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畢業(yè)設計（論文）開題報告 設計（論文）題目: 設計汽車低溫試驗室 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院 專 業(yè) 班 級: 車輛工程07-11班 學 生 姓 名: 劉宇 導 師 姓 名: 鮑宇 開 題 時 間: 指導委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 開題報告撰寫要求 一、“開題報告”參考提綱 1. 課題研究目的和意義； 2. 文獻綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）； 3. 基本內容、擬解決的主要問題； 4. 技術路線或研究方法； 5. 進度安排； 6. 主要參考文獻。 二、“開題報告”撰寫規(guī)范 請參照《黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計說明書及畢業(yè)論文撰寫規(guī)范》要求。字數(shù)應在4000字以上，文字要精練通順，條理分明，文字圖表要工整清楚。 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 劉宇 系部 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程B07-11班 指導教師姓名 鮑宇 職稱 高級實驗師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 汽車低溫試驗室設計 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 低溫工程學是航空航天、車輛實驗、氣體工業(yè)、生物醫(yī)學工程等領域的重要基礎支撐。 國外汽車低溫試驗室研究現(xiàn)狀： 美國的經濟高度發(fā)達，也是世界上最早研制汽車低溫試驗室的國家之一，國外汽車低溫試驗室的研制開發(fā)已有六十多年，技術水平、測量精度以及檢測設備水平較高。 中國汽車低溫試驗室發(fā)展現(xiàn)狀： 中科院理化所于2009年正式獲準成立“中國科學院低溫工程學重點實驗室”，這是我國低溫工程學領域第一個院級開放實驗室，對推動我國在汽車低溫試驗方面有重要的意義。 選題目的意義： 1.結合汽車工程中心現(xiàn)有場地，進行設計，布置實驗室。完成發(fā)動機測功機的安裝設計，同時規(guī)劃布置低溫實驗倉，達到低溫環(huán)境測試要求。 2. 結合實驗室布置汽車整車性能測試裝置布局低溫試驗室屬于人工氣候試驗室, 模擬野外低溫環(huán)境, 供汽車及類似產品作低溫起動性能試驗及其它低溫性能試驗用, 包括駕駛室采暖空調性能液壓系統(tǒng)低溫運行性能, 零部件材料冷脆性能, 蓄電池、燃油與機油的低溫工作性能等。 對于北方冬季，環(huán)境溫度較低，受周圍的環(huán)境溫度以及排氣降噪能量轉換的影響，汽車的排氣管會向外滴水，這是一個很普遍的現(xiàn)象。因此，針對東北寒冷的冬季，對乙醇汽油在寒冷地區(qū)的應用性能進行研究，設計出低溫試驗室，進行發(fā)動機性能分析對比實驗，對于解決汽車寒地使用以及緩解交通壓力都有十分重要意義。 二、設計（論文）的基本內容、擬解決的主要問題 對于我校汽車與交通工程學院將要組建汽車低溫試驗室，首先根據(jù)功能要求對低溫實驗室進行整體結構布局設計包括： 1.試驗室外形尺寸。 2.選擇制冷系統(tǒng)。 3.設計保溫門。 4.選擇維護結構。 5.選擇通風設施。 6.選擇發(fā)動機測功機，電渦流測功機。 7.設計發(fā)動機的相應臺架并進行安裝。 8.選擇低溫試驗室檢測系統(tǒng)以及分析輸出設備。 9.選擇合適的天車。 運用低溫試驗室檢測設備檢測發(fā)動機在低溫條件下的性能運行情況，測出相應的各項性能指標用以改進發(fā)動機，使其在低溫條件下有更優(yōu)越的性能 對整車性能進行檢測，選擇合適的測功機與檢測設備布局圖如下：（天車與試驗車待定） 對發(fā)動機臺架進行設計繪CAD圖并完成安裝并對其進行安裝調試運行 對低溫試驗室進行溫度調節(jié)，能夠實現(xiàn)快速降溫并能保持溫度在一定范圍內不變，并計算熱量損失及熱交換值。 部分具體選用器材: 外形尺寸：長6.5米，寬3.3米，高3米. 