力和為 G =（ 3） g （ = (100 + 40)g = 1372 N 其中： 滾筒質(zhì)量，單位 車身質(zhì)量，單位 g 重力加速度 ,單位 m/ 由于徑向力 372 N，軸向力 。則 r e。由機(jī)械設(shè)計手冊查得 X=1，Y=0。 當(dāng)量載荷 P = 1372 N。 考慮到其他車型的需要，故軸承的選擇適當(dāng)增大些型號，以承受更大的軸向力。初選型號為 6207。基本額定動載 5500N。 的徑向基本額定動載荷值 61060 （ 上式中 ，所以 C 25500N （ 滿足要求，適用。 黑龍江工程學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 13 載裝置的選型 用底盤測功機(jī)測試節(jié)油車性能和檢測節(jié)油車技術(shù)狀況，就必須能模擬車輛在 道路上行駛時所受到的各種阻力。節(jié)油車行駛時內(nèi)部阻力是因為節(jié)油車傳動系的損 失而引起的，其值在 道路上和測功機(jī)上都是一樣的。節(jié)油車在道路上行駛時的外部 阻力就不同于在測功機(jī)上運轉(zhuǎn)時的阻力。在測功機(jī)上運轉(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少，在測功機(jī)上不存在節(jié)油車在道路上行駛對所受到的空氣阻力、爬坡阻力，以及從動輪的軸承摩擦、空氣阻力摩擦和滾動阻力。這些外部阻力就靠測功機(jī)加載裝置模擬，以使節(jié)油車受力狀況如同在道路上行駛。 常用的測功機(jī)有水力測功機(jī)、電渦流測功機(jī)、電力測功機(jī)及磁粉測功機(jī)等。這些測功機(jī)都是根據(jù)測功機(jī)作用力矩與測功機(jī)反作用力矩大小相等、方向相反的原理來測 量的 3。 1水力測功機(jī) 水力測功機(jī)因其單位轉(zhuǎn)動慣量的扭矩吸收能力強(qiáng)，長期以來成為大功率內(nèi)燃機(jī)試驗優(yōu)先采用的設(shè)備。目前主要有定充量水力測功機(jī)和變充量水力測功機(jī)。定充量水力測功機(jī)的吸收腔內(nèi)始終充滿具有一定壓力的水，通過調(diào)節(jié)測功機(jī)的閘套開合位置 (即調(diào)節(jié)測功機(jī)轉(zhuǎn)子與定子間的工作面積 )來改變測功扭矩大小，這類測功機(jī)穩(wěn)定性好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。變充量水力測功機(jī)又稱水渦流測功機(jī)。它是通過進(jìn)、出水閥來調(diào)節(jié)水力測功機(jī)吸功腔內(nèi)水量的多少，以達(dá)到改變其制動扭矩大小的目的。變充量水力測功機(jī)工作時水壓高，噪聲大，而且在轉(zhuǎn)速高、制動扭 矩小的區(qū)段幾乎不能穩(wěn)定工作。 2電渦流測功機(jī) 電渦流測功機(jī)利用電渦流效應(yīng)吸收驅(qū)動輪輸出轉(zhuǎn)矩和功率，具有低慣量、高精度、高穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)簡單等特點，適用于操作控制的自動化，并且功率范圍也較寬，轉(zhuǎn)速較高，響應(yīng)速度較快，測試工藝比較成熟，是目前各內(nèi)燃機(jī)制造廠主要使用的測功機(jī)之一。基于其良好的控制性、可調(diào)性以及負(fù)載穩(wěn)定性，電渦流測功機(jī)較合適用于發(fā)動機(jī)的開發(fā)和試驗。但是，傳統(tǒng)的電渦流測功機(jī)吸收功率較小，技術(shù)水平偏低，自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)中“恒流控制”和“恒速控制”兩個調(diào)節(jié)閉環(huán)共用一只調(diào)節(jié)器，導(dǎo)致恒轉(zhuǎn)矩控制和恒轉(zhuǎn)速控制 達(dá)不到精度要求。而且，與水力測功機(jī)一樣，電渦流測功機(jī)只能吸收原動機(jī)的功，將其全部轉(zhuǎn)化為熱能消耗而不能回收，也不能黑龍江工程學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 14 作為電動機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)鼓工作。由于其性能的限制，使得其精度的提高和實際應(yīng)用受到限制。 3. 磁粉測功機(jī) 磁粉測功機(jī)是根據(jù)轉(zhuǎn)子和外殼內(nèi)腔之間填充的磁粉微粒處于磁化狀態(tài)后產(chǎn)生的反力矩來測功的。當(dāng)外殼上的勵磁線圈不通電時，磁粉呈自由狀態(tài)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，磁粉受離心力的作用而附在轉(zhuǎn)子與外殼內(nèi)腔之間的間隙邊緣，不傳遞轉(zhuǎn)矩。當(dāng)線圈通電時，磁粉處于磁化狀態(tài)，沿徑向排列互相吸引，在轉(zhuǎn)子和外殼內(nèi)腔之問形成磁粉鏈，而磁粉鏈中微 粒間的引力則構(gòu)成了制動力矩。這種測功機(jī)體積小，轉(zhuǎn)矩大，在工作區(qū)域內(nèi)勵磁電流與轉(zhuǎn)矩近似里線性關(guān)系。