汽车低温试验室设计概述128141.docx

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1、目 录摘要IAbstrractII第1章绪绪论11.1概概述11.2课课题选题的的目的意义义11.3国国内外研究究现状21.4设设计的主要要完成内容容21.4.11设计的基基本内容21.4.22解决的主主要问题3第2章低低温实验室室总体设计计42.1低低温实验室室的设计要要求42.2汽汽车低温实实验室系统统构成42.3实实验室的整整体布局设设计52.4本本章小结6第3章低低温试验室室制冷设备备及附件设设计73.1低低温功能概概况73.2低低温试验室室保温门的的结构73.3保保温墙体材材料的选择择73.4低低温实验室室的冷冻负负荷计算73.4.11墙壁的漏漏热计算73.4.22设备负荷荷83.4

2、.33发动机运运行时热量量计算83.4.44排气系统统的散热计计算93.4.55通风换热热热量及操操作热量计计算93.4.66其他设备备热量计算算103.5制制冷设备的的选用113.6低低温实验室室的温度控控制113.7本本章小结12第4章整整车低温测测试装置的的设计134.1整整车测试台台架的概述述134.1.11汽车道路路运行工况况模拟134.1.22底盘输出出功率的测测量144.2滚滚筒装置的的选择144.2.11滚筒结构构概述144.2.22滚筒直径径的确定154.2.33滚筒中心心距164.3主主要部件的的选择164.3.11电机的选选择164.3.22联轴器的的选择164.3.33

3、轴承的选选择174.4功功率吸收装装置的选择择174.5滚滚筒轴的校校核184.6上上车机构设设计194.6.11液压缸的的计算194.6.22滚筒锁止止机构204.7本本章小结21第5章发发动机低温温测试装置置的设计225.1发发动机低温温试验概述述225.2测测试用发动动机及测功功机的选择择及其参数数225.3低低温测试功功能实现235.3.11发动机台台架固定方方案及支持持设计235.3.22发动机与与测功机连连接轴的计计算245.4测测试装置总总体尺寸255.5测测试装置设设计校核255.5.11测试装置置材料的选选择255.5.22测试装置置强度校核核255.6本本章小结27第6章实

4、实验教学研研究功能实实现286.1实实验室开设设的实验及及试验项目目286.2发发动机低温温试验功能能286.3整整车低温试试验功能296.4本本章小结30结论311参考文献32致谢344第1章 绪 论5.1 概述 本设计的主主要内容是是围绕黑龙龙江地区汽车低低温试验室室，结合现现有的工程程试验中心心的场地完完成实验室室的设计及及其试验功功能的实现现。接下来来将分为五五个章节来来进行分述述实验室设设计的各个个组成部分分。既然为为汽车低温温实验室，所所以，其必必须要有能能进行汽车车低温试验验的相关设设备。因此此，本设计计的主要内内容包括低低温实验室室的总体设设计、低温温试验室制制冷设备及及附件设

5、计计、整车低低温测试装装置的设计计、发动机机低温测试试装置的设设计及实验验室教学研研究功能实实现。5.2 课题选题的的目的意义义在北方冬季季环境温度度低，受到到周围的低低温环境以以及排气降降噪能量转转换的影响响，汽车的的排气管会会向外滴水水，这是个个很普遍的的现象。哈哈尔滨的冬冬季，室外外平均温度度能达到-25左右，这这种现象极极为普遍，车车流量大的的街道非常常容易形成成老百姓常常说的镜面面路，由于于路面的附附着系数降降低，造成成制动性能能降低，极极易引发交交通事故。然然而，单纯纯的室外试试验不能保保证温度恒恒定不变，也也不能保证证路面的附附着系数保保持恒定，同同时也不能能满足路面面质量保持持

6、恒定。这这些可变的的因素往往往对实验结结果造成较较大的误差差，影响对对比的效果果。同时，低低气温的情情况下，在在室外久置置的汽车点点火也是冬冬季时驾驶驶员的大难难题。如果果通过实验验，研究试试验现象得得出结论，进进而找出最最有效的办办法解决这这个难题，将将为北方的的汽车企业业提高市场场竞争力。又又由于外界界气温波动动性大，试试验结果不不能准确可可靠，有针针对性11。我国幅员辽辽阔，地形形复杂，气气候多样，特特殊的自然然地理条件件对车辆的的管理及其其性能均能能产生显著著的影响。因因此，要求求汽车要有有良好的地地区适应性性。低温试试验是正兴兴起的一项项可靠性实实验项目。国国际上，汽汽车的低温温试验