實驗室溫度： -20 ℃。 制冷系統(tǒng)設計成分體式。制冷主機為整體式風冷室外機組, 制冷系統(tǒng)采用格潤冷庫制冷分體機，主機采用德國比澤爾半封閉壓縮機 冷風機采用上海北峰新型高效蒸發(fā)器 電磁閥、膨脹閥、吸氣過濾器、干燥過濾器等零部件均采用進口名牌產品。 保溫門：雙開門，厚度100毫米；門洞尺寸為2.2m*2.2m。門上帶安全逃生裝置，防止人不慎困于庫內，產生危險。 維護結構：采用聚氨酯雙面彩鋼復合板；厚150毫米，容重為40公斤。地面鋪設5毫米厚鋼板。 室內與室外設計有通風設施。 因發(fā)動機的散熱功率較大，同時實驗室有通風要求而會導致一定的冷量損失，所以每個實驗室的散熱最大功率暫定為7kw/h。 此系統(tǒng)為全自動控制。無需人工操作，設定溫度后自動運行、自動除霜；運行中出現(xiàn)異常情況，報警提示。 電控裝置中帶有過流保護、短路保護、缺相、逆相保護等保護功能。 采用意大利小精靈冷庫專用溫控器，元器件均采用進口名牌產品。 整個制冷系統(tǒng)加裝安全保護系統(tǒng)。具備高、低溫報警功能，保證實驗安全。 擬采用雙平開門尺寸為：2.2m*2.2m，厚100mm，門上帶安全逃生裝置，防止人不慎困于庫內，產生危險。 庫門是冷庫的重要組成部分，冷庫庫門選型以密封性能好、堅固、耐用為基本準則。其特點主要有： l 省能源 冷庫庫門應有完美的密封性能，從而為冷庫業(yè)主節(jié)省大筆能源費用。 l 經久耐用 冷庫庫門密封系統(tǒng)采用“浮開沉閉”式機構，使密封膠圈能長年使用而極少磨損。 l 操作輕便 冷庫庫門由于采用了“浮開沉閉”式運動機構，所以，操作起來非常靈活輕便。 l 安全可靠 不需借助工具就可開啟的緊急逃生裝置；庫內設置熒光手柄,只需推動手柄,即可開啟。 一、 制冷設備——壓縮機 本采用德國比澤爾半封閉壓縮機,主要特點如下： 通用性 R134a、R404A、R507A、R407C或R22 同一種壓縮機，可使用任何制冷劑 ——空調工況 ——中、低溫工況 高效率 高效率工作閥片 最小的死點間隙 高效率大體積電機 耐磨驅動部件 耐用輕質合金驅動部件 低摩擦主軸瓦和鋁活塞 表面鍍硬鉻的活塞環(huán) 可靠閥板設計 耐沖擊彈簧鋼閥片 振動小噪音低 最佳化的質量平衡 內置消音器（比澤爾專利技術） 高效率能量控制 50%能量調節(jié)（選購件） IP54等級接線盒 可選訂IP66等級 電機電子保護裝置 采用PTC傳感器對電機溫度進行監(jiān)控 排氣溫度保護（選購件） 曲軸箱加熱器（選購件） 自適應帶套管插入式 R22低溫用CIC電子噴液裝置（比澤爾專利技術） 電子模塊控制，保證噴液100%霧化 二、 制冷設備——室內機 主要特點如下： 換熱效率高，結霜均勻，如采用進口外平衡膨脹閥，制冷效率可提高25％，節(jié)省用電量，降低成本。 ◆ 高效風機，風量大，射程遠，耗電量小，噪聲低， ◆ 使用壽命長。 ◆ 盤管：厚度0.45mm的光亮性銅管，液壓機械漲管后與翅片緊密貼合。 ◆ 彎關焊接：銀焊。 ◆ 氣壓試驗：2.6Mpa氣壓在水中進行氣壓和氣密性實驗合格。 ◆ 液體分液器：BF-DL系列采用文丘里分液頭：BF-DD 系列采用新型分液頭。 ◆ 雙層接水盤，內置帶電熱管斜接水盤。 ◆ 外殼：有噴涂淡灰色的軋花鋁板外殼。接水盤和 兩側板方便拆缺卸，連接件均采用高強度鋁釘和Nicr件。 三、 制冷設備——室外機 該產品是在中國科學院低溫中心制冷專家的指導下專門為中、小型冷庫開發(fā)的一種模塊化、標準化、簡單化的制冷設備，與傳統(tǒng)的裸露機組相比，它具有高性能，低噪音，安裝方便，省時省力，節(jié)能省電等優(yōu)點。 它先進的設計、美觀的造型、精湛的工藝、優(yōu)化的配置，代表著冷庫制冷設備發(fā)展的一個趨勢與潮流。 特點： 1. 省電、節(jié)能壓縮機，能效比大，制冷效率高。 2. 采用L型冷凝器，增大散熱面積；優(yōu)化組合結構，體積小，重量輕。 3. 采用流線型風扇葉片，效率高，噪音小。 4. 噴塑外殼，美觀大方，防雨防曬，特適于戶外使用。 5. 機組內已事先充好制冷劑，無需在安裝現(xiàn)場充注。 六、控制——XLR170 采用意大利小精靈儲藏庫專用溫控器，主要介紹如下： 制冷系統(tǒng)電控部分主要集中在電控箱中，電控箱是由微電腦溫度控制器、交流接觸繼電器、空氣開關、過電流保護繼電器等電器元件組成的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)具有完善的控制功能，可以通過庫內溫度控制壓縮機的啟停，通過定時控制室內機進行融霜，還可通過各種保護和報警裝置確保機組安全使用。 