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汽车发动机
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毕业设计（论文）任务书 课题名称 汽车发动机台架试验台设计 学习形式 夜大 学习层次 专升本 专 业 机械 工程 及自动化（汽车） 学 号 141240167 学生姓名 孙朝鹏 2016年 9月至 2016年 12月 指 导 教 师 签 字 学 籍 科 室 负 责 人 2016年 9月 10日 继续教育学院 网络教育学院 一、毕业设计（论文）的内容 1、按要求撰写开题报告 2、 汽车发动机台架试验台设计 3、总图及其零部件图绘制 4、设计计算书编制 二、毕业设计（论文）的 要求与数据 (一 )设计要求 1、 主要包括试验台架基础 2、 台架试验传动轴，测功器以及铁地板 3、 测功器与发动机的连接 4、 测功器与发动机的连接 5、 冷冻水系统 6、 冷却液系统 7、 燃油系统 8、 发动机进排气系统 9、 减震和隔振 危险气体泄漏报警系统 10、 火焰报警系统等的布置方案和技术指标 （二）已知参数 地平铁尺寸为： 4 0 0 0 1 9 0 0 1 5 0m m m m m m 钢筋 混凝土重块 的 设计尺寸： 1 9 0 0 8 0 0 7 0 0m m m m m m 外长方形尺寸为： 2 0 0 0 1 2 0 0m m m m 内长方形尺寸为： 1 7 0 0 9 0 0m m m m 支架底座高为 ： 100横梁尺寸为： 1 1 8 0 2 0 0 8 0m m m m m m 横梁底座尺寸为： 3 0 0 1 3 0 2 0m m m m m m 支撑腿是一个直径为 100高为 500圆柱体 支撑腿底座尺寸为： 2 0 0 1 8 0 2 0m m m m m m， 发动机支 撑块的尺寸为： 1 6 0 1 6 0 5 0m m m m m m 发动机气缸排列型式与 V 型角： 发动机缸径行程： 87 83mm 发动机总排量： 2960 3发动机最大功率（ 170(6400 / 发动机 最大扭矩（ ） 200 / 发动机 怠速转速： 700 /发动机轴系总转动惯量： kg m 测功器 额定扭矩： 525 测功器 转子转动惯量： kg m 试验室的尺寸为 8 0 0 0 7 5 0 0 6 0 0 0m m m m m m，墙体的厚度为 300单页门的尺 寸为 1 1 5 0 1 0 0 1 5 0 0m m m m m m 双页门的尺寸为 2 3 0 0 1 0 0 1 5 0 0m m m m m m 扭矩法兰盘的外圆尺寸为 250，厚度为 40缓冲模块连接处外圆尺寸为 210，内圆尺寸为 70，厚度为 40连接轴末端采用圆盘设计，外形尺寸为 190，厚度为 40缓冲模块的接触处，为了节约材料，挖去了一个尺寸为 110，厚度为 10 三、毕业设计（论文）应完成的工作 1、按研究内容要求 ,完成开题报告撰写； 2、完成设计说明书编制 （篇幅不少于 15000 字；参考文献不少于 10 篇，其中外文资料不少于 2 篇）； 3、用 成设计图纸（至少 1 张总图， 1 2 张部件图， 2 3 张零件图，1 2 张手绘图；画图总量不少于 2 张零号幅面） ; 4、 所有内容 按规定顺序 刻录 成 光盘一张 。 四、毕业设计（论文）进程安排 序 号 设计（论文）各阶段名称 日期（教学周） 1 根据选题及任务书要求， 收集 、 查阅、 消化 相关 资料 第一周 2 编写 设计计算书 提纲 ， 撰写开题报告 第二周 3 完成发动机台架试验台的总体设计方案论证 第三周 4 完成发动机台架试验台的总体设计 第 四 周 5 结构分析设计， 绘制 图 第 五 周 6 修改总图，绘制总成 图 第 六 周 7 绘制零件图并进行工艺分析 第 七 周 8 编制、撰写设计说明书 第 八十 周 9 修改设计说明书及设计图纸 第十一周 10 准备答辩 第十二周 五、应收集的资料及主要参考文献 1 郝佳胜 J2012(131):49 2 廖明明 ,林伟键 J 2010(4):1673 桃春生 J 2009(7):234 陆际清，孟嗣宗 . 