汽車底盤測功機檢測設備的結構原理

何全添

摘要：隨著社會的進步和國民經濟的發展，人們在日常生產及生活活動中對各類汽車的依賴程度越來越高。底盤測功機作為對汽車應用性能檢測的重要設備，對于車輛應用過程的穩定性與安全性起到決定性作用。本文首先分析了汽車底盤測功機的設備結構構成，繼而探討了其相關檢測設備工作原理。

關鍵詞：測功機;設備結構;工作原理

0? 引言

汽車底盤測功機是針對汽車動力性、底盤輸出功率、油耗以及排放指標進行檢測的專用機械，通過飛輪慣性相應的轉動慣量模擬汽車運行過程中的轉動慣量以及質量慣量;通過加載裝置模擬汽車運行過程中受到的空氣阻力;通過滾筒運動模擬路面等，從而對汽車運行狀況形成全面的動態檢測。

1? 汽車底盤測功機整體結構構成

汽車底盤測功機（以下簡稱為測功機），是針對汽車處于使用狀態下的應用性能以及相關技術狀況加以檢驗的一種的重要汽車工程設備。在實踐操作中，不僅可以將其用作與汽車性能相關的各項科學試驗，還可以用于對汽車設備的維修與生產，其機械結構如圖1所示。

1.1 功率吸收裝置

利用測功機開展汽車試驗的過程當中，主要通過對加載裝置的應用實現對汽車行駛過程所受阻力的模擬，其受力情況與正常道路行駛過程相似，能夠吸收和測量汽車發動機傳動系統向驅動策略傳送的功率。測功機的加載裝置主要包括：水力測功機、電渦流測功機以及電力測功機。其中，水力測功機整體可控性較差，電力測功機綜合使用性能較強，但相比之下所需成本投入較高，而電渦流機兼具精度高、設備結構簡單、便于技術人員調控與測量、機械振動較小、功率范圍較大等特征。電渦流機在工作過程中所產出熱量較多，一般通利用空氣或水作為介質以導出多余熱量。

1.2 滾筒

滾筒裝置屬于測功機內部最為主要的結構構件之一，其整體結構性質及使用性能的好壞關乎設備測量的精準程度。通常情況下，針對滾筒主要采取鋼制空心結構形式，其直徑、表面狀況以及兩筒中心軸距都是對其形成直接影響的結構參數。

1.3 測量部分

①測力部分。目前在汽車檢修與制造領域應用最為普遍的是電測式裝置，同時配置測力傳感器，使力的大小被轉換成相應的電信號，隨后向系統中樞傳送，最終通過指示部分對其相應數據信息進行顯示。

②測速部分可以主要分成分為光電式、磁電式以及測速發電機等，其中光電式應用最為廣泛，將其配置在副滾筒一端，繼而實現跟滾筒之間的同步轉動，將轉速被轉換成為相應的脈動信號，其實際測量誤差一般不會超過千分之五。

③控制和指示部分。倘若在測功機內部所配置的測力部分與測速部分均為電測式，那么指示裝置便可針對輸出功率等數據信息進行直接顯示。但如果測力裝置采用機械形式時，只能顯示出驅動力，通過相應換算過程得出輸出功率。

汽車驅動輸出功率，按下式計算：

P=（F×v）÷360（kW）

式中：P——汽車驅動輪輸出功率（kW）;

F——滾筒切向驅動力（daN）;

v——測定F時，汽車穩定的車速（km/h）。

1.4 飛輪

飛輪的主要作用在于對車輛形式過程當中所產生的動能加以模擬，需要配置電磁離合器已實現和滾筒間的接合。在實踐應用中，對于飛輪機構主要采取一組多飛輪的形式，相關轉動慣量需要與車輛加速能力試驗以及滑行能力試驗相互適應。

1.5 舉升裝置

為便于車輛從測功機中的進出，需要配置舉升裝置，氣動式舉升器分為氣缸式與氣囊式。

1.6 制動裝置

測功機制動裝置主要包括傳統帶輪、軸承座等，用于為測功機機械運動過程提供動力。

2? 測功機主要工作原理

2.1 測功機

測功機當中所配置的滾筒裝置主要用途在于模擬連續移動形式的路面，車輪處于滾筒內部滾動，而加載裝置主要模擬汽車在行駛過程中所承受各種形式的阻力，飛輪部分則是結合轉動慣量針對加速、滑行等車輛在行駛過程當中所承受的阻力進行模擬。試驗中，要將汽車的驅動輪放在滾筒之上，從而實現對滾筒的帶動使其旋轉，加載裝置與滾筒間成串接狀態，并利用定子針對轉子施加一定制動作用，是定子受到相反方向上的力矩作用。處于反力矩的作用下，定子會繞軸進行擺動，并通過臂桿傳至測力裝置，經過換算處理等過程獲得驅動輪轉矩或者輸出功率。