新一代原裝進口微電腦制冷專用控制器具有以下優(yōu)點： 1. 亞光阻燃ABS工程塑料外殼，外形美觀大方，防雨防潮； 2. 大屏幕（LED）直觀顯示，冷室溫度、設備運行狀況實時監(jiān)控并同步顯示； 3. 大按鍵設計方便用戶操作； 功能完善，可有溫度控制、溫濕一體控制可供選型。 （一）、電控箱使用參數(shù) a． 電源：三相380V±5%。 b． 環(huán)境：溫度0℃～45℃ 濕度<90% 無水、無爆炸性氣體和粉塵。 c． 控溫范圍：±60℃。 d． 精確值差范圍:±2℃。 e． 輸入NTC溫度傳感器2只。 （二）、電控部分特點 電控箱采用進口微電腦控制器和電器元件，具有功能齊全、抗干擾性強、可靠性高的特點，可實現(xiàn) 自動控溫，通過感溫探頭探測庫內溫度，當庫溫達到設定溫度上限時，壓縮機啟動制冷；當溫度達到設定溫度下限時，壓縮機自動停止；當庫溫探頭失效時，還可通過設置參數(shù)暫時用時間周期控制壓縮機啟停； A) 自動化霜：融霜可采用電加熱器或熱氣任何一種融霜方式，通過設置參數(shù)值實現(xiàn)此功能； B) 異常報警：當庫內溫度過高或過低都會自動報警，并顯示報警代碼，如果庫溫探頭或蒸發(fā)器探頭失靈也會自動報警，并顯示報警代碼； C) 機組啟動延時：為防止機組頻繁啟動，在微電腦溫度控制器中可設置機組啟動延時； D) 過電流保護：電控箱中有過電流保護器，在電流過大時，自動斷開確保設備安全。 主要技術指標 汽 車 試 驗 室 溫度(℃) -20 占地面積(m2) 22 容積(m3) 50.2 裝機額定功率(kw) 10.56 室外機型號 OF-12*1 室內機型號 DD-45*2 電源 3相 380V±5% 化霜電加熱功率(kw) 5.4 機組冷卻方式 風冷 制冷量(kw) 12.57 三、技術路線（研究方法）調研和查閱資料 確定低溫實驗室整體結構布局設計方案 確定發(fā)動機試驗臺及臺架整體布置 確定低溫試驗室溫度控制設計布置 進行冷凍負荷計算 對房架結構進行ansys受力分析 運用CAD完成設計圖紙，寫說明書 四、進度安排 1、調研、資料收集，完成開題報告 第1、2周 2、實驗室調研，完成實驗室整體布局，考慮到功能因素（性能檢測、數(shù)據(jù)分析）第3周 3、設計發(fā)動機臺架及定位：第4周 4、實現(xiàn)實驗室溫度控制功能，完成熱交換計算，繪制設計圖紙第5、6周 5、完成整車性能試驗設計，撰寫說明書 第7周 6、完善確定設計方案，進行計算設計，繪制圖紙 第8周 7、完成設計圖紙 第9周 8、撰寫設計說明書、實現(xiàn)設計功能，進行校核分析。第10周 9、完成設計說明書的撰寫 第11周 10、設計審核、預答辯、修改 第12周、第13、14周、第15周、第16周 11、畢業(yè)設計答辯 第17周 五、參考文獻 1、 期刊類：道路與公路類，筑路機械或工程機械類，交通工程類，有關大學學報等（五年內） 2、 科技圖書和教材：機械設計類、制圖類、及相關專業(yè)書； 3、 設計手冊：機械設計手冊等； 4、 網(wǎng)絡資源：檢索關鍵詞；汽車低溫試驗室； 5、發(fā)動機試驗理論與實踐 其它：相關產品廣告，參觀有關產品展覽會。 六、備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)論文指導教師評分表 學生姓名 劉宇 院系 汽車與交通工程 專業(yè)、班級 車輛工程B07-11班 指導教師姓名 鮑宇 職稱 高級實驗師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 汽車低溫試驗室設計 序號 評 價 項 目 滿分 得分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合程度，綜合訓練情況；題目難易度 10 2 題目工作量；選題的理論意義或實際價值 10 3 查閱文獻資料能力；綜合運用知識能力 15 4 研究方案的設計能力；研究方法和手段的運用能力；外文應用能力 25 5 文題相符程度；寫作水平 15 6 寫作規(guī)范性；篇幅；成果的理論或實際價值；創(chuàng)新性 15 7 科學素養(yǎng)、學習態(tài)度、紀律表現(xiàn)；畢業(yè)論文進度 10 得 分 X= 評 