关 键 词：

车辆 工程 弹性 轮胎 试验台 设计 cad 图纸 优秀 优良 毕业论文 说明书 仿单

资源描述：

【车辆工程类】弹性轮胎转鼓试验台的设计【9张CAD图纸】【优秀】【毕业论文说明书】,车辆,工程,弹性,轮胎,试验台,设计,cad,图纸,优秀,优良,毕业论文,说明书,仿单

内容简介：

毕业设计（论文）中期 检 查表 填表日期 4 月 20 日 迄今已进行 8 周剩余 8 周 学生姓名 吴 中 系部 汽车与交通工程学院 专业、班级 车辆工程 07 指导教师姓名 纪峻岭 职称 副教授 从事 专业 车辆工程 是否 外聘 是 否 题目名称 弹性轮胎转鼓试验台的设计 学 生 填 写 毕业设计（论文）工作进度 已完成主要内容 待完成主要内容 验台 设计的总体方案 验台 结构进行设计 鼓结构和 尺寸进行 设计 压泵等液压装置装置 1 进行电机和相关传感器进行的选择 存在问题及努力方向 存在问题：在设计的过程中， 对液压缸的设计过程还是不太熟 ，结构形式可能还仍有待完善。对电机的认识还比较少。 努力方向：经过 一部分 的计算，使我 对液压系统的设计有了一定的了解 ， 我会在今后的努力中使其更加合理；同时，加紧对电机的研究选出合适的电机。 学生签字： 指导教师 意 见 指导教师签字： 年 月 日 教研室 意 见 教研室主任 签字： 年 月 日 毕业设计（论文）任务书 学生姓名 吴 中 系部 汽车 与交通工程学院 专业、班级 车辆工程 导教师姓名 纪峻岭 职称 副教授 从事 专业 车辆工程 是否 外聘 是 否 题目名称 弹性轮胎转鼓试验台 的 设计 一、设计（论文） 目的、意义 设计目的：为模拟车辆实际行驶状态，准确测定车辆滚动阻力系数，为确定滚动阻力系数的大小、分析滚动阻力系数的影响因素提供参考。 设计意义： 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。 二、设计（论文）内容、 技术 要求 （研究方法） 1、主要设计内容 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。具体设计内容包括： 滚动阻力系数测试 系统的 总体 方案， 驱动电机和制动电机的选择，加载机构和传动机构的设计，运动关系的分析及试验结果 的运算和处理 。 2、主要技术指标、要求 1）确定 汽车驱动车轮的输入功率 ； 2）确定 汽车驱动车轮的输出功率 ； 3）驱动车轮的加载情况； 4）测试结果及数据分析的准确性。 三、设计 （论文） 完成后应提交的 成果 1、设计说明书一份， 字以上； 2、 试验台图纸一套 。 3、设计的电子稿件一份。 、设计 （论文） 进度安排 1、 进行文献检索查，查看相关资料 。 第 1 （ 2 月 28 3 月 13 日 ） 2、 初步确定设计的总体方案 ，对系统进行初步设计。 第 3 （ 3 月 14 4 月 10 日 ） 3、 提交设计草稿，进行讨论，修定 。 第 7 周 （ 4 月 11 4 月 17 日 ） 4、对电机进行选取，对传动系统进行设计，绘制图纸。 第 8 （ 4 月 18 5 月 22 日 ） 5、 提交设计，教师审核 。 第 13 （ 5 月 23 6 月 5 日 ） 6、设计 修改 。 第 15 周 （ 6 月 6 6 月 12 日 ） 7、 装订 设计 ，准备答辩 。 第 16 周 （ 6 月 13 6 月 19 日 ） 8、设计答辩。 第 17 周 （ 6 月 20 6 月 24 日 ） 五、主要参考资料 1张利平 北京：化学工业出版社， 2005 2黄纬纲，王旭永，王显正等 机理研究 1998,(12) 3付百学 验学 械工业出版社， 2008 4冯晋祥 计 民交通出版社， 5汽车工程手册编委会 北京：人民交通出版社， 2001 6黄声显 验与检测技术。 北京：人民交通出版社， 2005 7谢金元 ， 北京；机械工业出版社， 2006（ 4） 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 : 弹性轮胎转鼓试验台的设计 院 系 名 称 : 汽车与交通工程学院 专 业 班 级 : 车辆工程 07 学 生 姓 名 : 导 师 姓 名 : 开 题 时 间 : 2011 年 3 月 11 日 指导委员会 审查意见： 签字： 年 月 日 毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 系部 汽车与交通 工程学院 专业、班级 车辆工程 07 指导教师姓名 职称 副教授 从事 专业 车辆工程 是否外聘 是否 题目名称 弹性轮胎转鼓试验台的设计 一、 课题研究 现状、 选题 目的 和意义 1、研究现状 汽车是人类社会重要的交通运输工具，在国民经济中发挥着举足轻重的作用，构成汽车的每一个部件是否正常工作是决定汽车行驶状态的影响因素。 汽车轮胎是汽车重要的部件之一，它的作用是 : (l)与汽车悬架共同来缓和汽车在行驶时所受到的冲击，并衰减由此而产生的振动 ; (2)保证车轮与路面有良好的附着 ; （ 3）支撑汽车的 质量 因此，轮胎的性能对汽车的牵引力、制动性、行驶的平稳性、平顺性、越野性和燃料经济性都有直接的影响，所以说轮胎的性能直接影响汽车的使用性能。