汽车发动机设计 （上册） M华大学出版社， 1990. 5 陈家瑞 M机械工业出版社 ,2009. 6 刘唯信 M清华大学出版社 ,2001. 7 张翔 配技术的研究 J 2006（ 1） :248 张俊 智 ， 卢青春 态试验台混 合 模拟方法的仿真研究 J2000（ 1） :19 肖建华，马崴，王建昕等 J2004（ 6） :63910 高翔 ,丁焰，谭建伟等 J11 . in A999. 12 , . 2nd M. 1999. 毕业设计（论文）开题报告 课题名称 汽车发动机台架试验台设计 学习形式 夜大 学习层次 专升本 专 业 机械 工程 及自动化（汽车） 学 号 141240167 学生姓名 孙朝鹏 开题时间 2016 年 9 月 10 日 继续教育学院 网络教育学院 一、课题背景（或国内外研究现状） 面对石油资源短缺的严峻形势，排放法规的日益严格和人们物质文化生活水平的不断提高，对发动机动力性、经济性、可靠性、噪音、振动、及排放指标都提出了越来越高的要求，这也是推动现代发动机技术 进步的主要动力。 作为一门实践性极强的工程学科，发动机在研究和开发过程中的试验工作量是十分惊人的。例如，国际上一种新型发动机从研发到投入批量生产就需要进行大约 680 万个小时的台架试验。因此，世界各发达国家都非常重视发动机试验条件和装备的建设，美国康明斯公司的柴油机开发中心就有 140 个发动机试验台架，公司每年产值的 6入到发动机的研究和开发方面，其中很大一部分是用于发动机的性能试验；日本丰田公司在美国的佛罗里达州专门建了发动机高原试验基地，对发动机在不同环境下的各项性能指标进行全面的试验研究。 发动机的 应用非常广泛。地面上各种运输车辆（汽车、拖拉机、内燃机车等）、发电站、农业机械、林业机械、矿山、石油、建筑及工程机械等方面大量使用内燃机为原动机。水上运输可作为内河及海上船舶的主机和辅机。在航空方面，一些小型民用飞机还在用内燃机为动力。发动机是车辆行驶的动力源泉。由于它的结构复杂，工作条件恶劣，因而故障率最高往往成为重点检测和诊断对象，进行发动机综合性能检测，可以为我们对发动机技术状况进行科学诊断提供依据。 目前世界各国都根据各种发动机的用途和使用条件制定了相应的试验标准，用于考核和平价发动机的主要性能和设 计参数的合理性。 1980 年起我国分别制定了汽车、工程机械、拖拉机、船舶、内燃机车等不同用途发动机的试验方法国家标准。 发动机的性能优良与否直接影响车辆的性能，为了检测发动机的各项性能指标，以及各种特性曲线，通常都是在发动机台架之上按规定的方法进行试验。 发动机性能的检测，一般是检查发动机的动力性、经济性和可靠性。评定动力性、经性的基本指标是功率和燃油消耗率 ， 一般用速度特性、负载特性、调速特性和空转特性、怠速 特性、启动特性、加速特性以及各 个气缸 工作的均匀 性 等性能来表示。可靠耐久性的评价指标，主要是长期运转中 各 个零件的可靠性、耐磨性以及动力经济指标的稳定情况等 。 汽车发动机本身是一种非常复杂的精密动力机械 ,结构复杂 ,也形成了对内燃机各工作辅助系统提出较高的要求 ,这些都是发动机实验所要解决的基本问题 ,还要有一个能保证实验条件尽可能接近实际使用条件和保证发动机各 项参数测量精度高的实验室 ,同时必须把实验室的一些辅助系统设计合理。 二、课题（研究）内容 1. 主要包括试验台架基础 2. 台架试验传动轴，测功器以及铁地板 3. 测功器与发动机的连接 4. 测功器与发动机的连接 5. 冷冻水系统 6. 冷却液系统 7. 燃油 系统 8. 发动机进排气系统 9. 减震和隔振 危险气体泄漏报警系统 10. 火焰报警系统等的布置方案和技术指标 三、文献综述（或读书报告） 发动机的性能优良与否直接影响车辆的性能，为了检测发动机的各项性能指标，以及各种特性曲线，通常都是在发动机台架之上按规定的方法进行试验。 在廖明明 ,林伟键 编写的 发动机台架试验浅析 中介绍了 发动机台架 试验 已经成为研发汽车发动机的一个非常实用 高效的方法 ，开发人员 可以 模拟汽车在实际行驶过程中遇到的各种工况，在台架上进行发动机动态加载试验，能够接近真实地反映发动机的实际性能 输出 。在 发动机 的 研究和开发过程中 ， 通常 进行 常规试验之后，还需要增设不同类型的特殊试验和专项试验，试验设备和 仪器都严格按照 相关 计量单位 的规定 进行操作 。