行驶汽车动画设计

2024-07-13

行驶汽车动画设计（精选8篇）

行驶汽车动画设计第1篇

1 系统结构

S3C2440A主电路板是整个防盗终端的核心，主要由S3C2440A RISC微处理器、两片32M SDRAM及其外围接口电路组成。

S3C2440A处理器是三星公司推出的一款32位RISC微处理器，处理器高达400MHz主频，1.2V内核供电，1.8V/2.5/3.3V存储器供电，3.3V外部I/O供电。拥有4通道DMA，支持存储器到存储器，IO到存储器、存储器到IO、IO到IO的传输并采用触发传输模式来加快传输速率。有3通道的UART，在设计中只用到了其中两个通道，分别用作串口1和串口2,分别用来和GPS模块、单片机进行通信。含1通道I2C总线，可进行串行8位、双向数据传输。1个摄像头接口，支持ITU-R BT601/656模式。还有1个USB主接口、1个USB从接口、LCD和触摸屏等多种丰富的接口。另外，S3C2440A还具有高达130个通用IO和24通道中断源。它为手持设备和通用嵌入式应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。系统总体结构如图1所示。

2 硬件部分设计

考虑到视频记录仪终端的可扩展性、维护的便利性以及核心模块的可重用性，系统硬件设计采用分块设计。由ARM处理器组成的嵌入式系统作为终端的主电路板，实现基本的功能，并引出丰富的总线和接口。其他功能的实现按模块化的思路设计为子电路板，分别与主板相连。

2.1 GPS接收模块

GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用户，只要用户拥有能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收设备，即GPS信号接收机，则可以在任何时候用GPS信号进行导航定位测量。

GPS接收模块主要由GPS接收机天线单元、GPS接收模块主机单元和电源三部组成。天线单元的主要功能是将GPS卫星信号非常微弱的电磁波转化为电流，并对这种信号电流进行放大和变频处理。而接收模块主机单元的主要功能是对经过放大和变频处理的信号电源进行跟踪、处理和测量。

2.2 汽车状态检测与控制模块

车载视频记录仪对车辆状态的检测和控制是依靠状态检测与控制模块来完成，主电路板通过串口与模块通信来获得汽车状态和发送控制指令。模块主要是由一片单片机芯片和一系列的传感器及继电器和外围电路组成的最小单片机控制系统，传感器主要用来获知汽车状态，如车门传感器、振动传感器等等。如汽车被碰撞，传感器被触发，则向单片机发出中断，单片机根据触发中断类型来判断发生的事件类型，并通过串口向出板发送系统预定义的事件标识字符串。在接收到控制指令后，虚拟磁盘中的avi文件就开始拷到外存sd卡中。

模块的单片机芯片采用了Atmel公司的Atmegal128，它是增强型内置Flash程序存储器的精简指令集结构的低功耗8位CMOS单片机，其具用很高的执行速度和非常丰富的片内资源：128KB的系统可编程Flash、4KB的E2PROM，可长期采存关键数据。4KB片内SRAM以及64KB外部存储空间，片内集成了8路10位ADC。另外还具有独立的片内振荡器的可编程看门狗定时器。

2.3 SD卡

SD卡是Secure Digital Memory Card的简称，直译成汉语就是“安全数字卡”是由日本松下公司、东芝公司和美SANDIS公司共同开发研制的全新的存储卡产品。SD存储卡是一个安全开放的标准(系统)，多用于数码摄像机、数码相机、AV器材等等，尤其是被广泛应用在超薄数码相机上。SD卡在外形上同Mult1MediaCard卡保持一致，大小尺寸比MMC卡略厚，容量也大很多，并且兼容MMC卡接口规范。SD卡最大的特点就是通过加密功能，可以保证数据资料的安全保密。

s3c2440A具有1个SD卡存储接口，可以连接SD卡，当汽车发生碰撞的时候就可以把碰撞的过程记录在SD卡之中。

3 软件部分设计

在主程序启动后，首先读取配置文件，通过配置文件来初始化编码器的各项编码参数以及文件编号器。在初始化之后系统创建5个线程，分别为命令接收线程、gps信息接收线程、命令处理线程、写Gps信息线程以及avi文件拷贝线程。然后系统进入循环记录状态，将视频压缩为avi文件并保存在虚拟硬盘上。当软件从串口接收到记录命令后，软件将继续写入一些视频片段。最后形成以事故发生时的视频片段为中心的视频片段序列。随后系统启动拷贝线程将在虚拟硬盘上的视频序列拷贝到外存储器sd卡。同时系统进入另一个循环区间继续进行内存循环记录。VideoRecorder主程序流程图如2所示，在流程图中bEventRecord是检测目前是否是在事故记录状态，arg_int_falg为触发标志，相应的事件会将arg_int_flag置为相应的标志。i RecordCount为事故后文件记录的计数器，当IrecordCount达到系统限定的数值时。结束事故记录状态，并将虚拟存储上的文件拷贝到外存上!

4 结束语

本论文介绍了使用三星公司的mini2440开发板开发一个带有视频数据采集和显示的汽车行驶记录仪的基本过程。该设计从功能上弥补了传统汽车行驶记录仪不具备采集直观视频信息的缺憾。通过实际开发本系统已具有一定的实用性，如能够进一步加以优化和完善将会有很强的社会和经济效益。

参考文献

[1]Daily R,Bevly D M.The use of GPS for vehicle stability control systems[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2004,51(2):270-277.

[2]Omae M,Shimizu H,Fujioka T.GPS based automatic driving control in local area with course of large curvature and parking space[J].Vehicle System Dynamics,2004,42(1-2):59-73.

[3]舒畅.基于ARM的汽车视频行驶记录仪的设计[D].成都:电子科技大学,2006:9-15

[4]孙晓磊.汽车黑匣子视频取证系统的研究与实现[D].大连:大连海事大学,2007:15-19

[5]毛丽.基于GPS&GPRS的车载卫星定位导航系统设计[D].重庆:重庆大学,2007:29-30.

[6]周建设.Windows CE设备驱动及BSP开发指南[M].北京:中国电力出版社,2008.

[7]李天文.GPS原理及应用[M].北京:科学出版社,2004:2.

