弹性轮胎转鼓试验台的设计

摘要汽车是人类社会重要的交通运输工具，在国民经济中发挥着举足轻重的作用，构成汽车的每一个部件是否正常工作是决定汽车行驶状态的影响因素，而汽车轮胎是汽车重要的部件之一。

轮胎的性能对汽车的牵引力、制动性、行驶的平稳性、平顺性、越野性和燃料经济性都有直接的影响，所以说轮胎的性能直接影响汽车的使用性能。

轮胎转鼓试验台是根据车轮的实际工作状态，开发可以模拟汽车实际使用状态的摩擦系数测定系统，探讨了转鼓试验台的结构特点，建立了车辆行驶阻力在道路上和转鼓试验台上等值转换的试验方法，阐述了转鼓试验台的总体设计。

系统采用电动机输入动力，制动电机消耗功率，并能通过转速转矩传感器准确测量输入和输出的转矩参数，进而通过运算得到滚动阻力系数的准确值。

为研制开发滚动阻力系数试验装置提供理论参考。

关键词：轮胎；转鼓试验台；功率；传感器；滚动阻力ABSTRACTAutomobile is an important means of transport in the human society.It plays a pivotal role in the national economy.Working of every vehicle component properly determines the driving statement .And the tyre is one of the important parts.Performance of the tyre impacts the traction,the braking,the driving stability,the ride comfort,the off-road and the fuel economy directly.So the performance of the tyre impacts the performance of the whole car.Turn roller tester is based on the actual working conditions,develops the measurement system which can simulate vehicle actually use statement of frition coefficient,investigates the structural characteristic of the drum test rig, sets up vehicle drive resistance’s equivalence chance test way on the road and the turn tyre tester, introduce totality plan of chassis measure power machine. The system adopt measure power machine come into power, brake system use up power, and can accurate measure revolution parameter of come into and output by speed torque sensor, and put through operation obtain the accurate numerical value of roll resistance coefficient. It’s supply theory parameter with develop roll resistance coefficient test installation.Keywords：Tyre; Turn Roller Tester; Sensor; Roll Resistance目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题的目的和意义 (1)1.2 轮胎转鼓试验台的功用 (1)1.3 轮胎转鼓试验台的发展情况 (2)1.4 研究内容 (2)第2章总体方案的确定 (4)2.1 转鼓试验台的确定 (4)2.1.1 轮胎滚动阻力力学特性 (4)2.1.2 滚动阻力系数的测定方法 (5)2.1.3 轮胎转鼓试验台的类型选择 (6)2.1.4 滚动阻力系数的测量与计算 (7)2.2 试验设备及技术条件 (8)2.2.1 转鼓技术条件 (8)2.2.2 试验步骤 (9)2.3 滚动阻力对汽车底盘输出功率测定值的影响分析 (10)2.4 本章小结 (11)第3章电机和传感器的选择 (12)3.1 选择电动机 (12)3.1.1 选择电动机应综合考虑的问题 (12)3.1.2 驱动电机的选择 (12)3.1.3 制动电机的选择 (15)3.2 传感器的选择 (15)3.2.1 传感器的基本原理 (16)3.2.2 传感器尺寸结构的确定 (18)3.3 本章小结 (18)第4章加载机构设计 (19)4.1 结构及工作原理 (19)4.2 微机测控系统 (20)4.3 技术特点 (21)4.4 液压缸的设计 (21)4.4.1 液压缸主要尺寸的设计计算 (21)4.4.2 液压缸主要部分的校核 (27)4.4.3 液压缸的材料和技术要求 (31)4.5 油泵的选取 (34)4.6 其他控制阀的选择 (35)4.7 本章小结 (36)第5章传动机构设计 (37)5.1 滚筒与轴的连接 (37)5.2 轴的设计 (37)5.2.1 滚筒轴的设计 (37)5.2.2 车轮轴的设计 (39)5.3 轴的校核 (40)5.3.1 滚筒轴的校核 (41)5.3.2 车轮轴的校核 (42)5.4 滚动轴承的选择及校核计算 (43)5.5 键联接的选择及校核计算 (43)5.6 联轴器的选择 (44)5.6.1 联轴器类型的确定 (44)5.6.2 联轴器尺寸型号的确定 (44)5.7 机架轴承处的设计 (45)5.8 本章小结 (45)第6章运动关系的分析与运算 (46)6.1 轮胎在转鼓试验台上运转时的力学分析 (46)6.2 试验结果与数据分析 (47)6.3 本章小结 (49)结论 (50)参考文献 (51)致谢 (52)附录 (53)第1章绪论1.1 课题的目的和意义汽车是人类社会重要的交通运输工具，在国民经济中发挥着举足轻重的作用，构成汽车的每一个部件是否正常工作是决定汽车行驶状态的影响因素。