常规的台架试验主要有： （ 1）定型鉴定试验； （ 2）出厂试验，组装的新发动机在出厂之前，都需要进行磨合试验、检查移交试验和验收试验等； （ 3）定期抽检试验； 在郝佳胜编写的发动机耐久性试验的研究与分析国家制定了关于发动机性能是否 合格的 测试标准，在 标准中阐述的非常清楚 。通常 使用发动机 的启动特性、怠速特性、速度特性、加速特性、每个气缸工作时的均匀性、负载特性、空转特性、调速特 性来衡量发动机的动力输出 特 性、燃油经济性、工作 时的 可靠性，通常 用一些 长期在 恶劣环境中 运转的零件的可靠程度、耐磨程度 、 动力输出 效率 、燃油消耗量作为发动机可靠性 和 耐久性的评价指标。在陈家瑞编写 的 汽车构造 中 描述了 球叉式万向节以圆弧槽滚道型为例，它的结构简单，在两轴夹角很大的条件下仍能正常工作，缺点是在单向传动时，只有相对的两个传动钢球传递力，受力大、磨损快，这种万向节只有在钢球和滚道之间具有一 定的预紧力时，才能保证等角速传递。在使用的过程中，随着磨损的增加预紧力逐渐减小甚至消失，便会出现轴向窜动的现象 ，从而破坏了传动的等速性，严重时会造成钢球脱落。球笼式万向节与球叉式万向节相比，球笼式万向节承载能力强，结构简单，加工方便，易于拆装，滚动阻力小，传动效率高，轴向相对移动是通过钢球沿内、外滚道滚动实现的，万向节允许的的最大工作夹角为 20，在汽车上应用比较广泛。挠性万向节能减小传动系的扭转振动、动载荷和噪声，结构简单，使用中不需要润滑，一般用于两轴间夹角不大和有很小轴向位移的万向传动场合，挠性万向节中的橡胶弹性元件，在传动时会发生弹性变形，保证两传动轴不发生干涉，为了保证高速运转时传动轴总成有一个良好的动平 衡，常在万向节所连接的两轴端部设专门机构保证对正中心。 在高翔 ,丁焰，谭建伟编辑 的 基于发动机动态试验台的整车排放特性研究 中 写道 如果管路中有过多的燃油，燃油将通过回油管路回到油箱，如果油箱中有挥发的汽油或者回油时携带的气泡，排气阀将会打开进行排气，保证提供稳定可靠的燃油。另外， 对试验用油一定要严格保存， 由 专业的人员控制，以免发生重大 安全 事故 。在 试验室内进行操作的人员 也要 注意，保持试验室的燃油 探测器 保持24h 常开 ，对报警系统经常维护和检查，保持试验室通风设备常开，一旦在试验室内 发现 有燃油泄漏，立即停止发动机 运转，加强空气流通， 禁止 携带有火种的东西进入试验室。 四、参考文献 1 郝佳胜 J2012(131):49 2 廖明明 ,林伟键 J 2010(4):1673 桃春生 J 2009(7):234 陆际清，孟嗣宗 . 汽车发动机设计 （上册） M华大学出版社， 1990. 5 陈家瑞 M机械工业出版社 ,2009. 6 刘唯信 M清华大学出版社 ,2001. 7 张翔 配技术的研究 J 2006（ 1） :248 张俊 智 ， 卢青春 态试验台混 合 模拟方法的仿真研究 J2000（ 1） :19 肖建华，马崴，王建昕等 J2004（ 6） :63910 高翔 ,丁焰，谭建伟等 J2008（ 4） :2511 . in A999. 12 , . 2nd M. 1999. 五、审核意见 指导教师审题意见： 指导教师签名： 年 月 日 专业审核意见： 负责人签名： 年 月 日 毕业设计（论文） 课题名称 汽车发动机台架试验台设计 学习形式 夜大 学习层次 专升本 专 业 机械工程及自动化（汽车） 学 号 1 4 1 2 4 0 1 6 7 学生姓名 孙朝鹏 指导老师 日 期 20 1 6 年 11 月 继续教育学院 网络教育学院 承 诺 书 本人承诺：在即将开始的毕业设计（论文）过程中严格遵守学校纪律，在指导教师的安排与指导下独立完成所规定的毕业设计（论文）工作，决不弄虚作假，不请别人代做毕业设计（论文）或抄袭别人的成果，独立完成毕业论文（设计说明书）的撰写、收集、装订整理等工作。 学生签名： 亲 手签 名 2016年 11 月 20日 毕业设计（论文）报告纸 装 订 线 汽车发动机台架试验台设计 14 机械工程及自动化 （汽车） 孙朝鹏 指导教师 施一敏 【摘要】 随着 科技的 进步 ，汽车早已不是 稀缺资源 ， 而是 普通大众都能消费 得 起的 代步工具。