汽车性能试验

1、车辆工程综合实践实验报告书2013-14车辆工程综合实践实验报告书院系： 机械工程学院 学号： 02010220 姓名： 苏冠明 同组同学： 俞斌（02010201） 费凡（02010221） 吕雪冬（02010207） 庞云天（02010220） 实验地点： 机械楼 实验时间： 2013 .09.2014.1. 实验报告成绩： 评 阅 人 ： 东南大学机械学院车辆实验室2013年11月制表目 录实验一 底盘测功机使用实验。p3实验二 四轮定位仪原理与使用实验。p9实验三 四轮驱动混合动力汽车整车性能仿真试验。p14总结 * p18参考文献 * p18实验项目一实验题目 底盘测功机使用实验实验

2、目的1、掌握汽车底盘测功机系统的组成、工作原理2、熟悉且掌握底盘测功过程基本步骤与方法3、掌握有关测试项目与内容4、了解相应的国家或行业测试技术规范实验内容1、电涡流测功机简介电涡流测功机的产生的制动扭矩（转矩）md是由励磁电流i和转速n决定的，即md=f（i，n）。通常称电涡流测功机励磁电流不变时的转矩-转速曲线为电涡流测功机的机械特性，又称电流控制特性，如下图所示。图1-1 涡流测功机的机械特性2、底盘测功机系统的组成与工作原理底盘测功机一般由滚筒装置、测功装置、飞轮机构、测速装置和控制显示系统等构成。参见下图：1-机架 2-功能吸收装置 3-变速箱 4-滚筒 5-速度传感器 6-联轴节

3、7-举升器 8-制动器 9-滚筒 10-力传感器 图1-2 普通型汽车底盘测功机道路模拟系统结构示意图各装置的基本功能介绍：（1）滚筒装置：测功试验时，汽车驱动轮在滚筒上滚动，驱动滚筒旋转。因此，滚筒装置的作用相当于能够连续移动的路面，支撑车轮，并传递功率、转矩、速度。底盘测功机的滚筒装置有单筒和双筒两种类型。（2）测功装置：测功装置用于吸收和测量汽车驱动轮的输出功率，通常称为测功器。汽车在试验台上运转时，其外部阻力为驱动轮的滚动阻力、轴承摩擦力和空气摩擦力及滚筒机构的轴承摩擦力等，这些阻力之和比汽车在道路上行驶时受到的外部阻力要小得多。另外，在试验台上不存在汽车在道路上行驶时所受的空气阻力和

4、坡度阻力。因此，测功装置也是一个加载装置，可以模拟汽车在道路上行驶时所受的各种阻力，使车辆受力情况如同在道路上行驶时一样。测功机类型有水力测功机、电力测功机和电涡流测功器三类。图1-3 风冷式电涡流功率吸收装置（3）测速、测距装置：底盘测功机在进行测功、加速试验、等速试验、滑行试验和燃油经济性试验时，都必须对试验车辆车速和行驶过距离进行测试。测速装置一般由测速传感器、中间处理装置和指示装置构成。常用测速传感器有光电式、磁电式、霍尔传感器和测速电机等类型。测距装置一般为光电盘脉冲计数式，主要由光电变换器、计数器和控制电路组成。（4）飞轮装置：飞轮机构用来模拟汽车在道路上行驶时的动能，常采用离合器

5、以实现与滚筒的自由结合。飞轮机构通常具有一组多个飞轮。（5）控制装置：底盘测功机的控制装置和指示装置通常做成一体。测功系统控制逻辑如下：图1-4 电涡流式加载装置控制系统框图 3、底盘测功机的基本功能参见电脑系统界面4、测功机控制系统操作参见测功系统操作实验步骤1.使用前的准备工作 （1）车辆外部清洗干净； （2）不容许轮胎花纹中夹有石粒； （3）轮胎气压符合标准； （4）发动机底壳机油油面应在允许范围内； （5）发动机机油压力应在允许范围内； （6）自动变速器（液力变扭器）的液面应在规定的范围内。（7）运行走热全车，使之达到正常热状态。2.汽车底盘测功机的使用 （1）开机前必须按使用说明书的

