车辆工程毕业设计34弹性轮胎转鼓试验台设计说明书
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车辆工程毕业设计论文
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车辆工程毕业设计34弹性轮胎转鼓试验台设计说明书,车辆工程毕业设计论文
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本科学生毕业设计 弹性轮胎转鼓试验台设计 系部名称 ： 汽车工程系 专业班级 ： 车辆工程 学生姓名 ： 指导教师 ： 职 称 ： 副教授 nts The Graduation Design for Bachelors Degree Elasticity Tyre Rotary Drum Design on The Testbed Candidate： Yu Jiaying Specialty： Vehicle Engingeering Class： BW05-9 Supervisor： Associate Prof. Ji Junling Heilongjiang Institute of Technology nts I 摘 要 汽车的动力性能是汽车的主要性能之一 ,是指汽车在驱动力作用下 ,克 服各种阻力前进的能力。 许多汽车性能试验均在底盘测功机上进行，而轮胎滚动阻力是影 响准确测试精度的重 要原因 。 轮胎 测功机是检测汽车动力性能的重要设备。 本设计 根据车轮的实际工作状态，开发可以模拟汽车实际使用状态的摩擦系数测定系统，探讨了转鼓试验台的结构特点，建立了车辆行驶阻力在道路上和转鼓试验台上等值转换的试验方法， 阐述了 底盘测功机的总体设计，系统 采用 测功机输入动力，制动系消耗功率 ，并能准确测量输入和输出的转矩参数，进而通过运算得到滚动阻力系数的准确值。为研制开发滚动阻力系数试验装置提供理论参考。 关键词 ： 转鼓试验台；测功机；轮胎；滚动阻力 ；功率 nts II ABSTRACT Automobiles power function is one of important function of automobile. Its main automobile on the drive force role, overcome different kinds of resistance to go forwards capacity. Most of automobile function tab all carryout on the tyre measure power machine, however, tyre roll resistance is important reason of affect accuracy test precision. Chassis measure power machine is important equipment of automobile power function coefficient test system , go deeper into turn tyre testers structure feature, set up vehicle drive resistances equivalence chance test way on the road and the turn tyre tester, introduce totality plan of chassis measure power machine. The system adopt measure power machine come into power, brake system use up power, and can accurate measure revolution parameter of come