汽车公司 越来越多，竞争越来越激烈 。为了 在竞争中取得有利地位， 各大 汽车 公司都 加大研发力度 去提高整车 质量 。 发动机作为汽车的核心， 是研发的 重中之重 。因此，一个设计精良的发动机台架 试验台对于发动机试验来说意义重大。 本设计主要对地平铁、发动机支架、传动轴、测功器、冷却系统、燃油系统、进气系统、供电系统、通风换气系统、温度控制系统和安全系 统等进行研究。它们是发动 机 台架试验台的主要组成部分，是影响发动机试验的重要因素。 通过分析表明，试验台基础要有足够的强度去满足支撑的要求。设计发动机支架时可以通过改变支撑腿和横梁的位置，去适应不同类型的发动机。设计传动轴时，要分析系统的振动频率，防止出现共振。选用挠性万向节，满足台架试验的需求。交流电力测功器效率高，还可以将发动机的动能转换成电能。发动机试验台的布局科学又合理，安全系统使试验变得便捷和安全。 【关键词】 发动机 台架试验 测功器 传动轴 发动机支架 【 of is a of to In to an in to to of as of is in an of is so of to of is of be to to of is of be to be to of AC of be of is 【 毕业设计（论文）报告纸 装 订 线 目 录 1 绪论 . 3 题背景 . 3 题目的及意义 . 3 究范围及要达到的技术要求 . 4 内外研究现状 . 4 2 发动机台架试验要求 . 5 动机台架试验简述 . 5 动机台架试验标准 . 5 动机台架试验对测试设备的要求 . 6 3 试验基础台 . 6 平铁 . 6 平铁简述 . 6 平铁设计 . 6 平铁维护 . 7 筋混凝土重块 . 7 筋混凝土重块简述 . 7 筋混凝土设计 . 7 4 发动机支架 . 8 动机支架简述 . 8 动机支架设计 . 8 5 试验传动轴 . 9 动轴简述 . 9 动轴设计要求 . 9 动轴设计 . 10 向节选型 . 13 向节简述 . 13 叉式万向节 . 13 笼式万向节 . 13 性万向节 . 14 向节选型 . 15 动轴末端设计 . 15 6 测功器选型 . 16 功器简述 . 16 力测功器 . 17 涡流测功器 . 17 流电力测功器 . 17 流电力测功器 . 17 功器选型 . 18 功器与发动机对中 . 19 中简述 . 19 中要求 . 19 毕业设计（论文）报告纸 装 订 线 7 试验辅助系统 . 19 据采集系统 . 19 却系统 . 20 却系统简述 . 20 却液温控系统 . 20 却水流量计算 . 21 油系统 . 22 油系统简述 . 22 耗仪 . 22 油温控系统 . 23 油供油量计算 . 24 风换气系统 . 24 风换气系统简述 . 24 风换气量计算 . 25 气系统 . 26 冷温控系统 . 26 电系统 . 27 气系统 . 27 油温控系统 . 28 门控制系统 . 29 全系统 . 29 全系统简述 . 29 像头 . 29 测器 . 29 喷淋单元 . 30 弃物处理系 统 . 30 8 汽车发动机台架试验台设计 . 30 9 结论 . 32 参考文献 . 33 谢辞 . 35 毕业设计（论文）报告纸 共 36 页 第 3 页 装 订 线 1 绪论 题背景 我国是一个制造业大国，每年大量的劳动力输出，给世界带来了各式各样物美价廉的商品，也创造了经济建设的奇迹。自从 2008 年金融危机以来，全球经济萎靡，我国自从改革开放以来，引进了大量的外资企业，由于经济不景气再加上劳动力成本的不断提高，大量外资企业纷纷倒闭或者迁移到老挝、越南、缅甸等一些劳动力成本更加低廉的国家，近两年我国的 年降低，经济发展后劲不足。在这种情况下，提出了向制造业强国转变的战略，汽车产业作为国家经济建设的支柱产业，国家将汽车产业作为提升中国经济的强大引擎。每年政府也出台了各种措施去帮助提升国产汽车的整体水平，想要提升整体水平必须从研发着手。因此，近几年各大国产品牌公司建立汽车研发中心，发动机作为汽车的核心部件，发动机测试试验室成为研发的重中之重。 