汽车底盘测功机检测设备的结构原理

何全添

摘要：随着社会的进步和国民经济的发展，人们在日常生产及生活活动中对各类汽车的依赖程度越来越高。底盘测功机作为对汽车应用性能检测的重要设备，对于车辆应用过程的稳定性与安全性起到决定性作用。本文首先分析了汽车底盘测功机的设备结构构成，继而探讨了其相关检测设备工作原理。

关键词：测功机;设备结构;工作原理

0  引言

汽车底盘测功机是针对汽车动力性、底盘输出功率、油耗以及排放指标进行检测的专用机械，通过飞轮惯性相应的转动惯量模拟汽车运行过程中的转动惯量以及质量惯量;通过加载装置模拟汽车运行过程中受到的空气阻力;通过滚筒运动模拟路面等，从而对汽车运行状况形成全面的动态检测。

1  汽车底盘测功机整体结构构成

汽车底盘测功机（以下简称为测功机），是针对汽车处于使用状态下的应用性能以及相关技术状况加以检验的一种的重要汽车工程设备。在实践操作中，不仅可以将其用作与汽车性能相关的各项科学试验，还可以用于对汽车设备的维修与生产，其机械结构如图1所示。

1.1 功率吸收装置

利用测功机开展汽车试验的过程当中，主要通过对加载装置的应用实现对汽车行驶过程所受阻力的模拟，其受力情况与正常道路行驶过程相似，能够吸收和测量汽车发动机传动系统向驱动策略传送的功率。测功机的加载装置主要包括：水力测功机、电涡流测功机以及电力测功机。其中，水力测功机整体可控性较差，电力测功机综合使用性能较强，但相比之下所需成本投入较高，而电涡流机兼具精度高、设备结构简单、便于技术人员调控与测量、机械振动较小、功率范围较大等特征。电涡流机在工作过程中所产出热量较多，一般通利用空气或水作为介质以导出多余热量。

1.2 滚筒

滚筒装置属于测功机内部最为主要的结构构件之一，其整体结构性质及使用性能的好坏关乎设备测量的精准程度。通常情况下，针对滚筒主要采取钢制空心结构形式，其直径、表面状况以及两筒中心轴距都是对其形成直接影响的结构参数。

1.3 测量部分

①测力部分。目前在汽车检修与制造领域应用最为普遍的是电测式装置，同时配置测力传感器，使力的大小被转换成相应的电信号，随后向系统中枢传送，最终通过指示部分对其相应数据信息进行显示。

②测速部分可以主要分成分为光电式、磁电式以及测速发电机等，其中光电式应用最为广泛，将其配置在副滚筒一端，继而实现跟滚筒之间的同步转动，将转速被转换成为相应的脉动信号，其实际测量误差一般不会超过千分之五。

③控制和指示部分。倘若在测功机内部所配置的测力部分与测速部分均为电测式，那么指示装置便可针对输出功率等数据信息进行直接显示。但如果测力装置采用机械形式时，只能显示出驱动力，通过相应换算过程得出输出功率。

汽车驱动输出功率，按下式计算：

P=（F×v）÷360（kW）

式中：P——汽车驱动轮输出功率（kW）;

F——滚筒切向驱动力（daN）;

v——测定F时，汽车稳定的车速（km/h）。

1.4 飞轮

飞轮的主要作用在于对车辆形式过程当中所产生的动能加以模拟，需要配置电磁离合器已实现和滚筒间的接合。在实践应用中，对于飞轮机构主要采取一组多飞轮的形式，相关转动惯量需要与车辆加速能力试验以及滑行能力试验相互适应。

