基于CAN总线的汽车底盘测功机测控系统研究.pdf

哈尔滨理工大学硕士学位论文基于博申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：王旭东20080301哈尔滨理车结构不断完善，人们对汽车性能的要求亦不断提高。汽车底盘测功机是一种不解体检验汽车性能的检测设备，采用现代电测和计算机技术，仿真模拟各种路面行驶阻力，使整车的道路试验项目移至室内进行，减少室外环境变化对测试的影响，能够很好的改善试验人员的试验环境和提高测试精度。本文设计了一种基于统按功能划分为数据采集节点、控制节点和通讯节点，并由于整个系统分工明确，有利于系统的扩展和网络化。文中首先介绍了底盘测功机的原理、结构，在详细分析汽车道路上和底盘测功机上运行受力情况的基础上，建立了测功机电模拟模型。采用电模拟阻力加载装置，不仅省去了繁琐的惯性飞轮装置，简化了底盘测功机的结构，而且实现了惯性阻力的无级模拟。在硬件设计上，给出了转矩、转速信号检测和处理电路的设计方法和具体的原理图，详细介绍了控制系统重要组成部分一一励磁控制系统的设计与实现。在控制策略上，采用转矩、转速双闭环积分分离定程度上提高了测控系统的精度。在软件设计上，给出了设计思想及主要流程图。该软件设计采用模块化编程，增强了程序的可移植性和灵活性。最后，进行系统的电磁兼容性设计，进一步保障了系统的可靠运行。关键词底盘测功机；模拟模型；积分分离y of of of of o be it of t of iS to is he is SB he to of of n of of on it he is sO it of s to of to he 1哈尔滨理is in is an or of ID is to s tO of is by of it of AN哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文基于是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：碾确 日期：于本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密口，在 年解密后适用授权书。不保密豳。(请在以上相应方框内打)作者签名：导师签名：识揭锄日期：,)008 年弓月停日日期：以肋辞罗月俑哈尔滨理工大学学位论文11选题背景及意义第1章绪论汽车被称为“改变世界的机器”。由于汽车工业具有很强的产业关联度，因而被视为一个国家经济发展水平的重要标志。近10年来，我国汽车工业快速而稳步地发展，汽车产量年均增长15，是同期世界汽车产量增长量的10倍111。全世界汽车保有量也已超过5亿辆，且在不断增加。汽车作为一种代步工具也逐渐进入一般家庭，随之带来的驾驶员非职业化、车流密集化等因素对汽车的安全性能提出了更高的要求。汽车本身又是一个复杂的系统，在使用过程中，随着行驶里程的增加和使用时间的延续，汽车技术状况不断恶化，出现动力性、经济性下降，排放污染物增加，使用的可靠性降低，故障率上升等现象，严重时汽车不能正常运行。因此，一方面要从技术上入手，努力研究开发高性能、低污染的汽车，这是汽车研究、生产部门孜孜以求的目标；另一方面要加强对在用汽车的定期检测，以便及时维修调整，使汽车处于良好的技术状况，这就是汽车检测技术要解决的问题121。近些年发展起来的汽车检测技术，就是以研究汽车技术状况变化规律为基础，合理制定检测规范、检测参数和检测标准。