近几年 ，我国 的 汽车工业有了日新月异的变化 ，路面上行驶的 车辆越来越多，对于汽车需求的人员也越来越多，汽车由原来的高级 用品 ，到很多老百姓都消费得起的普通用品， 随之各 种各样 的工程 车辆 、 农用 拖拉机、 各种 航运船舶、 不同种类的 内燃机车 都 随之出现，慢慢人们意识到这些车辆在提供便利的同时，也带来了许多的隐患，例如能源 的 枯竭，环境的污染，包括 发动机使用过程中产生过多二氧化碳 气体 ，随后国家出台了一系列的汽车标准，伴随而来的就是不同用途 的 发动机试验标准。世界 上每个 国 家 都 会 根据发动机的 不同 用途和 相应 的使用条件制定了 相适应 的试验标准， 目的 就在于 衡量 和 评估 发动机的 重要 性能和设计 的 参数 是否 合理。发动机的 质量状况 也就决定了 车辆 的性能表现是否 优越 ，通常 情况下 ， 研发人员 就会在发动机台架上 ，依照 规定的 标准 进行 测试 试验 ，主要 考查发动机的各项性能指标 是否合格 ， 验证 它们的特性曲线 是否达标。汽车发动机是一种非常复杂，精密度 非常高的 动力装置 ,它的结构超级复杂 ,因此 伴随而来的就是 对发动机工作时 的 辅助测试系统提出了很高的要求 ,这些都是做发动机试验所需要解决的前提 条件 。不仅仅需要有各种各样 的 测量仪器设备 ,还需要有一个既能保证试验条件和实际行驶条件类似 ， 又要保证发动机的 各项 数据测量精度非常高的试验室 ,同时又必须要把试验室的辅助试验系统布置的合理。 题目的及意义 为了 摆脱石油资源短缺 的 局面 ，标准越来越高 的 排放法规， 人类 对生存 质量不断 提升的形势下，对发动机 的各项性能指标要求不断提高 ， 这样的 做法 也是 为了 推动 汽车发动机技术的不断 发展 。发动机的应 用 随处 可见，路面 上各种 行驶 车辆 。例如：轿车 、 耕田 农用机、 船舶 、电站、农林机械、 开 矿、 开采 石油、建筑 、 桥梁、道路等方面 都离不开它 。在航空 航天领域 ， 发动机 也扮演着核心的 角色 ，为他们提供 了 翱翔蓝天的实力和资本。发动机 就是 车辆行驶 的 动力 之本， 它 由 毕业设计（论文）报告纸 共 36 页 第 4 页 装 订 线 成千上万 复杂的零 部 件组成， 结构 种类繁多， 需要面临 极其恶劣 的 内部环境， 所以会出现 各种各样复杂的问题 ，这个就需要技术 人员重点 关注 和诊断 的大问 题 ， 对 发动机 进行 综合性能 测试 ， 通过对 测试结果的分析，可以 对 所开发的发动机技术状况 有了 一个明确的 认识 ， 对发动机 进行科学的 诊断提供 了 必要的 保障 。 发动机 试验是一项实践性很强的环节， 为了 研制一款新型的发动机投入的时间和精力是非常惊人 的。 业内人士 都知道， 如果 想研发一款新型发动机 ， 从 开始 着手项目，到 新 产品 投放到市场 ，一共 大约 需要 680 万个小时的 测试 试验。因此，世界 上主流的 汽车生产商都 十分 重视发动机 试验室 的测试条件 ， 并采用水平一流的 试验 装备，美国 某 汽车公司的柴油机 研发 中心就有 一百多 个发动机 测试平台 ， 他们将 每年 6 收益 投入到 新型 发动机的 开发上。日本某著名 汽车公司 ，为了 验证发动机 在 高原 环境下 的性能 表现 ，专门成立了高原性能测试 试验室。由于他们对发动机 性能 的不断追求 ，在 世界 范围内深受大家喜爱，这与他们在研发方面做的努力是密不可分的。 究范围及要达到的技术要求 本次设计主要围绕整个发动机台架试验测试系统展开，研究的范围主要包含：试验基础台、发动机支架、试验传动轴、测功器和试验辅助测试系统等，涉及内容比较多，包含测试设备的设计、选型和应用。 在国家标准的前提下，本着简单、实用、经济、高效、安全的准则进行设计，力求达到 采集的数据精度高，动态响应快，自动化程度高，操作简单易掌握的效果。 内外研究现状 最近两年国产汽车的技术水准和市场份额都得到了很大的进步，自主研发发动机测试设备的企业也越来越多，企业通过学习借鉴国外的优秀技术和自身的研究开发效果明显，现在已经有能力生产出水平较高的测功机，发动机的测试设备基本上也可以实现国产化，也可以根据客户的实际需求生产出一些专用设备。