（动力机械及工程专业论文）hycg—10a型底盘测功机测试性能改进.pdf

哈尔滨f 。样大学硕十学伊论文 两姜 汽车动力性是评价汽车技术性能最重要指标之一。但目前全国近千家 汽车检测站在贯彻执行部令和相应标准中，都因使用的汽车底盘测功机功 能不全以及检测理论和方法不完善而无法准确、有效、快速地检测和评定 汽车动力性，尤其是发动机的动力性。这是因为汽车底盘测功机上所指示 的功率只是测功器吸收的功率，而从发动机输出到测功器吸收功率传递过 程中，受诸多因素的影响，有很大损失，这些损耗功率约占发动机标牌功 率3 0 5 0 。由此可见，若不知这些影响所带来的功率损耗是多少，则不可 能准确评定汽车动力性，技术等级评定、商务和车辆报废等检测。因此有 必要对影响底盘测试性能的因素进行分析，找出切实可行的办法进行改善， 达到改进测试性能的目的。 本文结合我校实际使用情况，对影响测试性能的因素进行分析，找出 提高测试精度的方法。 首先，本文介绍了汽车动力性检测的重要性以及底盘测功机的基本结 构及工作原理。 其次，本文分析了影响测试性能的主要因素，即在测试过程当中的功 率消耗。这些损耗包括汽车传动系中消耗的功率p ，、车轮在滚筒上克服 滚动阻力消耗的功率p ，、底盘测功机传动机构所消耗的功率p 。、测功机 所吸收的功率p 。、风冷测功器风扇所消耗的功率p 。、驱动轮与滚筒打滑 损失的功率p 。并详细分析了各消耗功率的形成、测试及影响各消耗功率 的一些因素。 再次，本文分析了影响测试性能的其他方面的因素。包括在实际安装 及使用过程中造成的标定误差、滚筒的附着性能、滚筒的结构形式、测试 时的操作不规范、测功机自身的问题、没有很好的纵向约束及车速不稳。 本文最后对由这些影响因素进行了改善，提出了一些提高精度的办法。 对改进后的底盘测功机进行了重新测试，结果表明测试误差由原有的4 9 哈尔滨i 稗人学硕十学何论文 降低到1 5 左右，达到改进测试性能的目的。 关键词：底盘侧功机；测试性能；改进 哈尔滨l 稃人学硕+ 学仲论文 a b s t r a c t t h ea u t o m o b i l et r a c t i v e p e r f o r m a n c ei s o n eo ft h em o s t i m p o r t a n t p e r f o r m a n c ei n d e xt oe v a l u a t et h ea u t o m o b i l et e c h n i q u e b u tc u r r n t l yi nt h e n a t i o n ，w h e na b o u tat h o u s a n da u t o m o b i l ee x a m i n a t i o ns t a t i o n sc a r r yt h r o u g h a n dp e r f o r m a n c et h ed e p a r t m e n t sp r o v i s i o na n dt h er e l e v a n ts t a n d a r d ，t h e y c a n ta c c u r a t e l y ，e f f e c t i v e l ya n dq u i c k l ye x a m i n ea n da s s e s st h ea u t o m o b i l e t r a c t i v ep e r f o r m a n c e p a r t c u l a r l ya s s e s st h ee n g i n e st r a c t i v ep e r f o r m a n c e ， b e c a u s et h ef u n c t i o n o ft h ec h a s s i sd y n a m o m e t e ri s n t c o m p l e t e ，a n dt h e e x a m i n a t i o no r i e sa n dm e t h o d sa r en o tp e r f e c t b e c a u s eap o w e rt h a ti ss h o w e d o nb o a r do fc h a s s i sd y n a m o m e t e ri sj u s tt h em e a s u r eo fp o w e rt h a tt h ec h a s s i s d y n a m o m e t e ra b s o r b ，b u tt h ep o w e rw h i c hi sd e l i v e r e df r o me n g i n et oc h a s s i s d y n a m o m e t e rl o s e al o t b ym a n yf a c t o r s ，t h el o s ep o w e ri nt h ep r o c e s s i s a b o u t3 0 5 0 o ft h em a c h i n em a r kc a r dp o w e r b es h o w e df