充分利用现代化检测手段，在汽车不解体的条件下迅速准确地检测汽车各机构、系统、零部件的技术状况和使用性能，查找故障或隐患所在，采取相应的预防措施，确保车辆在良好的技术状况下运行。从而延长汽车的使用寿命，提高运输能力，降低成本，节约能源，减少对环境的污染，保证车辆安全行驶。汽车底盘输出功率是指汽车驱动轮的输出功率，是表征汽车传动系统总体技术状况的诊断参数。传动系统的技术状况，关系到整车的行驶操纵稳定性和安全性，同时还影响发动机的动力传递和燃油的消耗。因此，汽车底盘输出功率的检测是汽车检测的重点内容之一。汽车底盘输出功率的检测，也就是通常所说的底盘测功。汽车底盘测功机，又称转鼓试验台，是一种不解体检验汽车性能的检测设备。通过在室内台架上模拟道路行驶工况的方法来检测汽车的燃料经济性、动力性、滑行性、制动性等性能，而且还可以测量多工况排放指标及油耗，同时能方便地进行汽车的加载调试和诊断车在负载条件下出现的故障等。由于底盘哈尔滨理工人学工学硕学位论文测功机在试验时能通过控制试验条件，排除由于路况、天气、空气阻力等外界因素所产生的影响，使周围环境影响减至最小，同时通过功率吸收加载装置来模拟道路行驶阻力，控制行驶状况，故能进行符合实际的复杂循环试验。与道路试验相比具有试验周期短、精度高、数据稳定、可比性好等优点。因而得到广泛应用。它在汽车试验研究、产品开发和用车质量检测中是不可或缺的。我国交通部门已规定20年来，国内各检测中心引进了一系列发达国家的测功机，并与相关的院校和研究单位合作，测功机机械本体制造技术已经达到国际水平，但测控系统部分的研究一直相对滞后，很多试验台架的记录还存在人工记录的方式，耗时耗力还要考虑人为误差等因素的影响，很难达到国家质量监督部门下达的质量要求【31。随着电子技术、传感器技术、计算机技术和控制技术的发展，计算机自动测控系统已经逐步取代了人工采集处理测试数据、手工绘制曲线和人工操作控制发动机及能耗装置等测试技术手段，使测量和控制精度、可靠性、稳定性和灵活性都有了很大提高。在这种趋势下，研究和开发具有多功能的汽车底盘综合检测诊断设备具有十分重要的意义。12汽车底盘测功机发展历程在80年代以前，汽车检测设备主要以机械结构为主，如：机械式测滑实验台，测力弹簧结构的制动实验台等。汽车底盘测功机也主要以机械模拟为主，即采用飞轮模拟汽车行驶时的平移质量和旋转质量的惯量阻力，只能检测汽车在低速行驶状态下的参数，且精度很低。进入80年代，随着汽车机电一体化的发展，汽车检测设备也进入了机电一体化设计阶段【4】。在传统结构的汽车检测设备的基础上，尽量减少机械传动环节，并采用反应速度快的高精度传感器，电子计算机与机械装置相结和的方法来设计汽车检测设备，为检测高速行驶中的汽车的真实性能提供了可能性。此阶段的汽车底盘测功机主要采用机械一电模拟方式，用飞轮模拟汽车惯性阻力，用电负荷模拟汽车的另一部分行驶阻力，大大提高了检测的精度。当时，德、日、美三国的很多公司纷纷投入大量的人力、物力开发研制机械一电模拟的汽车底盘测功机，并取得了很大成果。随着研究的不断深入，人们发现采用飞轮组来模拟汽车的惯性阻力是有级模拟。对于测定稳定工况下的汽车性能而言，在转鼓实验台上只要装有作为负荷的测功机就可以，而且希望旋转部分的惯性矩尽量小，以减少惯性对测量装哈尔滨理工人学二位论文置的影响；对于测定非稳定工况的汽车性能而言，为了模拟汽车重量的影响，实验台旋转质量的动能应与行驶汽车的动能相等。因此，必须采用惯性可调的飞轮，传动比可以改变的增速器或通过电力驱动的调节来改变实验台旋转质量的动能，以适应重量不同的各种车型的需要。