汽車測試技術(shù) 第九章

1、第九章第九章 測試技術(shù)汽車上的應(yīng)用測試技術(shù)汽車上的應(yīng)用熟悉發(fā)動機(jī)的測試平臺；熟悉發(fā)動機(jī)的測試平臺；了解汽車振動測試；了解汽車振動測試；熟悉汽車底盤測功；熟悉汽車底盤測功；123學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求發(fā)動機(jī)的測試平臺發(fā)動機(jī)的測試平臺 有：有：動力性指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)、振動與噪聲、排放動力性指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)、振動與噪聲、排放性能指標(biāo)性能指標(biāo)等，按最新國家標(biāo)準(zhǔn)等，按最新國家標(biāo)準(zhǔn)汽車發(fā)動機(jī)性能試驗方汽車發(fā)動機(jī)性能試驗方法法(GB/T 182972005)規(guī)定，發(fā)動機(jī)的性能參數(shù)大部規(guī)定，發(fā)動機(jī)的性能參數(shù)大部分都是在發(fā)動機(jī)試驗臺架上在各種穩(wěn)定工況下測得的。分都是在發(fā)動機(jī)試驗臺架上在各種穩(wěn)定工況下測得的。 一個完整

2、的發(fā)動機(jī)試驗臺應(yīng)包括一個完整的發(fā)動機(jī)試驗臺應(yīng)包括測功器測功器、試驗用發(fā)試驗用發(fā)動機(jī)動機(jī)、固定用的基座固定用的基座、聯(lián)軸器聯(lián)軸器、燃料消耗量測量儀燃料消耗量測量儀、發(fā)發(fā)動機(jī)狀態(tài)監(jiān)測儀表動機(jī)狀態(tài)監(jiān)測儀表、控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)等。等。 v 發(fā)動機(jī)的主要性能指標(biāo)發(fā)動機(jī)的主要性能指標(biāo)v 發(fā)動機(jī)試驗臺的構(gòu)成發(fā)動機(jī)試驗臺的構(gòu)成v 發(fā)動機(jī)試驗臺的一般要求發(fā)動機(jī)試驗臺的一般要求1、發(fā)動機(jī)應(yīng)安裝方便發(fā)動機(jī)應(yīng)安裝方便，在一定功率和轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)能試驗，在一定功率和轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)能試驗不同類型的發(fā)動機(jī)，有一定的通用性。不同類型的發(fā)動機(jī)，有一定的通用性。2、試驗條件與裝車條件盡量一致試驗條件與裝車條件盡量一致。發(fā)動機(jī)應(yīng)帶有國家標(biāo)。

3、發(fā)動機(jī)應(yīng)帶有國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的附件，包括空氣濾清器和排氣消聲器等。準(zhǔn)中規(guī)定的附件，包括空氣濾清器和排氣消聲器等。3、試驗設(shè)備和測量儀表的精度和安裝位置應(yīng)符合國家標(biāo)試驗設(shè)備和測量儀表的精度和安裝位置應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求準(zhǔn)的要求，以保證正確測量及不同的試驗臺測量時的，以保證正確測量及不同的試驗臺測量時的可比性。可比性。 4、采用先進(jìn)的測試技術(shù)和儀表，、采用先進(jìn)的測試技術(shù)和儀表，實現(xiàn)測試自動化實現(xiàn)測試自動化。 發(fā)動機(jī)的測試平臺發(fā)動機(jī)的測試平臺v 發(fā)動機(jī)試驗臺的組成發(fā)動機(jī)試驗臺的組成發(fā)動機(jī)的測試平臺發(fā)動機(jī)的測試平臺u 測功器及控制系統(tǒng)測功器及控制系統(tǒng)測功器給發(fā)動機(jī)加負(fù)載，測功器給發(fā)動機(jī)加負(fù)載，模擬汽車實

4、際行駛時的道模擬汽車實際行駛時的道路阻力和載重量。路阻力和載重量。測控系統(tǒng)對發(fā)動機(jī)形成穩(wěn)定的測控系統(tǒng)對發(fā)動機(jī)形成穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)工況，并通過直接測量發(fā)運轉(zhuǎn)工況，并通過直接測量發(fā)動機(jī)的動機(jī)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，間接，間接得出發(fā)動機(jī)的功率。得出發(fā)動機(jī)的功率。v 發(fā)動機(jī)試驗臺的組成發(fā)動機(jī)試驗臺的組成發(fā)動機(jī)的測試平臺發(fā)動機(jī)的測試平臺u 發(fā)動機(jī)臺架發(fā)動機(jī)臺架發(fā)動機(jī)通過發(fā)動機(jī)通過聯(lián)軸器聯(lián)軸器與測功器與測功器相連，由支架支撐發(fā)動機(jī)并相連，由支架支撐發(fā)動機(jī)并固定在底座上。支架與發(fā)動固定在底座上。支架與發(fā)動機(jī)之間有機(jī)之間有彈性減振塊彈性減振塊。v 發(fā)動機(jī)試驗臺的組成發(fā)動機(jī)試驗臺的組成發(fā)動機(jī)的測試平臺發(fā)動機(jī)的