r o mt h i s ，i fw e d o n tk n o wh o wm u c ht h ee x h a u s t e dp o w e ri s ，t h e nw ec a n ta c c u r a t e l ya s s e s s t h ea u t o m o b i l em o t i v e ，t h et e c h n i q u eg r a d ea s s e s s ，t h eb u s i n e s sa n dv e h i c l e s d i s c a r de x a m i n a t i o n t h e r e f o r ew eh a v et h en e c e s s i t yt oc a r r yo nt h ea n a l y s i s t o w a r d sa f f e c t i n gt h ef a c t o ro ft h eh a s s i sd y n a m o m e t e r sf u n c t i o n ，a n df i n do u t av i a b l ew a yt oc a r r yo nt h ei m p r o v e m e n t ，a n dt oa t t a i nt h ep u r p o s et oa d v a n c e t h et e s tf u n c t i o n c o m b i n e i n ga c t u a lu s a g ec i r c u m s t a n c ei nm yc o l l e g e ，t h i sp a p e ra n a l y z e t h ef a c t o rw h i c ha f f e c tt h ee x a m i n a t i o n sf u n c t i o n ，a n df i n do u tt h em e t h o dt o r a i s et e s ta c c u r a c y f i r s to fa l l ，t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h ei m p o r t a n c et ot e s tt h ea u t o m o b i l e t r a c t i v ep e r f o r m a n c ea n dt h eb a s i cs t r u c t u r ea n dt h ew o r kp r i n c i p l e so ft h e c h a s s i sd y n a m o m e t e r 哈尔滨i 秤人1 顶十学何论文 t h es e c o n d ，t h i sp a p e ra n a l y z e dt h em a i nf a c t o rw h i c ha f f e c tt h ef u n c t i o n o ft h ee x a m i n a t i o n ，n a m e l yt h ee x h a u s t e dp o w e ri nt h ee x a m i n a t i o n t h e e x h a u s t e dp o w e ri n c l u d et h ea u t o m o b i l ed r i v ep o w e rw h i c hi se x h a u s t e dp t p ， t h ep o w e rt oo v e r c o m et h er e s i s t a n c ew h e nw h e e li sr o l l i n go nt h er o l l e rp f t h e e x h a u s t e dd r i v ep o w e ro ft h ec h a s s i sd y n a m o m e t e rp t ，t h ep o w e rw h i c hi s a b s o r b e dp d y ，t h ee x h a u s t e dp o w e ro ft h ef a nw h i c hi st om a k et h a tm a c h i n e c o o l i n gp w ，t h ep o w e rt h a ti se x h a u s t e db e c a u s e o ft h es l i p p i n gb e t w e e nt h e d r i v es h e e la n dr o l l e rp s a n dt h i sp a p e rc l o s e l ya n a l y z et h ef o r m a t i o n ，t e s to f e a c hd e p l e t i o np o w e ra n ds o m ef a c t o rw h i c ha f f e c te a c hd e p l e t i o np o w e r t h et h i r d ，t h i