这将使试验台结构变得复杂且增加制造成本。因此人们开始研制通用的转鼓实验台，即电力汽车底盘测功机。它利用电磁力及发电机结构提供测功机所需要的载荷。一般电力测功机至少有两种工况：一是拖动工况，在这种工况下，测功机的测功器作电动机运行，实现发动机起动、冷磨合、测定摩擦功率；二是消耗工况，在这种工况下，测功机的测功器作为发电机运行，以电阻作为负载，吸收转子轴的输入功率。在消耗工况下，通过改变磁通量和改变负载电阻均可改变回路中的电流，这些都将改变汽车发动机的负载(即输出功率和扭矩)。电力测功机这种实验台没有飞轮装置，汽车的惯性力的模拟也是通过电信号来调节，实现无级模拟。通过对测功机控制系统的良好设计，使其能自动调节并具有满意的动静态品质。目前，在我国无专门厂家生产这类产品。13国内外研究现状作为一种汽车检测诊断设备，汽车底盘测功机被广泛应用于工业发达国家的汽车制造和维修业当中。德国申克公司生产的汽车底盘测功机，它自己带有的一套控制模式能实现数字控制和模拟控制转速、滑行等功能，可逼真地再现实际工况。还有德国的马哈公司、美国的野马公司、国的班牙的出口到世界其他国家。国内引进的大多是日本模拟电子式底盘测功机。1981年，天津公共汽车公司三厂和交通部科学研究院参考引进日本弥荣的10型底盘测功机，研制出汽车性能试验台。1991年，交通部公路研究所和成都汽车保修机械厂制成 束了我国不能生产底盘测功机的历史。华中科技大学开发了一种基于种三轴六轮驱动直流电力底盘测功机(每轴带有两个直径O8 可实现单轴、双轴或三轴驱动。基本上可对各种中小吨位的汽车进行道路模拟实验。控制方式灵活，既可由转鼓在某种恒定速度下反拖汽车行驶，实现传动系统摩擦损失的测量研究，又可以对汽车在不同速度情况下的道路阻哈尔滨理工大学1=学硕J：学位论文力进行模拟，施加给电机而完成汽车动力性及经济性的研究。0型底盘测功机是武汉汽车工业大学、华南理工大学和广东省南海市闯拓高科技有限公司联合开发的产品。该底盘测功机的加速性能采用了电模拟方式，由测量系统对汽车加速过程中的车速、加速度实现实时检测，并由计算机依据行驶阻力的理论公式控制电涡流测功机，实时生成各种行驶阻力，实现模拟加载。西安交通大学的交流底盘测功机的控制系统由一台下位工控机和一台位工控机主要用作道路阻力设定器的功能，实时计算得到当前应该给定的阻力大小并送至变频器。两台变频器分别用于控制冷却风机和测功机。底盘测功机采用全数字四象限运行的直流调速电机在检测设备和工控机控制下，再现道路行驶阻力，模拟匀速、变速、爬坡各种状况的道路阻力和惯性力作用；采用机械惯量和电惯量模补偿相结合的方法，实现无级差地模拟受试车的惯性作用；采用配有能耗制动单元的变频控制器，控制风速达到风速跟踪的要求。浙江大学设计采用基于时在硬件的设计方面采用数控制以及传输总线。单片机的程序主要用样有利于程序的移植和修改，同时应用模块化编程，使得程序的可读性强，修改和维护方便。上位机与下位机的通讯采用而达到传递速度快、实时性好、连接方便的目的。上位机的控制软件则采用用电涡流测功机在检测设备和单片机的控制下再现道路行驶阻力，模拟匀速、变速、爬坡各种状况的道路阻力和惯性力作用；采用机械惯量模拟受试车的惯性作用，采用变频器控制风速，达到风速跟踪的要求。14本文的主要研究内容1简单介绍汽车底盘测功机的结构与工作原理。通过分析汽车在道路上运行和在测功机上运行所受阻力，建立了底盘测功机的电模拟模型：2对便对其有一个全面而深刻地了解，从而遵循协议规定进行设计；3进行测控系统的硬件电路设计，包括对所需芯片材料的收集、翻译、学习直至试验、应用，对不同模块的原理图及各个模块连接成哈尔滨理学位论文完整的系统等。