如果没有出色的汽车轮胎，汽车的发展必将受到严重阻碍，因此各国汽车生产企业都十分重视汽车轮胎的开发和选用，改善轮胎设计、增强轮胎性能一直是汽车轮胎发展中的一个重要目标。 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%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。 此外，由于石油价格的持续上涨汽车工业设计生产了双燃料动力、太阳能动力和电动汽车。为了减小轮胎行驶时产生的滚动阻力、降低能耗 ,轮胎设计者必将更深入地研究影响轮胎滚动阻力的因素。从 2006 年 7 月 1 日起 ,国内对出厂的机动车进行了“乘用车燃料消耗限制” ,这对降低轮胎滚动阻力提出了更高的要求。并且欧美国家很长一段时间以来一直要求在轮胎上标注滚动阻力信息 ,因此轮胎滚动阻力测试必须进行。 轮 胎力学特性的测试分为室内试验和室外试验。室内试验主要设备有转鼓式试验机、往复平板式试验机和循环钢带式试验机 ;室外试验主要设备是轮胎力学特性试验拖车或具有六分力传感器车轮的轮胎力学特性试验车。 室内外试验方法各有其优缺点。室外试验拖车车身不可避免地会由于路面、风的影响产生侧倾、俯仰运动 ,加之悬架往往选用现成的 ,轴转向、变形转向不可避免 ,从而造成了室外试验数据的离散性比较大。然而室外试验是在真实路面上进行的 ,故研究不同性质的路面对轮胎力学特性的影响时 ,室外试验更容易。而室内试验可避免过多的环境影响 ,可严格控制各 种试验条件 ,可以比较容易地改变试验参数值的大小 ,如转速、轮胎外倾角及侧偏角等。需要注意的是 ,室内试验是单个车轮的试验 ,因此车辆悬架和转向系的侧倾转向以及悬架的变形转向对纯粹的轮胎弹性侧偏特性的影响可以控制到最小甚至不发生 ,但是室内试验很难模拟不同的道路路面条件。 近年来，我国在轮胎试验机的设计研究方面也有了很大的进展，出现了多家自行研制和开发轮胎试验机的单位和企业，开发出多种类型的轮胎实验机，如广州市橡胶工业制品研究所的双二位轮胎耐久高速试验机，天津赛象科技股份有限公司的轮胎高速 /耐久试验机，国家轮胎质检中心及广东汕头橡塑机械所联合研制的轮胎强度脱圈静负荷试验机等。具有代表性的是天津久荣轮胎技术有限公司，它是目前我国专业研究车轮 /轮胎试验机的高科技企业，已经开发投资市场的产品有多种轮胎耐久、高速性能试验机（分别适用于 胎）；弯曲疲劳试验机；冲击性能试验机；车轮 /轮胎不圆度试验机等。由于产品技术含量高、配置先进、质量可靠，除供应国内市场外，还得到了国际认可，日本的普利斯通和法国的米其林两大全球轮胎行业的巨头都曾批量购买过该公司的轮胎试验机。 国际上也在不断涌现许多新型的高性能、多功能 的轮胎试验机。 1999 年，德国 型轮胎试验机的新型轮月合试验装置，该装置的工作方式是在轮胎充满气时对其每个断面成一次像，然后将气压降至预定的水平，再成一次像。用软件对所得信息进行对比和解释，以图像显示结果，轮惘和轮胎都不用取下便可完成分析，而且可以看到割伤、撕裂和机械损伤等轮胎内部缺陷。 2001 年 4 月，世界著名的轮胎制造商荷兰 司生产出通用轮胎试验机，该仪器可用于乘用车胎和载重车胎，可进行负荷变形试验、胎圈离位试验、压穿试验和接地印痕试验四种轮胎性能测 试。附加测试包括胎面接地面比例 (利用 头扫描图像 )和负荷下胎面花纹动态性能测试等。由于一台设备可进行多种试验，从而极大地节省了空间和经费。另外该公司还可根据用户要求为其提供最先进的试验技术。 2003 年 2 月，日本普利斯通公司在其东京的技术中心安装了一台世界上最大的汽车轮胎试验机，目的是为了提高一级方程式赛车轮胎的性能。这台试验机名为 拟平路动态系统，它在涉及速度、垂直输入、侧向力和扭矩等方面的测试指标均胜过其他汽车轮胎试验机，并且还能评价轮胎在拐弯、刹车时的特性以及高速和大负载下的加速度。 尽管我 国轮胎试验机的开发与研制工作有了很大的发展，但与国外仍有很大差距，特别是在大型、高速轮胎试验机方面仍处于空白阶段，因此吉林大学动态模拟国家重点实验室将汽车轮胎动态特性试验台的研制工作作为现阶段的研究重点，此项目已纳入国家 863 计划。 本文主要介绍轮胎在转鼓试验台上高速行驶时力学特性的研究，以及控制系统的开发。 2、目的、依据和意义 随着我国市场经济的发展和改革开放的深入，我国汽车行业有了很大的进步，汽车零件与配套产品也得到相应的发展，汽车数量显著增加。但是伴随着汽车行业的蓬勃发展，交通事故发生率也在不断增 加，由此，汽车相关零部件的安全性能引起人们的重视。 比如汽车轮胎，汽车行驶全靠四条轮胎与路面接触，而每条轮胎的实际触地面积大约只有一张明信片大小。如果车子以 150 甚至 200 公里的时速狂奔，全靠这么大的轮胎触地面积来保障安全，那么轮胎和路面质量的好坏就非常重要。轮胎就是时刻支撑着车的全部重量，向路面传递发动机输出的动力并立刻向驾驶员反馈路面信息而且能尽快让车停下的媒介。从安全角度说，轮胎是汽车最重要的部件，它关系到汽车行驶，特别是高速行驶时的安全。因此研究汽车高速行驶时的轮胎性能就显得尤为必要，这就需要有专门 对此进行检测的设备，于是，汽车高速轮胎试验机的研制就提到议事日程，且己纳入我国“ 863”科技发展计划。 