汽车底盘测功机的组成和工作原理

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1 汽车底盘测功试验台的基本结构

驱动轮输出功率或牵引力的检测，是通常所说的底盘测功。它在滚筒试验台上进行，一般称该试验台为底盘测功机。测力式测功试验台是以滚筒作为活动路面，用加载装置模拟汽车行驶的情况，测定汽车在各种车速下驱动轮上的驱动功率、传动系阻力以及燃料消耗等。目前各汽车检测站均采用测力试验台。其结构主要包括：滚筒装置、加载装置、测量装置等。

（1）滚筒装置。
支承汽车两驱动轮的滚筒各为双滚筒，其结构。滚筒通常采用钢制材料制成，空心结构。滚筒表面采用有光滑、滚花或涂层式等多种形式。目前光滑式滚筒最多。由于光滑式滚筒表面摩擦系数较低，在光滑滚筒表面涂上一层涂料是一种较理想的形式。
滚筒直径一般在186～400mm之间，随试验车速提高而增大。据有关资料介绍，在较高试验车速下，轮胎的滚动阻力常达到传递功率的15%～20%。当滚筒直径太小时，长时间在较高车速下运转会使轮胎温度升高，胎面达到临界温度而导致早期损坏。因此，当试验车速达200km/h时，滚筒直径不应小于350mm。
（2）加载装置。
’汽车在滚筒试验台上进行性能测试时，要模拟汽车在道路上行驶时的各种阻力。汽车在道路上行驶时，它受到的阻力有：汽车传动系
阻力、车轮滚动阻力、空气阻力和加速阻力等。汽车在试验台上试验时，它受到的阻力有：汽车传动系阻力、试验台传动机构阻力和车轮与滚筒之间的接触阻力等。二者之和不等，前者大于后者。这样必须要有加载装置，使汽车在试验台上的受力情况同道路上一样。在滚筒试验台上可用水力式、电力式或机械式测功器作为加载装置和测功装置。
汽车维修行业使用的滚筒试验台，多采用电涡流测功器。电涡流测功器具有测量精度高、振动小和结构简单等优点，并具有较宽的转速范围。这种测功机主要由定子和转子两部分组成。转子周围装有激磁线圈，转子的轴与试验台主动滚筒相连，齿轮形的转子盘则在激磁线圈中转动。当激磁线圈通过直流电时形成磁场，随着齿轮形转子盘的转动，致使磁通量不断增减变化，因而在定子中产生涡电流，该涡电流对转子盘产生制动作用的磁场，于是对主动滚筒造成一定的阻力矩。该阻力矩吸收了汽车驱动轮上的功率，同时又对滚筒进行了加载。
（3）测量装置。
测量装置包括测力装置、测速装置和功率指示装置。因为电涡流测功器不能直接测出汽车驱动轮的输出功率值，它需要测出旋转运动时的转速与转矩，或直线运动时的速度与牵引力，再换算成其功率值，所以测功试验台必须备有测力装置与测速装置。同时，试验台在对汽车进行加速性能、滑行性能、燃油消耗量等的检测时，都要准确地表示其车速，也需要测速装置。
①测力装置
测得的是滚筒轴上的转矩，经变换后即得作用在驱动轮上的切向力。在测功器的定子对其转子施加制动作用的同时，定子本身便受到大小相等，方向相反的反作用力矩。由于定子是可摆动的，因此该力矩是由定子经一定长度的杆臂，传给测力装置，然后由仪表指示出其数值。测力装置有液压测力装置、机械测力装置、电测力装置、电转矩仪等。
② 测速装置
汽车发动机的功率是不能由测功器直接测出的，而是根据测得的转矩和相应的车速经计算求出。此外，汽车的速度也需要根据转速进行换算。测速装置一般是电测式，由测速发电机和毫伏电压表组成，毫伏电压表的刻度为r/min和km/h。利用直流发电机的电压与转速成正比的关系的测速装置，其精度约为2%，且易受温度影响，而利用交流发电机的电压的测速装置，其精度较高，约为1%，被广泛采用。
③功率值标度测力装置的指示值多以牛顿为单位的力，即汽车驱动轮上的牵引力，这时汽车驱动轮的功率是根据牵引力与其相应的车速算出的。

(5)辅助装置

①举升装置

为方便被测车辆驶入和驶出底盘测功试验台，在主、副两滚筒中间装有举升装置。举升装置有气动、液动和电动三种型式，以气动式举升装置为多见。

②冷风装置
一般底盘测功试验台在汽车前面面对散热器设置有移动式冷风装置，以加强汽车检测时对发动机的冷却。

滚筒式底盘测功试验台工作原理

现以电涡流式底盘测功试验台为例说明驱动轮输出功率的检测原理。

测功时，汽车驱动车轮置于滚筒问，汽车驱动轮带动滚筒转动。转子与试验台主动滚筒相连，此时转子也转动。而与转子同轴的浮动定子上装有励磁绕组，当励磁绕组无电流通过时，转子不受制动力矩的作用。

当励磁绕组通过直流电时，便产生磁场，转子切割磁力线而感应出电涡流。电涡流与励磁线圈的磁场间的相互作用，使转子的转动受到一定的制动转矩。当汽车驱动轮经滚筒带动转子转动时，就要克服这种电涡流制动转矩而消耗能量。通过调节励磁线圈电流大小，就能改变磁场和电涡流的强度，从而改变驱动轮的负载。

当测功机的滚筒稳定旋转，且给励磁线圈加一定的电流时，对滚筒起加载作用的制动转矩，其大小与驱动轮对滚筒的驱动转矩相等。根据作用力与反作用力的原理，使测功器定子绕主轴摆动的电转矩的大小与其制动转矩相等。

因此，只要测得定子承受的电磁转矩，则可得到驱动轮对滚筒的驱动转矩。测量定子承受的电磁转矩，可通过测功器定子外壳安装的一定长度的测力杠杆及在其端部下方安装的驱动力传感器来进行。测功时，作用在定子上的电磁轻矩使浮动的壳体绕主轴摆动，从而带动测力杠杆在其传感器上动作，输出电信号。

显然，该力与杠杆长度之积便是定子所受电磁转矩的数值，该数值即为驱动轮对滚筒的驱动转矩。当转子在滚筒带动下旋转时，由于转子的外圆上加工有均匀分布的齿与槽，因此通过齿顶和凹槽处的磁通量呈周期性变化，由此可以获得滚筒的转速信号。两信号同时输入计算机系统处理运算后，即可显示底盘输出功率(kW)、驱动力(N)和车速(km/h)的测定值。

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驱动轮上的输出功率、驱动力的测定。但实际测试时，汽车发动机稳态转速下的最大功率点和最大转矩点对应的汽车底盘输出功率及驱动力的测试用得最多，因为利用它们可以评价汽车及发动机的动力性和底盘的工作性能。