[CAD圖紙全套]HLJITD60底盤測功機設計

本科學生畢業(yè)設計 盤測功機設計 院系名稱 ： 汽車與交通工程學院 專業(yè)班級 ： 車輛工程 07 學 生姓名 ： 崔士杰 指導教師 ： 崔宏耀 職 稱 ： 副教授 黑 龍 江 工 程 學 院 二一一年六月 s 07011龍江工程學院本科生 畢業(yè)設計 I 摘 要 底盤測功機是一種不解體檢驗車輛性能的研發(fā)檢測設備，采用現(xiàn)代電測和計算機技術，仿真模擬各種路面行駛阻力，能很好的改善試驗人員的試驗環(huán)境 ,消除了試驗重復性，顯著縮 短了試驗周期，在某些方面可獲得精度更高、更全面和更深入的試驗結果。 本設計的主要目的是開發(fā)適用于節(jié)油車性能測試的底盤測功機，為節(jié)油車的開發(fā)研究提供試驗平臺。 文章首先介紹了背景及其意義、底盤測功機的發(fā)展情況及其主要工作方向；在此基礎上對底盤測功機的結構進行了設計，分析節(jié)油車路面阻力 , 建立了底盤測功機動力學模型；選擇了交流發(fā)電機作為底盤測功機的加載裝置，并建立了交流電力測功機的控制模型，設計了底盤測功機的測量和控制系統(tǒng)：脈寬調制 (統(tǒng)，該系統(tǒng)為底盤測功機提供制動力，以確保正確加載，模擬道路工況。 設計 基于 過 低控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。 最后對底盤測功機的測控軟件進行了設計。以先進的測試理念“軟件即儀器”為指導，軟件的設計結合高內聚低耦合的開發(fā)思想，基于 對測功機對象開發(fā)各子模塊。其子模塊可以方便移植應用到其他的領域中。并且界面美觀，對話性強，操作方便，能很好的對系統(tǒng)進行實時監(jiān)控以及各性能參數(shù)的顯示。 關鍵 詞 ： 底盤測功機； 節(jié)油車； 交流發(fā)電機； 制 黑龍江工程學院本科生 畢業(yè)設計 a of to It s no in s is to In of of On of of C as C to ID to to of on is of is UI I AC 龍江工程學院本科生 畢業(yè)設計 目 錄 摘要 I 1 章 緒論 1 題背景 4 盤測功機發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢及應用 2 盤測功機 研究目的和意義 3 國節(jié)能競技大賽及節(jié)油車介紹 3 計的主要內容 5 第 2 章 底盤測功機的結構設計 6 盤測功機概述 6 盤測功機的基本結構 6 盤測功機的工作原理 7 盤測功機總體布置 8 筒裝置設計 8 筒參數(shù)選擇與校核 8 筒軸承的選擇與校核 9 載裝置的選型 10 功機的類別 10 類測功機的比較 12 載裝置的最終選型 13 流異步測功機測功原理 14 速器設計 15 動比的計算 15 算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 15 輪參數(shù)的計算與校核 16 黑龍江工程學院本科生 畢業(yè)設計 的設計與校核 18 承的選擇與校核 21 性模擬裝置設計 22 車功率平衡方程 22 性飛輪系統(tǒng)參數(shù)的確定 23 它裝置的設計與選擇 23 緊裝置的設計 23 機的選擇 23 章小結 24 第 3 章 底盤測功機測試系統(tǒng)硬件設計 28 試系統(tǒng)硬件設計基本原則 25 試系統(tǒng)硬件總體設計 25 試系統(tǒng)結構組成 25 作原理 25 據(jù)采集單元 27 磁電流控制裝置 28 感器的選擇 29 