当然，由于起步比较晚，经验积累不够丰富，也能很明显的看到差距，我国的设备测量精度和产品的性能还是比不上国外，设备的协调工作能力差，产品的可靠性差， 维护和技术支持不到位，科研机构开发的专用测试设备成本高昂，制造工艺要求高，利润低，不具备大批量生产的实力，无法和高需求的汽车发动机行业相匹配，测试的数据基本上依赖于人工操作，自动化程度差距明显，数据的后处理花费了很大的功夫，并且效果也不容乐观。大部分的汽车研发单位还是选择购买国外的测试设备，国外测试设备厂家几家独大，形成垄断，价格高的惊人，形势很严峻。 毕业设计（论文）报告纸 共 36 页 第 5 页 装 订 线 2 发动机台架试验要求 动机台架试验简述 发动机台架 试验 已经成为研发汽车发动机的一个非常实用 高效的方法 ，开发人员 可以 模拟汽车在实际行驶过程中遇到 的各种工况，在台架上进行发动机动态加载试验，能够接近真实地反映发动机的实际性能 输出 。在 发动机的 研究和开发过程中 ， 通常 进行 常规试验之后，还需要增设不同类型的特殊试验和专项试验，试验设备和 仪器都严格按照 相关 计量单位 的规定 进行操作 。常规的台架试验主要有： （ 1）定型鉴定试验； （ 2）出厂试验，组装的新发动机在出厂之前，都需要进行磨合试验、检查移交和收试验等； （ 3）定期抽检试验； 动机台架试验标准 经过几代人的不懈努力，我国的测试体系不断优化，测试的类型也朝着多样、全面、可持续的方向发展，制定的试 验标准多数都和国际接轨。汽车的使用带来了大量的社会问题，交通拥堵现象在大城市特别突出，部分超载的货车使道路的生命周期变短，道路维护又带来了大量的灰尘，污染环境。汽车尾气和噪音使人类的生存质量受到很大的影响，各种交通事故频发，给家庭和社会都造成了巨大的负担。面对种种问题，国家不断地提高汽车的标准，对汽车在节能减排、安全、排放、可靠度和性能等方面提出了苛刻的要求，他们往往会通过提高试验技术，加大研发高水平设备的力度去适应发展的需要，企业标准高于国家标准，这样在竞争中才能够保持领先的地位。 国家制定了关于发动机性 能是否 合格的 测试标准，在 标准中阐述的非常清楚 。通常 使用发动机 的启动特性、怠速特性、速度特性、加速特性、每个气缸工作时的均匀性、负载特性、空转特性、调速特性来衡量发动机的动力输出 特 性、燃油经济性、工作 时的 可靠性，通常 用一些 长期在恶劣环境中 运转的零件的可靠程度、耐磨程度 、 动力输出 效率 、燃油消耗量作为发动机可靠性 和耐久性的评价指标。通常 情况下 发动机的试验流程是： 发动机 的安装 发动机跑 磨合工况 可靠性耐久或 性能 试验实际使用试验 在 做 试验期间， 有一些 技术要求： （ 1）为了 保护发动机， 启动发动机以后 需要热机 ，只有 发 动机热机以后 才能去做 测试 试验； （ 2）保证 在试验进行的每一步 ，单位 时间内 进行 多次采集数据点 ，这样能够保证 在 测量条件保持不变的 情况下 ，多次 对比 试验 数据的可靠性 ； （ 3）能够 在线 实时 的 将所有的试验数据都记录下来，并 查找试验的结果 和 预想的效果进行 毕业设计（论文）报告纸 共 36 页 第 6 页 装 订 线 分析对比 ，以确定试验数据 是否理想 ， 为下一 步 的工作 提供保障； （ 4）在试验运行期间， 在注意试验数据的同时 ， 也要留意 试验室内部 的实际情况 ，多关注排气烟度，是否有局部过热、振动异常和发动机 出现 敲缸等现象，并在 试验记录本上 描述 清楚 ； 动机台架试验对测试设备的要求 汽车发 动机是高速运动的元件，测量发动机的一些参数，对测量元件本身来说就是一个相当大的考验。发动机排气温度传感器，在发动机全速负荷的工况下，排气温度将近 1000，这对温度传感器本身也是一个巨大的考验。发动机冷却液温控单元需要快速准确的执行系统的指令，如果反应不灵敏，发动机机体本身的温度过高或过低，都会大大的损伤发动机。发动机数据采集系统，通道很多，测量的参数各种各样，为了确保试验数据的科学有效性，需要高的采集数据频率，频率太低，数据就不准确。目前比较先进的试验台架，通常将测试设备、辅助设备、控制仪表集成在一个操 作面板上，利用控制系统和控制软件对发动机的控制模式进行更改，比如转速、扭矩控制模式，转速、节气门开度控制模式等，根据实际测试的需要进行调节。