行驶的汽车课堂实录第2篇

教学目标：

1：知识与能力目标

学习画、剪、贴汽车的方法。

2：过程与方法目标

表现出汽车及环境的遮挡关系。3：情感与价值观目标

培养学生的观察能力、表现及动手的能力。

教学重难点：

1：教学重点

培养学生的观察能力。

2：教学难点

引导学生认真观察汽车。

学习画汽车的方法。教学方法：

观察、示范、辅导教具准备：

电脑课件、作品、彩纸、剪刀、胶水等。教学过程：

一：组织教学。（师生问好！）二：新授。1：导入师：（出示课件）首先老师给大家带来两组图片，同学们观察一下里面都有什么？生：汽车

师:观察一下汽车都有什么颜色。生：白、灰、黑、黄、绿、红。。

师：同学们说得很对，观察得也很仔细，汽车的颜色有很多，可以说是丰富多彩。（板书：汽车的颜色丰富多彩）

师：那么请同学们继续观察汽车的形状和样子有什么特点？（演示课件让学生观察）

生：汽车的形状大小不一，样子也都不一样。

师：同学们观察的很好，车的样子有很多种，可以说是多种多样！（板书：车的样子多种多样）

师：同学们在我们的日常生活中还见到过什么样的汽车？生：有面包车、小轿车、公共汽车、大卡车。。

师：从刚才同学们回答问题中老师发现同学们在平时很注意观察，同学们做得多很好，值得表扬。

师：刚才我们看了那么多的汽车，我发现同学很喜欢汽车，对汽车很感兴趣，我们今天就来一起学习第七课《行驶的汽车》。（板书课题：行驶的汽车）

师：打开书页，观察书上的图片。师：你们会画汽车吗？

师：从汽车的外表看，汽车有哪些部分组成？生：（车轮、车灯、车厢、驾驶室等）

教师演示画法：车轮车身装饰。

师：好，下面同学们可以发挥自己的想象画自己喜欢的车。教学反思：

行驶汽车动画设计第3篇

由于《厂矿道路设计规范》(GBJ 22—87)(简称《厂矿规范》)对行驶重型载重汽车的水泥混凝土路面设计方法的介绍不够详细,而《国家建筑标准设计道路——行驶重型车的水泥混凝土路面》(93J007—4)“将Et取为定值,令Et=80 MPa”,这一规定与实际情况不符。因此,本文通过对广东省云浮市某球团厂厂内一条主干道的设计,将设计与分析过程作为对规范的补充和细化。

本次路面结构设计以广东省云浮市某球团厂厂内一条主干道为设计实例,路面结构按业主要求设计为水泥混凝土路面,设计遵循如下原则。

(1)行驶重型载重汽车的厂矿道路水泥混凝土路面设计,除路面板厚计算方法和部分构造要求按《厂矿规范》的规定设计外,其余可参照现行的有关公路水泥混凝土的设计规范。

(2)当计算荷载应力不超过水泥混凝土路面抗折疲劳强度的5%时,初步估算的板厚可作为设计板厚,否则应重新估算板厚,并在调整基层顶面计算回弹模量后再重新计算。

(3)凡单后轴重P>130 kN的汽车均为重型车,本文的设计仅适用于行驶重型载重汽车的道路路面设计。

2项目背景

广东省云浮市某球团厂内主干道设计为双车道,计划行驶总重为70 t的自卸车,重车平均日交通量为88.952辆,主要运输球团矿成品,空车平均日交通量为64.046辆,重车与空车沿同一方向行驶。道路使用年限设计为30年,每年运输365 d,每天运输10 h。根据《全国公路自然区划图》可知,该路段处于Ⅳ6区。

3设计荷载作用次数

本次设计道路行驶的标准车辆数据见表1。

按照《厂矿规范》规定,“路面板厚的计算,应以作用于厂矿道路上的最大轴载作为设计轴载,并适当考虑比最大轴载小的其他轴载的影响”。本文将标准车辆满载时后轴单轴重250 kN作为设计荷载。

各级轴载换算成设计荷载的平均日作用次数,可按式(1)计算:

式(1)中,Nj为各级轴载换算成设计荷载的平均日作用次数;ni为第i级轴载的平均日作用次数;Pi为第i级轴载(kN);Pm为设计荷载(kN);m为轴载级数。

根据《厂矿规范》规定,“Pi/Pm≤0.5时,不考虑Pi级轴载的影响”。本例中,Pm=250kN,≤125 kN的轴载不予考虑。

根据表1,本例共有三级轴载需要考虑。Ⅰ级轴载为标准车辆满载时后轴单轴荷载Pi=250 kN,Ⅱ级轴载为标准车辆满载时前轴荷载P2=200 kN,Ⅲ级轴载为标准车辆空载时前轴荷载P3=160 kN。

将各级轴载的日平均作用次数ni、各级轴载Pi、设计荷载Pm=250 kN、轴载级数m=3代入式(1),可得:

路面设计使用年限内,道路累计有效作用次数按式(2)换算:

式(2)中,N为路面设计使用年限内,设计荷载的累积有效作用次数;T为路面设计使用年限年数;t为全年工作日数;η为车轮轮迹横向分布系数。单车道时,该系数可采用0.5～0.65;双车道时,该系数可采用0.4～0.5。当交通量较大时,该系数宜采用上限数值;反之,宜采用下限数值。

该路段每天汽车运输时间为10 h,单向小时交通量为:

参照《厂矿规范》露天矿山道路分级,单向小时交通量为15.30辆属于二级露天矿山道路交通量下限,车轮轮迹横向分布系数η按下限采用0.4。路面宽度按《厂矿规范》规定采用双车道9 m。

将各级轴载换算成设计荷载的平均日作用次数,路面设计使用年限T=30年,全年工作天数t=365 d,η=0.4代入式(2),可得:

4初步设计路面结构

4.1基层设计

该路段基层材料选用5%水泥稳定碎石基层,基层厚度根据《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD 40—2002)(简称《公路规范》)中表4.3.5《各类基层厚度的适宜范围》选取20 cm。

4.2底基层设计

底基层的设计根据《公路规范》“基层下未设垫层,上路床为细粒土、黏土质砂或级配不良砂(承受特种或重交通时),或者为细粒土(承受中等交通),应在基层下设置底基层。底基层可采用级配粒料、水泥稳定粒料或石灰粉煤灰稳定粒料,厚度一般为200 mm”。交通分级按表2确定。

道路标准轴载累计作用次数,按式(3)计算:

式(3)中,Ns为100 kN的单轮——双轮组标准轴载作用次数;Pi为单轴——单轮组、单轴——双轮组、双轴——双轮组或三轴一双轮组型i级轴载的总重(kN);n为轴型和轴载级位数;Ni为各类轴型i级轴载的作用次数。式(4)、式(5)、式(6)中,δi为轴轮型系数。单轴——双轮组时,δi=1;单轴一单轮时,按式(4)计算;双轴一双论组时,按式(5)计算;三轴——双轮组时,按式(6)计算。

