HLJITD60底盘测功机设计【5张CAD图纸】【优秀】

HLJITD60底盘测功机设计

60页 28000字数+说明书+任务书+开题报告+5张CAD图纸

HLJITD60底盘测功机设计开题报告.doc

HLJITD60底盘测功机设计说明书.doc

中期检查表.doc

任务书.doc

升速器装配图.dwg

封皮.doc

程序

答辩相关材料.doc

试验台总装图.dwg

转鼓机构装配图.dwg

轴4.dwg

题目审定表.doc

齿轮.dwg

摘　　要

底盘测功机是一种不解体检验车辆性能的研发检测设备，采用现代电测和计算机技术，仿真模拟各种路面行驶阻力，能很好的改善试验人员的试验环境,消除了试验重复性，显著缩短了试验周期，在某些方面可获得精度更高、更全面和更深入的试验结果。

本设计的主要目的是开发适用于节油车性能测试的底盘测功机，为节油车的开发研究提供试验平台。

文章首先介绍了背景及其意义、底盘测功机的发展情况及其主要工作方向；在此基础上对底盘测功机的结构进行了设计，分析节油车路面阻力, 建立了底盘测功机动力学模型；选择了交流发电机作为底盘测功机的加载装置，并建立了交流电力测功机的控制模型，设计了底盘测功机的测量和控制系统：脉宽调制(PWM)系统，该系统为底盘测功机提供制动力，以确保正确加载，模拟道路工况。设计基于PID的阻力加载智能控制算法，通过PID来改善控制系统的快速性和降低超调量，降低控制系统的稳态误差。

最后对底盘测功机的测控软件进行了设计。以先进的测试理念“软件即仪器”为指导，软件的设计结合高内聚低耦合的开发思想，基于NI公司GUI高级编程工具LabVIEW设计软件平台，针对测功机对象开发各子模块。其子模块可以方便移植应用到其他的领域中。并且界面美观，对话性强，操作方便，能很好的对系统进行实时监控以及各性能参数的显示。

关键词：底盘测功机；LabVIEW；节油车；交流发电机；PID控制

ABSTRACT

Chassis dynamometer，a test equipment without disassembly, adopt technology of modern electrical measurement and computer to simulate all the driving resistance . It can improve the pilot’s test environment．The method can eliminate no needing research factors，shorten notability the trial period，and can acquire more accurate，more entire and more in-depth test result in some aspects．

And the design’s aim is to develop Fuel-efficient car chassis dynamometer and service for the research and development the Fuel-efficient car．

In the paper, the background and its significance, the test technology and its development，the source of the program，research aims and the direction of the program are introduced firstly．On the basis，the author establishes dynamical model of chassis dynamometer and analyses chassis dynamometer road resistance simulated loading principle ,designs the construction of chassis dynamometer, and selects AC motor as the load equipment，and establishes、the control model of AC electronic dynamometer, and establishes the measurement and control system：PWM system，this system offered the chassis dynamometer braking force，to make sure loading correctly and simulate the road condition．The intelligent system based was designed for simulation ofloading resistance．Though PID control to improve the system speed and reduce the overshoot， to reduce the steady error ofthe system．

Finally, desiens the software of chassis dynamometer, based on the advanced test concept “software is apparatus”, software follows the design principle of low poly high coupling．Measure & Control system platform is designed based on GUI advanced programming tools—NI LabVIEW． Beautiful interface，strong dialogue，convenient operation，complete real—time monitoring system，show engine erformance parameters.

Key words: chassis dynamometer; LabVIEW ;Fuel-efficient car; AC motor; PID control