不能直接测量的数据，系统会根据一定的算法，实现快速、准确、精准化的测量。测量设备自动处理试验数据，可以提供多种展现数据的办法，方便试验人员阅读和分析。 3 试验基础台 平铁 平铁简述 地平铁在试验过程中起到支撑测功器、发动机支架、发动机和其它的测试设备的作用，不同试验室地平铁的布置方式是不一样的。现在比较广泛的是将地平铁，测功器、发动机支架、发动机、联轴器整体安装到地平铁上，地平铁下面采用刚性弹簧，条件比较好的试验室采用空气弹簧，通过改变压缩空气的压力去调节地平铁的高度，这种控制更精确，传动轴不受影响。 平铁设计 地平铁的尺寸设计及要求如下： （ 1） 地平铁尺寸为： 4 0 0 0 1 9 0 0 1 5 0m m m m m m，毛重 5 吨，去掉 T 型槽及地脚螺栓孔，净重约 ，材料选用 45 钢； （ 2） T 型槽 的设计 按 照国际 标 准 ， 将铁地板开 9 条槽，中心间隔 200 （ 3） 地平铁 底部有连接处 ,可以把隔振 器、 混凝土重块 等连起来 形成一个整体 ； 毕业设计（论文）报告纸 共 36 页 第 7 页 装 订 线 图 平铁俯视图 平铁维护 在发动机试验过程中，难免会有机油、防冻液、冷冻水、冷却水等泄露到地平铁上面，地平铁是一个很容易生锈的元件，所以在日常的使用中要定期的对地平铁进行维护。发动机下完台架以后，先用除锈剂喷涂有锈迹的地方，静置 15 分钟以后，用钢刷刷铁锈，除完锈以后，在地平铁上涂一层石蜡，石蜡会在地平铁上面形成一层致密的保护膜，这样的做法对预防地平铁生锈有明显的作用。 筋混凝土重块 筋混凝土重块简述 钢筋混凝土重块主 要起支撑作用，保证整个试验台架有一个稳固的基础，为了便于铁地板的放置， 基础的位置相对与观察窗 采取纵向布置。 筋混凝土设计 钢筋混凝土重块的设计如下： （ 1）钢筋 混凝土重块 的 设计尺寸： 1 9 0 0 8 0 0 7 0 0m m m m m m，总重约 3 吨 ，在铁地板的两端共设置两个混凝土重块，满足支撑铁地板的需要； （ 2）在钢筋混凝土重块的上方设置 4 个空气弹簧，在空气弹簧的旁边安装 4 个千斤顶，当没有压缩空气空气弹簧无法 工作时，千斤顶可以起到支撑的作用； （ 3） 钢筋混凝土重块 要 保证质量 ，定期观察有没有裂纹等现象； 毕业设计（论文）报告纸 共 36 页 第 8 页 装 订 线 4 发动机支架 动机支架简述 发动机支架主要在发动机试验中起到支撑发动机，安放数据采集模块，缓冲发动机振动的作用。在设计发动机支架时，要保证支架在发动机工作的过程中平稳、可靠。要保证支架的刚度，保证在使用的过程中不能发生变形，支架发生了变形会影响发动机的摆放位置，影响发动机的对中。要保证一定的强度，如果强度不足，发动机在大负荷强振动时会对支架造成破坏，甚至损坏发动机、传动轴和测功器轴的危 险。在平时的使用中，支架底座的端面会和铁地板发生磨损，磨损也会对发动机和设备造成不良的影响。在支架支撑腿的上部设置有减震器，发动机在工作时振动很激烈，需要有减震器去保护支撑腿和发动机。采用合理化的设计，便与制造，在保证安全的前提下减小材料的使用，以达到节省空间的目的。 动机支架设计 发动机支架的设计及要求如下： （ 1）支架底座采用环形设计，既节省空间，也节省材料，外长方形尺寸为：2 0 0 0 1 2 0 0m m m m ，内长方形尺寸为： 1 7 0 0 9 0 0m m m m ，支架底座高为 100支架底座用 4 个 20 120M 普通六角螺栓固定到地平铁上； （ 2）支架横梁有 2 条，可以根据发动机实际长度去调节前后位置，横梁尺寸为：1 1 8 0 2 0 0 8 0m m m m m m，横梁底座尺寸为： 3 0 0 1 3 0 2 0m m m m m m，横梁和横梁底座是焊接在一起的，整体用 8 个 10 40M 的内六角螺钉固定到支架底座上； （ 3）支架支 撑腿 4 条，可以根据发动机实际宽度去调节左右位置，支撑腿是一个直径为100高为 500圆柱体，支撑腿底座尺寸为： 2 0 0 1 8 0 2 0m m m m m m，用 8 个10 40M 的内六角螺钉固定到支架横梁上，支撑腿顶部有发动机支撑块，在支撑块上部安装减震器，发动机支撑块的尺寸为： 1 6 0 1 6 0 5 0m m m m m m，用 8 个 20 120M 的普通六角螺栓固定减震器，减震器和发动机是一体的； （ 4）将发动机支架安装到地平铁之前，确保支架和地平铁表面整、干净无杂物，使用轻量化的材料，受热变形小； 毕业设计（论文）报告纸 共 36 页 第 9 页 装 订 线 图 动机支架设计 图 5 试验 传动轴 动轴简述 传动轴是整个台架比较脆弱的部件，传动轴传递来自发动机的转矩，试验传动轴和汽车传动轴相比，变动频繁，冲击载荷大，工作环境艰苦，分析整个传动系统的扭转振动频率，防止在发动机在正常转速范围内出现共振等现象。