汽車底盤測功機的原理 - 圖文 - 下載本文

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浙江師范大學本科畢業設計(論文)文獻綜述 學院 姓名 指導 教師 合作 導師 題目 職業技術學院 陳 鑫 曹振新 專業 學號 職稱 職稱 汽車底盤測功機的原理與維護 汽車維修工程教育 03520110 講 師 文獻綜述(主要包括國內外現狀、研究方向、進展情況、存在問題、參考依據等) 隨著科學技術的發展,汽車結構不斷完善,汽車性能不斷提高。也就是說,現代汽車性能是為了滿足使用者日益提高的要求,不斷地被改進而且日趨完善的。早期的汽車是在馬車的基礎上發展起來的,在類似馬車的底盤上裝上動力裝置便構成汽車。早期的汽車能夠行駛,可以取代馬車,便使眾人為之震驚。隨著時間的推移,人們對汽車性能的要求越來越高,20 世紀 70 年代以前,功率大,車速高是人們追求的主要目標;70 年代以后,由于兩次世界性石油?;某魷?,低油耗、低公害受到了世界各國的普遍重視。為了適應全球各地在燃油經濟性和尾氣排放等方面日益嚴格的標準,迫使汽車廠商不得不巨額投資以提高產品性能。電動和燃油混合動力型汽車、燃料電池汽車等多種動力技術將日趨普及,這些尖端技術可望在將來減少或消除汽車尾氣排放及其對環境的污染;80 年代,汽車的安全性、穩定性、舒適性和大功率成為主要追求目標,制動防抱死裝置(ABS)、四輪轉向、微處理機(MCPU)被廣泛采用。總之,對環境的污染越來越小,燃油經濟性越來越好,安全性越來越高是汽車發展的趨勢。 人們對汽車性能的要求的不斷提高,一方面促進了傳統的汽車技術與現代的電子技術的結合,使汽車的經濟技術指標在最近幾十年有了大幅度的提高;另一方面,它促進汽車綜合性能(如排放、油耗、加速、制動、平順性和可靠性)現代測試技術的發展和廣泛應用,大大提高了汽車新產品的開發速度和出廠產品質量的控制能力。 1 汽車底盤測功機概述 汽車的好壞是通過具體的性能和性能指標來加以評價的。汽車行駛性能,是

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指汽車在驅動力作用下,克服各種阻力前進的能力,一般包括最高車速,加速性能和爬坡能力等。這些性能的好壞主要受發動機功率和傳動系性能的支配(因而行駛性能又稱動力性能),同時也受到空氣阻力影響,還需克服傳動系、行駛系、轉向系、制動系等各相關部分的摩擦損失及輪胎損失。 測試汽車整車的行駛性能,往往采用試車場試驗或實際道路行駛試驗,這兩種試驗方法需要的財力和人力均較多,且重復性差,易受環境因素的干擾。除此之外,還可以在室內條件下通過底盤測功機測定。在道路上行駛時是汽車相對于靜止的路面作縱向運動,在底盤測功機上是以轉鼓的表面來取代路面,這時是轉鼓的表面相對于靜止的汽車作旋轉運動。試驗時,使用汽車底盤測功機模擬汽車的行駛阻力(與一定的計算機技術與數據處理方法相結合),可以測試發動機功率,汽車加速性能以及爬坡性能,能解決發動機與車輛的合理匹配問題,并且可以進行油耗試驗。 測功機主要有單轉鼓式和雙轉鼓式兩種。如圖 1.1.1 所示為單轉鼓式測功機,其 轉鼓直徑越大,車輪在轉鼓上就越像在平路上滾動。但加大轉鼓的直徑,測功機的制造和安裝費用將顯著增加,所以一般鼓徑均在 1500 毫米以上而不超過 2000~2500 毫米。單轉鼓測功機對試驗車輛的安放定位要求較嚴,車輪與轉鼓的對中比較困難,但其試驗精度比較高,故主要用于汽車制造和科研單位。 圖 1.1.2 所示為雙轉鼓式測功機,其轉鼓直徑比單轉鼓測功機的轉鼓直徑要小得多,一般在 185~400 毫米范圍內,隨試驗的車速而定。轉鼓的曲率半徑小,輪胎和轉鼓的接觸情況就和在道路上的受壓情況不一樣,故試驗精度較低。但這 4