5、測試平臺u 燃料消耗量測量儀燃料消耗量測量儀燃料消耗量燃料消耗量是發(fā)動機(jī)的是發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)性指標(biāo)，必須準(zhǔn)確測量。燃，必須準(zhǔn)確測量。燃料消耗量測量儀有兩個作用：料消耗量測量儀有兩個作用：提供燃料給發(fā)動機(jī)并測量發(fā)提供燃料給發(fā)動機(jī)并測量發(fā)動機(jī)的燃料消耗量。動機(jī)的燃料消耗量。v 發(fā)動機(jī)試驗臺的組成發(fā)動機(jī)試驗臺的組成發(fā)動機(jī)的測試平臺發(fā)動機(jī)的測試平臺u 空氣消耗量測量儀空氣消耗量測量儀測量進(jìn)氣流量的目的是計算測量進(jìn)氣流量的目的是計算空燃比空燃比，通過空燃比的值可，通過空燃比的值可分析發(fā)動機(jī)的燃燒過程分析發(fā)動機(jī)的燃燒過程。v 發(fā)動機(jī)試驗臺的組成發(fā)動機(jī)試驗臺的組成發(fā)動機(jī)的測試平臺發(fā)動機(jī)的測試平臺u 進(jìn)

6、排氣系統(tǒng)進(jìn)排氣系統(tǒng)進(jìn)氣系統(tǒng)包括進(jìn)氣系統(tǒng)包括空氣流量計空氣流量計和和空氣濾清器空氣濾清器。進(jìn)氣系統(tǒng)能供。進(jìn)氣系統(tǒng)能供應(yīng)發(fā)動機(jī)完全燃燒時所需的應(yīng)發(fā)動機(jī)完全燃燒時所需的新鮮空氣量，能測量空氣流新鮮空氣量，能測量空氣流量，進(jìn)氣噪聲小。量，進(jìn)氣噪聲小。排氣系統(tǒng)由排氣系統(tǒng)由排氣消聲器排氣消聲器和和催催化反應(yīng)器化反應(yīng)器組成，應(yīng)保持發(fā)動組成，應(yīng)保持發(fā)動機(jī)手冊上規(guī)定的排氣背壓。機(jī)手冊上規(guī)定的排氣背壓。如果達(dá)不到規(guī)定值，在排氣如果達(dá)不到規(guī)定值，在排氣管中加裝背壓調(diào)節(jié)閥，并用管中加裝背壓調(diào)節(jié)閥，并用壓差計測量排氣背壓。壓差計測量排氣背壓。v 發(fā)動機(jī)試驗臺的組成發(fā)動機(jī)試驗臺的組成發(fā)動機(jī)的測試平臺發(fā)動機(jī)的測試平臺u 冷

7、卻液溫控系統(tǒng)冷卻液溫控系統(tǒng)國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定正常試驗中冷國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定正常試驗中冷卻液溫度卻液溫度保持在一定溫度范圍保持在一定溫度范圍之間。為達(dá)到這個要求，試驗之間。為達(dá)到這個要求，試驗臺有專門的冷卻液系統(tǒng)，包括臺有專門的冷卻液系統(tǒng)，包括水箱、加溫器、散熱器、溫度水箱、加溫器、散熱器、溫度計和溫度控制器。計和溫度控制器。 2 作用：作用： 是把受熱機(jī)件感受的多余熱量散發(fā)到大氣中去，以保證是把受熱機(jī)件感受的多余熱量散發(fā)到大氣中去，以保證發(fā)動機(jī)在正常溫度下工作。發(fā)動機(jī)在正常溫度下工作。u 冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)1 組成：組成：由水泵、散熱器、由水泵、散熱器、氣缸體和氣缸蓋鑄氣缸體和氣缸蓋鑄出的空腔出的空腔水

8、套、水套、風(fēng)扇、氣缸體放水風(fēng)扇、氣缸體放水閥等組成。閥等組成。發(fā)動機(jī)的測試平臺發(fā)動機(jī)的測試平臺v 發(fā)動機(jī)試驗臺的組成發(fā)動機(jī)試驗臺的組成發(fā)動機(jī)的測試平臺發(fā)動機(jī)的測試平臺u 潤滑油溫控系統(tǒng)潤滑油溫控系統(tǒng)發(fā)動機(jī)在額定功率下工作時，發(fā)動機(jī)在額定功率下工作時，潤滑油溫度上升很快，國家標(biāo)潤滑油溫度上升很快，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定準(zhǔn)規(guī)定潤滑油的工作溫度應(yīng)在潤滑油的工作溫度應(yīng)在一定的溫度范圍內(nèi)一定的溫度范圍內(nèi)。因此需將。因此需將過熱的潤滑油送入機(jī)油散熱器過熱的潤滑油送入機(jī)油散熱器中，待降溫后再進(jìn)入發(fā)動機(jī)。中，待降溫后再進(jìn)入發(fā)動機(jī)。圖圖9-2 一套典型的發(fā)動機(jī)測量系統(tǒng)一套典型的發(fā)動機(jī)測量系統(tǒng)發(fā)動機(jī)的測試平臺發(fā)動機(jī)的測試平