给出信号的采集与控制电路，网络各节点的通讯电路，详细介绍转矩、驱动力信号处理，励磁电流控制及软件设计采用模块化设计思想，分别介绍系统软件的主流程图和各模块子流程图，增强程序的灵活性和可移植性，方便系统后期的功能性扩展；5采用软硬件抗干扰并用的方法，互相补充完善，保证系统工作的可靠性和稳定性。哈尔滨理1=大学 制器局域网络，是80年代初德国的试仪器之间的实时数据交换而开发的一种串行通信协议，经多次修订，于1991年9月形成技术规范20版本。该版本包括0201位)和扩展(29位)两种报文格式。1993年11月气N)国际标准控制器的标准化、规范化铺平了道路。此后，越来越多的美国汽车公司采用1994年美国汽车工程师协会卡车和巴士控制和通信子协会选择卡车和巴士中应用的基础【5】。18982(高速18983(具有容错功能的18984(目前类网络的世界标准。由于应用范围目前已不再局限于汽车行业，而扩展到了机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械、家用电器及传感器等领域发展。已被公认为几种最有前途的现场总线之一。于采用了许多新技术以及独特的设计，与一般的通信总线相比，时性和灵活性161。其特点可以概括如下：11 )通信方式灵活。络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不分主从，且无需站地址等节点信息；3)满足不同的实时要求。优先级高的数据最多可在134陋内得到传输；4)多个节点同时向总线发送信息出现冲突时，优先级较低的节点会主动地退出发送，而最高优先级的节点可不受影哈尔滨理工大学而大大节省了总线冲突仲裁时间；5)点对多点及全局广播等几种方式传送、接收数据，无需专门的调度；6)率5 通信速率最高可达1 l：m)；刀前可达110个。报文标识符可达2032种(A)，而扩展标准(报文标识符几乎不受限制；鳓输时间短，受干扰概率低，具有极好的检错效果。低了数据出错概率。使总线上其它节点的操作不受影响；91 轴电缆或光纤，选择灵活；10)完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等多项工作：11)结构简单，器件容易购置，每个节点的价格较低，而且开发技术容易掌握，能充分利用现有的单片机开发工具。22 1 于是范围较小的局域网，应用层数据不需要其他中间层，即可直接取自数据链路层或直接向链路层写数据，结构层次少，有利于系统中实时控制信号的传送【71，其模型结构只有三层，即只取数据链路层(应用层(其中，数据链路层又包括逻辑链路控制子层媒体访问子层在据链路层的。哈尔滨理工大学 AN 2 ”和“1”。当在总线上出现同时发送显性和隐性位时，其结果是总线数值为显性”与“1”的结果为“0”)。和为号是以两线之间的“差分”电压形式出现旧1，如图22所示。在隐性状态，和被固定在平均电压电平附近。在总线空闲或隐性位期间，发送隐性位。显性位以大于最小阀值的差分电压表示。21列举了相关的数据。哈尔滨理2 AN 000 500 250 125 100 50 20 10 5最大距离m 40 130 270 530 620 1300 3300 6700 10000这里的最大通信距离是指在同一条总线上两个节点之间的距离。一个实际应用系统网络结构中可以是树型拓扑(有时称为干线和支线)。