6、要求，对底盘测功机做好准备工作； （2）按规定程序操作； （3）惯性模拟系统除进行多工况油耗试验、加速、滑行试验外，不允许任意使用； （4）突然停电时，引车驾驶员应即可松油门并挂空挡； （5）引车驾驶员必须严格按引导系统提示操作。3功率测试方法（1）设定试验车速或力矩。（2）启动车辆发动机，按规定程序加载负荷。（3）待发动机转速稳定后，读取并记录指示功率数值。（4）重复测试三次，取平均值。实验结果与分析说明在设定速度为55km/h时，得出的数据变化图线如下图所示：从图中可以发现，随着车速逐渐达到预定的速度，相对应的牵引力和功率也趋于稳定。实验数据也存在一定的问题，那就是当车速达到预定的55km

7、/h左右时，相应的牵引力却还没有达到稳定值，还在上升中，这表示牵引力的数据相比于速度数据有延迟。同样，功率也有相应的延迟。但数据的总体变化趋势还是较为合理的。5档手动变速器汽车的驱动力-阻力平衡分布示意图如下图： 低档对应的驱动力大，速度小；高档对应的驱动力小，速度大。实验思考题1、底盘测功机的基本组成是什么？各装置有什么作用？答：底盘测功机一般由滚筒装置、测功装置、飞轮机构、测速装置和控制显示系统等构成。 滚筒装置的作用相当于能够连续移动的路面，支撑车轮，并传递功率、转矩、速度。测功装置用于吸收和测量汽车驱动轮的输出功率。飞轮机构用来模拟汽车在道路上行驶时的动能。测速、测距装置作用是对试验车

8、辆车速和行驶过距离进行测试。2、底盘测功原理是什么？答：汽车在试验台上运转时，其外部阻力为驱动轮的滚动阻力、轴承摩擦力和空气摩擦力及滚筒机构的轴承摩擦力等，这些阻力之和比汽车在道路上行驶时受到的外部阻力要小得多。另外，在试验台上不存在汽车在道路上行驶时所受的空气阻力和坡度阻力。因此，测功装置也是一个加载装置，可以模拟汽车在道路上行驶时所受的各种阻力，使车辆受力情况如同在道路上行驶时一样。3、底盘测功机滑行实验项目有何功用？应用特点？答：滑行实验用来检查汽车底盘装配和调整质量。 计算机根据滑行速度实时计算滑行过程中阻力的变化，按计算的阻力对电涡流测功机进行实时模拟加载控制。4、电涡流测功器的外特

9、性如何？电涡流测功器精度高且有较宽的转速与功率调节范围。它的工作原理是:可转动的定子绕组内通有电流,当具有齿状的电感器由被测机械通过轴带动旋转时，由于磁通的变化而感生电动势，产生的电涡流引起制动作用，因此这种测功器只能测量有效输出功率。由于电涡流测功器吸收的功率全部变成涡流环的温升，故需要有相应的冷却系统。5、底盘测功机有哪些主要功能？答：底盘测功机是用于测量汽车驱动轮输出功率、扭矩（或驱动力）和转速（或速度）的专用计量设备。有些底盘测功机附加飞轮系统等，还可以测量汽车的加速性能、滑行性能等。6、本测功机系统进行车辆恒速功率测试时候的最小许可车速是多少？为什么？答：25r/min。7、哪些因素

10、影响底盘测功机的车辆动力性（功率等）测试精度？答：1.检测工况的控制精度。2.底盘测功机内阻的功率损耗。3.车轮滚动阻力的影响。底盘测功机车型库不完备。8、请写出底盘测功机实验的基本操作步骤？答：首先在计算机上设定要达到的转速值，车辆上的操作人员根据此数值逐渐加速到这一数值并保持恒定一段时间，计算机便会绘出转矩车速功率的变化图。9、查阅有关资料，简要说明如何用底盘测功机测定试验车辆的滑行距离？答：滑行距离检测开始时，速度型号反馈到计算机，计算机根据速度实时计算滑行过程中阻力的变化，按照计算的阻力实时调节电涡流加载电流，实现实时模拟加载控制。10、简述实验用底盘测功机系统可以进行哪些实验项目？答