感器的選擇原則 29 度傳感器的選擇 29 壓傳感器的選擇 30 章小結 35 第 4 章 底盤測功機阻力模擬 36 計所需使用的節(jié)油車參數(shù)的確定 33 輪轉動慣量的測量 33 油車車身迎風面積的計算 34 油車在道路上的行駛阻力分析 34 油車的驅動力 34 油車行駛阻力 35 油車道路行駛方程的建立 36 黑龍江工程學院本科生 畢業(yè)設計 、 B、 C 待定系數(shù)的確定方法 36 油車在底盤測功機上的行駛阻力分析 37 盤測功機電模擬模型的建立 38 章小結 39 第 5 章 H L J I T D 6 0 底盤測功機系統(tǒng)軟件設計 43 擬儀器概述 43 件介紹 41 件總體設計 43 據(jù)采集模塊設計 42 擬量輸入 42 字量輸入 43 據(jù)處理模塊設計 44 制模塊設計 44 出模塊設計 47 統(tǒng)標定 48 差分析 48 統(tǒng)標定 49 章小結 50 結論 54 參考文獻 53 致謝 54 附錄 55 附錄 A 外文資料翻譯 55 買文檔送全套 紙，扣扣 414951605 黑龍江工程學院本科生 畢業(yè)設計 2 黑龍江工程學院本科生 畢業(yè)設計 3 黑龍江工程學院本科生 畢業(yè)設計 4 第 1 章 緒 論 題背景 汽車是現(xiàn)代文明的重要組成部分，是人類智慧的結晶。然而 ，隨著汽車的保有量的不斷增加，汽車給人類帶來了的問題也日益突出，已經嚴重危害到人類今后的生活，當今世界關于環(huán)境和能源的問題備受關注。隨著汽車技術的發(fā)展， “ 節(jié)能、環(huán)保、安全 ” 已成為未來汽車工業(yè)發(fā)展的主題，汽車的輕量化設計對提高車輛動力性、減少能源消耗與降低污染具有重要的實際意義。 為了解決這些問題，節(jié)能汽車呈現(xiàn)加速發(fā)展的趨勢，節(jié)能汽車的研發(fā)任務日趨緊迫，其研究手段需要不斷完善。 目前車輛主要的開發(fā)方式為計算機仿真、實車開發(fā)和試驗臺開發(fā)平臺三種。計算機仿真有適應性強、費用低、開發(fā)周期短等優(yōu)點，但受動力系統(tǒng)復雜的數(shù) 學模型的制約，難以得到準確結果，仿真結果的可信性、可用性必須通過其它途徑來檢驗。實車平臺的優(yōu)點是能夠為開發(fā)對象提供真實的運行環(huán)境，但成本高、適應性差、測試和調節(jié)難度大。汽車底盤測功機試驗臺及與其相關的動力測試設備可以方便有效地對動力系統(tǒng)及其部件進行性能測試，對控制策略的優(yōu)劣進行分析和評價，在整車的開發(fā)中具有計算機仿真和實車平臺所不可替代的作用，是車輛開發(fā)的基礎設施。 用底盤測功機對整車進行綜合試驗。該綜合試驗使用了功能比車載測試儀器更強的室內試驗設備，消除了無需研究的因素，在某些方面可獲得精度更高 、更全面和更深入的試驗結果。 同時，車輛本身又是一個復雜的系統(tǒng)，因此要加強對在用車輛的定期檢測，以便及時維修調整，使車輛處于良好的技術狀況。汽車底盤測功機就是其中常用的設備。 底盤測功機室內試驗系統(tǒng)最終建立，可直接對整車控劃目標，如動力性能、經濟性能進行全面的檢測，同時也可對動力總成控制系統(tǒng)進行全面調試和檢測。在車輛的使用過程中，底盤測功機充分利用現(xiàn)代化檢測手段，可在汽車不解體的條件下迅速準確地檢測汽車各機構、系統(tǒng)、零部件的技術狀況和使用性能，查找故障或隱患所在，采取相應的預防措施，確保車輛在良好的技術狀況 下運行。對車輛的使用和維護同樣具有十分重要的意義。 黑龍江工程學院本科生 畢業(yè)設計 5 盤測功機發(fā)展現(xiàn)狀、 趨勢及應用 國內外的汽車底盤測功機的發(fā)展由機械式到電子式，結構由復雜到簡單的過程。