在各级分支的节点上采用网关，实际上就是由多个样几乎既不受限制地扩大了通信距离，又有网关或网桥甚至路由的作用【91。223 理层定义了物理数据在总线上各节点间的传输过程，主要是连接介质、线路电气特性、数据的编码解码、位定时和同步的实施标准。基于计一个理层具有很大的选择余地，但必须保证出现总线竞争时具有较高优先权的报文获取总线竞争的原则。所以要求物理层必须支持没有发送显性位时总线处于隐性状态，总线空闲时总线处于隐性状态；当有一个或多个节点发送显性位，显性位覆盖隐性位，使总线处于显性状态。在此基础上，物理层主要取决于传输速度的要哈尔滨理理层从结构上可分为三层：分别是物理信号层(，物理介质附件层(介质接1：3层(其中前也有支持可自行定义，比较流行的是收器标准。理论上达到2000个，实际上受电气特性的限制，最多只能接100多个节点。描述由子层可响应报文帧、仲裁、应答、错误检测和标定。具有识别永久故障或短暂扰动的自检机制。载通知和恢复管理。23 同之处为标识符域的长度不同，含有11位标识符的帧称之为标准帧，而含有29位标识符的帧称为扩展帧。如版本所描述，标准帧格式数据远程帧格式是等效的，而扩展格式是使控制器设计相对简单，并不要求执行完全的扩展格式，对于新型控制器而言，必须不加任何限制的支持标准格式。但无论是哪种帧格式，在报文传输时都有以下4种不同类型的帧【10111。1数据帧数据帧将数据从发送器传送到接收器。2远程帧总线单元发出远程帧来请求发送一个具有相同标识符的数据帧。3错误帧任何单元检测到总线错误就发出错误帧。4过载帧过载帧用在相邻数据帧或远程帧之间提供附加的延时。数据帧和远程帧都可以使用标准帧和扩展帧两种帧格式。且它们和前一个帧之间都用一个隔离域分开，这个隔离域叫帧间间隔。数据帧由7个不同的位域组成，它们分别是：帧起始(仲裁域(控制域(数据域(学工学硕上学位论文(应答域(帧结尾(其中数据域的长度可以为O，其格式见图23。 数据帧 。陆闻帧间空间 域数j 居域码域图2of 起始、仲裁域、答域、帧结尾，见图24。与数据帧相反，远程帧的没有数据域，所以数据长度代码的数值没有意义(可以标注为0是一个远程帧(队1。呻 一。毋验码域内 笈懦帧结束图24远程帧结构of 一个域是来自控制器的错误标志的叠加，哈尔滨理1=大学丁学硕：学位论文第二个域为错误界定符，其结构如图25所示。数据帧_叫一筮型盟+卜帧间空间或过载帧 错误标志 错误标志的叠加 皇錾；呈鬼审绺图2of 载标志和过载界定符，如图26所示。帧结束或错误界定叫缱麴虹蚪_一帧间空间或过载帧符或过载界定符过载标志 过载标志能 重叠 寸曹熙它籀图2of 一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，隶属于控制网络的范畴。从原理和实现的角度，只要有两个双绞线)就可以构成一个两个节点之间通过通信媒体交换信息。而由感器节点、执行器节点以及其他的监控节点如人机界面组成，图27所示。从控制系统的角度来看，最小的控制系统是一个单回路的闭环控制系统，由一个控制器、一个传感器和一个执行器组成；以它们共享一个控制网络哈尔滨理位论文l人机界面 I I J l I 鬻节点2 l 节点 7 AN 现场总线控制系统概念来说，传感器节点、执行器节点都可以集成控制器，即所谓的智能节点，这样就形成了真正分布式(主要指算法分散)的网络控制系统。像图27所示的那样，时，个简单的括通用个人计算机和的作用和以太网网卡相同。带一般的据节点的功能，分别完成某一个特定的任务，如将传感器数据上传到总线上，或将网络中传来的控制数据输出到执行器来控制该执行器的动作。