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樣的試驗臺對試驗車的安放要求不高,使用方便,而且成本低,適合保修企業在進行汽車技術狀況檢查和故障診斷時使用。 汽車底盤測功機一般由加載裝置、測量裝置、轉鼓組件以及其他輔助裝置組成。 1.1.1 加載裝置 由于汽車在道路上所受的各種阻力與其在測功機上所受的阻力和不相等,為了測試汽車的各種性能,就必須給汽車提供額外的阻力以補償這部分阻力差。提供這部分阻力的裝置稱為測功器。 測功機上應用的測功器有以下幾種: 1. 液力測功器:這種測功器用水產生制動力矩。水在測功器的轉動部分與固定部分之間起聯結作用而形成制動力矩。調節水槽中的液面高度,可以獲得不同的制動力矩。當水槽的高度一定時,制動力矩隨轉子的轉速的改變而改變。這種測功器的工作穩定。 2. 電力測功器:該種測功器既能作為負載使用,此時它吸收功率;又可驅動機械,此時它輸出功率。利用電力測功器可以很好的模擬汽車的行駛阻力和慣性阻力,從而取消測功機的飛輪機構,提高了測試精度。電力測功器的制造成本高,因而只有汽車制造和科研單位的底盤測功機上才采用這種測功器。 3. 電渦流測功器:該種測功器利用了電磁原理。當帶有激磁線圈的定子通電后產生磁場,轉子轉動切割磁力線從而在轉子上產生電渦流,形成阻力矩。調整激勵電流的大小,可以獲得不同的阻力矩。 1.1.2 測量裝置 測量裝置包括測力裝置和測速裝置。測力裝置測量轉鼓上的轉矩,經過變換可以得到作用在驅動輪上的驅動力。測速裝置測量轉鼓上的轉速,經過變換可以得到汽車的車速。 5

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1.1.3 轉鼓 轉鼓一般為空心鋼結構。轉鼓表面可以是光滑的,也可以是輕度粗糙的。對于雙轉鼓測功機,為了提高轉鼓表面的附著系數,有的轉鼓表面被制成波紋形狀或帶有凸臺,或在轉鼓表面上粘結一層摩擦性能良好的專門塑料。在實際使用過程中,帶有凸臺或表面焊有鋼絲網的轉鼓能獲得良好的效果。對于測定或檢驗汽車動力性和燃油經濟性的測功機或模擬汽車行駛工況的測功機上的轉鼓,其表面多為光滑的,因為車輪與光滑鼓面間的附著能力,能夠產生足夠的牽引力。對于供汽車振動實驗用的測功機,其轉鼓表面有的覆蓋一層厚度按正弦規律變化的木塊,有的則按所要模擬的道路振動特性而做成凹凸不平的形狀。 1.1.4 其它裝置 測功機上還有用于防止汽車在轉鼓上縱向移動的約束裝置、用于冷卻發動機和輪胎的冷卻裝置、車輛舉升裝置等輔助裝置。 2 底盤測功機的發展現狀 在 80 年代以前,汽車檢測設備主要以機械結構為主,如:機械式側滑實驗臺,測力彈簧結構的制動實驗臺等,而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,它們只能檢測汽車在低速行駛狀態下的參數,且精度很低。顯然,傳統結構設計的汽車檢測設備是不能滿足要求的。 進入 80 年代,隨著汽車機電一體化的發展,汽車檢測設備也進入了機電一體化設計階段。電子技術能獲得廣泛應用的原因,主要是電子控制系統的功能自由度大、精度高、工作穩定,利用這些優點和汽車檢測設備相結合便能去開發研制新一代高精度的汽車檢測設備。在傳統結構的汽車檢測設備的基礎上,我們盡量減少機械傳動環節,并采用反應速度快的高精度傳感器,電子計算機與機械裝 6

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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。以汽車底盤測功機為例,此階段的汽車底盤測功機主要是采用接線-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、物力開發研制機械-電模擬的汽車底盤測功機,并取得了很大成果。如德國 schenck 公司生產的單、雙鼓底盤測功機,日本MEIDESHA 公司生產的單鼓底盤測功機,美國 CLAYTON 公司生產的ECE-50 型雙鼓底盤測功機和美國 Burke 生產的 48 寸單鼓底盤測功機。 隨著研究的不斷深入,人們發現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;對于測定非穩定工況的汽車性能而言,為了模擬汽車重量的影響,則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。 慣性飛輪可以直接安裝在轉鼓軸上或通過增速器連接。在后一種情況下,飛輪可以大大縮小,因為飛輪所能儲存的動能是與傳動比平方成正比。但增添增速器將增加實驗臺的成本。此外,有些實驗臺,為了擴大量程,往往裝有幾個慣量不同的飛輪,這些飛輪都可以利用離合器與轉鼓連接,以便根據汽車的重量來選擇負荷,但其結構復雜而且制造成本高。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,它利用電磁力及發電機結構提供測功機所需要的載荷。我們知道,發電機和電動機的原理是可逆的,所以一般電力測功機至少有兩種工況:一是拖動工況,在這種工況下,測功機的測功器作電動機運行,實現發動機起動、冷磨合、測定摩擦功率;二是消耗工況,在這種工況下,測功機的測功器作為發電機運行,以電阻作為負載,吸收轉子軸的輸入功率。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,這些都將改變汽車發動機的負載(即輸出功率和扭矩)。電力測功機這種實驗臺沒有飛輪裝置,汽車的慣性力的模擬也是通過電信號來調節,實現無級模擬。通過對測功機控制系統的良好設計,使其能自動調節并具有滿意的動靜態品質。目前,在我國無專門廠家生產這類產品。 3研究目的及意義 檢測技術作為現代制造技術的重要組成部分。隨著電子技術和機械加工工業的發展,在傳統檢測方法的基礎上,逐步發展成現代汽車診斷與檢測技術。汽車檢測通常指使用現代檢測技術和設備,結合計算機、自動控制等高新技術來檢測

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