北京科技大學(xué)汽車拖拉機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、汽車拖拉機(jī)試驗(yàn)學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、認(rèn)識(shí)和了解汽車傳感器的工作特點(diǎn)和原理，掌握不同傳感器的測(cè)量方法；2、測(cè)試在恒定力矩作用下汽車方向盤的轉(zhuǎn)角；3、了解不同轉(zhuǎn)速下汽車自身X、Y、Z方向的振動(dòng)狀況；4、通過實(shí)驗(yàn)掌握汽車傳感器的基本工作原理和應(yīng)用；二、實(shí)驗(yàn)器材汽車三軸陀螺儀、汽車加速度計(jì)、試驗(yàn)臺(tái)、直流電源、數(shù)字式萬用表、方向盤轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角測(cè)量儀三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）汽車方向盤在恒定力矩輸入下的轉(zhuǎn)角實(shí)驗(yàn)1、測(cè)量汽車方向盤在2N·m恒定力矩輸入下的轉(zhuǎn)角。首先啟動(dòng)汽車，使得直流電源進(jìn)行供電，將方向盤轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角測(cè)量儀固定在汽車方向盤上，接通直流電源，之后將測(cè)量儀上的吸盤吸附在前擋風(fēng)玻璃上2、單方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)

2、量儀上的轉(zhuǎn)盤，輸入恒定力矩2N·m，當(dāng)測(cè)量儀上的轉(zhuǎn)矩讀數(shù)固定在2N·m時(shí)，讀取測(cè)量儀上的角度示數(shù)并記錄；使汽車方向盤復(fù)位，沿反方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量儀上的轉(zhuǎn)盤，同樣輸入恒定力矩2N·m，當(dāng)測(cè)量儀上的轉(zhuǎn)矩示數(shù)穩(wěn)定在2N·m時(shí)，讀取測(cè)量儀上的角度示數(shù)并記錄3、重復(fù)第2步，再次測(cè)量2組數(shù)據(jù)（2）汽車在不同轉(zhuǎn)速下車身在X、Y、Z方向的振動(dòng)狀況實(shí)驗(yàn)1、首先將三軸陀螺儀以及汽車加速度計(jì)等傳感器連接在汽車指定位置，連接好測(cè)量電路，接通電源 2、測(cè)量汽車在怠速（600r/min）狀況下汽車X、Y、Z方向的加速度數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化，并通過計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)化為“加速度頻率”數(shù)據(jù)記錄下來3、測(cè)量

3、汽車在1500r/min轉(zhuǎn)速下汽車X、Y、Z方向的加速度數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化，重復(fù)第2步的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4、測(cè)量汽車在3000r/min轉(zhuǎn)速下汽車X、Y、Z方向的加速度數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化，重復(fù)第2步的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（1）在2N·m的恒定力矩輸入下，第一組數(shù)據(jù)汽車方向盤轉(zhuǎn)角平均值1=（15+75）/2=45°第二組數(shù)據(jù)汽車方向盤轉(zhuǎn)角平均值2=（3+80）/2=41.5°第三組數(shù)據(jù)汽車方向盤轉(zhuǎn)角平均值3=（14+83）/2=48.5°（2）以下是汽車在不同轉(zhuǎn)速下各方向的加速度頻率圖（即振動(dòng)狀況）怠速（600r/min）頻譜圖X方向局部放大視圖Y方向局部放大視圖

4、Z方向局部放大視圖1500r/min頻譜圖X方向局部放大視圖Y方向局部放大視圖Z方向局部放大視圖3000r/min頻譜圖X方向局部放大視圖Y方向局部放大視圖Z方向局部放大視圖五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果（1）實(shí)驗(yàn)一結(jié)果：從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中可以看出，對(duì)汽車方向盤輸入2N·m的恒定扭矩時(shí)，方向盤轉(zhuǎn)角在45°左右，但從不同組的結(jié)果可以看出，考慮到其他因素的影響，轉(zhuǎn)角會(huì)有一定的波動(dòng)，但總體來說轉(zhuǎn)角在45°附近。（2）實(shí)驗(yàn)二結(jié)果：從第四項(xiàng)的各種頻譜圖中可以看出當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在600r/min時(shí)，對(duì)于X方向，當(dāng)頻率為20Hz時(shí)，汽車在該方向的加速度最大，約為0.031m/s2，也即振動(dòng)最為明顯，