9、臺u 動態(tài)仿真試驗臺動態(tài)仿真試驗臺發(fā)動機(jī)的測試平臺發(fā)動機(jī)的測試平臺 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的汽車國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的汽車動力性動力性、安全性安全性、排放性能排放性能指指標(biāo)檢測都是在標(biāo)檢測都是在轉(zhuǎn)鼓試驗臺上轉(zhuǎn)鼓試驗臺上進(jìn)行的。進(jìn)行的。 動態(tài)仿真試驗技術(shù)動態(tài)仿真試驗技術(shù)能夠模擬車輛行駛的各種過程，能夠模擬車輛行駛的各種過程，如起步、換擋、變速、制動和停車等。在發(fā)動機(jī)試驗臺如起步、換擋、變速、制動和停車等。在發(fā)動機(jī)試驗臺架上再現(xiàn)實際運行工況。架上再現(xiàn)實際運行工況。 動態(tài)仿真試驗臺只需在原有試驗系統(tǒng)上動態(tài)仿真試驗臺只需在原有試驗系統(tǒng)上加裝控制軟加裝控制軟件件，即可實現(xiàn)動態(tài)仿真的要求，但，即可實現(xiàn)動態(tài)仿真的要求，但對測

10、功器的要求很高對測功器的要求很高，具有倒拖功能，響應(yīng)快，轉(zhuǎn)動慣量小，帶有發(fā)動機(jī)節(jié)氣具有倒拖功能，響應(yīng)快，轉(zhuǎn)動慣量小，帶有發(fā)動機(jī)節(jié)氣門控制系統(tǒng)。門控制系統(tǒng)。 動態(tài)仿真試驗系統(tǒng)是動態(tài)仿真試驗系統(tǒng)是高速動態(tài)的高速動態(tài)的、非線性的非線性的、多參多參數(shù)數(shù)的控制系統(tǒng)：的控制系統(tǒng)： 系統(tǒng)的輸入量是系統(tǒng)的輸入量是車速車速和和道路條件道路條件； 控制量是控制量是測功器負(fù)載測功器負(fù)載和和發(fā)動機(jī)節(jié)氣門位置發(fā)動機(jī)節(jié)氣門位置； 輸出量是輸出量是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和和制動轉(zhuǎn)矩制動轉(zhuǎn)矩。1 傳感器傳感器部分部分 用來檢測轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和節(jié)氣門位置。用來檢測轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和節(jié)氣門位置。2 控制器控制器部分部分 根據(jù)計算結(jié)果，向執(zhí)行

11、器發(fā)送控制信號。根據(jù)計算結(jié)果，向執(zhí)行器發(fā)送控制信號。3 執(zhí)行器執(zhí)行器部分部分 根據(jù)控制信號調(diào)節(jié)測功器負(fù)載和發(fā)動機(jī)節(jié)根據(jù)控制信號調(diào)節(jié)測功器負(fù)載和發(fā)動機(jī)節(jié)氣門位置。氣門位置。 控制系統(tǒng)包括三個部分：控制系統(tǒng)包括三個部分：發(fā)動機(jī)的測試平臺發(fā)動機(jī)的測試平臺發(fā)動機(jī)的測試平臺發(fā)動機(jī)的測試平臺圖圖9-3 發(fā)動機(jī)動態(tài)仿真試驗系統(tǒng)原理圖發(fā)動機(jī)動態(tài)仿真試驗系統(tǒng)原理圖v 溫度測量溫度測量發(fā)動機(jī)的測試平臺發(fā)動機(jī)的測試平臺l 溫度測量是發(fā)動機(jī)測試的主要項目之一溫度測量是發(fā)動機(jī)測試的主要項目之一，在發(fā)動機(jī)中，在發(fā)動機(jī)中，環(huán)境溫度、進(jìn)氣溫度、排氣溫度、缸內(nèi)燃燒氣體溫度、環(huán)境溫度、進(jìn)氣溫度、排氣溫度、缸內(nèi)燃燒氣體溫度、冷卻液

12、溫度、潤滑油溫度、測功器冷卻液溫度、燃油冷卻液溫度、潤滑油溫度、測功器冷卻液溫度、燃油溫度等都是影響發(fā)動機(jī)性能的重要參數(shù)。溫度等都是影響發(fā)動機(jī)性能的重要參數(shù)。l 溫度測量用傳感器按測量方式一般有溫度測量用傳感器按測量方式一般有接觸式傳感器接觸式傳感器和和非接觸式傳感器非接觸式傳感器兩種。根據(jù)測試系統(tǒng)選用相應(yīng)的溫度兩種。根據(jù)測試系統(tǒng)選用相應(yīng)的溫度傳感器傳感器。 熱電偶溫度計熱電偶溫度計 熱電偶溫度計是目前溫度測量中應(yīng)用極為廣泛的一種溫度熱電偶溫度計是目前溫度測量中應(yīng)用極為廣泛的一種溫度測量系統(tǒng)。其工作原理是基于物體的測量系統(tǒng)。其工作原理是基于物體的熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)。 發(fā)動機(jī)臺架測試系統(tǒng)中，一般需