2.2 電渦流機

在電渦流機內部主要配置了定子與轉子兩個部分，后者跟測功機滾筒之間相互連接，處于磁場當中以實現轉動。定子沿著圓周對勵磁線圈以及渦流環等部分加以布置，轉子外圈配有齒槽，要在齒頂和渦流環間留出適當大小的空氣隙。

在試驗推進的過程中，驅動滾筒受到車輪作用之下進行旋轉，繼而帶動電渦流機中的轉子進行轉動。在勵磁線圈當中出現電流的情況下，所形成磁場的磁力線會在設備內部構成一套閉合磁路。相應磁通的大小主要和線圈匝數、電流高低等變量有關。因為通過齒頂位置和凹槽位置磁通量大小之間的差異，導致轉子轉動時，經過渦流環內部的磁通量將會呈現為周期性變化狀態，繼而形成渦電流。其所形成的磁場會和勵磁磁場之間產生相互作用，出現跟轉子旋轉完全相反方向的轉矩。因為轉子和滾筒處在連接狀態，這就給轉筒形成了相應的助力，從而對滾筒起到加載作用。

不過，在針對轉子施加一定量制動力矩的同時，將會使定子受到相反力矩，給定子形成一種與轉子擺動方向相同的作用。在定子當中配置有測力杠桿，而且在端部下方為之配置了壓力傳感器，當受到壓力作用的情況之下，會產出相應的電信號。此壓力和杠桿長度相乘便能得到相應力矩。如果滾筒處在穩定旋轉的狀態下，這一力矩會和驅動輪所帶來的驅動力矩相等。基于此，便可得出車輪作用于滾筒之上驅動力的大小。

2.3 飛輪模擬慣量計算

設車輛質量是m，模擬車輛飛輪轉動慣量是J，轉速比是I，滾筒半徑是r，則加入減速器之后模擬車輛運動慣量的飛輪轉動慣量計算公式為：由這一公式可知，飛輪轉動慣量主要由汽車質量、減速比以及滾筒半徑所決定。

2.4 功率測量

汽車驅動輪所形成的輸出功率被稱之為底盤輸出功率，是對車輛傳動系統技術狀況加以考量的一種關鍵參數。然而傳動系統所處狀態與相關技術性能會影響車輛在運行過程中實際的穩定性與安全性，同時會在一定程度上影響發動機油耗與動力傳遞。汽車驅動車輪將會對測功機滾筒形成帶動作用，使其保持旋轉狀態，滾筒則與電渦流機轉子之間相互連接。我們假設驅動輪的輸出功率是PCkW，而傳動系損耗功率是PIkW，摩擦損失功率是PSkW，輪胎打滑的損耗功率是PJkW，滾筒中消耗功率是PEkW，那么汽車驅動輪輸出功率則為PC=PI+PJ+PS+PE。其中，PI可以利用傳動系統中傳動效率的相關數據加以估算;PJ則通過滾筒轉速加以估算;因為在實際試驗處理過程中，滾筒和電渦流機之間呈現為十分緊密的相連，因此可以將機械損耗看作為0;電渦流機所吸收的功率和滾筒中消耗的功率PE相等。

3? 結論

總而言之，若想實現對汽車底盤測功機的高效利用，以精確測量汽車的各項技術參數，要充分了解其結構原理。作為一名機械設計工程師，需要在設計工作中積極探索，對國外的一些先進檢測技術和理念加以借鑒，繼而與我國車輛運輸行業的整體情況相結合，研發設計出更符合我國國情的汽車檢測裝備，為我國汽車檢測行業的發展貢獻一份力量。

參考文獻：

[1]王福賢.MCG-200汽車底盤模擬測功機測控系統開發研究[J].農家參謀，2019（5）：253.

[2]許亞軍.汽車底盤測功機控制系統測試仿真[J].微型電腦應用，2019（6）：156-160.

[3]王毅，周亮，劉偉，張云鵬.基于汽車檢車線底盤測功機的滾筒刻花裝置[J].內燃機與配件，2019（12）：164-165.