机动车辆因气候寒冷将会造成燃油汽化性能差、润滑油粘度增大、蓄电池工作能力差（端电压低）等问题，使发动机启动困难严重影响了车辆的正常工作，尤其是发动机，长时间在低温环境下工作会产生如下危害缩短发动机的使用寿命：发动机的功率下降、油耗增加、轮胎强度减弱、润滑油质量降低、其它附属器件变硬变脆，使行车条件明显变差，由于我国在冬季大部分地区都处在较寒冷的地区，因此这些故障现象表现的尤为突出，低温冷启动也是发动机一个重要的指标，低温试验室对于汽车发动机在低温环境中运行状态进行有效的动态模拟分析对比得出改进数据以便于汽车的改进升级，低温试验室对于汽车的未来发展有重要的意义。

　　　文中介绍了结合黑龙江工程学院汽车工程中心现有场地条件进行设备布置安装调试，对整车性能检测设备选用布局、发动机测功机检测设备选用布局、冷冻负荷计算、制冷设备选用、试验功能体现等进行了详细说明，并对不同选择方案进行了比较分析，保证了设计的合理性、先进性及实用性，叙述了在选用设备时出现的问题及相关设备的工作原理。

关键词：低温试验室；整车低温性能检测；发动机测功机；冷冻负荷；底盘测功机

ABSTRACT

Car through a century of development has into households, cars are no longer a luxury but a sign of modern human beings, people of the functional requirements for the car increasing, more and more extensive use of the car in the world every corner of the figure has a car, used car in the cold zone of the engine is a severe test.

Motor vehicle fuel due to cold weather will cause vaporization of poor performance, lubricating oil viscosity, the battery working poor (low voltage) and other issues, the engine difficult to start seriously affected the normal operation of the vehicle, especially the engine, for a long time work at low temperatures will produce the following hazards shorten the life of the engine: the engine power down, fuel, tires weakening of the lower quality lubricants, and other ancillary devices hard brittle, so that driving conditions deteriorated significantly, due to China's in most parts of the winter in colder areas, so the performance of these symptoms are particularly prominent, low-temperature cold-start engine is also an important indicator of low-temperature laboratory for the car engine running at a low temperature environment for effective analysis and comparison of the dynamic simulation Improved data obtained for the improvement in car upgrades, low temperature test chamber for the car of the future development of important significance.

This paper introduces the combination of Heilongjiang Institute of Vehicle Engineering Laboratory automotive temperature conditions of the existing site layout equipment installation and commissioning, performance testing equipment used on the vehicle layout, the engine dynamometer testing equipment used layout, cooling load calculations, selection of refrigeration equipment, test functions reflect such a detailed description of the different options and a comparative analysis to ensure the rational design, advanced and practical, described in the selection of equipment problems and related equipment works.

Keywords: Low-temperature laboratory；vehicle low temperature performance testing；engine dynamometer； cooling load；chassis dynamometer

