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SY-025-BY-2毕业设计（论文）任务书学生姓名刘宇系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程 06-1指导教师姓名鲍宇职称高级实验师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称 摆臂式自装卸汽车改装设计一、设计（论文）目的、意义北方冬季，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。因此，针对东北寒冷的冬季，对乙醇汽油在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。结合汽车工程中心现有场地，进行设计，布置实验室。完成发动机测功机的安装设计，同时规划布置低温实验仓，达到低温环境测试要求。结合实验室布置汽车整车性能测试装置布局二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）1、根据功能要求，完成低温实验室整体结构布局设计。2、实验室检测功能实现。3、整车性能检测功能实现，包括布局，仪器设备布置。4、发动机性能试验，设计试验台，考虑完成安装调试运行等环节。5、实现低温试验室温度控制。控制方法（降温、恒温）。三、设计（论文）完成后应提交的成果全部图纸均要求计算机绘图；合计图量A0 3张左右；提交设计说明书1份，字数大于1.5万字；符合规范要求； 四、设计（论文）进度安排1、调研、资料收集，完成开题报告 第1、2周2、实验室调研，完成实验室整体布局，考虑到功能因素（性能检测、数据分析）第3周 3、设计发动机台架及定位：第4周4、实现实验室温度控制功能，完成热交换计算，绘制设计图纸第5、6周 5、完成整车性能试验设计，撰写说明书 第7周 6、完善确定设计方案，进行计算设计，绘制图纸 第8周 7、完成设计图纸 第9周 8、撰写设计说明书、实现设计功能，进行校核分析。第10周 9、完成设计说明书的撰写 第11周10、设计审核、预答辩、修改 第12周、第13、14周、第15周、第16周 11、毕业设计答辩 第17周 五、主要参考资料1、 期刊类：道路与公路类，筑路机械或工程机械类，交通工程类，有关大学学报等（五年内）。2、 科技图书和教材：机械设计类、制图类、及相关专业书； 推荐：徐达.专用汽车结构与设计.北京：北京理工大学出版社；3、 设计手册：机械设计手册等；4、 网络资源：检索关键词：自卸汽车，专用汽车改装设计等；其它：相关产品广告，参观有关产品展览会。六、备注指导教师签字：年 月 日教研室主任签字： 年 月 日毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目: 设计汽车低温试验室院 系 名 称: 汽车与交通工程学院 专 业 班 级: 车辆工程07-11班学 生 姓 名: 刘宇 导 师 姓 名: 鲍宇 开 题 时 间: 指导委员会审查意见： 签字： 年 月 日开题报告撰写要求一、“开题报告”参考提纲1. 课题研究目的和意义；2. 文献综述（课题研究现状及分析）；3. 基本内容、拟解决的主要问题；4. 技术路线或研究方法；5. 进度安排；6. 主要参考文献。二、“开题报告”撰写规范请参照黑龙江工程学院本科生毕业设计说明书及毕业论文撰写规范要求。字数应在4000字以上，文字要精练通顺，条理分明，文字图表要工整清楚。 毕业设计（论文）开题报告学生姓名刘宇系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程B07-11班指导教师姓名鲍宇职称高级实验师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称汽车低温试验室设计一、课题研究现状、选题目的和意义低温工程学是航空航天、车辆实验、气体工业、生物医学工程等领域的重要基础支撑。国外汽车低温试验室研究现状：美国的经济高度发达，也是世界上最早研制汽车低温试验室的国家之一，国外汽车低温试验室的研制开发已有六十多年，技术水平、测量精度以及检测设备水平较高。中国汽车低温试验室发展现状：中科院理化所于2009年正式获准成立“中国科学院低温工程学重点实验室”，这是我国低温工程学领域第一个院级开放实验室，对推动我国在汽车低温试验方面有重要的意义。选题目的意义：1.结合汽车工程中心现有场地，进行设计，布置实验室。完成发动机测功机的安装设计，同时规划布置低温实验仓，达到低温环境测试要求。2. 结合实验室布置汽车整车性能测试装置布局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及其它低温性能试验用, 包括驾驶室采暖空调性能液压系统低温运行性能, 零部件材料冷脆性能, 蓄电池、燃油与机油的低温工作性能等。对于北方冬季，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。因此，针对东北寒冷的冬季，对乙醇汽油在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。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题对于我校汽车与交通工程学院将要组建汽车低温试验室，首先根据功能要求对低温实验室进行整体结构布局设计包括：1.试验室外形尺寸。2.选择制冷系统。3.设计保温门。4.选择维护结构。5.选择通风设施。6.选择发动机测功机，电涡流测功机。7.设计发动机的相应台架并进行安装。8.选择低温试验室检测系统以及分析输出设备。9.选择合适的天车。运用低温试验室检测设备检测发动机在低温条件下的性能运行情况，测出相应的各项性能指标用以改进发动机，使其在低温条件下有更优越的性能对整车性能进行检测，选择合适的测功机与检测设备布局图如下：（天车与试验车待定）对发动机台架进行设计绘CAD图并完成安装并对其进行安装调试运行对低温试验室进行温度调节，能够实现快速降温并能保持温度在一定范围内不变，并计算热量损失及热交换值。部分具体选用器材:外形尺寸：长6.5米，宽3.3米，高3米. 实验室温度： -20 。制冷系统设计成分体式。制冷主机为整体式风冷室外机组,制冷系统采用格润冷库制冷分体机，主机采用德国比泽尔半封闭压缩机冷风机采用上海北峰新型高效蒸发器电磁阀、膨胀阀、吸气过滤器、干燥过滤器等零部件均采用进口名牌产品。保温门：双开门，厚度100毫米；门洞尺寸为2.2m*2.2m。门上带安全逃生装置，防止人不慎困于库内，产生危险。维护结构：采用聚氨酯双面彩钢复合板；厚150毫米，容重为40公斤。地面铺设5毫米厚钢板。室内与室外设计有通风设施。因发动机的散热功率较大，同时实验室有通风要求而会导致一定的冷量损失，所以每个实验室的散热最大功率暂定为7kw/h。此系统为全自动控制。无需人工操作，设定温度后自动运行、自动除霜；运行中出现异常情况，报警提示。电控装置中带有过流保护、短路保护、缺相、逆相保护等保护功能。采用意大利小精灵冷库专用温控器，元器件均采用进口名牌产品。整个制冷系统加装安全保护系统。具备高、低温报警功能，保证实验安全。拟采用双平开门尺寸为：2.2m*2.2m，厚100mm，门上带安全逃生装置，防止人不慎困于库内，产生危险。库门是冷库的重要组成部分，冷库库门选型以密封性能好、坚固、耐用为基本准则。其特点主要有：l 省能源 冷库库门应有完美的密封性能，从而为冷库业主节省大笔能源费用。l 经久耐用 冷库库门密封系统采用“浮开沉闭”式机构，使密封胶圈能长年使用而极少磨损。l 操作轻便 冷库库门由于采用了“浮开沉闭”式运动机构，所以，操作起来非常灵活轻便。l 安全可靠 不需借助工具就可开启的紧急逃生装置；库内设置荧光手柄,只需推动手柄,即可开启。一、 制冷设备压缩机本采用德国比泽尔半封闭压缩机,主要特点如下：通用性R134a、R404A、R507A、R407C或R22同一种压缩机，可使用任何制冷剂空调工况中、低温工况高效率高效率工作阀片最小的死点间隙高效率大体积电机耐磨驱动部件耐用轻质合金驱动部件低摩擦主轴瓦和铝活塞表面镀硬铬的活塞环可靠阀板设计耐冲击弹簧钢阀片振动小噪音低最佳化的质量平衡内置消音器（比泽尔专利技术）高效率能量控制50%能量调节（选购件）IP54等级接线盒可选订IP66等级电机电子保护装置采用PTC传感器对电机温度进行监控排气温度保护（选购件）曲轴箱加热器（选购件）自适应带套管插入式R22低温用CIC电子喷液装置（比泽尔专利技术）电子模块控制，保证喷液100%雾化二、 制冷设备室内机主要特点如下：换热效率高，结霜均匀，如采用进口外平衡膨胀阀，制冷效率可提高25，节省用电量，降低成本。 高效风机，风量大，射程远，耗电量小，噪声低， 使用寿命长。 盘管：厚度0.45mm的光亮性铜管，液压机械涨管后与翅片紧密贴合。 弯关焊接：银焊。 气压试验：2.6Mpa气压在水中进行气压和气密性实验合格。 液体分液器：BF-DL系列采用文丘里分液头：BF-DD 系列采用新型分液头。 双层接水盘，内置带电热管斜接水盘。 外壳：有喷涂淡灰色的轧花铝板外壳。接水盘和 两侧板方便拆缺卸，连接件均采用高强度铝钉和Nicr件。三、 制冷设备室外机该产品是在中国科学院低温中心制冷专家的指导下专门为中、小型冷库开发的一种模块化、标准化、简单化的制冷设备，与传统的裸露机组相比，它具有高性能，低噪音，安装方便，省时省力，节能省电等优点。 它先进的设计、美观的造型、精湛的工艺、优化的配置，代表着冷库制冷设备发展的一个趋势与潮流。特点：1. 省电、节能压缩机，能效比大，制冷效率高。2. 采用L型冷凝器，增大散热面积；优化组合结构，体积小，重量轻。 3. 采用流线型风扇叶片，效率高，噪音小。4. 喷塑外壳，美观大方，防雨防晒，特适于户外使用。 5. 机组内已事先充好制冷剂，无需在安装现场充注。 六、控制XLR170采用意大利小精灵储藏库专用温控器，主要介绍如下：制冷系统电控部分主要集中在电控箱中，电控箱是由微电脑温度控制器、交流接触继电器、空气开关、过电流保护继电器等电器元件组成的控制系统。该控制系统具有完善的控制功能，可以通过库内温度控制压缩机的启停，通过定时控制室内机进行融霜，还可通过各种保护和报警装置确保机组安全使用。新一代原装进口微电脑制冷专用控制器具有以下优点：1. 亚光阻燃ABS工程塑料外壳，外形美观大方，防雨防潮；2. 大屏幕（LED）直观显示，冷室温度、设备运行状况实时监控并同步显示；3. 大按键设计方便用户操作；功能完善，可有温度控制、温湿一体控制可供选型。（一）、电控箱使用参数a 电源：三相380V5%。b 环境：温度045 湿度90% 无水、无爆炸性气体和粉尘。c 控温范围：60。d 精确值差范围:2。e 输入NTC温度传感器2只。（二）、电控部分特点电控箱采用进口微电脑控制器和电器元件，具有功能齐全、抗干扰性强、可靠性高的特点，可实现自动控温，通过感温探头探测库内温度，当库温达到设定温度上限时，压缩机启动制冷；当温度达到设定温度下限时，压缩机自动停止；当库温探头失效时，还可通过设置参数暂时用时间周期控制压缩机启停；A) 自动化霜：融霜可采用电加热器或热气任何一种融霜方式，通过设置参数值实现此功能；B) 异常报警：当库内温度过高或过低都会自动报警，并显示报警代码，如果库温探头或蒸发器探头失灵也会自动报警，并显示报警代码；C) 机组启动延时：为防止机组频繁启动，在微电脑温度控制器中可设置机组启动延时；D) 过电流保护：电控箱中有过电流保护器，在电流过大时，自动断开确保设备安全。主要技术指标汽车试验室温度()-20占地面积(m2)22容积(m3)50.2装机额定功率(kw)10.56室外机型号OF-12*1室内机型号DD-45*2电源3相 380V5% 化霜电加热功率(kw)5.4机组冷却方式风冷制冷量(kw)12.57三、技术路线（研究方法）调研和查阅资料确定低温实验室整体结构布局设计方案确定发动机试验台及台架整体布置确定低温试验室温度控制设计布置进行冷冻负荷计算对房架结构进行ansys受力分析 运用CAD完成设计图纸，写说明书四、进度安排1、调研、资料收集，完成开题报告 第1、2周2、实验室调研，完成实验室整体布局，考虑到功能因素（性能检测、数据分析）第3周 3、设计发动机台架及定位：第4周4、实现实验室温度控制功能，完成热交换计算，绘制设计图纸第5、6周 5、完成整车性能试验设计，撰写说明书 第7周 6、完善确定设计方案，进行计算设计，绘制图纸 第8周 7、完成设计图纸 第9周 8、撰写设计说明书、实现设计功能，进行校核分析。