动力性检测与台架试验 - 图文

长安大学硕士学位论文

在用车动力性检测道路与台架差异特性研究

姓名：林彩霞申请学位级别：硕士专业：载运工具运用工程指导教师：刘浩学;马强骏

20030501

摘要本文首先在分析了汽车动力性检测的基本理论的基础上，选择了典型车型如微型车金龙ＸＭＬ６４０２和载货汽车解放ＣＡｌ０５０ＰＫ２ＬＩＡ为实验车辆，进行了台架和道路行驶阻力、滑行距离对比实验，结果发现两者的检测结果存在较大的差异。通过对差异性进行深入分析，找出两者差异性的原因，并对台架结构参数提出了相关的要求。其次通过分析轮胎气压等主要影响动力性检测的因素，建立了汽车室内台架动力性检测的滚动阻力模型，并进一步确定了用ＡＳＭ法测量排放性能时底盘测功机的加载功率。最后，本文根据国家有关标准对滑行距离的要求，结合我国汽车动力性检测行业的实际情况，建立了室内台架测量滑行距离的修正模型，并用小轿车桑塔纳进行了验证。【关键词】汽车动力性检测台架和道路差异性台架结构参数滚动阻力模型台架滑行距离修正模型ＡｂｓｔｒａｃｔＯｎｔｈｅｂａｓｉｃｏｆａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｂａｓｉｃｔｈｅｏｒｙｏｆａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｐｅｒｔｙｔｅｓｔ，ｔｈｅｐａｐｅｒｆｉｒｓｔｓｅｌｅｃｔｓｔｙｐｉｃａｌｖｅｈｉｃｌｅｔｙｐｅｓｕｃｈａｓＫｉｎｇＬｏｎｇＸＭＬ６４０２ｍｉｎｉ－ｃａｒｇｏａｎｄＣＡｌ０５０ＰＫ２Ｌ１Ａｈｅａｖｙ－ｃａｒｇｏａｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｖｅｈｉｃｌｅ，ｄｏｅｓｓｏｍｅｃｏｎｔｒａｓｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｆｏｒｒｏａｄ－ｂｅｎｃｈｄｒｉｖｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｃｏａｓｔｄｏｗｎｄｉｓｔａｎｃｅ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｒｅｖｅａｌｓｔｈａｔｔｈｅｒｅａｒｅｓｏｍｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｒｏａｄａｎｄｂｅｎｃｈｔｅｓｔ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒｔｈｒｏｕ【ｇｈａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｄｅｅｐｌＮｔｈｅｐａｐｅｒｆｉｎｄｓｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｒｅａｓｏｎｓａｎｄｇｉｖｅｓｓｏｎｌｅｄｅｍａｎｄｓｔｏｔｈｅｂｅｎｃｈｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｎｅｘｔ，ｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｚｉｎｇｔｉｒｅｐｒｅｓｓｕｒｅｔｈｅｍａｊｏｒｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｏｆｄｙｎａｍｉｃｔｅｓｔ，ｔｈｅｒｏｌｌｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｉｒｅｉｓｓｅｔｕｐ，ａｎｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｍｏｄｅｌｔｈｅｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒｅｘｅｒｔｉｎｇｐｏｗｅｒｉｓｗｏｒｋｅｄｏｕｔｗｈｅｎｕｓｉｎｇＡＳＭｍｅｔｈｏｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｅｘｈａｕｓｔｓｐｒｏｐｅｒｔｙ．Ａｔｌａｓｔ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｓｔａｎｄａｒｄｄｅｍａｎｄｓｔｏｃｏａｓｔｄｏｗｎｄｉｓｔａｎｃｅ，ａｎｄｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｐｅｒｔｙｔｅｓｔｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｔｈｅｂｅｎｃｈｃｏａｓｔｄｏｗｎｄｉｓｔａｎｃｅｒｅｖｉｓｉｎｇｍｏｄｅｌｉｓｓｅｔｕｐａｎｄｉｓｐｒｏｖｅｄｂｙＳａｎｔａｎａｓｅｄａｎ．［ｋｅｙｗｏｒｄｓＩａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｐｅｒｔｙｔｅｓｔｂｅｎｃｈｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｂｅｎｃｈａｎｄｒｏａｄｒｏｌｌｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｍｏｄｅｌｂｅｎｃｈｃｏａｓｔｄｏｗｎｄｉｓｔａｎｃｅｒｅｖｉｓｉｎｇｍｏｄｅｌ第一章绪论§１－１课题提出的背景汽车技术状况是定量测得的表征某一时刻汽车外观和性能的参数值的总和，而评价汽车使用性能的物理量和化学量称为技术状况参数。现代汽车检测站监测的主要内容包括三方面：一是汽车主要技术参数检测（包括整车技术参数，主要总成技术状况参数、照明与信号装置技术参数等）；二是主要技术性能检测（包括动力性、燃料经济性、制动性、平顺性和操纵稳定性等）；三是排放、噪声检测。对汽车性能特别是动力性、燃料经济性及排放性能进行检测具有重要的意义。１．动力性检测的重要性动力性是汽车最基本的使用性能，是发动机和底盘传动系等总成及部件工作能力量化的体现。