汽车转鼓试验台主要设计参数分析.pdf

汽 车 转 鼓 试 验 台 主 要 设 计 参 数 分 析王 明 松 长 沙 交 通 学 院 汽 车 工 程 系摘 要 本 文 通 过 对 转 鼓 试 验 台 模 拟 的 条 件 与 作 用 的 分 析 , 提 出 了 转 鼓 试 验 台 的 设 计 首 先 要 进 行 功 率 平 衡 , 井 推 导 出根 据 汽 车 车 轮 直 径 确 定 转 鼓 轴 距 的 计 算 公 式 , 同 时 提 出 了 转 鼓 直 径 、 吸 功 器 的 选 择 方 法【 叙 词 】 转 鼓 试 验 台 汽 车 设 计汽 车 转 鼓 试 验 台 模 拟 的 条 件 转 鼓 试 验 台 的 功 率 平 衡利 用 转 鼓 对 汽 车 进 行 台 架 试 验 就 是 通 过 转 鼓 试验 台 使 车 轮 在 转 鼓 上 滚 动 , 并 且 限 制 汽 车 的 纵 向 运动 , 模 拟 汽 车 在 道 路 上 行 驶 时 遇 到 的 各 种 力 和 力 矩 ,限 制 汽 车 纵 向 运 动 的 约 束 力 应 加 在 汽 车 重 心 位 置并 允 许 汽 车 在 垂 直 方 向 和 横 向 作 自 由 运 动 以 及 侧滑 、 纵 摆 和 横 摆 运 动 , 利 用 转 鼓 进 行 试 验 的 项 目 有 牵引 性 能 试 验 , 加 速 性 能 试 验 和 制 动 性 能 试 验 等 , 由 于台 架 试 验 便 于 控 制 和 检 测 , 所 以 多 用 于 科 研 开 发 和产 品 检 验 。汽 车 牵 引 性 能 试 验 的 功 率 平 衡汽 车 在 道 路 上 进 行 牵 引 性 能 试 验 时 , 一 般 以 较低 的 速 度 在 平 坦 的 道 路 上 行 驶 , 则 发 动 机 消 耗 的 功率 为 , 十 , 十 , , 发 动 机 消 耗 的 功 率丑 一 福于 即 一 一 呀转 鼓 试 验 台 的 基 本 结 构, , 中 一 ,贾 二 二 二 下,日 飞 一于 一 日根 据 转 鼓 试 验 台 模 拟 的 条 件 以 及 工 程 技 术 要求 , 确 定 出 一 个 能 检 测 汽 车 牵 引 性 能 , 加 速 性 能 的 转鼓 试 验 台 的 基 本 结 构 原 理 图 。 牵 引 性 能 试 验 的 功 率 传 递 图沐 车 驱 动 轮 一 区 因 一 转 速 扭 矩 传 感 器 一 升 速 箱 一 吸 功 器 加 速 性 能 试 验 的 功 率 传 递 图区 浑 丽 丽 硫 一 网 一 区 压 画 画 睡 困 一 画 一 吸 “ ” 一 一 一 洲 配 重 箱转 鼓 试 验 台 转 鼓 的 类 型 可 分 为 单 转 鼓 试 验 台 和双 转 鼓 试 验 台 一 般 单 转 鼓 试 验 台 要 求 转 鼓 直 径 比较 大 , 制 造 成 本 较 高 , 汽 车 的 安 放 要 求 严 格 , 使 用 不够 方 便 。 但 这 种 试 验 台 由 于 转 鼓 曲 率 半 径 大 , 车 轮 在转 鼓 上 滚 动 与 在 道 路 上 滚 动 非 常 接 近 , 因 此 试 验 精度 高 , 故 这 种 试 验 台 一 般 用 于 研 究 。 双 转 鼓 试 验 台 由于 转 鼓 曲 率 半 径 小 , 试 验 精 度 相 对 较 差 , 但 制 造 成 本低 , 汽 车 安 放 方 便 , 因 此 在 生 产 , 交 通 检 测 部 门 应 用非 常 广 泛 , 本 文 主 要 分 析 双 转 鼓 试 验 台 的 设 计 参 数 。图 转 鼓 试 验 台 荃 本 结 构 原 理 图一 转 鼓 部 分 一 转 速 扭 矩 传 感 器 一 升 速 箱 一 吸 功 器 一 离合 器 一 惯 性 配 重 箱 汽 车 前 轮 的 滚 动 阻 力, 汽 车 后 轮 的 滚 动 阻 力, 汽 车 传 动 系 统 消 耗 的 功 率, 汽 车 的 牵 引 阻 力 。汽 车 在 转 鼓 试 验 台 上 测 试 牵 引 性 能 时 所 消 耗 沟发 动 机 功 率一 十 , , 十 ,。 