本次设计道路行驶车型的轴载按以上方法分为四级:满载后轴为双轴——双轮组,设为Ⅰ级轴载,轴轮型系数按式(5)计算:;满载前轴为单轴一双轮组,设为Ⅱ级轴载,轴轮型系数δ2=1;空载后轴为双轴一双轮组,设为Ⅲ级轴载,轴轮型系数按式(5)计算:空载前轴为单轴——双轮组,设为Ⅳ级轴载,轴轮型系数δ4=1。前文所述,车辆的单向小时交通量为15.30辆,属于Ⅱ级露天矿山道路交通量下限,根据《公路规范》中表A.1.1《交通量车道分配系数》可得单向双车道车流量较小时车道交通量分配系数,该系数取1.0。

路面设计使用年限内,重车交通量:

N重=64.046×365×30=701 304辆

路面设计使用年限内,空车交通量:

N空=88.952×365×30=974 024辆

将本例中空车交通量、重车交通量、相应轴载、轴载型系数代入式(3)可得:

道路标准轴载累计作用次数乘以车道交通量分配系数,可得设计车道标准轴载累计作用次数Nc=4.052×1011×1.0=4.052×1011次。根据表2可知,该路段交通等级属于特重交通。由于该路段未设置垫层,土基为粉质黏土,属于细粒土,因此应设置底基层,底基层选用4%水泥稳定碎石基层,厚度为20 cm。

4.3水泥混凝土面层设计

水泥混凝土面层的初步估算板厚值,可按《厂矿规范》中表4.3.10选取。该路段设计荷载为250 kN,初步估算板厚值为30 cm。

5抗折疲劳强度

水泥混凝土的抗折疲劳强度,可按式(7)计算:

σf=σs(0.094-0.077 1 gN (7)

式(7)中,σf为水泥混凝土的抗折疲劳强度(MPa);σs为水泥混凝土的计算抗折强度(MPa)。

根据《厂矿规范》规定,水泥混凝土的计算抗折疲劳强度不宜小于4.5 MPa。查《公路规范》中表F.3《水泥混凝土弯拉强度弹性模量经验参考值》可得,C35水泥混凝土的计算抗折疲劳强度为4.5 MPa,抗折弹性模量(也称弯拉弹性模量)EC=29 GPa。本次设计采用C35水泥混凝土。

将σs=4.5 MPa、N=814 759次代入式(7),可得:

σf=2.182 MPa

6基层顶面当量回弹模量

6.1相关计算公式

新建水泥的基层顶面当量回弹模量,可按式(8)、式(9)计算:

式(8)中,Et为基层顶面当量回弹模量(MPa),不应小于80 MPa;p为轮胎压力(MPa);D为汽车的双轮胎轮迹当量圆直径(cm);μ为泊松比,可采用0.3;Wc为基层顶面弯沉值(cm)。

式(9)中,为基层顶面弯沉系数值(cm)。该数值可根据土基水文地质状况和路面材料所拟定的基层结构和厚度,按现行的有关路面设计规范的土基、路面材料回弹模量建议值及汽车的双轮胎轮迹当量圆直径,查《厂矿规范》中图4.3.7《弹性层状体系精确解图解》确定(当基层为多层结构时,可采用等效法换算)。

查图《弹性层状体系精确解图解》时,需要的已知数据包括E0、E1、h1、P、D。其中,E0为土基回弹模量(MPa);E,为垫层和基层材料、回弹材料回弹模量(MPa);h1为垫层和基层材料的当量厚度(cm)。

6.2土基回弹模量

土基回弹模量可参照93J007—4附件二《土基回弹模量的确定》计算。以下为具体计算过程。

路基干湿类型按不利季节路槽底面以下80 cm深度内的平均相对含水量确定。按式(10)计算:

式(10)中,ω为路槽底面以下80 cm深度内各层含水量的算术平均值(%);ωy为76 g平衡锥所测土样液限含水量(%)。

在无法实测求得时,可根据经验或从路槽底面不利季节距地下水位或地表积水水位的实际高度与临界高度的关系判断土基的路基干湿类型(干燥、中湿、潮湿、过湿)。当缺少实际资料时,干燥、中湿、潮湿、过湿状态的临界高度(H1、H2、H3、H4)可参照93J007—4附件二选用。

确定路基干湿类型之后,利用93J007—4附表2-1、附录一、附录二论证,可得到路段的平均相对含水量值。根据路段平均相对含水量值按93J007—4附录四确定土基回弹模量值。对于砂土和碎石土的回弹模量,可按93J007—4附表2-2、附表2-3选用。

根据业主提供的地质勘测报告和地形图可知,该路段土基为粉质黏土,属于黏性土,地下水位标高约为44 m (1 956黄海高程系),该路段路面标高为48 m,路槽深度为0.7 m,路槽底面标高为47.3 m。路槽底面距地下水位的实际高度H0为3.3 m。

土基回弹模量值确定过程与路段所处全国公路二级自然区划有关,查93J007—4附录一《路基临界高度参考值》可知Ⅳ6区黏性土H1=1.8～2.0、H2=1.3～1.5、H3=1.0～1.2。因H0>H1,由93J007—4附表2-1可知,该路段土基干湿类型为干燥,(ω1为干燥和中湿状态路基的分界相对含水量)。查93J007—4附录二得到ω1=0.6,因该路段H0

6.3基层材料回弹模量

基层材料回弹模量根据《公路规范》中表F.2《垫层和基层材料回弹模量经验参考值范围》可知,水泥稳定粒料回弹模量E1取1 300 MPa。因基层和底基层材料相近,基层材料的当量厚度h1=0.2+0.2=0.4 m。

6.4轮胎压力和双轮胎轮迹当量圆直径

单轴轴载250 kN轮胎压力p和汽车的双轮胎轮迹当量圆直径D可参照《厂矿规范》附表5.1北京BJ——370选取,BJ——370满载时后轴重为244 kN,轮组数为双数,与本次设计荷载相近,P=0.65 MPa、D=48.89 cm。

6.5计算结果

根据E0=53 MPa、E1=1 300MPa、h1=0.4m、D=48.89 cm,依据《单性层状体系精确解图解》,可得:

将p=0.65 MPa、D=48.89 cm、E0=53 MPa、代入式(9),可得:

将p=0.65 MPa、D=48.89 cm、μ=0.3、Wc=0.11 MPa代入式(8),可得:

Et=267.65 MPa

7基层顶面计算回弹模量

基层顶面计算回弹模量,可按式(11)计算:

ES=nEt (11)

式(11)中,ES为基层顶面计算回弹模量(MPa);n为模量增长系数。

模量增长系数,可按式(12)计算:

式(12)中,h为水泥混凝土路面板厚(cm)。

将h=30 cm、Et=267.65MPa代入式(12),得n=1.146。

将n=1.146、Et=267.65 MPa代入式(11),得ES=306.765 MPa。

8计算荷载应力

计算荷载应力,可按式(13)确定:

式(13)中,σp为计算荷载应力(MPa);kd采用1.05～1.15(当路面平整度较高、车速较低、设计荷载较大时,可采用下限值;反之,可采用上限值);ks为超载系数,可采用1～1.1(当主要运输容重较小时,可采用下限值;反之,可采用上限值);σ为设计荷载应力(MPa)。

本例根据实际情况,取kd=1.05、ks=1.1。

计算荷载应力σ时,根据初步估算板厚h=30 cm,抗折弹性模量与基层顶面模量之比EC/ES=29 000/306.765=94.535和设计荷载250 kN,根据《厂矿规范》中图4.3.10可得σ=1.9 MPa。

将kd=1.05,ks=1.1,σ=1.9 MPa代入式(13),可得计算荷载应力σp=2.195 MPa。

9检验

故该路面结构满足设计要求,并按《厂矿规范》要求配加传力杆和拉杆。

10结论

本文依据《厂矿道路设计规范》(GBJ 22—87),参考《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD 40—2002)和《国家建筑标准设计道路—行驶重型车的水泥混凝土路面》(93J007—4)对行驶重型载重汽车的水泥混凝土路面设计方法进行了详细量化。

随着科学技术的发展,国内载重车辆轴载不断增加,行驶重型载重汽车的道路质量至关重要。此次设计符合规范要求,设计过程细致合理,整合了多部规范的设计思路,可适用于国内行驶轴载为360 kN以下重型载重汽车的水泥混凝土路面结构设计。

摘要：《厂矿道路设计规范》(GBJ 22—87)给出了行驶重型载重汽车的水泥混凝土路面设计方法,但没有列举详细的计算实例,给设计人员的实际操作造成一定困难。文章结合实际项目,对行驶重型载重汽车的水泥混凝土厂矿道路路面设计过程予以量化和详细说明。

关键词：水泥混凝土路面,重型载重汽车,板厚,设计荷载,回弹模量

参考文献

[1]GBJ 22—87,厂矿道路设计规范[S].

[2]JTGD 40—2002,公路水泥混凝土路面设计规范[S].

行驶汽车动画设计第4篇

汽车发动机经常处于变负载、变转速工况运行,因而对发动机动态特性的研究十分重要[1]。而目前对汽车发动机的试验过程一般都在发动机-测功机试验台上进行,这种方法利用测功机直接对发动机加载,因而测量数据准确,但由于该测试系统缺少传动系,因而无法模拟道路实际行驶工况。自行开发研制的汽车发动机道路行驶工况模拟试验台将发动机、变速箱、驱动轮总成固定在台架上,驱动轮置于与电涡流机同轴的滚筒上。当汽车发动机驱动车轮转动时,摩擦力使滚筒转动,通过对电涡流机实现定扭矩、定转速或恒电流控制,可以使滚筒对车轮施加反作用力矩,模拟汽车在道路上行驶时所受到的外部阻力,从而对发动机加载。对于发动机底盘输出功率,利用传感器进行测量。这种测试方法,可使汽车发动机运行工况范围非常大,几乎包括发动机外特性曲线下覆盖的所有运行工况点,因而测量数据对发动机动态特性的研究具有实用价值。

1 测功系统工作原理

试验台加载及测功系统机械结构简图如图1所示。加载装置是风冷式电涡流机,电涡流机定子由励磁线圈、铁心、极靴等组成。当励磁线圈通过直流电时,形成磁场,该磁场在转子上产生感应电流(即电涡流)。电涡流与其所产生的磁场相互作用对转子形成制动力矩(M0),其作用力方向与串接于滚筒上的转子旋转方向相反。M0使车轮圆周上产生切向力F0(其受力状况与汽车在道路上行驶相同),与此同时,外壳(定子)也受到一个与M0大小相等、方向相反的力矩M,M便迫使外壳连同固定其上的力臂转动,力臂就对S型拉压力传感器产生拉力或压力F,利用传感器输出信号及后级信号处理电路,可测得F。另外,与滚筒同轴的测速装置可以测量滚筒的转速。而加载装置所吸收的功率、力矩和转速之间的关系如下[2]:

式中,P为加载装置所吸收的功率,kW;F为测得的作用于定子的反力,N;L为测力臂长度,m;M为加载装置吸收的力矩,N·m;n为滚筒转速,r/min。

2 测功控制系统设计

根据测功系统工作原理,该系统运行过程中需要实现加载控制,实时测量加载压力、滚筒转速并计算功率。本测功控制系统框图如图2所示。图中PC机是主控制节点,实现人机接口,可设定加载量、加载方式以及实现加载的启动、停止控制。各种命令通过RS-232串口送入数据采集与通信节点,而该节点一方面将加载控制信息传送到后级加载控制节点,另一方面将采集并进行处理后的压力、速度信息送回到主控制节点,PC机进一步经过计算处理后以图表或数字方式实时、动态显示功率测量结果。数据采集与通信节点与加载控制节点处于工业现场,周围电磁干扰严重,为保证两节点间数据通信的可靠性,采用CAN总线通信。加载控制节点主要是根据上位机的加载控制信息实现电涡流机的励磁控制,其控制电路以及控制算法的实现是本研究的重点。

3 加载控制电路设计

加载控制节点硬件电路如图3所示。电路主要由微处理器、加载电路、同步电路、电流测量电路、CAN通信电路等组成。

3.1 微处理器选择及外围电路设计

为实现加载控制节点功能,选择Microchip公司生产的PIC18F458单片机作为该节点微处理器。PIC18F458采用16位的类RISC指令系统,指令周期短、处理能力强、运算能力高,可以不用外扩存储器就能很好地完成大量的数据通信和满足通信协议的要求。PIC18F458单片机片内集成了A/D转换器、内部E2PROM存储器、比较输出、捕捉输入、PWM输出、I2C和SPI接口、异步串行通信(USART)接口电路[3]。特别是其片内集成的CAN控制模块可以方便地实现工业现场的数据通信功能,满足本系统设计要求。

PIC18F458总共有8路10位A/D转换器,通过编程设置加载电流测量信号由RA0输入,内部A/D转换器参考电压输入端为RA3,采用基准电压源LM336-5得到稳定+5V参考电压。

PIC18F458单片机内部带有CAN模块,不需要外部扩展,只需加一个总线驱动芯片即可,方便了通信调试,提高了系统的抗干扰能力。C A N总线驱动器是PCA82C250,它是Philips推出的CAN控制器和物理总线接口芯片,可提供对总线数据的差分发送和接收。