汽车轮毂电机试验台的设计与调试分析郅云杰(华晨宝马汽车有限公司,辽宁沈阳１１００００)摘㊀要:在可持续发展战略被大力引导和提倡的今天,安全㊁节能㊁环保的产品备受瞩目,本文将要研究的就是能源高效多元化的电动汽车;轮毂电机驱动系统作为电动汽车的主要部件之一,通过对轮毂电动驱动系统试验台的设计可以减少研发周期,降低研发成本,提高市场效率,轮毂电机驱动系统试验台的开发设计具有重大的意义.关键词:轮毂电机;试验台１．系统模块与硬件设计１㊀轮毂电机的结构轮毂电机主要由外转子和内定子两部分组成,外转子上边N与S极永磁体交替分布,内定子由法兰盘㊁电机轴㊁位置传感器及硅钢片叠压而成.电机轴内部中空,供电机绕组穿越其中,电机轴与汽车车架连接.定子齿槽中均布电机三相绕组,在驱动系统作用下持续供电给三相绕组从而形成磁场,使外转子转动,外转子与轮辋相连接,来实现车轮的旋转功能.１．１㊀试验台接口模块划分a㊁冷却系统模块,试验台在频繁启动和负载试验时,会产生大量的热能,为了保证试验台的稳定运行,冷却系统就扮演了重要角色,通过水管的流动,将多余热量带走.b㊁机械系统模块,我们选用相关的传感器来检测轮毂电机的转矩转速,从而来评估轮毂电机的性能,试验台负责提供相应的负载,模拟汽车的动态特性.各个不部件间采用联轴器进行传递,但是因为轴间距较长,引入轴承座支架.c㊁电路系统模块,主要由电路部分,测量部分,制动电路组成.d㊁通信系统模块,用来采集㊁显示㊁储存㊁打印试验台的数据.试验台总体布置图如图１所示.图１㊀试验台总体布置图１．２㊀试验台关键部件与机械结构设计本文设计的试验台涉及到的关键部件有扭矩测量仪㊁速度功率测量的传感器㊁冷却水塔㊁直流电功率的检测装置以及动力电池等.试验台的设计应该遵循一下设计原则:台架本身要有足够的刚度和强度;台架外观要设计保护罩以保护操作人员;机械传动要保证平稳可靠,传动精度要高;台架要方便拆装.本文设计的试验台底板与支架选用的Q２３５,板厚不大于１６m m,屈服强度２３５M P a左右,具有良好的综合性能,设计原则是保证高同轴度.图２为试验台设计.图２㊀测试试验台设计结构２㊀控制系统２．１㊀电气系统设计a㊁琴台柜电气设计琴台柜是试验台控制信号的发出装置,也是台架测试时信号采集与处理的控制台.琴台柜的主电路主要是对扭矩传感器的正反转控制以及对磁粉控制器的励磁调节,要具有外围电路的保护功能以及试验台开关指示灯等.b㊁控制台的电路设计试验台的驱动系统是从动力电池上获取的电能,然后电源与驱动系统中的矢量控制器连接,矢量控制器的两条电路接口分别给电动汽车的脚踏开关与电机的三相电.c㊁信号测控电路信号测控电路是通过电流互感器来检测直流电与轮毂交流电的,再通过软件计算功率与效率.检测方法如图３.图３㊀信号测控电路３㊀试验台调试３．１㊀试验台的调试a㊁机械系统调试,主要是指机械系统的定位安装,是各个部位的自由度合理,保证系统的平稳运行.b㊁电路调试,确保电路系统能够满足要求可靠运行.c㊁通信系统调试,满足对通信数据的采集并达到开发平台对试验台数据的处理与显示功能.d㊁冷却系统调试,检验试验台与冷却塔接口的流量,对流量和温度进行调节.３．２㊀试验台的运行将试验台的台体安装好,然后进行测试系统电柜的安装于测试,电柜部分主要是琴台柜安装,接线电路主要有扭矩显示仪㊁扭矩传感器㊁磁粉控制器㊁供电插排㊁主机㊁接线柱㊁水泵开关等.然后是设计好动力电池架的摆放与安装,为了满足轮毂电机的不同需求,设计采用４７V与７２V两种电压的供电,动力电池采用A C－D C的充电电池.最后是进行转矩测试与驱动系统的加载测试.转矩测试是为了调试试验台并检测负载能力.４㊀结论本文设计了汽车轮毂电机试验台用于检测电机驱动系统的性能,并且试验了电机驱动系统在添加负载时的设计方案以及试验台控制电路的设计.随着我国人口数量的不断增加,汽车需求量的不断增大,电动驱动系统作为减少环境污染的新型能源而备受瞩目,试验台的研制也更加重要了,试验台不仅可以对装车前轮毂电机驱动系统进行测试,还可以降低直接用车的风险.参考文献[１]刘书锋．电动综合台架的设计与研究[D]．同济大学,２００９．[２]李鑫,彭健,贾长伟,赵雯．汽车负载虚拟加载系统设计[J]．计算机测量与控制,２０１５．[３]李信梅．基于磁阻转矩的高功率密度永磁轮毂电机的设计研究[D]．哈尔滨工业大学,２００８．[４]李晓光．公交客车纯电动动力性能分析与电驱动系统设计[D]．中南大学,２００６．锋绘２０１９年第５期１６５㊀。