7、对于于汽车性能能方面有着着很重要的的影响。是是汽车出厂厂下线后一一个极为重重要的测试试项目。老老牌汽车产产业都配有有设施完善善的低温实实验室，以以方便进行行低温环境境下的对比比试验，同同时制定了了国际低温温试验的标标准。但是是如果仅依依托国外测测试结果，并并不能完全全符合中国国的国情，而而且成本巨巨大，同时时不能检测测国产自主主品牌，影影响了国产产车的市场场竞争力。然然而，室外外试验的环环境受地域域季节等诸诸多因素限限制，故我我国低温实实验室的建建设十分必必要。低温温实验室模模拟低温环环境状态，与与实地寒区区试验相比比，能节约约人力、物物力和财力力，不受外外界气候环环境影响，不不受季节限限制，

8、环境境控制精度度较高、稳稳定性好、重重复性好。综上，针对对东北寒冷冷的冬季，对对乙醇汽油油等燃料在在寒冷地区区的应用性性能进行研研究，从而而设计出低低温实验室室，进行整整车和发动动机的性能能分析对比比试验，对对于解决汽汽车寒地使使用以及缓缓解交通压压力都有十十分重要意意义。同时时，一方面面，在学院院中创建低低温实验室室，不仅扩扩大的了教教学设备，完完善了教学学设施，为为学生们了了解汽车的的性能并为为日后能更更好的应用用到工作中中去有着很很大的帮助助和意义。另另一方面，有有相关的低低温实验室室设备为相相关研究员员提供了可可靠准确的的信息数据据，为进一一步研究改改进提供了了坚实的基基础。此外外，通

9、过依依托学校的的资源使得得哈尔滨的的汽车企业业，如哈飞飞、东安发发动机等厂厂家也能更更方便的改改进或改良良本身产品品的性能方方面的设计计。5.3 国内外研究究现状在20世纪纪初至400年代，汽汽车工业采采用了大规规模生产技技术及流水水生产，此此时的产品品可靠性、寿寿命和性能能方面的问问题凸显出出来，就要要求用试验验研究工作作加以解决决。二战之之后，由于于汽车生产产发展的需需要，加上上相邻工业业、相邻学学科的发展展和渗透，汽汽车试验技技术进入了了一个新的的发展时期期。19224年美国国通用汽车车公司在全全球率先建建起了规模模庞大、功功能齐全的的米尔费德德（Millfordd）试车场场。从此，汽汽

10、车制造商商竞相投建建汽车试验验场的大幕幕被拉开。20世纪80年代，美国国家仪器公司提出并制造出了世界上第一套虚拟仪器系统，此后，汽车试验仪器设备系统的构成发生了根本性变化。国际性的汽车公司为了提高其自身的竞争力，纷纷投资建设汽车实验室和汽车试验场2。伴随着汽车车试验技术术的不断成成熟，汽车车试验涉及及的项目愈愈加完善，从从最初的动动力性试验验到经济性性试验，再再到现今包包括安全性性、可靠性性、操纵稳稳定性等测测试项目的的普及，使使得汽车的的设计制造造水平上升升到一个新新的高度。低低温试验是是适应性试试验中的一一部分。主主要针对低低温环境对对发动机及及整车的影影响，改进进或改良汽汽车的结构构布置

11、等项项目，达到到地区适应应性提高的的目的。正正是由于经经济的逐步步繁荣，使使得汽车的的市场逐渐渐由南向北北发展33。近几几年来，各各个大中型型汽车制造造厂开始设设计制造汽汽车低温实实验室。目目的在于使使自己的产产品推广面面更加广泛泛，提高自自身的产品品竞争力。高高校建立汽汽车低温实实验室一方方面是为了了拓展学生生们的知识识广度，同同时，给研研究人员准准确的试验验数据，方方便进行有有针对的研研究；另一一方面也为为学生将来来进入该领领域打下基基础，此外外，也可以以校企结合合，达到双双赢的目的的。5.4 设计的主要要完成内容容5.4.1 设计的基本本内容实验室的设设计总共分分为四个部部分，第一一项为