近几年来，随着人们生活水平的提高，国民经济的迅速发展，汽车保有量也在迅速增加。据统计，我国汽车保有量１９９６年为１１００．０８万辆，１９９８年９月达１４００万辆，２０００年汽车保有量己达１５８０万辆，到目前为止，我国汽车保有量将近２０００万辆。车辆保有量的增加促进了公路里程的增长以及高等级公路的修建，为我国汽车运输大幅度提高汽车行驶速度创造了条件。现代汽车在高等级公路上行驶速度一般都在８０ｋｍ／ｈ以上，对动力性的要求越来越高。新车的动力性是在设计时确定的，一般都能够满足要求。但是对在用车辆来说，并不是所有的车辆都能满足行驶的动力性要求。主要是因发动机和传动系固有工作能力在使用过程中逐渐的衰退。在使用过程中组成发动机和传动系总成的零部件由于相对运动而产生磨损、承受机械应力而引起变形和老化、与周围介质相互作用而遭受腐蚀和氧化等原因，从而导致零部件的配合特性（如间隙的大小）、相对位置、接触状况等发生变化，进而逐渐削弱发动机和传动系总成的工作能力，甚至使其丧失工作能力。动力性衰退便是发动机和传动系总成工作能力变差的外在征兆。实践证明，随着汽车行驶里程的增加，动力性的衰退是必然的。图卜１和图卜２为在同一底盘测功机测得的同型汽车在直接档时的驱动轮输出功率。图中曲线ｌ为该型汽车在额定状况下直接档的驱动轮输出功率特性曲线，曲线２为该型汽车在行驶到某一里程时直接档测得的驱动轮输出功率特性曲线。可见在用汽车动力性在使用过程中是衰退的，衰退的标志是输出功率明显降低，随着车速的增加，输出功率的降低幅度增大，最大功率值向低速偏移，输出的最大功率均小于额定值。但输出功率与车速的关系未因动力性的衰退而改变，动力性衰退后的驱动轮输出功率特性仍与固有特性的走势相似。１２０１２０１ＯＯ１００售８０８０占６０Ｑ６０４０４０己０已Ｏ００图１—１解放１０９０系列汽车驱图１－２东风１０９０系列汽车动轮输出功率特性驱动轮输出功率特性动力性逐渐衰退的车辆，如果不对其进行检测，规定汽车能在道路上运行的动力性最低限值。有可能导致动力性很差的车辆在道路上继续运行。而动力性差的汽车，由于行驶速度慢，不仅阻滞了高速公路运输效率，且因这些车辆在高速公路上长时间满负荷高速行驶，发动机过热的机率特别严重，导致了交通事故特别是追尾事故的频繁发生。在每年发生的交通事故中，车辆技术状况因素约占２０％左右，其中动力性因素占很大的比例。又动力性不好的车辆运行时燃油消耗明显增加，增大排气污染物的含量，不利于节能和环保。据统计，正在运行的各类营运汽车中有５０％一６０％的营运汽车动力性达不到标准中技术等级规定的二级车的要求，表明当前营运汽车动力性总体状况不佳，对安全营运存在巨大的隐患。因此，为了保证汽车的技术状况，维持良好的动力性水平，满足安全运行的需要，对在用车动力性必须进行检测。通过检测其动力性，并与其固有的动力性量值进行对比，就可以了解、掌握和判断汽车发动机、传动系的状况是否良好，是否可以继续运行。同时实践也证明了，经过动力性检测后，达不到等级车标准的营运汽车，７０％一８０％的车辆经过简单检查和调整后（如检查、清洁空气滤清器或

更换滤芯；检查调整供油系等），即可改善动力性状况，使其达到等级车动力性的要求，则相应减少了交通事故的发生。故汽车动力性检测具有重要意义。２．燃油经济性检测的重要性在保证汽车动力性的前提下汽车的燃油经济性和排放性也逐渐受到人们的重视。因为汽车使用的燃油是从石油中提炼的，而石油是不可再生的能源，石油的储量逐渐减少，在七十年代就产生了石油危机，因此节省用油很重要。从我国有关统计资料所得到的结论可知，交通运输用油占整个燃油消耗的１７％左右，汽油运输消耗的汽油占汽油总产量的９０％。要节省运输用油，就要提高汽车的燃油经济性。如果燃油经济性不好，耗油量增加，排放污染物也增加。因此，为了节约能源和减少空气污染，必须对汽车燃油经济性进行定期检测，及时诊断并消除所发现的故障，这样可使平均燃油消耗量下降１０—１３％。３．排放性检测的重要性汽车排放的废气污染物有ｃＯ。、ｃ０、Ｈｃ、ＮＯ。和微粒等有害物质，ｃＯ、Ｈｃ、ＮＯ；和微粒等会对人体健康造成危害，而ｃＯ。虽对人体健康无害，但它会造成温室效应，对大气环境有严重影响。有报告显示，广州、深圳等城市汽车尾气污染已占据大气污染的５０％左右；北京市区大气中ｃＯ、Ｈｃ成分的６０％以上来自汽车排放污染，在大气中ＮＯ，的成分也有将近４０％来自汽车尾气排放。随着汽车排放污染物的增加，潜在发生光化学烟雾的危险。在美国洛杉矶和日本东京等地先后发生过光化学烟雾，对环境和人们的身体健康造成很大的危害。汽车排放已成为城市大气污染的一个主要来源，控制汽车排放，治理城市大气污染是刻不容缓的任务。而控制汽车排放最有效的方法就是建立完整的汽车检查维修体系，对汽车进行定期检测和强制维护。据上海市对１８００辆装用汽化器式发动机的桑塔纳轿车、３００辆解放牌载货汽车和２００辆东风载货汽车及９００辆装用柴油发动机的客货运输车辆的跟踪监控及统计分析，经过定期检测及强制维护后，尾气排放达标率明显提高，低排放车辆数大幅度增加。综上所述，汽车检测具有重要的作用。§１－２汽车检测技术发展概述随着汽车数量的急剧增加，由汽车引发的道路交通安全、燃油消耗及排放污染等问题引起了人们的广泛关注。影响交通安全的原因是多方面的，但汽车技术状况变坏而引发的道路交通事故占相当大的比例，且汽车燃油消耗及排放污染亦与汽车技术状况不佳有直接关系。因此减少汽车对人类社会的危害，保持车辆良好的技术状况一直是车辆使用部门的目标。汽车检测技术正是基于研究汽车技术状况变化规律，采用先进的仪器设备与技术，在不解体的条件下，通过检测有关技术参数，迅速准确地反映整车技术性能及各系统总成的技术状况，以便掌握它们的变化规律，发现并及时排除故障，保持或恢复其良好的技术状况和使用性能。汽车检测技术大约是从２０世纪５０年代开始逐步形成、发展和完善起来的。早期的检测，主要是依靠技术工人的经验，检测的手段十分简单，靠眼看、耳听、手摸来判断。这种凭人的感觉进行检测的方法，只依靠经验来判断汽车的技术状况，不需专用的设备，但要有丰富的经验和很高的技术，检测费时费力。早期的汽车，由于结构简单，用人力可以胜任。