語：（參照上述評價項目給出評語，注意反映該論文的特點） 工作態(tài)度： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 研究能力或設計能力：強□ 較強□ 一般□ 較弱□ 很弱□ 工作量： 大□ 較大□ 適中□ 較少□ 很少□ 規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 成果質量（研究方案、研究方法、正確性）： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 其他： 指導教師簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計指導教師評分表 學生姓名 劉宇 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程 B07-11班 指導教師姓名 鮑宇 職稱 高級實驗師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 汽車低溫試驗室設計 序號 評 價 項 目 滿分 得分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合程度，綜合訓練情況；題目難易度 10 2 題目工作量；題目與工程實踐、社會實際、科研與實驗室建設等的結合程度 10 3 綜合運用知識能力（設計涉及學科范圍，內容深廣度及問題難易度）；應用文獻資料能力 15 4 設計（實驗）能力；計算能力（數(shù)據(jù)運算與處理能力）；外文應用能力 20 5 計算機應用能力；對實驗結果的分析能力（或綜合分析能力、技術經濟分析能力） 10 6 插圖（圖紙）質量；設計說明書撰寫水平；設計的實用性與科學性；創(chuàng)新性 20 7 設計規(guī)范化程度（設計欄目齊全合理、SI制的使用等） 5 8 科學素養(yǎng)、學習態(tài)度、紀律表現(xiàn)；畢業(yè)論文進度 10 得 分 X= 評 語：（參照上述評價項目給出評語，注意反映該論文的特點） 工作態(tài)度： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 研究能力或設計能力：強□ 較強□ 一般□ 較弱□ 很弱□ 工作量： 大□ 較大□ 適中□ 較少□ 很少□ 說明書規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 圖紙規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 成果質量（設計方案、設計方法、正確性） 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 其他： 指導教師簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計評閱人評分表 學生 姓名 劉宇 專業(yè) 班級 車輛工程 B07-11班 指導教 師姓名 鮑宇 職稱 高級實驗師 題目 汽車低溫試驗室設計　 評閱組或預答辯組成員姓名 出席 人數(shù) 序號 評 價 項 目 滿分 得分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合程度，綜合訓練情況；題目難易度 10 2 題目工作量；題目與工程實踐、社會實際、科研與實驗室建設等的結合程度 10 3 綜合運用知識能力（設計涉及學科范圍，內容深廣度及問題難易度）；應用文獻資料能力 15 4 設計（實驗）能力；計算能力（數(shù)據(jù)運算與處理能力）；外文應用能力 25 5 計算機應用能力；對實驗結果的分析能力（或綜合分析能力、技術經濟分析能力） 15 6 插圖（圖紙）質量；設計說明書撰寫水平；設計的實用性與科學性；創(chuàng)新性 20 7 設計規(guī)范化程度（設計欄目齊全合理、SI制的使用等） 5 得 分 Y= 評 語：（參照上述評價項目給出評語，注意反映該論文的特點） 回答問題： 正確□ 基本正確□ 基本不正確□ 不能回答所提問題□ 研究能力或設計能力：強□ 較強□ 一般□ 較弱□ 很弱□ 工作量： 大□ 較大□ 適中□ 較少□ 很少□ 說明書規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 圖紙規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 成果質量（設計方案、設計方法、正確性） 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 其他： 　 評閱人或預答辯組長簽字： 年 月 日 注：畢業(yè)設計（論文）評閱可以采用2名評閱教師評閱或集體評閱或預答辯等形式。 