本科学生毕业设计The Graduation Design for Bachelor's DegreeTire Rotation Driven Device and Brake Design of the Tire Dynamic Dest BedCandidate：Jiang ShuangChengSpecialty：Vehicle EngineeringClass：B05-17Supervisor：Prof. Qi xiaoJieHeilongjiang Institute of Technology2009-06·Harbin摘要随着汽车行驶速度越来越快，轮胎设计者在考虑轮胎翻新的同时，也在不断设法延长新胎的使用寿命和增强轮胎的安全性，因此轮胎研究必须加大轮胎安全性能因素的试验研究力度。

在室内试验方面，平带式试验机将得到更广泛的应用。

汽车轮胎在使用过程中受到重力、驱动力、冲击力、侧向力、制动力和侧偏力等作用，产生径向、周向和侧向变形，并在轮胎内部产生热量，工况十分复杂，对汽车的行驶安全影响极大，是汽车部件中极为重要的部件之一。

因此，在轮胎试验台中必须能够完全模拟出轮胎在各种工况下的各种运动姿态及受力形式。

轮胎动态试验台由加载装置、驱动装置、从动及制动装置三部分组成。

轮胎的垂直运动、侧偏运动由加载油缸和侧偏油缸共同作用；轮胎的驱动主要由发动机、变速器等组成；试验台的从动及制动装置主要采用双滚多链结构，以多链构成从动平面，从动链轮连接制动盘，液压制动，液压缸举升，轮胎最高线速度200km/h。