但是随着科学技术的发展，特别是电子技术和传感器技术的发展，使得很多非电量的参数转化成电量进行测量，以前靠人工的方法已经不能很好地发挥作用，这样必然促进了在用车检测技术的发展。在道路检测方面出现了速度计、五轮仪、燃油消耗仪、烟度计、废气分析仪等仪器。由于汽车是在各种不同环境条件下的道路上行驶，因此，根据道路行驶状况评定汽车的技术性能是最符合实际、最可靠、最基本的评定方法。但是道路试验受到道路条件、风向、风速、等环境因素的影响，这些因素可控性差，还需要按规定条件选用或建造专门的道路，使得人力、物力消耗比较大，且不安全。因此随着系统仿真技术的发展，出现了汽车技术性能检测的台架检测设备，即底盘测功机，它是一种不解体检验汽车性能的室内设备，能测试在用车底盘输出功率、最高车速、加速能力和滑行距离，因此可以用来判定在用车的动力性；还可以模拟道路行驶工况及方便地对汽车进行加载，因此可以测量排放和油耗：此外，它通过控制试验条件，使周围环境对检测的影响减至最低，同时能进行符合实际的复杂循环试验，因而得到广泛４的应用。在２０世纪中叶，工业发达国家己形成了以故障诊断和性能调试为主的单项检测技术。随着汽车技术的进步，国外检测技术发展很快，出现了汽车检测，数据采集处理自动化，检测结果直接打印等功能，使测功机的性能不断提高，功能不断完善，测量精度也得到了很大的提高。在此基础上，为了加强管理，各工业发达国家相继建立了汽车检测诊断站，使汽车检测普及化和制度化。我国在用车检测技术起步较慢，跨入８０年代后，随着国民经济的发展，特别是汽车制造业、公路交通运输业的发展以及进口车辆的增多，机动车保有量迅速增加，如何保证这些车辆安全运行和尽量减少造成的社会公害，逐渐被提到政府有关部门的议事日程上来，因此，促进了在用车辆检测技术的发展，使之成为国家“六五”期间重点推广的项目，并视为推进汽车维修管理现代化的一项重要的技术措旆。八十年代初交通部公路科学研究所率先在国内开展了汽车底盘测功机的研究开发。底盘测功机的市场需要接着急剧增长，促使国内汽车底盘测功机的技术水平和生产工艺水平快速提高，满足汽车检测的需要，逐渐缩短了与国外技术的差距。早期使用模拟技术对测功机进行控制，由于模拟电路运行不稳定，受环境的影响较大。近年来随着计算机和网络技术的应用，数字控制技术的普遍应用，现在我国在用车检测中已普遍使用工业控制计算机进行，数据采集、处理以及检测结果的打印已全部实现自动化。检测标准与管理也逐步完善。单就动力性而言，早期的检测标准是交通部１９９０年发布的１３号令《汽车运输企业车辆技术管理规定》，其中特别要求对汽车动力性进行定期检测，提出动力性检测合格是营运汽车上路运行的一项重要技术条件。１９９５年交通部为了提高在用汽车的技术性能，又发布了ＪＴ／Ｔ１９８—９５《汽车技术等级评定标准》，将动力性作为第一项主要性能进行评定，对汽车进行技术等级评定，达不到等级标准的汽车不准上路。１９９７年《机动车运行安全技术条件》提出了对发动机进行检测的要求。ＧＢ／Ｔ１８２７６—２０００《汽车动力性台架试验方法和指标》具体明确了动力性检测的方法和底盘测功机的性能，并提出整车动力性可用底盘测功机检测汽车驱动轮输出功率来评价。随后，６８１８５６５—２００１《营运车辆综合性能要求和检验方法》对动力性检测进一步明确完善。此外在判断在用车的动力性方面，除了用底盘测功机外还采用无外载测功仪，通过检测发动机功率来简单判断汽车动力性。发动机无外载测功的测量原理，是基于～种动力学方法。发动机在怠速或某一空载低速下，突然打开节气门至最大开度加速到较高转速时，发动机产生动力，除克服各种阻力矩外，其有效扭矩全部用来加速运转自身的运动部件，即发动机以自身运动机件为载荷加速运转。如果被测发动机的有效功率愈大，其瞬时角加速度愈大，而加速时间愈短。瞬时角加速度和加速时间均可测得，只要测得二者之一便可获得功率。但是，用无外载测功仪检测发动机功率，测试误差较大，可高达２０９６：测试结果离散，数据重复性差，并且用户几乎没有能力做出发动机测功系数的标定工作。因为测功系数是通过对大量的发动机台架试验数据和对发动机自由加速过程数据的分析、整理及回归后，才能确定的，是建立在统计学基础上的计算公式，所以事实上限制了发动机无外载加速测功仪在检测站上的使用，它只适用于对发动机技术状况进行初步性判断或对比试验，主要用于汽车修理企业。因此目前在我国检测站上广泛使用的还是底盘测功机。§１—３课题的提出一、任务的来源和研究目的１．任务来源本研究是交通部西部交通科技项目“ＡＳＭ用汽车底盘综合性能测功机及控制系统的开发研究”的子课题，项目编号为：２００１２．研究目的３９８３６５７６—２。目前我国交通行业正在贯彻国标ＧＢｌ８５６５《营运车辆综合性能要求和检验方法》，其中动力性、排放性、经济性的检测都要求在汽车底盘测功机上进行。而不同性能检测时对测功机有不同的要求，对大多数用户特别是西部地区的用户来说很难有经济实力在～个检测站去配备２—３个不同的底盘测功机来完成不同的检测项目。课题主要耳标就是研制一种可同时兼容动力、经济、排放检测要求的汽车底盘综合性能测功机，以同时满足汽车检测站、修理厂和Ｉ／Ｍ站的要求，这对推动汽车维修质量的提高、防治汽车排放污染和提高汽车运行的安全性具有重大的意义。由于检测经济性、排放性对测功机的结构、检测精度等的要求和检测动力性时不一样，因此，为了实现三者的兼容，需要对原来的只能测动力性的底盘测功机进行改造或重新设计。本子课题是为主课题的有关研究提供相关检测控制和台架设计的数学模型和理论依据。二、动力性台架检测中存在的问题判断在用车整车动力性时，对汽车进行动力性检测的项目主要有：驱动轮输出功率、最高车速、加速能力、滑行性能，但目前利用底盘测功机来进行这些项目的测量以判定在用车的动力性时存在诸多问题。１．忽略了汽车在道路和台架上滚动阻力的差异，以汽车在台架上受到的滚动阻力简单地取代道路上的滚动阻力；忽略了汽车在滚筒直径不同时受到的滚动阻力不同，在同一台架上检测不同类型的车辆，并采用同一控制方式，因而造成动力性判断的失误。２．由于动力性、经济性、排放性能的测量对底盘测功机的要求不同，在同一台测功机上对这些性能进行测量，如不采用特殊的控制措施，必然会导致检测结果不准确。３．