sp a p e ra n a l y z et h eo t h e rf a c t o rw h i c hi n f l u e n c et h et e s t s f u n c t i o n i nt h ep r o c e s so fa c t u a l l yi n s t a l l i n ga n du s i n g ，t h e s ei n c l u d et h ef a u l t o fm a r kr e s u l t ，t h ea d h e s i o n a b i l i t y o f t h er o l l e r , r o l l e r ss t r u c t u r e ，t h e u n n o r mo p e r a t i o n ，t h eo w np r o b l e mo fc h a s s i sd y n a m o m e t e r ，t h ec o n t r o l l i n g i s n tf i r ma l o n gl e n g t h w a y sa n dt h ec a r ss p e e d i su n s t e a d y a tt h ee n do ft h i sp a p e r ，t h r o u g h i m p r o v i n gt h e s ef a c t o r ，t h e r ea r es o m e w a y st or a i s et h ea c c u r a c y 。u s i n gt h ei m p r o v e dc h a s s i sd y n a m o m e t e r ，t h e e x a m i n a t i o ni sm a d e ，t h er e s u l to ft e s t t h e a c c u r a c ys h o wt h a t t h ef a u l t l o w e r t of r o m4 9 t o1 5 o rs o ，a n dt h ep u r p o s et or a i s et h ef u n c t i o no f e x a m j n a t i o na t t a i n k e yw o r d ：c h a s s i sd y n a m o m e t e r ；f u n c t i o no fe x a m i n a t i o n ；a d v a n c e 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导 下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文 献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已 注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已 经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到 本声明的法律结果由本人承担。 作者( 签字) ：丛 日期：妒) 年歹月斛e t 哈尔滨t 秤人学硕十学忙论文 第1 章绪论 在我国，随着汽车保有量的逐年增加，公路交通事故与机动车的排气、 噪声公害已成为越来越不容忽视的社会问题，这主要由于汽车本身是一个 复杂的机电系统，随着行驶里程的增加和使用时间的延续，其技术状况将 不断恶化。因此，既要不断研制性能优良的汽车，又要借助维护和修理， 恢复其正常使用的技术状况。汽车综合性能检测就是在汽车使用、维护和 修理中对汽车的技术状况进行测试和检验的一门技术。 六十年代，我国着手开发汽车检测诊断技术，而1 9 7 7 年国家下达的“汽 车不解体检验技术”的研究课题，标志着我国汽车检测、诊断技术踏上了 新的起点；进入八十年代，随着国民经济的发展，科学技术备个领域都有 了较快的发展，汽车检测及诊断技术也随之得到快速发展，加之我国的汽 车制造业和公路交通运输业迅速发展，对汽车检测诊断技术和设备的需求 也与日俱增。我国机动车保有量迅速增加，随之而来的是交通安全和环境 保护等社会问题，如何证车辆快速、经济、灵活，并尽可能降低汽车公害 程度等问题，已逐渐被提到政府有关部门的议事日程，从而促进了汽车诊 断与检测技术的发展。 1 1 汽车动力性检测的必要性和意义 汽车动力性是汽车在行驶中能达到的最高车速、最大加速能力和最大 爬坡能力【1 1 ，是汽车的基本使用性能之一。是发动机和底盘传动系等总成 及部件工作能力量化的体现。近几年来，随着人们生活水平的提高，国民 经济的迅速发展，汽车保有量也在迅速增加。据统计，我国汽车保有量1 9 9 6 年为1 1 0 0 万辆，1 9 9 8 年9 月达1 4 0 0 万辆，2 0 0 0 年汽车保有量已达1 5 8 0 万辆，到2 0 0 6 年底，全国民用汽车保有量达到4 9 8 5 力| 辆( 包括三轮汽车 和低速货车1 3 9 9 万辆) 。车辆保有量的增加促进了公路里程的增长以及高 哈尔溟f 样入宁碗十学 山论文 等级公路的修建。