12、实验验室总体设设计，第二二项为发动动机台架及及附件的设设计 ，第第三项为整整车台架的的设计与校校核，第四四项为实验验室附件的的设计及布布置。1、实验室室的总体设设计（1）实验验室的结构构系统组成成（2）实验验室的整体体布局2、低温试试验室低温温功能的实实现（1）、低低温保温门门的选择（2）、墙墙体保温材材料的选择择（3）、冷冷冻负荷的的计算（4）、制制冷设备的的选择（5）、试试验室温度度控制3、整车测测试功能实实现及设备备布置（1）、总总体结构的的选定（2）、滚滚筒尺寸的的选定（3）、中中心距的确确定（4）、举举升液压缸缸的选择（5）、配配套的其余余设备选择择4、发动机机完成测试试功能设备备布

13、置（1）、测测试用发动动机及测功功机参数选选择（2）、发发动机四脚脚支撑台架架的选择（3）、发发动机与测测功机连接接轴的计算算（4）、发发动机台架架材料的选选择（5）、发发动机测试试台尺寸的的选定（6）、连连接件的强强度校核5、典型低低温试验简简介（1）、发发动机低温温冷启动试试验（2）、整整车空调系系统检测试试验5.4.2 解决的主要要问题1、根据散散热强度选选择或设计计制冷设备备，使实验验室能迅速速制冷并保保持恒温2、完成实实验室仪器器设备的布布置3、能完成成相关汽车车及部件总总成所有的的低温试验验内容第2章 低温实验验室总体设设计本次设计，根根据低温环环境条件下下对汽车及及发动机进进行性

14、能测测试及分析析，结合总总体设计场场地要求，进进行低温试试验室总体体设计，并并对其实现现功能进行行描述。2.1 低温实验室室的设计要要求通用的低温温实验室的的构成大都都有低温实实验间、制制冷机房和和制冷系统统、换气系系统、冷却却液系统、测测控及观察察间、实验验数据采集集与处理系系统及通用用系统及配配电动力系系统。低温温实验间要要求密封、保保温、防腐腐，有足够够的面积和和高度，以以及足够的的地面承载载能力，内内设防潮、照照明、冷风风机和蒸发发器及温度度、压力、转转速、COO报警器等等各类传感感器，并配配有测试传传感器、电电源等需要要的各类插插座、排烟烟接口、拍拍摄支架等等。低温试试验间大门门要能

15、保证证试验车辆辆通过，并并要有良好好的保温性性能。制冷冷机房和制制冷系统要要提供冷源源，包括制制冷压缩机机、冷却器器、中冷器器、蒸发器器、管线、阀阀门、电源源和配电柜柜、测量参参数显示装装置和有关关报警装置置，同时要要设置机组组操作人员员值班室。换换气系统则则要排出室室内有害废废气，更换换和补充低低温试验间间的新鲜的的低温冷空空气，排除除人员及试试验样品散散发的热量量，维持试试验规定的的低温状态态。冷却液液系统是制制冷系统必必需的辅助助设施，用用以冷却制制冷机组，包包括冷却塔塔、水泵、水水池和软化化水装置等等。测控及及观察间要要放置实验验测量仪器器，进行试试验数据的的采集和处处理，是整整个低温

16、实实验室的联联络指挥中中心。用计计算机进行行处理包括括温度、电电流、电压压、时间、转转速等各类类试验参数数的采集和和处理。4本次次实验室设设计温度初初定为-330。2.2 汽车低温实实验室系统统构成汽车低温实实验室要既既要保证实实验室的低低温特性，同同时要满足足汽车试验验的功能。故故有需要安安置发动机机试验系统统，整车测测试系统。制冷系统：制冷系统统的作用是是给汽车低低温实验室室提供制冷冷环境使实实验室的环环境温度达达到要求。是是整个低温温实验室的的关键。本本次采用的的制冷主机机为整体式式风冷室外外机组。整车测试系系统：整车车检测系统统是用来模模拟汽车在在道路条件件下行驶的的装置，整整车检测系

17、系统的选用用要合理结结合现有场场地进行分分析。由于于低温实验验室的室内内面积较小小，节省空空间，本设设计中采用用双转鼓的的转鼓试验验台，采用用半嵌入地地面之下，保保证前后轮轮位置平衡衡。发动机测试试系统：发发动机测试试系统是用用来接受发发动机在各各工况运行行时各参数数的变化值值并进行分分析对比。由由于发动机机测功机在在低温环境境中影响测测试效果，故故将发动机机测功机置置于低温环环境仓隔壁壁的保温环环境仓中。附属系统：附属系统统是为保证证实验室安安全正常使使用存在。附附属系统包包括数据处处理系统，温温度控制系系统，报警警系统，配配电系统，控控制系统等等。2.3 实验室的整整体布局设设计结合场地位

