汽车动力性检测研究毕业论文之欧阳化创编.docx
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汽车动力性检测研究毕业论文之欧阳化创编
时间：
2021.02.06
创作：
欧阳化
1绪论1
1.1研究目的及意义1
1.2我国目前汽车动力性检测状况1
2汽车动力性2
2.1汽车的动力性评价指标2
2.2影响汽车动力性的主要因素3
2.2.1结构因素的影响3
2.2.2使用因素的影响4
3在用汽车动力性检测现状5
4在用汽车动力性检测分析6
4.1台试与路试检测的条件、特点及分析6
4.2汽车动力性台架检测原理6
4.3汽车底盘输出功率的检测方法7
4.4影响底盘测功机测试精度的因素7
4.5在用汽车动力性合格条件9
5在用汽车动力性检测对策11
5.1在用汽车动力性检测存在的问题11
5.2对在用汽车动力性检测的对策11
5.2.1正确选择和使用底盘测功机11
5.2.2采用先进的检测方法11
5.2.3完善检测规范12
6总结13
参考文献14
致谢15
1绪论
1.1研究目的及意义
汽车动力性是汽车的基本使用性能。
汽车属高效率的运输工具，运输效率的高低在很大程度上取决于汽车的动力性。
动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。
随着我国经济的飞速发展，汽车产业也日益壮大并成为我国的支柱产业之一，我国汽车保有量逐年攀升，同时对汽车动力性要求也越来越高，汽车驾驶人都希望汽车具有良好的动力性，以便能多拉快跑，提高运输效率和能力，同时也可减少交通阻塞，保证道路畅通。
因此有必要对在用汽车动力性进行检测，以保证汽车安全高效行使。
1.2我国目前汽车动力性检测状况
近年来我国汽车产业迅猛发展，我国高等级公路里程的增长，公路路况与汽车性能的改善，汽车行驶车速愈来愈高，但在用汽车随使用时间的延续其动力性将逐渐下降，不能达到高速行驶的要求，这样不仅降低了汽车应有的运输效率及公路应有的通行能力，而且存在安全隐患。
近年来我国为了规范和指导汽车动力性检测，先后制定了一系列法律法规，由此看出，我国对汽车动力性检测的重视。
汽车动力性检测是判断汽车技术状况，评定汽车技术等级的主要项目，是一项关系到提高汽车运输效率和道路通行能力的重要工作，国内外对在用汽车的动力性都非常重视，并制定严格的检验方针与标准，要求对汽车动力性进行定期检测。
另外动力性检验合格也是营运汽车上路运行的一项重要技术条件。
目前我国对在用汽车汽车动力性检测还有待完善和加强。
2汽车动力性
2.1汽车的动力性评价指标
汽车动力性是汽车在行驶中能达到的最高车速、最大加速能力和最大爬坡能力，是汽车的基本使用性能。
汽车的平均行驶速度是汽车动力性的总指标。
汽车属高效率的运输工具，运输效率的高低在很大程度上取决于汽车的动力性。
这是因为汽车行驶的平均技术速度越高，汽车的运输生产率就越高。
而影响平均技术速度的最主要因素就是汽车动力性。
汽车检测部门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、底盘输出最大驱动功率作为动力性评价指标。
（1）最高车速Uamax（km/h）
最高车速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，能够达到的最高稳定行驶速度。
（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，由某一低速加速到某一高速所需的时间。
1）原地起步加速时间，亦称起步换档加速时间，系指用规定的低档起步，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，或用规定的低档起步，以最大加速度逐步换到最高档后，达到一定距离所需的时间，起步加速时间越短，动力性越好；