从1 9 8 0 年丌始，我国公路发展的数量和质量都提升很快， 到1 9 9 6 年底，高等级公路达1 9 万公里，其中高速公路3 2 5 8 公里。交通 部在“九五”规划中，并修建高速公路6 5 0 0 公里。据最新统计，到2 0 0 6 年底，我国公路里程达到1 9 3 万公里，其中高速公路总里程达4 1 万公里。 这为我国汽车运输业大幅度提高汽车运行速度创造了条件由于汽车在高 等级公路上行驶速度一般都在8 0 k m 以上【2 1 ，对汽车的动力性要求高，动 力性差的汽车在高等级公路上行驶时车速慢，被超车的频率高，引发交通 事故的机会就大。另外，动力性差的汽车，在高速公路上长时间地用满负 荷高速工况行驶，发动机过热导致的故障数量多、程度严重，影响单辆汽 车的运行速度，整体上也会降低汽车运输业的生产效率。新车的动力性是 在设计时确定的，一般都能够满足要求。但是对在用车辆来说，并不是所 有的车辆都能满足行驶的动力性要求。主要是因发动机和传动系固有工作 能力在使用过程中逐渐的衰退。在使用过程中组成发动机和传动系总成的 零部件由于相对运动而产生磨损、承受机械应力而引起变形和老化、与周 围介质相互作用而遭受腐蚀和氧化等原因，从而导致零部件的配合特性f 如 间隙的大小) 、相对位置、接触状况等发生变化，进而逐渐削弱发动机和传 动系总成的工作能力，甚至使其丧失工作能力。动力性衰退便是发动机和 传动系总成工作能力变差的外在征兆。 实践证明，随着汽车行驶里程的增加，动力性的衰退是必然的【3 】。图 1 1 和图1 2 为在同一底盘测功机测得的同型汽车在直接档时的驱动轮输出 功率。图中曲线1 为该型汽车在额定状况下直接档的驱动轮输出功率特性 曲线，曲线2 为该型汽车在行驶到某一里程时直接档测得的驱动轮输出功 率特性曲线。可见在用汽车动力性在使用过程中是衰退的，衰退的标志是 输出功率明显降低，随着车速的增加，输出功率的降低幅度增大，最大功 率值向低速偏移，输出的最大功率均小于额定值。但输出功率与车速的关 系未因动力性的衰退而改变，动力性衰退后的驱动轮输出功率特性仍与固 有特性的走势相似。 2 哈尔滨群大学硕十学伊论文 1 2 0 】0 0 名8 0 考6 0 4 0 2 0 0 图1 1 解放1 0 9 0 系列汽车驱动轮输出功率特性 1 2 0 i 0 0 名8 0 上 洫6 0 4 b 己0 o v ( k n h ) 图1 2 东风1 0 9 0 系列汽车驱动轮输出功率特性 动力性逐渐衰退的车辆，如果不对其进行检测，规定汽车能在道路上 运行的动力性最低限值，有可能导致动力性很差的车辆在道路上继续运行。 而动力性差的汽车，由于行驶速度慢，不仅阻滞了高速公路运输效率，且 因这些车辆在高速公路上长时间满负荷高速行驶，发动机过热的机率特别 严重，导致了交通事故特别是追尾事故的频繁发生。在每年发生的交通事 故中，车辆技术状况因素约占2 0 左右，其中动力性因素占很大的比例。 动力性不好的车辆运行时燃油消耗明显增加，增大排气污染物的含量，不 利于节能和环保。据统计，正在运行的各类营运汽车中有5 0 一6 0 的营运 汽车动力性达不到标准中技术等级规定的二级车的要求，表明当前营运汽 车动力性总体状况不佳，对安全营运存在巨大的隐患。因此，有必要对汽 3 哈尔滨t 稃人学硕十学伊论文 车进行定用或不定期的综合性能检测，在汽车不解体的条件下迅速检测， 准确地反映汽车各个机构、系统、零部件的技术状况和使用性能，查找故 障或隐患所在，采取相应的预防保修措施，以确保车辆在良好的技术状况 下运行，从而延长汽车使用寿命，提高运输能力，降低生产成本，节约能 源，减少对环境的污染，保证车辆安全运行。 因此，我国交通部令第1 3 号汽车运输业车辆技术管理规定中指出： “车辆检测诊断技术，是检查、鉴定车辆技术状况和维修质量的重要手段， 是促进维修技术发展，实现视情修理制度的重要保证，各地交通运输管理 部门和运输单位应积极组织推广检测诊断技术。”并特别要求对汽车动力性 进行定期检测，提出动力性检测合格是营运汽车上路运行的一项重要技术 条件。1 9 9 5 年交通部颁布的j t t 1 9 8 - - - - 9 5 汽车技术等级评定标准，将 动力性作为在用车辆第一项主要性能进行评定。此外，交通部2 9 号令汽 车运输业车辆综合性能检测站管理办法、g b 7 2 5 8 1 9 9 7 机动车运行 安全技术条件和g b f r l 5 7 4 6 1 1 9 9 5 汽车修理质量检查评定标准一整 车大修也提出了类似的要求。 通过检测其动力性，并与其固有的动力性量值进行对比，就可以了解、 掌握和判断汽车发动机、传动系的状况是否良好，是否可以继续运行。同 时实践也证明了，经过动力性检测后，达不到等级车标准的营运汽车， 7 0 - 8 0 的车辆经过简单检查和调整后( 如检查、清洁空气滤清器或更换滤芯； 检查调整供油系等) ，即可改善动力性状况，使其达到等级车动力性的要求， 则相应减少了交通事故的发生。故汽车动力性检测具有重要意义。 1 2 汽车动力性评价指标 汽车动力性的评价指标很多【4 1 ，如汽车的比功率、动力因数、最高车 速、加速性能、最大爬坡度、发动机输出功率、驱动比功率、驱动轮输出 功率等等。