摘要I

AbstractII

第1章绪论1

1.1 研究背景及意义1

1.2现有布置条件1

1.2.1场地布置条件1

1.2.2主要技术要求1

1.3国内外汽车发展现状2

1.3.1国外汽车发展现状2

1.3.2中国汽车发展现状2

1.4汽车低温试验室发展趋势3

1.5本文课题研究的主要内容与技术路线3

第2章低温试验室功能实现及计算5

2.1冷冻负荷计算5

2.1.1渗入热计算5

2.1.2试验车排热量计算6

2.1.3发动机排热量计算7

2.1.4通风换热量及操作热量计算8

2.1.5其它设备热量计算9

2.2制冷时间计算9

2.3制冷设备的设计与选用10

2.3.1制冷系统形式的选择10

2.3.2压缩机的选择10

2.3.3制冷设备的选择10

2.3.4温控设备选用10

2.4 本章小结10

第3章汽车低温试验室布局设计方案12

3.1设计方案的背景条件12

3.2试验室布局的确定12

3.3布局设计方案的确定13

3.4其它附属设备14

3.4.1简易起重机14

3.4.2保温门的设计15

3.4.3保温材料15

3.5 本章小结15

第4章发动机性能检测设备布置16

4.1发动机性能检测试验台组成16

4.2发动机的选择16

4.2.1发动机基本参数16

4.2.2发动机其它参数16

4.3发动机测功机的选用16

4.3.1发动机测功机分类16

4.3.2各发动机测功机特点16

4.3.3电涡流测功机的选用16

4.3.4电涡流测功机主要用途17

4.3.5电涡流测功机结构组成与工作原理17

4.3.6电涡流测功机主要技术指标18

4.3.7电涡流测功机的安装与校正19

4.3.8测功器的校正21

4.3.9电涡流测功机安装尺寸表23

4.3.10联轴器联接尺寸24

4.4测功机固定螺栓的校核25

4.4.1螺栓的切向受力分析25

4.4.2螺栓的轴向受力分析26

4.5地脚螺栓的校核28

4.5.1螺栓的切向受力分析28

4.5.2螺栓的轴向受力分析29

4.6台架钢板连接螺栓校核31

4.6.1螺栓的切向受力分析31

4.6.2螺栓的轴向受力分析32

4.7 发动机定位螺栓校核34

4.7.1螺栓的切向受力分析34

4.7.2螺栓的轴向受力分析35

4.8 本章小结37

第5章整车性能检测试验台设备布置38

5.1整车性能试验台的组成38

5.2试验车的选用38

5.3底盘测功机设计选用38

5.3.1底盘测功机分类形式38

5.3.2底盘测功机功能?38

5.3.3底盘测功机技术要求39

5.3.4滚筒设计要求39

5.3.5滚筒中心距39

5.3.6滚筒表面径向圆跳动量40

5.3.7实验室选用底盘测功机型号41

5.4 本章小结42

第6章试验功能体现43

6.1发动机试验功能体现43

6.2整车检测试验功能体现45

6.3检测输出设备型号的选择47

6.4本章小结48

结论49

参考文献50

致谢51

1.1 研究背景及意义

低温环境可以对机械、车辆、兵器、电子、仪器仪表等各类地面设备的性能和工作可靠性产生不良影响, 随着生产与科学技术的发展, 这一问题已越来越受到人们的重视。虽然低温环境模拟投资多、能耗大, 但由于其对国民经济和国防军事工业发展的重要性, 各先进国家都十分重视, 不惜投人大量财力建设大中型低温环境试验室。制冷及低温工程学科主要是研究获得、并保持低于环境温度的原理与方法，实现该条件所需要的仪器和设备，以及研究低于环境温度的条件下工程应用。根据温度的不同，它又可划分为制冷工程和低温工程两个领域，前者涉及低于120K的问题，后者涉及高于120K的问题。低温工程与国民经济和人民生活密切相关，随着我国国民经济的发展，它的地位越显重要。是航空航天、车辆实验、气体工业、生物医学工程等领域的重要基础支撑，低温工程在机械、冶金、以及航天技术等诸多领域中有着广泛的应用。制冷低温设备与系统，冻结和冻干过程机理，低温生物医学技术，冷量储存及输送技术，制冷及低温系统的自动控制及计算机模拟，制冷及低温工程的测量技术和测试设备，制冷、空调与低温技术在有关领域中的应用以及节能，汽车方向的低温试验研究对于汽车的发展有着更为深远的意义，它能推动汽车拥有更为广阔的应用空间。

1.2现有布置条件

1.2.1场地布置条件

　　　根据中华人民共和国国家标准，机动车辆低温性能试验规范，结合现有试验室场地进行合理布置，现有试验室场地位于汽车工程中心一楼，现有试验室面积37.7平方米，长6.5米，宽5.8米，高3米，在现有场地中进行整车性能检测设备布置、发动机测功机检测设备选用布置、制冷设备布置。