25本章小结本章主要介绍了先对后根据且深入讨论了其中的数据链路层和物理层及其协议技术。之后具体说明了协议中报文帧的种类及它们之间的区别和联系。最后详细介绍了过本章学习能够对作原理有一个初步的认哈尔滨理工人学正确使用过学习也可以看出，应用以提高系统的实时性和可靠性，且成本低、结构简单、安装维护方便，能够得到广泛应用。哈尔滨理1=大学底盘测功机的结构底盘测功机是模拟汽车在道路上行驶时受到的阻力，测量其驱动轮输出功率以及加速、滑行等性能的设备。有的底盘测功机还带有汽车燃料消耗量检测装型121。底盘测功机一般由滚筒装置、功率吸收装置、飞轮机构、测量装置、举升装置和辅助装置等组成。其机械部分结构见图3却图3of 1滚筒装置测功实验时，汽车驱动轮在滚筒上滚动，驱动滚筒旋转。因此，滚筒装置的作用相当于能够连续移动的路面。底盘测功机的滚简装置有单滚筒和双滚筒两种类型13】，如图32所示。单滚筒底盘测功机滚筒直径较大，一般在15002500 筒直径愈大，其表面曲率愈小，车轮在滚筒上的接触就越接近车轮在路面上滚动的实际情况，使车轮与滚筒的滑转率小、滚筒阻力小，因而测试精度高。但是加大滚筒直径会受到制造成本、安装占地面积的限制。另外，车轮在单滚筒上安放定位要求严格，而滚筒中心在垂直平面内的对中又较困难，故使用不方便。因此，单滚筒底盘测功机一般用于科研单位、大专院校和汽车制造部门。哈尔滨理转鼓式底盘测功机 b)双转鼓式底盘测功机图3of 中与测功器相连的是主滚筒，左右两个主滚筒之间装有联轴器，左右两边的从动滚筒处于自由状态。双滚筒试验台的滚筒直径一般在185400 于曲率半径小，滚筒表面曲率大，因而车轮与滚筒表面的接触面积较在平路上行驶时小得多。接触面间比压和变形大，滑转率大，从而使滚动阻力增大，测试精度低。据有关资料介绍，在较高试验车速下，轮胎的滚动功率损失可达到所传递功率的1520。但双滚筒底盘测功机具有车轮在滚筒上安放定位方便和制造成本低等优点，因而适用于汽车维修企业、汽车监测站等生产单位。单滚筒式试验台的滚筒多采用硬质木料或钢板制成，并采用空心结构。双滚筒试验台的滚筒多采用钢质材料制成，也是采用空心结构。双滚筒试验台的滚筒按其表面形状不同，可以分为光滑式、滚花式、沟槽式和涂覆式多种形式，其中涂覆式是在滚筒表面涂覆摩擦因数与道路实际情况接近的材料制成的，是比较理想的一种形式。312功率吸收装置功率吸收装置是一个加载装置。由于汽车在道路上所受的各种阻力与其在测功机上所受的阻力不相等，为了测试汽车的各种性能，必须给汽车提供额外的阻力以补偿这部分阻力差。功率吸收装置可以模拟汽车在道路上行驶时所受的各种阻力，使车辆受力情况如同在道路上行驶时一样，用它可以吸收并测量发动机经传动系统传至驱动车轮的功率。测功机上应用的测功器有以下几种：哈尔滨理力测功器这种测功器用水产生制动力矩。水在测功器的转动部分与固定部分之间起联结作用而形成制动力矩。调节水槽中的液面高度，可以获得不同的制动力矩。当水槽的高度一定时，制动力矩随转子转速的改变而改变。这种测功器在大功率测量时性能稳定，造价较低，但精度不高。2电涡流测功器电涡流测功器是利用电涡流效应产生制动力矩来起制动作用。制动力矩的大小可以通过控制励磁电流来调节，很容易实现自动控制。它的功率范围和转速范围都比较广，转速可达10002500 r率可达5000 且还具备低速时其制动功率大等优点。3电力测功器电力测功机与一般电机主要的不同之处是定子外壳被支承在一对轴承上，并可以绕轴线自由摆动。