18、位置，设计计低温实验验室的整体体布局。已知，总场场地的长度度为6.77 m，宽宽度为5.6 m,高为5.5 m。为为了避免冷冷源浪费，故故将长为55.4 mm，宽为33.8 mm的，高为为3 m的的场地封闭闭起来。由由于测功机机需要置于于缓冲间中中，故发动动机测试台台只能位于于冷冻间的的右侧。方案一：将将风扇挂在在冷冻间左左右两面墙墙正中上部部，将发动动机测试台台置于冷冻冻室的门口口。此方案的优优点是两侧侧风扇位置置平衡，发发动机及附附属件安装装调试位置置方便。缺缺点是燃油油、水温、油油温控制管管线过长，测测功机同时时和发动机机保持一致致，浪费了了冷冻室外外围面积。同同时，无法法安置整车车测试

19、台架架。方案二：将将风扇悬挂挂在冷冻间间的左右墙墙正中上部部，将发动动机置于冷冷冻室的右右上角，整整车测试台台架可以放放置在冷冻冻室中间。此方案的优优点是两侧侧风扇位置置平衡，发发动机燃油油、水温、油油温等管线线适中，入入口处通畅畅，测功机机位置适中中，节约了了空间。能能安置整车车测试的转转鼓测试台台。缺点是是发动机测测功机安装装拆卸不便便，同时水水温、油温温检测设备备安装空间间较小，安安装时较不不便。由于于两个风扇扇较大，左左右安置时时，显得空空间局促，不不美观，同同时，左侧侧的风扇冷冷却液管线线较长。 方案三：将将风扇分别别悬挂于入入口正面的的墙面上方方和右侧墙墙面，同时时为了方便便安装发

20、动动机，将右右侧风扇距距入口正对对的墙面距距离1.33 m 处处。发动机机测试系统统置于冷冻冻室的右上上角，整车车测试台架架靠近左侧侧墙面的位位置。此方案的优优点是利用用了纵向的的空间，使使得房间布布局较合理理；发动机机燃油、水水温、油温温等管线适适中，入口口处通畅，测测功机位置置适中，节节约了空间间。缺点是是缺点是发发动机测功功机安装拆拆卸不便，同同时水温、油油温检测设设备安装空空间较小，安安装时较不不便。综合上述方方案，选择择较为合理理的方案三三并根据其其安排形式式绘制结构构简图。（如如下图2.1）图2.1 实验室室总体布置置图本实验室内内具有一个个发动机测测试台，安安装发动机机型号为DD

21、A4655Q。测功功机为电涡涡流测功机机。整车测测试台架采采用双转股股试验台。2.4 本章小结本章节主要要说明了试试验室的总总体设计。对对实验室的的结构概况况进行描述述，概况总总结了试验验室的系统统构成，同同时设计几几种不同的的布置方案案，从而体体现优选的的概念。第3章 低温试验验室制冷设设备及附件件设计5.1 低温功能概概况低温试验室室最重要的的部分就是是维持稳定定的低温环环境。只有有环境温度度变化不大大时，进行行对比试验验的效果才才能更加的的明显。所所以，既要要满足能降降低到足够够的温度，还还要保证其其温度的波波动不超过过3。因因此，本章章的重点就就是热负荷荷的计算，从从而选定足足够功率的

22、的制冷设备备，以及温温度控制。5.2 低温试验室室保温门的的结构采用双开门门，门厚度度150毫毫米；门洞洞尺寸为22.2m22.2m。门门上带安全全逃生装置置，防止人人不慎困于于库内，产产生危险。门门边采用橡橡胶密封，同同时此橡胶胶上附有电电阻丝，避避免低温环环境中橡胶胶硬化失效效，降低保保温效果。此此系统为全全自动控制制。无需人人工操作，设设定温度后后自动运行行、自动除除霜；运行行中出现异异常情况，报报警提示。电电控装置中中带有过流流保护、短短路保护、缺缺相、逆相相保护等保保护功能。整整个制冷系系统加装安安全保护系系统。具备备高、低温温报警功能能，保证实实验安全。5.3 保温墙体材材料的选择