1.2.2主要技术要求

试验环境温度按-30℃以下进行，为保证试验的准确性，被考核的零部件均应达到设计要求，性能参数调至规定范围按汽车的使用说明书或有关技术资料的规定，选用相应牌号的燃油、机油和冷却液，并记录应使用制造商规定的蓄电池、起动电缆和搭铁电缆，各线路连接可靠，蓄电池工作良好,试验车辆准备按GB/T 12534-1990中规定执行，装载质量按GB/T 12534-1990中规定执行,前排双人(60Kg/人)，座椅调整至最后位置，车辆加装所有选装配置,轮胎气压按GB/T 12534-1990中规定执行,在每项试验前后，需对车辆进行主观评价，各项指标应符合产品相应规定,试验可在低温环境（试验室或自然条件）下进行,静态试验试验前，试验车辆应保证在环境温度下停放6小时以上，冷透后(油液温度与环境温度一致后)方可试验,对外观、表面质量及操纵情况等进行检查，换档杆转换应灵活、无卡住现象。

1.3国内外汽车发展现状

1.3.1国外汽车发展现状

　　　当今世界国际汽车工业结构正在发生重大重组，由于全球汽车工业生产能力过剩，产品开发成本大幅度提高，促使产业结构调整步伐明显加快。汽车工业联盟成为世界汽车工业发展的潮流，90％以上大汽车公司的“强强联合”，使之形成集团优势，更具竞争力。国际汽车市场竞争的实质是现代科技的较量，技术创新能力正成为竞争取胜的关键。

　　　受全球性的金融危机影响，世界汽车工业正面临着严峻的考验，从北美的汽车巨头通用、福特、克莱斯勒走向破产的边缘，到亚洲汽车业老大丰田汽车出现71年来的首次亏损全球汽车行业正面临着前所未有的剧烈震荡。

　美国汽车三巨头濒临破产：由于过去几年的持续高油价，让消费者对美国汽车厂商生产的高油耗车型兴趣大减。而不断恶化的经济和金融环境给美国汽车业的销售和融资带来巨大压力。美国汽车业“三巨头”通用、福特和克莱斯勒，近来亏损连连。“三巨头”的高管在美国参议院作证时呼吁政府提供250亿美元的紧急贷款，以帮助它们度过危机，免于破产。

1.3.2中国汽车发展现状

关于中国汽车产业的现状，从两个角度来说，宏观角度与微观角度。宏观上，中国在2001年12月11日加入了世界贸易组织，国外的厂商陆续进入了中国市场，使得竞争进一步激烈；微观上，企业面临不得不降价的处境，处在亏损的边缘，中国加入世贸组织，我国的汽车进口关税就一直在下调，这是履行WTO的义务，同时也是为了进一步鼓励竞争，优化中国市场。在2004年底，中国的加权平均关税水平下调到了8.9%。2006年7月1日，我国汽车进口关税下调到25％。这都是为了履行WTO的义务。同时，中国早在80年代的时候，就已经形成了近百家汽车企业的混乱局面，所以国家降低关税，就会下降国外汽车在国内市场的销售价，使得其更具竞争力，从而使一些比较落后的国内企业的售价就会相对较高，使得其不得不退出市场，达到优化市场的效果。

伴随着中国的改革开放，很多的国外企业进入了中国，搞起了合资，本质上就是以技术换市场。这里面有大众，标致，丰田，奔驰，宝马等公司。根据2000年的资料显示，中国汽车市场份额中97%属于合资企业，而20多家国内企业仅仅占到了3%的市场份额。可以说，中国的汽车企业就是在夹缝中生存。

在2004年11月22日，东风标致实施降价补偿的销售策略，引起了中国汽车行业的轩然大波。从一个侧面反映了近几年中国汽车市场竞争之激烈。好多的厂商也都不得不推出降价的策略，这无疑对于企业来说是一个不幸。2004年统计资料显示，中国汽车的亏损面达到了16%之多，除此之外，加入世贸组织后，中国先后推出了关税下调预期，取消进口配额、实施《汽车品牌销售管理办法》、进口车自动许可登记办法，整车特征办法，落地征税政策，允许外商进入汽车服务贸易领域等政策，这无疑对于中国的企业是一个很大的挑战。2009年初通过的汽车产业调整和振兴规划做出了这样的规划目标：通过兼并重组，形成2～3家产销规模超过200万辆的大型汽车企业集团，4～5家产销规模超过100万辆的汽车企业集团，产销规模占市场份额90%以上的汽车企业集团数量由目前的14家减少到10家以内。甚至国家已经圈定 “四大四小”，鼓励一汽、东风、上汽、长安等大型汽车企业在全国范围内实施兼并重组；支持北汽、广汽、奇瑞、重汽等汽车企业实施区域性兼并重组。

