下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 本科學生畢業(yè)設計 彈性輪胎轉(zhuǎn)鼓試驗臺的設計 院系名稱 ： 汽車與交通工程學院 專業(yè)班級 ： 車輛工程 07-1 班 學生姓名 ： 吳 中 指導教師 ： 紀峻嶺 職 稱 ： 副教授 黑 龍 江 工 程 學 院 二一一年六月 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 The Graduation Design for Bachelors Degree Design of the Testbed for Elasticity Tyre Rotary Drum Candidate： Wu Zhong Specialty： Vehicle Engingeering Class： 07-1 Supervisor： Associate Prof. Ji Junling Heilongjiang Institute of Technology 2011-06 Harbin 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 I 摘 要 汽車是人類社會重要的交通運輸工具，在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著舉足輕重的 作用，構(gòu)成汽車的每一個部件是否正常工作是決定汽車行駛狀態(tài)的影響因素，而汽車輪胎是汽車重要的部件之一。輪胎的性能對汽車的牽引力、制動性、行駛的平穩(wěn)性、平順性、越野性和燃料經(jīng)濟性都有直接的影響，所以說輪胎的性能直接影響汽車的使用性能。 輪胎轉(zhuǎn)鼓試驗臺是根據(jù)車輪的實際工作狀態(tài)，開發(fā)可以模擬汽車實際使用狀態(tài)的摩擦系數(shù)測定系統(tǒng)，探討了轉(zhuǎn)鼓試驗臺的結(jié)構(gòu)特點，建立了車輛行駛阻力在道路上和轉(zhuǎn)鼓試驗臺上等值轉(zhuǎn)換的試驗方法，闡述了轉(zhuǎn)鼓試驗臺的總體設計。系統(tǒng)采用電動機輸入動力，制動電機消耗功率，并能通過轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器準確測量輸入 和輸出的轉(zhuǎn)矩參數(shù)，進而通過運算得到滾動阻力系數(shù)的準確值。為研制開發(fā)滾動阻力系數(shù)試驗裝置提供理論參考。 關鍵詞 ： 輪胎；轉(zhuǎn)鼓試驗臺；功率；傳感器；滾動阻力 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 II ABSTRACT Automobile is an important means of transport in the human society.It plays a pivotal role in the national economy.Working of every vehicle component properly determines the driving statement .And the tyre is one of the important parts.Performance of the tyre impacts the traction,the braking,the driving stability,the ride comfort,the off-road and the fuel economy directly.So the performance of the tyre impacts the performance of the whole car. Turn roller tester is based on the actual working conditions,develops the measurement system which can simulate vehicle actually use statement of frition coefficient,investigates the structural characteristic of the drum test rig, sets up vehicle drive resistances equivalence chance test way on the road and the turn tyre tester, introduce totality plan of chassis measure power machine. The system adopt measure power machine come into power, brake system use up power, and