畢業(yè)設計答辯評分表 學生 姓名 劉宇 專業(yè) 班級 車輛工程 B07-11班 指導 教師 鮑宇 職 稱 高級實驗師 題目 汽車低溫試驗室設計 答辯 時間 月 日 時 答辯組 成員姓名 出席 人數(shù) 序號 評 審 指 標 滿 分 得 分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合程度，綜合訓練情況，題目難易度、工作量、與實際的結合程度 10 2 設計（實驗）能力、對實驗結果的分析能力、計算能力、綜合運用知識能力 10 3 應用文獻資料、計算機、外文的能力 10 4 設計說明書撰寫水平、圖紙質量，設計的規(guī)范化程度（設計欄目齊全合理、SI制的使用等）、實用性、科學性和創(chuàng)新性 15 5 畢業(yè)設計答辯準備情況 5 6 畢業(yè)設計自述情況 20 7 畢業(yè)設計答辯回答問題情況 30 總 分 Z= 答辯過程記錄、評語： 自述思路與表達能力：好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 回答問題： 正確□ 基本正確□ 基本不正確□ 不能回答所提問題□ 研究能力或設計能力：強□ 較強□ 一般□ 較弱□ 很弱□ 工作量： 大□ 較大□ 適中□ 較少□ 很少□ 說明書規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 圖紙規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 成果質量（設計方案、設計方法、正確性） 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 其他： 　 答辯組長簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）成績評定表 學生姓名 劉宇 性別 男 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè) 車輛工程 班級 B07-11班 設計（論文）題目 汽車低溫試驗室設計 平時成績評分（開題、中檢、出勤） 指導教師姓名 職稱 指導教師 評分（X） 評閱教師姓名 職稱 評閱教師 評分（Y） 答辯組組長 職稱 答辯組 評分（Z） 畢業(yè)設計（論文）成績 百分制 五級分制 答辯委員會評語： 答辯委員會主任簽字（蓋章）： 院系公章： 年 月 日 注：1、平時成績（開題、中檢、出勤）評分按十分制填寫，指導教師、評閱教師、答辯組評分按百分制填寫，畢業(yè)設計（論文）成績百分制=W+0.2X+0.2Y+0.5Z 2、評語中應當包括學生畢業(yè)設計（論文）選題質量、能力水平、設計（論文）水平、設計（論文）撰寫質量、學生在畢業(yè)設計（論文）實施或寫作過程中的學習態(tài)度及學生答辯情況等內容的評價。 優(yōu)秀畢業(yè)設計（論文）推薦表 題 目 汽車低溫試驗室設計 類別 學生姓名 劉宇 院（系）、專業(yè)、班級 汽車與交通工程學院、車輛工程、07-11班 指導教師 鮑宇 職 稱 高級實驗師 設計成果明細： 答辯委員會評語： 答辯委員會主任簽字（蓋章）： 院、系公章： 年 月 日 備 注： 注：“類別”欄填寫畢業(yè)論文、畢業(yè)設計、其它 本科學生畢業(yè)設計 汽車低溫試驗室設計 系部名稱： 汽車與交通工程學院 專業(yè)班級： 車輛工程 B07-11班 學生姓名： 劉宇 指導教師： 鮑宇 職 稱： 高級實驗師 黑 龍 江 工 程 學 院 二○一一年六月 The Graduation Design for Bachelor's Degree Automobile Cryogenic Lab Design Candidate：Liuyu Specialty：Vehicle Engineering Class：B07-11 Supervisor：Advanced laboratory. Baoyu Heilongjiang Institute of Technology 2011-06·Harbin 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 摘 要 汽車經過百年的發(fā)展已經走入千家萬戶，汽車不再是奢侈品而是人類現(xiàn)代化的一個標志，人們對于汽車的各項功能要求越來越高，汽車的使用范圍越來越廣泛，在世界的各個角落都有汽車的身影，汽車在寒冷地帶的使用對發(fā)動機是一個嚴峻的考驗。 