第10周 9、完成设计说明书的撰写 第11周10、设计审核、预答辩、修改 第12周、第13、14周、第15周、第16周 11、毕业设计答辩 第17周 五、参考文献1、 期刊类：道路与公路类，筑路机械或工程机械类，交通工程类，有关大学学报等（五年内）2、 科技图书和教材：机械设计类、制图类、及相关专业书；3、 设计手册：机械设计手册等；4、 网络资源：检索关键词；汽车低温试验室；5、发动机试验理论与实践其它：相关产品广告，参观有关产品展览会。六、备注指导教师意见：签字： 年 月 日毕业论文指导教师评分表学生姓名刘宇院系汽车与交通工程专业、班级车辆工程B07-11班指导教师姓名鲍宇职称高级实验师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称汽车低温试验室设计序号评 价 项 目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度102题目工作量；选题的理论意义或实际价值103查阅文献资料能力；综合运用知识能力154研究方案的设计能力；研究方法和手段的运用能力；外文应用能力255文题相符程度；写作水平156写作规范性；篇幅；成果的理论或实际价值；创新性157科学素养、学习态度、纪律表现；毕业论文进度10得 分 X= 评 语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点）工作态度： 好 较好 一般 较差 很差研究能力或设计能力：强 较强 一般 较弱 很弱工作量： 大 较大 适中 较少 很少规范性： 好 较好 一般 较差 很差成果质量（研究方案、研究方法、正确性）：好 较好 一般 较差 很差其他： 指导教师签字： 年 月 日毕业设计指导教师评分表学生姓名刘宇院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程 B07-11班指导教师姓名鲍宇职称高级实验师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称汽车低温试验室设计序号评 价 项 目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度102题目工作量；题目与工程实践、社会实际、科研与实验室建设等的结合程度103综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力154设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力205计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）106插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性207设计规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）58科学素养、学习态度、纪律表现；毕业论文进度10得 分 X= 评 语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点）工作态度： 好 较好 一般 较差 很差研究能力或设计能力：强 较强 一般 较弱 很弱工作量： 大 较大 适中 较少 很少说明书规范性： 好 较好 一般 较差 很差图纸规范性： 好 较好 一般 较差 很差成果质量（设计方案、设计方法、正确性）好 较好 一般 较差 很差其他： 指导教师签字： 年 月 日 毕业设计评阅人评分表学生姓名刘宇专业班级车辆工程 B07-11班指导教师姓名鲍宇职称高级实验师题目汽车低温试验室设计评阅组或预答辩组成员姓名出席人数序号评 价 项 目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度102题目工作量；题目与工程实践、社会实际、科研与实验室建设等的结合程度103综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力154设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力255计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）156插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性207设计规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）5得 分 Y= 评 语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点）回答问题： 正确 基本正确 基本不正确 不能回答所提问题研究能力或设计能力：强 较强 一般 较弱 很弱工作量： 大 较大 适中 较少 很少说明书规范性： 好 较好 一般 较差 很差图纸规范性： 好 较好 一般 较差 很差成果质量（设计方案、设计方法、正确性）好 较好 一般 较差 很差其他： 评阅人或预答辩组长签字： 年 月 日注：毕业设计（论文）评阅可以采用2名评阅教师评阅或集体评阅或预答辩等形式。毕业设计答辩评分表学生姓名刘宇专业班级车辆工程 B07-11班指导教师鲍宇职 称高级实验师题目 汽车低温试验室设计 答辩时间月 日 时答辩组成员姓名出席人数序号评 审 指 标满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况，题目难易度、工作量、与实际的结合程度102设计（实验）能力、对实验结果的分析能力、计算能力、综合运用知识能力103应用文献资料、计算机、外文的能力104设计说明书撰写水平、图纸质量，设计的规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）、实用性、科学性和创新性155毕业设计答辩准备情况56毕业设计自述情况207毕业设计答辩回答问题情况30总 分 Z= 答辩过程记录、评语：自述思路与表达能力：好 较好 一般 较差 很差回答问题： 正确 基本正确 基本不正确 不能回答所提问题研究能力或设计能力：强 较强 一般 较弱 很弱工作量： 大 较大 适中 较少 很少说明书规范性： 好 较好 一般 较差 很差图纸规范性： 好 较好 一般 较差 很差成果质量（设计方案、设计方法、正确性）好 较好 一般 较差 很差其他： 答辩组长签字： 年 月 日毕业设计（论文）成绩评定表学生姓名刘宇性别男院系汽车与交通工程学院专业车辆工程班级B07-11班设计（论文）题目汽车低温试验室设计平时成绩评分（开题、中检、出勤）指导教师姓名职称指导教师评分（X）评阅教师姓名职称评阅教师评分（Y）答辩组组长职称答辩组评分（Z）毕业设计（论文）成绩百分制五级分制答辩委员会评语：答辩委员会主任签字（盖章）： 院系公章： 年 月 日注：1、平时成绩（开题、中检、出勤）评分按十分制填写，指导教师、评阅教师、答辩组评分按百分制填写，毕业设计（论文）成绩百分制=W+0.2X+0.2Y+0.5Z 2、评语中应当包括学生毕业设计（论文）选题质量、能力水平、设计（论文）水平、设计（论文）撰写质量、学生在毕业设计（论文）实施或写作过程中的学习态度及学生答辩情况等内容的评价。优秀毕业设计（论文）推荐表题 目汽车低温试验室设计类别学生姓名刘宇院（系）、专业、班级汽车与交通工程学院、车辆工程、07-11班指导教师鲍宇职 称高级实验师设计成果明细：答辩委员会评语：答辩委员会主任签字（盖章）： 院、系公章： 年 月 日备 注： 注：“类别”栏填写毕业论文、毕业设计、其它本科学生毕业设计 汽车低温试验室设计 系部名称： 汽车与交通工程学院 专业班级： 车辆工程 B07-11班 学生姓名： 刘宇 指导教师： 鲍宇 职 称： 高级实验师 黑 龙 江 工 程 学 院二一一年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeAutomobile Cryogenic Lab DesignCandidate：LiuyuSpecialty：Vehicle EngineeringClass：B07-11Supervisor：Advanced laboratory. Baoyu Heilongjiang Institute of Technology2011-06Harbin黑龙江工程学院本科生毕业设计摘 要汽车经过百年的发展已经走入千家万户，汽车不再是奢侈品而是人类现代化的一个标志，人们对于汽车的各项功能要求越来越高，汽车的使用范围越来越广泛，在世界的各个角落都有汽车的身影，汽车在寒冷地带的使用对发动机是一个严峻的考验。 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 Chinas 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 dynamometerI黑龙江工程学院本科生毕业设计目 录摘要IAbstractII第1章 绪 论11.1 研究背景及意义11.2现有布置条件11.2.1场地布置条件11.2.2主要技术要求11.3国内外汽车发展现状21.3.1国外汽车发展现状21.3.2中国汽车发展现状21.4汽车低温试验室发展趋势31.5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52.1冷冻负荷计算52.1.1渗入热计算52.1.2试验车排热量计算62.1.3发动机排热量计算72.1.4通风换热量及操作热量计算82.1.5其它设备热量计算92.2制冷时间计算92.3制冷设备的设计与选用102.3.1制冷系统形式的选择102.3.2压缩机的选择102.3.3制冷设备的选择102.3.4温控设备选用102.4 本章小结10第3章 汽车低温试验室布局设计方案123.1设计方案的背景条件123.2试验室布局的确定123.3布局设计方案的确定133.4其它附属设备143.4.1简易起重机143.4.2保温门的设计153.4.3保温材料153.5 本章小结15第4章 发动机性能检测设备布置164.1发动机性能检测试验台组成164.2发动机的选择164.2.1发动机基本参数164.2.2发动机其它参数164.3发动机测功机的选用164.3.1发动机测功机分类164.3.2各发动机测功机特点164.3.3电涡流测功机的选用164.3.4电涡流测功机主要用途174.3.5电涡流测功机结构组成与工作原理174.3.6电涡流测功机主要技术指标184.3.7电涡流测功机的安装与校正194.3.8测功器的校正214.3.9电涡流测功机安装尺寸表234.3.10联轴器联接尺寸244.4测功机固定螺栓的校核254.4.1螺栓的切向受力分析254.4.2螺栓的轴向受力分析264.5地脚螺栓的校核284.5.1螺栓的切向受力分析284.5.2螺栓的轴向受力分析294.6台架钢板连接螺栓校核314.6.1螺栓的切向受力分析314.6.2螺栓的轴向受力分析324.7 发动机定位螺栓校核344.7.1螺栓的切向受力分析344.7.2螺栓的轴向受力分析354.8 本章小结37第5章 整车性能检测试验台设备布置385.1整车性能试验台的组成385.2试验车的选用385.3底盘测功机设计选用385.3.1底盘测功机分类形式385.3.2底盘测功机功能385.3.3底盘测功机技术要求395.3.4滚筒设计要求395.3.5滚筒中心距395.3.6滚筒表面径向圆跳动量405.3.7实验室选用底盘测功机型号415.4 本章小结42第6章 试验功能体现436.1发动机试验功能体现436.2整车检测试验功能体现456.3检测输出设备型号的选择476.4本章小结48结论49参考文献50致谢51附录A52附录B58黑龙江工程学院本科生毕业设计第1章 绪 论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110月，中国汽车产销首次超过1，000万辆，分别为1，087.32万辆和1，089.14万辆，同比增长36.23%和37.71%。乘用车继续保持快速增长，产销812.86万辆和819.03万辆，同比增长42.41%和45.18%；商用车累计产销超过上年，表现也比较出色，产销274.46万辆和270.11万辆，同比增长20.73%和19.14%。