13、測定的壓力參數(shù)有：發(fā)動機(jī)臺架測試系統(tǒng)中，一般需測定的壓力參數(shù)有：潤滑油壓力，大氣壓力、進(jìn)氣壓力、排氣背壓、曲軸箱壓潤滑油壓力，大氣壓力、進(jìn)氣壓力、排氣背壓、曲軸箱壓力、缸內(nèi)壓力、進(jìn)氣真空度、測功機(jī)冷卻水壓等。力、缸內(nèi)壓力、進(jìn)氣真空度、測功機(jī)冷卻水壓等。 v 壓力測量壓力測量發(fā)動機(jī)的測試平臺發(fā)動機(jī)的測試平臺應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器 壓阻式傳感器壓阻式傳感器壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器 在發(fā)動機(jī)的試驗中，需要進(jìn)行各種液體和氣體的在發(fā)動機(jī)的試驗中，需要進(jìn)行各種液體和氣體的流量測量，包括：燃油消耗量、潤滑油流量、冷卻液流量測量，包括：燃油消耗量、潤滑油流量、冷卻液流量、空氣進(jìn)氣量、排氣流量

14、、曲軸箱漏氣量等。流量、空氣進(jìn)氣量、排氣流量、曲軸箱漏氣量等。 常用流量測量方法一般分為常用流量測量方法一般分為容積型容積型、速度型速度型和和質(zhì)質(zhì)量型量型三類。一般根據(jù)被測介質(zhì)的性質(zhì)、流量計用途、三類。一般根據(jù)被測介質(zhì)的性質(zhì)、流量計用途、工況條件、安裝條件、振動情況等進(jìn)行合理選用。工況條件、安裝條件、振動情況等進(jìn)行合理選用。v 流量測量流量測量 發(fā)動機(jī)的測試平臺發(fā)動機(jī)的測試平臺v 轉(zhuǎn)速和功率測量轉(zhuǎn)速和功率測量 在發(fā)動機(jī)試驗研究中，在發(fā)動機(jī)試驗研究中，轉(zhuǎn)速是一個重要的特性參轉(zhuǎn)速是一個重要的特性參數(shù)數(shù)。發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速的測量，可以用來計算發(fā)動機(jī)的。發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速的測量，可以用來計算發(fā)動機(jī)的有效功率；

15、也可以由此判定或控制發(fā)動機(jī)工況的穩(wěn)定有效功率；也可以由此判定或控制發(fā)動機(jī)工況的穩(wěn)定程度。程度。 轉(zhuǎn)速的測量轉(zhuǎn)速的測量 按照測量方法分類可分為儀表直接與被測旋轉(zhuǎn)軸按照測量方法分類可分為儀表直接與被測旋轉(zhuǎn)軸接觸測量的接觸測量的接觸法接觸法，儀表不與被測旋轉(zhuǎn)軸接觸的，儀表不與被測旋轉(zhuǎn)軸接觸的非接非接觸法觸法，以及從轉(zhuǎn)軸以外的檢測的方法等。，以及從轉(zhuǎn)軸以外的檢測的方法等。 發(fā)動機(jī)的測試平臺發(fā)動機(jī)的測試平臺轉(zhuǎn)速的測量轉(zhuǎn)速的測量功率的測量功率的測量 功率的測量通常采用功率的測量通常采用間接測量間接測量的方法，即直接測出的方法，即直接測出發(fā)動機(jī)輸出軸的發(fā)動機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速后通過計算得出后通過計

16、算得出 式中式中 T（Nm）為轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速）為轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速n（r/min），功率），功率P(kW) 9550TnP v 轉(zhuǎn)速和功率測量轉(zhuǎn)速和功率測量 發(fā)動機(jī)的測試平臺發(fā)動機(jī)的測試平臺汽車振動的測試汽車振動的測試 汽車振動是影響汽車性能的重要因素汽車振動是影響汽車性能的重要因素，這種振動會嚴(yán)，這種振動會嚴(yán)重地影響汽車的平順性和操縱穩(wěn)定性以及汽車零部件重地影響汽車的平順性和操縱穩(wěn)定性以及汽車零部件的疲勞壽命。的疲勞壽命。u 懸架懸架是汽車的是汽車的車架車架與與車橋或車輪車橋或車輪之間的一切之間的一切傳力連接裝置的總稱。傳力連接裝置的總稱。u 其其作用作用是傳遞作用在是傳遞作用在車輪和車架之間的力和車輪

17、和車架之間的力和力扭，并且緩沖由不平力扭，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力，并衰減由此引沖擊力，并衰減由此引起的震動，以保證汽車起的震動，以保證汽車能能平順平順地行駛。地行駛。 汽車振動的測試汽車振動的測試 振動的振動的幅值幅值、頻率頻率和和相位相位是振動的三個基本參數(shù)，稱為振是振動的三個基本參數(shù)，稱為振動三要素。只要測定這三個要素，也就決定了整個振動運動三要素。只要測定這三個要素，也就決定了整個振動運動。另外還有速度、加速度等參數(shù)。動。另外還有速度、加速度等參數(shù)。 汽車振動的測試汽車振動的測試 進(jìn)行汽車懸架性能試驗研究的關(guān)鍵是建立一套由進(jìn)行汽車懸架性能試驗研究的關(guān)