为模拟车辆实际行驶状态，准确测定车辆滚动阻力系数，为确定滚动阻力系数的大小、分析滚动阻力系数的影响因素提供参考。采用这种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。 二、设计（论文） 的基本内容 、 拟解决的主要问题 1、研究的 基本 内容 （ 1）滚动阻力系数测试系统的总体方案； （ 2）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。 2、 拟解决的主要问题 （ 1）确定合适的汽车驱动车轮的输入功率； （ 2）确定合适的汽车驱动车轮的输出功率； （ 3）驱动车轮的加载情况； （ 4）测试结果及数据分析的准确性。 三、技术路线（研究方法） 四、进度安排 1、 进行文献检索查，查看相关资料 。 第 1 （ 2 月 28 3 月 13 日） 2、 初步确定设计的总体方案 ，对系统进行初步设计。 第 3 （ 3 月 14 4 月 10 日） 3、 提交设计草稿，进行讨论，修定 。 第 7 周 （ 4 月 11 4 月 17 日） 4、对电机进行选取，对传动系统进行设计，绘制图纸。 第 8 （ 4 月 18 5 月 22 日） 5、 提交设计，教师审核 。 第 13 （ 5 月 23 6 月 5 日） 6、设计 修改 。 第 15 周 （ 6 月 6 6 月 12 日） 7、 装订 设计 ，准备答辩 。 第 16 周 （ 6 月 13 6 月 19 日） 8、设计答辩。 第 17 周 （ 6 月 20 6 月 24 日） 方案选择 运动关系的分析 制动电机的选择 驱动电机的选择 传动机构的设计与校核 液压缸的设计与校核 确定总体方案 电机的选择 加载机构的设计 传感器的选择 其他控制阀的选择 实验结果的运算处理 五、 参考文献 1张利平 M学工业出版社， 2蒲良贵，纪名刚 M3成大先 M4冯晋祥 M民交通出版社， 5黄声显 M民交通出版社， 6谢金元 M械工业出版社， 7喻凡，林逸 M械工业出版社， 8郭应时，袁伟 M民交通出版社， 9陶柯，李伟 A. 山西省机电设计研究院 山西省机械工程学会 ， 10冯健璋 M机械工业出版社 ， 11贾铭新 M防工业出版社， 2001. 12王毅 M13张琳 J. 宁夏机械， 14李天阳 . 汽车高速轮胎试验机液压伺服加载系统研究 D15郭丹 D1617 999. 六、备注 指导教师意见 签字： 年 月 日 黑龙江工程学院本科生毕业设计 I 本科学生毕业设计 弹性轮胎转鼓试验台的设计 院系名称 ： 汽车与交通工程学院 专业班级 ： 车辆工程 07 学生姓名 ： 指导教师 ： 职 称 ： 黑 龙 江 工 程 学 院 二一一年六月 黑龙江工程学院本科生毕业设计 要 汽车是人类社会重要的交通运输工具，在国民经济中发挥着举足轻重的作用，构成汽车的每一个部件是否正常工作是决定汽车行驶状态的影响因 素，而汽车轮胎是汽车重要的部件之一。轮胎的性能对汽车的牵引力、制动性、行驶的平稳性、平顺性、越野性和燃料经济性都有直接的影响，所以说轮胎的性能直接影响汽车的使用性能。 轮胎转鼓试验台是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，阐述了转鼓试验台的总体设计。系统采用电动机输入动力，制动电机消耗功率，并能通过转速转矩传感器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 ： 轮胎；转鼓试验台；功率；传感器；滚动阻力 黑龙江工程学院本科生毕业设计 is an of in a in of is of of of of is on of of up s on of up of by of Its 龙江工程学院本科生毕业设计 目 录 摘要 . . 1 章 绪论 . 1 题的目的和意义 . 1 胎转鼓试验台的功用 . 1 胎转鼓试验台的发展情况 . 2 究内容 . 2 第 2 章 总体方案的确定 . 4 鼓试验台的确定 . 4 胎滚动阻力力学特性 . 4 动阻力系数的测定方法 . 5 胎转鼓试验台的类型选择 . 6 动阻力系数的测量与计算 . 7 验设备及技术条件 . 8 鼓技术条件 . 8 验步骤 . 9 动阻力对汽车底盘输出功率测定值的影响分析 . 10 章小结 . 11 第 3 章 电机和传感器的选择 . 12 择电动机 . 12 择电动机应综合考虑的问题 . 12 动电机的选择 . 12 动电机的选择 . 15 感器的选择 . 15 感器的基本原理 . 16 感器尺寸结构的确定 . 18 黑龙江工程学院本科生毕业设计 章小结 . 18 第 4 章 加载机构设计 . 19 构及工作原理 . 19 机测控系统 . 20 术特点 . 21 压缸的设计 . 21 压缸主要尺寸的设计计算 . 21 压缸主要部分的校核 . 27 压缸的材料和技术要求 . 31 泵的选取 . 34 他控制阀的选择 . 35 章小结 . 36 第 5 章 传动机构设计 . 37 筒与轴的连接 . 37 的设计 . 37 筒轴的设计 . 37 轮轴的设计 . 