分析传动轴最大转速与发动机最大转速之间的关系，合理 选择连接轴的材料，满足强度要求。采取什么样的措施可以既能减少占用空间又能起到缓冲振动的作用。如果设计不合理，就会损坏传动轴、测功器，乃至试验人员的人身安全都会带来很大的隐患。另外，断轴后，更换传动轴的代价也很大，传动轴的费用很高昂，并且在没有找到真正的隐患，贸然的更换以后，还会出现断轴的现象。所以，一个科学合理的传动轴设计是非常重要的。 动轴设计要求 （ 1）能够平稳可靠的传递转矩，传动轴工作时不仅递发动机输出的扭矩，同时还承受发动机在更换工况时产生的冲击载荷； （ 2）安装方便，减小发动机轴系和 测功机轴系的对中难度； （ 3）允许发动机、测功器在安装时有少量的径向、轴和角度上偏移，并且能够自动调 毕业设计（论文）报告纸 共 36 页 第 10 页 装 订 线 节不足； （ 4）在正常的转速范围内，扭转振动系统不发生共，在试验台设计时要求系统的固有频率大于 15了不影响试验台的正常工作，就需要选择合理的扭转刚度； （ 5）有适当的阻尼性能，发动机输出转矩时产生的基波能够导致系统产生危害性很强的振动，能够很明显的增大发动机传递的转矩，有阻尼能力的传动轴可以在发动机高速运转时减小振幅，从而保证试验的正常运行； （ 6）传动轴的允许转速大于发动机的最高转速； 动轴设计 表 动机和测功器参数 设备 项目 参数 发动机 气缸排列型式与 V 型角 缸径行程， mm 87 83 总排量， 32960 最大功率， 170(6400 / 最大扭矩， 200 / 怠速转速， /700 发动机轴系总转动惯量， 2kg m 功器 额定扭矩， 525 转子转动惯量， 2kg m 1）计算传动轴的刚度 k ： 试验台系统固有频率： 1 1 1()2 （ 发动机轴系总转动惯量， 2kg m ； 测功器转子转动惯量， 2kg m ； 要求系统固有频率大于 15则有： 毕业设计（论文）报告纸 共 36 页 第 11 页 装 订 线 2900 （ 从理论上来说，通过调整传动轴刚度，使共振转速低于发动机怠速，或者高于发动机最高转速都可以避免在发动机正常工作时出现共振现象，如果共振转速高于发动机最高转速往往对传动轴的刚度要求很高，往往不采用。通常情况下，采用共振转速低于发动机怠速的方法。 2 c （ 60c fn v （ v 为发动机主谐波次数，六缸机为 3； 发动机怠速； 共振转速； 由公式（ （ 得： 2 2 21800 id le e n I （ 将表中的参数代入得： 1 0 9 4 2 9 6 5 /k N m r a d （ 2）计算传 动轴的直径（按扭转强度条件计算）： 395500000 . 2 （ T 扭转切应力， T 轴所受的扭矩， N ； 轴的抗扭截面系数， 3 p 轴传递的功率， n 轴的转速， / d 计算截面处轴的直径， T 许用扭转切应力， 由公式（ 得推导公式： 毕业设计（论文）报告纸 共 36 页 第 12 页 装 订 线 3333 09 5 5 0 0 0 0 9 5 5 0 0 0 00 . 2 0 . 2p n n （ 式中， 3095500000 A ，当轴所受弯矩较小或只承受扭矩作用时， T 取较大值， 0A 取较小值，选用材料 40 调质处理， T 为 35 55 0A 为 112 97 ；取1 7 0 , 6 4 0 0 / m i np k w n r ， 0 100A ，代入公式（ ： 2 9 . 8 3 3 0d m m m m； （ 3）计算传动轴的临界转速 8 21 0 （
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