18、鍵是建立一套由振動試驗振動試驗臺臺、測控裝置測控裝置及及數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理組成的組成的懸架性能測控分析系統(tǒng)懸架性能測控分析系統(tǒng)。 電動式振動臺電動式振動臺 電控液壓伺服試驗臺電控液壓伺服試驗臺 機(jī)械式懸架性能試驗臺機(jī)械式懸架性能試驗臺 機(jī)械式懸架性能試驗臺的激振裝置通常是由機(jī)械式懸架性能試驗臺的激振裝置通常是由帶有旋轉(zhuǎn)慣量帶有旋轉(zhuǎn)慣量的電動機(jī)的電動機(jī)和和產(chǎn)生振動的機(jī)械機(jī)構(gòu)產(chǎn)生振動的機(jī)械機(jī)構(gòu)構(gòu)成。構(gòu)成。 機(jī)械式懸架性能試驗臺機(jī)械式懸架性能試驗臺 其其基本檢測過程基本檢測過程是：電動機(jī)帶動振動機(jī)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后是：電動機(jī)帶動振動機(jī)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后斷電，激振臺的振動機(jī)構(gòu)在旋轉(zhuǎn)慣量的帶動下產(chǎn)生一個從斷電，激振臺

19、的振動機(jī)構(gòu)在旋轉(zhuǎn)慣量的帶動下產(chǎn)生一個從高頻到低頻高頻到低頻的頻率掃描過程的頻率掃描過程(230Hz)。 圖9-4 機(jī)械式懸架性能試驗臺原理在這個過程中，當(dāng)在這個過程中，當(dāng)激振頻率激振頻率與與懸架固有頻率重合懸架固有頻率重合時，便會發(fā)時，便會發(fā)生生共振共振，通過，通過位移或力的信號位移或力的信號測出共振頻率測出共振頻率，并得出位移或，并得出位移或力的大小變化，給出振動衰減力的大小變化，給出振動衰減過程中振幅包絡(luò)線的形狀，以過程中振幅包絡(luò)線的形狀，以便與標(biāo)準(zhǔn)的形狀進(jìn)行比較，從便與標(biāo)準(zhǔn)的形狀進(jìn)行比較，從而發(fā)現(xiàn)懸架性能存在的問題，而發(fā)現(xiàn)懸架性能存在的問題，進(jìn)而判斷懸架性能的好壞。進(jìn)而判斷懸架性能的好壞

20、。 共振時的頻率的大小直接反映共振時的頻率的大小直接反映懸架剛度的大小懸架剛度的大小 1213Hz的是低剛度懸架；的是低剛度懸架； 1516Hz的是中等剛度的懸架；的是中等剛度的懸架； 1819Hz的為高剛度懸架。的為高剛度懸架。頻率和振幅可調(diào)的機(jī)械式試驗臺頻率和振幅可調(diào)的機(jī)械式試驗臺v 試驗臺構(gòu)成和工作原理試驗臺構(gòu)成和工作原理 試驗臺由試驗臺由激振臺激振臺、計算機(jī)檢測控制系統(tǒng)計算機(jī)檢測控制系統(tǒng)、計算機(jī)試驗計算機(jī)試驗數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和和附屬設(shè)備附屬設(shè)備4個部分組成。個部分組成。 工作原理工作原理為：電動機(jī)通電旋為：電動機(jī)通電旋轉(zhuǎn)，使激振臺振動，試驗臺轉(zhuǎn)，使激振臺振動，試驗臺的振動頻率、

21、掃頻時間和振的振動頻率、掃頻時間和振動幅值由計算機(jī)進(jìn)行控制，動幅值由計算機(jī)進(jìn)行控制，通過對左右輪振動頻率的不通過對左右輪振動頻率的不同組合來模擬實際的路面輸同組合來模擬實際的路面輸入，從而使測試系統(tǒng)滿足汽入，從而使測試系統(tǒng)滿足汽車懸架特性測試的要求。車懸架特性測試的要求。頻率調(diào)節(jié)：頻率調(diào)節(jié)：試驗臺采用的是感應(yīng)式電動機(jī)，通過變頻調(diào)試驗臺采用的是感應(yīng)式電動機(jī)，通過變頻調(diào)速改變它的轉(zhuǎn)速，使振動臺產(chǎn)生不同頻率的振動。速改變它的轉(zhuǎn)速，使振動臺產(chǎn)生不同頻率的振動。 頻率和振幅可調(diào)的機(jī)械式試驗臺頻率和振幅可調(diào)的機(jī)械式試驗臺異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式：異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式： n =n1(1-s)=60f1(1-s)