11、：汽车动力性测试：模拟汽车运行工况，测定汽车驱动轮驱动力、输出功率、最高车速、加速时间以及相应的特性。燃料经济型和汽车排气排放污染物测试：模拟汽车运行工况，测定燃油消耗量和排气排放污染物。汽车技术状况检测、故障诊断：检测滑行距离、滑行时间等。实验项目二实验题目四轮定位仪原理与使用实验实验目的1.掌握电脑四轮定位仪的原理及组成；2.掌握电脑四轮定位仪的安装及使用方法；3.掌握有关项目的检测；4.了解有关车轮定位的调整方法及有关技术要求。实验内容在汽车行驶中出现下列情况时，需进行四轮定位的检测和调整：1） 直线行驶困难；2） 前轮摇摆不定，行驶方向飘逸；3） 轮胎出现不正常磨损；4） 汽车更换悬架

12、系统、转向系统有关部件活前部经碰撞事故维修检测指标四轮定位的检测项目包括：转向轮前束值或角及前张角、转向轮外倾角、主销后倾角、后轮前束值或角及前张角、后轮外倾角、轮距、轴距、转向20°时的前张角、推力角和左右轴距差等，参见下图示意。图2-7 四轮定位的检测项目a) 车轮前束值和前张角；b）车轮外倾角；c）主销后倾角；d）主销内倾角；e）转向20°时的前张角；f）推力角；g）左右轴距差不同车型的四轮定位参数不同。汽车的四轮定位是否合格，需要把检测结果与标准值进行比较才能确定。四轮定位好处： 1.增强驾驶舒适感； 2.减少汽油消耗； 3.增加轮胎使用寿命 4.保证车辆的直行稳定

13、性； 5.降低底盘悬挂配件的磨损； 6.增强行驶安全实验步骤1、检测前准备；2、检测仪器安装；3、电脑控制台启动；4、根据控制系统界面提示进行相关操作5、根据电脑提示完成数据保存与打印输出。实验结果与分析说明：实验结果列表如下：前外倾下限前外倾上限前束下限前束上限后倾下限后倾上限内倾下限0°300°300°130°54°485°4011°11内倾上限后外倾下限后外倾上限后前束下限后前束上限前右前外倾前左前外倾12°111°450°450°150°300°280

14、76;3前右前前束前左前前束前总前束前前退缩前右后倾前左后倾前右内倾0°180°160°340°04°434°510°35前左内倾前右转角前左转角前右前展前左前展前右包容角前左包容角10°210°00°00°00°011°310°24前右后外倾前左后外倾前右后前束前左后前束前后总前束前推进角前后退缩1°401°500°90°200°290°50°0后右前外倾后左前外倾后右前前束后左前前束

15、后前总前束后前退缩后右后倾0°280°20°120°160°280°04°35后左后倾后右内倾后左内倾后右转角后左转角后右前展后左前展4°2310°3510°210°00°00°00°0后右包容角后左包容角后右后外倾后左后外倾后右后前束后左后前束后后总前束10°310°191°451°530°90°200°29后推进角后后退缩0°50°0 从所列表中可以发现，前右前前

16、束、前左前前束、前右后倾、前左后倾、前右内倾、前左内倾、前左后外倾、前右后前束、后右前外倾、后左前外倾、后右前前束、后左前前束、后右内倾、后左内倾、后左后外倾、后右后前束这些数据是不合格的。后倾角和外倾角不正确会使得汽车在行驶时跑偏；外倾角不正确使得汽车轮胎单边磨损；前束不正确使得轮胎羽毛状磨损；主销后倾角太大使得方向盘太重，太小了则会使得方向盘飘忽不定。实验思考题1、你组所测量的轿车的四轮定位参数都有哪些？相关参数物理含义？答：主销后倾角：在汽车纵向垂直平面内主销轴线与与通过前轮中心垂线的夹角叫主销后倾角。 主销内倾角：在汽车横向平面内主销轴线与铅垂线的夹角即为主销内倾角。 前束角：从汽车正