PIC18F458单片机支持在线调试和编程功能,图中J1即为编程下载端口。

3.2 加载与同步电路设计

PIC18F458单片机中的定时/计数器TMR1用来作移相定时,即根据PC机发来的控制信息和同步信号的时刻,来确定发往晶闸管的触发脉冲的时刻。为提高快速性和简化程序设计,内部定时/计数器TMR0专门用来作晶闸管触发脉冲的脉宽定时。

PIC18F458单片机的PROTD.7口作为晶闸管的触发脉冲输出,与一个脉冲放大电路相连接,脉冲信号经放大后送往晶闸管。功率放大器采用MOSFET,为加快其开关速度,用由PNP-NPN晶体管构成的互补式电路驱动MOSFET的栅极[4]。PROTD.7口输出高电平时MOSFET导通,脉冲变压器将触发脉冲送往晶闸管的栅极。PROTD.7口输出低电平时,MOSFET关断,触发脉冲消失。VHF36为单相桥式半控整流模块,内部集成续流二极管。励磁线圈为感性负载,L和R分别为等效电感和等效电阻。

来自同步变压器的同步信号为一正弦波,经过零比较器整形后变为方波,整形后的信号接PIC18F458单片机的外部中断0即INT0,外部中断0设置为边缘触发方式,正弦波正半周的开始,PIC18F458响应外部中断0,此即为正弦交流电自然换向点(过零点)。

3.3 加载电流测量电路设计

为实现加载电流的闭环控制,需要测量加载电流。加载电流测量选用TBC-PS5闭环霍尔电流传感器,其输出电压经过仪表放大器AD620放大后,送入微处理器进行A/D转换。AD620反向输入端由基准电压源LM336-2.5提供2.5V基准电压。

4 加载控制电路程序设计

加载控制电路包括CAN总线数据通信程序、A/D转换程序、加载控制程序等。其中,加载控制程序是实现加载控制的关键。

4.1 控制角的确定

P C机的加载控制信息是反映晶闸管电路输出电压Ud大小的量,可以理解成是最大输出电压Udmax与当前应输出电压Ud的比值。由PIC18F458单片机构成的晶闸管触发电路应首先根据这一信息确定出控制角α,然后转换成TMR1定时器的时间常数,确定晶闸管触发脉冲的发出时间。对于8位单片机PIC18F458,这个输出量通常是一个字节Dk,预先将Ud在整个取值范围分为255等份,并求出每等份中间值对应的控制角α,编制一个255字节的Dk对应于α的表格存入程序存储器中。根据PC机的加载控制信息采用查表的方法转换成α,这样有利于提高系统响应的快速性,同时查表本身又是一种很好的线性化方法[5]。

4.2 相移的实现

相控整流电路的控制角α是从正弦交流电自然换向点(过零点)计起的。延时移相控制方法由同步环节提供自然换向点,TMR1由自然换向点开始计时,以控制角α对应的延时时间确定触发脉冲产生的时刻。在第一个触发脉冲的触发时刻TMR1再重新计时,计时10ms(180°)后,得到交流电负半周的第二个触发脉冲。周而复始,可得到一系列触发脉冲。

4.3 脉宽形成

内部定时/计数器TMR0专门用作触发脉冲宽度的定时。在每一次TMR1定时终了,使PROTD.7口为高电平发出触发脉冲的同时,也启动TMR0。TMR0定时终了时使PROTD.7口为低电平结束触发脉冲,TMR0的定时时间即为触发脉冲宽度。一般双窄脉冲的宽度要求在5°~15°之间,本电路选取脉宽为9°,对于50Hz的交流电,对应的时间为0.5ms。

4.4 控制方法

控制节点按照PC机的要求选择闭环控制模式,可以选择定扭矩、定转速或恒电流控制方式。若选择电流闭环控制,控制节点读取数据采集节点中的电流大小,然后再读取PC机设定的电流大小,将2个电流进行比较之后送入PID调节器,通过PID调节器调节励磁输出电流。其余的2路闭环控制过程与电流闭环控制过程类似。

5 实验结论

试验台制作完成后,进行了加载控制、功率测量等一系列实验。其中,加载控制实测波形如图4、图5所示。图4中通道1波形为同步变压器的正弦波同步信号,通道2波形为经过零比较器整形后的同步方波信号。图5中通道1波形为同步方波信号,通道2波形为控制角α=90°时的触发脉冲信号。

该试验台已投入实际运行,实验及运行结果表明,该加载控制系统具有控制精度高、稳定度高、实时性好的特点。而其加载控制电路作为数字式晶闸管触发电路,充分地利用了PIC18F458单片机资源及其运算功能,使晶闸管-触发器环节线性化,提高了控制系统的控制质量并简化了电路设计。该电路可应用于其他相应电力电子控制系统,有一定的实用价值。

摘要：汽车发动机道路行驶工况模拟试验台利用电涡流机对汽车发动机加载以实现道路行驶工况模拟。在各种道路行驶工况下,测功系统可测量发动机底盘输出功率。介绍了该试验台测功系统工作原理及控制系统组成,详细分析了加载控制电路设计。

关键词：道路行驶工况,汽车发动机,功率测量,加载控制

参考文献

[1]Junzhi Zhang,Qingchun Lu.Study on the Engine Dy-namic Testbed[J].Vehicle Electronics,1999,(l):406-409

[2]田国华,张学利,何勇,等.汽车动力性检测[M].北京:人民交通出版社,2002

[3]刘和平,刘林,余红欣,等.PIC18Fxxx单片机原理及接口程序设计[M].北京:北京航空航人大学出版社,2004

[4]孙朴树,李明,王旭光,等.电力电子技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2000

农用汽车行驶系常见故障探讨第5篇

1 汽车方向跑偏故障

1.1 汽车方向跑偏故障的现象

汽车不能持续直线行驶, 在不受外力作用的情况下, 自动偏离居中行驶方向的现象称为汽车方向跑偏。汽车方向跑偏故障现象有以下4种:直行时汽车向左跑偏;直行时汽车向右跑偏;直行时汽车方向不稳定, 向左稍打转向盘时汽车向左跑偏, 向右稍打转向盘时汽车向右跑偏;直行时汽车向左或向右来回跑偏, 即漂浮不定。