22、/p 式中：式中：p電動機(jī)極對數(shù)電動機(jī)極對數(shù) s轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率 f1電源頻率電源頻率(Hz) 調(diào)速的途徑調(diào)速的途徑有三種：有三種： 改變極對數(shù)改變極對數(shù)p改變電源頻率改變電源頻率f1改變轉(zhuǎn)差率改變轉(zhuǎn)差率 采用采用計算機(jī)計算機(jī)來控制變頻調(diào)速器以達(dá)到控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制變頻調(diào)速器以達(dá)到控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 選變頻器選變頻器正常工作需要的信號有四個：正常工作需要的信號有四個：啟動啟動、正反正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)、頻率大小頻率大小以及以及變頻器模式選擇信號變頻器模式選擇信號。計算機(jī)輸出變。計算機(jī)輸出變頻器的某些控制信號，必須通過頻器的某些控制信號，必須通過D/A轉(zhuǎn)換卡轉(zhuǎn)換為模擬轉(zhuǎn)換卡轉(zhuǎn)換為模擬量才會對變頻器起作用。量才

23、會對變頻器起作用。 頻率和振幅可調(diào)的機(jī)械式試驗臺頻率和振幅可調(diào)的機(jī)械式試驗臺振幅調(diào)節(jié)：振幅調(diào)節(jié)：試驗臺的振動是通過電動機(jī)帶動偏心凸輪來試驗臺的振動是通過電動機(jī)帶動偏心凸輪來實現(xiàn)的。通過驅(qū)動器件改變試驗臺與激振源的接觸位置，實現(xiàn)的。通過驅(qū)動器件改變試驗臺與激振源的接觸位置，從而改變試驗臺的振幅。從而改變試驗臺的振幅。 頻率和振幅可調(diào)的機(jī)械式試驗臺頻率和振幅可調(diào)的機(jī)械式試驗臺圖圖9-7 振幅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)簡圖振幅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)簡圖激振源振動，帶動激振源振動，帶動1點振動，該點產(chǎn)生點振動，該點產(chǎn)生位移位移x1等于試驗臺等于試驗臺激振器的振動幅值激振器的振動幅值是是定值定值，不隨位置，不隨位置的改變而變化。的改變

24、而變化。步進(jìn)電機(jī)帶動絲桿轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)帶動絲桿轉(zhuǎn)動改變動改變1點的位置，點的位置，使使n1發(fā)生變化。發(fā)生變化。2211xnxn隨著隨著n1的連續(xù)變化，振動臺振幅在一定范的連續(xù)變化，振動臺振幅在一定范圍內(nèi)得到了任意控制。圍內(nèi)得到了任意控制。 v 硬件介紹硬件介紹頻率和振幅可調(diào)的機(jī)械式試驗臺頻率和振幅可調(diào)的機(jī)械式試驗臺（1）壓電式加速度傳感器壓電式加速度傳感器 壓電式加速度傳感器頻率響應(yīng)壓電式加速度傳感器頻率響應(yīng)范圍寬，尺寸小，重量輕，安裝方便，測量點的位置比較范圍寬，尺寸小，重量輕，安裝方便，測量點的位置比較精確，對結(jié)構(gòu)的附加質(zhì)量影響也較小。精確，對結(jié)構(gòu)的附加質(zhì)量影響也較小。 （2）電荷放大器電荷放

25、大器 由于所用的壓電式加速度傳感器內(nèi)阻很由于所用的壓電式加速度傳感器內(nèi)阻很大，所以在振動測量中，經(jīng)常要配用電荷放大器作為前置大，所以在振動測量中，經(jīng)常要配用電荷放大器作為前置放大。放大器應(yīng)該具有使用頻率寬，動態(tài)范圍大以及相頻放大。放大器應(yīng)該具有使用頻率寬，動態(tài)范圍大以及相頻特性好等特點。特性好等特點。（3）電機(jī)調(diào)速器電機(jī)調(diào)速器 （4）A/D卡和卡和D/A卡卡 （5）步進(jìn)電動機(jī)步進(jìn)電動機(jī) 頻率和振幅可調(diào)的機(jī)械式試驗臺頻率和振幅可調(diào)的機(jī)械式試驗臺v 測試系統(tǒng)的控制方法測試系統(tǒng)的控制方法1 開環(huán)控制開環(huán)控制 在本測試系統(tǒng)中，需要用計算機(jī)來控制變頻器的在本測試系統(tǒng)中，需要用計算機(jī)來控制變頻器的輸出改變

26、試驗臺的振動頻率，通過計算機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)改變輸出改變試驗臺的振動頻率，通過計算機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)改變試驗臺的振幅，使試驗臺的頻率和振幅達(dá)到任意控制。試驗臺的振幅，使試驗臺的頻率和振幅達(dá)到任意控制。2 閉環(huán)控制閉環(huán)控制 利用利用偏差偏差來產(chǎn)生控制作用，進(jìn)而消除或減小偏差。來產(chǎn)生控制作用，進(jìn)而消除或減小偏差。閉環(huán)控制系統(tǒng)的一個閉環(huán)控制系統(tǒng)的一個突出優(yōu)點突出優(yōu)點就是不管由于干擾或由于系統(tǒng)就是不管由于干擾或由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)變化所引起的被控量偏離給定值，都會產(chǎn)生控制作結(jié)構(gòu)參數(shù)變化所引起的被控量偏離給定值，都會產(chǎn)生控制作用去用去消除偏差消除偏差。頻率和振幅可調(diào)的機(jī)械式試驗臺頻率和振幅可調(diào)的機(jī)械式試驗臺頻率和振