can accurate measure revolution parameter of come into and output by speed torque sensor, and put through operation obtain the accurate numerical value of roll resistance coefficient. Its supply theory parameter with develop roll resistance coefficient test installation. Keywords： Tyre； Turn Roller Tester； Sensor； Roll Resistance 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 目 錄 摘要 . I Abstract . II 第 1 章 緒論 .1 1.1 課題的目的和意義 . 4 1.2 輪胎轉(zhuǎn)鼓試驗臺的功用 . 5 1.3 輪胎 轉(zhuǎn)鼓試驗臺的發(fā)展情況 . 5 1.4 研究內(nèi)容 . 6 第 2 章 總體方案的確定 .7 2.1 轉(zhuǎn)鼓試驗臺的確定 . 7 2.1.1 輪胎滾動阻力力學特性 . 7 2.1.2 滾動阻力系數(shù)的測定方法 . 9 2.1.3 輪胎轉(zhuǎn)鼓試驗臺的類型選擇 . 9 2.1.4 滾動阻力系數(shù)的測量與計算 . 11 2.2 試驗設備及技術(shù)條件 . 12 2.2.1 轉(zhuǎn)鼓技術(shù)條件 . 12 2.2.2 試驗步驟 . 13 2.3 滾動阻力對汽車底盤輸出功率測定值的影響分析 . 13 2.4 本章小結(jié) . 14 第 3 章 電機和傳感器的選擇 . 15 3.1 選擇電動機 . 15 3.1.1 選擇電動機應綜合考慮的問題 . 15 3.1.2 驅(qū)動電機的選擇 . 16 3.1.3 制動電機的選擇 . 19 3.2 傳感器的選擇 . 19 3.2.1 傳感器的基本原理 . 19 3.2.2 傳感器尺寸結(jié)構(gòu)的確定 . 22 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 3.3 本章小結(jié) . 22 第 4 章 加載機構(gòu)設計 . 23 4.1 結(jié)構(gòu)及工作原理 . 23 4.2 微機測控系統(tǒng) . 24 4.3 技術(shù)特點 . 25 4.4 液壓缸的設計 . 25 4.4.1 液壓缸主要尺寸的設計計算 . 25 4.4.2 液壓缸主要部分的校核 . 31 4.4.3 液壓缸的材料和技術(shù)要求 . 35 4.5 油泵的選取 . 38 4.6 其他控制閥的選擇 . 39 4.7 本章小結(jié) . 40 第 5 章 傳動機構(gòu)設計 . 41 5.1 滾筒與軸的連接 . 41 5.2 軸的設計 . 41 5.2.1 滾筒軸的設計 . 41 5.2.2 車輪軸的設計 . 43 5.3 軸的校核 . 44 5.3.1 滾筒軸的校核 . 45 5.3.2 車輪軸的校核 . 46 5.4 滾動軸承的選擇及校核計算 . 47 5.5 鍵聯(lián)接的選擇及校核計算 . 47 5.6 聯(lián)軸器的選擇 . 48 5.6.1 聯(lián)軸器類型的確定 . 48 5.6.2 聯(lián)軸器尺寸型號的確定 . 48 5.7 機架軸承處的設計 . 49 5.8 本章小結(jié) . 49 第 6 章 運動關系的分析與運算 . 50 6.1 輪 胎在轉(zhuǎn)鼓試驗臺上運轉(zhuǎn)時的力學分析 . 50 6.2 試驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析 . 51 6.3 本章小結(jié) . 53 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 結(jié)論 . 54 參考文獻 . 55 致謝 . 56 附錄 . 57 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 1 買文檔送全套 CAD 圖紙，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 1.1 課題的目的和意義 汽車是人類社會重要的交通運輸工具，在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著舉足輕重的作用，構(gòu)成汽車的每一個部件是否正常工作是決定汽車行駛狀態(tài)的影響因素。而汽車輪胎是汽車重要的部件之一，它的性能對汽車的牽引力、制動性、行駛的平穩(wěn)性、平順性、越野性和燃料經(jīng)濟性都有直接的影響，所以說輪胎的性能直接影響汽車的使用性能。