into and output, and put through operation obtain the accurate numerical value of roll resistance coefficient. Its supply theory parameter with develop roll resistance coefficient test installation. Keywords： Turn Roller Tester； Measure Power Machin； Tyre； Roll Resistance； Power nts 目 录 摘要 . I Abstract . II 第 1 章 绪论 . 1 1.1课题的目的和意义 . 1 1.2轮胎转鼓试验台的功用 . 1 1.3轮胎转鼓试验台的发展情况 . 2 1.4研究内容 . 2 第 2 章 总体方案的确定 . 4 2.1转鼓试验台的确定 . 4 2.1.2轮胎滚动阻力力学特性 . 4 2.1.2滚动阻力系数的测定方法 . 5 2.1.3轮胎转鼓试验台的类型选择 . 6 2.1.4滚动阻力系数的测量与计算 . 7 2.2 试验设备及技术条件 . 8 2.2.1转鼓技术条件 . 8 2.2.2试验步骤 . 9 2.3滚动阻力对汽车底盘输出功率测定值的影响分析 . 10 2.4本章小结 . 11 第 3 章 电机的选择 . 12 3.1电力测功机的功用 . 12 3.1.1电力测功机的应用情况 . 12 3.1.2电力测功机的结构原理 . 12 3.2选择电动机 . 13 3.2.1驱动 电机的选择 . 13 3.2.2制动电机的选择 . 15 3.3传感器的选择 . 16 nts 3.4本章小结 . 17 第 4 章 加载机构设计 . 18 4.1结构及工作原理 . 18 4.2步进电机的选用 . 18 4.3液压传动概论 . 20 4.4液压缸的类型及其特点和应用 . 21 4.5液压缸的设计计算 . 22 4.5.1液压缸主要尺寸的确定 . 22 4.5.2单杆活塞缸原理及计算 . 24 4.5.3液压缸的材料及技术条件 . 27 4.6蜗轮蜗杆的设计计算 . 30 4.6.1蜗杆传动的特性 . 30 4.6.2选择蜗轮蜗杆材料 . 31 4.6.3确 定蜗杆头数 Z1及蜗轮齿数 Z2. 31 4.6.4确定模数 m、蜗杆分度圆直径 d1 和直径系数 q . 32 4.6.5通圆柱蜗杆传动的主要几何尺寸计算 . 32 4.7滚动轴承的选择及校核计算 . 34 4.8本章小结 . 34 第 5 章 传动机构设计 . 35 5.1轴的设计计算 . 35 5.1.1选择轴的材料 . 35 5.1.2轴的结构设计 . 35 5.1.3轴的校核计算 . 35 5.2滚动轴承的选择及校核计算 . 38 5.3键联接的选择及校核计算 . 39 5.4联轴器的选择 . 39 5.5本章小结 . 40 第 6 章 运动关系的分析与运算 . 41 6.1轮胎在转鼓试验台上运转时的力学分析 . 41 6.2试验结果与数据分析 . 42 6.3本章小结 . 44 nts 结论 . 45 参考文献 . 46 致谢 . 47 附录 . 错误 !未定义书签。 nts 1 第 1 章 绪 论 1.1 课题的目的和意义 汽车轮胎在滚动过程中，其滚动阻力约占汽车总阻力的 20%，如果按照每减少 10%的轮胎滚动阻力，降低 2%-3%燃油的话，加强对轮胎滚动阻力水平的控制，对汽车燃油经济性的贡献将是显著的，而且可以在较大范围内得以实现。因此，如何有效地控制轮胎的滚动阻力是行业面临的一个关键问题。本文将从多 个角度探讨和分析汽车轮胎滚动阻力以及测试技术。 在轮胎滚动过程中，循环变化的应力应变导致能量损耗，形成轮胎滚动阻力，也称为轮胎滞后能量损耗。研究表明，克服轮胎滚动阻力消耗燃油占普通汽车总油耗的10%以上，减小轮胎滚动阻力可以降低汽车能耗，使汽车行驶的距离更远，效率更高。