在国家政策支持下以及拉动内需的需要下，2009年中国汽车行业呈井喷式发展，全年产量超过美国成为世界第一已成定局，汽车消费也成为2009年GDP保持8%增长率的主要力量。 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23家产销规模超过200万辆的大型汽车企业集团，45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。调研和查阅资料确定低温实验室整体结构布局设计方案进行冷冻负荷计算确定低温仓温度控制设计布置确定整车性能检测设备布置确定发动机试验台及台架整体布置运用CAD完成设计图纸，写说明书图1.1 技术路线图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。第2章 低温试验室功能实现及计算2.1冷冻负荷计算对实验室进行冷冻负荷计算是选择制冷设备的前提条件，通过冷冻负荷值选用制冷设备，冷冻负荷包括库体漏热、设备负荷、通风热量、操作热量、制冷设备热量等。库体漏热也即是渗入热高温热源的热量总是以对流、传导和辐射的形式不断传到低温的冷库内，这便是渗入热。为了创造合理的冷藏条件，实验室必须使用合适的绝热材料和绝热结构。实验室尺寸确定后，影响渗入热的决定因素便是实验室的传热系数。实验室的传热系数计算公式为： （2.1）式中 k低温试验室的传热系数，经验公式k=0.352.1.1渗入热计算渗入热计算公式为： （kw） （2.2）式中 F为传热面积；为库内外温差；1.25为裕度系数。渗入热为：1.250.3522.7565=646.95（w） 设备热负荷包括货物冷却和发动机排热量。货物冷却热计算公式为： （kw） （2.3）式中 W为进货量单位kg；、为进货焓值和最终焓值；Z为完全冷却时间单位h。货物冷却热为：=3000(30-0)/36008=3.125（kw）2.1.2试验车排热量计算发动机所耗燃油的热量包括转化为有效功的热量、传递给冷却介质的热量、废气带走的热量、燃料不完全燃烧热损失和其他热量损失，根据内燃机原理热平衡来确定发动机排热量。发动机所耗燃油的热量(kJ/h）在发动机中，热量是由燃料燃烧而产生的，假设燃料完全燃烧，则每小时所发出的热量为： = （2.4）式中 是发动机所耗燃油的热量（kJ/h）；是发动机每小时的耗油量（kg/h）；是燃料低热值（kJ/kg）。杰勋百公里耗油为5.56L到9.3L,取6.8L，单位L换算为kg是1L=0.745kg6.8L为5kg，查表为4.6(kJ/kg）每小时所发出的热量为:=54.6=230000（kJ/h） （2.5）废气带走的热量废气带走的热量（kJ/h)为：=（）（） （2.6）式中 、每小时消耗的燃料量和空气量（kg/h）；、废气和空气的定压比热容；靠近排气门处的废气温度（）；进气管入口处工质的温度（）。空燃比为14.7，消耗一升燃料需要14.7kg空气，所以消耗6.8L燃料需要99.96kg空气约等于100kg，35空气的定压比热容为1.005kJ/(kg.),废气的定压比热容为3.002kJ/(kg.),，625=（5+100）（2.5625-135）=160387.5（kJ/h）燃料不完全燃烧热损失计算公式为:=（1-） =2300000.15=34500（w） （2.7）发动机排热量=发动机所耗的燃油量-废气带走的热量-燃料不完全燃烧热损失发动机排热量=230000-160387.5-34500=35112.5（kJ/h）1W=135112.5（kJ/h）=9753.47（w） （2.8）2.1.3发动机排热量计算整车排热量主要由发动机排热量所产生，低温试验室所采用的发动机为五菱所产的DA465Q发动机，此发动机排量为1051ml，它与试验车相比排热量小热负荷也小，它的排热量计算为：发动机所耗燃油的热量(kJ/h）在发动机中，热量是由燃料燃烧而产生的，假设燃料完全燃烧，则每小时所发出的热量为： = （2.9）式中 是发动机所耗燃油的热量（kJ/h）；是发动机每小时的耗油量（kg/h）；是燃料低热值（kJ/kg）。使用DA465Q型号的汽车如哈飞路宝综合路况耗油量为6.0L，单位L换算为kg是1L=0.745kg6.0L为4.47kg，查表为4.6(kJ/kg）每小时所发出的热量为:=4.474.6=205620（kJ/h） （2.10）废气带走的热量废气带走的热量（kJ/h)为：=（）（） （2.11）式中 、每小时消耗的燃料量和空气量（kg/h）；、废气和空气的定压比热容；靠近排气门处的废气温度（）；进气管入口处工质的温度（）。空燃比为14.7，消耗一升燃料需要14.7kg空气，所以消耗6L燃料需要88.2kg空气，35空气的定压比热容为1.005kJ/(kg.),废气的定压比热容为3.002kJ/(kg.),，625=（4.47+88.2）（2.5625-135）=141553.42（kJ/h）燃料不完全燃烧热损失计算公式为：=（1-） =2056200.15=30843（w） （2.12）发动机排热量=发动机所耗的燃油量-废气带走的热量-燃料不完全燃烧热损失发动机排热量=205620-141553.42-30843=33223.58（kJ/h）1W=135112.5（kJ/h）=9228.77（w） （2.13）2.1.4通风换热量及操作热量计算通风换热量可以忽略在实验过程中不进行通风换热。操作热量包括：开门热量、照明热量、操作人员热量。开门热量为=153（w） （2.14）照明热量计算公式：=Sqt/h （2.15）式中 S单位面积照明热量；q库内地面积；t开灯时间；h冷却时间。=1020.902/8=52.25（w）操作人员热量计算公式：=qnt/h （2.16）式中 q每人每小时放热；n工作人数；t工作时间；h冷却时间。=41022/8=205（w）2.1.5其它设备热量计算冷风机放热量包括冷风电机放热和除霜加热器放热。冷风机放热量计算公式：= （2.17）式中 冷风机电机功率；冷风机个数；运转时间、冷却时间。Q=1650（w）除霜加热器不计入冷冻热负荷，其他设备热负荷包括电脑和底盘测功机，电脑热负荷近似为300（w）电脑不在低温仓内不计入冷冻负荷中。 底盘测功机冷冻负荷为：Q=5500（w） 总的冷冻负荷：Q=21085.67（w） 发动机测功机冷冻负荷为：Q=5000（w）测功机不能承受低温布置在低温仓外，不计入总的冷冻负荷。2.2制冷时间计算在室温35条件下降到-30所需制冷量为：制冷量=温差重量/时间比热设备维护机构 制冷量=65200070.821.23=18731（w） （2.18）当检测整车低温性能时，降温所需制冷量为18731（w），而制冷设备每小时制冷量为26325（w），每小时热负荷为20535.67（w），制冷设备运行3.24小时即194分钟可以达到要求的制冷温度进行试验。当检测发动机低温性能时，降温所需制冷量为18731（w），而制冷设备每小时制冷量为26325（w），每小时热负荷为14510.97（w），制冷设备运行1.59小时即95分钟可以达到要求的制冷温度进行试验。2.3制冷设备的设计与选用2.3.1制冷系统形式的选择制冷系统设计成分体式，制冷主机为整体式风冷室外机组，低温试验室制冷系统采用冷库制冷分体机。2.3.2压缩机的选择根据总的热负荷选用德国比泽尔半封闭压缩机，根据制冷量选择4G-20.2型号压缩机，功率13.975kw，制冷量26325w。2.3.3制冷设备的选择根据制冷量要求以及冷冻负荷，选用DL-27.4/125冷风机，制冷量27.42kw/h,电机功率1650w。制冷设备室外机的选择，根据制冷量及冷冻负荷选用OF-12型号室外机。OF-12型号室外机是在中国科学院低温中心制冷专家的指导下专门为中、小型冷库开发的一种模块化、标准化、简单化的制冷设备，与传统的裸露机组相比它具有以下特点：省电、节能压缩机，能效比大，制冷效率高，关键部件均采用进口名牌优质产品，采用L型冷凝器，增大散热面积，优化组合结构，体积小，重量轻，采用流线型风扇叶片，效率高，噪音小。2.3.4温控设备选用 温控器的选择对于低温试验至关重要，温控器有以下几个种类：膨胀式，金属膨胀式和液体膨胀式温控器，如双金属片温控器，机械式，蒸汽压力式和气体吸附式温控器，如压力式温控器，电子式，电阻式和电热偶式温控器，如电子恒温控制器。比较三个种类的温控器，双金属片温控器结构简单、测量精度低、误差大，压力式温控器，价格便宜、测量精度低，电子恒温控制器应用最为广泛，它价格适中、测量精度高，误差小广泛应用于现代化的温控试验中。室内外通风设施采用意大利小精灵冷库专用温控器，此系统为全自动控制无需人工操作，设定温度后自动运行、自动除霜运行中出现异常情况，报警提示，电控装置中带有过流保护、短路保护、缺相、逆相保护等保护功能。整个制冷系统加装安全保护系统。具备高、低温报警功能，保证实验安全。2.4 本章小结本章介绍了低温试验室功能实现的方法，进行了冷冻负荷计算以及通过冷冻负荷计算确定制冷设备和制冷时间的确定，通过对比分析选择了温控器的种类对汽车低温试验室的整套制冷设备进行了合理的分析选择。第3章 汽车低温试验室布局设计方案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。结构布置图如图3.1所示：图3.1 汽车低温实验室结构布置图3.4其它附属设备3.4.1简易起重机简易起重机简称电葫芦是一种起重设备，它将电动机、减速机，钢丝绳卷筒和行走小车合成一体，经常用于较小的单轨起重天车。电葫芦具有重量轻、体积小、结构紧凑、运行平衡等优点，可以在同一平面上做直的、弯曲的、循环的架空轨道上使用，也可以在以工字钢为轨道的电动单梁，手动单梁起重机、桥式起重机、悬挂起重机、悬臂起重机、龙门起重机等起重机上使用。是起升搬运物品最理想的起重设备，电葫芦分为：微型电动葫芦、HHXG型环链电动葫芦、HC型电动葫芦、DHP型环链电动葫芦、CD1、MD1型钢丝绳电动葫芦等。 电葫芦的组成，电动葫芦的组成部分有：电机、传动机构、卷筒和链轮。 电葫芦工作原理：电葫芦中间是钢丝绳卷筒，用小车悬挂于工字钢制作的天车大梁上，一端用法兰固定一台能够制动的锥形转子电动机，用传动轴将动力传递到另一端的减速机。经过减速的动力传递给钢丝绳卷筒，带动吊钩起重。 行走小车是一个小锥形转子电动机，经过减速，动力传递给行走轮，小车就能沿着工字钢行走，如图3.2所示： 图3.2 电葫芦这个天车在大车的行走装置的带动下，就能完成起重和移动定位的任务。电葫芦也能够单独使用。3.4.2保温门的设计保温门：双开门，厚度100毫米，门洞尺寸为2.0m2.0m，门上带安全逃生装置，防止人不慎困于库内，产生危险。3.4.3保温材料试验室维护结构：采用聚氨酯双面彩钢复合板，厚150毫米，容重为40公斤。地面铺设5毫米厚钢板。3.5 本章小结本章介绍了汽车低温试验室总体布局方案的设计，分析对比了三个布局的优缺点，选用合理布局以及实验室所需内部结构。第4章 发动机性能检测设备布置4.1发动机性能检测试验台组成发动机性能检测试验台由发动机、发动机测功机、联轴器、试验台、发动机控制设备、检测输出设备等组成。4.2发动机的选择 发动机的选择：根据现有试验室条件采用的发动机为东安发动机厂生产的三菱发动机，发动机型号为：DA465Q。4.2.1发动机基本参数 适用车型：哈飞中意和民意，满足国标排放标准工况法GB18352.2-2001 (欧)，产地哈尔滨，技术参数压缩比9.0：1型式直列四缸、顶置凸轮轴、电控汽油喷射。4.2.2发动机其它参数 扭矩83Nm（30003500r/min），额定转速5200r/min，最大功率38.5kw（5200r/min）排量1051ml，行程78mm，缸径65.5mm，规格1056mm 629mm446mm。4.3发动机测功机的选用4.3.1发动机测功机分类发动机测功机分为水力测功机、直流电力测功机、电涡流测功机、交流电力测功机等。4.3.2各发动机测功机特点水力测功机：水力测功机工作时噪音大，而且在转速高、制动扭矩小的区段几乎不能稳定工作，应用较少。直流测功机：直流测功机结构上存在机械转向器和电刷，造价偏高，维护困难，寿命短等，导致在高速测功系统中难以广泛应用。交流电力测功机：交流电力测功机测功范围小，转矩控制响应慢，测量精度低。电涡流测功机：电涡流测功机结构简单维护容易，价格便宜，精度高稳定性好占地面积小易于安装等优点。综合以上分析选用电涡流测功机进行发动机低温试验。4.3.3电涡流测功机的选用电涡流测功机主要特点：结构简单操作维护方便，制动力矩大，测试精度高，工作稳定，转动惯量小，动态响应速度快，与测控系统配套，可实现自动化操作。