機動車輛因氣候寒冷將會造成燃油汽化性能差、潤滑油粘度增大、蓄電池工作能力差（端電壓低）等問題，使發(fā)動機啟動困難嚴重影響了車輛的正常工作，尤其是發(fā)動機，長時間在低溫環(huán)境下工作會產生如下危害縮短發(fā)動機的使用壽命：發(fā)動機的功率下降、油耗增加、輪胎強度減弱、潤滑油質量降低、其它附屬器件變硬變脆，使行車條件明顯變差，由于我國在冬季大部分地區(qū)都處在較寒冷的地區(qū)，因此這些故障現(xiàn)象表現(xiàn)的尤為突出，低溫冷啟動也是發(fā)動機一個重要的指標，低溫試驗室對于汽車發(fā)動機在低溫環(huán)境中運行狀態(tài)進行有效的動態(tài)模擬分析對比得出改進數(shù)據(jù)以便于汽車的改進升級，低溫試驗室對于汽車的未來發(fā)展有重要的意義。 文中介紹了結合黑龍江工程學院汽車工程中心現(xiàn)有場地條件進行設備布置安裝調試，對整車性能檢測設備選用布局、發(fā)動機測功機檢測設備選用布局、冷凍負荷計算、制冷設備選用、試驗功能體現(xiàn)等進行了詳細說明，并對不同選擇方案進行了比較分析，保證了設計的合理性、先進性及實用性，敘述了在選用設備時出現(xiàn)的問題及相關設備的工作原理。 關鍵詞：低溫試驗室；整車低溫性能檢測；發(fā)動機測功機；冷凍負荷；底盤測功機 ABSTRACT Car through a century of development has into households, cars are no longer a luxury but a sign of modern human beings, people of the functional requirements for the car increasing, more and more extensive use of the car in the world every corner of the figure has a car, used car in the cold zone of the engine is a severe test. Motor vehicle fuel due to cold weather will cause vaporization of poor performance, lubricating oil viscosity, the battery working poor (low voltage) and other issues, the engine difficult to start seriously affected the normal operation of the vehicle, especially the engine, for a long time work at low temperatures will produce the following hazards shorten the life of the engine: the engine power down, fuel, tires weakening of the lower quality lubricants, and other ancillary devices hard brittle, so that driving conditions deteriorated significantly, due to China's in most parts of the winter in colder areas, so the performance of these symptoms are particularly prominent, low-temperature cold-start engine is also an important indicator of low-temperature laboratory for the car engine running