随着人们对环境保护的需要，轮胎滚动阻力的控制逐渐进入人们的研究范围。 1.2 轮胎转鼓试验台的功用 转鼓试验台也称底盘测功机，是车辆整车室内试验的大型关键设备之一，它主要用于车辆行驶阻力的模拟，以便用室内试验代替部分道路试验，因此被广泛地用于汽车、农用运输车的整车性能试验、法规检测、装配下线调整、新产品开发研究等领域。 本设计研究了 我们在转鼓试验台开发研究中所做的一些工作，主要是车辆在转鼓试验台上行驶时力学特性的研究，以及控制系统的开发。 底盘测功机是一种不解体检验汽车性能的检测设备，它是通过在室内台架上汽车模拟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，其滚筒直径大 (1500-2500mm），制造和安装费用大，但其测试精度高，一般用于制造厂和科研单位；双滚筒式底盘测功机的滚筒直径小 (180-500mm），设备成本低，使用方便，但测试精度较差，一般用于汽车使用、维修行业及汽车检测线、站。近年来因电子计算机技术的高度发展，为数据的采集、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。 nts 2 1.3 轮胎转鼓试验台的发展情况 80年代中期起，随着我国加速发展子午线轮胎的需要，少数轮胎生产企业从美国、日本和德国引进了带有滚动阻力试验工位的转鼓式轮胎试验机，结合开发新型子午线轮胎和剖析外国轮胎样品进行了一些轮胎滚动阻力试验。 20 世纪 70 年代起，在美国、日本和欧洲等经济发达国家，为了解决能源短缺和环境质量恶化问题，对汽车轮胎滚动阻力进行了大量的实验和研究工作。与此同时，轮胎滚动阻力的测试技术也取得了长足的进步。 目前我国建立了以室内试验为主，室外试验为辅的 方向。在室内稳态条件即恒定的负荷和速度下，轮胎行驶达到热平衡时测量汽车轮胎滚动阻力的方法，已实现了标准化。 室内试验设备方面，经过几十年的努力，先后出现了多种类型的轮胎滚动阻力测试机。我们按照模拟路面的形式来分，有钢带式和转鼓式两大类。钢带式试验机模拟了平的连续路面，是目前价格昂贵的轮胎试验设备。目前应用最广的是转鼓式试验机，尤其是直径为 1.7 米的转鼓式。这些设备按测量轮胎滚动阻力的方法来分，又有测力法、扭矩法、功率法和减速度法 4 种。现有的设备以采用测力法和扭矩法者居多。在近二十年内，试验设备的精度大大提高 ，测量误差成倍减少，已形成了一套确保试验数据可重复性所必需的设备精度要求。 1.4 研究内容 本设计采用的是 单滚筒底盘测功机 ， 采用这个方法可以对新胎的滚动阻力进行比较，测试时轮胎垂直于转鼓外表面且以稳定的状态向前自由滚动。测量轮胎滚动阻力时，还必须测量在存在大得多的作用力下的各种小作用力。这就要求设备和仪表有很高的精度。 汽车行驶阻力直接影响汽车的动力性、经济性和操纵稳定性等几大使用性能，而滚动阻力是汽车行驶阻力中的常有阻力的一种，其大小主要取决于滚动阻力系数，而滚动阻力的大小与轮胎和道路有较大的关系，因此 对与道路有密切关系的滚动阻力系数的测定具有十分重要的意义。 根据车轮的实际工作状态，开发可以模拟汽车实际使用状态的摩擦系数测定系统，要求设计的系统 采用 测功机输入动力，制动系消耗功率 ， 并能准确测量输入和输出的转矩参数，进而通过运算得到滚动阻力系数的准确值。为研制开发滚动阻力系数试验装置提供理论参考。 设计的 主要具体 内容 包括： nts 3 （ 1） 滚动阻力系数测试系统的总体方案 确定 ； （ 2） 对 驱动电机和制动电机的选择； （ 3） 加载机构和传动机构的设计； （ 4） 运动关系的分析及试验结果的运算和处理。 nts 4 第 2 章 总体方案的确定 2.1 转鼓试验台的确定 2.1.2 轮胎滚动阻力力学特性 滚动车轮产生的所有阻力被定义为车轮滚动阻力，主要包括轮胎滚动阻力分量、道路阻力分量和轮胎侧偏阻力分量。其中，轮胎侧偏阻力 分量是由轮胎的侧向载荷使轮胎侧偏而产生的附加轮胎纵向阻力。