27、幅可調(diào)的機(jī)械式試驗臺頻率和振幅可調(diào)的機(jī)械式試驗臺汽車振動的測試3 誤差分析處理誤差分析處理 開發(fā)實驗臺的閉環(huán)控制系統(tǒng)中，加速度傳感器在測量加速度信號時所產(chǎn)生的誤差，將直接影響控制精度。引起加速度測量誤差的因素是多方面的，主要是試驗設(shè)備的限制，以及外界原因造成 。（1）振幅引起的誤差）振幅引起的誤差 （2）頻率引起的誤差）頻率引起的誤差 （3）傳感器、放大器、采集器引起的誤差）傳感器、放大器、采集器引起的誤差 （4）閉環(huán)控制精度）閉環(huán)控制精度 底盤測功機(jī)是一種底盤測功機(jī)是一種不解體不解體檢驗汽車性能的檢驗汽車性能的室內(nèi)室內(nèi)檢測設(shè)備。檢測設(shè)備。它是通過模擬道路行駛工況的方法來檢測汽車的使用性能它是

28、通過模擬道路行駛工況的方法來檢測汽車的使用性能和技術(shù)狀況。和技術(shù)狀況。 底盤測功機(jī)主要用于檢測汽車的動力性，還可以測量多工底盤測功機(jī)主要用于檢測汽車的動力性，還可以測量多工況排放指標(biāo)及油耗等。同時能方便地進(jìn)行汽車的加載調(diào)試況排放指標(biāo)及油耗等。同時能方便地進(jìn)行汽車的加載調(diào)試和診斷汽車在負(fù)載條件下出現(xiàn)的故障等。和診斷汽車在負(fù)載條件下出現(xiàn)的故障等。第四節(jié)第四節(jié) 汽車動力學(xué)的測試汽車動力學(xué)的測試第四節(jié)第四節(jié) 汽車動力學(xué)的測試汽車動力學(xué)的測試汽車底盤測功汽車底盤測功 底盤測功，為了獲得驅(qū)動車輪的輸出功率（驅(qū)動力）以底盤測功，為了獲得驅(qū)動車輪的輸出功率（驅(qū)動力）以便于評價便于評價汽車的動力性汽車的動力性或

29、用測得的驅(qū)動車輪的輸出功率或用測得的驅(qū)動車輪的輸出功率（驅(qū)動力）與發(fā)動機(jī)飛輪輸出功率（驅(qū)動力）進(jìn)行比較（驅(qū)動力）與發(fā)動機(jī)飛輪輸出功率（驅(qū)動力）進(jìn)行比較求求出傳動效率出傳動效率以便于判定底盤以便于判定底盤傳動系技術(shù)狀況傳動系技術(shù)狀況。 汽車底盤測功機(jī)是檢驗汽車性能最重要的臺架試驗設(shè)備，它通過汽車底盤測功機(jī)是檢驗汽車性能最重要的臺架試驗設(shè)備，它通過滾滾筒和筒和和和加載設(shè)備加載設(shè)備來模擬汽車在道路行駛時的工況以檢測汽車的動力性、來模擬汽車在道路行駛時的工況以檢測汽車的動力性、燃料經(jīng)濟(jì)性、滑行性能、車速表誤差。燃料經(jīng)濟(jì)性、滑行性能、車速表誤差。 第四節(jié)第四節(jié) 汽車動力學(xué)的測試汽車動力學(xué)的測試汽車底盤測

30、功汽車底盤測功 測力式底盤測功試驗臺一般由測力式底盤測功試驗臺一般由滾筒裝置滾筒裝置、功率吸收裝置功率吸收裝置（即加載裝置）、（即加載裝置）、測量裝置測量裝置和和輔助裝置輔助裝置四部分組成。四部分組成。 汽車底盤測功汽車底盤測功(一一)滾筒裝置滾筒裝置 汽車底盤測功機(jī)按照滾筒形似的不同可以汽車底盤測功機(jī)按照滾筒形似的不同可以分為分為大直徑單滾筒式大直徑單滾筒式、雙輪雙滾筒式雙輪雙滾筒式、單輪雙滾筒式單輪雙滾筒式 汽車底盤測功汽車底盤測功單滾筒式單滾筒式：滾筒直徑大：滾筒直徑大(1500-2500mm），制造和安裝費用大，但），制造和安裝費用大，但測試精度高，多用于制造廠和科研單位；測試精度高，

31、多用于制造廠和科研單位；雙滾筒式雙滾筒式：滾筒直徑?。簼L筒直徑小(180-500mm），設(shè)備成本低，使用方便，），設(shè)備成本低，使用方便，但測試精度較差，一般用于汽車使用、維修行業(yè)及汽車檢測線、站。但測試精度較差，一般用于汽車使用、維修行業(yè)及汽車檢測線、站。 滾筒的表面狀況滾筒的表面狀況 滾筒的表面狀況是指滾筒表面的加工方滾筒的表面狀況是指滾筒表面的加工方法和清潔程度法和清潔程度(水、油和橡膠粉末的污染等水、油和橡膠粉末的污染等)。 汽車底盤測功汽車底盤測功汽車在干燥滾筒上的驅(qū)動過程是一個摩擦過程，總摩擦力有若干分汽車在干燥滾筒上的驅(qū)動過程是一個摩擦過程，總摩擦力有若干分力組成，如：力組成，如：