ＧＢｌ８５６５～２００１《营运车辆综合性能要求和检验方法》中规定，当底盘测功机所配备的飞轮系统惯量级数不能准确满足测试汽车的当量惯量需要时，可选配与测试汽车整备质量最接近的转动惯量级，但应对检测结果作必要的修正。当前使用的台架所配备的飞轮一般不能准确满足测试汽车的当量惯量需要，对所有检测的车辆类型不能进行惯量匹配，又不对检测结果进行修正，使得滑行检测失准。４．大部分底盘测功机不带反拖装置，台架的内部损耗无法测出，不能准确计算驱动轮输出功率及准确加载，导致检测结果误差较大。§１—４本文主要内容基于上述研究目的及动力性检测中存在的问题，本文在大量实验的基础上，采用数学、物理的方法从理论上分析汽车动力性道路实验和台架实验的轮胎滚动阻力和惯性阻力等主要影响因素，找出导致汽车在道路和台架检测结果产生差异的原因，为台架检测数据的修正和计算机控制提供理沦依据，以实现符合有关国家标准的前提下在同一底盘测功机上同时检测动力性、经济性、排放性的目的。本文主要内容如下：１．分析台架内部产生的损失功率以及在汽车底盘输出功率中所占的７

比重，从而提出底盘测功机须带反拖装置，提高检测结果的准确性。２．分析汽车在道路和台架进行滑行实验时，实验结果产生差异的原因，从而对台架结构参数提出要求；而且为了消除两者的差异性，建立数学修正模型，提高在台架检测汽车滑行距离的准确度。３．通过分析轮胎气压等影响滚动阻力的主要因素，建立台架进行动力性检测的滚动阻力模型，并利用该模型确定ＡＳＭ法测量排放性能时测功机的加载功率。第二章动力性检测原理及台架结构分析§２—１在用车动力性评价在用汽车动力性一般常用汽车的最高车速、加速能力、最大爬坡度、发动机最大输出功率、驱动轮输出功率等进行评价。１．最高车速Ｖ…（ｋｍ／ｈ）最高车速是指汽车以厂定虽大总质量状态在风速≤３ｍ／ｓ的条件下，在干燥、清洁、平坦的混凝土或沥青路面上，能够达到的最高稳定行驶速度。在汽车定型试验时，一般都做该车的最高车速的道路试验，以确定最高车速是否达到设计的要求。在室内的汽车底盘测功机上亦可做汽车的最高车速试验，但因试验条件与道路试验不同，所以在台架上试验的结果不能完全代替路试。２．加速能力ｔ（Ｓ）汽车加速能力是指汽车在行驶中迅速增加行驶速度的能力，通常用汽车加速时间来评价。加速时间是指汽车以厂定最大总质量状态在风速≤３ｍ／ｓ的条件下，在干燥、清洁、平坦的混凝土或沥青路面上，由原地或某～预定车速加速到某一高速所需的时间。１）原地起步加速时问亦称为起步换档加速时间，指用规定的低档以最大的加速度（包括选择适当的换档时机）逐步换到最高档后，加速到某一规定的车速所需的时间，起步换档时间越短，动力性越好。一般用Ｏ～１００ｋｍ／ｈ所需的时问来表明新车的加速能力。２）超车加速时间亦称直接档加速时间，指用最高档或次高档，由某一预定的车速开始，全力加速到某一高速所需的时间。超车加速时间越短，其高速档加速性能越好。３．最大爬坡度ｉ。（％）最大爬坡度是指汽车满载，在良好的混凝土或沥青路面的坡道上，汽车以最低前进档能够爬上的最大坡度。汽车定型时需做最大爬坡度试验，以确定汽车的爬坡能力．轿车最高车速高，加速时间短，经常在较好的道路行驶，一般不强调它的爬坡能力；货车在各种地区的各种道路上行驶，所以必须有足够的爬坡能力。由于受道路坡度条件的限制，汽车综合性能检测站通常不做汽车爬坡测试。４．发动机最大输出功率Ｐ…发动机最大输出功率是指发动机在金负荷状态下，仅带维持运转所必需的附件时所输出的功率，又称总功率。此时被测发动机一般不带空气滤清器、冷却风扇等附件。新出厂发动机的最大输出功率一般是指发动机的额定功率。额定功率是制造厂根据发动机具体用途，发动机在全负荷状态和规定的额定转速下所规定的总功率。在国外有些厂家所谓的额定功率是指发动机在额定转速下输出的净功率。由于汽车发动机最大输出功率是汽车动力性基本参数。汽车在使用一定时期后，因技术状况发生变化，而使发动机的最大输出功率变小，所以可用其变化状况来评价发动机动力性下降的程度。５．驱动轮输出功率Ｐ。驱动轮输出功率是汽车发动机经传动系至驱动轮输出的功率，表征实际克服行驶阻力的最大能力，是汽车发动机和传动系工作过程的输出参数。输出功率的多少完全取决于发动机发出的功率和传动系的效率，即取决于它们的技术状况。驱动轮输出功率减少，说明发动机和传动系的技术状况变差。发动机和传动系技术状况的微小变化，都会通过驱动轮输出功率的增加和减小反映出来，所以ＧＢ／Ｔ１８２７６—２０００《汽车动力性台架试验方法和评价指标》和６８１８５６５—２００１《营运车辆综合性能要求和检验方法》中评价汽车熬车动力性时，把汽车驱动轮输出功率作为评价指标。驱动轮输出功率可以在室内的底盘测功机直接测取，检测误差较小。同时，汽车定型后，发动机的功率、扭矩均有室内台架实验建立的额定值，可用作在用汽车驱动轮输出功率的参照量值进行比较。除了上述提到的五个评价参数外，汽车滑行距离间接反应了汽车的装配性能和底盘技术状况的变化，良好的滑行性能是正确测量汽车驱动轮输出功率的前提条件。在测功机上检测滑行距离时，是将试验车辆驱动轮置于底盘测功机滚筒上，启动汽车后，按引导系统提示加速至高于规定车速（３０ｋｍ／ｂ）后，置变速器于空档，利用车一台系统贮藏的动能，使其运转直至车轮停止转动，记录滑过的距离，根据距离的长短判断汽车的滑行性能。在相同的初速度下，滑行距离越长，滑行性能越好，就越有利于汽车本身动力性的发挥。§２—２汽车动力传输路线汽车发动机输出的总功率按图２—１的传递路线转化为汽车动力，发动机运行时经发动机附件消耗一部分功率Ｐ。后，得到的为输出净功率；发动机输出的净功率经底盘和车身附件如空气压缩机、空调机、动力转向装置等汽车附件消耗的功率Ｐ。及传动系如克服离合器、变速器、传动轴和驱动桥等存在的机械阻力和液力阻力所损耗的功率Ｐ。后，就得到驱动轮输出功Ｐ。，这样驱动轮输出功率为：Ｐ。＝Ｐ…一Ｐ。一Ｐ。’一Ｐ。（２—１）图２一ｌ汽车动力传输路线§２—３汽车在道路上的受力分析一、驱动力平衡分析确定汽车的动力性，就是确定汽车沿行驶方向的运动状况．为此，需要掌握沿汽车行驶方向作用于汽车的各种外力，即驱动力和行驶阻力．根据这些力的平衡关系建立汽车行驶方程式，就可以估算汽车的最高车速、加速度和最大爬坡度。