17、上方向下看，由轮胎的中心与汽车的纵向线之间的夹角为前束角。 外倾角：从汽车的前方看轮胎的几何中心线与地面的铅垂线的夹角，称为外倾角。2、画示意图说明实验用四轮定位仪测量探头的布置形式？答：3、实验用的测量探头表面按钮的功能与使用？答：电源键power,启动探头，发射激光束；ok按钮关闭探头。4、简述影响汽车四轮定位测量参数的影响因素？答：1.传感器上的插销受损，会导致卡具上的传感器插套过度磨损，从而引起前束和主销后倾角的测量误差。2.插座受损会引起电路的接触不良，浙江影响程序的运行和测量误差。3.操作人员的操作失误。4.仪器本身的误差，传感器定位精度的误差。5、实验室实验用四轮定位仪系统的组成

18、如何？各自作用？答：四轮定位机一台：只需简单的操作就可以测量并显示出四个车轮的定位角度，帮助操作人员进行调整。 四轮定位专用举升器一套：配有转盘，使得汽车在其上面进行检测。6、如何安装定位测量探头的定位夹具？答：把传感器支架的中心对准车轮的中心，调整其3个爪子的伸度，使得三个爪子能够牢靠的扣在车轮的轮纹中。要求装上后其不能掉下来。7、简述主销定位参数的测量原理？答：以套筒扳手为例，先将扳手杆垂直立于桌面上，扳手接杆与视线垂直并使扳手接杆保持水平，此杆即为转向节轴（面向车头看为左前轮轴）。将扳手杆下端向自己面前偏转一个角度 ，即形成主销后倾角，然后由此位置绕扳手手柄轴线分别向里、向外各转动 角，

19、这时就会发现扳手接杆绕水平面分别向上、向下偏转了 角（如图1所示）。图1 主销后倾角的测量原理注销内倾角的测量原理如图2所示，在扳手接杆头部系上一长接杆，长接杆与扳手接杆垂直。将扳手直立于桌面，使长接杆1保持水平位置并与视线垂直，再将扳手柄下端向里偏转一个角度 ，即形成注销内倾角（相当于从左前轮外侧看），然后由此位置绕扳手手柄轴线分别向左、向右各转角 ，这时又会发现接杆分别沿逆时针、顺时针方向转动了 角（如图2所示）。图2 主销内倾角的测量原理8、简要说明四轮定位仪检测车辆四轮定位参数时候的基本操作过程？答：将车辆停放好后开启电源，启动四轮定位仪电脑；将传感器支架装在车轮上；将四个传感器安装在

20、相对应的支架上并调整传感器上的水平仪至水平位置；按照显示器上的显示，进入检测菜单进行选择测量；测量结束后保存数据，以便分析。9、简要说明车辆一般什么情况下需要进行四轮定位参数的检测？答：在汽车行驶中出现下列情况时，需进行四轮定位的检测和调整：1.直线行驶困难；2.前轮摇摆不定，行驶方向飘逸；3.轮胎出现不正常磨损；4.汽车更换悬架系统、转向系统有关部件活前部经碰撞事故维修10、简要说明四轮定位仪检测参数中，常用四轮定位参数有哪些？各有什么作用？答：主销后倾角：保证汽车直线行驶的稳定性。适当加大主销后倾角是帮助车轮回正的有效方法。主销内倾角：帮助转向轮自动回正。使转向轻便。前束：作用是消除由于外

21、倾角所产生的轮胎侧滑。外倾角：其作用是防止轮胎不均匀的磨损。实验项目三实验题目四轮驱动混合动力汽车整车性能仿真试验实验目的通过实验了解混合动力汽车的现状以及一些先进国家的研究，进而了解中国混合动力车的性能发展需求与现状。了解中国四轮驱动混合动力车的研究与发展。结合实践认识掌握不同的动力车的共性与不同。实验仪器与设备hev系统具仿真平台实验原理虽然hev的实现障碍较小，其研发过程中仍然需要解决很多关键技术问题，主要包括系统集成技术、整车能量管理技术、子系统关键技术及整车试验方法和评价体系的建立。系统集成技术hev系统具有高度的复杂性，正是这种复杂性为混合动力系统提供了更大的设计和控制自由度以及减