1.2 汽车产生方向跑偏故障的原因

导致汽车方向跑偏的原因很多, 甚至连路面的水平程度和风的阻力等因素也会导致汽车方向跑偏。在这里笔者只探讨一些导致汽车产生方向跑偏故障的主要原因。

(1) 四轮定位参数失准。如果两前外倾角不一致, 汽车会向外倾角绝对值较小的一端跑偏 (当把一根圆锥形轴放在平面上滚动时, 圆锥形轴会向其直径较小的一端偏滚动, 两前轮外倾角不等导致汽车跑偏就是这个原因) 。如两侧主销内倾角不相等, 则左、右两车轮的抗冲击能力不一样, 汽车行驶时总会向主销内倾角较小的一端跑偏。如果车轮两侧的主销后倾角不相等, 汽车行驶时会向主销后倾角较小的一端跑偏。前束失准也会导致汽车方向跑偏, 同时还会增加轮胎的磨损。如果前束过大, 汽车行驶时会一会儿向左跑偏, 一会儿向右跑偏, 漂浮不定。如果前束过小, 则不能中和车轮外倾角所带来的不良后果, 以致增加轮胎外侧的磨损, 且使行车不稳定。后轮推进角虽然对汽车的方向跑偏没有很大的直接影响, 但是, 后轮推进角严重失准也会导致汽车方向跑偏。

(2) 轮胎气压不一致, 轮胎大小不相同, 轮胎花纹不同和轮胎的磨损程度不同。

(3) 汽车两侧悬架配置不一致, 车架变形, 左、右轴距相差过大, 左、右减振器有操作, 减振器弹簧的强度不一致和转向节的操作程度不相同等。

2 汽车摆振故障

汽车摆振故障一般可分为低速摆振故障和调整摆振故障2种, 在行车中严重影响操纵稳定性和行车安全性, 还使驾驶人有乏、累等不舒适感。

2.1 低速摆振故障

汽车低速摆振故障一般发生在车速为40km/h时, 有整车晃动感, 其原因通常是转向系或传动系产生了故障, 如转向系和传动系某个配合件间隙过大, 支撑垫老化、损坏、松动, 传动轴弯曲变形等。另外, 前束过大或过小, 主销后倾角过小, 在一定的低速区域内汽车也会摆振。

2.2 高速摆振故障

汽车调整摆振故障通常发生在一定的高速区域内, 此时, 整车前部跳抖严重, 有严重的转向盘抖动和加速踏板振动感。其主要原因是车轮动平衡不良。研究证明, 车轮跳动使它与地面的冲击加剧, 轮胎磨损严重, 可达正常情况下的10倍, 也加剧汽车各机件的磨损。在高速行驶的条件下, 车轮不平衡引起的汽车周期性跳动、摆晃和转向盘严重抖动, 都直接影响汽车的操纵稳定性和乘坐舒适性。另外, 制动盘不平衡、减振器的压力支承块失效和前轮定位参数失准等也会导致汽车产生调整摆振故障。

3 轮胎异常磨损故障

轮胎费用在运营费用中占很大比例, 轮胎的异常磨损使轮胎寿命大大缩短。轮胎的正常维护和使用对行车安全和经济性具有重要意义。

3.1 轮胎的磨损形式

轮胎磨损形式一般有以下8种:胎肩磨损, 胎冠中部磨损, 胎冠外侧磨损, 胎冠内侧磨损, 胎冠由外侧向内侧或由内侧向外侧的锯齿形磨损, 胎侧的锯齿形磨损, 胎冠的波浪形或碟边形磨损, 胎冠的菱形磨损。

3.2 轮胎磨损的原因

轮胎有严格的制造工艺, 轮胎的允许负荷是根据其结构、帘布层、帘线的排列方式及强度和汽车行驶速度等严格确定的, 所以, 在超负荷下运行, 会加速轮胎的磨损, 就是在汽车静止时轮胎也会因承受重负荷而产生变形, 使帘布层和胎胶伸张或压缩, 导致胎胶与帘布层脱离。

轮胎气压不足使轮胎在汽车行驶中剧烈变形, 胎肩严重磨损, 轮胎温度不断升高, 帘布层与胎胶分离, 以致胎面断裂。轮胎气压过高, 则会使胎冠中间严重磨损, 使轮胎与地面接触面积减小, 压力增大, 当受外力强烈冲击时很容易发生爆胎事故。

四轮定位参数失准也会使轮胎严重磨损, 前束和外倾角过大或过小都会影响轮胎的寿命。如果前束正值过大, 轮胎外侧磨损严重;如果外倾角过大或过小, 轮胎的单边磨损加剧。

另外, 汽车自身的状况 (如车轮动平衡状况) 、制动频繁程度、汽车行驶速度和驾驶人驾车习惯等都对轮胎的磨损有很大影响。

4 汽车在行驶中的噪声

汽车在行驶中70%的噪声来自轮胎, 但是, 汽车悬架和行驶系统产生的噪声也是行车噪声的主要组成部分。轮毂轴承损坏或调整不当、汽车底盘有严重的损伤、悬架移位、各支承座安装不当或损坏等, 都会使汽车在行驶中增加噪声。

汽车行驶加速度控制方法研究第6篇

关键词：carsim,simulink,加速度,仿真

引言

在现实中的汽车的行驶过程中,驾驶人对汽车的操作是很少进行恒定加速度的加速行驶的。为了降低汽车的开发成本,缩短开发周期,仿真作为一个重要的开发手段可以很好的解决这个问题。但是在进行汽车的设计阶段进行的动力仿真和行驶中的安全性仿真中,为了简化汽车行驶控制过程中的控制算法的复杂行驶,需要进行汽车恒定加速度的加速度控制。因此建立汽车的加速度控制方法具有一定的现实意义。

本文基于功率平衡原理,在carsim软件中建立车辆动力学模型,并在matlab/simulink仿真环境中,建立汽车恒定加速度的控制方法,并在carsim和matlab/simulink的联合仿真中对本文建立的控制方法进行了仿真验证。

1、加速度控制算法

基于汽车在行驶过程中的功率平衡原理,经过对汽车行驶中的受力分析,建立平衡方程,依据该平衡方程确定在一定加速度下汽车所需要的扭矩,然后通过发动机逆模型,得到汽车所需要的节气门开度。

1.1 行驶中汽车的受力分析

在行驶过程中,汽车的所受到的力[1,2]包括驱动力Ft,滚动阻力Ff,空气阻力Fw,坡道阻力Fi和加速阻力Fj。建立平衡方程

假设汽车在水平路面上以恒定的加速度行驶时,汽车发

假设汽车在水平路面上以恒定的加速度行驶时,汽车发动的输出功率就为

则在此情况下发动机的输出扭矩为

在式(3)中参数m、δ、f、CD、A等都是已知的,这样就可以通过发动机的逆模,来确定汽车恒定加速度行驶时所需要的节气门开度。

1.2 建立汽车发动机逆模型

在发动机正模型中,是由发动机的油门开度和转速来确定输出转矩。为了建立汽车的发动机逆模型,则是通过发动机的输出扭矩和转速来确定输油门开度。在建立发动机逆模型的过程中,汽车发动机的功率为125kw,转速最高为4800r/min。为了能够得到发动机的输出扭矩和转速与油门开度的关系,对原发动机的数据进行拟合、转化[3],得到如表1所示的发动逆模型的数据,图1为该发动机逆模型的三维曲线图。