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，其高档加速性能越好。
（3）最大爬坡度imax（%）
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。
（4）底盘输出最大驱动功率DPmax
底盘输出最大驱动功率是指汽车在使用直接档行驶时，驱动轮输出的最大驱动功率（相应的车速在发动机额定转速附近）。
底盘输出最大驱动功率一般简称底盘输出最大功率，是实际克服行驶阻力的最大能力，是汽车动力性评价的一项重要指标。
汽车在使用过程中，发动机本身、发动机附件及传动系的技术状况都会下降，其底盘输出的最大功率将因此减小。
2.2影响汽车动力性的主要因素
2.2.1结构因素的影响
（1）发动机的功率和转矩
发动机功率越大，汽车的动力性越好。
设计中发动机最大功率的选择必须保证汽车的最高车速。
最高速度越高，要求的汽车发动机功率越大，其后备功率也大，加速爬坡能力越好。
但是发动机功率不宜过大，否则在常用条件下，发动机负荷率过低，油耗必然增加。
发动机转矩越大,在主减速器传动比及变速器档数一定时,最大动力因素较大,汽车的加速和上坡能力也强[1]。
（2）传动系参数
传动系对汽车动力性的影响取决于主减速器传动比、变速器档数与传动比等。
1）主减速器传动比变速器处于直接档时，主减速器传动比i将直接影响汽车动力性能。
对于变速器无超速档的汽车，主减速器传动比将决定汽车的最高车速和克服行使阻力的能力。
2）变速器档数与传动比变速器档数增多，发动机在最高功率附近工作的机会增加，发动机的平均功率利用率高，后备功率大。
（3）汽车流线型
汽车流线型影响汽车的空气阻力系数，对汽车的动力性也有影响。
因为空气阻力和车速的平方成正比，克服空气阻力消耗的功率和车速的立方成正比，所以汽车的流线型对汽车的最高车速影响很大。
（4）轮胎尺寸与形式
汽车的驱动力与驱动轮的半径成反比，汽车的行驶速度与驱动力轮的半径成正比。
在良好路面行驶的汽车，由于附着力较大，允许用小直径的轮胎，可得到较大的驱动力。
车速的提高可以用减小主减速器传动比来解决。
轮胎尺寸与主减速器传动比的减小，使汽车质心高度减低，提高了汽车行驶的稳定性，有利于汽车的高速行驶。
软些路面上行驶的汽车，车速不高，要求轮胎半径大些，只要是为了增加附着系数。
轮胎形式﹑花纹对汽车动力性也有影响。
为提高汽车的动力性，应尽量采用滚动阻力较小的轮胎，如子午线轮胎。
同时合理选用花纹，以增加道路与轮胎间的附着力。
（5）汽车整备质量
汽车整备质量对汽车动力性影响很大。
除空气阻力外，其它行驶阻力都与汽车的质量成正比。
动力因素与汽车整备质量成反比。
因此。
随着汽车整备质量的增加，其动力性变差，汽车行驶的平均速度下降。
如果能减轻整备质量，则可见小汽车行驶的阻力，使汽车性能得到改善[2]。
2.2.2使用因素的影响
在实际使用过程中汽车受实际环境因素的影响，对汽车动力性影响较大，主要有以下几方面的影响：
（1）发动机状况
发动机技术状况不良，其功率﹑转矩下降，汽车的动力性下降，这是显而易见的。
（2）汽车底盘技术状况
汽车传动系各传动元件的松紧与润滑﹑前轮定位的调整﹑轮胎气压﹑制动性能的好坏﹑离合器的调整﹑传动系润滑油的质量等都直接影响汽车的动力性。
（3）驾驶技术
熟练的驾驶﹑适时和迅速换档以及正确地选择档位等，对发挥和利用汽车的动力性有很大影响。
（4）汽车行驶条件
当汽车长时间在高温条件下工作，由于发动机过热，功率下降，致使汽车的动力性下降。
当汽车行驶在高原地区或土路上时，不仅使滚动阻力增加，更主要的是由于附着系数减少，致使汽车的动力性大大降低。