发 动 机 消 耗 的 功 率, 汽 车 驱 动 轮 滚 动 阻 力 消 耗 的 功 率, 转 鼓 试 验 台 传 动 部 分 消 耗 的 功 率, 汽 车 传 动 系 统 消 耗 的 功 率, 汽 车 转 鼓 试 验 台 吸 功 器 消 耗 的 功 率 。收 稿 日 期 一 一汽 车 在 转 鼓 试 验 台 进 行 牵 引 性 能 试 验 时 发 动 机所 消 耗 的 功 率 应 与 汽 车 在 道 路 上 进 行 牵 引 性 能 试 验时 消 耗 的 功 率 相 等 。 即 。 一 。 且 在 两 式 中, 较 小 可 以 忽 略 则 经 整 理 可 得月 一 ,式 即 为 牵 引 性 能 计 算 的 基 本 方 程 式 , 也 可 以作 为 选 择 吸 功 器 的 基 本 方 程 式 。汽 车 进 行 加 速 性 能 试 验 的 功 率 平 衡汽 车 在 道 路 上 进 行 加 速 性 能 试 验 时 , 发 动 机 所消 耗 的 功 率 为 , , 十 , 汽 车 加 速 阻 力 所 消 耗 的 功 率 。汽 车 在 转 鼓 试 验 台 上 进 行 加 速 性 能 试 验 时 所 消耗 的 功 率 况 十 , , , 转 鼓 试 验 台 配 重 箱 所 消 耗 的 功 率 。根 据 式 与 式 , 。 并 且 由于 , 较 小 , 令 , 一 。 则 有厂 , 一 ,式 即 为 汽 车 加 速 性 能 计 算 的 基 本 方 程 式 , 也可 以 作 为 设 计 转 鼓 试 验 台 的 惯 性 装 置 的 基 本 方 程式 。转 鼓 试 验 台 结 构 参 数 的 选 择转 鼓 直 径 的 选 择转 鼓 的 直 径 应 根 据 汽 车 车 轮 在 道 路 上 和 在 转 鼓表 面 的 滚 动 条 件 相 当 来 选 择 。 一 般 从 理 论 上 讲 转 鼓直 径 越 大 , 车 轮 在 转 鼓 表 面 上 的 滚 动 条 件 与 车 轮 在道 上 的 滚 动 条 件 越 接 近 。 转 鼓 直 径 对 轮 胎 的 发 热 有一 定 的 影 响 , 因 为 在 吸 功 器 消 耗 的 功 率 相 等 的 条 件下 , 如 果 转 鼓 直 径 小 在 汽 车 驱 动 轮 转 速 和 驱 动 扭 矩相 同 时 , 则 转 鼓 转 速 高 车 轮 与 转 鼓 的 接 触 面 积 较小 , 使 轮 胎 散 热 条 件 差 、 胎 面 达 到 临 界 温 度 而 早 期 磨损 , 因 此 建 议 汽 车 车 轮 线 速 度 达 到 时 , 转鼓 直 径 应 不 小 于 , 汽 车 车 轮 线 速 度 达 到飞 时 转 鼓 直 径 应 不 小 于 、 。 但 转 鼓 直 径不 能 太 大 , 因 为 转 鼓 直 径 太 大 制 造 成 本 太 高 并 对双 转 鼓 试 验 台 来 说 还 受 结 构 的 影 响 , 当 转 鼓 直 径 增大 时 轴 距 也 增 大 , 轴 距 过 大 将 严 重 影 响 汽 车 驱 动 轮从 转 鼓 试 验 台 上 爬 出 的 性 能 所 以 根 据 有 关 资 料 一般 选 择 转 鼓 直 径 为 车 轮 直 径 的 倍 比 较 合 适 。转 鼓 轴 距 的 迭 择图 转 鼓 轴 距 分 析 图由 于 汽 车 驱 动 轮 的 运 动 , 驱 动 轮 将 脱 离 后 转 鼓压 向 前 转 鼓 , 这 时 驱 动 轮 与 转 鼓 之 间 的 附 着 力 甲 应满 足 下 式, 厂 夕 , 二 , 夕式 中, 汽 车 驱 动 轮 在 转 鼓 上 的 附 着 力, 汽 车 前 轮 在 地 面 上 的 滚 动 阻 力二 汽 车 驱 动 轮 与 转 鼓 之 间 的 滚 动 阻 力, 一 汽 车 驱 动 轮 承 受 的 载 荷夕 汽 车 车 轮 与 转 鼓 之 间 的 接 触 切 线 和 水 平面 之 间 的 夹 角 。因 为 , 尹 , 二 二 几 ,一 二 。尹 一 一 汽 车 驱 动 轮 与 转 鼓 之 间 的 附 着 系 数、 汽 车 前 、 后 轮 的 载 荷 分 布 系 数了 汽 车 前 轮 的 滚 动 阻 力 系 数儿 汽 车 后 轮 的 滚 动 阻 力 系 数 。