2、仿真实验

2.1 控制器的建立

在进行仿真时,在此取m=3800kg;CD=0.27;f=0.7;A=2.33;δ=1.2;ηT=0.75,在carsim软件中得到汽车的动力学模型。并在matlab/simulink环境中建立本文建立的汽车加速度控制方法,并与动力学模型相连接。

2.2 仿真结果

在对本文建立的汽车加速度控制方法进行仿真验证中,假设汽车初始速度为20km/h,并在汽车的加速度1m/S2,2m/S2,3m/S2进行仿真,得到如图2、图3和图4所示的仿真结县。

从图2的放着结果可以得出,汽车的速度在开始恒定加速度行驶时出现速度波动,并且波动越来越小,最后消失;在速度波动比较小时,仿真得到的速度和理想参考速度基本重合,并且仿真行驶速度可以按照理想参考速度的变化趋势变化,然而速度的最大误差为1.98km/h。

从图3的放着结果可以得出,与1m/s2时相比,仿真速度速度波动更加剧烈,并慢慢减小;在仿真速度波动慢慢减小之后,出现了较大的速度误差;仿真速度与理想参考速度之间的最大速度误差为5.46km/h,但是基本可以按照理想参考速度的变化趋势变化。

从图4的仿真结果可以看出,仿真速度波动的频率下降,但是最终没有达到控制的稳定,并且具有较大的速度偏差;仿真速度与理想参考速度之间的最大误差为5.33km/h,但是可以按照理想参考速度的变化趋势变化。

综合果来看,随着行驶加速度的增加,控制器对汽车行驶速度的控制精度逐渐下降,并且速度偏差随之增大,但是基本可以保证汽车的行驶速度按照参考速度的变化趋势变化。

3、结论

本文基于功率平衡原理,通过分析汽车的受力建立发动机逆模型,建立汽车恒定加速度控制的控制方法,并在carsim和matlab/simulink的联合仿真环境中建立汽车恒定加速度控制算法,对该算法进行了仿真验证。仿真结果表明:随着行驶加速度的增加,控制器对汽车行驶速度的控制精度逐渐下降,并且速度偏差随之增大,但是基本可以保证汽车的行驶速度按照参考速度的变化趋势变化。

参考文献

[1]M.米奇克.汽车动力学(第4版)[M].陈荫三,余强,译.北京:清华大学出版社,2009.

[2]余志生.汽车理论(第4版)[M].北京:机械工业出版社,2006.

轻型汽车道路行驶阻力的测量与模拟第7篇

目前, 在国内外的汽车标准法规中, 均要求一款汽车的燃料消耗量必须满足型式认证的要求才能进入市场销售。然而, 汽车用户在使用中的燃料消耗量往往高于燃料消耗量标识显示的型式认证结果。这种差异是多种原因造成的, 一方面是用户使用状态, 比如路况、驾驶习惯、乘员人数、装载质量以及车辆状态等, 另一方面是型式认证试验与用户实际使用之间的差异。

燃料消耗量测量一般在试验室内进行, 试验设备包括底盘测功机、定容采样系统、排放分析仪、司机助系统和环境仓等。与用户实际使用情况相比, 在试验室环境下的燃料消耗量测量结果更稳定、重现性更好, 但由于试验环境、行驶阻力、行驶工况、采样测量原理和燃料消耗量计算模型等与实际使用情况的差异, 造成了燃料消耗量测量结果与用户实际使用的差别。

本文对汽车行驶阻力的道路滑行、底盘测功机加载和惯量模拟原理进行了介绍, 分析了汽车在底盘测功机、性能试验道路和实际道路上进行行驶、滑行和试验时行驶阻力的差异;介绍了欧美日三个标准体系中的道路行驶阻力测量方法, 以实例对三种测量方法进行了验证和对比。

2 汽车道路行驶阻力的测量与模拟

2.1 汽车行驶阻力的道路测量

汽车行驶时, 发动机的输出功Wt一部分被滚动阻力、空气阻力Ff和机械摩擦阻力Fr消耗, 另一部分转化为汽车的动能Ej和势能Ei[1], 即

发动机的输出功可通过驱动力使汽车移动的距离来表示

结合式 (1) 和式 (2) , 则有

进行行驶阻力滑行时, 性能试验道路的坡度可以不加考虑, 即Ei=0;变速箱置空档, Ft=0;且汽车加速度为负值, 则有

由此可以看出:汽车的道路滑行过程是行驶阻力改变汽车运动状态的过程, 该过程符合牛顿第一定律。此时测得的汽车行驶阻力包括滚动阻力、空气阻力和机械摩擦阻力:

2.2 汽车行驶阻力的底盘测功机模拟

汽车在底盘测功机上运行时的阻力Fc包含底盘测功机模拟的阻力Fm、汽车在底盘测功机上的滚动阻力Ffc、底盘测功机的机械摩擦阻力Frc和汽车的机械摩擦阻力Fr, 即

汽车在底盘测功机上滑行是为了再现汽车在道路上的行驶阻力, 目的是实现FC=F, 即

则有

由此可以看出:测功机模拟的阻力等于汽车在道路上行驶时的空气阻力减去汽车在道路与测功机上滚动阻力的差值和测功机的机械摩擦阻力。

2.3 汽车惯量的底盘测功机模拟

汽车运行时, 惯量影响汽车的速度变化, 也就是汽车行驶方程式中的加速阻力Fj[2], 最终表现为汽车的动能变化。由牛顿第二定律:力=质量×加速度

由式 (9) 可以看出, 惯量越小, 加速时需要的驱动力越小, 减速时需要的制动力越小。

汽车的惯量Iν由两部分组成, 一部分为汽车质量移动产生的移动惯量Iνm, 另一部分为汽车运转时动力传动系旋转部件的转动惯量Iνr, 即:

汽车在底盘测功机上试验时, 汽车本身静止, 移动惯量Iνm为零, 动力传动系旋转部件的转动惯量Iνr正常存在, 底盘测功机上存在滚筒和电机的转动惯量Icr和测功机模拟的惯量Icm, 则汽车在底盘测功机上试验时的惯量Ic为