其中汽车的比功率、动力因数等指标不适用于作为汽车动力性 的检测指标，一般在设计车辆时使用这些指标。汽车检测部门一般常用汽 4 哈尔溟i 拌大学硕十导：伊论文 车的最高车速( 可附加汽车最低稳定车速措标) 、加速或滑行能力、最大爬 坡度、发动机最大输出功率、底盘输出最大驱动功率等作为动力评价指标。 1 最高车速v m a x ( k m h ) 最高车速是指汽车满载，在无风条件下和平直良好的路面上( 混凝土 或沥青路面) ，变速器挂入最高档，发动机节气门全开，或高压油泵在最大 洪油位置，此时车辆所能达到的最高车速。 在汽车定型试验时，一般都做该车的最高车速的道路试验，以确定最 高车速是否达到设计要求。在室内的汽车底盘测功机上亦可做汽车的最高 车速试验，但因试验条件与道路试验不同，所以在台架上试验的结果不能 完全代替路试。但可以在台架上做对比试验。 2 加速能力t ( s ) 汽车的加速能力是指汽车在各种使用条件下迅速增加行驶速度的能 力，通常用加速过程中的加速度、加速时间和加速行程来评价。加速度超 大，加油时间和行程超短，则加速性越好。 加速时间是指车辆以厂定最大总质量状态下，在风速小于或等于3 m s 的条件下，在干燥、清洁、平坦的混凝土或沥青路面上，由原地或某一预 定车速加速至最高车速8 0 所需的时间。道路试验通常有两种方法： 最高档和次高档加速性能试验是汽车在变速器预定档位( 一般是最 高档或次高档) 、由某一预定的车速，当车速稳定后，驶入试验路段，迅速 将油门踏板踏到底，使汽车加速至该档最大车速的8 0 ( 或某一预定的高速) 听需的时间。该时间越短，其加速性能越好。 起步连续换档加速性能试验是汽车变速器置入该车的起步档位， 迅速起步并将油门踏板快速踩到底，使汽车尽快加速行驶，当发动机达到 最大功率转速时，力求迅速无声地换档，换档后立即将油门全丌，直至最 高档最高车速的8 0 以上，对于轿车应加速到l o o k m h 以上。记录加速所 需时间。 3 最大爬坡度 5 哈尔滨t 科大学硕十学忙论文 最大爬坡度是指汽车按额定载荷装载，在良好的混凝土或沥青路面的 坡道上，汽车以最低前进档能够爬上的最大坡度。汽车定型时需做最大爬 坡度试验，以确定汽车的最大的爬坡能力。由于受道路坡度条件的限制， 汽车综合性能检测站一般不做汽车爬坡测试但利用惯性模拟加教，可实 现模拟爬坡测试。 可以看出，最高车速、加速性能和最大爬坡度是适用于作汽车定型试 验评价动力性的指标。试验方法是采用车辆在额定载荷状态道路试验的方 式。 汽车使用手册提供的这些动力性评价指标的额定值均是在规定条件 下，经道路试验确定的。由于道路试验和室内台架检测的条件不同，不可 将道路试验确定的额定值用作室内台架检测评价动力性的参照值。而要建 立各种类型汽车的最高车速、加速性能的台架检测评价的通用限值体系， 需要投入大量的资金，进行大量的专门的实车试验，在全面深入分析试验 数值的基础上才能形成切合实际的、普遍适用的限值。显然，开展这种基 础性的工作，在当前是相当困难的，也是不必要的。因此，汽车的最高车 速、加速性能和爬坡能力用作台架检测的参数，会受外部条件制约。当然， 同一辆车可通过台架检测在维修i i i 后或运行前后最高车速和加速性能的变 化，通过对比试验，观察和了解其动力性的变化情况。 4 发动机最大输出功率p m a x 发动机最大输出功率是指发动机在节气门全开的全负荷状态下，仅带 维持运转所必需的附件时所输出的功率，也称总动率，此时按测试发动机 不带空气滤清器、冷却风扇等附件。新出厂发动机的最大输出功率一般是 指发动机的额定功率额定功率是制造厂根据发动机具体用进，发动机在 全负荷状态和规定的额定转速下所发出的总功率。国外有些厂家所记的额 定功率是指发动机在额定转速下输出的净功率，常在额定功率后标有“净” 字，以示区别。净功率是指在全负荷状态下，发动机带全套附件时所输出 的功率。 6 哈尔滨丁样人学硕十学伊论文 汽车发动机最大输出功率是汽车动力性基本参数。汽车在使用一定时 期后，技术状况发生变化，发动机的最大输出功率变小，因此可用其变小 的基值评价发动机技术状况下降的程度。 5 底盘输出最大驱动功率d p m a x 底盘输出最大驱动功率是指汽车使用直接档行驶，发动机转速在额定 转速附近时，驱动轮输出的最大驱动功率。 底盘输出最大驱动功率一般简称底盘输出最大功率，是实际克服行驶 阻力的最大能力，是汽车动力性评价的一项重要指标。汽车在使用过程中， 因发动机、传动系的技术状况都会下降，其底盘输出的最大功率将因此减 小。 6 滑行距离s ( m ) ( 或滑行阻力系数f c ，滚动阻力系数f ) 汽车的滑行性能是指汽车行驶时利用车辆本身所具有的动能克服行驶 阻力的能力，提高汽车的滑行性能，不仅可改善汽车的动力性，而且可以 提高汽车的燃料经济性。滑行试验主要用于检查汽车底益的技术状况和调 整状况，试验时测定汽车的滑行距离与沿行阻力。如果滑行距离达不到要 求，则动力性试验以及燃料经济性试验都会受到不利影响。 7 最低稳定车速v m i n ( m s ) ， 最低稳定车速通常是指变速器挂直接档时，汽车能够稳定行驶的最低 车速。而稳定行驶主要是指稳定行驶一段距离之后，再加速时发动机不应 熄火，传动系不得产生抖动，它关系到汽车高档行驶时的车速范围最低 稳定车速越高，可保持汽车维持较高的平均技术速度，提高运输效率，同 时也保证车辆通过路口时的稳定检和安全性。 