选用电涡流测功机进行发动机功率的检测。综合考虑所需测量发动机的功率以及今后的设备储备性选用GW系列的GW63测功机。4.3.4电涡流测功机主要用途 GW系列电涡流测功机作为一种负载主要是用来测量动力机械各种特性的试验设备。本机适用于内燃机、中、小型功率电机、汽车传动部件、燃气轮机、水轮机、工程机械、林业、矿山、石油钻采等机械的性能试验，也可作为其它动力设备的吸功装置。电涡流测功机命名方法如图4.1所示：图4.1测功机命名方法 低温试验室采用GW系列电涡流测功机，GW为盘式感应测功机系列，GWD 系列为低速大扭矩盘式感应电涡流测功机系列。4.3.5电涡流测功机结构组成与工作原理GW系列电涡流测功机主要由旋转部分（感应体）、摆动部分（电枢和励磁部分）、测力部分和校正部分组成。其结构简图见4.2所示，由结构简图可知，感应体形状犹如直齿轮，产生涡流地方在导磁涡流环的孔壁上。励磁绕组通上直流电后，则围绕励磁绕组产生一个闭合磁通。当感应体被原动机带动旋转时，气隙磁密随感应体的旋转而发生周期性变化，在涡流环孔壁表面及一定深度范围内将产生涡流电势，并产生涡流，该涡流所形成的磁场又与气隙磁场相互作用，就产生了制动转矩。该转矩通过外环及传力臂传至测力装置上，由力传感器将力的大小转换成电信号输出，从而达到测转矩的目的。转速测量采用非接触式的磁电式转速传感器，将转速信号转换成电信号。1 感应盘 2 主轴 3 联轴器 4 励磁线圈 5 冷却室 6 气隙 7 出水管道 8 油杯 9 测速齿轮 10 轴承座 11 进水管道 12 支撑环 13 外环 14 底座图4.2 GW电涡流测功机结构简图电涡流测功机工作原理：测功机是根据作用力矩与反作用力矩大小相等方向相反的原理来测量扭矩，因此所测扭矩可以通过作用在测功器上的旋转力矩（即制动器外壳反力矩）来指示，制动器调节原动机的载荷，并同时把所吸收的原动机功率转换为热能，经水冷却后带走热量。4.3.6电涡流测功机主要技术指标冷却介质：淡水。冷却水压：0.040.1Mpa。测功机出水温度：低于55，根据出水温度调节水压，当出水温度升高时，可适当加大水压使出水温度降低。冷却水流量：进水温度为 20时，2.7LkW/h工作方向：左旋或右旋，连续工作。扭矩测量精度：0.20.3%FS转速测量精度：1r/min扭矩测量传感器：应变式拉压力传感器转速测量传感器：60脉冲磁电式转速传感器GW系列电涡流测功机及GWD系列电涡流测功机主要技术指标见表4.1和表4.2所示：表4.1 GW系列电涡流测功机主要技术参数型号额定吸收功率KW额定扭矩N.m额定扭矩转速r/min最高转速r/min转动惯量kgm2最大励磁电压V最大励磁电流AGW66252000140000.003903GW1010502000130000.01903GW1616702000130000.02903GW25251202000110000.05903GW40401602000100000.1903GW6363250200090000.18903GW100100400200085000.321204GW160160600200080000.521204GW2502501100200070001.81204GW3003001600200060002.71204GW4004002200200050003.61204GW4504502500200048004.31206GW6306304000200040005.31208表4.2 GWD系列电涡流测功机主要技术参数型号额定吸收功率KW额定扭矩N.m额定扭矩转速r/min最高转速r/min转动惯量kgm2最大励磁电压V最大励磁电流AGWD6363250100090000.18903GWD100100400100085000.321204GWD160160600100080000.521204GWD2502501100100070001.81204GWD3003001600100060002.71204GWD4004002200100050003.61204GWD4504502500100048004.31206GWD6306304000100040005.31208跟据发动机功率以及今后设备储备能力选用GW-63测功机。4.3.7电涡流测功机的安装与校正 测功机使用时要牢固安装在混凝土基础上，按要求接上冷却水进水与回水管，联结控制仪器与测功机的信号线，控制线方能使用，测功机底座上平面四角有螺孔，用户吊装时，在螺孔中拧入吊环，注意起吊绳不能碰上拉压力传感器，测功机台架的安装基础如图4.3所示，为了保持测功机与发动机联接的稳定可靠，测功机与发动机最好安装在同一块底板上。安装的水泥基础应足够坚固、牢靠，既能承受静载荷也能承受动载荷，底板安装面应用水平仪校正。图4.3 测功机安装基础供水系统 电涡流测功机所吸收功率所产生的热量除极少部分通过外壳自然散去，绝大部分的热量集中在内部的导磁环组件上。从图1GW电涡流测功机结构简图中可以见到，在测功机导磁环组件的后部开有多条供冷却水流动的槽，来自外部水池的冷却水流过水槽与导磁环组件进行热交换，被加热的水经出水管流回水池，经冷却塔散热后可循环利用。 电涡流测功机在安装时应把与测功机连接的进、出水管预埋在台架基础内，留出管接头并在进水管上安装一个手动阀门。测功机管路的布置可参考图4.4。图4.4 发动机控制系统平面布置图 冷却水是电涡流测功机工作时的重要安全保障。安装时一定要把规定尺寸的水管接到测功机的进、出水口，在进水口串接一只00.1Mpa电接点压力表，并要试通水，检查供水系统是否漏水，水压、水流量是否达到规定数值，冷却水报警保护系统是否起作用。电接点压力表的常闭触点，两点分别接到励磁电源插座的脚，压力表调至0.02Mpa位置即无水时，两触点为导通，有水时并水压超过0.02Mpa时两触点为常开。为保证测功机能长期正常工作，建议在循环水中加入G1阻垢剂，以防止测功机长期使用后冷却室内结垢影响冷却效果，造成测功机损坏。测功机进水处应安装过滤器，以防异物混入，测功机冷却水应是淡水。GW系列电涡流测功机用水量见图4.5所示：图4.5 GW 系列电涡流测功机用水量表4.3.8测功器的校正测功机安装完毕在使用前应进行严格的校正，为保证测量精度，一般每半年校正一次。若有异常情况，则随时予以校正检查。测功机校正装置在有订货时随机附带的，它包括一套臂杆和一套相当于测功机满量程的牛顿砝码（本机所备砝码为国家标准四等精度砝码），用户可按以下步骤对测功机进行校正。 图4.6 测功机标定装置安装示意图1、如图4所示将随机附带的校正臂安装在测功机上2、在加砝码前先校正仪表的零点3、在臂杆的托盘上加上满量程的砝码4、校正仪表的满度5、减下全部砝码，检查仪表显示是否为“0”6、在托盘上加上一块砝码，观察仪表扭矩显示值与砝码值的误差7、依次加砝码至满量程并观察仪表扭矩显示值与砝码值的误差8、依次减砝码至零并观察仪表扭矩显示值与砝码值的误仪表显示值与砝码实际值的读数误差不超过测功机满量程扭矩的0.2-0.4% 即为合格。9、校正完毕卸下校正臂杆，打开进水阀门，重新校正仪表零点测功机即可使用测功机校正时如发现精度达不到技术指标规定的要求，请参阅本说明书“测功机维护与保养”一节。测功器的使用在启动被测动力机械前，首先检查测功机与发动机的联结是否可靠，对中精度是否超过0.02mm，传动轴、联轴器的紧固螺栓是否拧紧，安全防护罩是否装上。检查完毕可按以下步骤进行操作：1使与测功机配套的测控仪表，如FC2000或CGK系列发动机自动测控系统的测功机控制单元处于恒电流或恒扭矩控制方式，把设定值设置为零，被测动力机械应在接近于零负荷下启动。2打开进水阀门，冷却水通过进水阀和压力控制器进入测功的冷却室，由于压力控制器的保护作用，当水压低于0.02Mpa时，励磁电流是不能加到测功机的励磁线圈上的，此时测功机不吸收功率。3根据被测机械的试验规范，改变FC2000或CGK系列发动机自动测控系统控制单元的控制方式和数字设定指示值，电涡流测功机会自动跟随励磁电流的大小改变负荷，起到吸功、测功的目的。4当负荷增大时，应注意检查测功机出水温度不超过55，若测功机出水温度超过55，此时应加大进水量或加大进水压力，使测功机出水温度降低。5试验完毕应使励磁电流为零，卸去负荷后再关闭被测动力机械、关闭进水阀门，停止供水系统的循环。 GW/GWD625系列电涡流测功机接线盒插座各脚接线励磁电流插座为： 1、4 脚：接水压开关 2 脚（+），3 脚（-），接励磁电源 扭矩、转速插座为 1 脚：+V 供桥电压输入 2 脚：+转矩信号正输出 3 脚：-V 供桥电压输入 4 脚：-转矩信号负输出 5 脚：-CND 6 脚：ZS+转速信号输出 7 脚：ZS-转速信号输出 GW/GWD40400系列电涡流测功机接线盒内一排接线脚从左到右依次为表4.3所示：表4.3 测功机接线盒内一排接线脚脚号123456789101112符号V+Out+V-Out-GNDZs+Zs-K1K2DL+DL-定义正输出正输出负输出负输出屏蔽转速+转速-水压开关水压开关空脚励磁电源+励磁电源-上表1脚至7脚分别接控制仪表CX6Z7插头各对应脚8、9脚分别接控制仪表P20插头的1、4脚，11、12脚分别接控制仪表P20插头的2、3脚。4.3.9电涡流测功机安装尺寸表电涡流测功机安装尺寸表，测功机安装尺寸见表4.4及图4.6所示图4.6 测功机外形尺寸表4.4 测功机安装尺寸型号ABCDGHIJKLMGW6100100330356177.52155014314340013GW101801203303702103007026020060018GW161801203303702103007026020060018GW251501504004322123209522022060018GW402401603604002253309033025060018GW632401603504002253509033025060018GW100290180445485267365130380270100022GW160300200480520300400150410300100022GW250360240580640350470160500360100022GW300360240580640351470160500360100022GW400400300630700400600190580400100028注：GWD系列外形安装尺寸与CW系列相同，大功率电涡流测功机6501600kw定做4.3.10联轴器联接尺寸联轴器连接尺寸见表4.5及图4.7所示： 表4.5 联轴器连接尺寸型号ABCDEFGW66-6.546h6627639GW106-742h66280210GW166-742h66280210GW256-752h67086311GW406-8.575h6101.5125215GW636-8.575h6101.5125215GW1008-10.585h6112136415GW1608-1190h6130155216GW2508-1190h6130155216GW3008-11105h6140168417GW40010-16.5140h6190225430图4.7 测功机联轴器外形尺寸滚动轴承参数见表4.6所示：表4.6 滚动轴承一览表型号主轴轴承国内牌号主轴轴承FAG牌号摆动轴承CW6D205B7205E.T.P4S100815CW10D205B7205E.T.P4S100916CW16D205B7205E.T.P4S100916CW25D207B7207C.T.P4S100919CW40D207B7207C.T.P4S100919CW100D210B7210C.T.P4S100926CW160D210B7210C.T.P4S100924CW250D211B7211E.T.P4S100930CW400D216B7216C.T.P4S1008404.4测功机固定螺栓的校核4.4.1螺栓的切向受力分析 发动机输出轴传递的转矩： 求螺栓上的作用力，螺栓受到左右的切向力为：N （4.1）式中 T发动机输出轴输出的转矩；作用力矩。 受横向载荷紧固螺栓连接强度校核与计算的基本计算公式为： 预紧力计算公式：=2480.4N （4.2）式中 可靠性系数，取1.11.3；切向力；m接合面数；接合面摩擦因数。 许用应力计算公式：=60 （4.3）式中 螺栓屈服强度，MPa；安全系数。 设计计算公式：=8.27mm （4.4）式中 螺栓预紧力，N；许用应力。=16mm8.27mm满足要求 校核计算公式： （4.5）式中 螺栓预紧力，N；螺纹小径。