在 80年代以前，汽車試驗設備主要以機械結構為主，如機械式測滑實驗臺，測力彈簧結構的制動實驗臺等。汽車底盤測功機也主要以機械模擬為主，即采用飛輪模擬汽車行駛時的平移質量和旋轉質量的慣量阻力，只能檢測汽車在低速行駛狀態(tài)下的參數(shù)，且精度很低。進入 80年代，隨著汽車機電一體化的發(fā)展，汽車檢測設備也進入了機電一體化設計階段在傳統(tǒng)結構的汽車檢測設備的基礎上，盡量 減少機械傳動環(huán)節(jié)，并采用反應速度快的高精度傳感器，電子計算機與機械裝置相結和的方法來設計汽車檢測設備，為檢測高速行駛中的汽車的真實性能提供了可能性。此階段的汽車底盤測功機主要采用機械一電模擬方式，用飛輪模擬汽車慣性阻力，用電負荷模擬汽車的另一部分行駛阻力，大大提高了檢測的精度。當時，德、日、美三國的很多公司紛紛投入大量的人力、物力開發(fā)研制機械一電模擬的汽車底盤測功機，并取得了很大成果。隨著研究的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)采用飛輪組來模擬汽車的慣性阻力是有級模擬。對于測定穩(wěn)定工況下的汽車性能而言，在轉鼓實驗臺上只要裝 有作為負荷的測功機就可以，而且希望旋轉部分的慣性矩盡量小，以減少慣性對測量裝置的影響；對于測定非穩(wěn)定工況的汽車性能而言，為了模擬汽車重量的影響，實驗臺旋轉質量的動能應與行駛汽車的動能相等。因此，必須采用慣性可調的飛輪，傳動比可以改變的增速器或通過電力驅動的調節(jié)來改變實驗臺旋轉質量的動能，以適應重量不同的各種車型的需要。這將使試驗臺結構變得復雜且增加制造成本。因此人們開始研制通用的轉鼓實驗臺，即電力汽車底盤測功機。它利用電磁力及發(fā)電機結構提供測功機所需要的負載。在消耗工況下，通過改變磁通量和改變負載電阻均可改 變回路中的電流。電力測功機這種實驗臺通過電信號調節(jié)模擬汽車的慣性力，實現(xiàn)了無級模擬。通過設計良好的底盤測功機測控系統(tǒng)使其能自動調節(jié) 12。 汽車底盤測功機被廣泛應用于工業(yè)發(fā)達國家的汽車制造、檢測和維修業(yè)當中。德國申克公司生產的汽車底盤測功機，它自己帶有的一套控制模式能實現(xiàn)數(shù)字控制和模擬控制轉速、滑行等功能，可逼真地再現(xiàn)實際工況。還有德國的馬哈公司、美國的野馬公司、 國的 班牙的 出口到世界其他國家。 黑龍江工程學院本科生 畢業(yè)設計 6 早期國內引進的大多是日本的模擬電子式底盤測功機。 1981年，天津公共汽車公司和交通部科學研究院參考引進日本彌榮的 310型底盤測功機，研制出汽車性能試驗臺。 1991年，交通部公路研究所和成都汽車保修機械廠制成 10束了我國不能生產底盤測功機的歷史 3。 目前， 汽車底盤測功機在我國已經有一些企業(yè)生產了一系列的產品 ， 國內生產的主機 (機械部分 )已接近并在某些主要指標方面達到或超過進口設備水平，研究現(xiàn)在主要集中在控制系統(tǒng)這一部分，與國外仍有一定差距。 近年來因電子計算機技術的高度 發(fā)展，為數(shù)掘的采集、處理及試驗數(shù)據(jù)分析提供了有效的手段，同時為模擬道路狀態(tài)準備了條件，加速了底盤測功機的發(fā)展，加之各類專用軟件的開發(fā)和應用，使底盤測功機得到了更廣泛的推廣。其未來的方向也必將伴隨著 盤測功機研究目的和意義 本設 計為全國大學生節(jié)能車比賽用車，相應的底盤測功機。主要應用于檢測節(jié)能車的動力性及燃油經濟性。 既能夠測試 節(jié)能賽車的性能（包括 驅動輪輸出功率、扭矩和轉速 ）。 