1、汽車拖拉機試驗學實驗報告一、實驗目的1、認識和了解汽車傳感器的工作特點和原理，掌握不同傳感器的測量方法；2、測試在恒定力矩作用下汽車方向盤的轉角；3、了解不同轉速下汽車自身X、Y、Z方向的振動狀況；4、通過實驗掌握汽車傳感器的基本工作原理和應用；二、實驗器材汽車三軸陀螺儀、汽車加速度計、試驗臺、直流電源、數字式萬用表、方向盤轉矩轉角測量儀三、實驗內容（1）汽車方向盤在恒定力矩輸入下的轉角實驗1、測量汽車方向盤在2N·m恒定力矩輸入下的轉角。首先啟動汽車，使得直流電源進行供電，將方向盤轉矩轉角測量儀固定在汽車方向盤上，接通直流電源，之后將測量儀上的吸盤吸附在前擋風玻璃上2、單方向轉動測

2、量儀上的轉盤，輸入恒定力矩2N·m，當測量儀上的轉矩讀數固定在2N·m時，讀取測量儀上的角度示數并記錄；使汽車方向盤復位，沿反方向轉動測量儀上的轉盤，同樣輸入恒定力矩2N·m，當測量儀上的轉矩示數穩定在2N·m時，讀取測量儀上的角度示數并記錄3、重復第2步，再次測量2組數據（2）汽車在不同轉速下車身在X、Y、Z方向的振動狀況實驗1、首先將三軸陀螺儀以及汽車加速度計等傳感器連接在汽車指定位置，連接好測量電路，接通電源 2、測量汽車在怠速（600r/min）狀況下汽車X、Y、Z方向的加速度數據隨時間的變化，并通過計算機轉化為“加速度頻率”數據記錄下來3、測量

3、汽車在1500r/min轉速下汽車X、Y、Z方向的加速度數據隨時間的變化，重復第2步的實驗內容4、測量汽車在3000r/min轉速下汽車X、Y、Z方向的加速度數據隨時間的變化，重復第2步的實驗內容四、實驗數據處理（1）在2N·m的恒定力矩輸入下，第一組數據汽車方向盤轉角平均值1=（15+75）/2=45°第二組數據汽車方向盤轉角平均值2=（3+80）/2=41.5°第三組數據汽車方向盤轉角平均值3=（14+83）/2=48.5°（2）以下是汽車在不同轉速下各方向的加速度頻率圖（即振動狀況）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、實驗結果（1）實驗一結果：從實驗數據處理中可以看出，對汽車方向盤輸入2N·m的恒定扭矩時，方向盤轉角在45°左右，但從不同組的結果可以看出，考慮到其他因素的影響，轉角會有一定的波動，但總體來說轉角在45°附近。（2）實驗二結果：從第四項的各種頻譜圖中可以看出當發動機轉速在600r/min時，對于X方向，當頻率為20Hz時，汽車在該方向的加速度最大，約為0.031m/s2，也即振動最為明顯，

5、當振動頻率高于這頻率或低于這一頻率時，汽車在該方向的加速度會顯著下降，也即振動不明顯；對于Y方向，當頻率在20Hz時，汽車在此方向的加速度最大，約為0.0125m/s2,也即振動最為劇烈，當振動頻率在0-800Hz時，振動比較明顯，特別的，頻率為450Hz和750Hz時，加速度較其他頻率大，振動稍劇烈，當頻率大于800Hz時，振動明顯下降；對于Z方向，當頻率為25Hz時，該方向的加速度數值最大，約為0.034m/s2，振動最為明顯，當頻率高于這一頻率或者低于這一頻率時，振動加速度明顯下降，也即振動狀況不明顯。總體來看，在此轉速下，X、Z方向振動尤為明顯。當發動機轉速在1500r/min時，對于

6、X方向，當頻率為15Hz和50Hz時，加速度值為局部峰值，分別為0.027m/s2和0.031m/s2，振動比較明顯，而在其他頻率下，加速度則顯著下降，振動不明顯；對于Y方向，很明顯從頻譜圖中可以看出，圖中出現了4個峰值，對應頻率分別為20Hz、410Hz、575Hz和755Hz，振動顯著，加速度最大值為0.026m/s2，而在其他頻率下，振動加速度顯著下降，振動相對不明顯；而對于Z方向，當頻率為410Hz時，振動加速度達到峰值為0.0141m/s2，振動最為劇烈，在低頻段，振動加速度較大，振動相對高頻段更為明顯。總體來看，在此轉速下X、Y方向振動更為明顯。當發動機轉速在3000r/min時，

7、在X方向，當頻率為95Hz時，加速度達到峰值，為0.042m/s2，振動尤為明顯，頻譜圖總共有3個峰值，另外兩個峰值出現在385Hz和775Hz處，振動稍強烈，總體來看低頻振動更為劇烈，高頻段振動不明顯；在Y方向，當頻率分別為95Hz、385Hz和750Hz時，對應的加速度分別達到各自的峰值，但峰值加速度數值上相對于X方向偏小，在Z方向，當頻率分別為95Hz和385Hz時，加速度分別達到各自的峰值，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方向均有振動明顯所對應的頻率，但X方向振動最為劇烈。六、分析與討論（1）實驗一分析與討論：從實驗結果可知，不同組在同

8、樣的轉矩輸入下方向盤的轉角總體在某一確定值附近波動，但仍然存在偏差，產生這一現象的原因可能有如下：1.實驗儀器本身精度產生的誤差；2.實驗過程中顯示屏上示數的不穩定引起的讀數的誤差，從而導致實驗結果受影響；3.實驗方法本身存在對實驗結果有影響的因素，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驗的精度；4其他非人為因素如溫度對傳感器之類的電子元件的影響造成了實驗的誤差（2）實驗二分析與討論：當轉速為600r/min時，通過對實驗結果的分析可知X、Y、Z方向均出現了明顯高于其他頻率下對應的加速度的峰值加速度，當汽車頻率和激勵頻率相同或者十分接近時，其振動便會顯著增加。因此，X、Y方向頻率為20Hz以及Z方向頻率為25Hz時，均出現振動更為劇烈的現象，汽車加速度顯著增大。而對于其他頻率，振動并不明顯。當轉速為1500r/min時，汽車X、Y方向均出現多個峰值加速度，且高于Z方向的峰值加速度，并且Y、Z方向均表現出了明顯的高頻振動當轉速為3000r/min時，汽車也在X、Y、Z方向表現出明顯的高頻振動由于實驗所用汽車本身就是一個復雜的多質量