3在用汽车动力性检测现状
随着我国经济的发展，我国汽车产业迅猛发展，同时我国高等级公路里程的飞速增长，公路路况与汽车性能的改善，使汽车行驶车速愈来愈高，但在用汽车随使用时间的延续其动力性将逐渐下降，不能达到高速行驶的要求，这样不仅降低了汽车应有的运输效率及公路应有的通行能力，而且成为交通事故、交通阻滞的潜在因素，对国民经济和人民生命财产的不利。
因此，在交通部1990年发布的13号令中，特别要求对汽车动力性进行定期检测。
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，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。
另外早在1983年国家颁布的GB3798《汽车大修竣工出厂技术条件》第2.6项中对汽车大修后的加速性能规定了最低要求，这都说明了国家对在用汽车动力性的重视。
[3]
为了规范在用汽车动力性检测，国家有关部门指定了一系列法律法规来促进指导，在用汽车动力性检测可依据的标准有:
GB/T3799-83《汽车发动机大修竣工技术条件》
GB3798-83《汽车大修竣工出厂技术条件》；
JT/T198-95《汽车技术等级评定标准》；
JT/T198-95《汽车技术等级评定标准》；
GB/T15746.2-1995《汽车修理质量检查评定标准--发动机大修》；
JT/T201-95《汽车维护工艺规范》；
GB/T18276-2000《汽车动力性台架试验方法和评价指标》；
GB18565-2001《营运车辆综合性能要求和检验方法》。
[4]
就目前我国的实际情况来讲，在用汽车动力性的检测主要在检测站进行，通过底盘测功机来检测在用汽车的输出功率、驱动力和各种阻力，但在实际检测中并没有真正做到，相关检测标准难以执行，在用汽车动力性检测基本上处于空白状态，国家有关部门亟需加强对在用汽车动力性检测的管理，完善相关检测规范。
4在用汽车动力性检测分析
4.1台试与路试检测的条件、特点及分析
汽车的动力性可在道路或台架上进行检测。
道路上检测主要是测定汽车的最高速度、加速能力、最大爬坡能力，由于滑行距离能够表明底盘传动系和行驶系的配合间隙与润滑等技术状况，且可以测定汽车滚动阻力系数和空气阻力系数，所以在汽车汽车动力性道路试验时也包括滑行试验。
台试试验可以测定汽车的底盘输出功率、驱动力和各种阻力。
利用道路试验检测汽车的动力性，符合汽车使用的实际情况，但是由于道路试验受道路条件、风向、风速、环境温度、湿度、驾驶技术等因素的影响，这些因素可控性性差，检测结果的重复性较差，路试检测已经不能适应现在用汽车动力性检测的要求，所以现在对在用汽车动力性检测一般采用台试检测方式[5]。
动力性台试检测方式，主要是用底盘测功机检测汽车的最大输出功率、最高车速、加速能力等。
台试检测不受气候条件、道路条件等客观因素的影响，测试条件易于控制，检测结果重复性较好，在汽车检测站及科研单位、汽车制造厂等得到广泛应用。
利用底盘测功机检测汽车动力性时，可以利用加载装置方便地调整汽车的行驶阻力，模拟不同的行驶工况，进行与汽车实际运行工况类似的复杂的循环试验，可以测出多工况运行条件下的废气排放指标和燃油消耗量指标，也可以进行汽车的加载调试，诊断汽车在负载条件下出现的故障。
目前，底盘测功机已广泛应用了计算机技术，检测数据的采集、处理、分析及显示、打印输出，均由计算机控制完成，一些院校和科研部门开发了控制检测过程、处理检测数据的软件，加速了底盘测功技术的发展，使底盘测功机得到了广泛应用。
4.2汽车动力性台架检测原理
