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1、毕业设计开题报告学生姓名 系部汽车与交通工程学院专业、班级 指导教师姓名 职称副教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称HLJITD60底盘测功机设计一、课题研究现状、选题目的和意义1课题研究现状底盘测功机，又称转鼓试验台，是一种室内试验设备。用以模拟汽车在实际行驶时的阻力，测定汽车的使用性能以及检测汽车的技术状况，诊断汽车故障。底盘测功机既可以用于汽车科学试验，也可以用于维修。底盘测功机主要部分为滚筒机构、动力吸收装置、控制与测量系统和辅助装置。附加飞轮系统等。汽车在道路上行驶时，汽车相对于静止的路面做纵向运动，在底盘测功机上是以转鼓的表面来取代路面，这时是转鼓的表面相对于静止的汽车作旋转运
2、动。试验时车辆驱动轮带动转鼓-测功机旋转。测功机提供阻转矩，使车辆发动机受到的阻力等效于同等工况下在道路试验中受到的阻力；风机的风速跟踪车速，使车辆发动机（还有传动箱、轮胎等）的冷却条件与道路试验等效。这样车辆就可以在底盘测功机上模拟道路行驶。系统还配备了对速度、时间、距离、温度、压力、油耗等项目的测量环节，由计算机进行数据采集和控制【1】。整个系统协调运转，驾驶员在显示器的提示下按照试验要求驾驶车辆。一方面保证测试的重复性，别一方面便于相关数据的采集和车辆性能的调整。底盘测功机是一种不解体检验汽车性能的检测设备，能方便地进行汽车的加载调试和诊断汽车在负载条件下出现的故障等。由于汽车底盘测功机
3、在试验时能通过控制试验条件，使周围环境影响减至最小，同时通过功率吸收加载装置来模拟道路行驶阻力，控制行驶状况，故能进行符合实际的复杂循环试验，因而得到广泛应用。国内外的汽车底盘测功机的发展由机械式到电子式，结构由复杂到简单的过程。在80年代以前，汽车检测设备主要以机械结构为主，如机械式测滑实验台，测力弹簧结构的制动实验台等。汽车底盘测功机也主要以机械模拟为主，即采用飞轮模拟汽车行驶时的平移质量和旋转质量的惯量阻力，只能检测汽车在低速行驶状态下的参数，且精度很低。进入80年代，随着汽车机电一体化的发展，汽车检测设备也进入了机电一体化设计阶段在传统结构的汽车检测设备的基础上，尽量减少机械传动环节，
4、并采用反应速度快的高精度传感器，电子计算机与机械装置相结和的方法来设计汽车检测设备，为检测高速行驶中的汽车的真实性能提供了可能性。此阶段的汽车底盘测功机主要采用机械一电模拟方式，用飞轮模拟汽车惯性阻力，用电负荷模拟汽车的另一部分行驶阻力，大大提高了检测的精度。当时，德、日、美三国的很多公司纷纷投入大量的人力、物力开发研制机械一电模拟的汽车底盘测功机，并取得了很大成果。随着研究的不断深入，人们发现采用飞轮组来模拟汽车的惯性阻力是有级模拟。对于测定稳定工况下的汽车性能而言，在转鼓实验台上只要装有作为负荷的测功机就可以，而且希望旋转部分的惯性矩尽量小，以减少惯性对测量装置的影响；对于测定非稳定工况的
5、汽车性能而言，为了模拟汽车重量的影响，实验台旋转质量的动能应与行驶汽车的动能相等。因此，必须采用惯性可调的飞轮，传动比可以改变的增速器或通过电力驱动的调节来改变实验台旋转质量的动能，以适应重量不同的各种车型的需要。这将使试验台结构变得复杂且增加制造成本。因此人们开始研制通用的转鼓实验台，即电力汽车底盘测功机。它利用电磁力及发电机结构提供测功机所需要的负载。在消耗工况下，通过改变磁通量和改变负载电阻均可改变回路中的电流。电力测功机这种实验台通过电信号调节模拟汽车的惯性力，实现了无级模拟。通过设计良好的底盘测功机测控系统使其能自动调节【2】【3】。汽车底盘测功机被广泛应用于工业发达国家的汽车制造、