在定子外壳上固定一个力臂，它与测功机构连接，用以测定转矩。被测动力机械的输出轴与电力测功机的转子连接在一起旋转，此时电枢绕组切割定子绕组磁场的磁力线，在电枢绕组中产生感应电动势，即产生一个与转向相反的制动力矩，电机作发电机运行，以达到测功的目的。相反，当电枢回路有电流通过时，在磁场中会受到电磁力作用而产生一个与转向相同的驱动力矩，这时电机作电动机运行，以达到反拖目的。利用电力测功器可以很好的模拟汽车的行驶阻力和惯性阻力，从而取消了测功机的飞轮机构，提高了测试精度【141。表31从各个方面对几种常见的测功器进行了对比。经过综合对比可见，水力测功器的可控性比较差；电力测功器具备较高的综合性能，但是成本过高；电涡流测功器具有测量精度高、振动小、结构简单、易于调控和测量的转速范围和功率范围大等优点。因此本文采用电涡流测功器来实现汽车道路行驶阻力的模拟。表3of 动 倒拖 冷却名称 结构 精度 价格效果 惯性 驱动 方式水力测功机 简单 一般 不能 小 不能 风冷 低廉电涡流测功机 简单 较高 不能 小 不能 水风冷 低廉电力 电同馈测功机 复杂 较高 大 可以 水冷 高节能好哈尔滨理工大学3测量装置测量装置包括测力装置、测速装置和控制与指示装置。1测力装置测力装置有机械式、液压式和电测式之分，其主要原理都是：电涡流测功器的定子通过摆动轴承支撑在轴承架上，可摆动的定子外壳伸出一杠杆臂。测功器的转子与定子间因制动而引起的转矩，由摆动的定子经一定臂长的杠杆传给测力装置。目前应用较多的是电测式测力装置，通过测力传感器，将力变成电信号，经处理后送给指示装置显示出来。2测速装置测速装置是为了底盘测功机在测量汽车功率、加速试验、等速试验、滑行试验和燃料经济性试验时，要测得试验车速而设置的。多采用电测式测速装置，一般由速度传感器、中间处理装置和指示装置等组成。速度传感器安装在副滚筒一端，随滚筒一起转动，能将滚筒的转动变为电信号，由毫伏电压计指示，刻度盘以km用的速度传感器有磁电式、光电式和测速发电机。3控制与指示装置底盘测功机的控制与指示装置常常制成柜式一体结构。如果测力装置和测速装置均为电测式，指示装置可直接显示驱动车轮的输出功率；测力装置为机械式时，指示装置仅能显示驱动车轮的驱动力，驱动轮输出功率需根据所测出的驱动力和试验车速换算才能得到。314飞轮机构飞轮机构用于模拟汽车在道路上行驶时的动能，常采用离合器以实现与滚筒的自由接合【151。飞轮机构通常具有一组多个飞轮，其飞轮机构的转动惯量及其在各个飞轮上的分配应与所测车型进行加速能力试验和滑行能力试验的要求相适应。315其他装置1举升装置为了方便汽车进出底盘测功机，在主、副滚筒间设有举升装置。举升装置由举升器和举升托板组成。举升器以气动式为常见(还有液压式和电动式)。气动式举升器又有汽缸式和气囊式两种，气囊式已经开始推广应用，其特点是结构简单、制造方便和成本低廉。2纵向约束装置在试验中，为防止汽车在底盘测功机上前后位移而设置该装置。单滚筒测功机，需在汽车前后设置能拉紧汽车的钢索并在汽车被测车哈尔滨理滚筒测功机一般在汽车从动轮前后加装三角木就可保证试验顺利进行，即钢索和三角木均为纵向约束装置。3冷风装置冷风装置的第一个作用是加强发动机散热。实验中，汽车并未行驶，因而缺少迎面风，致使发动机冷却系统的散热能力不足。特别是发动机处于长时间的大负荷试验工况时，发动机极易过热，必须在汽车前方面对散热器设置移动式冷风机；第二个作用是降低汽车驱动轮轮胎的工作温度，延长轮胎的使用寿命。长时间试验，容易使轮胎工作温度过高，所以在驱动桥两侧面对驱动轮也设置了移动式冷风机。