=16.0560满足设计要求4.4.2螺栓的轴向受力分析 受轴向载荷紧固螺栓连接的基本公式 许用应力计算公式： （4.6）式中 螺栓屈服强度，；安全系数。=60 残余预紧力计算公式： （4.7）式中 残余预紧力系数； 轴向载荷。=572.74N 总载荷计算公式： （4.8）式中 轴向载荷；残余预紧力，N。=572.4+572.4=1144.8(N) 预紧力计算公式： （4.9）式中 残余预紧力，N；相对刚度； 轴向载荷。=552+400.68=952.68(N) 强度校核计算公式： (4.10)式中 螺栓所受轴向总载荷，N；螺纹小径。=7.4160满足设计要求 设计计算公式： (4.11)式中 螺栓所受轴向总载荷，N；许用应力。=5.6mm=16mm5.6 mm满足设计要求4.5地脚螺栓的校核4.5.1螺栓的切向受力分析 发动机输出轴传递的转矩：求螺栓上的作用力，螺栓受到左右的切向力为：N (4.12)式中 T发动机输出轴输出的转矩；作用力矩。受横向载荷紧固螺栓连接强度校核与计算的基本计算公式预紧力计算公式：=1060.96N (4.13)式中 可靠性系数，取1.11.3；切向力；m接合面数；接合面摩擦因数。许用应力计算公式： (4.14)式中 螺栓屈服强度，MPa；安全系数，取值范围1.21.7。=60 设计计算公式：=5.41mm (4.15)式中 螺栓预紧力，N；许用应力。=30mm5.41mm满足要求校核计算公式： (4.16)式中 螺栓预紧力，N；螺纹小径。1.95满足设计要求4.5.2螺栓的轴向受力分析受轴向载荷紧固螺栓连接的基本公式许用应力计算公式： (4.17)式中 螺栓屈服强度，；安全系数。=60残余预紧力计算公式： (4.18)式中 残余预紧力系数； 轴向载荷。=244.8N 总载荷计算公式： (4.19)式中 轴向载荷；残余预紧力，N。=244.8+244.8=489.6N预紧力计算公式： (4.20)式中 残余预紧力，N；相对刚度； 轴向载荷。=244.8+171.36=416.16N强度校核计算公式： (4.21)式中 螺栓所受轴向总载荷，N；螺纹小径。=0.960设计计算公式： (4.22)式中 螺栓所受轴向总载荷，N；许用应力。=3.68mm=30mm4.05 mm满足设计要求4.6台架钢板连接螺栓校核4.6.1螺栓的切向受力分析发动机输出轴传递的转矩：求螺栓上的作用力，螺栓受到左右的切向力为：N (4.23)式中 T发动机输出轴输出的转矩；作用力矩。受横向载荷紧固螺栓连接强度校核与计算的基本计算公式预紧力计算公式：=1563.77 N (4.24)式中 可靠性系数，取1.11.3；切向力；m接合面数；f接合面摩擦因数。许用应力计算公式： (4.25)式中 螺栓屈服强度，MPa；安全系数，取值范围1.21.7。=60设计计算公式：=6.57mm (4.26)式中 螺栓预紧力，N；许用应力。=16mm6.57mm满足要求校核计算公式： （4.27） 10.12满足设计要求4.6.2螺栓的轴向受力分析受轴向载荷紧固螺栓连接的基本公式许用应力计算公式： （4.28）式中 螺栓屈服强度，；安全系数。=60 残余预紧力计算公式： （4.29）式中 残余预紧力系数；轴向载荷=360.87 N总载荷计算公式： （4.30）式中 轴向载荷；残余预紧力，N。=360.87+360.87=721.74 N预紧力计算公式： （4.31）式中 残余预紧力，N；相对刚度； 轴向载荷。=360.87+252.61=613.48 N强度校核计算公式： （4.32）式中 螺栓所受轴向总载荷，N；螺纹小径。=4.6760设计计算公式： （4.33）式中 螺栓所受轴向总载荷，N；许用应力。=4.46mm=16mm4.46mm满足设计要求4.7 发动机定位螺栓校核4.7.1螺栓的切向受力分析发动机输出轴传递的转矩：求螺栓上的作用力，螺栓受到左右的切向力为：N (4.34)式中 T发动机输出轴输出的转矩；作用力矩。受横向载荷紧固螺栓连接强度校核与计算的基本计算公式预紧力计算公式：=6096 N (4.35)式中 可靠性系数，取1.11.3；切向力；m接合面数；f接合面摩擦因数。许用应力计算公式： (4.36)式中 螺栓屈服强度，MPa；安全系数，取值范围1.21.7。=60设计计算公式： =12.97mm （4.37）式中 螺栓预紧力，N；许用应力。=20mm12.97mm满足要求校核计算公式： （4.38） 25.24满足设计要求4.7.2螺栓的轴向受力分析受轴向载荷紧固螺栓连接的基本公式许用应力计算公式： （4.28）式中 螺栓屈服强度，；安全系数。=60残余预紧力计算公式： （4.29）式中 残余预紧力系数；轴向载荷=1406.78 N总载荷计算公式： （4.30）式中 轴向载荷；残余预紧力，N。=1406.78+1406.78=2813.56 N预紧力计算公式： （4.31）式中 残余预紧力，N；相对刚度； 轴向载荷。=1406.78+984.75=2391.53 N强度校核计算公式： （4.32）式中 螺栓所受轴向总载荷，N；螺纹小径。=11.6560设计计算公式： （4.33）式中 螺栓所受轴向总载荷，N；许用应力。=mm=20mm12.97mm满足设计要求4.8 本章小结本章介绍了发动机测功机设备的各部分组成以及工作原理，经过对比分析选择了发动机的型号和测功机的型号，进行了地脚螺栓的校荷计算，发动机固定螺栓的校核计算，测功机固定螺栓的校核计算。第5章 整车性能检测试验台设备布置5.1整车性能试验台的组成整车性能试验台由试验车、底盘测功机、检测输出系统等组成。5.2试验车的选用选用长安杰勋汽车：长安杰勋汽车具体参数；长宽高（mm）:444517681640；轴距(mm):2710；前轮距（mm）:1500；后轮距（mm）:1487；整备质量（kg）：1485；发动机：2.0L 152马力 L4；发动机型号：CA20；排量（L）：2.0L；汽缸数：4个；气缸排列形式：直列。5.3底盘测功机设计选用5.3.1底盘测功机分类形式 底盘测功机分类形式如表5.1所示：表5.1 底盘测功机分类形式额定承载质量（t）31013滚筒组合形式双轴式双轴式双轴式或三轴式盘测功机型号表示方法底盘测功机型号表示方法如图5.1所示：图5.1 测功机型号5.3.2底盘测功机功能 基本功能：汽车驱动轮输出功率（外特性和部分特性）、输出扭力（转矩）的检测，车速表、里程表误差的检测。 扩展功能：汽车加速性能、滑行性能的检测，汽车传动系阻滞力的检测，汽车油耗检测的加载及控制，汽车排气污染物检测的加载及控制。5.3.3底盘测功机技术要求 基本要求：在下列工作条件下，底盘测功机应能正常工作1、环境：温度：040；相对湿度：不大于85%。2、电源：AC 380（110%）V，三相，（501）Hz；AC 220（110%）V，单相，（501）Hz。3、磁场：工业现场的电磁干扰应对测试结果无影响。台体：底盘测功机台体应具有标称额定承载质量的承载能力。底盘测功机台体应有用于安装的起吊挂钩装置。5.3.4滚筒设计要求底盘测功机滚筒直径应介于200mm530mm之间：3t：推荐（2182）mm；10t： 推荐（3202）mm；13t：（370530）mm。滚筒表面径向圆跳动量应不大于0.2mm，前、后滚筒轴线的平行度误差应不大于1mm/m。5.3.5滚筒中心距双轴式滚筒中心距：用游标卡尺等量具分别测量左、右两组主、从滚筒轴头的外跨尺寸L和轴头直径d1、d2，如图5.2所示，按下式分别计算左、右两组滚筒中心距，应符合要求。A=L（d1/2+d2/2） （5.1）式中 A滚筒中心距，单位为毫米（mm）；L主、从滚筒轴头的外跨尺寸，单位为毫米（mm）；d1主滚筒轴头直径，单位为毫米（mm）；d2从滚筒轴头直径，单位为毫米（mm）。图5.2 滚筒中心距5.3.6滚筒表面径向圆跳动量取滚筒两端（距端面30mm处）和中点的三个断面进行测量,固定百分表（必要时，可在百分表上加装专用触头测量），缓慢转动滚筒，测量每个滚筒三个断面的径向圆跳动，应符合要求，示意图见图5.3所示。图5.3 滚动表面径向圆跳动量滚筒平行度：用游标卡尺等量具分别测量每组主、从滚筒两端轴头的外跨尺寸l1、l2和轴头直径d1、d2、d3、d4，如图5.4所示，按下式计算主、从滚筒轴线的平行度，应符合要求。A1=l1（d1/2+d2/2） （5.2）A2=l2（d3/2+d4/2） （5.3） A（AlA2）/l （5.4）式中 A主、从滚筒轴线的平行度，单位为毫米/每米（mm/m）； A1、A2滚筒中心距，单位为毫米（mm）； l1、l2主、从滚筒轴头的外跨尺寸，单位为毫米（mm）； d1、d2滚筒单侧轴头直径，单位为毫米（mm）； d3、d4滚筒单侧轴头直径，单位为毫米（mm）； l滚筒长度，单位为米（m）。图5.4 滚筒平行度5.3.7实验室选用底盘测功机型号低温试验室选用FCDM-100底盘测功机，FCDM-100底盘测功机适用范围：FCDM-100底盘测功机分为ASM和加载减速废气排放检测专用的双滚筒底盘测功机和检定机动车底盘测定功能两种用途。采用新的结构和新的检测方法，用于汽油车ASM工况法废气排放检测、柴油车加载减速废气排气检测、汽车动力性能检测、汽车油耗检测、汽车滑行性能检测、里程表检测、车速表检测和加速性能检测等。 表5.2 技术参数15t3t双后桥滚筒直径318216420额定承载质量15t3t15t涡流机最大制动功率250kW160kW250kW2最高检测车速120km/h120km/h120km/h滚筒3181000mm216600mm4201200mm滚筒中心距600mm443mm736mm基准惯量90718kg90718kg145328kg外形尺寸(台架)(长宽高，mm)45741225841300098065146542730810标定电机P=7.5kW n=1450rpmP=5.5kW n=1450rpmP=11kW n=1460rpm主要检测项目动力性能、百公公里油耗、滑行性能、里程表、车速表、加速性能轻型车ASM工况法、柴油车加载减速法、动力性能、百公里油耗、里程表、车速表、加速性能柴油车加载减速法、动力性能、百公里油耗、里程表、车速表、加速性能汽车低温试验室选用3t设计要求的底盘测功机进行整车性能检测。FCDM-100底盘测功机主要特点：根据不同车型（汽油车、柴油车），应用发明专利使用不同方法自动寻找额定功率点，进行恒速稳态测功，提高检测效率和数据合理性。按照要求，进行GB18565-2001动力性检测，输入一系列的速度点，进行发动机外特性检测。检测出指示功率、底盘输出功率及发动机额定功率。汽油车ASM工况法废气排放检测，根据所输入所检汽油车相关参数，自动计算加载功率，进行ASM废气排放检测。柴油车加载减速废气排放检测，使用发明专利，方便快捷地确定发动机100%、90%、80%额定功率点的车速，进行加载烟度检测。控制系统采用高性能的工控机，操作界面友好，及时显示相关的检测曲线及打印检测数据。5.4 本章小结本章介绍了整车性能检测试验台的布置方式及结构组成，介绍了底盘测功机型号以及试验车型号进行了比对分析，布置了整车检测试验台。第6章 试验功能体现6.1发动机试验功能体现发动机是汽车的动力源，是汽车的心脏，汽车的一些基本技术性能都直接或间接地与发动机的相关性能相联系。因此发动机综合性能的检测对整车性能的了解至关重要，在进行发动机相关低温试验时，试验台架将待测发动机与测功器用联轴节连接，并固定于坚实、防振的水泥基础上。辅助装置：可调水量冷却系统、专用油量测量装置、通风装置、消声地坑。自动控制测试柜：含各种测量仪器、仪表及操纵台、计算机等。 发动机试验台检测项目与有关标准： 在对发动机进行全面检测前应先按有关国家标准使试验环境达到有关标准。汽车大气修正，大气状况：发动机运行地点的环境大气压力、大气温度和相对湿度。大气修正：把不同大气状况下试验所得的结果换算成标准大气状况下的参数。 标准环境状况如表6.1所示：表6.1标准环境状况表 标准号标况参量值应用GB 1105.187大气压=100=0.1往复活塞式柴油机和汽油机 JB374384相对湿度=%环境温度=298K=-30环境温度=298K=-30车用发动机进气总压=100进气干空气压=99水蒸气分压=1图6.1 发动机检测平台工作示意图 发动机检测平台示意图如图6.1所示。 发动机综合性能检测的组成：由信号提取系统、信号处理系统、主机、采控显示系统等组成，传感器由点火传感器、电流传感器、电压传感器、缸压传感器、振动传感器等组成经过信号处理，计算机分析出。 测定发动机在各转速低温条件下的输出扭矩： （6.1） 与常温条件输出扭矩相比较进行分析对比，得出对于发动机的改进结论。 