at a low temperature environment for effective analysis and comparison of the dynamic simulation Improved data obtained for the improvement in car upgrades, low temperature test chamber for the car of the future development of important significance. This paper introduces the combination of Heilongjiang Institute of Vehicle Engineering Laboratory automotive temperature conditions of the existing site layout equipment installation and commissioning, performance testing equipment used on the vehicle layout, the engine dynamometer testing equipment used layout, cooling load calculations, selection of refrigeration equipment, test functions reflect such a detailed description of the different options and a comparative analysis to ensure the rational design, advanced and practical, described in the selection of equipment problems and related equipment works. Keywords: Low-temperature laboratory；vehicle low temperature performance testing；engine dynamometer； cooling load；chassis dynamometer I 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒 論 1 1.1 研究背景及意義 1 1.2現(xiàn)有布置條件 1 1.2.1場地布置條件 1 1.2.2主要技術要求 1 1.3國內外汽車發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.3.1國外汽車發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.3.2中國汽車發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.4汽車低溫試驗室發(fā)展趨勢 3 1.5本文課題研究的主要內容與技術路線 3 第2章 低溫試驗室功能實現(xiàn)及計算 5 2.1冷凍負荷計算 5 2.1.1滲入熱計算 5 2.1.2試驗車排熱量計算 6 2.1.3發(fā)動機排熱量計算 7 2.1.4通風換熱量及操作熱量計算 8 2.1.5其它設備熱量計算 9 2.2制冷時間計算 9 2.3制冷設備的設計與選用 10 2.3.1制冷系統(tǒng)形式的選擇 10 2.3.2壓縮機的選擇 10 2.3.3制冷設備的選擇 10 2.3.4溫控設備選用 10 2.4 本章小結 10 第3章 汽車低溫試驗室布局設計方案 12 3.1設計方案的背景條件 12 3.2試驗室布局的確定 12 3.3布局設計方案的確定 13 3.4其它附屬設備 14 3.4.1簡易起重機 14 3.4.2保溫門的設計 15 3.4.3保溫材料 15 3.5 本章小結 15 第4章 發(fā)動機性能檢測設備布置 16 4.1發(fā)動機性能檢測試驗臺組成 16 4.2發(fā)動機的選擇 16 4.2.1發(fā)動機基本參數(shù) 16 4.2.2發(fā)動機其它參數(shù) 16 4.3發(fā)動機測功機的選用 16 4.3.1發(fā)動機測功機分類 16 4.3.2各發(fā)動機測功機特點 16 4.3.3電渦流測功機的選用 16 4.3.4電渦流測功機主要用途 17 