汽车风洞先进试验技术之底盘测功机

发布时间：2021-02-26

我们知道，汽车是靠旋转的车轮与地面摩擦，产生了推动车辆前进的摩擦力，驱动汽车在道路上奔驰。那么，如果想在室内模拟汽车的在路面上的行驶状态呢，那就需要用到底盘测功机，通常我们也叫做“转鼓”。本期“汽车风洞先进试验技术”系列之底盘测功机，我们将为您介绍汽车环境风洞底盘测功机的相关技术。

转鼓作为汽车在实验室中模拟实际道路行驶所必备的测试设备，广泛用于汽车环境仓、汽车耐久试验室、汽车NVH试验室等。风洞中的转鼓可以说是其所有相关应用中的最复杂、功能最全面的一套系统。

转鼓运行原理

转鼓主要是通过模拟电惯量来模拟车辆的道路行驶阻力，首先我们假设车辆的重量全部集中在四个车轮上，于是车轮的旋转惯量就代表了整车的运动惯量，通过转鼓电机驱动的滚筒具有一个基础惯量，该基础惯量可以通过驱动电机附加一个电模拟惯量，如果车轮的旋转惯量与滚筒基础惯量不一致的话，驱动电机可以施加一个正的或者负的电惯量，以保证滚筒的模拟惯量与车轮惯量相等，由于滚筒表面涂有与路面摩擦系数相同的特殊涂层，这样车辆就具有与真实路面上相同的道路行驶阻力，于是转鼓准确地模拟了车辆的运动。

车辆车轮滚动受力示意图

转鼓结构组成

转鼓通常是安装在地面上，在实验室地面上看到的转鼓表面只是他的冰山一角，埋在地下的转鼓地坑中隐藏着两个或者四个巨大的滚筒，通常直径达48英寸到78英寸之间。转鼓一般由滚筒，驱动电机，表面盖板，移动盖板，移动导轨，车辆对中装置，控制系统等组成。如图所示。

车辆在转鼓上是通过某种固定装置来固定的，该装置具有多种形式，比如链条式，撑杆式，挡板式等，根据不同的试验对象选择合适的固定装置。

挡板式

链条式

撑杆式

转鼓的分类

根据滚筒尺寸大小，转鼓可分为：48’，72’，76’等型号，较小型号的转鼓具有更好的动态性，但较大型号的转鼓由于表面相对更平顺，具有更真实的路面模拟能力。

根据不同的用途，转鼓具有多种形式，按转鼓数量通常分为，单轴转鼓和双轴转鼓等，单轴转鼓只能用于前驱或者后驱车辆试验，双轴转鼓可用于所有驱动形式的车辆试验；按电机布置形式可分为，中置电机和独立电机，中置电机采用一个电机带动两个转鼓，独立电机就是每个转鼓具有一个独立的驱动电机。风洞中一般采用的是双轴双电机或者双轴四电机。根据试验需要，转鼓的前后轴可选择采用可移动式，通常为前轴固定后轴移动或者前后轴均可移动，以适应车辆不同的前悬长度和轴距。

转鼓的作用
转鼓在风洞中的主要作用是模拟汽车在真实道路上的行驶状态，特别是模拟传动系统真实的工作状态，方便汽车工程师对车辆的散热系统，空调系统等领域进行研究。相比道路试验，在风洞中进行此类试验具有更高的可重复性，数据获取便利，效率高效等众多优势。配备转鼓的汽车风洞将道路搬进了试验室，实现了高效可控地进行汽车研发测试。

转鼓在风洞试验中可模拟的工况

风洞中，转鼓不仅可用于常规的道路工况模拟，排放测试，加减速试验，爬坡试验等，还可适应于风洞中特有的降雨试验，降雪试验，高低温冲击等气候试验。因此，风洞中的转鼓需要进行防水处理，装配排水系统，采用特别处理的材料。转鼓几乎能模拟所有车型，小到铃木奥拓，大到东风天龙。

1工况模拟
通常我们会在不同地区驾驶汽车，汽车的行驶情况也不尽相同，如城市内一般是拥堵缓行，城郊地区一般是低速行驶，高速公路上是高速行驶。因此，转鼓需要模拟车辆的不同行驶情况，根据车辆的行驶情况作出连续反应。工况模拟需要转鼓具备很高的动态响应性能，滚筒与车轮的相对速度差需要控制在很小的范围内。

2排放测试
进行尾气排放测试需要转鼓结合尾气处理设备，测试车辆在不同工况下的排放情况。在风洞中进行排放测试相比于环境仓中试验结果会更可靠，原因在于风洞中的气流模拟更加接近于真实路面情况，气流会间接影响车辆的排放情况。

3加减速测试
如果在路面上要进行车辆百公里加速或者刹车距离测试，需要到专门的试车场地进行，而且天气状况也会影响测试结果。然而在风洞中，可以不受外界条件的约束，准确的测试车辆加减速性能或者制动性能。试验中，转鼓会模拟车辆在道路上相同的阻力，并自动记录车辆的加速时间或者制动距离以及加速度值等相关参数，数分钟就可以完成整个测试。

4爬坡试验
转鼓不仅可以模拟水平道路上车辆行驶情况，而且还可以模拟车辆在具有坡度的路面上行驶。不同坡度大小可以在计算机中自由设置，转鼓会根据设置的坡度数值模拟相应的坡度阻力，进而在水平的鼓面上就可以模拟坡道工况了。

5降雨降雪试验对转鼓的要求
降雨降雪模拟是风洞中的特有应用，由于试验中雨水会直接流向转鼓表面，需要对转鼓表面进行防水处理，并在转鼓表面下方安装排水系统，收集雨水并引导其通过排水管道排出实验室。

作为汽车环境风洞的核心设备，环一电磁制造的底盘测功机具备了将道路带进试验室的本领，并且从测试的精度到试验的效率，全面引领了汽车测试研发的新高度，汽车厂商不再需要奔波于室外各地，节约了大量的人力物力成本，同时提高了新车型的开发效率，以便适应汽车市场日趋白热化的竞争。