单缸功率检测： 所谓单缸动力性检测，就是用仪器判断发动机各缸的工作情况。 1、用无负荷测功仪测定：测量各单缸的功率。 2、用断火试验法测定：测量各单缸断火后发动机转速下降，以判断此缸的功率。 发动机综合性能检测仪及其使用基本功能： (1)无负荷测功功能即加速测功法； (2)检测点火系统。初级与次级点火波形的采集与处理，平列波、并列波与重叠和重叠角的处理与显示，断电器闭合角和开启角，点火提前角的测定等； (3)机械和电控喷油过程各参数(压力、波形、喷油、脉宽、喷油提前角等)的测定； (4)进气歧管真空度波形测定与分析； (5)各缸工作均匀性测定； (6)起动过程参数(电压、电流、转速)测定； (7)各缸压缩压力判断； (8)电控供油系统各传感器的参数测定； (9)万用表功能； (10)排气分析功能。6.2整车检测试验功能体现 整车检测是指试验车在底盘测功机上进行低温条件下整车各项功能的检测，汽车动力性检测是整车检测的重要检测项目，底盘输出最大驱动功率是指汽车在使用直接档行驶时，驱动轮输出的最大驱动功率(相应的车速在发动机额定转速附近)。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，发动机本身、发动机附件及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。 整车动力性检测项目与有关标准： 汽车低温动力性检测项目主要有：低温加速性能检测、最高车速检测、滑行性能检测、发动机输出功率检测、汽车底盘输出功率检测等。 动力性检测可依据的标准有：JT/T198-95汽车技术等级评定标准；GB/T15746.2-1995汽车修理质量检查评定标准-发动机大修；GB3798-83汽车大修竣工出厂技术条件；JT/T201-95汽车维护工艺规范。 汽车低温动力性台架检测方法：汽车动力性室内台架试验的方式，主要是用底盘测功机检测汽车的最大输出功率、最高车速和加速能力。室内台架试验不受气候、驾驶技术等客观条件的影响，只受测试仪本身测试精度的影响，测试条件易于控制，汽车底盘输出功率的检测方法：通过底盘测功机检测车辆的最大底盘驱动功率，用以评定车辆的技术状况等级。整车检测前的准备工作： 1、在动力性检测之前，必须按汽车底盘测功机说明书的规定进行试验前的准备。台架举升器应处于升状态，无举升器者滚筒必须锁定；车轮轮胎表面不得夹有小石子或坚硬之物； 2、汽车底盘测功机控制系统、道路模拟系统、引导系统、安全保障系统等必须工作正常； 3、在动力性检测过程中，控制方式处于恒速控制，当车速达到设定车速(误差2km/h)并稳定5s后(时间过短，检测结果重复性较差)，计算机方可读取车速与驱动力数值，并计算汽车底盘输出功率。 4、输出检测结果。 发动机功率的检测方法 用发动机无外载检测仪检测发动机功率，使用方便，检测快捷，在规范操作的前提下，可对发动机动力性检测与管理提供有效依据。还可以用于同一发动机调试前后、维修前后的功率对比，因此也得到广泛使用。 (1)起动发动机并预热至正常状态，与此同时接通无外载测功仪电源，连接传感器； (2)按仪器使用说明书进行操作； (3)从测功仪上读取(或算成)发动机的功率值。 5、数据处理 (1)检测的数据处理 目前底盘测功机显示的数值，有的是功率吸收装置的吸收功率的数值，有的则是驱动轮输出的最大底盘输出功率的数值。对于显示功率吸收装置所吸收功率数值的，在检测结果的数据处理时，必须增加汽车在滚筒上滚动阻力消耗的功率、台架机械阻力消耗的功率及风冷式功率吸收装置的风扇所消耗的功率。 (2)检测发动机最大输出功率的数据处理 依据JT/T198-95汽车技术等级评定标准的规定，所测发动机最大输出功率应与发动机的额定功率相比较，所以在测得底盘最大输出功率之后，应增加传动系消耗功率P2及附件消耗功率P1，才可确定发动机最大输出功率Pmax，若该汽车发动机额定功率为净功率，不包括发动机附件消耗功率P1，则处理后发动机最大输出功率Pmax的数值为Pmax=P2+DPmax，用发动机无外载测功仪测得的发动机功率P为净功率，若该汽车发动机的额定功率为总功率，而不是净功率，则所测得的功率P应加发动机附件消耗功率P1后才可与额定功率相比较。 汽车动力性检测项目及检测方法底盘测功机的功能：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。 底盘测功机具有如下功能：测量汽车驱动轮输出功率、检验汽车滑行性能、检验汽车加速性能、校验车速表、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。 底盘测功指对汽车驱动轮输出功率的检测。 (1)底盘测功机的功能 测量汽车驱动轮输出功率。 检验汽车滑行性能和传动系传动效率。 检验汽车加速性能。 校验车速表。 校验里程表。 配备油耗仪、废气分析仪等设备可以在室内模拟道路行驶,测量等速油耗和废气排放。6.3检测输出设备型号的选择检测输出设备采用FSA740博世全新智能发动机综合分析仪。它能快速可靠的诊断故障，现代车辆中电气和电子元件所占的比例越来越高,因此快速精确的故障诊断至关重要，可以节省时间和金钱。博世公司研发的新一代智能发动机综合分析仪可以准确迅速的测出结果。 检测输出系统设计与选用FSA740博世全新智能发动机综合分析仪是一个完整有效的诊断系统。检测项目：发动机检测，可以检测出发动机测功机功率，在整车测试平台上可以检测汽车车速等参数。博世公司研制的新型汽车专用分析仪FSA470集成以下分析单元：1、具备数字和图形双重显示的多功能万用表2、四通道示波器3、点火分析仪4、发动机分析仪博世公司研制的新型FSA470的优势不仅体现在不断变动的应用场合下，在维修站中也具备理想的应用，例如，用于维修车间维修结束的最终检查。导航式菜单为用户提供了友好的操作界面，其详尽的说明操作简单易行，常用功能在各功能键上都能轻松实现。FSA470具备的多种功能，使其成为可用于所有类型的科研，耐久可靠的，面向未来的实用型的诊断解决方案。1、界面友好的触摸屏技术2、符合人体工程学原理的设计3、重量轻（仅为1.4千克）4、高分辨率显示（640*480像素）5、防尘屏幕6、以不同颜色区别的连接插孔，多种方式显示复杂信号，方便易读。新型号的FSA470同样可以与个人电脑（PC）相互通讯。实现此功能所需的TechView软件包含在特殊附件中。可通过局域网（LAN）连接，也可在现场连接。集成的高性能处理器，可实现即时处理和信号曲线的实时画面显示。所有数据可立即有序显示，并可被存储以备过后调用。6.4本章小结本章介绍了汽车低温试验室试验功能的体现，选择了检测控制输出设备，分析了整车检测平台的功能及整车检测平台检测项目、方法、过程，分析了发动机检测平台的检测项目方法等。结 论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。参考文献1 宋进桂，李栋，于京诺.发动机试验理论与实践M.北京：机械工业出版社，2009.2 尤丽华.测试技术M.北京：机械工业出版社，2003.3 严普强，黄长艺.机械工程测试技术基础M.北京：机械工业出版社，1995.4 侯国章.测试与传感技术M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002.5 刘君华.现代测试技术与测试系统设计M.西安：西安交通大学出版社，1999.6 王永贵.洛阳拖拉机研究所噪声和高低温试验室简介J.工程建设与设计，1998.7 王国强.夹套式低温试验室自动测试系统J.电气时代，2004.8 C.H.本尼特,郑建明.压铸机冷室工艺的改进J.模具工业，1992.9 徐超.马瑞利动力系统公司中国技术中心的空调设计J.制冷空调与电力机械， 2009.10 许兵.上海汽车工业技术中心发动机试验室空调设计J.上海汽车，1996.11 王国强.夹套式低温试验室自动测试系统J.电气时代，2004.12 贾成贵.用于低温试验室的双级氨压缩制冷系统的设计与计算J.洪都科技， 1985.13 康健.汽车发动机试验室的空调设计J.制冷技术，2004.14 黄明强.电涡流测功机的正确选型与合理使用J.车用发动机，1994.15 程京平，祖炳洁，郑明军，吕仲军.电涡流测功机的原理与应用J石家庄铁道学 院学报，1999.16 王绍增.发动机台架试验计算机测控系统的研究D.东北林业大学，2001.17 吴震.汽车交流底盘测功机测试系统研究D.吉林大学，2007.18 魏彦.发动机测功系统转速检测研究J.中国测试技术，2005.19 Hayward,A.T.J.(1999)RepeatabilityndAccuracy,MechanicalEngineeringPubl ications,London.ISBN:0-7008-0491-9.20 Dietrich,C.F.(1993)Uncertainty, Calibration and Probability, Adam Hilger,London.致 谢大学生活一晃而过，回首走过的岁月，心中倍感充实，当我做完毕业设计的时候，有一种如释重负的感觉，感慨良多。读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。值此本科学位论文完成之际，首先要感谢我的指导教师鲍宇老师。鲍老师从一开始的设计方向的选定，到最后的整个设计的完成，都非常耐心的对我进行指导，让我看到了一个学者的严谨和务实。给我提供了大量数据资料和建议，告诉我应该注意的细节问题，细心的给我指出错误，进行修改。他对低温试验室的专业研究和对该课题深刻的见解，使我受益匪浅。鲍老师诲人不倦的工作作风，一丝不苟的工作态度，严肃认真的治学风格给我留下深刻的影响，值得我永远学习。在此，谨向鲍老师致以崇高的敬意和衷心的感谢！其次，感谢大学生活中陪伴在我身边的同学、朋友，感谢他们为我提出的有益的建议和意见，有了他们的支持、鼓励和帮助，我才能充实的度过了四年的学习生活。最后，感谢汽车与交通工程学院为我的毕业设计提供了场所和一些必要的设备。在此，对以上所有的老师、同学、单位表示衷心的感谢。附 录AA. multi-purpose vehicle chassis dynamometer With the rapid development of the automotive industry, traffic accidents and environmental pollution on the growing threat to human life, thus increasing the importance of vehicle detection technology stand out a variety of testing equipment have emerged. As a large-scale laboratory equipment, automobile chassis dynamometer can simulate vehicle road test a variety of conditions, the completion of the cars economy test, power test, evaluation and analysis of emissions performance, reliability test and drive the car on the special test . It is in the automotive testing research, product development and quality testing new cars and the car is essential. Use complete chassis dynamometer test and the type of vehicle quality inspection and road test compared with the usual test speed, high precision, low cost, data stability, comparability and good. In view of chassis dynamometers these advantages, many domestic manufacturers have developed a series of dynamometer products, these products are mainly