由不平路面、塑性路面和湿路面等道路情况引起的附加阻力称为道路阻力分量。此外，除了由轴承摩擦和轮胎与地面相对滑动造成的摩擦阻力外，胎内气流流动以及转动的轮胎对外部空气造成的风扇效应都会引起轮胎的滚动阻力，但均为次要影响因素，因 此通常它们包含于车轮阻力中，并不单独列出。 当充气轮胎在理想路面（通常指平坦的干、硬路面）上直线滚动时，其外缘中心对称面与轮胎滚动方向一致，所受到的与滚动方向相反的阻力即为本设计中所说的轮胎滚动阻力。 根据作用机理的不同，轮胎滚动阻力还可以进一步分解为弹性迟滞阻力、摩擦阻力和风扇效应阻力，分别介绍如下。 1 1弹性迟滞阻力 胎体变形所引起的轮胎材料迟滞作用是造成轮胎滚动阻力的主要原因。实际中充气轮胎在静态压缩作用下会产生变形并且回弹，并由于 其内部的摩擦作用而引起能量损失。当车轮在力或力矩作用下滚动时，对轮胎胎面上的每一单元 而言，其压缩与回弹的过程将重复不断地进行。对这样一个过程，可用图 2.1 所示的轮胎等效系统模型来加以解释。在轮胎等效系统模型中，假定车轮的外圆周与轮辋之间由一些径向布置的线性弹簧和阻尼单元支撑；此外，车轮胎面也假定由一系列切向排列的弹簧和阻尼单元 就能充分作用，因而就生成附加的摩擦效应，将它称之为弹性迟滞阻力。轮胎胎面的弹簧和阻尼特性对路面附着力也有影响，选用低阻尼的胎面材料会导致附着摩擦力降低。 当轮胎等效系统滚动时，对应的“ 弹簧 -阻尼单元”便开始做功，并将其转化为热，所产生的弹性 迟滞阻力等于消耗的阻尼与行驶距离之比。 2摩擦阻力 在图 2.1所示的轮胎等效系统模型中，由一系列弹簧 -阻尼组成的单元连续滚动进nts 5 入轮胎接触 印迹区，由此相应的轮胎外圆圆弧就被压成对应的弦长，即“轮胎接地长度” 。在轮胎接触印迹内，路面与滚动单元带之间在哪纵向及横向将产生相对运动，即所谓的“部分滑动”。由于部分滑动引起轮胎磨损，其能量被转换成热，由此产生了车辆动力传动系统不得不克服的附加阻力。 图 2.1 轮胎等效系统模型 3.风扇效应阻力 像风扇一样，轮胎的旋转运动会导致气流损失，但可将其看做是对整个车辆气流影响的一部分。因此，通常将风扇效应阻力加到总的车辆空气阻力中。 4.滚动阻力系数 综上所述，车轮在干、硬的平路面行驶，其滚动阻力 RF 包括弹性迟滞阻力弹性迟滞,RF、摩擦阻力摩擦,RF和风扇阻力，风扇RF三部分，即： ，风扇摩擦弹性迟滞 RRRR FFFF ,（ 2.1） 试验表明，在 128-152km/h速度范围内， 90%-95%轮胎的破坏是由内部迟滞作用引起的，而 2%-10%则归咎于 轮胎与地面的摩擦，仅有 1.5%-3.5%归咎于空气阻力。因此，轮胎在硬路面上的滚动阻力主要由胎体变形所引起的轮胎材料迟滞作用造成。实际上，式（ 2-1）表达的各个分量（如弹性分量与摩擦分量）均无法单独分开测量，因此有用的还是综合表达式。 2.1.2 滚动阻力系数的测定方法 一般可采用两种不同的 方法测量轮胎的总滚动阻力，即整车道路测试和室内台架nts 6 测试。整车道路测试的优点是：道路状况和基本条件是真实的，但由于轮胎重复试验所必要的外部环境，如天气、道路及交通条件等外在因素的干扰和不定性，测试中很难保证指定的试验参数。而以上问题在室内固定轮胎试验台测试中可以避免。在室内试验条件下，装有试验轮胎的车轮被放在可以动的滚动表面上，试验数据可由车轮连接杆系上的力传感器获得。 2.1.3 轮胎转鼓试验台的类型 选择 根据滚动面情况的不同，轮胎试验台基本上可分为三种类型 2 （见 表 2.1的说明） ： （ 1）外支撑试验台； （ 2）内支撑试验台； （ 3）平板试验台。 表 2.1 轮胎试验台的类型及特点 试验类型 简图 优点 缺点 外支撑试验台 空间足够大， 轮胎易于安装 很难实现湿 路面测量 内支撑试验台 胎面可换，能实 现湿路面测量 空间有限，轮 胎不易安装 平板试验台 底座平坦，与实 际情况更吻合 导向困难，振 动引起腐蚀 最常用的是外支撑试验台，外 支撑试验台的优点是成本相对较低，承载能力高，且结构紧凑，车轮周围留有较大的空间，不但可容纳各种不同的车轮导向元件，以保证车轮定位，而且还可方便车轮的安装。