汽车底盘测功机的原理及检测.pdf

第30卷第3期2004年5月中国测试技术0 004汽车底盘测功机的原理及检测徐志敏，刘美生，卿燕萍(中国测试技术研究院，四川成都610021)摘要：本文简要介绍了汽车底盘测功机的测量原理，以及对其进行检测的方法，并通过分析得出由检定装置给出的标准值的不确定度。关键词：汽车底盘测功机；驱动轮输出功率；驱动力；速度；不确定度中图分类号：+29 文献标识码：A 文章编号：1672498420m)034of hiU ah10021，n we to of a nd we of by 汽车动力性能测试的重要设备。它还可用于汽车的加载调试，诊断汽车在负载条件下出现的故障；还可与五气分析仪、透射式烟度计、发动机转速计、及计算机自控系统一起组成一个综合测量系统以测量不同工况下的汽车尾气排放。随着汽车拥有量的底盘测功机”这一计量器具的应用将更加广泛，在环保领域(如用工况法测量汽车的尾气排放)它已经承担了重要的角色，在汽车综合性能检测修理厂和相关研究机构它也为提供关键性能指标发挥着重要作用。更重要的是国家于2001年1月31日发布，并于2004年7月1日实施的国标001(汽车排放污染物限值及测试方法中的四项(共五项)试验都必须使用汽车底盘测功机配套试验。因此，如何对“底盘测功机”的计量性能作出科学、公正的评价，如何得到它所提供的量值(汽车底盘输出功率，汽车驱动轮的驱动力，驱动轮的转速等)的不确定度(或准确度)就成为计量技术机构收稿日期：2004一到修改稿日期：20042面临的新问题。本文试图通过对底盘测功机的测量原理的分析来阐述对其进行检测的方法，并通过分析得出由检定装置给出的标准值的不确定度。2汽车底盘测功机的机械结构和测量原理21机械结构1：机架；2：测力杠杆；3：压力传感器；4：副滚筒；5：轴承座；6：举升装置；7：飞轮；8：离台器；9：联轴器；度传感器；11：主滚筒；12：测功器图1 汽车底盘测功机结构示意图22测量原理当汽车驱动轮带动测功机滚筒及电涡流制动器转子旋转时，由于磁通密度发生变化使转子表面产生电涡流，该电涡流与磁场相互作用产生反向制动力矩，使定子绕主轴轴线摆动。该制动力矩通过杠万方数据万方数据10 中国测试技术 1A)04年5月杆传递给压力传感器，由压力传感器给出相应的电信号，经处理后则可显示出瞬时驱动力值。与此同时，底盘测功机的速度传感器给出电信号，经处理可显示瞬时的速度值，经计箅机用公式w=F对汽车底盘测功机进行的检测31速度测量误差的检测将汽车驶上滚筒机构，通过汽车驱动轮驱动滚筒，当底盘测功机的速度示值达到各检测点时(使用恒速控制以保持速度稳定)，同时分别记录下测功机的示值与标准转速表的示值，由(1)式计算示值误差。图2速度测量月；意图耻(貉一t)00(1)式巾：8。第v第kmh)；n在第r32速度测量结果(速度标准值)的不确定度32 1测量方法将汽车驶上滚筒机构，通过汽车驱动轮驱动滚筒。当底盘测功机的速度示值逐渐增加至30kmh，40kmh，60km标准转速仪分别测得滚筒的实际转速。3 22测量的数学模型：V：610”2)式中：v被检底盘测功机的速度标准值(kmh)；n标准转速表示值(r323合成相对标准不确定度公式根据999的第66条可得：M，(P)=(+(“)2 (3)式中：)合成相对标准不确定度；u。底盘测功机滚筒直径引入的相刘标准不确定度；u，由标准转速表引人的相对标准不确定度。32 4计算各分量相对标准不确定度(1)测量底盘测功机滚筒直径o07此引入的标准不确定度为0【)7，i=0 04(可忽略。