6、检测和维修业当中。德国申克公司生产的汽车底盘测功机，它自己带有的一套控制模式能实现数字控制和模拟控制转速、滑行等功能，可逼真地再现实际工况。还有德国的马哈公司、美国的野马公司、CLAYTON公司、法国的TELMA公司、西班牙的FRENELSA公司等生产的底盘测功机在其各自的国家均得到广泛应用，并出口到世界其他国家。早期国内引进的大多是日本的模拟电子式底盘测功机。1981年，天津公共汽车公司三厂和交通部科学研究院参考引进日本弥荣的CDM310型底盘测功机，研制出汽车性能试验台。1991年，交通部公路研究所和成都汽车保修机械厂制成DCG10A汽车底盘测功机，结束了我国不能生产底盘测功机的历史【4】
7、。目前，汽车底盘测功机在我国已经有一些企业生产了一系列的产品，国内生产的主机(机械部分)已接近并在某些主要指标方面达到或超过进口设备水平，研究现在主要集中在控制系统这一部分，与国外仍有一定差距。近年来因电子计算机技术的高度发展，为数掘的采集、处理及试验数据分析提供了有效的手段，同时为模拟道路状态准备了条件，加速了底盘测功机的发展，加之各类专用软件的开发和应用，使底盘测功机得到了更广泛的推广。2.选题目的和意义当今世界关于环境和能源的问题备受关注，“节能、环保、安全”已成为未来汽车工业发展的主题，汽车的轻量化设计对提高车辆动力性、减少能源消耗与降低污染具有重要的实际意义。为了解决这些问题，节能汽
8、车呈现加速发展的趋势，节能汽车的研发任务日趋紧迫，其研究手段需要不断完善。目前车辆主要的开发方式为计算机仿真、实车开发和试验台开发平台三种。计算机仿真有适应性强、费用低、开发周期短等优点，但受动力系统复杂的数学模型的制约，难以得到准确结果，仿真结果的可信性、可用性必须通过其它途径来检验。实车平台的优点是能够为开发对象提供真实的运行环境，但成本高、适应性差、测试和调节难度大。汽车底盘测功机试验台及与其相关的动力测试设备可以方便有效地对动力系统及其部件进行性能测试，对控制策略的优劣进行分析和评价，在整车的开发中具有计算机仿真和实车平台所不可替代的作用，是车辆开发的基础设施。用底盘测功机对整车进行综
9、合试验。该综合试验使用了功能比车载测试仪器更强的室内试验设备，消除了无需研究的因素，在某些方面可获得精度更高、更全面和更深入的试验结果。同时，车辆本身又是一个复杂的系统，在使用过程中，随着行驶里程的增加和使用时间的延续，车辆的技术状况不断恶化，出现动力性、经济性下降，排放污染物增加，使用的可靠性降低，故障率上升等现象，严重时车辆不能正常运行。因此要加强对在用车辆的定期检测，以便及时维修调整，使车辆处于良好的技术状况。汽车底盘测功机就是常用的检测车辆性能的设备。底盘测功机室内试验系统最终建立，可直接对整车控划目标，如动力性能、经济性能进行全面的检测，同时也可对动力总成控制系统进行全面调试和检测，
10、缩短整车试验和标定的试验周期，降低研制的风险和成本，对整车和零部件总成的设计具有十分重要的指导意义。在车辆的使用过程中，底盘测功机充分利用现代化检测手段，可在汽车不解体的条件下迅速准确地检测汽车各机构、系统、零部件的技术状况和使用性能，查找故障或隐患所在，采取相应的预防措施，确保车辆在良好的技术状况下运行。对车辆的使用和维护同样具有十分重要的意义。本设计为全国大学生节能车比赛用车，相应的底盘测功机。既能够测试节能赛车的性能（包括驱动轮输出功率、扭矩和转速）。也可以进行电动汽车(包括纯电动汽车、燃料电池电动汽车)及摩托车的特有性能的测试。故设计本底盘测功机具有如下功能：（1）起步换挡加速性能测试