32底盘测功机的工作原理321工作原理简介电涡流测功器主要由定子和转子两部分组成。转子与测功机主动滚筒相连，在磁场中转动。定子内部沿圆周布置有励磁线圈和涡流环，转子的外圆上加工有或镶有均匀分布的齿槽，齿顶与涡流环间留有一定的空气隙。测功试验时，汽车驱动轮置于滚筒装置上，驱动滚筒旋转并经滚筒带动测功器的转子旋转。当定子上的励磁线圈没有电流通过时，转子不受制动力矩作用；而励磁线圈通以直流电时，所产生磁场的磁力线通过转子、空气隙、涡流环和定子构成闭合磁路。磁通的大小与励磁线圈的匝数以及所通过的电流大小有关。由于通过齿顶和凹槽的磁通量不同，因而当转子在滚筒带动下旋转时，通过涡流环任一点的磁通量呈周期性变化而产生了涡电流，涡电流产生的磁场与励磁磁场相互作用，产生了与转子旋转方向相反的转矩，该转矩是转子转速和磁场电流的函数。由于转子与滚筒相连，就等于给滚筒施加了一个阻力，从而对滚筒起到了加载作用。作用力和反作用力是成对出现的。对转子施加制动力矩的同时，定子受到与制动力矩大小相等但方向相反的力矩的作用，力图使可绕主轴摆动的定子顺着转子旋转方向摆动。在测功器定子上安装有一定长度的测力杠杆，并在其端部下方安装有压力传感器，压力传感器受压力作用而产生与此成正比的电信号。显然，该压力与杠杆长度(压力传感器至测功器主轴的距离)之积便是定子(或转子)所受力矩的数值。在滚筒稳定旋转时，该力矩与驱动轮对滚筒的驱动力矩相等。据此，可求出车轮作用在滚筒(其半径为已知常数)上的驱动力的大哈尔滨理工大学工学硕士学位论文小。底盘测功机进行测功试验，以及进行加速试验、车速表检测、滑行试验、燃油经济性试验时，都需要测得试验车速，因此必须配备测速装置。测速装置通常安装在从动滚筒一端，随从动滚筒一起转动，把滚筒的转速转变为电信号。由压力传感器和测速传感器传来的电信号输入到控制装置，经计算机处理后，在指示装置上显示出功率、驱动力和车速的数值。显然，三者间具有如下关系&=600 (3中：最为驱动轮输出功率；，为试验车速。322阻力模拟汽车在道路上运行过程中存在着行驶阻力，要在试验台上模拟汽车道路运行工况，首先要解决模拟汽车整车的行驶阻力问题，这样才能用台架(底盘测功机)测试汽车运行状况的动态性制161。为此，汽车在运行过程中所受的空气阻力，非驱动轮的滚动阻力等，均采用功率吸收加载装置来模拟。路面模拟是通过滚筒来实现的，即以滚筒的表面取代路面，滚筒的表面相对于汽车作旋转运动。在系留装置及车偃等安全措施保障下，通过控制系统可对加载装置及惯性模拟系统进行自动控制，以实现对车辆的动力性检测【17221汽车道路行驶阻力分析汽车在水平道路上行驶时必须克服来自地面的滚动阻力、空气阻力、加速阻力。另外在坡道上行驶时还必须克服重力沿坡道的分力，即坡度阻力。如图3述阻力中，滚动阻力和空气阻力是在任何行驶条件下均存在的。坡度阻力和加速阻力仅在一定行驶条件下存在【她211。1滚动阻力滚动阻力是当车轮在路面上滚动时，由于两者间的相互作用力和相应变形所引起的能力损失的总称。可用下式表示为a ) (3中：动阻力系数由试验确定，其数值与路面种类、行驶速度、轮胎结构、材料、气压等有关。其中行驶速度影响较大，高速时厂迅速上升。2空气阻力汽车行驶时，汽车与空气间形成相对运动，空气作用在汽车上沿其行驶方向上的分力，称为空气阻力。哈尔滨理工人学一水平道路汽车行驶阻力受力分析图of on 是作用在汽车外表面上的法向压力的合力在行驶方向的分力，称为压力阻力；二是具有黏度的空气对汽车表面的摩擦作用产生的阻力，称为摩擦