used to detect the following auto axle load 10 t chassis power output, the maximum absorption power of 150 kW. Test items mainly: chassis power output, the driving force, speed, acceleration, glide performance and the accuracy of the speedometer and odometer, and so on. But domestic dynamometer products there are many imperfections, must be resolved. For example: car in different conditions, different load and other conditions, the dynamic performance can not be achieved continuous measurement and control system, control method is relatively backward. This article is for these deficiencies, the control system, control method has been improved to achieve the different conditions and different load conditions, the cars dynamic performance for accurate and reliable continuous measurement and continuous measurement of emissions to increase functionality. In addition, the light of foreign advanced technology and experience, the use of computer technology for vehicle-related transmission loss, rolling resistance, altitude, temperature and other parameters of simulation and correction. Multi-purpose vehicle chassis dynamometer (hereinafter referred to as dynamometer) is a new chassis dynamometer. Aircraft measurement and control system is the key to achieve its power equipment. Dynamometer testing computer control system to control the use of high performance industrial control computer, the entire control system including computer, monitor, keyboard, mouse, printers, input and output terminal blocks, multi-PC bus interface card, SCR and its control circuit, all components have been installed in the 1.8 m high of the standard 19-inch industrial control cabinet. Dynamometer control system coupled with the mechanical part of the (bench) constitute the entire dynamometer. Bench control system by the pressure sensor, speed sensor, pneumatic lift, and eddy current machines and other equipment to complete the dynamometer measurement and control. PC bus interface board is a multi-computer interfaces and measurement equipment, control channel, on-site analog signal amplification and analog-digital conversion, digital signal measurement done by it, the interface card can also control multiple actuator movements, other The card also provides a counter for frequency measurement of the interface. Wheel drive car in the bench rotating drum, drum rotation by the optical pulse output of the decoder, access multi-function card counter, measuring speed and distance traveled. Car driving in the bench, the driving force can drum machine by the eddy current coupling the pressure sensor, the input channel signal sent to the computer, combined with the speed signal measurable cars dynamic performance. In the actual measurement process, the measured speed signal and set the speed comparison, according to a certain algorithm to adjust bias resistance (eddy current excitation current), so that speed can be stabilized at a given value, complete constant speed under the conditions of the various data measurements. Dynamometer applications from the measurement control program, the login program and database service program structure, program design using advanced C / S (Client / Server) design. Measurement control program and the login program is a client application, they exchange data with the database is a database service procedures are completed, the database structure is transparent to users, to facilitate the system and other motor vehicle testing equipment or manage network connections. User login process is complete the basic information on the vehicle, the initial set of test items; measurement control program is the core of the system program, its main function is to complete the measurement and control hardware signals, according to testing requirements set by the login program to complete the detection task, the program also provides another parameter setting, test results query, print and other auxiliary functions. Eddy current machines, also known as eddy current dynamometer, is based on the eddy current (also known physics Foucault current) work equipment. It consists of two parts, the stator and rotor. The stator frame and the stator part including the exciting coil mounted on top. The stator frame around the hole, the excitation coils installed in the hole. The framework of the central part of the stator hub, with two bearing supports the rotor shaft. Including the rotor shaft and the rotor part fixed on the axis of the two rotors, two rotors are located at both ends of the stator part of the rotor shaft can be driven by external forces and free rotation. The inside of the rotor and the stator end face to maintain a small gap, the gap is called electromagnetic air gap. The inner side of the rotor is a very smooth surface, eddy current is generated in the smooth plane. Eddy current machine field winding access current, flux through the stator, eddy current ring, the air gap, rotor constitute a closed magnetic circuit. When the car wheel and drive roller rotates the rotor eddy current machines, due to changes in magnetic flux density of the surface of the rotor eddy current, the eddy current and magnetic field interact to produce the reverse braking torque, the stator swing around the spindle axis. Pass through the leverage of the brake torque to the pressure sensor, pressure sensor