11、；（2）最高车速测试；（3）爬坡度测试；（4）底盘输出功率测试；（5）燃油经济性试验；（6）校验车速表、校验里程表；二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题设计的主要内容：（1）设计滚筒机构、动力吸收装置、控制与测量系统和辅助装置，附加飞轮系统。（2）建立车辆行驶仿真数学模型。（3）程序设计，基于NI公司labview软件；（4）设计测试系统；本课题需要解决的关键问题有：(1) 汽车底盘测功机惯性模拟系统的设计。(2) 底盘测功机设备选型匹配设计计算。(3) 道路行驶阻力在试验台上的再现(4) 冷却风扇跟踪车速变化。(5) 数据分析和处理。（6）控制系统的实现。三、技术路线（研究方法）资料
12、的调研及整体认识控制系统的设计测量系统的设计确定拉压传感器型号确定转速传感器型号 加载装置的选型滚筒装置的设计惯性模拟装置的设计辅助装置的设计硬件总体布局设计底盘测功机的总体结构设计四、进度安排（1）调研、资料收集、完成开题报告， 第1-2周（2）整体方案设计，完成结构示意图（手绘），第3周（3）结构设计计算，有限元分析，第4-8周（4）绘制设计图，第9-11周（5）编写设计说明书，第12周（6）毕业设计（论文）审核、修改， 第13-15周（7）毕业设计（论文）答辩准备及答辩， 第16、17周五、参考文献1 徐志敏，刘美生. 卿燕萍 汽车底盘测功机的原理及检测 J.中国测试技术,2004,30
13、(3).2 吴正东. 基于Labview的摩托车底盘测功机测控系统的研发 D. 重庆:重庆大学,2007.3 胡博. 基于CAN总线的汽车底盘测功机测控系统研究 D. 哈尔滨: 哈尔滨理工大学,2008.4 孔国初. 基于CAN总线的电模拟摩托车底盘测功机的研究 D. 华中科技大学,20055 余志生. 汽车理论(第五版) M. 北京: 机械工业出版社,2009.6 汽车工程手册编辑委员会.汽车工程手册(试验篇) M. 北京: 人民交通出版社,2001.7 刘伟. 电动汽车底盘测功机的开发与研究 D. 武汉: 武汉理工大学,2005.8 金庭鑫，王志伟，王坤，李伟，胡新. 车辆在底盘测功机上驱
14、动功率的数据分析 J. 重庆工学院学报（自然科学版）,2007，21(12): 28-32.9 肖文. 底盘测功机的工作原理及使用维护 J. 汽车维修，2002, 7：45-46.10 李晓波，刘立伟, 李貌 48寸交流驱动底盘测功机的研究开发 G. 2008中国汽车工程学会年会论文集,2008: 514-512.11 王培玲，李萍. DPC-1型摩托车底盘测功机的研制 J. 机械设计,2007,24(5).12 安相壁. 汽车试验工程 M. 北京: 国防工业出版社, 2006.13 任有， 许洪国， 李显生， 张小芸， 张永录. 汽车底盘测功机惯性系统开发研究 J. 公路交通科技,2002,19(3).14 GOBY M，MASTINU G，PENNATI MIndoor testing of road vehicle suspensionsJ.Meccanica，2008，(2)：354615 付百学. 汽车实验技术 M. 北京: 北京理工大学出版社,2007.16 贾民平, 张洪亭. 测试技术(第二版) M. 北京: 高等教育出版社,2009.六、备注指导教师意见：签字： 年 月 日