23、择采用聚氨酯酯双面彩钢钢复合板；厚2000毫米，容容重为400公斤。聚聚氨脂（PPU）双面面复合型冷冷库板采用用先进的复复合材料作作保温材料料制成复合合板壁，其其重量轻、强强度高、隔隔热性好、耐耐腐蚀、抗抗老化、防防蛀、无毒毒、不霉、结结构简单、安安装方便、轻轻质高强度度、造型美美观；在超超低温度下下更能显示示其优越性性5。5.4 低温实验室室的冷冻负负荷计算对实验室进进行冷冻负负荷计算是是选择制冷冷设备的前前提条件，通通过计算冷冷冻负荷来来选择制冷冷机组的功功率。冷冻冻负荷包括括库体漏热热、设备负负荷、照明明散热、操操作热量、设设备运行热热量、开关关门时散热热、人员散散热等。5.4.1 墙壁

24、的漏热热计算 （W） (3.1)式中，F传热面面积（）；库内外外温度差（）；k低温温实验室的的传热系数数，经验公公式取k=0.288F=966.24 =18522.62 W5.4.2 设备负荷货物冷却热热量计算参参照下面公公式：（kw） (3.2)式中，w进货量量（kg），包包括整车、动动机、台架架等，总质质量为21170kgg；进货焓焓值和最终终焓值,查表得；Z完全全冷却时间间（h）；2.26（kw）5.4.3 发动机运行行时热量计计算假设运行中中的发动机机向周围传传递的总热热量的情况况为一些简简单形状的的等效物体体以一定的的传热速率率发出相同同的热量，按按照水平和和垂直方向向的投影面面积计

25、算（如如图2.22）（单位位为 mmm），长宽宽高分别为为0.7mm、0.5mm、0.4mm它与最大大输出功率率为50kkw的汽油油机大致相相等。由于于本次应用用于试验的的发动机额额定功率为为33.55kw,最大输出出功率为447kw。故故，如此估估算大致等等于发动机机散热量。假假设等效物物体的表面面温度为 80，室室内温度为为 -330，墙墙壁温度为为25。热热量通过两两种方式散散发：自然然对流和辐辐射。图3.1 发动机模模型图示1、对流散散热量计算算静止空气中中由自然对对流散失的的热量的速速率为： (3.3)式中，物体表面面温度；室内空空气温度；图中垂直于于底面的平平面总面积积为： (3.

26、4) 图2.2-1中相应应的对流散散失的热量量为： W =6649.778 W顶部水平面面对流散热热为： (33.5) W底部对流散散热约为顶顶部的一半半，因此，粗略略估算对流流的热损失失为=155.85+3311.771+6449.788=11117.344 W又因为低温温冷空气由由风扇吹入入，故表面面散热损失失将为静止止空气的22倍，故估估计发动机机对流散热热为22334.688 W2、辐射散散热量计算算自然辐射时时散热速率率采用斯忒忒藩-玻尔兹曼曼（Steefan-Bolttzmannn）方程程描述： (3.6)其中，辐射系数数，机器表表面典型的的辐射系数数值为0.9；热物体体的温度（）

27、；周围环环境温度（）；本例中，表表面面积为为1.677 ，故故热辐射散散热损失为为： W5.4.4 排气系统的的散热计算算假设排气歧歧管和暴露露的排气管管相当于一一根直径550 mmm，长为1.6 m的的圆筒，表表面积为00.25，表面温温度为4000。其散热形式式主要是辐辐射散热，采采用斯忒藩藩-玻尔兹曼曼（Steefan-Bolttzmannn）方程程描述 (3.7)得到： WW =26618.002 W对流散失的的热量为： W =9930.110 W所以，估算算发动机总总体散热量量为68226.955 W5.4.5 通风换热热热量及操作作热量计算算1、 照明热量计计算 (3.8)式中，S

28、单位面面积照明热热量；q库内内地面积；t开灯灯时间；h冷却却时间；查表得：单单位面积照照明热量为为10W/；开灯灯时间为22 h；所以，其热热量为： Q=449.3 W2、 开门热量计计算 (33.9)空气密度参参照公式 (3.100)式中，Paa标准准大气压力力（Pa）；R气体体常数（空空气的气体体常数取2287）；空气温温度； kg/mm W3、 操作人员热热量计算 (3.111)式中，q每人每每小时放热热；n工作作人数；t工作作时间；h冷却却时间；得到： =2005 W5.4.6 其他设备热热量计算冷风机放热热量包括冷冷风电机放放热和除霜霜加热器放放热。其中中，冷风机机放热量计计算参照公