也可以進行摩托車及電動車 (包括純電動車、燃料電池電動車 )的特有性能的測試。 用室 內試驗臺架 (底盤測功機 )對節(jié)油車整車進行綜合試驗，消除了無需研究的因素，顯著縮短了試驗周期，在某些方面可獲得精度更高、更全面和更深入的試驗結果 縮短整車試驗和標定的試驗周期，降低研制的風險和成本，對整車和零部件總成的設計具有十分重要的指導意義 。 故設計本底盤測功機具有如下功能： （ 1）最高車速測試； （ 2）爬坡度測試； （ 3）底盤輸出功率測試； （ 4）校驗車速表、校驗里程表； （ 5）燃油經濟性測試。 國節(jié)能競技大賽及節(jié)油車介紹 ?；顒邮且员咎飫?chuàng)始人本田宗一郎先生最初的宗旨開展，即“如何有效利 用有限資源，不破壞公共環(huán)境，為子孫后代造福，所有行動要以此為準繩”。 黑龍江工程學院本科生 畢業(yè)設計 7 節(jié)能競技大賽是搭載 沖程 125托車發(fā)動機，通過動手制作賽車挑戰(zhàn)節(jié)能極限的競技賽事。該賽事人人都可以輕松參與，隊員們通過創(chuàng)意，設計出世界上獨一無二賽車參與角逐，人們不僅可以感受到“創(chuàng)造”與“交流”的樂趣，還可以體會到“低油耗就是環(huán)?！钡睦砟?。 本田希望通過“節(jié)能競技大賽”，為近年來中國不斷高漲的環(huán)保、節(jié)能意識的進一步提高作出貢獻。 2007 年第 1 屆中國節(jié)能競技大賽由于報名火爆，參賽隊伍眾多，場地由原定的上海龍華機場改為上海國 際賽車場。第 2 屆 國節(jié)能競技大賽擴大了賽事規(guī)模，吸引了很多的社會普通級別車隊參加。比賽在上海國際賽車場舉行。此次比賽全長 12040m，比賽圈數(shù)為 4 圈。競賽要求車手以不低于 25km/h 的平均車速完成比賽，測量油耗，最終耗油量最少的車隊勝出，并通過計算得出 1L 汽油所行駛的里程。 在 2010 年第 4 屆中國節(jié)能競技大賽上，我校參賽車第一次參加比賽，取得了預賽全國十五，決賽全國二十的好成績。 2011 年我校參賽車將繼續(xù)參賽。預祝取得更加優(yōu)異的成績！ 圖 龍江工程學院參賽車 黑龍江工程學院本科生 畢業(yè)設計 8 計的主要內容 設計 的主要內容包括以下幾點： （ 1）設計 滾筒機構、動力吸收裝置、控制與測量系統(tǒng)和輔助裝置 ， 附加飛輪系統(tǒng) 。 （ 2）對車輛在道路上和底盤測功機上兩種情況進行阻力分析，建立車輛行駛仿真數(shù)學模型。 （ 3） 對測控系統(tǒng)的硬件部分經行相關設計，主要包括數(shù)據(jù)的采集和放大處理等，分析系統(tǒng)產生干擾的原因并采取一定措施進行干擾的抑制。 （ 4） 基于 司的 件進行測試系統(tǒng)的設計，軟件采用模塊化設計。 （ 5）分析誤差的產生，對程序進行測試與標定。 黑龍江工程學院本科生 畢業(yè)設計 9 第 2 章 底盤測功機的結構設計 盤測功機概述 底盤測功機，又稱轉鼓試 驗臺，是一種室內試驗設備。 它是通過在室內臺架上模擬汽車道路行駛工況的方法來檢測汽車的動力性，而且還可以測量多工況排放指標及油耗。同時能方便地進行汽車的加載調試和診斷汽車在負載條件下出現(xiàn)的故障等。由于汽車底盤測功機在試驗時能通過控制試驗條件，使周圍環(huán)境影響減至最小，同時通過功率吸收加載裝置來模擬道路行駛阻力，控制行駛狀況，故能進行符合實際的復雜循環(huán)試驗，因而得到廣泛應用。底盤測功機分為兩類，單滾筒底盤測功機和雙滾筒式 。底盤測功機既可以用于汽車科學試驗，也可以用于維修。 