汽车在水平道路上等速行驶时，必须克服来自地面的滚动阻力Ｆ，和空气阻力Ｆ．。当汽车在坡道上上坡行驶时，还必须克服重力沿坡道的分力，称为坡道阻力Ｆ。。汽车加速行驶时还需要克服加速阻力，以Ｆ，表示。因此汽车的行驶方程式为；Ｆ。＝ＥＦ＝Ｆｆ＋Ｆ，＋Ｆｉ＋Ｆ。：Ｇｆ＋Ｃ。ＡＶ。／２１．１５＋ＯＩ＋６ｍｄ＿Ｌ（２－２）出式中Ｆ。一～驱动力，Ｎ；ＥＦ一一行驶阻力之和，Ｎ；Ｇ一一汽车重量，Ｎ；ｆ～一滚动阻力系数；Ｃ。一～空气阻力系数；Ａ一一迎风面积，ｍ２；Ｉ一一坡度，％；５～一汽车旋转质量换算系数，５＞１；ｍ一一汽车质量，ｋｇ，；竽一一行驶加速度，ｍ／ｓ２，；ｄｔＶ一一汽车行驶速度，ｋｍ／ｈ。上述诸阻力中，滚动阻力和空气阻力是在任何行驶条件下均存在的，坡道阻力和加速阻力仅在一定的行驶条件下才能存在，在水平道路上等速行驶就没有坡道阻力和加速阻力。二、驱动力完全发挥的条件驱动力是决定汽车动力性的一个主要因素，驱动力大，加速能力好，爬坡能力强。这个结论只在轮胎与路面有足够大的附着力（例如良好的轮胎在干燥的沥青路面上）时才能成立。在潮湿的沥青路面上附着性能差，大的驱动力可能引起车轮在路面上滑转，地面切向反作用力并不大，动力性也未进一步提高。汽车的动力性能不只受驱动力制约，还受到轮胎与地面附着条件的限制。地面对轮胎切向反作用力的极限值称为附着力Ｆ。，在硬路面上它与驱动轮法向反作用力Ｆ；成正比，常写成：Ｆｍ＝Ｆ。由（２－３）式中，由称为附着系数，它是由路面与轮胎决定的。发动机发出的驱动力不能大于附着力，否则姆发生驱动轮滑转现象。因此，驱动力大的汽车，动力性不一定就好，地面要有足够的附着系数时，才能使汽车的动力性得到充分的发挥。§２—４底盘测功机工作原理及结构分析、系统仿真基本理论所谓系统仿真就是以相似原理、系统技术、信息技术及其应用领域有

关专业技术为基础，以计算机和各种专用物理效应设备为工具，利用系统模型（数学模型、物理效应模型或数学一物理效应模型）对真实的或设想的系统进行动态研究的一门多学科的综合技术。系统仿真最基本的理论基础为相似原理，是通过研究模型来揭示原型（实际系统）的形态特征和本质，从而达到认识实际系统的目的。相似理论有三个定理。相似第一定理内容为：彼此相似的现象必定具有数值相同的相似准则。相似准则通常用符号Ⅱ（ｎ）表示。汽车在道路或台架上运行时，所做的运动可用牛顿第二定律来描述，因此，它们具有相同的相似准则Ｎ。即牛顿准则Ｎ。＝Ｆｔ／ｍｖ相似第一定理阐述了模型实验时应测量那些量，即对于模拟汽车在道路上实际运行情况的底盘测功机来说，根据牛顿准则，在台架上应测量的量为力、时间和速度。相似第二定理内容为：凡同一类现象，当单值条件相似，而且由单值条件所包含的物理量所组成的相似准则相等，则这些现象必定相似。单值条件相似即几何条件、物理条件、边界条件及初始条件相似。相似第三定理内容为：必须把实验结果整理成相似准则之间的关系式。准则关系式可表述为：ｆ（ｎ，，兀：，ｎ。，……Ⅱ。）一０式中ｌ，２，３，……，ｎ为正整数。根据相似理论基础建立起来的，并利用计算机进行控制的测功机，随着模拟精度及控制精度的提高，与汽车道路实验的相关程度越来越密切，因而得到越来越广泛的应用。二、工作原理在室内台架试验所用的底盘测功机，又称转鼓试验台。在室内检测汽车底盘输出功率时，汽车相对地面是静止不动的，必须创造一个使汽车能输出所具有的动力的运行条件，因此相似第二定理的单值相似条件底盘测功机应有一种活动路面，使汽车能产生相对运动，同时还能制造出行驶阻力，以平衡、吸收汽车输出的动力。这样底盘测功机的基本构成应有：模拟路面的滚筒系统，模拟行驶阻力的加载系统和测量、控制系统。检测时，被测汽车驱动轮支承在双滚筒上，驱动轮带动滚筒转动，滚筒就相当于活动路面。若与滚筒串接的加载装置进行加载，则增加滚筒转动的阻力，这样汽车驱动轮带动滚筒转动时，必须输出相应的动力以克服滚筒转动的阻力，该阻力就是汽车行驶阻力，由测力传感器测出。当驱动轮输出的动力与滚筒的转动阻力平衡时，汽车等速运转。汽车加速、滑行时的惯性阻力由滚筒串接的飞轮组来模拟。驱动轮的转速由测速传感器测取。在汽车轮胎和滚筒表面没有滑移的情况下，滚筒表面线速度就是汽车的行驶速度，测量滚筒的转速就可以换算出汽车的行驶速度。根据有关物理定理在己知车速（或转速）和牵引力（或扭矩）的情况下，可根据式（２－４）求出加载装置吸收的功率Ｐ：Ｐ＝÷，．Ｌ?Ｈ＝二Ｍ．”９５５０９５５０（２－４）式中Ｐ一加载装置所吸收的功率，ｋｗ；Ｆ一行驶阻力，Ｎ；三一测力臂长度，“；Ｍ～加载装置吸收的力矩，Ｎ．ｍ：ｎ一滚筒转速，ｒ／ｍｉｎ。不计底盘测功机传动系统的机械损失，加载装置所吸收的力矩、功率即为汽车驱动轮的输出转矩和输出功率。控制系统按照检测的需要，根据测力和测速传感器反馈的信息，向加载装置发出加、减滚筒系统转动阻力的指令，增减汽车行驶阻力，以调节和控制汽车驱动轮输出的功率，进而实现运行工况的模拟。整个系统工作原理框图如下图２—２所示：图２－２系统工作原理图三、底盘测功机的结构分析底盘测功机主要由滚筒装置、加载装置、飞轮装置、举升装置、测力装置、测速装置、控制指示装置及辅助装置等组成，下面主要介绍滚筒装置、加载装置和飞轮装置，测功机详细结构示意图见下图２—３。１．滚筒一酾釜蠢一、。＆ｉ㈣￡乜壶艘ｔ＼㈣２ｍ监盟７图２－３底盘测功机结构示意图图２—４底盘测功机测量示意图底盘测功机按照滚筒的数量可分为单滚筒试验台和双滚筒试验台。单滚筒试验台滚筒直径大，多在１２００ｍｍ－－２５００ｍｍ之间。多采用硬质木料或钢板制成，采用空心结构。车轮支撑在单滚筒上转动时接近于在平路上的滚动，因此试验精确度高，试验台价格高，主要用于科学实验。双滚筒试验台滚筒直径一般在１８５ｍｍ一５００ｍｍ。车轮支撑在两个滚筒上转动就有别于在道路上的滚动，因此降低了试验精确度，试验台价格也低，仅为单滚筒的几十分之一。汽车检测维修部门主要用双滚筒或四滚筒式试验台。图２—４为底盘测功机测量示意图。这种试验台具有安放定位方便、适用车型较多的优点。双滚筒试验台的滚筒多采用钢质材料，也是采用空心结构。按其表面形状不同，有光滑式、滚花式、沟槽式和涂覆式等多种形式。目前，光滑式滚筒应用最多。２．