将 式 、 式 、 式 代 入 式 得招 镇 甲 一 二在 上 式 中 , 由 于 厂 与 沪 相 比 很 小 , 并 且因 此 式 可 以 写 成夕 簇 沪由 图 可 知, 小 、 , ,一 , 。 , 夕式 中 转 鼓 的 轴 距。 汽 车 车 轮 的 半 径 与 直 径。 。 转 鼓 的 半 径 与 直 径 。将 式 中 的 安 置 角 夕 取 最 大 值 则 有“ 甲 工将 式 , 式 联 立 可 得 十 。 沪丫 十 尹上 海 汽 车一 般 则 有, 甲丫 十 护上 式 可 以 作 为 选 择 转 鼓 轴 距 的 基 本 公 式 。吸 功 器 与 升 速 箱 的 选 择常 用 的 吸 功 器 及 其 主 要 性 能 的 比 较 见 表 。表 不 同 类 型 吸 功 器 的 主 要 性 能 比 较类类 卫卫 “ 叫叫 卜 作 点点 操 作作 自 控 能 力力 位 修修 嗓 声声机机 城 式式 便 宜宜 不 位 定定定 差差差 大大气气 力 式式 便 宜宜 不 毯 定定定 差差差 大大水水 力 式式 便 宜宜 毯 定定 远 距 离 操 作 难难 差差 方 便便 大大直直 流 电 机 式式 很 贵贵 稳 定定 较 复 杂杂 差差 困 难难 、电电 涡 流 式式 卜 贵贵 称 定定 容 易易 差差 方 便便 小小根 据 表 可 知 , 电 涡 流 吸 功 器 由 于 价 格 合 理 、 工作 点 稳 定 、 工 作 性 能 好 、 自 控 能 力 强 等 优 点 , 在 生 产 、检 测 等 部 门 使 用 的 转 鼓 试 验 台 上 得 到 了 广 泛 的 应用 。吸 功 器 作 为 加 载 装 置 必 须 与 转 鼓 的 扭 矩 和 转 速相 匹 配 , 在 转 鼓 与 吸 功 器 之 间 应 该 安 装 升 速 箱 , 使 吸功 器 在 转 速 和 扭 矩 的 稳 定 工 作 点 工 作 。结 论 在 设 计 转 鼓 试 验 台 时 应 根 据 路 面 试 验 的 参数 进 行 功 率 平 衡 。 转 鼓 直 径 的 选 择 应 为 汽 车 车 轮 直 径 的倍 比 较 合 适 。 转 鼓 轴 距 的 选 择 应 参 照 公 式 甲万 干 砰 加 载 装 置 应 选 择 电 涡 流 吸 功 器 。参 考 文 献余 志 生 汽 车 理 论 机 械 工 业 出 版 社 , 年谢 怀 暄 汽 车 安 全 台 位 必 读 上 海 交 通 大 学 出 版 社 年邹 感 乐 邱 城 强 汽 车 拖 拉 机 试 脸 学 机 城 工 业 出 版 社年陈 家 瑞 汽 车 构 造 人 民 交 通 出 版 社 , 年, ,新 型 的 复 合 电 动 汽 车最 近 , 日 本 东 北 电 力 公 司 开 发 了 一 种 新 型 的 复 合 电 动 汽 车 “ ” , 该 汽 车 是 以 新 型 镍 一 氢 电 池 为 主 动力 源 , 并 安 装 了 小 型 发 动 机 与 发 电 机 作 为 辅 助 电 源 。 据 称 , 这 种 复 合 电 动 汽 车 的 开 发 在 电 力 界 尚 属 首 创以 前 , 该 公 司 为 了 谋 求 环 境 保 护 与 有 效 利 用 能 源 , 进 行 了 电 动 汽 车 与 新 型 电 池 的 研 制 , 并 积 极 开 发 适 应于 东 北 地 区 气 候 特 点 的 寒 冷 地 区 用 电 动 汽 车 。由 于 东 北 地 区 普 遍 多 山 地 , 每 单 位 距 离 的 行 驶 能 耗 大 , 一 次 充 电 的 行 驶 距 离 缩 短 。 因 此 , 根 据 地 形 条 件 ,在 市 区 行 驶 时 , 以 主 动 力 源 蓄 电 池 运 行 在 山 道 行 驶 时 , 及 电 池 容 量 不 足 等 紧 急 情 况 下 , 用 作 为 辅 助 电 源 的 发动 机 驱 动 的 发 电 机 供 电 行 驶 , 开 发 成 新 型 复 合 电 动 汽 车 。复 合 型 电 动 汽 车 安 装 了 以 往 与 日 本 古 河 电 池 公 司 共 同 开 发 的 镍 一 氢 电 池 。 该 电 池 目 前 成 本 虽 偏 高 些 , 但是 与 老 式 的 铅 蓄 电 池 相 比 , 具 有 能 量 密 度 高 , 低 温 特 性 方 面 性 能 好