試驗時車輛后輪帶動轉鼓旋轉 ，轉鼓通過聯(lián)軸 器與升速器連接再將轉矩傳遞給加載裝置，由加載裝置 提供阻轉矩，使車輛發(fā)動機受到的阻力等效于同等工況下在道路試驗中受到的阻力；風機的風速跟蹤車速，使車輛發(fā)動機（還有傳動箱、輪胎等）的冷卻條件與道路試驗等效。這樣車輛就可以在底盤測功機上模擬道路行駛。系統(tǒng)還配備了對速度、時間、距離、壓力等項目的測量環(huán)節(jié)，由計算機進行數(shù)據(jù)采集和控制。整個系統(tǒng)協(xié)調運轉，駕駛員在顯示器的提示下按照試驗要求駕駛車輛 。一方面保證測試的重復性，別一方面便于相關數(shù)據(jù)的采集和車輛性能的調整。 近年來因電子計算機技術的高度發(fā)展，為數(shù)掘的采集、處理及 試驗數(shù)據(jù)分析提供了有效的手段，同時為模擬道路狀態(tài)準備了條件，加速了底盤測功機的發(fā)展，加之各類專用軟件的開發(fā)和應用，使汽車底盤測功機得到了廣泛的推廣 4。 盤測功機的基本結構 底盤測功機主要部分為滾筒機構、動力吸收裝置、控制與測量系統(tǒng)和輔助裝置。附加飛輪系統(tǒng)等 。普通型道路模擬系統(tǒng)如圖 示。 黑龍江工程學院本科生 畢業(yè)設計 10 圖 通型汽車底盤測功機道路模擬系統(tǒng)結構示意圖 盤測功機的工作原理 汽車在道路上運行過程中存在著運 動慣性、行駛阻力，要在試驗臺上模擬汽車道路運行工況，首先要解決模擬汽車整車的運動慣性和行駛阻力問題，這樣才能用臺架測試汽車運行狀況的動態(tài)性能。為此，在該試驗臺上利用慣性飛輪的轉動慣量來模擬汽車旋轉體的轉動慣量及汽車直線運動質量的慣量，在允許的誤差范圍內滿足汽車的慣量模擬。至于汽車在運行過程中所受的空氣阻力、非驅動輪的滾動阻力及爬坡阻力等，則采用功率吸收加載裝置來模擬。路面模擬是通過滾筒來實現(xiàn)的，即以滾筒的表面取代路面，滾筒的表面相對于汽車作旋轉運動。在系留裝置及車偃等安全措施保障下，通過控制系統(tǒng)可對加載裝置 及慣性模擬系統(tǒng)進行自動或手動控制，以實現(xiàn)對車輛的動力性如加速性能、汽車底盤輸出功率、底盤輸出最大驅動力、滑行性能、車速表校驗、里程表校驗等項目的檢測。 5 黑龍江工程學院本科生 畢業(yè)設計 11 盤測功機總體布置 圖 盤測功機布置示意圖 筒裝置設計 筒參數(shù)選擇與校核 滾筒裝置是測功機的基 本組件，其結構和性能的好壞，將直接影響測功機的測試精度。滾筒采用鋼制空心結構。滾筒直徑、表面狀況是影響測功機性能的主要結構參數(shù)。滾筒直徑決定了車輪與滾筒的接觸狀況。直徑大時，滾筒曲率半徑大，車輪在滾筒上運轉接近在道路上行駛的狀況，滑轉率小，滾動阻力小，測試精度高；滾筒直徑小時，由于接觸比壓大，滑轉率大，滾動阻力大，在高速下會使傳遞功率損失 7 。同時，車輪在小直徑滾筒上滾動時會增加輪胎的摩擦力，長時間的高速運轉會使輪胎表面測試升高到臨界值，導致輪胎早期損壞 。 T 181762007規(guī)定摩托車底盤 測功機滾筒的直徑要大于或等于 400時國標要求測功機的基本當量質量是 100就是要求測功機系統(tǒng)旋轉件的轉動慣量加上滾筒的當量質量飛輪組 升速器 滾 筒 冷卻風機 夾緊裝置 拉壓傳感器 速度傳感器 機架 測功機 黑龍江工程學院本科生 畢業(yè)設計 12 為 100此按照參數(shù)的要求可以設計滾筒的尺寸為：外徑 560徑 532度為 250筒壁厚 14 滾筒表面形式可以為光滑的，也可以是表面經過處理為粗糙的。對于測定或檢驗汽車動力性或模擬汽車行駛工況的測功機上的滾筒，其表面多為光滑的。由于本設計即為測試節(jié)油賽車的性能的轉鼓，采用光滑表面即可滿足其車輪附著力。因此轉鼓表面不采用特殊形式 。 