39 的校核 . 40 筒轴的校核 . 41 轮轴的校核 . 42 动轴承的选择及校核计算 . 43 联接的选择及校核计算 . 43 轴器的选择 . 44 轴器类型的确定 . 44 轴器尺寸型号的确定 . 44 架轴承处的设计 . 45 章小结 . 45 第 6 章 运动关系的分析与运算 . 46 胎在转鼓试验台上运转时的力学分析 . 46 验结果与数据分析 . 47 章小结 . 49 黑龙江工程学院本科生毕业设计 结论 . 50 参考文献 . 51 致谢 . 52 附录 . 错误 !未定义书签。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1 章 绪 论 题的目的和意义 汽车是人类社会重要的交通运输工具，在国民经济中发挥着举足轻重的作用，构成汽车的每 一个部件是否正常工作是决定汽车行驶状态的影响因素。而汽车轮胎是汽车重要的部件之一，它的性能对汽车的牵引力、制动性、行驶的平稳性、平顺性、越野性和燃料经济性都有直接的影响，所以说轮胎的性能直接影响汽车的使用性能。如果没有出色的汽车轮胎，汽车的发展必将受到严重阻碍，因此各国汽车生产企业都十分重视汽车轮胎的开发、选用和试验，改善轮胎设计、增强轮胎性能一直是汽车轮胎发展中的一个重要目标。 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。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。 胎转鼓试验台的功用 由于轮胎是汽车性能的最终体现者 ,为了满足汽车的各项性能要求 ,几十年来对轮胎进行了多方面的试验研究 ,并不断完善试验方法和标准 ,满足了现代汽车高速、安全等使用要求。尤其是轮胎在行驶过程中产生的力和力矩对汽车的性能有很大影响。轮胎力学特性的测试分为室内试验和室外试验。 室内外试验方法各有其优缺点。室外试验拖车车身不可避免地会由于路面、风的影响产生侧倾、俯仰运动 ,加之悬架往往选用现成的 ,轴转向、变形转向不可避免 ， 从而造成了室外试验数据的离散性比较大。然而室外试验是在真实路面上进行的 ,故研究不同性质的路面对轮胎力学特性的影响时 ,室外试验更容易。而室内试验可避免过多的环境影响 ,可严格控制各种试验条件 ,可以比较容易地改变试验参数值的大小 ,如转速、轮胎外倾角及侧偏角等。需要注意的是 ,室内试验是单个车轮的试验 ,因此车辆悬架和转向系的侧倾转向以及悬架的变形转向对纯粹的轮胎弹性侧偏特性的 影响可以控制到最小甚至不发生。 室内试验主要设备为转鼓式试验台，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、装黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 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。 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。 近年来，我国在轮胎试验机的设计研究方面也有了很大的进展，出现了多家自行研制和开发轮胎试验机的单位和企业，开发出多种类型的轮胎实验机，如广州市橡胶工业制品研究所的双二位轮胎耐久高速试验机，天津赛 象科技股份有限公司的轮胎高速 /耐久试验机，国家轮胎质检中心及广东汕头橡塑机械所联合研制的轮胎强度脱圈静负荷试验机等。具有代表性的是天津久荣轮胎技术有限公司，它是目前我国专业研究车轮 /轮胎试验机的高科技企业，已经开发投资市场的产品有多种轮胎耐久、高速性能试验机（分别适用于 弯曲疲劳试验机；冲击性能试验机；车轮 /轮胎不圆度试验机等。由于产品技术含量高、配置先进、质量可靠，除供应国内市场外，还得到了国际认可，日本的普利斯通和法国的米其林两大全球轮胎行业的巨头都曾批量购买过该公司的 轮胎试验机。 究内容 本设计采用的是单滚筒转鼓试验台，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，而车轮所受的垂直载荷则由液压加载机构进行控制。 轮胎转鼓试验台是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，阐述了转鼓试验台的总体设计。系统采用电动机输入动力，制动电机消耗功率，并能通过转速转矩传感器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 : 黑龙江工程学院本科生毕业设计 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。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 第 2 章 总体方案的确定 鼓试验台的确定 胎滚动阻力力学特性 车轮滚动阻力是指滚动车轮产生的所有阻力之和，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 ，道路阻力分量是指由不平路面、塑性路面和湿路面等道路情况引起的附加阻力；轮胎侧偏阻力分量是指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。