gives the corresponding electrical signals, processed by the calculation, the instantaneous power can be drawn vehicle parameters. Adjust the excitation current size, you can change the eddy current machine braking torque, with a corresponding change in vehicle speed, changing the excitation current and speed the formation of a closed loop, constant speed or constant force and, ultimately, the power measurement. Eddy current machine has a maximum speed and load range. In addition, its small size, low cost, more suitable for control automation. AC motors (induction motors) with a minimum speed (800 1500r/min) and load range, less stable, with a little hard to load features. DC Braking device with high performance, easy operation, stable working conditions, the transition easy and smooth, but its test-bed high cost, low-speed braking torque is small, thus limiting the application. This system was chosen as the eddy current unit load device, because of its external features and cost, reliability, accuracy decision. Currently, the majority of domestic water vortex machine dynamometer, eddy current machine has a small amount of several major water-cooled, easy-to leakage, resulting in corrosion of the bearing parts, easy to magnetic flux leakage, constant speed control accuracy, and the volume weight, need a water cooling system and lubrication system inside the vortex, very easy to use, in northern China, especially in winter does not apply. More importantly, domestic water eddy current machine for almost all the engine power measurement of high-speed power absorption unit (maximum power absorption range of 1500 4000 r / min), does not apply to vehicle chassis dynamometer, which is the maximum power absorption range of 500 1000 r / min. The international production of this special low speed, high torque eddy current machine only company in Spain and France TELMA FRENELSA company, their product mix to air-cooled. As the dynamometer torque and power measurement of the speed and load requirements to a large extent, considering cost, reliability, accuracy in the case we have chosen FRENELSAs F16-160-type air-cooled eddy current machine group 16, the absorption maximum torque speed of 750 r / min, vortex machine voltage is DC96V, current is 35A, the maximum absorption torque of 160 kg. The vortex machine constant high precision, volume weight, simple structure, easy to operate, do not need cooling water, and built-in thermocouple 160 , can overheat when the automatic power-off, to avoid eddy current machine was burned. Eddy current machine is a constant speed control accuracy of the dynamometer test one of the key factors, most of the domestic dynamometer does not really solve the problem. According to standard, constant accuracy should reach 2 km / h (such as China GB86-94), but because of large mechanical movement of the system inertia, and inertia of different models is different from the same time, there are dead out of control, non-linear, lag reaction speed feedback in the difficulty of making the design of constant speed control has become one of the key. Currently, we are to be addressed in several ways, one direct drive as far as possible, reducing the dead zone and hysteresis control response, and digital speed control and adaptive control to solve the different moment of inertia effects. In addition, two large closed-loop speed and current use of different sampling frequency in order to effectively control the vortex dynamics and the feedback current machine. Test proved to be stable to 0.5 km / h, is a standard 1 / 4. Control process is as follows: the car began to accelerate, due to the speed difference between running speed and a larger set, using the experience of the control algorithm that is according to certain rules and gradually increase the resistance; Once the vehicle speed close to the set speed, adaptive control work. Because in the start-up phase, the running speed as soon as possible close to the set speed is the primary goal, and the last way in which speed is not stable in the set under consideration, the experience of control is simple and works well in control. The speed close to the set speed, the speed and stability the only objective, experience, control can not do anything at this time. The actual vehicle operating conditions is very complex, and the speed variation is difficult to predict, and thus the control of any form pre-set parameters are not always achieve the best control action, the effect of operating conditions and with the pros and cons of changing. Adaptive control is to adapt to similar conditions and developed, it can under the conditions and adjust the control parameters in order to achieve real-time optimal control. Car in idle state, the different load conditions, different speeds and different road conditions in the case of the emissions are different, the measured data for vehicle maintenance is important, but more important is to determine whether emissions from vehicles qualified to provide a basis for the environmental protection departments to provide accurate detection and rich data material. The dynamometer with the exhaust gas analyzer can be in different working conditions under the conditions of vehicle emissions testing, testing standards fully in line with the introduction of a new national standard (GB14761-1