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第十章 汽车室内台架试验系统 汽车室内台架试验的特点是精度高、试验不受室外环境条件的影响，因此实验效率高、实验结果的重复 性好。室内台架试验系统不仅可以进行机构、总成及零部件试验，如发动机、变速器、悬架装置等的性 能和它们的结构强度、刚度、疲劳寿命、耐久性等，还可进行整车性能试验，如动力性、经济件、制动 性、操纵稳定性、平顺性等。 第一节 汽车整车性能室内台架试验系统 汽车性能只有在运行的过程中才能体现出来，为此要想在室内进行整车性能试验，就必须让汽车运行起 来。然而，将试验道路建在室内不太现实，为此常利用转鼓替代汽车行驶的路面，即转鼓试验台，又称 汽车底盘测功机，是汽车在室内进行整车性能试验最基础的设备。 一、汽车底盘测功机的结构型式 汽车底盘测功机有单鼓、双鼓、二轮转鼓和四轮转鼓等多种不同的结构型式，如图10-1、图10-2图10-3 和图10-4所示。双鼓式汽车底盘测功机其转鼓直径较小，大多在 300mm ～ 500mm之间；单转鼓式汽 车底盘测功机的转鼓直径较大，目前转鼓直径最大的汽车底盘测功机，其转鼓直径达 6300mm ；转鼓直 径最小的单鼓式汽车底盘测功机，其转鼓直径通常也在 500mm以上。 图10-1 二轮单鼓 图10-2 二轮双鼓 图10-3 四轮单鼓 图10-4 四轮双鼓 汽车底盘测功机的结构型式和转鼓直径的大小对实验精度有很大影响。要想获得高精度的测试结果，常 采用大直径的单转鼓式汽车底盘测功机。其原因是：当转鼓直径 远大于汽车车轮直径 时，车轮在转 鼓上行驶的动力学特征与在道路上行驶时的动力学特征十分接近，即转鼓曲率对测试精度的影响非常 小。理论和实践都表明，当转鼓直径达到6m以上时，转鼓曲率对测试结果的影响几乎可以完全忽略不 计；若继续增大转鼓的直径，对测试精度的贡献已微乎其微，但设备的制造成本却会大幅上升。正因为 如此，在进行高精度汽车动力性和经济性试验时，多采用大直径单鼓式汽车底盘测功机，尤其是大直径 四轮单鼓式汽车底盘测功机。即便是对于单轴驱动的汽车亦是如此，因为四轮转鼓能准确再现汽车行驶 时的滚动阻力。由于大直径单鼓式汽车底盘测功机的体积庞大、制造成本因转鼓直径的增大而大幅提 高，因此，对于滚动阻力的大小对测试结果不构成明显影响的试验项目，如汽车噪声、排放、行驶可靠 性与耐久性等试验项目则通常采用体积小、制造成本较低的双鼓式或转鼓直径相对较小的单鼓式汽车底 盘测功机。 对于双鼓式汽车底盘测功机，由于转鼓直径不可能做得很大，因此转鼓曲率对测试结果的影响不可忽 视。不仅如此，由图10-5不难看出，车轮在双鼓上运行的受力状态与在道路上行驶时的受力状态完全不 同。汽车在双鼓式底盘测功机上运行时，车轮由二个转鼓支承，其支承力 和 与车轮的垂直载荷 间 的夹角为 ，若忽略车轮驱动力所带来的转鼓支承力的变化，则此三力之间的关系是： （10-1） 由于 ，因此 ，汽车在转鼓上行驶的滚动阻力比在道路上行驶的阻力大。车轮半径越 大， 越小， 与 的差值越小；车轮半径越小， 越大， 与 的差值越大。此外，由于汽 车在双转鼓上车轮与转鼓的作用状态与在路面上的作用状态存在很大的差异，由此亦会带来较大的测试 误差。 图10-5 双鼓式底盘测功机车轮在转鼓上的受力 二、汽车底盘测功机的结构原理 汽车底盘测功机主要有测功机、传感器、转鼓组件、控制系统与车辆固定装置等组成，如图10-6所示。 转鼓组件4是汽车室内性能试验的行驶“路面” ；汽车在室内试验时，由于汽车没有移动，只是车轮推动转 鼓转动，汽车在道路上行驶的空气阻力、坡道阻力及加速阻力均不存在，因此需要借用测功机1模拟汽 车行驶时的空气阻力、坡道阻力及加速阻力；为了得到测试结果，需要在汽车底盘测功机上安装各种传 感器，如转矩传感器、转速传感器等；为了获得所需的测试精度，需对模拟汽车行驶的各种阻力及汽车 的驾驶操作进行准确控制，其控制对象是测功机1和自动驾驶仪2 ；为保证汽车在底盘测功机安全可靠运 行，需要一套专用的车辆固定装置9。 （a） （b ） 图10-6 汽车底盘测功机的组成 （a）汽车底盘测功机的外形