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 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 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 一系列弹簧 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 胎等效系统模型 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。 综上所述，车轮在干、硬的平路面行驶，其滚动阻力 括弹性迟滞阻力 性迟滞 、摩擦阻力 擦 和风扇阻力 扇 三部分，即： ，风扇摩擦弹性迟滞 ,（ 试验表明，在 128152km/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 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 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。 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黑龙江工程学院本科生毕业设计 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。 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 表 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，以保黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 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。 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 3。 图 鼓轮胎试验台 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 ，黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 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矩滚动阻力系数 f 为 )( （ 式中：驱动轮胎的转矩； 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。 验设备及技术条件 鼓技术条件 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 2m、 方面作出了转鼓直径应在 3一方面指出，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 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 （ 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； 该两项分力取决于轮胎材料、结构和温度。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 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，选择试验轮 胎直径为 约为 以转鼓宽度选为 4温度环境 (1)标准条件 标准室温是指在距轮胎侧 1为 25C 。 (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。 5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） 。 6试验速度 （ 1）载荷指数不小于 122的试验速度 速度级在 之间的轮胎转鼓速度为 80km/h，速度级在 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/鼓速度。 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 6 （ 3）压力调整 温度调节结束后，将充气压力调整到试验压力， 10 （ 4）初步确定试验方案 测量并记录的内容包括： 试验转鼓速度 v（ km/h）； 垂直于转鼓表面的轮胎载荷 W； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 充气压力； 驱动轮胎的转矩用于转鼓的制动力矩 试验转鼓半径 R（ m）； 选择的试验方法 6 。 