當(dāng)勵磁電流不變時，具有等轉(zhuǎn)矩特性，響應(yīng)速度快，最大功率下可在任一工況點工作，故特別適合在大轉(zhuǎn)矩和中、低轉(zhuǎn)速工況應(yīng)用。由于高溫會引起磁粉燒結(jié)和磁勝退化，故需采取良好的冷卻措施，且不宜長期在高速狀態(tài)下使用 6。 電力測功機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和普通電機(jī)相似，由轉(zhuǎn)子和定子構(gòu)成，但與普通電機(jī)不同的是這種電力測功機(jī)的定子及其外殼不是固定在機(jī)座上，而是可以自由擺動。轉(zhuǎn)子通過軸承支撐在定子外殼上，定子外殼通過滾動軸承浮 動的支撐在支座上，定子外殼與電機(jī)底座之間用拉壓傳感器相連接。由于定子用軸承浮動支撐，所以拉壓傳感器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與定子上所作用的轉(zhuǎn)矩平衡，其大小由拉壓傳感器測出，故也稱為平衡式電力測功機(jī)，它分為直流電力測功機(jī)和交流電力測功機(jī)。 （ 1） 直流電力測功機(jī) 直流電力測功機(jī)采用復(fù)式激勵的直流電機(jī)，利用電樞繞組切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的原理，根據(jù)在不同電磁力作用下所產(chǎn)生大小不同、與轉(zhuǎn)向相反的制動力矩來控制測功機(jī)的運行狀態(tài)。直流測功電機(jī)由于控制簡單、調(diào)速平滑，性能良好，一直占據(jù)主導(dǎo)地位。然而，直流測功電機(jī)結(jié)構(gòu)上存在機(jī)械換向 器和電刷，因此具有一些無法克服的固有缺點，如造價偏高，維護(hù)困難，壽命短，單機(jī)容量和最高電壓以及最高轉(zhuǎn)速都受到一定的限制等等，導(dǎo)致直流電力測功電機(jī)在大容量、高速測功系統(tǒng)中難以廣泛應(yīng)用。 （ 2） 交流電力測功機(jī) 常用的三相交流發(fā)電機(jī)可作為最簡單的交流電力測功機(jī)。當(dāng)被測車輛直接驅(qū)動轉(zhuǎn)鼓帶動三相交流發(fā)電機(jī)時，其測得的有效功率為： 黑龍江工程學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 15 co 0 03 e （ 式中： 測得的有效功率，單位 u 交流發(fā)電機(jī)的電壓，單位 v； i 交流發(fā)電機(jī)的輸出電流，單位 A； 交流發(fā)電機(jī)的效率； 交流發(fā)電機(jī)的功率因數(shù) 7。 交流電力測功機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向與被測動力機(jī)械相同時，被測機(jī)械輸出接近空載。當(dāng)三相變頻電源降低頻率，旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速低于測功機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時，測功機(jī)工作于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向與被測機(jī)械輸出轉(zhuǎn)矩方向相反，即向被測試機(jī)械施加負(fù)載。此時，測功機(jī)將被測試機(jī)械輸出的能量轉(zhuǎn)換成電能，通輸出給大功 率電阻消耗或者回饋電網(wǎng)。 （ a） 變頻器控制的交流電力測功機(jī)轉(zhuǎn)矩曲線 （ b）能耗制動電阻控制的直流電動測功機(jī)轉(zhuǎn)矩曲線 （ c） 電渦流測功機(jī)的轉(zhuǎn)矩曲線 （ d）水力測功機(jī)的轉(zhuǎn)矩曲線 圖 類測功機(jī)轉(zhuǎn)矩特性曲線 眾所周知，測功機(jī)的使用范圍是該測功機(jī)的轉(zhuǎn)矩曲線所包圍的面積。比較圖 前，在小型通用汽油機(jī) (功率在 1 迅速發(fā)展的情況下，一般直流電力測功機(jī)或電渦流及水力黑龍江工程學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 16 測功機(jī)無法滿足其臺架試驗的要求， 直流電力測功機(jī)的靜摩擦曲線比較高，在 1小型通用汽油機(jī)的功率只有 1 能無法拖動電機(jī)運轉(zhuǎn)。電渦流測功機(jī)和水力測功機(jī)在額定轉(zhuǎn)速以下，無法恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，小型通用汽油機(jī)的轉(zhuǎn)矩可能在測功機(jī)轉(zhuǎn)矩曲線之外。 與各類水力測功機(jī)及電渦測功機(jī)相比，交流電力測功機(jī)測功范圍寬，而且可在測定原動機(jī)性能參數(shù)的同時，還以發(fā)電的形式回收能量；與水力測功機(jī)相比，它節(jié)約了水資源及相應(yīng)的配套設(shè)備，試驗場地干凈，對環(huán)境無污染，轉(zhuǎn)矩控制響應(yīng)迅速而且測量精度高；與直流電力測功機(jī)相比，也無需經(jīng)常保養(yǎng)，空間小、成本低。另外，平衡式交流 電力測功機(jī)還可以作電動機(jī)運行來拖動發(fā)動機(jī)，實現(xiàn)發(fā)動機(jī)電起動、冷磨合、摩擦功率和機(jī)械損