一 1 3 国内外研究概况分析 汽车动力性检测与评定是国内外一直致力于研究的重要课题，通过几 十年的研究与发展，取得了许多成果，但依然存在问题。 哈尔滨，| 稃大学硕十学忙论文 1 3 1 国外汽车动力性检测发展概况 汽车动力性检测技术主要体现在检测设备制造技术和检测原理的完善 程度。汽车底盘测功系统是汽车动力性台试检测的主要设备，其原理是在 底盘测功机上安装加载装置来模拟汽车行驶阻力，根据测功器吸收功率大 小来评定发动机动力性。世界一些著名的公司如德国马哈公司、申克公司、 百斯巴特公司、美国野马公司、日本弥荣株式会社、万岁株式会社等生产 的底盘测功机虽然生产技术、制造精度、控制技术等不断提高，但从原理 和方法上仍没有解决快速检测发动机实际功率的问题。原因就在于目前无 论是发动机有效输出功率还是底盘输出功率的测定，都是相对值，很难符 合实用要求，现在国外正致力于绝对值的测定研究，但仍停留在发动机台 架试验上，而没有研究出快速检测在用汽车发动机实际功率的科学方法。 各国在利用台架检测方式时，虽然美、德、日等发达国家已经研制出能模 拟道路行驶阻力的底盘测功系统，但基于的理论模型是单一车型的动力模 型，无法测出各种车型发动机或底盘输出的实际功率，因此只能用于汽车 制造厂新车出厂检验或修理厂的对比检验。 1 3 2 国内汽车动力性检测发展概况 我国在用车检测技术起步较慢，跨入8 0 年代后，随着国民经济的发展， 特别是汽车制造业、公路交通运输业的发展以及进口车辆的增多，机动车 保有量迅速增加，如何保证这些车辆安全运行和尽量减少造成的社会公害， 逐渐被提到政府有关部门的议事r 程上来，因此，促进了在用车辆检测技 术的发展，使之成为国家“六五”期间重点推广的项目，并视为推进汽车 维修管理现代化的一项重要的技术措施【5 1 。八十年代初交通部公路科学研 究所率先在国内开展了汽车底盘测功机的研究开发。底盘测功机的市场需 要接着急剧增长，促使国内汽车底盘侧功机的技术水平和生产工艺水平快 速提高，满足汽车检测的需要，逐渐缩短了与国外技术的差距。早期使用 模拟技术对测功机进行控制，由于模拟电路运行不稳定，受环境的影响较 8 哈尔演。稃人学硕十学忙论文 大。近年来随着计算机和网络技术的应用，数字控制技术的普遍应用，现 在我国在用车检测中己普遍使用工业控制计算机进行，数据采集、处理以 及检测结果的打印已全部实现自动化。检测标准与管理也逐步完善。单就 动力性而言，早期的检测标准是交通部1 9 9 0 年发布的1 3 号令汽车运输 企业车辆技术管理规定，其中特别要求对汽车动力性进行定期检测，提出 动力性检测合格是营运汽车上路运行的一项重要技术条件。1 9 9 5 年交通部 为了提高在用汽车的技术性能，又发布了j t t 1 9 8 9 5 汽车技术等级评定 标准，将动力性作为第一项主要性能进行评定，对汽车进行技术等级评定， 达不到等级标准的汽车不准上路。1 9 9 7 年机动车运行安全技术条件提 出了对发动机进行检测的要求。g b t 1 8 2 7 6 2 0 0 0 汽车动力性台架试验方 法和指标具体明确了动力性检测的方法和底盘测功机的性能，并提出整 车动力性可用底盘测功机检测汽车驱动轮输出功率来评价。随后， g b l 8 5 6 5 2 0 0 1 营运车辆综合性能要求和检验方法对动力性检测进一步 明确完善。 1 3 3 汽车底盘测功机的发展现状 汽车底盘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 影响到发动机的动力传递和燃油的消耗【6 】。在诸多用来诊断汽车底盘技术 状况的参数中，要特别选出那些与汽车的动力性、经济性、操纵稳定性和 安全性有关的参数进行检测分析与判断，以便从主要性能方面确定底盘的 技术状况。底盘诊断参数的确定，可以使整车在道路试验中进行，但是这 样测试速度慢、精度低、成本高、数据不稳定而且可靠性差。如果在室内 的试验设备上模拟汽车运行工况并加载。则可以大大提高测试效率，于是 底盘测功机应运而生。该设备从上世纪七十年代起就逐步开发使用，并不 断得到了技术更新。在使用汽车底盘测功机方面，除部分大型企业或科研 院所使用大直径单滚筒底盘测功机外，大多数企业，如汽车综合性能检测 站均使用双滚筒式底盘测功机，原因是其价格便宜、系统简单。在底盘测 9 哈尔滨r 开人学硕十学伊论文 功机发展过程中，因国家相关法规标准滞后，对底盘测功机型号没有进行 规范，所以不同生产厂家根据自身实际情况参考不同外国企业技术开发出 不同型号的底盘测功机。致使目前我国底盘测功机的生产厂家有十几家， 加之国外进口产品，底盘测功机型号有二十种之多，底盘测功机的主要结 构参数也各不相同，滚筒表面处理的技术水平也相差很大。归纳目前底盘 测功机应用状况，就是产品种类多、技术水平参差不齐、且未得到有效利 用。底盘测功机的发展与中国汽车检测维修市场的发展状况，尤其与国家 政策法规是息息相关的。近三十年来，随着相关法规的陆续出台，不仅刺 激了市场需求，也激发了底盘测功机技术上的不断升级优化。2 0 世纪8 0 年代，交通部公路科学研究所与原交通部成都汽车保修设备厂在国内开展 底盘测功机的研究和开发，并在8 0 年代末生产出第一台国产的汽车底盘测 功机。