29、公式： (3.112)式中，W冷风机机电机功率率； n冷风机个个数； 运运行时间，冷冷却时间得到： Q=8000 W所以，总体体的冷却负负荷为122141.36 WW。5.5 制冷设备的的选用制冷系统设设计成分体体式，制冷冷主机为整整体式风冷冷室外机组组，低温实实验室制冷冷系统采用用冷库制冷冷分体机，根根据总的热热负荷选用用半封闭式式压缩机，根根据制冷量量要求以及及冷冻负荷荷，选用冷冷风机。由由于总的冷冷却负荷为为121441.366 W，为为保证能准准确达到制制冷的目的的，故选用用制冷量119.6kkW的制冷冷机就可以以满足实验验室制冷的的需求。制制冷系统采采用的为格格润冷库制制冷分体机机，

30、主机采采用风冷低低温双级半半封机组6。冷冷风机采用用上海北峰峰新型高效效蒸发器。 冷却剂选用R22 氟利昂制冷剂，选择两组悬挂式风扇向实验室提供低温冷空气。同时在冷冻库内安装两个温度传感器，利用电脑控制温度，保证其维持稳定的低温环境。5.6 低温实验室室的温度控控制低温制冷系系统采用空空气制冷原原理，回冷冷式正升压压制冷流程程，主要利利用压缩空空气在涡轮轮膨胀机中中的绝热膨膨胀并对外外做功来获获得低温气气流。低温温环境试验验系统制冷冷原理流程程简图如下下图所示。图3.2 制冷原原理流程图图低温试验室室为空气压压缩机和制制冷两个部部分，压缩缩机组由空空气压缩机机给涡轮制制冷设备提提供空气。从从空

31、气压缩缩机送来的的压缩空气气经过涡轮轮压气机的的二次增压压后，在经经过冷却、干干燥和在回回冷器中的的预冷后通通入涡轮的的膨胀机中中进行绝热热膨胀并对对外做功，得得到的低温温空气进入入低温试验验室内，实实现对实验验室及被试试品的降温温。压气机机把与之同同轴的高压压空气涡轮轮中的膨胀胀功吸收，此此膨胀功用用于对从空空气压缩机机来的压缩缩空气实现现二次增压压。7低温环境试试验系统的的工作目的的在于，要要为进行低低温试验的的试验设备备等在实验验室内提供供满足温度度波动度和和平均度要要求的低温温环境，系系统能够正正常运行的的关键在于于保证涡轮轮冷却器的的正常工作作。气源系系统应保证证涡轮供气气的压力、干

32、干燥度、颗颗粒度达到到要求；自自动控制系系统应保障障涡轮供气气的压力波波动度达到到要求，并并且要防止止涡轮转速速超调。传感器是一一种将被测测量转换为为欲与处理理量的装置置，其功用用可分为敏敏感作用和和转换作用用。敏感作作用是感知知被测量的的变换，转转换作用是是将非电量量转换为便便于传输、调调理、处理理和显示的的量。本次次实验室中中采取的两两个传感器器为热敏电电阻式传感感器。88热敏电阻式式温度传感感器是利用用某些金属属氧化物或或单晶锗、单单晶硅等材材料的电阻阻值随温度度的变化而而变化的特特性工作的的。由于实实验室环境境温度较低低，故采用用负温度系系数型（NNTC）。将将其中一个个悬挂在发发动机

33、试验验台的上方方，另一个个悬挂在门门口处，电电脑通过传传感器阻值值的变化合合理控制制制冷设备的的运行或停停止。低温试验系系统的主要要控制指标标如下：1、 试验室温度度控制精度度：22.0；2、 试验室压差差：5220 Paa；3、 实验室空气气露点温度度：-550；4、 试验室温度度变化速率率：100/miin5、 涡轮轴承供供气压力：0.6550.005 MPPa；6、 涡轮转速：450000 r/min(470000 rr/minn)。99控制界面在在冷冻室的的外面，采采用触摸屏屏的方式，参参考同系列列规格，如如下图，图图3.3图3.3 低温试验验室控制面面板5.7 本章小结低温实验室室的

34、主要问问题在于如如何保证低低温，而散散热量则必必须在其冷冷冻能力范范围内，本本次设计通通过先计算算所需的冷冷却负荷，得得到总的制制冷所需功功率，通过过这个数值值比较分析析，选择最最为恰当的的制冷设备备及附属配配件，保证证其功能，同同时节约能能源，杜绝绝浪费，减减少资金的的支出。第4章 整车低温温测试装置置的设计根据现有的的汽车性能能检测方式式方法，通通常室内测测试一般采采用底盘测测功机。本本设计是依依托在试验验室低温条条件下，使使要进行的的测试技术术满足低温温及测试要要求改造，包包括主要仪仪器设备低低温使用能能力及台架架功能实现现，总体达达到台架可可以对整车车低温运行行等功能进进行测试及及分析