由于滾筒只承受車身的及滾筒自身的重力，只有徑向力而不承受軸向力，所以軸承的形式選擇為深溝球軸承。 的計算 試驗時只有驅動輪在轉鼓上轉動，并按照車輪承載質量平均分配原則，車加載在滾筒上的徑向力及滾筒自身重力和為 G =（ 3） g （ = (100 + 40)g = 1372 N 其中： 滾筒質量，單位 車身質量，單位 g 重力加速度 ,單位 m/ 由于徑向力 372 N，軸向力 。則 r e。由機械設計手冊查得 X=1，Y=0。 當量載荷 P = 1372 N。 考慮到其他車型的需要，故軸承的選擇適當增大些型號，以承受更大的軸向力。初選型號為 6207?；绢~定動載 5500N。 的徑向基本額定動載荷值 61060 （ 上式中 ，所以 C 25500N （ 滿足要求，適用。 黑龍江工程學院本科生 畢業(yè)設計 13 載裝置的選型 用底盤測功機測試節(jié)油車性能和檢測節(jié)油車技術狀況，就必須能模擬車輛在 道路上行駛時所受到的各種阻力。節(jié)油車行駛時內部阻力是因為節(jié)油車傳動系的損 失而引起的，其值在 道路上和測功機上都是一樣的。節(jié)油車在道路上行駛時的外部 阻力就不同于在測功機上運轉時的阻力。在測功機上運轉只有驅動輪轉動，所引起 的外部阻力較在道路上行駛時少，在測功機上不存在節(jié)油車在道路上行駛對所受到的空氣阻力、爬坡阻力，以及從動輪的軸承摩擦、空氣阻力摩擦和滾動阻力。這些外部阻力就靠測功機加載裝置模擬，以使節(jié)油車受力狀況如同在道路上行駛。 常用的測功機有水力測功機、電渦流測功機、電力測功機及磁粉測功機等。這些測功機都是根據(jù)測功機作用力矩與測功機反作用力矩大小相等、方向相反的原理來測 量的 3。 1水力測功機 水力測功機因其單位轉動慣量的扭矩吸收能力強，長期以來成為大功率內燃機試驗優(yōu)先采用的設備。目前主要有定充量水力測功機和變充量水力測功機。定充量水力測功機的吸收腔內始終充滿具有一定壓力的水，通過調節(jié)測功機的閘套開合位置 (即調節(jié)測功機轉子與定子間的工作面積 )來改變測功扭矩大小，這類測功機穩(wěn)定性好，但結構復雜。變充量水力測功機又稱水渦流測功機。它是通過進、出水閥來調節(jié)水力測功機吸功腔內水量的多少，以達到改變其制動扭矩大小的目的。變充量水力測功機工作時水壓高，噪聲大，而且在轉速高、制動扭 矩小的區(qū)段幾乎不能穩(wěn)定工作。 2電渦流測功機 電渦流測功機利用電渦流效應吸收驅動輪輸出轉矩和功率，具有低慣量、高精度、高穩(wěn)定性、結構簡單等特點，適用于操作控制的自動化，并且功率范圍也較寬，轉速較高，響應速度較快，測試工藝比較成熟，是目前各內燃機制造廠主要使用的測功機之一?；谄淞己玫目刂菩?、可調性以及負載穩(wěn)定性，電渦流測功機較合適用于發(fā)動機的開發(fā)和試驗。但是，傳統(tǒng)的電渦流測功機吸收功率較小，技術水平偏低，自動調節(jié)系統(tǒng)動態(tài)結構中“恒流控制”和“恒速控制”兩個調節(jié)閉環(huán)共用一只調節(jié)器，導致恒轉矩控制和恒轉速控制 達不到精度要求。而且，與水力測功機一樣，電渦流測功機只能吸收原動機的功，將其全部轉化為熱能消耗而不能回收，也不能黑龍江工程學院本科生 畢業(yè)設計 14 作為電動機驅動轉鼓工作。由于其性能的限制，使得其精度的提高和實際應用受到限制。 3. 磁粉測功機 磁粉測功機是根據(jù)轉子和外殼內腔之間填充的磁粉微粒處于磁化狀態(tài)后產生的反力矩來測功的。當外殼上的勵磁線圈不通電時，磁粉呈自由狀態(tài)，轉子旋轉時，磁粉受離心力的作用而附在轉子與外殼內腔之間的間隙邊緣，不傳遞轉矩。