5、當(dāng)振動(dòng)頻率高于這頻率或低于這一頻率時(shí)，汽車在該方向的加速度會(huì)顯著下降，也即振動(dòng)不明顯；對(duì)于Y方向，當(dāng)頻率在20Hz時(shí)，汽車在此方向的加速度最大，約為0.0125m/s2,也即振動(dòng)最為劇烈，當(dāng)振動(dòng)頻率在0-800Hz時(shí)，振動(dòng)比較明顯，特別的，頻率為450Hz和750Hz時(shí)，加速度較其他頻率大，振動(dòng)稍劇烈，當(dāng)頻率大于800Hz時(shí)，振動(dòng)明顯下降；對(duì)于Z方向，當(dāng)頻率為25Hz時(shí)，該方向的加速度數(shù)值最大，約為0.034m/s2，振動(dòng)最為明顯，當(dāng)頻率高于這一頻率或者低于這一頻率時(shí)，振動(dòng)加速度明顯下降，也即振動(dòng)狀況不明顯?？傮w來看，在此轉(zhuǎn)速下，X、Z方向振動(dòng)尤為明顯。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在1500r/min時(shí)，對(duì)于

6、X方向，當(dāng)頻率為15Hz和50Hz時(shí)，加速度值為局部峰值，分別為0.027m/s2和0.031m/s2，振動(dòng)比較明顯，而在其他頻率下，加速度則顯著下降，振動(dòng)不明顯；對(duì)于Y方向，很明顯從頻譜圖中可以看出，圖中出現(xiàn)了4個(gè)峰值，對(duì)應(yīng)頻率分別為20Hz、410Hz、575Hz和755Hz，振動(dòng)顯著，加速度最大值為0.026m/s2，而在其他頻率下，振動(dòng)加速度顯著下降，振動(dòng)相對(duì)不明顯；而對(duì)于Z方向，當(dāng)頻率為410Hz時(shí)，振動(dòng)加速度達(dá)到峰值為0.0141m/s2，振動(dòng)最為劇烈，在低頻段，振動(dòng)加速度較大，振動(dòng)相對(duì)高頻段更為明顯?？傮w來看，在此轉(zhuǎn)速下X、Y方向振動(dòng)更為明顯。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在3000r/min時(shí)，

7、在X方向，當(dāng)頻率為95Hz時(shí)，加速度達(dá)到峰值，為0.042m/s2，振動(dòng)尤為明顯，頻譜圖總共有3個(gè)峰值，另外兩個(gè)峰值出現(xiàn)在385Hz和775Hz處，振動(dòng)稍強(qiáng)烈，總體來看低頻振動(dòng)更為劇烈，高頻段振動(dòng)不明顯；在Y方向，當(dāng)頻率分別為95Hz、385Hz和750Hz時(shí)，對(duì)應(yīng)的加速度分別達(dá)到各自的峰值，但峰值加速度數(shù)值上相對(duì)于X方向偏小，在Z方向，當(dāng)頻率分別為95Hz和385Hz時(shí)，加速度分別達(dá)到各自的峰值，但與Y方向一樣，加速度最大值與X方向加速度最大值相比要小得多，因此雖然在X、Y、Z方向均有振動(dòng)明顯所對(duì)應(yīng)的頻率，但X方向振動(dòng)最為劇烈。六、分析與討論（1）實(shí)驗(yàn)一分析與討論：從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，不同組在同

8、樣的轉(zhuǎn)矩輸入下方向盤的轉(zhuǎn)角總體在某一確定值附近波動(dòng)，但仍然存在偏差，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能有如下：1.實(shí)驗(yàn)儀器本身精度產(chǎn)生的誤差；2.實(shí)驗(yàn)過程中顯示屏上示數(shù)的不穩(wěn)定引起的讀數(shù)的誤差，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果受影響；3.實(shí)驗(yàn)方法本身存在對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響的因素，如取平均值雖然可以消除一定的誤差，但并不能完全保證實(shí)驗(yàn)的精度；4其他非人為因素如溫度對(duì)傳感器之類的電子元件的影響造成了實(shí)驗(yàn)的誤差（2）實(shí)驗(yàn)二分析與討論：當(dāng)轉(zhuǎn)速為600r/min時(shí)，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析可知X、Y、Z方向均出現(xiàn)了明顯高于其他頻率下對(duì)應(yīng)的加速度的峰值加速度，當(dāng)汽車頻率和激勵(lì)頻率相同或者十分接近時(shí)，其振動(dòng)便會(huì)顯著增加。因此，X、Y方向頻率為20Hz以及Z方向頻率為25Hz時(shí)，均出現(xiàn)振動(dòng)更為劇烈的現(xiàn)象，汽車加速度顯著增大。而對(duì)于其他頻率，振動(dòng)并不明顯。當(dāng)轉(zhuǎn)速為1500r/min時(shí)，汽車X、Y方向均出現(xiàn)多個(gè)峰值加速度，且高于Z方向的峰值加速度，并且Y、Z方向均表現(xiàn)出了明顯的高頻振動(dòng)當(dāng)轉(zhuǎn)速為3000r/min時(shí)，汽車也在X、Y、Z方向表現(xiàn)出明顯的高頻振動(dòng)由于實(shí)驗(yàn)所用汽車本身就是一個(gè)復(fù)雜的多質(zhì)量