但由于离心力的作用，很难在外转鼓上设置nts 7 不同的道路条。 对内支撑试验台而言，离心力的作用可使车轮胎面很容易地固定于试验台面。因此，内支撑试验台特别适合于进行不同类型 路面的试验，比如确定轮胎湿胎面的滚动特性。然而，车轮上的有限空间不利于车轮的安装和控制。由于弧形支撑面的影响，所有的支撑试验台基本上都存在测量误差。与平板试验台相比，在车轮载荷相同的情况下，内支撑 试验台使轮胎接触印迹和变形量增大，从而摩擦阻力和弹性迟滞阻力也相应增加。如果滚动卷筒半径与车轮半径相比较大，其测量误差就可控制在较小范围内。必要时可引入校正因子，以保证其测量结果与平面测量结果相吻合。 平板试验台在最大程度上保证了轮胎的滚动表面，为车轮控制和车轮运动提供了宽阔的空间，同时也方便了轮胎的安装。通过变换不同滚板，可在一定条件下实现道路条件的改变，同样也适用于 湿道路条件，但由于支撑面振动可能会产生测量误差。为解决滚板的导向问题，需要的技术成本较高，另外，滚板的磨损也增加了运行成本。 本设计选用的就 是外支撑试验台。 2.1.4 滚动阻力系数的测量与计算 在轮胎试验台上测量轮胎的滚动阻力系数 的方法 ， 是用 转鼓轮胎试验台 ，如 图 2.2所示。 3 图 2.2 转鼓轮胎试验台 nts 8 工作原理是 由电力测功机驱动的试验轮胎放在转鼓上，轮胎上加载垂直载荷 W ，转鼓轴连接着作为制动装置的测功器。实验中测出驱动轮胎的转矩tT和作用于转鼓的制动力矩dT，则滚动阻力系 数 f 为 )( rRWrrTRTf dt （ 2.2） 式中 ：tT 驱动轮胎的转矩 dT 转鼓的制动力矩 R 转鼓的半径 r 轮胎的动力半径 W 作用于轮胎上的垂直载荷 2.2 试验设备及技术条件 2.2.1 转鼓技术条件 1.转鼓直径 由于钢带式试验机价格昂贵，目前在室内进行轮胎滚动阻力试验的设备仍以转鼓式试验机为主。但是现用设备的转鼓直径不尽相同，有 1.2m、 1.6m、 1.7m、 2m、 2.1m、3m等。 ISO18164在考虑到各国设备情况和鼓面曲率对试验结果的影响后，一方面作出了转鼓直径应在 1.5 3m之间的规定；另一方面指出，在不同直径的转鼓上测得的轮胎滚动阻力值也不同，并给与了校正公式。但是该公式系一近似计算公式 ，轮胎与转鼓接触面上的力分布的改变并非一简单的几何形状的改变，还与轮胎各部件刚度等诸多因素有关 4 。这里选择直径为 1.6m的转鼓。 2.转鼓表面 转鼓表面应为光滑的钢制表面或有纹理的表面，转鼓表面应保持清洁。 汽车在干燥滚筒上的驱动过程是一个摩擦过程 5 ，总摩擦力由若干分力组成，如： 阻滞附着总 FFF （ 2.3） 式中：附着F 接触面间的附着力； 阻滞F 轮胎在滚筒上滚动变形时，由于压缩与伸张作用之间能量的差别而消耗的能量，进而转化为阻止车轮滚动的作用力； nts 9 该两项分力取决于轮胎材料、结构和温度。 附着系数随速度增加而下降的原因较为复杂，一方面是由于滚筒圆周速度提高，接触面的温升加快，很快在滚筒表面形成了一层橡胶膜，降低了附着系数。 (3)转鼓宽度 转鼓测试面宽度应大于轮胎胎面的宽度，轮胎直径为 0.76m，宽为 0.24m，所以 转鼓宽度选为 0.6m。 3 温度环境 (1)标准条件 标准室温是指在距轮胎侧 1m处的轮胎旋转轴上测得的温度，应为 25 C。 (2) 转鼓表面温度 注意确保测量开始时转鼓表面的温度与室温大致相同。 4 试验条件 本项试验的内容为在一定的轮胎充气压力下测量轮胎的滚动阻力，在试验过程中，允许轮胎气压有所增大（封闭式气压） 。 5 试验速度 （ 1）载荷 指数不小于 122的试验速度 速度级在 K到 M之间的轮胎转鼓速度为 80km/h，速度级在 F到 J之间的轮胎转鼓 速度为 60 km/h。 （ 2）载荷指数小于 122的试验速度 转鼓速度为 80km/h，如有需要，可采用 120km/h的转鼓速度。 