汽车底盘测功机的原理及检测.pdf

第3 0 卷第3 期 2 0 0 4 年5 月 中国测试技术 C H I N AM E A S U R E M E N TT E C H N O L o G Y V d3 0N 03 M a y 2 0 0 4 汽车底盘测功机的原理及检测 徐志敏 刘美生 卿燕萍 中国测试技术研究院 四川成都6 1 0 0 2 1 摘要 本文简要介绍了汽车底盘测功机的测量原理 以及对其进行检测的方法 并通过分析得出由检定装置给出 的标准值的不确定度 关键词 汽车底盘测功机 驱动轮输出功率 驱动力 速度 不确定度 中图分类号 U 4 6 75 2 9文献标识码 A文章编号 1 6 7 2 4 9 8 4 2 0 m 0 3 O 0 0 9 0 4 T h ep r i n c i p l ea n dt e s t i n go fa u t o m o t i v ec h a s s i sd y n a m o m e t e r s X UZ h i m i n U UM e i s h e n g Q I N GY a h p i n g N a t i o n a lI n s t i t u t eo fM e a s u r e m e n ta n dT e s t i n gT e c h n o l o g y C h e n g d u6 1 0 0 2 1 C h i n a A b s t r a c t I nt h i sp a p e r w ew a n tt oi n t r o d u c et h em e a s u r e m e n tp r i n c i p l eo fa u t o m o t i v ec h a s s i sd y n a m o m e t e r s a n dat e s t i n gm e t h o d A n dw ec a ne d u c et h eu n c e r t a i n t yo ft h es t a n d a r dv a l u eb ya n a l y z i n g K e y w o r d s A u t o m o t i v ec h a s s i sd y n m n o m e t e r s O u t p u tp o w e r o f d r i v i n g w h e e l D r i v i n g f o r c e S p e e d U n c e r t a i n t y 1 前言 汽车底盘测功机是一种测量汽车驱动轮输出功 率的台架试验装置 是汽车动力性能测试的重要设 备 它还可用于汽车的加载调试 诊断汽车在负载 条件下出现的故障 还可与五气分析仪 透射式烟度 计 发动机转速计 及计算机自控系统一起组成一个 综合测量系统以测量不同工况下的汽车尾气排放 随着汽车拥有量的I q 益增长 底盘测功机 这 一计量器具的应用将更加广泛 在环保领域 如用工 况法测量汽车的尾气排放 它已经承担了重要的角 色 在汽车综合性能检测A 级站它是必备的检测设 备 在修理厂和相关研究机构它也为提供关键性能 指标发挥着重要作用 更重要的是国家于2 0 0 1 年1 月3 1 日发布 并于2 0 0 4 年7 月1 日实施的国标G B 1 4 7 6 1 2 0 0 1 汽车排放污染物限值及测试方法 中 的四项 共五项 试验都必须使用汽车底盘测功机配 套试验 因此 如何对 底盘测功机 的计量性能作 出科学 公正的评价 如何得到它所提供的量值 汽 车底盘输出功率 汽车驱动轮的驱动力 驱动轮的转 速等 的不确定度 或准确度 就成为计量技术机构 收稿日期 2 0 0 4 一o l 一0 6 收到修改稿日期 2 0 0 4 0 3 0 2 面临的新问题 本文试图通过对底盘测功机的测量原理的分析 来阐述对其进行检测的方法 并通过分析得出由检 定装置给出的标准值的不确定度 