加载装置用底盘测功机测试汽车性能和检测汽车的技术状况，就必须能模拟汽车在道路上行驶时所受的各种阻力，这些外部阻力就靠测功机加载装置来模拟，以使汽车在台架上受到的阻力接近道路上的行驶阻力。早期的功率吸收装置为水力测功机，其测量精度不高且加载滞后较大，因此逐渐被淘汰。目前功率吸收装置多采用电涡流测功机，对于要求高的特种测功机则采用直流电机，它可以工作在发电机和电动机两种模式，用电控模式代替飞轮的作用，是底盘测功机功率吸收装置的发展方向，但价格昂贵目前还难以普及。电涡流测功机主要由定子和转子两部分组成。定子四周装有励磁线圈，励磁线圈通直流电时，定子在铁心与转予间隙处就有磁力线通过，转子转动时就形成波幅脉动磁场，并在转子或定子上产生感应电动势，并产生感应电流即电涡流。该电涡流与它产生的磁场相互作用，使转子受到一个负荷力矩，力矩的方向与滚筒旋转方向相反，成为制动力矩以起到加载作用。调节励磁电流即可改变制动力矩的大小，从而改变被测汽车的外部阻力。与此同时，定子也受到一个与制动力矩大小相等、方向相反的力矩。由于定子浮动装置于支承座上，受外力作用后定子便可转动。故此反力矩使定子绕其轴摆动并经一定长度的杆臂传给测力传感器，测量装置便将测定的力矩及车轮相应的转速换算为驱动轮的输出功率或驱动力。加载装置所吸收的功率、力矩和转速之间的关系如式（２－４）所示。８０７。弋６０ｌ、ｌ＼。）５０卜、＼｛４０３０Ｌ—２０Ｅ１。ｌ圈２－５涡流机的热态特性曲线图汽车驱动轮输出的功率被电涡流器吸收，转化为电涡流，在涡流器的转子或定子中转变为热能散发。因此，为使转子或定子处于正常的工作温度，必须尽快使其将质量排出，迅速冷却。常用水或空气作为介质把电涡流转化的热量排出。据此电涡流器分成水冷式和风冷式两类，风冷式电涡流测功机不能测量较大的持续功率，涡流机连续工作的转速越高，最大制动力矩下降值就越大，如图２—５所示。但风冷涡流机安装、使用方便，且在用汽车检测大多是在短时间内进行的，因此在实际中普遍使用风冷式电涡流测功机。３．飞轮装置当模拟汽车加速或滑行时利用飞轮装置来储存汽车行驶时的动能以实现对加速、滑行的测试。由于车型不同，汽车的质量和车轮规格也不同。底盘测功机若要检测不同车型的汽车，就必须按车型配备飞轮，这在机械上显然是难以作到，也不可取。为简化结构，现代底盘测功机配置飞轮的基本原则是根据底盘测功机需要检测的各车型系列汽车的质量范围（ｍ。油一ｍ。。。）及保证确定的检测精确度所允许的最大模拟质量误差（ｍ。），配置尽可能少的飞轮。根据ｍ。ｉ。ｍ。。。及ｍｏ确定不同转动惯量的飞轮数，并使各个飞轮能组合成若于个惯量级，以模拟给定的质量范围内的各种车型汽车的质量。显然测功机匹配的惯量级数越多，量程就越大，就能更准确的模拟汽车行驶的动能。

第三章实验及结果分析§３～１实验方案的确定一、实验目的本实验研究典型车型在底盘测功机上测量所得的数据与道路实验数据产生差异的原因，为台架检测数据的修正和汽车故障诊断分析提供理论依据。二、实验依据１．台架实验按照ＧＢｌ８５６５—２００１《营运车辆综合性能要求和检验方法》的有关内容进行；２．道路实验按照ＧＢ／Ｔ１２５３４．１９９０《汽车道路试验方法通则》、ＧＢ／Ｔ１２５３６．１９９０《汽车滑行试验方法》进行。三、方案选择汽车检测部门对汽车动力性进行检测时采用的是双滚筒或四滚筒底盘测功机，本次实验分别采用滚筒直径中３６９．２ｍｍ和ｏ２１８ｍｍ的大、小两个四滚筒底盘测功机进行。汽车动力性检测评价指标为：最高车速、加速能力、最大爬坡度、发动机最大输出功率、驱动轮输出功率，此外滑行距离也是一个间接反应动力性的因素。在ＧＢｌ８５６５—２００１《营运车辆综合性能要求和检验方法》的动力性检测中要求对汽车的最高车速、加速能力、驱动轮输出功率及滑行距离进行检测。由于在不考虑涡流机加载的情况下，汽车在测功机上进行检测时，其受到的力都是一样的，即检测结果的影ｎ向因素是一样的，此外加速能力和滑行距离还受到惯量模拟的影响，因此本文只对滑行距离的台架和道路检测结果的差异性进行分析。双滚筒式底盘测功机上测试汽车在台架上行驶阻力的方法有两种，即反拖法和滑行法。反拖法的检测原理是：底盘测功机前滚筒的一端装有功率吸收器，另一端通过联轴器装一反拖电机，电机实施悬浮安装，电机一侧装有测试电机旋转扭矩的测力传感器。利用变频调速器控制电机运转速度，电机起动后可驱动滚筒、滚筒上的轮胎以及传动系进行运转。通过电机一侧悬臂下的测力传感器读取反拖力大小，即为行驶阻力。滑行法的检测原理：所谓滑行是指汽车加速至某一预定车速后，摘档脱开发动机，利用系统旋转部分存储的动能，带动整个系统进行空转，记录滚筒运行过程中的速度（ｕ）一时间（ｔ）曲线，利用迭代求根法计算出系统阻力。台架上利用滑行法测试行驶阻力时，汽车运行条件在整个测试过程中均是变化的，测试结果存在误差，无法准确评价汽车的性能，并且检测时由于系统误差及一些参数难以准确测出，导致评定汽车性能的无效性。而反拖法具有易于控制、试验效率高，故论文实验用反拖法实现，采用带有反拖装置的底盘测功机。在道路上利用滑行法测试行驶阻力，该方法简单易行，是一种常用的方法。四、实验内容１．台架阻力及其损耗实验２．道路和台架行驶阻力实验３．道路和台架滑行实验４．不同轮胎气压下台架行驶阻力（本文的行驶阻力除汽车理论定义包含的内容外还包括传动系阻力）实验§３—２实验设备一、台架设备及其参数表３—１底盘测功机基本技术参数表类型ＫＤＣＧ一１０Ｇ（１０ｔ）Ｉ技术参数滚筒规格最火吸收功率ｋｗ最大可测牵引力Ｎ，最大允许轴荷ＴＫＤＣＧ－３（３ｔ）中２１８×９５０中３６９．２×１１００２５０２００８０００７０００１０３．５ｊ最高允许车速ｋｍ／ｈｌ反拖电机功率ｋｗ１５０１２０４５１１（续下表）（续上表）最大反拖车速ｋｎｌ／ｈ滚筒中心距ｍｉｌｌ冷却方式飞轮ｋｇ?１１１２１２０５０６００４４５风冷小飞轮：１４．８风冷８．３１７大ｂ轮；４９．６二、道路实验条件１．实验场地：四川省综合检测中心站附近川藏路风速：ｏ．４ｍ／ｓ路面状况：良好混凝土风向：西北天气：晴朗环境温度：ｌＯ。