22、小油耗和改善排放的可能性，混合动力系统设计的关键是系统结构的选择、子系统匹配、整车能量管理策略的开发和系统参数的确定，由于混合动力系统本身的复杂性，这些工作的完成是一个反复的复杂系统集成的过程。提高系统集成的相关技术是提高混合动力系统研究水平和实车性能的基本前提。系统集成技术主要包括仿真技术、试验技术、硬件在环(hil)仿真技术和参数匹配技术。在hev系统集成的过程中，静态、推静态和动态的分析都建立在仿真的基础上。混合动力系统属于既有连续环节又有时间离散环节的“采样控制系统一，模拟和分析其复杂行为的核心是建立其动态和非线性的仿真模型。由于混合动力系统本身的复杂性，必须按目标和研究对象的不同建立

23、仿真模型，以兼顾结果的准确性和仿真效率。台架试验既包括子系统的性能试验和参数提取，也包括多个子系统甚至整个动力驱动系统的联合运行试验。鉴于混合动力系统结构的多样性，hev试验台应当具有通用性并便于扩展，试验台的模块化设计可以满足这一要求。图1-12为一种hev动力系统试验台方案，其设计目标是可以对多种类型的hev动力系统进行复杂工况测试，并且建立完善的试验数据处理与测试对象评价体系。混合动力系统台架试验方法的探索及规范化与试验平台的建设相辅相成。结合软件仿真和台架试验技术，hil仿真是复杂系统的有效设计方法。对于hev，hil仿真是高水平系统集成的主要手段，hil仿真是一种包含硬件的实时仿真，

24、要求模型和控制策略满足实时要求，而控制策略也将得到修正以消除模型离散化的影响。系统参数的合理选择与匹配为整车控制策略的优化提供了基础。同时，系统参数的选择还要兼顾成本。参数匹配要借助于已经建立并且经过验证的仿真平台。混合动力系统的部件匹配，常常依据目标工况的功率和转矩需求而进行。串联系统的部件匹配相对简单，所依据的功率容易从循环工况的功率请求中获得。并联和混联系统既可以采用动态匹配方法，也可以用反向动力学对各部件参数进行匹配和优化。实验内容混合动力汽车的开发总要经历匹配、仿真、试验、硬件在环仿真、反复优化的过程，仿真是我们依赖的重要手段之一，但仿真要求建立准确的仿真模型。本文的研究正是以此为出

25、发点仅考虑汽车的纵向动力学在姒tlabsimulink仿真环境中建立模型，分析四轮驱动混合动力汽车整车性能。本文研究对象为牵引力合成型并联式四轮驱动hev，主要研究内容和思路如下：(1)分析混合动力汽车的功率平衡方程式，混合动力汽车动力部件如发动机、电机和蓄电池等的运行特性，在此基础上根据结构形式特点进行并联式四轮驱动hev动力匹配计算；(2)建立四轮驱动hev的纵向动力学模型：(3)根据仿真需要，基于matlabsimulink建立四轮驱动hev的仿真模型，包括动力学模型，驾驶员模型、车辆控制器模型和各个物理子系统模型等；(4)基于matlab仿真模型进行整车动态特性仿真研究，计算整车燃油经

26、济性和排放性等；(5)研究道路循环对整车燃油经济性和排放特性的影响，并基于上海市道路循环进行仿真分析。实验步骤根据上述流程图1，建立车轮模拟并进行数据采集；2，建立底盘模拟并进行数据采集；3，对油耗进行模拟并采集数据；4，对车程的模拟与数据采集；5，发动机功率模拟与数据采集；6，电池消耗的模拟与数据采集。实验结果整理与分析电动汽车是汽车发展的必然趋势。纯电动汽车虽然具有零排放的特点，但由于动力电池技术尚未取得重大突破，汽车行驶里程过短，限制了其广泛运用。燃料电池汽车被很多专家认为是汽车发展的终极目标，但成本高，短期内难以实现产业化。混合动力汽车只是将电池作为辅助能量，动力电池技术的影响被相对削弱，同时具有续驶里程长，