汽车驶上底盘测功机，将驱动轮支承于两个滚筒之上，启动发动机让车轮驱动滚筒转动使之模拟路面的行使状态，此时滚筒表面的线速度就是汽车的行使速度，根据滚筒的转速就可以换算出汽车的行驶速度，而滚筒的转速可由测速传感器输出的脉冲来反映，其脉冲频率的高低与转速成正比，汽车行驶的道路阻力由电涡流测功器加载模拟。
当给电涡流测功器励磁线圈加一定电流时，则测功器中的涡电流与磁场相互作用，产生一个制动转矩，反作用于滚筒表面。
这个制动转矩反力使定子随着转子旋转方向摆动，通过力臂作用在压力传感器上。
压力传感器输出模拟信号的大小与制动转矩成正比，在滚筒转速稳定时，该制动转矩即为驱动轮对滚筒的驱动转矩。
实际上，在测速装置获取滚筒转速电信号的同时，其测力装置也将滚筒转矩信息转换成电信号，两信号同时将信号输给计算机系统处理运算后，即可显示驱动轮输出功率。
通过改变电涡流测功器负荷的大小，可以模拟汽车在道路上行驶的各种阻力，因此可以实现汽车在各种车速下的驱动轮上的输出功率[2]。
4.3汽车底盘输出功率的检测方法
通过底盘测功机检测车辆的最大底盘驱动功率，以评定车辆技术状况等级。
（1）在动力性检测之前，必须按汽车底盘测功机说明书的规定进行试验前的准备。
（2）汽车底盘测功机控制系统、道路模拟系统、引导系统、安全保障系统等必须工作正常。
（3）在动力性检测过程中，控制方式处于恒速控制，当车速达到设计车速（误差±2km/h）并稳定5s后（时间过短，检测结果重复性较差），计算机方可读取车速与驱动力数值，并计算汽车底盘输出功率。
（4）输出检测结果。
4.4影响底盘测功机测试精度的因素
为了确定底盘测功机的试验精度，必须分析在汽车检测过程中影响汽车底盘输出功率测定值的因素。
（1）机械阻力对汽车底盘输出功率测定值的影响
汽车底盘测功机的台架机械损失主要包括支承轴承、连轴器，在车轮带动滚筒旋转过程中，由于摩擦力的存在消耗一定的功率，用倒拖方法可以测出不同车速下底盘测功机台架的机械阻力所消耗的功率（不含升速器的机械损耗）。
由于台架阻力消耗了汽车部分驱动力功率，在检测汽车底盘输出功率时，必须计入机械阻力所消耗的功率。
另外，有些底盘测功机在滚筒与功率吸收装置间安装有增速器，要求增速器外壳必须是浮动的，并安装拉压传感器以检测传动扭矩。
由于增速器的搅油损失和机械损失不仅与加注润滑油量的多少有关，而且还随温度的变化而变化，使台架机械损失难以测得，增大了检测误差[7]。
（2）风冷式电涡流功率吸收装置的冷却风扇对汽车底盘输出功率测定值的影响
风冷式电涡流功率吸收装置采用冷却风扇励磁线圈进行散热，由于冷却风扇与转子为一体，当转子转动时，冷却风扇自身将消耗一定的驱动功率，且与转子速度的三次方成正比，因此，当底盘测功机安装有风冷式电涡流功率吸收装置时，必须给出风扇消耗功率与转子转速（或车速）的数学模型，以便计入底盘输出功率中。
（3）滚动阻力对汽车底盘输出功率测定值的影响分析
车轮滚动时，轮胎与路面的接触区域产生法向、切向的相互作用力以及相应的轮胎和支承路面的相对刚度确定了变形的特点。
当弹性轮胎在硬质的钢制光滚筒上滚动时，轮胎的变形是主要的，此时由于轮胎内部摩擦产生弹性迟滞损失，是轮胎变形时对它做的功不能全部收回，此能量消耗在轮胎各组成部分间摩擦及橡胶、帘线等物质的分子间的摩擦，最后转化成热能而消失在大气中。
这种损失即为弹性物质的迟滞损失。
因为滚动阻力系数与模拟道路面的滚筒种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料、气压等有关，所以，对其影响因素分析是必要的，具体分析如下：
1）钢制光滚筒对滚动阻力系数的影响
若滚筒的半径r越大，在车轮滚动时轮胎的变形量就越小，也就是说弹性迟滞损失就小。
在加工过程中滚筒的椭圆度、同轴度越小，轮胎在滚筒上的运转就越平稳，当车速一定时滚动阻力系数的波动范围就越小，故滚动阻力系数随滚筒加工精度的提高而减小。