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） 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 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 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黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 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。 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 。 章小结 本章主要确定了转鼓试验台的总体设计方案以及测量方法，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范围进行了选择，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。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 第 3 章 电机和传感器的选择 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。 择电动机应综合考虑的问题 根据机械的负载性质和生产工艺对电动机的启动、制 动、反转、调速以及工作环境等要求，选择电动机类型及安装方式。 根据负载转矩、转速变化范围和启动频率程度等要求，并考虑电动机的温升限制、过载能力和启动转矩，选择电动机功率，并确定冷却通风方式。所选电动机功率应大于或等于计算所需的功率，按靠近的功率等级选择电动机，负荷率一般取 大的备用功率会使电动机效率降低，对于感应电动机，其功率因数将变坏，并使按电动机最大转矩校验强度的生产机械造价提高。 根据使用场所的环境条件，如温度、湿度、 灰尘、雨水、瓦斯以及腐蚀和易燃易爆气体等考虑必要的保护方式，选择电动机的结构型式。 根据企业的电网电压标准，确定电动机的电压等级和类型。 根据生产机械的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程性能的要求，以及机械减速机构的复杂程度，选择电动机额定转速。 除此之外，选择 电动机还必须符合节能要求，考虑运行可靠性、设备的供货情况、备品备件的通用性、安装检修的难易，以及产品价格、建设费用、运行和维修费用、生产过程中前期与后期电动机功率变化关系等各种因素。 动电机的选择 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，并且由试验台的试验条件限制电机需具有进行调速的能力。 交流电机包括异步电机和同步电机两类。对交流同步电动机而言，同步电机转速为01 (r/实际使用中同步电动机的极对数 p 固定，因此只有采用变压变频（ 速。对于交流异步电动而言，其转速为0 （ 1(r/从转速公黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 式 可知改变电动机的极对数 p、改变定子供电频率 f 以及改变转差率 s 都可达到调速的 目的。 本试验采用 列变频调速三相异步电动机，并辅助以变频器进行调速控制。 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。 发动机转矩 T=120N 错误 !未找到引用源。 m，转速 500r/ （ 1） 工作机所需功率 5 0 3 5 0 01209 5 5 0 （ 式中： 工作机所需输入功率， T 工作机的阻力钜， Nm； w 工作机的效率； 工作机的转速。 （ 2） 电动机的输出功率 总P （ 式中，总效率总按下式计算： 222 滚筒联轴器轴承总 其中 轴承 、 联轴器 、 滚筒 分别为传动装置中每一传动副，每对 轴承、每个联轴器的效率，其概略值见机械设计课程设计手册表 用此表数值时，一般取中间值，黑龙江工程学院本科生毕业设计 14 如工作条件差，润滑维护不良时应取低值，反之取高值。 6 总P（ 式中： 工作机实际需要的电动机输出功率， 总 电动机至工作机之间传动装置的总效率。 同一类型的电动机，相同的额定功率有多种转速可供选用。如选用低转速电动机，因极数较多而外廓尺寸及重量较大，故价格较高，但可使传动装置总传动比及尺寸减小 。选用高转速电动机则相反。因此应全面分析比较其利弊来选定电动机转速。 按照工作机转速要求和传动机构的合理传动比范围，可以推算电动机转速的可选范围，如 ( 21 r/中： 电动机可选转速范围， r/ 21 各级传动机构的合理传动比范围（见机械设计课程设计手册表1表 13； 对 动机，通常多选用同步转速为 1500r/1000r/ 750r/无特殊需要，不 选用低于 750r/电动机。 这里初选同步转速为 1500r/电动机。 4 估计电动机的转矩 发动机转矩 T=120N 错误 !未找到引用源。 m,且 T， =T 错误 !未找到引用源。 未找到引用源。 （ N 错误 !未找到引用源。 m） 式中