2 汽车底盘测功机的机械结构和测量原理 2 1 机械结构 1 机架 2 测力杠杆 3 压力传感器 4 副滚筒 5 轴承座 6 举升装置 7 飞轮 8 离台器 9 联轴器 l O 速度传感器 1 1 主滚筒 1 2 测功器 图1汽车底盘测功机结构示意图 2 2 测量原理 当汽车驱动轮带动测功机滚筒及电涡流制动器 转子旋转时 由于磁通密度发生变化使转子表面产 生电涡流 该电涡流与磁场相互作用产生反向制动 力矩 使定子绕主轴轴线摆动 该制动力矩通过杠 万方数据万方数据 1 0 中国测试技术 1 A 0 4 年5 月 杆传递给压力传感器 由压力传感器给出相应的电 信号 经处理后则可显示出瞬时驱动力值 与此同 时 底盘测功机的速度传感器给出电信号 经处理可 显示瞬时的速度值 经计箅机用公式w F v 计算 则可得出瞬时的功率值 3 对汽车底盘测功机进行的检测 3 1 速度测量误差的检测 将汽车驶上滚筒机构 通过汽车驱动轮驱动滚 筒 当底盘测功机的速度示值达到各检测点时 使用 恒速控制以保持速度稳定 同时分别记录下测功机 的示值与标准转速表的示值 由 1 式计算示值误 差 图2 速度测量月 意图 耻 貉一t 0 0 1 式巾 8 第i 检测点速度示值误差 v 第i 检测点的速度示值 k m h n 在第i 检测点标准转速表测得的滚筒实 际转速 r r a i n 3 2 速度测量结果 速度标准值 的不确定度 3 21 测量方法 将汽车驶上滚筒机构 通过汽车驱动轮驱动滚 筒 当底盘测功机的速度示值逐渐增加至3 0 k m h 4 0 k m h 6 0 k m h 时 用标准转速仪分别测得滚筒的 实际转速 32 2 测量的数学模型 V 6 1 0 D n 2 式中 v 被检底盘测功机的速度标准值 k m h p 一底盘测功机滚筒直径 I T I m n 标准转速表示值 r r a i n 3 2 3 合成相对标准不确定度公式 根据J J F l 0 5 9 1 9 9 9 的第6 6 条可得 M P M m f 2 2 3 式中 u 叮d V 合成相对标准不确定度 u 底盘测功机滚筒直径引入的相刘标准 不确定度 u 由标准转速表引人的相对标准不确定 度 3 24 计算各分量相对标准不确定度 1 测量底盘测功机滚筒直径D 引入的相对标 准不确定度 测量工具游标R 尺最大允差 o 0 7 m m 由此引 入的标准不确定度为0 7 i 00 4 m m 可忽略 在测量过程中由于滚筒的磨损及卡尺放置位置 不垂直等因素造成约 05 i v a n 的误差 假设其服从 均匀分布则由此引入的标准不确定度为 骘 o 2 9 m V j 则 象 慕 3 1 0 f D 2 1 6 n m t 估计其相对不确定度为1 0 则 口 上2 l 1 1 0 0 0 5 0 2 由标准转速表引入的相对标准不确定度 经上级标准检定可知转速表的允差为 0 0 5 假定满足均匀分布则 M H 0 0 i 5 2 9 i 0 4 估计其相对不确定度为5 则 吉 高 2 0 0 2i I 而J2 表1 标准不确定度一览表 絮菱蒙募至k 确定度来源相对标准不确定度 自由度 u I障筒直径测剖 13 x 1 0 35 0 dJ 标准转速表j 29 i 0 2 0 0 3 2 5 合成相对标准不确定度 由于以上各分量不相关则 M f y I z D r d 2 M H 2 1 3 1 0 2 2 9 1 0 4 2 0 1 3 4 3 2 6 有效自由度 叼 而可嵩掣笛弧开一5 0叼2 可了 面可广 1 啊i 研2 丐矿一 面汀 3 2 7 相对扩展不确定度 由v d 5 0 取P 0 9 5 查1 分布表得 k 20 1 则 P 2 0 1 0 1 3 一0 3 万方数据万方数据 第3 0 卷第3 期 棘志敏等 汽车底盘测功机的原理及检铡 1 l 3 3 驱动力测量误差的检测 将专用测力杠杆安装在底盘测功机涡流机的定 子上 并使杠杆处于水平且使测功机驱动力示值为 