35、。5.1 整车测试台台架的概述述进行室内整整车测试通通常采用底底盘测功机机，它通过过在室内台台架上模拟拟汽车在道道路上行驶驶工况的方方法来检测测汽车的动动力性和其其他性能。由由于低温实实验室空间间小，房间间高度较低低，同时为为了保证房房间散热较较小，不能能将选择尺尺寸较大的的底盘测功功机，故本本次设计是是设计双转转股的转鼓鼓试验台。同同时将整个个设备半置置于地面至至上，尽量量减少破坏坏实验室底底下保温结结构。转鼓试验台台不及底盘盘测功机的的功能全面面，而且，低低温试验中中不需要进进行底盘输输出功率的的测量，故故其仅需要要满足汽车车道路运行行工况模拟拟。滚筒测测试台基本本结构如下下图所示。图4.

36、1 滚筒测试试台结构简简图5.1.1 汽车道路运运行工况模模拟汽车在道路路上行驶过过程中存在在着滚动阻阻力、坡度度阻力、空空气阻力和和加速阻力力等行驶阻阻力，要求求在转鼓试试验台上模模拟汽车在在道路运行行状况，应应解决汽车车行驶阻力力的模拟问问题，这样样才能用台台试检测代代替道路试试验测试汽汽车运行状状况的动态态性能。为为此，转鼓鼓试验台设设置了滚筒筒装置、功功率吸收装装置和惯量量模拟装置置用于道路路运行工况况的模拟10。滚筒装置用用来进行路路面模拟，即即以滚筒的的表面取代代路面，滚滚筒的表面面相对于汽汽车作旋转转运动。滚滚筒装置是是测功机的的基本组成成件，其结结构和性能能将直接影影响测功机机

37、的测试精精度。检测测时，被检检汽车驱动动轮支撑在在滚筒上，驱驱动轮带动动滚筒转动动，滚筒相相当于活动动的路面，模模拟汽车在在路面间的的相对运动动。111功率吸收装装置用于模模拟汽车在在道路上稳稳定工况（如如等速运行行）下所受受的空气阻阻力、非驱驱动轮的滚滚动阻力及及坡度阻力力等。与滚滚筒串接的的功率吸收收装置（如如电涡流测测功机）用用其定子对对转子施加加制动作用用，进行加加载以增加加滚筒转动动的阻力。汽汽车的运行行阻力可根根据监测的的需要进行行调节和控控制。汽车车等速运转转时，驱动动轮输出的的动力与滚滚筒系统的的转动阻力力平衡。惯量模拟装装置用于模模拟汽车在在道路上非非稳定工况况（如加速速、减

38、速运运行）下的的加速阻力力，它有机机械模拟和和电量模拟拟两种型式式。利用与与滚筒串接接的惯性飞飞轮的转动动惯量来模模拟汽车平平动和转动动惯量，采采用电磁离离合器切换换飞轮的组组合，在允允许的误差差范围内满满足汽车的的惯量模拟拟。5.1.2 底盘输出功功率的测量量电涡流测功功机的定子子对转子进进行加载的的同时，也也受到大小小相等、方方向相反的的力矩作用用，此反力力矩使定子子绕其轴摆摆动并经一一定长度的的杆臂传给给测力传感感器。功率吸收装装置所吸收收的功率、力力矩和转速速有如下关关系： kW (4.1)式中，P功率吸吸收装置所所吸收的功功率（kWW） F测得作用用于定子上上的反力（NN） v汽车车

39、速速（km/h） M功率吸收收装置吸收收的力矩（NN*m） n滚筒转速速（r/mmin）在左右挡轮轮、纵向约约束装置等等安全措施施保障下，控控制系统按按照检测的的需要，根根据侧力和和测速传感感器反馈的的信息，向向功率吸收收装置发出出增减滚筒筒系统转动动阻力的指指令（即增增减汽车的的行驶阻力力），以调调节和控制制汽车驱动动轮输出的的功率，进进而实现运运行工况的的模拟，以以实现对汽汽车驱动轮轮输出功率率的检测。5.2 滚筒装置的的选择5.2.1 滚筒结构概概述滚筒结构的的正确选择择直接影响响着实验台台的工作效效率和性能能，因此滚滚筒机构分分析至关重重要。为了了减小滚筒筒的重量及及转动惯量量，选择采