在测量过程中由于滚筒的磨损及卡尺放置位置不垂直等因素造成约0 5设其服从均匀分布则由此引入的标准不确定度为：骘：o29(m。)=象=慕=3 10。16计其相对不确定度为10，则：口=上2l、11_000，=50(2)由标准转速表引入的相对标准不确定度经上级标准检定可知转速表的允差为005，假定满足均匀分布则：MH：0029估计其相对不确定度为5，则：”=吉(高)=2002 表1标准不确定度一览表絮菱蒙募至由度u。I 障筒直径测剖 1 3 50d 9200325合成相对标准不确定度由于以上各分量不相关则：M。f(y)=(+(：(1310。)2+(2910。4)2=013 (4)326有效自由度叼=而可嵩掣笛弧开一50叼2可了面可广_1啊丐矿一+面汀327相对扩展不确定度由0，取P=095，查1分布表得：k。=2 01则：(P)=201013一03万方数据万方数据第30卷第3期 棘志敏等：汽车底盘测功机的原理及检铡 1驱动力测量误差的检测将专用测力杠杆安装在底盘测功机涡流机的定子上，并使杠杆处于水平且使测功机驱动力示值为零。图3驱动力测量示意。：奢i!里 (5)“n 2。互rig Lm，所加砝码的质量(E。检测点的标准驱动力值(N)；I，一专用测力杠杆长度(md)。并依次增加砝码质量，在每一检测点记录下驱动力的标准值和测功机的示值，由(6)式计算驱动力的示值误差：啦：(尝z1)1002m (6)i_Z1J 中：文一第第)；卜底盘测功机滚筒直径(3 4驱动力标准值的不确定度341施加标准驱动力值的方法将专用测力杠杆固定在底盘测功机的规定位置，凋整好杠杆水平位置及静平衡，按照满量程的10，20，40，60，80，100选取检测点，并计算出相对应的砝鹦质量，再乘以42数学模型F=7)式中：卜一检定装置的驱动力标准值(N)； 卜底盘测功机滚简直径(加载砝码的质量(1【g)；广重力加速度(m专用力测力杠杆的长度(343合成相对标准不确定度公式根据999的第66条可得：u。“(F)=(一!+(u“)2+(“M)2(8)式中：U。(F)合成相对标准不确定度；u。，专用砝码引入的相对标准不确定度；l专用测力杠杆引入的相对标准不确定度。344计算分量相对标准不确定度(1)见324的(1)(2)专用砝码引入的相对标准不确定度由于测量时所用砝码为6级，所以允差为：0 015，假设其不确定度满足均匀分布，则：旦学：8710。估计其相对不确定度为5，则”=烈1而5)=200(3)专用测力杠杆引入的相对不确定度我们所用的测力杠杆最大允差为：O05，考虑到杠杆安装的因素，实际误差范围应为2设其满足均匀分布则：=丢=I2【d=卷=籀=2810。(L=432计其相对不确定度为10，则：w：；(盏)”2：50表2相对标准不确定度一览表相对标准不 不确定度来源 相对标准不确定度 自由度确定度分量筒直径 1 3103 50 专用砝码 87x 105 200专用测力杠杆 28103 蚰345合成相对标准不确定度由于以上各分最不相关则：H“(F)=(一u)2+(H“)2+()2：(13护，+(87r+3r=O31 (9)346有效自由度万方数据万方数据12 中国4试技术 2004年5月1)42面(1,3 4_+87 殍+(28x 10 3)4 M 7234，7相对扩展不确定度由v=72，取P=O95，查用内查法计算得：k。=200则：)=200 x O31一06注：本不确定度的分析是在使分量标准不确定度较大的条件下(D=216=432mm，m=24行的。4驱动力示值误差检测方法的特点本装置的特点及与以往产品的不同主要体现在驱动力的测量上，它由测力杠杆、砝码、标定杆组成测力系统，如图3所示。