零 图3 驱动力测量示意l 羽 根据检测点计算相应的砝码质量 奢i 里 5 n 2 互r i g L J 式中 m 所加砝码的质量 k g E 检测点的标准驱动力值 N n 一底盘测功机滚筒赢径 m m I 一专用测力杠杆长度 n u n g 一重力加速度 m d 并依次增加砝码质量 在每一检测点记录下驱 动力的标准值和测功机的示值 由 6 式计算驱动力 的示值误差 啦 尝z 1 1 0 0 2 m 6 i g o l2 Z 1 J L o 式中 文一第i 检测点驱动力示值误差 E 第i 检测点驱动力3 次示值的平均值 N 卜底盘测功机滚筒直径 n 吼 34 驱动力标准值的不确定度 3 4 1 施加标准驱动力值的方法 将专用测力杠杆固定在底盘测功机的规定位 置 凋整好杠杆水平位置及静平衡 按照满量程的 1 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 选取检测点 并 计算出相对应的砝鹦质量 再乘以g 和杠杆长度与 滚筒半径的比值则可得出各测量点的标准值 3 4 2 数学模型 F m g 箐 7 式中 卜一检定装置的驱动力标准值 N 卜底盘测功机滚简直径 m i l l t I 加载砝码的质量 1 g 广重力加速度 m s 2 L 一专用力测力杠杆的长度 m m 3 4 3 合成相对标准不确定度公式 根据J J F l 0 5 9 1 9 9 9 的第6 6 条可得 u F 一 l M 2 u 2 M 2 8 式中 U F 合成相对标准不确定度 u 专用砝码引入的相对标准不确定度 I l t l 专用测力杠杆引入的相对标准不确定 度 3 4 4 计算分量相对标准不确定度 1 见3 2 4 的 1 2 专用砝码引入的相对标准不确定度 由于测量时所用砝码为6 级 所以允差为 00 1 5 假设其不确定度满足均匀分布 则 U r i n e 旦学 8 7 1 0 估计其相对不确定度为5 则 烈1 而5 2 0 0 3 专用测力杠杆引入的相对不确定度 我们所用的测力杠杆最大允差为 O 0 5 考虑 到杠杆安装的因素 实际误差范围应为 2 n m a 假设 其满足均匀分布则 丢 I 2 n m j 则U L d 卷 籀 2 8 1 0 L 4 3 2 m m 估计其相对不确定度为1 0 则 w 盏 2 5 0 表2 相对标准不确定度一览表 相对标准不 不确定度来源相对标准不确定度自由度 确定度分量 U D r e l 壤筒直径13 1 0 35 0 专用砝码8 7 x1 0 52 0 0 U 1 专用测力杠杆2 8 1 0 3 蚰 3 4 5 合成相对标准不确定度 由于以上各分最不相关则 H F 一u 2 H 2 2 1 3 护 8 7 r Q 8 酊3 r O 3 1 9 3 4 6 有效自由度 万方数据万方数据 1 2 中国 4 试技术2 0 0 4 年5 月 c o 3 1 4 2 面 1 3x雾10 3 4 丐8 7x尊10 5 殍 2 8x1 03 4 M 7 2 3 4 7 相对扩展不确定度 由v 7 2 取P O 9 5 查t 分布表 并用内查法 计算得 k 2 0 0 则 U H F 2 0 0 xO 3 1 一0 6 注 本不确定度的分析是在使分量标准不确定 度较大的条件下 D 2 1 6 r a m L 4 3 2 m m m 2 4 k g 进行的 4 驱动力示值误差检测方法的特点 本装置的特点及与以往产品的不同主要体现在 驱动力的测量上 它由测力杠杆 砝码 标定杆组成 测力系统 如图3 所示 以前的测量方法是在转子上产生标准力值 用 专门设计的零件将转子和定子刚性连接以使力能传 递到与定子相连的测力传感器上 从而与测功机的 示值相比较得出误差值 由于转子与定子的安装结 构及外形特点使得两者之间很难保持刚性连接 所 以这种方法有较大的系统误差 测力杠杆 加力装置 及附件的设计较复杂 使用的可操作性也较差 