如果沒有出色的汽車輪胎，汽車的發(fā)展必將受到嚴重阻礙，因此各國汽車生產(chǎn)企業(yè)都十分重視汽車輪胎的開發(fā)、選用和試驗，改善輪胎設計、增強輪胎性能一直是汽車輪胎發(fā)展中的一個重要目標。 在輪 胎滾動過程中，循環(huán)變化的應力應變導致能量損耗，形成輪胎滾動阻力，也稱為輪胎滯后能量損耗。研究表明，克服輪胎滾動阻力消耗燃油占普通汽車總油耗的10%以上，減小輪胎滾動阻力可以降低汽車能耗，使汽車行駛的距離更遠，效率更高。隨著人們對環(huán)境保護的需要，輪胎滾動阻力的控制逐漸進入人們的研究范圍。本文將從多個角度探討和分析汽車輪胎滾動阻力以及測試技術(shù)。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 5 1.2 輪胎轉(zhuǎn)鼓試驗臺的功用 由于輪胎是汽車性能的最終體現(xiàn)者 ,為了滿足汽車的各項性能要求 ,幾十年來對輪胎進行了多方面的試驗研究 ,并不斷完善試驗方法和標準 ,滿足了現(xiàn)代汽車 高速、安全等使用要求。尤其是輪胎在行駛過程中產(chǎn)生的力和力矩對汽車的性能有很大影響。輪胎力學特性的測試分為室內(nèi)試驗和室外試驗。室內(nèi)外試驗方法各有其優(yōu)缺點。室外試驗拖車車身不可避免地會由于路面、風的影響產(chǎn)生側(cè)傾、俯仰運動 ,加之懸架往往選用現(xiàn)成的 ,軸轉(zhuǎn)向、變形轉(zhuǎn)向不可避免 ， 從而造成了室外試驗數(shù)據(jù)的離散性比較大。然而室外試驗是在真實路面上進行的 ,故研究不同性質(zhì)的路面對輪胎力學特性的影響時 ,室外試驗更容易。而室內(nèi)試驗可避免過多的環(huán)境影響 ,可嚴格控制各種試驗條件 ,可以比較容易地改變試驗參數(shù)值的大小 ,如轉(zhuǎn)速、輪胎外傾角及 側(cè)偏角等。需要注意的是 ,室內(nèi)試驗是單個車輪的試驗 ,因此車輛懸架和轉(zhuǎn)向系的側(cè)傾轉(zhuǎn)向以及懸架的變形轉(zhuǎn)向?qū)兇獾妮喬椥詡?cè)偏特性的影響可以控制到最小甚至不發(fā)生。 室內(nèi)試驗主要設備為轉(zhuǎn)鼓式試驗臺，轉(zhuǎn)鼓試驗臺也稱底盤測功機，是車輛整車室內(nèi)試驗的大型關鍵設備之一，它主要用于車輛行駛阻力的模擬，以便用室內(nèi)試驗代替部分道路試驗，因此被廣泛地用于汽車、農(nóng)用運輸車的整車性能試驗、法規(guī)檢測、裝配下線調(diào)整、新產(chǎn)品開發(fā)研究等領域。 本設計研究了我們在轉(zhuǎn)鼓試驗臺開發(fā)研究中所做的一些工作，主要是車輛在轉(zhuǎn)鼓試驗臺上行駛時力學特性的研究，以 及控制系統(tǒng)的開發(fā)。 1.3 輪胎轉(zhuǎn)鼓試驗臺的發(fā)展情況 80 年代中期起，隨著我國加速發(fā)展子午線輪胎的需要，少數(shù)輪胎生產(chǎn)企業(yè)從美國、日本和德國引進了帶有滾動阻力試驗工位的轉(zhuǎn)鼓式輪胎試驗機，結(jié)合開發(fā)新型子午線輪胎和剖析外國輪胎樣品進行了一些輪胎滾動阻力試驗。 20 世紀 70 年代起，在美國、日本和歐洲等經(jīng)濟發(fā)達國家，為了解決能源短缺和環(huán)境質(zhì)量惡化問題，對汽車輪胎滾動阻力進行了大量的實驗和研究工作。與此同時，輪胎滾動阻力的測試技術(shù)也取得了長足的進步。 近年來，我國在輪胎試驗機的設計研究方面也有了很大的進展，出現(xiàn)了多家自 行研制和開發(fā)輪胎試驗機的單位和企業(yè)，開發(fā)出多種類型的輪胎實驗機，如廣州市橡膠工業(yè)制品研究所的雙二位輪胎耐久高速試驗機，天津賽象科技股份有限公司的輪胎高速 /耐久試驗機，國家輪胎質(zhì)檢中心及廣東汕頭橡塑機械所聯(lián)合研制的輪胎強度脫圈靜負荷試驗機等。具有代表性的是天津久榮輪胎技術(shù)有限公司，它是目前我國專業(yè)研究車輪 /輪胎試驗機的高科技企業(yè)，已經(jīng)開發(fā)投資市場的產(chǎn)品有多種輪胎耐久、高速性能黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 6 試驗機（分別適用于 TB、 LT、 PC、 MT、 BC 輪胎）；彎曲疲勞試驗機；沖擊性能試驗機；車輪 /輪胎不圓度試驗機等。由于產(chǎn)品技術(shù)含量高、配置 先進、質(zhì)量可靠，除供應國內(nèi)市場外，還得到了國際認可，日本的普利斯通和法國的米其林兩大全球輪胎行業(yè)的巨頭都曾批量購買過該公司的輪胎試驗機。 1.4 研究內(nèi)容 本設計采用的是單滾筒轉(zhuǎn)鼓試驗臺，采用這個方法可以對新胎的滾動阻力進行比較，測試時輪胎垂直于轉(zhuǎn)鼓外表面且以穩(wěn)定的狀態(tài)向前自由滾動，而車輪所受的垂直載荷則由液壓加載機構(gòu)進行控制。 