随着汽车动力性检测法规的实施，到2 0 0 3 年全国的汽车综合检测企 业达1 0 0 0 多家，而汽车底盘测功机的拥有量已超过1 0 0 0 台。 当今是一个汽车业发展相当充分的时代，与汽车相关的汽车底盘测功 机，也从早期的单一功能设备发展成多功能、多用途的设备所谓“汽车底 盘测功机”若从字面上死板的讲，就是用来测试汽车底盘功的设备。而相 对而言，汽车应是比较复杂的自带动力的运输设备，汽车底盘是汽车总体 组成结构的一个组成部分虽然“汽车底盘”是人们经常用到的术语，但 “汽车底盘”并无精确界定。一般汽车的传动系( 包括离合器、变速箱及分 动器、传动轴、驱动桥、行驶系( 包括车架、车轿、车轮、悬架) ，转向系( 包 括方向盘、转向器、转向传动装置) 、制动系( 包括制动器、制动传动机构) 划为汽车底盘的范围。底盘测功机，并不是测试底盘各系的功，而只是测 汽车驱动轮输出功( 或扭矩) 。作为与汽车同时发展的现代汽车底盘测功 机，也并不只是用来测驱动轮输出功。因此，汽车底盘测功机，就不仅限 于汽车测功部门或单位使用。人们追求汽车，使汽车在世界的保有量相当 庞大、已大到能促使全球气候变暖的惊人程度，而汽车的世界总量还在增 加汽车也是一把“双刃剑”，为了充分发挥汽车的正面优势和全力克服负 1 0 哈尔滨t 烈人学硕十学伊论文 面因素，人们以汽车业为中心丌展活动，很多与汽车有关的行业和领域发 展起来，汽车的技术性、经济性、安全性、环保性等，受到社会空前重视， 汽车底能测功机为了适应现代需要除了测量驱动轮输出功外，已与汽车 发展技术性，经济性、动力性、安全性、环保性、技术监督与检查、制造 与维修质量及科研等紧密联系从直觉知道，科学技术越发达，对事物认识 越深刻，越需要对事物特性及状态进行定量描述，而现代汽车底盘测功机， 能在动态下定量描述汽车相关性能方面，大有用武之地不论是汽车新技术 性研究、新车型开发、新产品设计与试验，或是汽车制造、动力传动总成 生产、汽车修理质量检查，技术监督检查的部门及相关汽车研究的科研单 位、大专院校等，都可用汽车底盘测功机配合开展相关测试研究工作。 针对汽车动力性检测，国家制定了相应的标准，通过国家相关政策的 制定和科研机构研究开发以及检测设备生产企业的技术更新，汽车动力性 检测技术取得了很大成果，但问题依然存在，主要有：( 1 ) 由于电子技术的 落后，检测技术与发达国家相比差距依然很大；( 2 ) 大多底盘测功机生产技 术是借鉴发达国家技术发展起来的，针对我国车型的多样性，没研究相应 的检测模型；( 3 ) 因检测方法不科学，检测误差大，对汽车技术等级造成误 定。 1 4 本课题研究目的 汽车整车动力性是评价汽车技术性能最主要指标之一。故交通1 3 号 令、2 9 号令和国家及部颁标准均提出在检测线上快速、科学、准确测试与 评定汽车整车动力性的严格要求。但目前全国近千家汽车检测站在贯彻执 行部令和相应标准中，都因使用的汽车底盘测功机功能不全f 无论是进口的 还是国产的) 以及检测理论和方法不完善等因素而无法准确、有效、快速地 检测和准确评定汽车动力性，尤其是发动机的动力性。原因是在汽车底盘 测功机上所指示的功率只是测功器吸收的功率，而从发动机输出到测功器 吸收功率传递过程中，受到诸多因素的影响，如车型、轮胎气压、轮胎结 1 1 哈尔滨r 一样人7 产硕十号伊论文 构与花纹深度、车轮直径、底盘测功机滚筒直径和间距、传动系技术状况 和工作温度、制动器技术状况、轮毅轴承预紧度、发动机技术状况等。这 些综合损耗功率约占发动机标牌功率3 0 5 0 。由实验得知，即使同一种车 型各辆车之间的损耗功率差别也占发动机标牌功率的1 0 1 5 。由此可见， 若不知其损耗功率，则不可能准确评定汽车动力性，无法用有效方法进行 汽车尾气排放和燃油消耗，技术等级评定、商务和车辆报废等检测。 因此有必要对影响底盘测试精度的因素进行分析，找出切实可行的办 法进行改善，达到提高测试精度的目的。 1 5 本课题研究内容 基于上述研究目的，本文在实验的基础上，从理论上分析影响底盘测 试精度的一些因素，进而提出解决办法，从而解决测试精度问题。为此， 进行了如下研究内容： 1 、分析在测试过程中，由于各种功率消耗而对测试精度的影响。 2 、分析在测试过程中，由于滚筒附着性能及底盘测功机的结构形式 对于测试精度的影响；在安装使用过程中所造成的标定误差对于测试精度 的影响；以及在检测中的不规范操作和测功机自身的问题对于测试精度的 影响。 3 、根据所分析的影响测试精度因素，提出使测试精度提高的途径。 哈尔演t 群人竽硕十学仲论文 第2 章底盘测功机的基本结构及工作原理分析 2 1 底盘测功机的功能 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 耗量检测装置。概括来说底盘测功机具有如下功能【7 l ： 1 测量汽车驱动轮输出功率； 2 检验汽车滑行性能； 3 检验汽车加速性能； 4 校验车速表； 5 校验里程表； 6 配备油耗仪的底盘测功机可以在室内模拟道路行驶测量等速油耗。 