2.2.2 试验步骤 （ 1） 磨合 为了保证测量结果的重复性，早开始试验之前，应使轮胎有一个初始的磨合过程，然后再使之冷却。 （ 2） 温度调节 充气轮胎在试验场所的温度环境中放置一定时间，以便达到热平衡，通常在 6h后温度达到平衡。 （ 3） 压力调整 温度调节结束后，将充气压力调整到试验压力， 10min后再检查一遍。 （ 4） 初步确定试验方案 测量并记录的内容包括： 1）试验转鼓速度 v（ km/h）； nts 10 2）垂直于转鼓表面的轮胎载荷 W； 3）充气压力； 4） 驱动轮胎的转矩tT，作用于转鼓的制动力矩dT； 5）试验转鼓半径 R（ m）； 6）选择的试验方法 。 6 2.3 滚动阻力对汽车底盘输出功率测定值的影响分析 车轮滚动时 ，轮胎与路面的接触区域产生法向、切向的相互作用力以及相应的轮胎和支承路面的相对刚度决定了变形的特点。当弹性轮胎在硬质的钢制光滚筒上 滚动时，轮胎的变形是主要的，此时由于轮胎内部摩擦产生弹性迟滞损失，使轮胎变形时对它做的功不能全部收回，此能量消耗在轮胎各组成分相互间的摩擦以及橡胶、帘线等物质的分子间的摩擦，最后转化为热能而消失在大气中。这种损失即为弹性物质的迟滞损失。 因为滚动阻力系数与模拟路面的滚筒种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料、气压等有关，所以，对其影响因素分析是非常必要的，具体分析如下： 1.钢制光滚筒对滚动阻力系数的影响 (1)若滚筒的半径 r越大，在车轮滚动时轮胎的变形量就越小，也就是说弹性迟滞损失就越小，故滚动阻力系数随 滚筒半径的增大而减小。 (2)在加工过程中滚筒的椭圆度、同轴度越小，轮胎在滚筒上的运转就越平稳，当车速一定时滚动阻力系数的波动范围就越小，所以说，滚动阻力系数随滚筒加工精度的提高而减小。 (3)目前我国在用的底盘测功机滚筒表面有两种，一种是常见的光滚筒即表面未经处理的滚筒，另一种是滚筒表面喷涂有耐磨硬质合金，前者由于滚筒表面较光滑，其附着系数约为 0.5，试验用的东风车在 50km/h 工况下检测最大底盘输出功率时，其滑移率约为 8%，也就是说，汽车车轮在行走时，除滚动阻力外还有滑拖，致使被检测车轮发热，增大了 滚动阻力损失，同时由于速度的误差，引起了所测功率的误差。后者采用表面喷涂技术，将滚筒表面的附着系数提高到 0.8 左右，接近于一般水泥路面的附着系数，则可避免滑拖现象。 (4)滚筒中心距 L 是指底盘测功机前后两排滚筒支承轴线之间的距离，随着滚筒中心距的增加，汽车车轮的安置角随之增大，前后滚筒对车轮支承力也随之增大，这样将导致车辆在测功机台架上的运行滚动阻力增加。 综上所述滚筒直径、安置角、滚筒表面质量、滚筒中心距对滚动阻力有很大的影nts 11 响，由于部分底盘测功机仅显示功率吸收装置的吸收功率，所以同一辆车在不同台架上 测得的数值不同。因此如果以底盘测功机作为法定计量设备，其滚简直径、中心距、表面处理以及加载方式必须标准化。 2.轮胎气压对滚动阻系数的影响 轮胎气压对滚动阻力系数影响很大，气压低时在硬路面上轮胎变形大，滚动时迟滞损失增加，为了减少该项所引起的检测误差，要求在动力性检测前必须将轮胎气压充至标准气压。 7 2.4 本章小结 本章主要确定了转鼓试验台的总体设计方案的目的和测量方法， 详述了轮胎滚动阻力的力学特性 ,并对滚筒 装置和轮胎的尺寸参数进行了选择 ， 探讨 了试验设备以及 技术条件 。同时也分析了滚动阻力对汽车底盘输出功率测定值的影响 。 nts 12 第 3 章 电机的选择 3.1 电力测功机的功用 3.1.1 电力测功机的应用情况 电力测功机是测功机家族中比较有发展潜力的一个分支。电力测功机就是利用直流电机或者交流电机作为转换元件，将电能转换成电机转子的机械能，以转矩形式为轴承电机加载；并通过对输出功率的测试，是一种全功能（有电动工况又有发电工况）、高性能的重要检测设备。在这些功能中，很大一部分是针对电机的。