关键字：轮胎；试验；制动；液压；从动ABSTRACTWith the pace car, tires tire renovation designers to consider at the same time have been looking for ways to extend the service life of new tires and enhancing the safety of the tire, so tire tire safety research is necessary to increase the performance of the pilot study of factors efforts. In the laboratory test, the flat belt type testing machine will be more widely used.Automobile tires in the use of the process by gravity, the driving force, impact force, lateral force, braking force and the role of cornering force, resulting in radial, circumferential and lateral deformation and heat generated internally in the tire, the very complicated situation on the car a great impact on traffic safety is extremely important in automotive parts, one of the components. As a result, the tire must be able to fully test Taichung tires simulate conditions in a variety of postures and movements of various forms of stress.Tire dynamic test bed by the load device, drive device, the driven and the brake device is composed of three parts. Tire vertical movement, lateral movement from side to load side of the fuel tank and the combined effect of the fuel tank; Driven primarily by tire engines, transmissions and other components; the follower test rig and the main brake more than double roller chain, chain driven multi-plane, the driven sprocket connected brake disc, hydraulic brake, hydraulic lifting cylinder, the maximum line speed tires 200km / h.Key words: Tires;Test;Braking;Hydroid pressure; Follower目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................................. I I 第1章绪论 (1)1.1轮胎动态试验台的研究的目的意义 (1)1.2轮胎动态试验台的发展分析 (1)1.3轮胎动态试验台的设计内容 (2)第2章整体结构设计 (3)2.1试验台从动和制动装置的设计要求 (3)2.2整体结构设计 (3)2.3 试验台从动和制动装置工作原理 (4)2.4 本章小结 (4)第3章轮胎从动轮及支撑机构设计 (5)3.1滚子链传动的主要失效形式 (5)3.2滚子链传动的设计步骤和传动参数选择 (5)3.2.1 传动比 (5)3.2.2链轮齿数z1和z2 (5)3.2.3 链速和链轮的极限转速 (6)3.2.4 链节距 (6)3.2.5 链的长度和中心距 (7)3.2.6链轮主要尺寸 (7)3.3 链平面及底座的校核 (8)3.3.1连平面的校核 (8)3.3.2 从动轮载板校核 (9)3.4 链条的表面处理 (12)3.5 链传动的润滑 (12)3.6本章小结 (12)第4章从动轮制动机构的设计计算 (13)4.1制动器形式方案分析 (13)4.2制动系统主要参数数值 (15)4.3 制动器的结构参数与摩擦系数的选取 (17)4.3.1 制动鼓直径D (17)4.3.2 制动蹄摩擦衬片的包角β和宽度b (17)4.3.3 摩擦衬片初始角的选取 (17)4.4 制动器主要零部件的结构设计 (18)4.4.1 制动盘 (18)4.4.2 动块 (18)4.4.3 摩擦材料 (18)4.4.4 制动鼓 (18)4.4.5 制动蹄 (19)4.4.6 制动底板 (19)4.5 制动器液压驱动机构计算 (19)4.6 制动性能分析 (22)4.7 本章小结 .................................................................................. 错误!未定义书签。

转鼓实验台试验方法1、组成与功能1 -1转鼓实验台概述汽车动力性室内台架试验的方式，主要是用无外载测功仪检测发动机功率，底盘测功机检测汽车的最大输出功率、最高车速和加速能力。

室内台架试验不受气候、驾驶技术等客观条件的影响，只受测试仪本身测试精度的影响，测试条件易于控制，所以汽车检测站广泛采用汽车动力性室内台架试验方式。

1 •2转鼓实验台应具有下述主要测试功能：1）车速表、里程表检测；2）滑行性能检测；3）加速性能检测；4）底盘输出功率和扭矩的检测；5）制动性能检验。

1 •3转鼓实验台可具有下述测试功能：1）油耗检测时的加载功能；2）排气污染物检测时的加载功能。

1 - 4转鼓实验台配备反拖装置，应能检测汽车动力传动系统的损耗功率。

2、评价指标2 - 1检测参数汽车动力性采用驱动轮输出功率作为检测参数。

驱动轮输出功率用底盘转鼓实验台检测。

(4 )2・2评价指标汽车动力性采用汽车发动机在额定扭矩（最大扭矩）和额定功率（最大功率）时的驱动轮输出功率作为评价指 标。

2・3检测工况检测工况采用汽车额定扭矩和额定功率的工况。

即发动机全负荷与额定扭矩转速和额定功率转速所对应的直接 档（无直接档时指传动比最接近1的档）车速构成的工况。

2 • 4限值在上述检测工况下，采用校正驱动轮输出功率与相应的发动机输出总功率的百分比作为驱动轮输出功率的限 值。

VM P VOM / P MVP p VOP /p e（ 2）式中：VM —汽车在额定扭矩工况下的校正驱动轮输出功率与额定扭矩功率的百分比，% ；VP —汽车在额定功率工况下的校正驱动轮输出功率与额定功率的百分比，% ；P VOM 一汽车在额定扭矩工况下的校正驱动轮输出功率， kW ； P VPO 一汽车在额定功率工况下的校正驱动轮输出功率， kW ；P M 一发动机在额定扭矩工况下的输出功率，kW ;Pe —发动机的额定功率，kW 。