32、F總總F附著附著+F阻滯阻滯 式中：式中：F附著附著接觸面間的附著力；接觸面間的附著力； F阻滯阻滯輪胎在滾筒上滾動變形時，由于伸張作用能量的差別而輪胎在滾筒上滾動變形時，由于伸張作用能量的差別而消耗的能量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為阻止車輪滾動的作用力；消耗的能量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為阻止車輪滾動的作用力； 該兩項分力取決于輪胎材料、結(jié)構(gòu)和溫度。該兩項分力取決于輪胎材料、結(jié)構(gòu)和溫度。 安置角安置角 所謂汽車車輪在滾筒上的安置角是指車輪與滾筒所謂汽車車輪在滾筒上的安置角是指車輪與滾筒接觸點的切線方向與水平方向的夾角。臺架的阻力系數(shù)隨接觸點的切線方向與水平方向的夾角。臺架的阻力系數(shù)隨著安置角的增大而增大。著安置角的增大而

33、增大。 汽車底盤測功汽車底盤測功 試驗過程對安置角的要求如下：試驗過程對安置角的要求如下： a、車輪帶動裝有慣性飛輪的滾筒以最大加速度加速時，不、車輪帶動裝有慣性飛輪的滾筒以最大加速度加速時，不得駛出滾筒，以確定最小安置角；得駛出滾筒，以確定最小安置角； b、當(dāng)臺架滾筒制動后，保證車輛仍可駛出滾筒，以確定、當(dāng)臺架滾筒制動后，保證車輛仍可駛出滾筒，以確定最大安置角。最大安置角。 汽車底盤測功汽車底盤測功（二）功率吸收裝置（加載裝置）（二）功率吸收裝置（加載裝置） 功率吸收裝置模功率吸收裝置模擬擬空氣阻力空氣阻力、爬坡阻力爬坡阻力、從動輪的軸承摩擦從動輪的軸承摩擦和和空氣摩擦空氣摩擦等，等，使汽車

34、在試驗臺上的受力情況同行駛道路上基本一樣。使汽車在試驗臺上的受力情況同行駛道路上基本一樣。 汽車底盤測功汽車底盤測功 底盤測功機(jī)功率吸收裝置類型底盤測功機(jī)功率吸收裝置類型 在汽車檢測線所用的底盤測功機(jī)在汽車檢測線所用的底盤測功機(jī)功率吸收裝置的類型有：功率吸收裝置的類型有：電渦流式電渦流式、水力式水力式和和電力式電力式。 大多數(shù)滾動試驗臺的功率吸收裝置均采用電渦流測功器。大多數(shù)滾動試驗臺的功率吸收裝置均采用電渦流測功器。它主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。在定子周圍裝有激磁線它主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。在定子周圍裝有激磁線圈，轉(zhuǎn)子作為電磁盤與試驗臺主滾動筒相連，并在磁場線圈，轉(zhuǎn)子作為電磁盤與試驗臺主

35、滾動筒相連，并在磁場線圈之間轉(zhuǎn)動。圈之間轉(zhuǎn)動。汽車底盤測功汽車底盤測功 當(dāng)電渦流測功器的激磁線圈通入電流時，兩極間產(chǎn)生磁場，當(dāng)電渦流測功器的激磁線圈通入電流時，兩極間產(chǎn)生磁場，當(dāng)汽車驅(qū)動輪帶動滾筒及電渦流測功器轉(zhuǎn)子通過激磁線圈當(dāng)汽車驅(qū)動輪帶動滾筒及電渦流測功器轉(zhuǎn)子通過激磁線圈磁場轉(zhuǎn)動時，由于磁通密度發(fā)生變化使磁場轉(zhuǎn)動時，由于磁通密度發(fā)生變化使轉(zhuǎn)子表面上產(chǎn)生轉(zhuǎn)子表面上產(chǎn)生“電渦流電渦流”，該，該“電渦流電渦流”與磁場相互作用，對轉(zhuǎn)子盤產(chǎn)與磁場相互作用，對轉(zhuǎn)子盤產(chǎn)生制動阻力矩。通過調(diào)節(jié)激磁線圈電流的大小，即可改變生制動阻力矩。通過調(diào)節(jié)激磁線圈電流的大小，即可改變制動阻力矩（即吸收功率）的范圍，因而能在不同工況下制動阻力矩（即吸收功率）的范圍，因而能在不同工況下試驗汽車驅(qū)動輪的輸出功率。試驗汽車驅(qū)動輪的輸出功率。 汽車底盤測功汽車底盤測功 電渦流測功器將吸收汽車驅(qū)動輪輸出的功率而產(chǎn)生的渦電電渦流測功器將吸收汽車驅(qū)動輪輸出的功率而產(chǎn)生的渦電流變?yōu)闊崮埽?jīng)空氣或水散失掉。所以，電渦流測功器分流變?yōu)闊崮?，?jīng)空氣或水散失掉。所以，電渦流測功器分為為水冷式水冷式和和風(fēng)冷式風(fēng)冷式兩種。兩種