目　　录

摘要I

AbstractII

第1章 绪论1

1.1课题背景1

1.2底盘测功机发展现状、趋势及应用2

1.3HLJITD60底盘测功机研究目的和意义3

1.4中国节能竞技大赛及节油车介绍3

1.5设计的主要内容5

第2章 底盘测功机的结构设计6

2.1底盘测功机概述6

2.1.1底盘测功机的基本结构6

2.1.2底盘测功机的工作原理7

2.2HLJITD60底盘测功机总体布置8

2.3滚筒装置设计8

2.3.1滚筒参数选择与校核8

2.3.2滚筒轴承的选择与校核9

2.4加载装置的选型10

2.4.1测功机的类别10

2.4.2 各类测功机的比较12

2.4.3加载装置的最终选型13

2.4.4交流异步测功机测功原理14

2.5 升速器设计15

2.5.1传动比的计算15

2.5.2计算传动装置的运动和动力参数15

2.5.3 齿轮参数的计算与校核16

2.5.4 轴的设计与校核18

2.5.5轴承的选择与校核21

2.6 惯性模拟装置设计22

2.6.1 汽车功率平衡方程22

2.6.2惯性飞轮系统参数的确定23

2.7 其它装置的设计与选择23

2.7.1夹紧装置的设计23

2.7.2风机的选择23

2.8 本章小结24

第3章 底盘测功机测试系统硬件设计25

3.1 测试系统硬件设计基本原则25

3.2 测试系统硬件总体设计25

3.2.1测试系统结构组成25

3.2.2工作原理25

3.3数据采集单元27

3.4励磁电流控制装置28

3.5 传感器的选择29

3.5.1传感器的选择原则29

3.5.2速度传感器的选择29

3.5.3拉压传感器的选择30

3.6 本章小结32

第4章 底盘测功机阻力模拟33

4.1 设计所需使用的节油车参数的确定33

4.1.1车轮转动惯量的测量33

4.1.2节油车车身迎风面积的计算34

4.2节油车在道路上的行驶阻力分析34

4.2.1节油车的驱动力34

4.2.2节油车行驶阻力35

4.2.3节油车道路行驶方程的建立36

4.2.4A、B、C 待定系数的确定方法36

4.3节油车在底盘测功机上的行驶阻力分析37

4.4 底盘测功机电模拟模型的建立38

4.5 本章小结39

第5章HLJITD60底盘测功机系统软件设计40

5.1虚拟仪器概述40

5.2Labview软件介绍41

5.3 软件总体设计42

5.4数据采集模块设计42

5.4.1模拟量输入42

5.4.2数字量输入43

5.5 数据处理模块设计44

5.6 PID控制模块设计44

5.7 PWM输出模块设计47

5.8系统标定48

5.8.1误差分析48

5.8.2系统标定49

5.9 本章小结50

结论51

参考文献53

致谢54

1.3 HLJITD60底盘测功机研究目的和意义

本设计为全国大学生节能车比赛用车，相应的底盘测功机。主要应用于检测节能车的动力性及燃油经济性。既能够测试节能赛车的性能（包括驱动轮输出功率、扭矩和转速）。也可以进行摩托车及电动车(包括纯电动车、燃料电池电动车)的特有性能的测试。用室内试验台架(底盘测功机)对节油车整车进行综合试验，消除了无需研究的因素，显著缩短了试验周期，在某些方面可获得精度更高、更全面和更深入的试验结果缩短整车试验和标定的试验周期，降低研制的风险和成本，对整车和零部件总成的设计具有十分重要的指导意义。故设计本底盘测功机具有如下功能：

（1）最高车速测试；

（2）爬坡度测试；

（3）底盘输出功率测试；

（4）校验车速表、校验里程表；

（5）燃油经济性测试。

1.4中国节能竞技大赛及节油车介绍

Honda环保活动是以本田创始人本田宗一郎先生最初的宗旨开展，即“如何有效利用有限资源，不破坏公共环境，为子孙后代造福，所有行动要以此为准绳”。

节能竞技大赛是搭载Honda 4冲程125CC摩托车发动机，通过动手制作赛车挑战节能极限的竞技赛事。该赛事人人都可以轻松参与，队员们通过创意，设计出世界上独一无二赛车参与角逐，人们不仅可以感受到“创造”与“交流”的乐趣，还可以体会到“低油耗就是环保”的理念。

本田希望通过“节能竞技大赛”，为近年来中国不断高涨的环保、节能意识的进一步提高作出贡献。2007年第1届中国节能竞技大赛由于报名火爆，参赛队伍众多，场地由原定的上海龙华机场改为上海国际赛车场。第2届Honda中国节能竞技大赛扩大了赛事规模，吸引了很多的社会普通级别车队参加。比赛在上海国际赛车场举行。此次比赛全长12040m，比赛圈数为4圈。竞赛要求车手以不低于25km/h的平均车速完成比赛，测量油耗，最终耗油量最少的车队胜出，并通过计算得出1L汽油所行驶的里程。

在2010年第4届中国节能竞技大赛上，我校参赛车第一次参加比赛，取得了预赛全国十五，决赛全国二十的好成绩。2011年我校参赛车将继续参赛。预祝取得更加优异的成绩！