2・5汽车动力性合格的条件(3)或 VP Pa式中：辰一汽车在额定扭矩工况下的校正驱动轮输出功率与额定扭矩功率的百分比的允许值，％ ；VM MaPa —汽车在额定功率工况下的校正驱动轮输出功率与额定功率的百分比的允许值，％；(4 )汽车的校正驱动轮输出功率的限值列于下表。

转鼓实验台——试验方法转鼓实验台试验方法1、组成与功能1．1转鼓实验台概述汽车动力性室内台架试验的方式，主要是用无外载测功仪检测发动机功率，底盘测功机检测汽车的最大输出功率、最高车速和加速能力。

室内台架试验不受气候、驾驶技术等客观条件的影响，只受测试仪本身测试精度的影响，测试条件易于控制，所以汽车检测站广泛采用汽车动力性室内台架试验方式。

1．2转鼓实验台应具有下述主要测试功能：1）车速表、里程表检测；2）滑行性能检测；3）加速性能检测；4）底盘输出功率和扭矩的检测；5）制动性能检验。

1．3转鼓实验台可具有下述测试功能：1）油耗检测时的加载功能；2）排气污染物检测时的加载功能。

1．4转鼓实验台配备反拖装置，应能检测汽车动力传动系统的损耗功率。

2、评价指标2．1检测参数汽车动力性采用驱动轮输出功率作为检测参数。

驱动轮输出功率用底盘转鼓实验台检测。

2．2评价指标汽车动力性采用汽车发动机在额定扭矩（最大扭矩）和额定功率（最大功率）时的驱动轮输出功率作为评价指标。

2．3检测工况检测工况采用汽车额定扭矩和额定功率的工况。

即发动机全负荷与额定扭矩转速和额定功率转速所对应的直接档（无直接档时指传动比最接近1的档）车速构成的工况。

2．4限值在上述检测工况下，采用校正驱动轮输出功率与相应的发动机输出总功率的百分比作为驱动轮输出功率的限值。

MVOM VM P P /=η（1）eVOP VP P P /=η（2）式中：VM η一汽车在额定扭矩工况下的校正驱动轮输出功率与额定扭矩功率的百分比，％；VP η一汽车在额定功率工况下的校正驱动轮输出功率与额定功率的百分比，％；VOMP 一汽车在额定扭矩工况下的校正驱动轮输出功率，kW ；VPOP 一汽车在额定功率工况下的校正驱动轮输出功率，kW ；MP 一发动机在额定扭矩工况下的输出功率，kW ；eP 一发动机的额定功率，kW 。

2．5汽车动力性合格的条件MaVM ηη≥（3）或 PaVPηη≥（4）式中：Maη一汽车在额定扭矩工况下的校正驱动轮输出功率与额定扭矩功率的百分比的允许值，％；Paη一汽车在额定功率工况下的校正驱动轮输出功率与额定功率的百分比的允许值，％；汽车的校正驱动轮输出功率的限值列于下表。

转鼓实验台——试验方法
转鼓实验台——试验方法
转鼓实验台试验方法
1、组成与功能
1．1转鼓实验台概述
汽车动力性室内台架试验的方式，主要是用无外载测功仪检测发动机功率，底盘测功机检测汽车的最大输出功率、最高车速和加速能力。

室内台架试验不受气候、驾驶技术等客观条件的影响，只受测试仪本身测试精度的影响，测试条件易于控制，所以汽车检测站广泛采用汽车动力性室内台架试验方式。

1．2转鼓实验台应具有下述主要测试功能：
1）车速表、里程表检测；2）滑行性能检测；3）加速性能检测；
4）底盘输出功率和扭矩的检测； 5）制动性能检验。

1．3转鼓实验台可具有下述测试功能：
1）油耗检测时的加载功能； 2）排气污染物检测时的加载功能。

1．4转鼓实验台配备反拖装置，应能检测汽车动力传动系统的损耗功率。

2、评价指标
2．1检测参数
汽车动力性采用驱动轮输出功率作为检测参数。

驱动轮输出功率用底盘转鼓实验台检测。