Ｃ（室内温度和环境温度相差不超过２＂Ｃ，因此，可以认为两者相等）２、实验仪器五轮仪（山东青岛第一仪器厂出品，采用非接触光学车速传感器）风向计温度计三、实验车辆及箕基本技术参数表３－２参数汽车型号汽车牌号驱动方式前轴轴重ｋｇ后轴轴重ｋｇ发动机型号发动机功率ｋｗ轮胎型号车辆实验车辆及其基本技术参数表桑塔纳３３０／Ｋ８Ｂ／ＬＯＬ金龙ＸＭＬ６４０２解放ＣＡｌ０５０ＰＫ２Ｌ１Ａ川０５２１５７川０６１３０４川Ａ３４６４８前轮驱动７１６后轮驱动７６４后轮驱动２６２１４８０：５８５２５８７ＪＶＣＡ５１１０Ａ６６６３１０３１９５／６０Ｒ１４１８５／７０｝｝１３８２５／２０（续下表）２０（续上表）滚动半径ｍｉｌｌ２８６２８６４５２静力娶半径ｉｆｌｍ３２５２９４．６４４７在主要车型中分别选取具有代表性的货车、割车、轿车中各一辆来进行实验。五、实验准备关闭空调、暖风等附属装置。试验前，车辆各总成的热状态应符合汽车技术条件的规定，并保持稳定。利用实验车辆带动测功机空转ｉ０—３０ｍｉｎ，以使各运动部件的工作温度正常。六、实验注意事项１．实验过程中的使用条件应保持一致，道路与台架使用的车辆应相同。２．为保证实验的有效性，每次对比实验应重复两次。３．踩加速踏板或离合时应迅速，以减小人为因素的影响。七、台架标定台架测量传感器的精度直接影响着测试精度，因此标定工作非常重要。实验中所用到的传感器有车速标定：滚筒端部速度传感器、反拖电机悬臂下的测力传感器、涡流机制动力传感器。测功机的标定试验按照中华人民共和国国家计量鉴定规程ＪＪＧ８６５—９４《汽车底盘测功机》的有关规定进行。首先对测功机的外观、滚筒机构按ＪＪＧ８６５．９４的规定进行了检验，完全符合鉴定规程的要求。１．滚筒端部速度传感器标定方法设滚筒直径为中ｍｉｌｌ。滚筒转速与车速之间有如下关系：车速Ｖ（ｋｍ／ｈ）＝转速Ｎ（ｒｐｍ）×中Ｘ３．１４１６Ｘ６０／ｌｏｏ＃，该车速与传到计算机的速度进行对比，设定车速系数，从而对传感器进行标定。标定数据如下表３—３所示：表３－３速度标定值速度校准仪示值（Ｋｍ／ｈ）测功机实测值（Ｋｍ／ｈ）示值误差（％）速度４００９．９０，２５％６０５９．８Ｏ．３３％２．力传感器的标定（包括反拖电机悬臂下的测力传感器、涡流机制动力传感器）公式如下：显示僵（Ｎ）＝砝码质量（Ｋｇ）Ｘ９．８ｘ力臂长度（ｍｍ）／滚筒半径（ｒａｍ），标定数据如表３－４所示，表中Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３分别为力传感器（反拖电机悬臂下的测力传感器、涡流机制动力传感器）的三次标定值。标定图如图３一ｌ所示。图３－１扭力标定图表３－４砝码换算力扭（Ｎ）１４２０测功机力传惑器的标定数值示值误差Ｆ１（Ｎ）Ｆ２（Ｎ）Ｆ３（Ｎ）平均（Ｎ）（％）增减增减增减增减增减鬟驱１４２０１４２０１４２０１４３０１４２０１４３０１４２０１４２７ＯＯ．５６碧善２８４０２８４０２８５０２８４０２８５０２８５０２８５０２８４３２８５０Ｏ．１０Ｏ．３５４２６０４２７０４２７０４２７０４２７０４２７０４２７０４２７０４２７０Ｏ．２３０．２３５６８０５６９０５６９０５６９０５６９０５６９０５６９０５６９０５６９０Ｏ．１７０，１７７１００７１１０７１１０７１１０７１１０７１１０７１１０７１１０７１１００．１４０．１４§３—３实验及结果分析一、台架阻力实验及结果分析台架上利用反拖法测量台架损耗。前后滚筒之间用同步带来实现前后滚筒的传动，采用变频调速器控制反拖电机驱动台架空转，记录反拖力及反拖功率的大小，这时测试的结果分别为台架阻力及消耗功率。

传动系阻力的差异源于相对运动产生的摩擦。传动系存在两种不同类型的摩擦，机械摩擦和液力摩擦。因此，传动系阻力就由机械摩擦引起的机械阻力和液力摩擦引起的液力阻力两部分组成。机械阻力是由齿轮传动副、轴承、油封等配合副相对运动引起的摩擦。显然，机械阻力的大小与配合副的状况密切相关。液力阻力是由齿轮等旋转件搅动润滑油，以及润滑油与旋转表面间的摩擦引起，液力阻力的大小取决于润滑油的品质、温度、箱体内油面高度和旋转件的转速。故传动系阻力由与传动系速度无关的机械阻力和与传动系速度有关的液力阻力构成。汽车在台架反拖测定行驶阻力时，传动系不传递动力，变速器一般都是置于空档，汽车相对地面是静止的，测试环境稳定。而汽车行驶时，变速器要适应道路阻力的变化，不断更换档位，调节传动系传递的转矩，传动系润滑油温度也随运行工况和环境条件等产生较大的变化。这些因素都使运行中传动系的阻力值不同于台架检测，比台架测试数值大，但传动系阻力构成机理基本不变，和前所述～样，同样也随运行速度增加而增加。汽车运行中传动系阻力的大小与传动系润滑油温密切相关，随润滑油温升高而降低。行驶中受迎面气流的影响，驱动桥的润滑油温度可能低于标准值，有试验指出，若稍微提高８×８汽车轮边减速器的油温２０Ｋ，就使液力阻力减少一半。在台架上汽车处于静止状态，润滑油温度一般比道路行驶时高。汽车在道路上行驶时，还存在轮毂轴承摩擦阻力和车轮定位前束阻力，在台架上只有驱动轮的轮毂轴承摩擦阻力，不存在车轮定位前束阻力。因此，在台架与道路上的传动系阻力是不同的。２．滚动阻力的差异性分析车轮在道路和滚筒上滚动时，轮胎与道路和滚筒接触的区域产生法向、切向的相互作用，以及相应的轮胎变形力。此时由于轮胎有内摩擦产生弹性迟滞损失，使轮胎对它所做的功不能全部回收。如图３—６所示，ＯＣＡ、ＡＤＥ分别为加载变形曲线和卸载变形曲线，显然，两图３－６轮胎弹性迟滞曲线曲线并不重合，面积之差ＯＣＡＤＥＯ则为加载与卸载过程之能量损失。此能量消耗在轮胎各组成部分相互之问的摩擦以及橡胶、帘线等物质的分子间的摩擦，最后转化为热能而消失在大气中。这种损失即为弹性物质的迟滞损失。这种迟滞损失表现为阻碍车轮滚动的一种阻力偶，也就是汽车的滚动阻力。１、汽车在台架上的滚动阻力分析在台架上当车轮不滚动时，滚筒对车轮的法向反作用力的分布是前后对称的，但当车轮滚动时，在线Ｏ。Ｏ。前后相对应点ｄ和ｄ。变形虽然相同，但由于弹性迟滞现象，处于压缩过程的前部点ｄ的法向反力就大于处于恢复过程的后部点ｄ’的法向反力，如图３—７所示。这也可以从图３－６中看出，设同一变形６，压缩时的受力为ＣＦ，恢复时的受力为ＤＦ，而ＣＦ大于ＤＦ。这样使得滚筒对轮胎法向反作用力的分布前后并不对称，反作用力的合力Ｆ。以滚筒中心为原点向前偏斜了一定角度。