底盘测功机运行时驱动力的确是在滚筒上产生 的 是否在滚筒上或与之相连的转子上加力更接近 实际情况 所以测量更准确 以前大家之所以在转 子 滚筒 上加力就是基于这种考虑 要想得出正确的判断就必须弄清底盘测功机的 工作原理 从2 2 所述原理可知 真实的瞬时驱动 力是无法直接测得的 测功机所测到的是通过电磁 感应原理间接得到的误差可忽略的制动力 检测底 盘测功机时也只能静态测量它的测力系统 而无法 进行动态的测量 所毗即使在转子 滚筒 上加力也并不能认为就 更接近实际情况 这事实上是一种假象 本装置的 测量方法是将专用测力杠杆安装在定子上 实现了 较为理想的刚性连接 并设计了标定杆 使用时将它 插入专用测力杠杆的固定位置 然后将中心有圆孔 的专用砝码依次穿人则可产生各检测点的标准驱动 力值 这样的装置结构简单 使用方便 测量准确 用砝码和用传感器相比 虽然笨重一些 但稳定 性和重复性却更高 由于有测力杠杆可使砝码的总 重量缩小数倍 且不用专门的加力装置 整体结构更 为简洁 I 一一 一一一 一一 一 一 一 一 一 一 一 一 上接第1 7 页 插件底版中提供不同厂商产品的互连与操作 2 V X I 背板最初可实现8 0 M B s 的理论数据传 输速率 3 可在一个V X I 机架上插人多达1 3 块插卡 同时V X I 允许把机架联接到一起 构成数千个通道 的数据采集系统 V X I 的D 尺寸模块除装有P 1 P 2 连接器外 还装有P 3 连接器 P 3 上包括1 0 0 M H z 时 钟和同步信号 更多的E C L 触发线及菊花链局部总 线的2 4 条附加线 重要的是P 3 还定义了一个由两 条星型线组成的星型触发系统 作为交叉点开关通 过0 槽传送精确的E C L 触发信号 不管模块位置如 何 模块闻的触发器定时匹配仍十分精确 4 为了满足测控模块的需要 V X I 总线通过P l 连接器提供了1 6 M H z 的系统时钟 通过P 2 连接器 提供了1 0 M H z 的时钟信号 n I J 及E C L 触发总线 模拟相加总线和1 2 引脚的局部总线 这样同步 触 发和时钟等功能的信号线均可直接从V X I 总线上 获得 而不需要过去那种繁多的连线和电缆 6 应用 结合铁道部九五技改重点投入项目 交流传动 内燃机车出厂试验台 对测试系统的要求 即要求试 验台测试系统应具有高速 大容量 实时采集 高可 靠性等性能 对比I S A P C I P X I v 总线的测试系 统的特点 研制出了基于V X I 总线的交流传动内燃 机车出厂试验台测试系统 因此 本系统采用基于 V X I 总线的测试系统 经过近两年的试验台运行 证明该系统是高精度和高靠性的 完全满足了工厂 对整个测试系统试验台的要求 参考文献 1 李贵山 戚德虎P C I 局部总线开发指南 西安电子科技 大学出版社 1 9 9 7 2 曾凡太 李洪珍 P E I 总线发展概况 计算机世界 1 9 9 6 7 3 史兰明译从仪器设计者的观点看V X I 总线国外电子 测量技术 4 赵立键 王彗云译 V X I 总线软件指导 E L E C f R O N I C S s r 国外电子测量技术 M A Y J U N E1 9 9 0 5 郑玉航 高智杰基于测控总线自动化测试系统组建 电子测量技术 2 1 3 0 2 万方数据万方数据 汽车底盘测功机的原理及检测汽车底盘测功机的原理及检测 作者 徐志敏 刘美生 卿燕萍 作者单位 中国测试技术研究院 四川 成都 610021 刊名 中国测试技术 英文刊名 CHINA MEASUREMENT TECHNOLOGY 年 卷 期 2004 30 3 被引用次数 2次 相似文献 2条 相似文献 2条 1 会议论文 王文扬 张宏伟 龚进峰 曹健 基于CAN总线的底盘测功机测控系统 2007 汽车底盘测功机是一种用于测量汽车驱动轮输出功率 转矩 或驱动力 和转速 或速度 的专用计量设备 本文主要阐述了基于CAN