1.4汽车低温试验室发展趋势

　　　随着我国汽车生产技术与产量的快速发展汽车的普及率大大增加。汽车走进千家万户，汽车在寒冷地区的保有量大大增加，使得汽车低温试验室拥有了更重要的作用，汽车低温试验室技术越来越成熟正向着高度集成化、系列化、现代化的趋势发展。

1.5本文课题研究的主要内容与技术路线

本课题研究的主要技术路线如图1.1所示。　　　本课题研究的主要内容有：

　　　结合黑龙江工程学院汽车工程中心现有场地，进行汽车低温试验室的布置设计，低温试验室属于人工气候试验室, 模拟野外低温环境, 供汽车及类似产品作低温起动性能试验，发动机检测试验台性能测试及整车性能检测试验台设计，同时规划布置低温实验仓，达到低温测试环境要求。用于检测整车、发动机在低温环境中运行各参数变化情况进行数据分析比较改进升级零部件，还可以用于进行教学演示功能。

3.1设计方案的背景条件

　　　北方冬季，环境温度较低，受周围的环境温度以及排气降噪能量转换的影响，汽车的排气管会向外滴水，这是一个很普遍的现象，发动机起动困难，总成磨损严重，机件损坏或腐蚀，燃料润滑油消耗量增大度低，使蓄电池电解液粘度增加，向极板的渗透能力下降，内阻增加，导致蓄电池的容量和端电压下降，蓄电池的输出功率下降，满足不了起动时对蓄电池功率的要求，使起动机无力拖动发动机或不能达到最低的起动转速，低温起动时，由于蓄电池端电压低，火花塞的跳火能量小，使发动机起动困难；此外，冷的可燃混合气密度大使火花塞电极电阻增大、火花塞电极间有油、水及氧化物等，均可能造成电火花弱，使火花塞跳火能量下降，也会造成发动机起动困难，低温试验室可以模拟出低温状态下汽车的行驶状态及各项功能指标的变化从而可以反馈给生产厂家及制造商进行优化设计和改进，东北寒冷的冬季，对汽车寒冷地区的应用性能进行研究，设计出低温试验室，进行发动机性能分析对比实验，对于解决汽车寒地使用以及缓解交通压力都有十分重要意义。

3.2试验室布局的确定

　　　本设计结合黑龙江工程学院汽车工程中心现有场地进行设计，试验室场地尺寸为：长6.5米，宽5.8米，高3米，在现有场地范围内进行低温试验室的设计布局，低温试验室由低温仓和工作区域组成，低温试验仓用来进行低温试验，工作区域用来进行数据分析、整理、输出以及人员工作。

　　　低温试验仓由整车检测系统、发动机检测系统，制冷系统以及其它附件如简易天车（电葫芦），试验车，及相应台架等组成，工作区域由检测输出系统、控制系统以及计算机等组成。

　　　整车检测系统：整车检测系统是用来模拟汽车在道路条件下运行时的装置，整车检测系统的选用要合理要结合场地的现有情况进行分析选用以及需要和检测车辆的型号综合考虑。检测输出系统：接收汽车在模拟道路条件下运行状态参数并进行分析比对显示分析结果的设备，检测输出系统的选用要求是要精准的进行分析比较它接关系到检测数值的精度以及准确度。发动机检测系统：发动机检测系统是用来接收发动机在各工况运行时各参数的变化值并进行分析对比。制冷系统：制冷系统的作用是给汽车低温试验室提供制冷环境使实验室的环境温度达到要求的规定值。保温结构：用来隔热隔冷保护制冷环境的产生效果并提高制冷功效。电葫芦：用来移动发动机其它及实验设备，由于实验室中的实验设备质量比较大，移动有危险性所以采用电葫芦进行移动吊装，既能保证移动速率又能提高安全性。