輪胎轉(zhuǎn)鼓試驗臺是根據(jù)車輪的實際工作狀態(tài)，開發(fā)可以模擬汽車實際使用狀態(tài)的摩擦系數(shù)測定系統(tǒng)，探討了轉(zhuǎn)鼓試驗臺的結(jié)構(gòu)特點，建立了車輛行駛阻力在道路上和轉(zhuǎn)鼓試驗臺上等值轉(zhuǎn)換的試驗方法，闡 述了轉(zhuǎn)鼓試驗臺的總體設計。系統(tǒng)采用電動機輸入動力，制動電機消耗功率，并能通過轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器準確測量輸入和輸出的轉(zhuǎn)矩參數(shù)，進而通過運算得到滾動阻力系數(shù)的準確值。為研制開發(fā)滾動阻力系數(shù)試驗裝置提供理論參考。 設計的主要具體內(nèi)容包括 : （ 1）滾動阻力系數(shù)測試系統(tǒng)的總體方案確定； （ 2）對驅(qū)動電機和制動電機的選擇； （ 3）加載機構(gòu)和傳動機構(gòu)的設計； （ 4）運動關系的分析及試驗結(jié)果的運算和處理。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 7 第 2 章 總體方案的確定 2.1 轉(zhuǎn)鼓試驗臺的確定 2.1.1 輪胎滾動阻力 力學特性 車輪滾動阻力是指滾動車輪產(chǎn)生的所有阻力之和，主要包括輪胎滾動阻力分量、道路阻力分量和輪胎側(cè)偏阻力分量。其中，道路阻力分量是指由不平路面、塑性路面和濕路面等道路情況引起的附加阻力；輪胎側(cè)偏阻力分量是指由輪胎的側(cè)向載荷使輪胎側(cè)偏而產(chǎn)生的附加輪胎縱向阻力。此外，除了由軸承摩擦和輪胎與地面相對滑動造成的摩擦阻力外，胎內(nèi)氣流流動以及轉(zhuǎn)動的輪胎對外部空氣造成的風扇效應都會引起輪胎的滾動阻力，但均為次要影響因素，因此通常它們包含于車輪阻力中，并不單獨列出。 當充氣輪胎在理想路面（通常指平坦的干、 硬路面）上直線滾動時，其外緣中心對稱面與輪胎滾動方向一致，所受到的與滾動方向相反的阻力即為本設計中所說的輪胎滾動阻力。 根據(jù)作用機理的不同，輪胎滾動阻力還可以進一步分解為彈性遲滯阻力、摩擦阻黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 8 力和風扇效應阻力，分別介紹如下 1。 1彈性遲滯阻力 胎體變形所引起的輪胎材料遲滯作用是造成輪胎滾動阻力的主要原因。實際中充氣輪胎在靜態(tài)壓縮作用下會產(chǎn)生變形并且回彈，并 由于其內(nèi)部的摩擦作用而引起能量損失。當車輪在力或力矩作用下滾動時，對輪胎胎面上的每一單元而言，其壓縮與回彈的過程將重復不斷地進行。對這 樣一個過程，可用圖 2.1 所示的輪胎等效系統(tǒng)模型來加以解釋。在輪胎等效系統(tǒng)模型中，假定車輪的外圓周與輪輞之間由一些徑向布置的線性彈簧和阻尼單元支撐；此外，車輪胎面也假定由一系列切向排列的彈簧和阻尼單元就能充分作用，因而就生成附加的摩擦效應，將它稱之為彈性遲滯阻力。輪胎胎面的彈簧和阻尼特性對路面附著力也有影響，選用低阻尼的胎面材料會導致附著摩擦力降低。 當輪胎等效系統(tǒng)滾動時，對應的“彈簧 -阻尼單元”便開始做功，并將其轉(zhuǎn)化為熱，所產(chǎn)生的彈性遲滯阻力等于消耗的阻尼與行駛距離之比。 2摩擦阻力 在圖 2.1 所 示的輪胎等效系統(tǒng)模型中，由一系列彈簧 -阻尼組成的單元連續(xù)滾動進入輪胎接觸印跡區(qū)，由此相應的輪胎外圓圓弧就被壓成對應的弦長，即“輪胎接地長度”。在輪胎接觸印跡內(nèi)，路面與滾動單元帶之間在哪縱向及橫向?qū)a(chǎn)生相對運動，即所謂的“部分滑動”。由于部分滑動引起輪胎磨損，其能量被轉(zhuǎn)換成熱，由此產(chǎn)生了車輛動力傳動系統(tǒng)不得不克服的附加阻力。 圖 2.1 輪胎等效系統(tǒng)模型 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 9 3.風扇效應阻力 像風扇一樣，輪胎的旋轉(zhuǎn)運動會導致氣流損失，但可將其看做是對整個車輛氣流影響的一部分。因此，通常將風扇效應阻 力加到總的車輛空氣阻力中。 4.滾動阻力系數(shù) 綜上所述，車輪在干、硬的平路面行駛，其滾動阻力RF包括彈性遲滯阻力 FR,彈性遲滯 、摩擦阻力 FR,摩擦 和風扇阻力 FR,風扇 三部分，即： ，風扇摩擦彈性遲滯 RRRR FFFF ,（ 2.1） 試驗表明，在 128152km/h 速度范圍內(nèi)， 90%95%輪胎的破壞是由內(nèi)部遲滯作用引起的，而 2%10%則歸咎于輪胎與地面的摩擦 ，僅有 1.5%3.5%歸咎于空氣阻力。因此，輪胎在硬路面上的滾動阻力主要由胎體變形所引起的輪胎材料遲滯作用造成。