當線圈通電時，磁粉處于磁化狀態(tài)，沿徑向排列互相吸引，在轉子和外殼內腔之問形成磁粉鏈，而磁粉鏈中微 粒間的引力則構成了制動力矩。這種測功機體積小，轉矩大，在工作區(qū)域內勵磁電流與轉矩近似里線性關系。當勵磁電流不變時，具有等轉矩特性，響應速度快，最大功率下可在任一工況點工作，故特別適合在大轉矩和中、低轉速工況應用。由于高溫會引起磁粉燒結和磁勝退化，故需采取良好的冷卻措施，且不宜長期在高速狀態(tài)下使用 6。 電力測功機的基本結構和普通電機相似，由轉子和定子構成，但與普通電機不同的是這種電力測功機的定子及其外殼不是固定在機座上，而是可以自由擺動。轉子通過軸承支撐在定子外殼上，定子外殼通過滾動軸承浮 動的支撐在支座上，定子外殼與電機底座之間用拉壓傳感器相連接。由于定子用軸承浮動支撐，所以拉壓傳感器產生的轉矩與定子上所作用的轉矩平衡，其大小由拉壓傳感器測出，故也稱為平衡式電力測功機，它分為直流電力測功機和交流電力測功機。 （ 1） 直流電力測功機 直流電力測功機采用復式激勵的直流電機，利用電樞繞組切割磁力線而產生感應電動勢的原理，根據(jù)在不同電磁力作用下所產生大小不同、與轉向相反的制動力矩來控制測功機的運行狀態(tài)。直流測功電機由于控制簡單、調速平滑，性能良好，一直占據(jù)主導地位。然而，直流測功電機結構上存在機械換向 器和電刷，因此具有一些無法克服的固有缺點，如造價偏高，維護困難，壽命短，單機容量和最高電壓以及最高轉速都受到一定的限制等等，導致直流電力測功電機在大容量、高速測功系統(tǒng)中難以廣泛應用。 （ 2） 交流電力測功機 常用的三相交流發(fā)電機可作為最簡單的交流電力測功機。當被測車輛直接驅動轉鼓帶動三相交流發(fā)電機時，其測得的有效功率為： 黑龍江工程學院本科生 畢業(yè)設計 15 co 0 03 e （ 式中： 測得的有效功率，單位 u 交流發(fā)電機的電壓，單位 v； i 交流發(fā)電機的輸出電流，單位 A； 交流發(fā)電機的效率； 交流發(fā)電機的功率因數(shù) 7。 交流電力測功機電機轉子的轉速與轉向與被測動力機械相同時，被測機械輸出接近空載。當三相變頻電源降低頻率，旋轉磁場同步轉速低于測功機轉子轉速時，測功機工作于發(fā)電機狀態(tài)，產生的電磁轉矩方向與被測機械輸出轉矩方向相反，即向被測試機械施加負載。此時，測功機將被測試機械輸出的能量轉換成電能，通輸出給大功 率電阻消耗或者回饋電網。 （ a） 變頻器控制的交流電力測功機轉矩曲線 （ b）能耗制動電阻控制的直流電動測功機轉矩曲線 （ c） 電渦流測功機的轉矩曲線 （ d）水力測功機的轉矩曲線 圖 類測功機轉矩特性曲線 眾所周知，測功機的使用范圍是該測功機的轉矩曲線所包圍的面積。比較圖 前，在小型通用汽油機 (功率在 1 迅速發(fā)展的情況下，一般直流電力測功機或電渦流及水力黑龍江工程學院本科生 畢業(yè)設計 16 測功機無法滿足其臺架試驗的要求， 直流電力測功機的靜摩擦曲線比較高，在 1小型通用汽油機的功率只有 1 能無法拖動電機運轉。電渦流測功機和水力測功機在額定轉速以下，無法恒轉矩調速，小型通用汽油機的轉矩可能在測功機轉矩曲線之外。 與各類水力測功機及電渦測功機相比，交流電力測功機測功范圍寬，而且可在測定原動機性能參數(shù)的同時，還以發(fā)電的形式回收能量；與水力測功機相比，它節(jié)約了水資源及相應的配套設備，試驗場地干凈，對環(huán)境無污染，轉矩控制響應迅速而且測量精度高；與直流電力測功機相比，也無需經常保養(yǎng)，空間小、成本低。另外，平衡式交流 電力測功機還可以作電動機運行來拖動發(fā)動機，實現(xiàn)發(fā)動機電起動、冷磨合、摩擦功率和機械損