1.5 举升装置

为便于车辆从测功机中的进出，需要配置举升装置，气动式举升器分为气缸式与气囊式。

1.6 制动装置

测功机制动装置主要包括传统带轮、轴承座等，用于为测功机机械运动过程提供动力。

2  测功机主要工作原理

2.1 测功机

测功机当中所配置的滚筒装置主要用途在于模拟连续移动形式的路面，车轮处于滚筒内部滚动，而加载装置主要模拟汽车在行驶过程中所承受各种形式的阻力，飞轮部分则是结合转动惯量针对加速、滑行等车辆在行驶过程当中所承受的阻力进行模拟。试验中，要将汽车的驱动轮放在滚筒之上，从而实现对滚筒的带动使其旋转，加载装置与滚筒间成串接状态，并利用定子针对转子施加一定制动作用，是定子受到相反方向上的力矩作用。处于反力矩的作用下，定子会绕轴进行摆动，并通过臂杆传至测力装置，经过换算处理等过程获得驱动轮转矩或者输出功率。

2.2 电涡流机

在电涡流机内部主要配置了定子与转子两个部分，后者跟测功机滚筒之间相互连接，处于磁场当中以实现转动。定子沿着圆周对励磁线圈以及涡流环等部分加以布置，转子外圈配有齿槽，要在齿顶和涡流环间留出适当大小的空气隙。

在试验推进的过程中，驱动滚筒受到车轮作用之下进行旋转，继而带动电涡流机中的转子进行转动。在励磁线圈当中出现电流的情况下，所形成磁场的磁力线会在设备内部构成一套闭合磁路。相应磁通的大小主要和线圈匝数、电流高低等变量有关。因为通过齿顶位置和凹槽位置磁通量大小之间的差异，导致转子转动时，经过涡流环内部的磁通量将会呈现为周期性变化状态，继而形成涡电流。其所形成的磁场会和励磁磁场之间产生相互作用，出现跟转子旋转完全相反方向的转矩。因为转子和滚筒处在连接状态，这就给转筒形成了相应的助力，从而对滚筒起到加载作用。

不过，在针对转子施加一定量制动力矩的同时，将会使定子受到相反力矩，给定子形成一种与转子摆动方向相同的作用。在定子当中配置有测力杠杆，而且在端部下方为之配置了压力传感器，当受到压力作用的情况之下，会产出相应的电信号。此压力和杠杆长度相乘便能得到相应力矩。如果滚筒处在稳定旋转的状态下，这一力矩会和驱动轮所带来的驱动力矩相等。基于此，便可得出车轮作用于滚筒之上驱动力的大小。

2.3 飞轮模拟惯量计算

设车辆质量是m，模拟车辆飞轮转动惯量是J，转速比是I，滚筒半径是r，则加入减速器之后模拟车辆运动惯量的飞轮转动惯量计算公式为：由这一公式可知，飞轮转动惯量主要由汽车质量、减速比以及滚筒半径所决定。

2.4 功率测量

汽车驱动轮所形成的输出功率被称之为底盘输出功率，是对车辆传动系统技术状况加以考量的一种关键参数。然而传动系统所处状态与相关技术性能会影响车辆在运行过程中实际的稳定性与安全性，同时会在一定程度上影响发动机油耗与动力传递。汽车驱动车轮将会对测功机滚筒形成帶动作用，使其保持旋转状态，滚筒则与电涡流机转子之间相互连接。我们假设驱动轮的输出功率是PCkW，而传动系损耗功率是PIkW，摩擦损失功率是PSkW，轮胎打滑的损耗功率是PJkW，滚筒中消耗功率是PEkW，那么汽车驱动轮输出功率则为PC=PI+PJ+PS+PE。其中，PI可以利用传动系统中传动效率的相关数据加以估算;PJ则通过滚筒转速加以估算;因为在实际试验处理过程中，滚筒和电涡流机之间呈现为十分紧密的相连，因此可以将机械损耗看作为0;电涡流机所吸收的功率和滚筒中消耗的功率PE相等。

3  结论

总而言之，若想实现对汽车底盘测功机的高效利用，以精确测量汽车的各项技术参数，要充分了解其结构原理。作为一名机械设计工程师，需要在设计工作中积极探索，对国外的一些先进检测技术和理念加以借鉴，继而与我国车辆运输行业的整体情况相结合，研发设计出更符合我国国情的汽车检测装备，为我国汽车检测行业的发展贡献一份力量。

参考文献：

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