国内在用的底盘测功机滚筒表面有两种，一种是常见的光滚筒即表面为经处理的滚筒；另一种是滚筒表面喷涂有耐磨硬质合金。
前者由于滚筒表面较光滑，起附着系数约为0.5，汽车车轮在行走时，除滚动阻力外还有滑拖现象。
后者采用表面喷涂技术，将滚筒表面的附着系数提高到0.8左右，接近于一般路面的附着系数，则可避免滑拖现象。
滚筒中心距L是指底盘测功机前后两排滚筒支承轴线之间的距离，随着滚筒中心矩的增加，汽车车轮的安置角随之增大，前后滚筒对车轮支承力也随之增大，这样将导致车辆在测功机台架上运行滚动阻力增大。
2）轮胎气压对滚动阻力系数的影响
轮胎气压对滚动阻力系数影响很大，气压低时在硬质路面上轮胎变形大，滚动时迟滞损失增加，为了减少该项所引起的检测误差，要求早动力性检测前必须将轮胎气压充至标准气压。
4.5在用汽车动力性合格条件
汽车动力性合格的条件
ηVM≥ηMa（4-1）
或ηVP≥ηPa（4-2）
式中：
ηVM—额定转矩工况下校正驱动轮输出功率与额定转矩功率的百分比；
ηVP—汽车在额定功率工况下校正驱动轮输出功率与额定功率的百分比；
ηMa—车在额定转矩工况下校正驱动轮输出功率与额定转矩功率的百分比的允许值（%）；
ηPa—汽车在额定功率工况下校正驱动轮输出功率与额定功率的百分比的允许值（%）。
GB18565-2001营运车辆综合性能要求和检验方法中规定，轿车的动力性按额定转矩工况进行进行检测和评价，应满足式（4-1）合格条件的要求；而其他车辆应按规定的式（4-1）式（4-2）两条件中任选一种功况进行检测和评价[8]。
下表为汽车驱动轮输出功率的限值。
汽车类别
汽车型号
额定扭矩工况
额定功率工况
直接档检测速度
VM
km/h
校正驱动轮输出功率/额定扭矩功率
ηVM
%
直接档检测速度
Vp
km/h
校正驱动轮输出功率/额定功率
ηVP
%
额定值ηMr
允许值ηMa
额定值
ηPr
允许值ηPa
载货汽车
1010系列
1020系列
汽油车
60
75
50
90
65
40
1030系列
1040系列
汽油车
60
75
50
90
65
40
柴油车
55
75
50
90
70
45
1050系列
1060系列
汽油车
60
75
50
90
65
40
柴油车
50
75
50
80
70
45
1070系列
1080系列
汽油车
－
－
－
－
－
－
柴油车
50
75
50
80
70
45
1090系列
汽油车
40
75
50
80
70
45
柴油车
55
75
50
80
70
45
1100、1110系列
1120、1130系列
汽油车
－
－
－
－
－
－
柴油车
50
70
45
80
65
40
汽车类别
汽车型号
额定扭矩工况
额定功率工况
直接档检测速度
VM
km/h
校正驱动轮输出功率/额定扭矩功率
ηVM
%
直接档检测速度
VP
km/h
额定值ηMr
允许值ηMa
额定值ηPr
额定值ηPa
载货汽车
1140系列
1150系列
1160系列
柴油车
50
75
50
80
65
40
1170系列
1190系列
汽油车
55
75
50
80
65
40
半挂列车
10t半挂列车系列
汽油车
40
75
50
80
70
45
柴油车
50
75
50
80
70
45
15t，20t半挂列车系列
柴油车
45
70
45
70
65
40
25t半挂列车系列
柴油车
45
75
50
75
65
40
客车
6600系列
汽油车
60
70
45
85
60
35
柴油车
45
75
50
75
65
40
6700系列
汽油车
50
65
40
80
60
35
柴油车
55
70
45
75
60
35
6800系列
汽油车
40
65
40
85
60
35
柴油车
45
70
45
75
60
35
6900系列