汽车在底盘测功机上运行时, 应实现Ic=Iν, 可得

由此可知, 测功机模拟的惯量为汽车的移动惯量与底盘测功机转动惯量的差值。

测功机模拟的惯量Icm可以通过在车轮上施加驱动力Fcj来实现, 即

测功机通过滚筒施加到车轮上的总阻力FPEU为测功机模拟的阻力Fm与测功机施加的驱动力Fcj之和[3], 即

2.4 不同行驶工况下的行驶阻力和惯量

表1为汽车在实际道路、试验道路和底盘测功机上行驶和滑行时的行驶阻力和惯量对比。由表1可以看出, 在实际道路上进行试验, 由于坡度阻力的存在很难得出准确的试验结果, 试验结果的再现也很难保证;而在试验道路上进行试验时, 由于大气压和环境温度的变化会导致空气阻力的变化, 风力和风向变化对试验结果的影响也难以准确计算。在世界主要的排放试验体系中, 均推荐在性能试验道路上测量行驶阻力, 然后在底盘测功机上模拟行驶阻力和汽车移动惯量, 这样在很大程度上保证了试验精度和试验结果的再现, 同一车型在不同试验室的试验结果也具有很高的可比性。

3 不同排放试验体系下的行驶阻力

3.1 美国排放试验体系

道路滑行速度为115 km/h至15 km/h, 滑行速度间隔为10 km/h, 试验汽车的质量为汽车质量加上300磅。要求各次滑行所得参数f0的标准偏差小于11 N或平均值的5%, 参数f2的标准偏差小于0.011 N/ (km/h) 2或平均值的3%[4]。

根据牛顿第一定律, 汽车滑行时的能量变化可由下式表示[5,6]:

式中, A为汽车迎风面积;Cd为风阻系数;me为有效汽车质量;R为滚动阻力;V为汽车运行速度;t为汽车运行时间。

对式 (15) 进行转换并积分, 可得

设汽车滑行的初速度为V1, 汽车滑行从开始到结束的时间T, 令无量纲数, 可得

式中, V2、V1、t和T可由道路滑行试验测得, 由式 (17) 可得到由无量纲速度变量和无量纲时间变量得到的无量纲数β曲线, 由此可得到试验汽车的无量纲数β。

进一步可计算出滚动阻力和风阻系数:

3.2 欧洲排放试验体系

道路滑行速度为125 km/h至15 km/h, 滑行速度间隔为10 km/h, 试验汽车的基准质量为整备质量加100 kg。要求至少进行4次滑行, 滑行时间平均值的统计准确度不超过2%[7]。

汽车滑行时由于行驶阻力做功W=F⋅S导致汽车动能变化, 可有

则

为了方便将行驶阻力功率的单位转化为k W, 各测量车速点的行驶阻力功率为

式中, P为测量车速点的行驶阻力功率;M为试验汽车基准质量;V为试验车速;ΔV为速度差;T为测量车速点的滑行时间。

3.3 日本排放试验体系

道路滑行速度为95 km/h至15 km/h, 滑行速度间隔为10 km/h, 试验汽车的质量为汽车质量加上110 kg。要求在一个速度点上往返测量3次滑行时间, 往或反单方向测量的最大值与最小值的比值应小于1.1, 取往返3次的滑行时间平均值。

各速度点下的行驶阻力按下式计算:

式中, F为各速度点的行驶阻力;W为试验汽车质量;W4为试验汽车旋转部件的当量惯性质量 (一般为试验汽车质量的3.5%) ;为各速度点下滑行时间的平均值。

以各速度点的行驶阻力为基础, 采用最小二乘法计算行驶阻力与速度的函数关系

式中, a为滚动阻力系数;b为空气阻力系数;V为车速。

4 不同体系下道路行驶阻力的比较

为验证欧美日三个排放试验体系下道路行驶阻力的区别, 在交通运输部公路交通试验场的性能试验道路上对一款轻型汽车进行了道路行驶阻力的滑行试验。滑行初速度为125 km/h, 往返进行8次。为了比较方便, 三个体系下的行驶阻力计算均使用了全部试验数据。

表2为三个体系下的滑行测量精度。表中可以看出, 美国体系下的Cd和R的测量精度均能满足标准要求;日本和欧洲体系下个别速度点的测量精度偏差较大。

表3和表4为三个体系下的行驶阻力比较。可以看出, 三个体系下计算的行驶阻力基本相当, 日本高速段偏大;欧洲高速段偏小, 欧洲低速段偏大;美国介于欧洲和日本之间。三个体系下的行驶阻力最大与最小值的相对误差为10.9%, 平均为5.8%;美国与日本相比最大相对误差为2.2%, 平均为1.4%;欧洲与日本最大为10.9%, 平均为5.2%;欧洲和美国最大为8.5%, 平均为4.9%。可以认为三个体系下得到的行驶阻力数值相近, 相对误差在一般试验精度范围以内。

5 结论

(1) 汽车的道路滑行是行驶阻力改变汽车运动状态的过程, 测得的汽车行驶阻力包括滚动阻力、空气阻力和动力传动系统的摩擦阻力。

(2) 汽车在底盘测功机上滑行是再现汽车在道路上的行驶阻力, 测功机模拟的阻力等于汽车在道路上行驶时的空气阻力减去汽车滚动阻力在道路与测功机上的差值和测功机本身的摩擦阻力。

(3) 测功机模拟的惯量为汽车移动惯量与底盘测功机转动惯量的差值, 惯量越小, 加速时需要的驱动力越小, 减速时的减速度越大, 消耗的燃料消耗量越少。

(4) 世界三大排放试验体系对道路行驶阻力滑行的规定各不相同;美国和日本体系均需计算出滚动阻力系数和风阻系数, 然后计算道路行驶阻力;欧洲体系只需计算各速度点的行驶阻力。

(5) 三个排放试验体系下得到的道路行驶阻力数值相当, 相对误差在一般试验精度要求以内。

摘要：文章介绍了汽车道路行驶阻力的测量原理、底盘测功机模拟原理和惯量模拟原理;对欧美日三个标准体系中的道路行驶阻力测量方法进行了介绍, 以实例对三个标准体系下计算的道路行驶阻力进行了验证和对比。结果表明, 三种测量方法所得道路行驶阻力基本一致。

关键词：轻型汽车,行驶阻力,底盘测功机,滑行,模拟

参考文献

[1]石则强.车辆工况油耗的测量研究[D].北京工业大学学位论文, 2010, 2.

[2]Severino D'Angelo.Evaluating the Performance of Chassis Dynamometers with Electric Inertia Simulation[J].SAE technical paper series, SAE-960716, 1996.

[3]Severino D'Angelo.Dynamometer[P].United States Patent, US4327578, 1982.

[4]The Engineering Society for Advancing Mobility Land Sea Air and Space.Road Load Meas-urement and Dynamometer Simulation Using Coastdown Techniques[S].SAE J1263, 1996.

[5]拉贾马尼 (美) .车辆动力学控制[M].机械工业出版社, 2010.

[6]R.A.White, H.H.Korst.The Determination of Vehicle Drag Contributions from Coast-Down Tests[J].SAE technical paper series, SAE-720099, 1972.