40、采用薄壁筒筒形结构，采采用圆板支支撑，为减减少滚筒的的转动惯量量只采用两两个圆板支支撑。具体体结构形式式如图4.2所示。汽汽车在实验验台上测试试时，车轮轮与滚筒的的接触面积积小于车轮轮与地面的的接触面积积，且比压压增大，因因其滚动阻阻力增加，附附着系数值下降。因因此只有提提高车轮与与滚筒见得得附着系数数，才能在在滚筒实验验台上较真真实的再现现汽车在路路面上的制制动状况。但但的提高受受到滚筒表表层结构和和材料的限限制122。目前前采用较多多的是表面面带有沟槽槽的钢制滚滚筒，其表表面附着系系数在0.6-0.8之间，结结构如图44.2所示。图4.2 转鼓结构构图5.2.2 滚筒直径的的确定滚筒决定了

41、了车轮与滚滚筒的接触触状况，滚滚筒直径大大时，滚筒筒的曲率半半径大，车车轮在滚筒筒上运转接接近在道路路上行驶的的状况，滑滑转率小，滚滚动阻力小小，测试精精确度高；滚筒直径径小时，滚滚筒曲率就就增大，车车轮与滚筒筒的接触面面积变小，滑滑转率变大大，轮胎变变形和滑移移以及车轮轮滚动的迟迟滞损失增增大，车轮轮滚动阻力力增大。但但是，滚筒筒直径过大大，将使滚滚筒加工难难度加大，此此外，在线线速度相同同的情况下下，滚筒转转速将随直直径变大而而减小，这这就增加了了转鼓试验验台匹配电电涡流测功功机的难度度。图4.3 受力分析析图车轮受力情情况参考下下列公式： （4.22）由式(4-1)可以以解得： (4.3

42、)而车轮与滚滚筒的最大大制动力与与滚筒对车车轮的法向向反力之比比等于车轮轮与滚筒间间的附着系系数，故=。因为为一般附着着系数在00.6-00.8之间间为最佳，因因此最佳安安置角在，即最佳佳安置角为为3138.6之间。根据GB/T 188276-20000 要求转转鼓试验台台需满足滚滚筒直径：290380 mm，本本设计中，初初选滚筒直直径为 3300 mmm。5.2.3 滚筒中心距距主、副滚筒筒中心距依依据滚筒直直径选取，两两者关系为为：A=（6220+d）ssin311.5 (4.4)式中，A主、副副滚筒中心心距（mmm） d滚筒直径径（mm）带入得：AA=4966.37 mm，圆圆整取A=

43、500 mm5.3 主要部件的的选择5.3.1 电机的选择择这里设汽车车的速度是是60kmm/h，由由于汽车车车轮的线速速度与滚筒筒的线速度度相同，则则实验台运运转工作时时，滚筒的的线速度为为60kmm/h。这这里设滚筒筒的直径为为300mmm，则滚滚筒的转速速根据可以以计算出，由于实验台的工作转矩比较大，设转矩为40Nm，电机的选择要根据以上数据选择。因此选用MGMA型伺服电机，它是一种低速大转矩的电机，额定输出功率为4.5kW，额定转速为1000r/min，最大转矩为107Nm，满足需求。5.3.2 联轴器的选选择联轴器是用用来实现轴轴与轴之间间的连接，进进行运动和和动力的传传递的。用用联

44、轴器连连接的两轴轴轴线在理理论上应该该是严格对对中的，但但在制造、安安装和环境境的影响下下，也会有有一定的误误差。联轴轴器的类型型有很多，可可以划分为为刚性联轴轴器和挠性性联轴器两两大类，刚刚性联轴器器要求被连连接两轴轴轴线严格对对中，因为为它不能补补偿两轴的的相对位移移，常用类类型有：套套筒联轴器器、夹壳联联轴器和凸凸缘联轴器器。133在本设计中中，实验台台要传递比比较大的扭扭矩，因此此应该选用用刚性联轴轴器，因为为刚性联轴轴器的刚度度比较好，能能够传递比比较大的扭扭矩。常用用的联轴器器主要有三三种，这里里选用了凸凸缘联轴器器。由于凸凸缘联轴器器属于固定定式刚性联联轴器，对对所连接两两轴间的位位移缺乏补补偿能力，故故对两轴对对中性的要要求很高。但但由于其结结构简单、成成本低、传传递转矩大大，因此在在固定式刚刚性联轴器器