實際上，式 2.1 表達的各個分量（如彈性分量與摩擦分量）均無法單獨分開測量，因此有用的還是綜合表達式。 2.1.2 滾動阻力系數(shù)的測定方法 一般可采用兩種不同的方法測量輪胎的總滾動阻力，即整車道路測試和室內(nèi)臺架測試。整車道路測試的優(yōu)點是：道路狀況和基本條件是真實的，但由于輪胎重復試驗所必要的外部環(huán)境，如天氣、道路及交通條件等外在因素的干擾和不定性，測試中很難保證指定的試驗參數(shù)。而以上問題在室內(nèi)固 定輪胎試驗臺測試中可以避免。在室內(nèi)試驗條件下，裝有試驗輪胎的車輪被放在可以動的滾動表面上，試驗數(shù)據(jù)可由車輪連接桿系上的力傳感器獲得。 2.1.3 輪胎轉(zhuǎn)鼓試驗臺的類型選擇 根據(jù)滾動面情況的不同，輪胎試驗臺基本上可分為三種類型 2（見表 2.1 的說明）： 1.外支撐試驗臺； 2.內(nèi)支撐試驗臺； 3.平板試驗臺。 表 2.1 輪胎試驗臺的類型及特點 試驗類型 簡圖 優(yōu)點 缺點 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 10 外支撐試驗臺 空間足夠大， 輪胎易于安裝 很難實現(xiàn)濕 路面測量 內(nèi)支撐試驗臺 胎面可換，能實 現(xiàn)濕路面測量 空間有限，輪 胎不易安裝 平板試驗臺 底座平坦，與實 際情況更吻合 導向困難，振 動引起腐蝕 最常用的是外支撐試驗臺，外支撐試驗臺的優(yōu)點是成本相對較低，承載能力高，且結(jié)構(gòu)緊湊，車輪周圍留有較大的空間，不但可容納各種不同的車輪導向元件，以保證車輪定位，而且還可方便車輪的安裝。但由于離心力的作用，很難在外轉(zhuǎn)鼓上設置不同的道路條。 對內(nèi)支撐試驗臺而言，離心力的作用可使車輪胎面很容易地固定于試驗臺面。因此，內(nèi)支 撐試驗臺特別適合于進行不同類型路面的試驗，比如確定輪胎濕胎面的滾動特性。然而，車輪上的有限空間不利于車輪的安裝和控制。由于弧形支撐面的影響，所有的支撐試驗臺基本上都存在測量誤差。與平板試驗臺相比，在車輪載荷相同的情況下，內(nèi)支撐試驗臺使輪胎接觸印跡和變形量增大，從而摩擦阻力和彈性遲滯阻力也相應增加。如果滾動卷筒半徑與車輪半徑相比較大，其測量誤差就可控制在較小范圍內(nèi)。必要時可引入校正因子，以保證其測量結(jié)果與平面測量結(jié)果相吻合。 平板試驗臺在最大程度上保證了輪胎的滾動表面，為車輪控制和車輪運動提供了寬闊的空間，同 時也方便了輪胎的安裝。通過變換不同滾板，可在一定條件下實現(xiàn)道路條件的改變，同樣也適用于濕道路條件，但由于支撐面振動可能會產(chǎn)生測量誤差。為解決滾板的導向問題，需要的技術(shù)成本較高，另外，滾板的磨損也增加了運行成本。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 11 本設計選用的就是外支撐試驗臺。 2.1.4 滾動阻力系數(shù)的測量與計算 在輪胎試驗臺上測量輪胎的滾動阻力系數(shù)的方法，是用轉(zhuǎn)鼓輪胎試驗臺，如圖 2.2所示 3。 圖 2.2 轉(zhuǎn)鼓輪胎試驗臺 工作原理是由電力測功機驅(qū)動的試驗輪胎放在轉(zhuǎn)鼓上，輪胎上加載垂直載荷 W ，轉(zhuǎn)鼓軸連接著作為制動裝置的測功器。實驗中測出驅(qū)動輪胎的轉(zhuǎn)矩tT和作用于轉(zhuǎn)鼓的制動力矩dT，則滾動阻力系數(shù) f 為 )( rRWrrTRTf dt （ 2.2） 式中：tT 驅(qū)動輪胎的轉(zhuǎn)矩； dT 轉(zhuǎn)鼓的制動力矩； R 轉(zhuǎn)鼓的半徑； r 輪胎的動力半徑； W 作用于輪胎上的垂直載荷。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 12 2.2 試驗設備及技術(shù)條件 2.2.1 轉(zhuǎn)鼓技術(shù)條件 1.轉(zhuǎn)鼓直徑 由于鋼帶式試驗機價格昂貴，目前在室內(nèi)進行輪胎滾動阻力試驗的設備仍以轉(zhuǎn)鼓式試驗機為主。但是現(xiàn)用設備的轉(zhuǎn)鼓直徑不盡相同，有 1.2m、 1.6m、 1.7m、 2m、 2.1m、3m等。 ISO18164在 考慮到各國設備情況和鼓面曲率對試驗結(jié)果的影響后，一方面作出了轉(zhuǎn)鼓直徑應在 1.5 3m之間的規(guī)定；另一方面指出，在不同直徑的轉(zhuǎn)鼓上測得的輪胎滾動阻力值也不同，并給與了校正公式。但是該公式系一近似計算公式，輪胎與轉(zhuǎn)鼓接觸面上的力分布的改變并非一簡單的幾何形狀的改變，還與輪胎各部件剛度等諸多因素有關 4。這里選擇直徑為 1.6m的轉(zhuǎn)鼓。 2.轉(zhuǎn)鼓表面 轉(zhuǎn)鼓表面應為光滑的鋼制表面或有紋理的表面，轉(zhuǎn)鼓表面應保持清潔。 