它是被测电机的加载设备，是电机制造和产品研发过 程中重要的性能测试和检测设备之一。它通过轴连接器与被测电机同轴对接，用于模拟和控制被测电机的负载，以测量电机的转矩、转速、电流、电压、功率、效率等参数，以及其他特殊的动力试验测试项目，如安全性试验、动平衡试验等。 国内通常把直流测功机和交流测功机统称为电力测功机。电力测功机目前大都采用直流测功机，这是因为直流电机的调速性能好，控制简单。但直流电机由于换向器的影响，不能适用于高速运行，因此在转速很高的情况下，往往采用机械减速装置。 3.1.2 电力测功机的结构原理 电力测功机 利用电机测量各种动力机械轴上输出的转 矩，并结合转速以确定功率的设备。因为被测量的动力机械可能有不同转速，所以用作电力测功机的电机必须是可以平滑调速的电机。目前用得较多的是直流测功机、交流测功机和涡流测功机。 直流测功机由直流电机、测力计和测速发电机组合而成。直流电机的定子由独立的轴承座支承，它可以在某一角度范围内自由摆动。机壳上带有测力臂，它与测力计配合，可以检测定子所受到的转矩。根据直流电机原理，电机的电磁转矩同时施加于定子和转子。定子所受到的转矩与转子所受到的转矩大小相等，方向相反，所以转轴上的转矩可以由定子上量测。运行中轴承、电刷和风致 摩擦等引起的机械转矩，会使定子和转子所受的转矩不完全相等，这给测量所带来的误差需要加以考虑。 直流测功机可作为直流发电机运行，作为被测动力机械的负载，以测量被测机械的轴上输出转矩；也可以作直流发电机运行，拖动其他机械，以测量其轴上输入转矩。转矩与测速发电机测得的转速之积即轴功率。这就是测功机一名的由nts 13 来。 本文采用的就是直流测功机。 3.2 选择 电 动机 选择电动机的内容包括 :电动机类型、结构型式、容量和转速，要确定电动机具体型号。 3.2.1 驱动 电机的选择 1选择电动机类型和结构型式 电动 机类型和结构型式要根据电源（交流和直流）、工作条件（温度、环境、空间尺寸等）和载荷特点（性质 、大小、启动性能和过载情况）来选择。 没有特殊要求时均应选用交流电动机，其中以三相鼠笼式异步电动机用得最多。机械设计课程设计手册 表 12-1所列 Y系列电动机为我国推广采用的新设计产品，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体的场合，以及要求具有较好启动性能的机械。在经常启动、制动和反转的场合 (如起重机 ),要求电动机具有转动惯量小和过载能力大，则应选用起重及冶金用三相异步电动机 YZ 型（笼型）或 YZR型（绕线型）。 电动机结构有开启式、防护式、封闭式和防爆式等，可根据防护要求选择。同一类型 的电动机又具有几种安装型式，应根据安装条件确定。 8 因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转 ， 所以选用常用的封闭式 Y（ IP44）系列 的电动机。发动机 转矩 mNT 120 ，转速wn=3500r/min。 2 选择 电动机容量 标准电动机的容量由额定功率表示，所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率 ，容量小于工作要求，则不能保证工作机正常工作，或使电动机长期过载，发热大而过早损坏 ， 容量过大，则增加成本，并且由于功率和功率因数而造成浪费。 电动机的容量主要由运动时发热条件限定，再不变或变化很小的载荷下长期连续运动的机械，只要其电动机的载荷不超过额定值，电动机便不会过热，通常不必校验发热和启动力矩。 （ 1） 工作机所需功率wPkwkwTnPwww 4681.4596.09550 35001209550 式中：wP 工作机所需输入功率， kw； T 工作机的阻力钜， Nm； nts 14 w 工作机的效率； wn 工作机的 转速 。 （ 2） 电动机的输出功率 总
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