2 2 底盘测功机基本结构 1 机架2 功率吸收装置3 变速器4 滚筒5 速度传感器6 联轴节 7 举升器8 制动器9 滚筒1 0 力传感器 ， 图2 1 普通型汽车底盘测功机统结构示意图 底盘测功机主要由滚筒装置、加载装置、飞轮装置、举升装置、测力 装置、测速装置、控制指示装置及辅助装置等组成，下面主要介绍滚筒装 哈尔滨i ：拌大学硕十学何论文 置、加载装置和飞轮装置，测功机详细结构示意图见图2 1 【8 j ： 2 2 1 滚筒 底盘测功机按照滚筒的数量可分为单滚筒试验台和双滚筒试验台。单 滚筒试验台滚筒直径大，多在1 2 0 0 m m 2 5 0 0 m m 之间。多采用硬质木料或 钢板制成，采用空心结构。 测功机主要有单转鼓式和双转鼓式两种。单转鼓式测功机，其转鼓直 径越大，车轮在转鼓上就越像在平路上滚动。但加大转鼓的直径，测功机 的制造和安装费用将显著增加，所以一般鼓径均在1 5 0 0 毫米以上而不超过 2 0 0 0 2 5 0 0 毫米。单转鼓测功机对试验车辆的安放定位要求较严，车轮与 转鼓的对中比较困难，但其试验精度比较高，故主要用于汽车制造和科研 单位。双滚筒试验台滚筒直径一般在1 8 5 m m 5 0 0 m m 。车轮支撑在两个滚 筒上转动就有别于在道路上的滚动，因此降低了试验精确度，试验台价格 也低，仅为单滚筒的几十分之一。汽车检测维修部门主要用双滚筒或四滚 筒式试验台。图2 2 为底盘测功机测量示意图。 图2 2 底盘测功机测量示意图 这种试验台具有安放定位方便、适用车型较多的优点。双滚筒试验台 的滚筒多采用钢质材料，也是采用空心结构。滚筒是模拟路面的装置，不 仅在强度、刚度、动平衡方面要保证要求滚筒的表面的状况应能产生干 燥道路与轮胎接触时的附着系数，且测功机工作时，不产生不正常的轮胎 磨损，在此前提下，有各种表面滚筒，如光滑滚筒、沟槽滚筒滚花滚筒 1 4 哈尔滨t 秤人学硕十学侍论文 及涂覆层滚筒等，目前光滑式滚筒应用最多。 2 2 2 加载装置 用底盘测功机测试汽车性能和检测汽车的技术状况，就必须能模拟汽 车在道路上行驶时所受的各种阻力，这些外部阻力就靠测功机加载装置来 模拟，以使汽车在台架上受到的阻力接近道路上的行驶阻力。加载装置有 以下几种： 1 液力测功器：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。调节水槽中的液而高度， 可以获得小同的制动力矩。当水槽的高度一定时，制动力矩随转子的转速 的改变而改变。这种测功器的土作稳定。 2 电力测功器：该种测功器既能作为负载使用，此时它吸收功率：又 可驱动机械，此时它输出功率。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，从而取消测功机的飞轮机构，提高了测试精度。电力 测功器的制造成木高，因而只有汽车制造和科研单位的底盘测功机上才采 用这种测功器。 3 电涡流测功器：该种测功器利用了电磁原理。当带有激磁线圈的定 子通电后产生磁场，转子转动切割磁力线从而在转子上产生电涡流，形成 阻力矩。调整激励电流的大小，可以获得不同的阻力矩。 早期的功率吸收装置为水力测功机，其测量精度不高且加载滞后较大， 因此逐渐被淘汰。目前功率吸收装置多采用电涡流测功机，对于要求高的 特种测功机则采用直流电机，它可以工作在发电机和电动机两种模式，用 电控模式代替飞轮的作用，是底盘测功机功率吸收装置的发展方向，但价 格昂贵目前还难以普及。 电涡流测功机主要由定子和转子两部分组成。定子四周装有励磁线 圈，励磁线圈通直流电时，定子在铁心与转子间隙处就有磁力线通过，转 子转动时就形成波幅脉动磁场，并在转子或定子上产生感应电动势，并产 哈尔演1 稃人学硕十学忙论文 生感应电流即电涡流。该电涡流与它产生的磁场相互作用，使转子受到一 个负荷力矩，力矩的方向与滚筒旋转方向相反，成为制动力矩以起到加载 作用。调节励磁电流即可改变制动力矩的大小，从而改变被测汽车的外部 阻力。与此同时，定子也受到一个与制动力矩大小相等、方向相反的力矩。 由于定子浮动装置于支承座上，受外力作用后定子便可转动。故此反力矩 使定子绕其轴摆动并经一定长度的杆臂传给测力传感器，测量装置便将测 定的力矩及车轮相应的转速换算为驱动轮的输出功率或驱动力【9 1 。 、 1 、。 、l 同n r cmi 、 - 、 24 e8 1 0 m 1 - n 图2 3 涡流机的热念特性曲线图 汽车驱动轮输出的功率被电涡流器吸收，转化为电涡流，在涡流器的 转子或定子中转变为热能散发。因此，为使转子或定子处于正常的工作温 度，必须尽快使其将热量排出，迅速冷却。常用水或空气作为介质把电涡 流转化的热量排出。据此电涡流器分成水冷式和风冷式两类，风冷式电涡 流测功机不能测量较大的持续功率，涡流机连续工作的转速越高，最大制 动力矩下降值就越大，如图2 3 所示。但风冷涡流机安装、使用方便，且 在用汽车检测大多是在短时间内进行的，因此在实际中普遍使用风冷式电 涡流测功机。 1 6 舳m，鼬胁m o 呻 哈尔滨t 稗大学硕十学伊论文 2 2 3 飞轮装置 当模拟汽车加速或滑行时利用飞轮装置来储存汽车行驶时的动能以实 现对加速、滑行的测试。由于车型不同，汽车的质量和车轮规格也不同。 底盘测功机若要检测不同车型的汽车，就必须按车型配备飞轮，这在 机械上显然是难以作到，也不可取。为简化结构，现代底盘测功机配置飞 轮的基本原则是根据底盘测功机需要检测的各车型系列