汽車在干燥滾筒上的驅(qū)動過程是一個摩擦過程 5 ，總摩擦力由若 干分力組成，如： 阻滯附著總 FFF （ 2.3） 式中： 附著F接觸面間的附著力； 阻滯F輪胎在滾筒上滾動變形時，由于壓縮與伸張作用之間能量的差別而消耗的能量，進而轉(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。 附著系數(shù)隨速度增加而下降的原因較為復雜，一方面是由于滾筒圓周速度提高，接觸面 的溫升加快，很快在滾筒表面形成了一層橡膠膜，降低了附著系數(shù)。 3轉(zhuǎn)鼓寬度 轉(zhuǎn)鼓測試面寬度應大于輪胎胎面的寬度，選擇試驗輪胎直徑為 0.500.75m，寬約為 0.20m，所以轉(zhuǎn)鼓寬度選為 0.6m。 4溫度環(huán)境 (1)標準條件 標準室溫是指在距輪胎側(cè) 1m處的輪胎旋轉(zhuǎn)軸上測得的溫度，應為 25C 。 (2)轉(zhuǎn)鼓表面溫度 注意確保測量開始時轉(zhuǎn)鼓表面的溫度與室溫大致相同。 5試驗條件 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 13 本項試驗的內(nèi)容為在一定的輪胎充氣壓力下測量輪胎的滾動阻力，在試驗過程中，允許輪胎氣壓有所增大（封閉式氣壓） 。 6試驗速度 （ 1）載荷指數(shù)不小于 122的試驗速度 速度級在 K到 M之間的輪胎轉(zhuǎn)鼓速度為 80km/h，速度級在 F到 J之間的輪胎轉(zhuǎn)鼓速度為 60 km/h。 （ 2）載荷指數(shù)小于 122的試驗速度 轉(zhuǎn)鼓速度為 80km/h，如有需要，可采用 120km/h的 轉(zhuǎn)鼓速度。 2.2.2 試驗步驟 （ 1）磨合 為了保證測量結(jié)果的重復性，早開始試驗之前，應使輪胎有一個初始的磨合過程，然后再使之冷卻。 （ 2）溫度調(diào)節(jié) 充氣輪胎在試驗場所的溫度環(huán)境中放置一定時間，以便達到熱平衡，通常在 6h后溫度達到平衡。 （ 3）壓力調(diào)整 溫度調(diào)節(jié) 結(jié)束后，將充氣壓力調(diào)整到試驗壓力， 10min后再檢查一遍。 （ 4）初步確定試驗方案 測量并記錄的內(nèi)容包括： 試驗轉(zhuǎn)鼓速度 v（ km/h）； 垂直于轉(zhuǎn)鼓表面的輪胎載荷 W； 充氣壓力； 驅(qū)動輪胎的轉(zhuǎn)矩tT，作用于轉(zhuǎn)鼓的制動力矩dT； 試驗轉(zhuǎn)鼓半徑 R（ m）； 選擇的試驗方法 6 。 2.3 滾動阻力對汽車底盤輸出功率測定值的影響分析 車輪滾動時，輪胎與路面的接觸區(qū)域產(chǎn)生法向、切向的相互作用力以及相應的輪胎和支承路面的相對剛度決定了變形的特點。當彈性輪胎在硬質(zhì)的鋼制光滾筒上滾動時，輪胎的變形是主要的，此時由于輪胎內(nèi)部摩擦產(chǎn)生彈性遲滯損失，使輪胎變形時對它做的功不能全部收回，此能量消耗在輪胎各組成分相互間的摩擦以及橡膠、簾線等物質(zhì)的分子間的摩擦，最后轉(zhuǎn)化為熱能而消失在大氣中。這種損失即為彈性物質(zhì)的黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 14 遲滯損 失。 因為滾動阻力系數(shù)與模擬路面的滾筒種類、行駛車速以及輪胎的構(gòu)造、材料、氣壓等有關，所以，對其影響因素分析是非常必要的，具體分析如下： 1.鋼制光滾筒對滾動阻力系數(shù)的影響 （ 1） 若滾筒的半徑 r 越大，在車輪滾動時輪胎的變形量就越小，也就是說彈性遲滯損失就越小，故滾動阻力系數(shù)隨滾筒半徑的增大而減小。 （ 2） 在加工過程中滾筒的橢圓度、同軸度越小，輪胎在滾筒上的運轉(zhuǎn)就越平穩(wěn)，當車速一定時滾動阻力系數(shù)的波動范圍就越小，所以說，滾動阻力系數(shù)隨滾筒加工精度的提高而減小。 （ 3） 目前我國在用的底盤測功機滾筒表面有 兩種，一種是常見的光滾筒即表面未經(jīng)處理的滾筒，另一種是滾筒表面噴涂有耐磨硬質(zhì)合金，前者由于滾筒表面較光滑，其附著系數(shù)約為 0.5，試驗用的東風車在 50km/h 工況下檢測最大底盤輸出功率時，其滑移率約為 8%，也就是說，汽車車輪在行走時，除滾動阻力外還有滑拖，致使被檢測車輪發(fā)熱，增大了滾動阻力損失，同時由于速度的誤差，引起了所測功率的誤差。后者采用表面噴涂技術(shù)，將滾筒表面的附著系數(shù)提高到 0.8 左右，接近于一般水泥路面的附著系數(shù)，則可避免滑拖現(xiàn)象。 （ 4） 滾筒中心距 L 是指底盤測功機前后兩排滾筒支承軸線之間的距離 ，隨著滾筒中心距的增加，汽車車輪的安置角隨之增大，前后滾筒對車輪支承力也隨之增大，這樣將導致車輛在測功機臺架上的運行滾動阻力增加。 