设前滚筒偏斜了Ｙ角，后滚筒里譬！专箩在滚筒上滚动时接触面上压力分布图３—８驱动轮与滚筒的受力图“………………“…偏斜了ｐ角，其偏斜角度的大小与轮胎结构、材料、气压、载荷、轮胎磨损程度和运转车速有关。当轮胎变形增大时偏斜角也随着轮胎弹性迟滞损失的增大而变大。由于偏斜角的存在使接触面上的合力ｎ。和Ｆ。：的作用点相对于Ｏ。０：和０，Ｏ。连线向前分别移动距离１１＝Ｙ?ｒ和ｌ：＝ｅ?ｒ。为分析方便将研究对象取分离体，见图３—８，将合力ｈ．和Ｆ．。分别分解成平行于Ｏ，Ｏ：和Ｏｊ０。连线的支反力Ｆ：。和Ｆ。以及垂直于Ｏ：Ｏ。和ＯｉＯ。连线的滚动阻力Ｆ，。和Ｆ。为使车轮能在滚筒上匀速滚动，必须在车轮上施加驱动力矩Ｔ，以克服上述的滚动阻力和支反力对车轮造成的阻力矩。由平衡条件得：对Ｏ。取矩：ＴＴ＝ＦｆｌＲ＋Ｆ：。１．十Ｆ“Ｒ＋Ｆ：。１２（３—１）对０２取矩：Ｒｌ１１＝Ｆｆ－ｒｒ（３－２）（３－３）（３—４）对０，取矩：Ｆ。ｚ１产Ｆｎ又Ｆ。＝一Ｆ，。’，Ｆ，。＝一Ｆ，：’，Ｆ：。＝一Ｆ。。’，Ｆ。：＝一Ｆ。’对上述方程联立求解得：Ｔ，＝（Ｆ，。＋Ｆ，：）（Ｒ＋ｒ）（３～５）令（Ｆ。＋Ｆ，：）＝Ｆ，‘为车轮滚动的总阻力。根据汽车理论受到的滚动阻力为：Ｆｆ‘＝（Ｆｚｌ＋Ｆｚ２）ｆ‘汽车在滚筒上（３—６）支反力与轴重有如下关系：ＦｚＦＦｚ产Ｗ／Ｚｏｏｓｅ（３－７）。一ｓ，ｅ：ａｒ…“√卜ｃ采毒２，则式中耻ｗｗ一一轴重，Ｎ：ｆ‘７ＩｏＬ鬲）２）（３—９）Ｌ一一滚筒中心距，１１１１ｌｌＩ｛一一轮胎静力半径，ｍｍ；ｒ一一滚筒半径，ｍｉｌｌ：ｏ一～滚筒中心距与滚筒径向载荷作用方向之间的夹角，即安置角，“。”：ｆ‘一一台架滚动阻力系数。２）汽车在道路的滚动阻力分析图３—９示为车轮在道路上滚动时的受力分析，由汽车理论得滚动阻力Ｆ，＝Ｗｆ，又道路的曲率半径很大，可以近似看成平面，因此，汽车在道路上受到的滚动阻力不受到安置角的影响。由于路面材料和滚筒材料不同，因此，同一轮胎在相同轴载的情况下在道路和图３－９车轮在硬路面的受方隋况滚筒上的滚动阻力系数不同。因此，下面对造成两者滚动阻力产生差异的主要因素即安置角和滚动阻力系数进行分析。①安置角由式（３—８）中可以看出来，安置角对滚动阻力的影响，也就是台架结构参数即滚筒中心距和滚筒半径对滚动阻力的影响。它们对滚动阻力的影响主要表现在轮胎变形曲率的大小。在道路上，道路的曲率半径越大，轮胎变形越小，因而产生的滚动阻力就越小；在台架上，轮胎接触面弹性体变形的曲率和滚筒表面的曲率基本上是一致的，因为滚筒的曲率半径小，轮胎在滚筒上的接触面积小，比压增大，其变形要大予轮胎在路面上的变形，故滚动阻力大于良好路面的滚动阻力。此外，由于滚筒中心距和半径的变化，不同汽车在不同滚筒的滚动阻力不同，下面内容进行ｔ『详细的说明。在轮胎半径不变的情况下，滚筒直径不变，增大滚筒间距，安置角增大，支反力增大，轮胎与滚筒接触区域的应力将增大，接触区域的应变增大，滚动阻力增大；滚筒直径增大，滚筒间距不变，安置角减小，支反力减少，滚动阻力减少。也就是说同一种型号的轮胎在不同台架有不同的安霄角，如表３一１７所示。所以同一辆汽车在不同台架上测得的滚动阻力不同。表３—１７同一辆车（金龙车）在不同台架的安置角（单位：。）ｌ滚筒规格中３６９２ｘｏ２１８ｘ９５０巾３０８×２７００中３１８×１０００ｌＩＯＯＬ６００４４５５１５５４０ｏ４３．０６３３．４６３８，９２４０．８５当滚筒直径和间距都不变的情况下，轮胎半径增大，安置角减小，从而支反力减小，滚动阻力减小，因此不同的车辆由于轮胎规格不同，受到的滚动阻力也不同。即使是同一辆车，前后检测使用的轮胎规格不同，得到的滚动阻力也不同，因此，实验时应保证轮胎的规格一致。表３～１８为不同车辆在大台架的安置角，可见解放的轮胎半径大，安置角最小；金龙次之；桑塔纳的轮胎半径最小，安置角最大。②滚动阻力系数滚动阻力系数与接触面的种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料、气压等有关。对同一辆车来说，相同车速下滚动阻力系数的差异主要是接触面的种类的不同。接触面的种类的不同可以分为表面材质、表面粗糙度的不同。表面材质的不同主要影响表现在轮胎在两种接触面上运行时两者与轮胎的热交换不同，两者的滚动阻力系数就不一样，进而导致轮胎滚动阻力不相等。轮胎和外界热交换主要通过三种方式：接触导热、对流换热、辐射换热。滚筒为钢质材料，道路一般为沥青或混凝土，从下表３—１９可以看出三者的导热系数不一样：表３－Ｉ９路面与滚筒表面材料的导热系数混凝土１．０８ｉ表面材料Ｉ导热系数粘土１．２８１沥青１．２５６钢板４８．９８４钢板导热比较快，又由于在台架上汽车是静止的，因此对流换热比道路的少，故台架与道路的滚动阻力不同。又由于材质的不同，轮胎在滚筒上运转，因滚筒表面的硬度远远大于轮胎弹性体的硬度，所以滚筒几乎没有变形，变形全由轮胎负担。因道路的硬度远远小于钢质滚筒的硬度，轮胎在路面上行驶时，轮胎与道路都产生变形，因此导致台架与道路滚动阻力不同。汽车行驶过程中，路面粗糙度不仅影响到轮胎滚动过程中的变形所引起迟滞损失，而且也影响到轮胎振动所产生的迟滞损失，路面越粗糙，因轮胎振动造成的迟滞损失也越大，滚动阻力增大。此外，由于汽车在台架和道路上运行时的环境条件不同，将导致轮胎热平衡温度不同，因此对轮胎的滚动阻力系数存在影响。环境条件主要包括两个方面：一是环境温度，二是空气流动状态。环境温度的不同，直接影响到轮胎散热的快慢，即影响轮胎温升的速度，轮胎长时间运行时还影响轮胎的平衡温度，最终影响滚动阻力。研究表明，环境温度每上升ｉ０℃，滚动阻力约降低４％。汽车在台架上检测时是在室内进行的，风速几乎为Ｏｍ／ｓ，空气紊流完全由轮胎的运转产生。而汽车在道路上行驶时，空气对流和紊流不仅由轮胎、车体运动产生，而且受到空气本身的流动状态的影响，风速越大，空气与轮胎的热交换速度越快，轮胎稳态时的平衡温度降低，因此空气流动状态对滚动阻力产生影响。综上所述，台架和道路滚动阻力差异性的主要影响因素可以如下图３～１０所示：

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/khx3.html