以前的测量方法是在转子上产生标准力值，用专门设计的零件将转子和定子刚性连接以使力能传递到与定子相连的测力传感器上，从而与测功机的示值相比较得出误差值。由于转子与定子的安装结构及外形特点使得两者之间很难保持刚性连接，所以这种方法有较大的系统误差，测力杠杆、加力装置及附件的设计较复杂，使用的可操作性也较差。底盘测功机运行时驱动力的确是在滚筒上产生的，是否在滚筒上或与之相连的转子上加力更接近实际情况，所以测量更准确?以前大家之所以在转子(滚筒)上加力就是基于这种考虑。要想得出正确的判断就必须弄清底盘测功机的工作原理。从22所述原理可知，真实的瞬时驱动力是无法直接测得的，测功机所测到的是通过电磁感应原理间接得到的误差可忽略的制动力。检测底盘测功机时也只能静态测量它的测力系统，而无法进行动态的测量。所毗即使在转子(滚筒)上加力也并不能认为就更接近实际情况，这事实上是一种假象。本装置的测量方法是将专用测力杠杆安装在定子上，实现了较为理想的刚性连接，并设计了标定杆，使用时将它插入专用测力杠杆的固定位置，然后将中心有圆孔的专用砝码依次穿人则可产生各检测点的标准驱动力值。这样的装置结构简单、使用方便、测量准确。用砝码和用传感器相比，虽然笨重一些，但稳定性和重复性却更高，由于有测力杠杆可使砝码的总重量缩小数倍，且不用专门的加力装置，整体结构更为简洁。I一一一一一一一-一一-一一+一一“一-一“上接第17页)插件底版中提供不同厂商产品的互连与操作。(2)3)可在一个时成数千个通道的数据采集系统。2连接器外，还装有3上包括100多的要的是为交叉点开关通过0槽传送精确的管模块位置如何，模块闻的触发器定时匹配仍十分精确。(4)为了满足测控模块的需要，过拟相加总线和12引脚的局部总线。这样同步、触发和时钟等功能的信号线均可直接从不需要过去那种繁多的连线和电缆。6应用结合铁道部九五技改重点投入项目“交流传动内燃机车出厂试验台”对测试系统的要求，即要求试验台测试系统应具有高速、大容量、实时采集、高可靠性等性能，对比XI、v总线的测试系统的特点，研制出了基于此，本系统采用基于过近两年的试验台运行，证明该系统是高精度和高靠性的，完全满足了工厂对整个测试系统试验台的要求。参考文献1李贵山，戚德虎安电子科技大学出版社，19972曾凡太，李洪珍算机世界，1996，73史兰明译从仪器设计者的观点看彗云译9905郑玉航，高智杰基于测控总线自动化测试系统组建电子测量技术，21302万方数据万方数据汽车底盘测功机的原理及检测作者： 徐志敏， 刘美生， 卿燕萍作者单位： 中国测试技术研究院,四川,成都,610021刊名： 中国测试技术英文刊名： (期)： 2004，30(3)被引用次数： 2次相似文献(2条)于007汽车底盘测功机是一种用于测量汽车驱动轮输出功率、转矩(或驱动力)和转速(或速度)的专用计量设备。本文主要阐述了基于有实时性强、可靠性高、通信方式灵活等优点。文章从硬件和软件两方面对该系统进行了介绍,并给出了测试结果。事实证明,与非总线式测控系统相比,该控制系统的实时性好、抗干扰性好、扩展性好以及智能化程度高。宗敏 汽车动力性台架检测与评定方法的研究 2006采用驱动轮输出功率作为汽车动力性检测指标，通过分析用底盘测功机进行汽车动力性检测时，发动机的动力传递路线，指出一般通过汽车底盘测功机测出的功率参数，仅是其吸收的功率而非发动机的输出功率；为更加准确评价发动机功率，需分别对汽车底盘测功机进行动力性检测中损耗功率各分量进行分析研究，本研究选择其发动机(行了台架实验，并将整车在底盘测功机上进行了测试实验；增加了反拖系统对汽车底盘测功