綜上所述滾筒直徑、安置角、滾筒表面質(zhì)量、滾筒中心距對滾動阻力有很大的影響，由于部分底盤測功機僅顯示功率吸收裝置的吸收功率，所以同一輛車在不同臺架上測得的數(shù)值不同。因此如果以底盤測功機作為法定計量設備，其滾簡直徑、中心距、表面處理以及加載方式必須標準化。 2.輪胎氣壓對滾動阻系數(shù)的影響 輪胎氣壓對滾動阻力系數(shù)影響很大，氣壓低時在硬路面上輪胎變形大，滾動時遲滯損失增加，為了減 少該項所引起的檢測誤差，要求在動力性檢測前必須將輪胎氣壓充至標準氣壓 7 。 2.4 本章小結(jié) 本章主要確定了轉(zhuǎn)鼓試驗臺的總體設計方案以及測量方法，詳述了輪胎滾動阻力的力學特性 ,并對滾筒裝置和輪胎的尺寸參數(shù)范圍進行了選擇，探討了試驗設備以及技術(shù)條件。同時也分析了滾動阻力對汽車底盤輸出功率測定值的影響。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 15 第 3 章 電機和傳感器的選擇 3.1 選擇電動機 選擇電動機的內(nèi)容包括 :電動機類型、結(jié)構(gòu)型式、容量和轉(zhuǎn)速，要確定電動機具體型 號。 3.1.1 選擇電動機應綜合考慮的問題 根據(jù)機械的負載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對電動機的啟動、制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速以及工作環(huán)境等要求，選擇電動機類型及安裝方式。 根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變化范圍和啟動頻率程度等要求，并考慮電動機的溫升限制、過載能力和啟動轉(zhuǎn)矩，選擇電動機功率，并確定冷卻通風方式。所選電動機功率黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 16 應大于或等于計算所需的功率，按靠近的功率等級選擇電動機，負荷率一般取 0.80.9。過大的備用功率會使電動機效率降低，對于感應電動機，其功率因數(shù)將變 壞，并使按電動機最大轉(zhuǎn)矩校驗強度的生產(chǎn)機械造價提高。 根據(jù)使用場所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護方式，選擇電動機的結(jié)構(gòu)型式。 根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標準，確定電動機的電壓等級和類型。 根據(jù)生產(chǎn)機械的最高轉(zhuǎn)速和對電力傳動調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程性能的要求，以及機械減速機構(gòu)的復雜程度，選擇電動機額定轉(zhuǎn)速。 除此之外，選擇 電動機還必須符合節(jié)能要求，考慮運行可靠性、設備的供貨情況、備品備件的通用性、安裝檢修的難易，以及產(chǎn)品價格、建設費用、運行和維修費用、生產(chǎn)過程中前期與后期電動機功率變化關系等各種因素。 3.1.2 驅(qū)動電機的選擇 1.選擇電動機類型 電動機類型和結(jié)構(gòu)型式要根據(jù)電源（交流和直流）、工作條件（溫度、環(huán)境、空間尺寸等）和載荷特點（性質(zhì)、大小、啟動性能和過載情況）來選擇，沒有特殊要求時均應選用交流電動機，并且由試驗臺的試驗條件限制電機需具有進行調(diào)速的能力。 交流電機包括異步電機和同步電機兩類。對交流同步電動機而言，同步電機轉(zhuǎn)速為pfn 601 (r/min),實際使用中同步電動機的極對數(shù) p 固定，因此只有采用變壓變頻（ VVVF）調(diào)速。對于交流異步電動而言，其轉(zhuǎn)速為pfn 60 （ 1-s） (r/min)。從轉(zhuǎn)速公式 可知改變電動機的極對數(shù) p、改變定子供電頻率 f 以及改變轉(zhuǎn)差率 s 都可達到調(diào)速的 目的。 本試驗采用 YVP(IP44)系列變頻調(diào)速三相異步電動機，并輔助以變頻器進行調(diào)速控制。 2.選擇電動機容量 標準電動機的容量由額定功率表示，所選電動機的額定功率應等于或稍大于工作要求的功率，容量小于工作要求，則不能保證工作機正常工作， 或使電動機長期過載，發(fā)熱大而過早損壞，容量過大，則增加成本，并且由于功率和功率因數(shù)而造成浪費。 電動機的容量主要由運動時發(fā)熱條件限定，再不變或變化很小的載荷下長期連續(xù)運動的機械，只要其電動機的載荷不超過額定值，電動機便不會過熱，通常不必校驗發(fā)熱和啟動力矩。