　　　试验车的选用应具有代表性和实用性，本试验室采用长安杰勋汽车，首款杰勋是量产混合动力轿车，杰勋是国家863计划“电动汽车重大项目”的主要组成部分，经过长达六年的艰苦攻关，杰勋研发成功，并且成为具有世界先进水平的量产车型。“环保、节能、让汽车可持续”是杰勋hev的设计理念，整车油耗比传统汽车低20%以上，排放限值满足国ⅳ标准。在底盘测功实验室有杰勋在试验不冲突时一台车可以用作多个试验这样又可以节约经费，其它附属设备的选用也有重要意义，包括加热器、冷库门等它们也是实现低温试验室功能的重要环节。

3.3布局设计方案的确定

　　　在现有场地进行布置要求设备要小巧高效布局合理。

　　　低温试验室整体布置尺寸为：长6.5米，宽6.3米，高3米，在现有场地进行布置，布置的场地分为两部分一部分为工作区域，尺寸为：长6.5米，宽2.8米，高3米。

　　　另一部分为低温试验仓它布置在低温试验室的一侧低温试验仓尺寸为：长6.5米，宽3.5米，高3米，对其进行密封布置建筑墙壁。

　　　设计方案一：

　　　将整车检测设备布置在实验室内部里侧将发动机测功机布置在门口，检测输出装置布置在中间冷风机挂在墙内测。

　　　这样布置的优缺点：使得工作人员有更大的活动空间，但布置结构过于紧凑不利于试验，对于设计结构的精度也会造成一定的影响，检测输出设备无法承受低温。

　　　设计方案二：

　　　将整车布置在门口检测分析设备布置在最里侧，发动机测功系统布置在中间。

　　　这样布置的优缺点：有利于试验的进行，但工作人员进出受到一定的影响。

　　　设计方案三：

　　　将整车检测设备布置在一侧发动机测功系统也布置在其后部检测分析设备布置在工作区域。

　　　这样布置的优缺点：最为合理工作人员的活动空间很充足，试验检测设备布置也很合理检测设备不冲突布局紧凑，试验车停放方便是最为理想的布置方案。

　　　经过这一学期的毕业设计工作，使我终于体会到了做一名设计师的滋味。这其中的成功与失败使我体会很多，整个设计过程中的经验与教训使我知道了一个成熟的设计产品绝没有我一开始想象的那么轻松。

　　　这次设计的汽车低温试验室基本能满足题目要求，满足试验的要求，绘制的各类图纸也满足说明书的要求，可以说本次设计的低温试验室满足了设计任务书中提出的各种要求，完成的主要工作如下：

　　　在这次汽车低温试验室设计中按照有关国标进行了低温试验室整体布局设计，合理高效的进行整车性能测试平台设计布置、发动机测功机测试平台设计布置，经过冷冻负荷计算合理选用制冷设备并进行了制冷时间的计算，按照有关国标要求可以进行包括发动机功率测试等一系列整车测试和发动机相关测试。

　　　不过由于水平有限，设计中难免会有一些缺陷。例如各设备间的连接关系不是十分清晰，低温条件的设定计算也需要进行真实环境条件的实测，希望以后有时间能够进行修改。

　　　整个过程，我从一开始对设计知识的不太了解到现在有了一定的了解，可以说整个设计过程也是我学习的过程。这段时间的设计使我对以前的理论知识有了更深的理解，并能把以前所学的松散的知识能串在一起进行综合运用。这使我的知识得到了进一步的巩固和提高。有了上述成功与失败的经验，将使我考虑问题更加全面。希望这份毕业设计能得到各位老师的批评指正。我相信，这次设计的经验对我来说将是一笔宝贵的财富，对我以后的学习和工作都是一笔宝贵的财富。

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测功机a2.gif

测功机总成装配图a0.gif

底盘测功机示意图a1.gif

发动机台架装配图a0.gif

两张零件图a2.gif

汽车低温试验室整体布置图.gif

汽车低温试验室整体图.gif

总成示意图a1.gif

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