汽油车
40
65
40
85
60
35
柴油车
60
70
45
85
60
35
6100系列
汽油车
40
65
40
85
60
35
柴油车
40
70
45
85
60
35
6110系列
汽油车
40
65
40
85
60
35
柴油车
55
70
45
80
60
35
6120系列
柴油车
60
65
40
90
60
35
轿车
夏利、富康
95/65
65/60
40/35
-
-
-
桑塔纳
95/65
70/65
45/40
-
-
-
注:
5010系列～5040系列厢式货车和罐式货车驱动轮输出功率的允许值按同系列普通货车的允许值下调2%，
其他系列厢式货车和罐式货车驱动轮输出功率的允许值按同系列普通货车的允许值下调4%。
半挂列车是按载质量分类。
`为汽车变速器使用三档时的参数值。
5在用汽车动力性检测对策
5.1在用汽车动力性检测存在的问题
汽车动力性检测主要是检测汽车底盘输出指示功率。
目前我国在底盘测功机上进行汽车动力性检的准确性和可靠性太低，重复性也太差，存在以下几个问题：
（1）底盘测功机恒速控制的数学模型不完善。
（2）缺少汽车和底盘测功机整个系统处于平衡状态时的稳态判断方式。
（3）没有对动力性检测值进行修正（不是标准状态下的修正）[9]。
与此同时,相关检测法规还需完善,有些规范太过陈旧,已经失去指导意义,不能适应新的车辆检测要求[4]。
5.2对在用汽车动力性检测的对策
5.2.1正确选择和使用底盘测功机
由于我国底盘测功机目前技术水平较低，厂家的底盘测功机的技术参数仅有几个外形尺寸参数等，根本无法反映出产品的技术水平。
选用底盘测功机是应当注意：
（1）底盘测功机宜采用低速大扭矩的涡流机。
如选用适宜发动机台架试验的高速小扭矩涡流机，很难与底盘测功机要求进行良好匹配，容易造成较低速时涡流机制动力小于车辆驱动力。
（2）底盘测功机自身的当量惯量尽可能小。
（3）要了解底盘测功机的控制周期，稳态判断方式，对检测值是否有修正、如何修正等。
增速和降速变化10km车速点达到稳态所需时间，通常为6～8s较为理想。
（4）检查稳态的所有取样点车速能否稳定在设定车速点的±0.3km/h内。
（5）同一车辆不同司机操作进行重复性检测，重复性误差宜小于3%。
此外，还应注意机械阻力和滚动阻力对检测结果的影响，在检测汽车底盘输出功率时，必须计入机械阻力所消耗的功率，采用半径r大、椭圆度、同轴度小和滚筒中心距L小的滚筒同时将轮胎气压冲至标准气压，如采用风冷式电涡流功率吸收装置的底盘测功机，还应计算风冷式电涡流功率吸收装置的冷却风扇对汽车底盘输出功率测定值的影响。
5.2.2采用先进的检测方法
目前比较先进的技术是采用反拖拉系统底盘测功机，所谓反拖系统是采用反拖电机带动功率吸收装置、滚筒及车轮以及汽车传动系的一种装置，其基本结构由反拖电机、滚筒、车轮、扭矩仪（或电机悬浮测力装置）等组成。
其特点是：
1）可以方便检测汽车底盘测功机台架的机械损失；
2）可以检测汽车传动系、主减速器、车轮与滚筒以及台架机械系统的阻力损失，但值得注意的是在检测过程中，主减速器、车轮与滚筒的正向拖动与反向拖动阻力与差异，目前尚未得到广泛应用。
5.2.3完善检测规范
对于这指导规范方面的问题,国家相关部门和有权国家机关应积极完善相应法规范和制度,修改陈旧的规范,废除相关失去指导意义的规范,制订新的规范,并保证各规范的协调一致,真正起到指导作用。
6总结
汽车动力性是汽车的基本使用性能，是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。
汽车动力性检测是判断汽车技术状况，评定汽
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