1.5设计的主要内容

设计的主要内容包括以下几点：

（1）设计滚筒机构、动力吸收装置、控制与测量系统和辅助装置，附加飞轮系统。

（2）对车辆在道路上和底盘测功机上两种情况进行阻力分析，建立车辆行驶仿真数学模型。

（3） 对测控系统的硬件部分经行相关设计，主要包括数据的采集和放大处理等，分析系统产生干扰的原因并采取一定措施进行干扰的抑制。

（4） 基于NI公司的labVIEW软件进行测试系统的设计，软件采用模块化设计。

（5）分析误差的产生，对程序进行测试与标定。第2章 底盘测功机的结构设计

底盘测功机概述

底盘测功机，又称转鼓试验台，是一种室内试验设备。它是通过在室内台架上模拟汽车道路行驶工况的方法来检测汽车的动力性，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汽车在负载条件下出现的故障等。由于汽车底盘测功机在试验时能通过控制试验条件，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，因而得到广泛应用。底盘测功机分为两类，单滚筒底盘测功机和双滚筒式。底盘测功机既可以用于汽车科学试验，也可以用于维修。

试验时车辆后轮带动转鼓旋转，转鼓通过联轴器与升速器连接再将转矩传递给加载装置，由加载装置提供阻转矩，使车辆发动机受到的阻力等效于同等工况下在道路试验中受到的阻力；风机的风速跟踪车速，使车辆发动机（还有传动箱、轮胎等）的冷却条件与道路试验等效。这样车辆就可以在底盘测功机上模拟道路行驶。系统还配备了对速度、时间、距离、压力等项目的测量环节，由计算机进行数据采集和控制。整个系统协调运转，驾驶员在显示器的提示下按照试验要求驾驶车辆。一方面保证测试的重复性，别一方面便于相关数据的采集和车辆性能的调整。

近年来因电子计算机技术的高度发展，为数掘的采集、处理及试验数据分析提供了有效的手段，同时为模拟道路状态准备了条件，加速了底盘测功机的发展，加之各类专用软件的开发和应用，使汽车底盘测功机得到了广泛的推广[4]。

2.1.1底盘测功机的基本结构

底盘测功机主要部分为滚筒机构、动力吸收装置、控制与测量系统和辅助装置。附加飞轮系统等。普通型道路模拟系统如图2.1所示。2.1.2底盘测功机的工作原理

汽车在道路上运行过程中存在着运动惯性、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运动惯性和行驶阻力问题，这样才能用台架测试汽车运行状况的动态性能。为此，在该试验台上利用惯性飞轮的转动惯量来模拟汽车旋转体的转动惯量及汽车直线运动质量的惯量，在允许的误差范围内满足汽车的惯量模拟。至于汽车在运行过程中所受的空气阻力、非驱动轮的滚动阻力及爬坡阻力等，则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或手动控制，以实现对车辆的动力性如加速性能、汽车底盘输出功率、底盘输出最大驱动力、滑行性能、车速表校验、里程表校验等项目的检测。[5]2.3滚筒装置设计

2.3.1滚筒参数选择与校核                                          

滚筒装置是测功机的基本组件，其结构和性能的好坏，将直接影响测功机的测试精度。滚筒采用钢制空心结构。滚筒直径、表面状况是影响测功机性能的主要结构参数。滚筒直径决定了车轮与滚筒的接触状况。直径大时，滚筒曲率半径大，车轮在滚筒上运转接近在道路上行驶的状况，滑转率小，滚动阻力小，测试精度高；滚筒直径小时，由于接触比压大，滑转率大，滚动阻力大，在高速下会使传递功率损失7％-20％。同时，车轮在小直径滚筒上滚动时会增加轮胎的摩擦力，长时间的高速运转会使轮胎表面测试升高到临界值，导致轮胎早期损坏。GB／T 18176—2007规定摩托车底盘测功机滚筒的直径要大于或等于400mm，同时国标要求测功机的基本当量质量是100kg，也就是要求测功机系统旋转件的转动惯量加上滚筒的当量质量为100kg，因此按照参数的要求可以设计滚筒的尺寸为：外径560mm，内径532mm，宽度为250mm，滚筒壁厚14mm。

滚筒表面形式可以为光滑的，也可以是表面经过处理为粗糙的。对于测定或检验汽车动力性或模拟汽车行驶工况的测功机上的滚筒，其表面多为光滑的。由于本设计即为测试节油赛车的性能的转鼓，采用光滑表面即可满足其车轮附着力。因此转鼓表面不采用特殊形式。                                                                                               2.3.2滚筒轴承的选择与校核

1.轴承形式的选择

由于滚筒只承受车身的及滚筒自身的重力，只有径向力而不承受轴向力，所以轴承的形式选择为深沟球轴承。

2.当量动载荷P的计算

试验时只有驱动轮在转鼓上转动，并按照车轮承载质量平均分配原则，车加载在滚筒上的径向力及滚筒自身重力和为