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 17 發(fā)動機轉(zhuǎn)矩 T=120N 錯誤 !未找到引用源。 m，轉(zhuǎn)速 nw=3500r/min。 （ 1） 工作機所需功率 kwkwTnPwww 4681.4596.09 5 5 0 3 5 0 01209 5 5 0 （ 3.1） 式中： wP工作機所需輸 入功率， kw； T 工作機的阻力鉅， Nm； w工作機的效率； wn工作機的轉(zhuǎn)速。 （ 2） 電動機的輸出功率 總wd PP （ 3.2） 式中，總效率總按下式計算： 867.096.097.098.0 2222 滾筒聯(lián)軸器軸承總 其中 軸承 、 聯(lián)軸器 、 滾筒 分別為傳動裝置中每一傳動副，每對軸承、每個聯(lián)軸器的效率，其概略值見機械設計課程設計手冊表 1.7。選用此表數(shù)值時，一般取中間值，如工作條件差，潤滑維護不良時應取低值，反之取高值。 kw057.53867.0 46 總wd PP （ 3.3） 式中： Pd工作機實際需要的電動機輸出功率， kw； 總 電動機至工作機之間傳動裝置的總效率。 3.確定電動機轉(zhuǎn)速 同一類型的電動機，相同的 額定功率有多種轉(zhuǎn)速可供選用。如選用低轉(zhuǎn)速電動機，因極數(shù)較多而外廓尺寸及重量較大，故價格較高，但可使傳動裝置總傳動比及尺寸減小。選用高轉(zhuǎn)速電動機則相反。因此應全面分析比較其利弊來選定電動機轉(zhuǎn)速。 按照工作機轉(zhuǎn)速要求和傳動機構(gòu)的合理傳動比范圍，可以推算電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍，如 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 18 wnd niiin )( 21 r/min 式中： nd電動機可選轉(zhuǎn)速范圍， r/min； niii 21 各級傳動機構(gòu)的合理傳動比范圍（見機械設計課程設計手冊表1-8 或表 13-2） ； 對 YVP(IP44)電動機，通常多選用同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min、 1000r/min 或 750r/min的電動機，如無特殊需要，不選用低于 750r/min 的電動機。 這里初選同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min 的電動機。 4 估計電動機的轉(zhuǎn)矩 發(fā)動機轉(zhuǎn)矩 T=120N 錯誤 !未找到引用源。 m,且 T， =T 錯誤 !未找到引用源。 i0 錯誤 !未找到引用源。 ig/2 （ N 錯誤 !未找到引用源。 m） 式中： i0主減速器傳動比，取 i0=4； ig變速器傳動比，取 ig=4 。 則 T， =960 N 錯誤 !未找到引用源。 m。 5.電動機型號的確定 根據(jù)上述電動機類型、結(jié)構(gòu)、容量、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，由機械設計手冊查出電動機型號為 YVP315L1-4，其額定功率為 160KW，同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min，額定轉(zhuǎn)矩為1025N 錯誤 !未找到引用源。 m,基本符合題目所需的要求。 查機械設計手冊得電動機的技術(shù)參數(shù)，如表 3.1 所示，電動機的安裝及外形尺寸，如圖 3.1 及表 3.2 所示。 表 3.1 電動機的技術(shù)參數(shù) 電動機型號 同步轉(zhuǎn)速r/min 標稱功率 /KW 額定電流/A 額定轉(zhuǎn)矩/N 錯誤 !未找到引用源。 m 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 /kg錯誤 !未找到引用源。 m2 質(zhì)量 /kg YVP315L1-4 1500 160 290 1025 1.25 4.13 1095 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 19 圖 3.1 YVP315L1-4 電動機的外形尺寸參數(shù) 表 3.2 YVP315L1-4 電動機的外形 及安裝 尺寸參數(shù) 型號 安裝尺寸 YVP315L1-4 H A B C D E F GD G K 315 508 508 216 80 170 22 14 71 28 型號 外形尺寸 YVP315L1-4 AB AC AD AA BB HD DA L 628 645 460 120 750 760 45 1450 3.1.3 制動電機的選擇 因為輸出和輸入功率相差不大，所