4.3.5電渦流測功機結構組成與工作原理 17 4.3.6電渦流測功機主要技術指標 18 4.3.7電渦流測功機的安裝與校正 19 4.3.8測功器的校正 21 4.3.9電渦流測功機安裝尺寸表 23 4.3.10聯(lián)軸器聯(lián)接尺寸 24 4.4測功機固定螺栓的校核 25 4.4.1螺栓的切向受力分析 25 4.4.2螺栓的軸向受力分析 26 4.5地腳螺栓的校核 28 4.5.1螺栓的切向受力分析 28 4.5.2螺栓的軸向受力分析 29 4.6臺架鋼板連接螺栓校核 31 4.6.1螺栓的切向受力分析 31 4.6.2螺栓的軸向受力分析 32 4.7 發(fā)動機定位螺栓校核 34 4.7.1螺栓的切向受力分析 34 4.7.2螺栓的軸向受力分析 35 4.8 本章小結 37 第5章 整車性能檢測試驗臺設備布置 38 5.1整車性能試驗臺的組成 38 5.2試驗車的選用 38 5.3底盤測功機設計選用 38 5.3.1底盤測功機分類形式 38 5.3.2底盤測功機功能? 38 5.3.3底盤測功機技術要求 39 5.3.4滾筒設計要求 39 5.3.5滾筒中心距 39 5.3.6滾筒表面徑向圓跳動量 40 5.3.7實驗室選用底盤測功機型號 41 5.4 本章小結 42 第6章 試驗功能體現(xiàn) 43 6.1發(fā)動機試驗功能體現(xiàn) 43 6.2整車檢測試驗功能體現(xiàn) 45 6.3檢測輸出設備型號的選擇 47 6.4本章小結 48 結論 49 參考文獻 50 致謝 51 附錄A 52 附錄B 58 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 第1章 緒 論 1.1 研究背景及意義 低溫環(huán)境可以對機械、車輛、兵器、電子、儀器儀表等各類地面設備的性能和工作可靠性產生不良影響, 隨著生產與科學技術的發(fā)展, 這一問題已越來越受到人們的重視。雖然低溫環(huán)境模擬投資多、能耗大, 但由于其對國民經濟和國防軍事工業(yè)發(fā)展的重要性, 各先進國家都十分重視, 不惜投人大量財力建設大中型低溫環(huán)境試驗室。制冷及低溫工程學科主要是研究獲得、并保持低于環(huán)境溫度的原理與方法，實現(xiàn)該條件所需要的儀器和設備，以及研究低于環(huán)境溫度的條件下工程應用。根據(jù)溫度的不同，它又可劃分為制冷工程和低溫工程兩個領域，前者涉及低于120K的問題，后者涉及高于120K的問題。低溫工程與國民經濟和人民生活密切相關，隨著我國國民經濟的發(fā)展，它的地位越顯重要。是航空航天、車輛實驗、氣體工業(yè)、生物醫(yī)學工程等領域的重要基礎支撐，低溫工程在機械、冶金、以及航天技術等諸多領域中有著廣泛的應用。制冷低溫設備與系統(tǒng)，凍結和凍干過程機理，低溫生物醫(yī)學技術，冷量儲存及輸送技術，制冷及低溫系統(tǒng)的自動控制及計算機模擬，制冷及低溫工程的測量技術和測試設備，制冷、空調與低溫技術在有關領域中的應用以及節(jié)能，汽車方向的低溫試驗研究對于汽車的發(fā)展有著更為深遠的意義，它能推動汽車擁有更為廣闊的應用空間。 1.2現(xiàn)有布置條件 1.2.1場地布置條件 根據(jù)中華人民共和國國家標準，機動車輛低溫性能試驗規(guī)范，結合現(xiàn)有試驗室場地進行合理布置，現(xiàn)有試驗室場地位于汽車工程中心一樓，現(xiàn)有試驗室面積37.7平方米，長6.5米，寬5.8米，高3米，在現(xiàn)有場地中進行整車性能檢測設備布置、發(fā)動機測功機檢測設備選用布置、制冷設備布置。 1.2.2主要技術要求 試驗環(huán)境溫度按-30℃以下進行，為保證試驗的準確性，被考核的零部件均應達到設計要求，性能參數(shù)調至規(guī)定范圍按汽車的使用說明書或有關技術資料的規(guī)定，選用相應牌號的燃油、機油和冷卻液，并記錄應使用制造商規(guī)定的蓄電池、起動電纜和搭鐵電纜，各線路連接可靠，蓄電池工作良好,試驗車輛準備按GB/T 12534-1990中規(guī)定執(zhí)行，裝載質量按GB/T 12534-1990中規(guī)定執(zhí)行,前排雙人(60Kg/人)，座椅調整至最后位置，車輛加裝所有選裝配置,輪胎氣壓按GB/T 12534-1990中規(guī)定執(zhí)行,在每項試驗前后，需對車輛進行主觀評價，各項指標應符合產品相應規(guī)定,試驗可在低溫環(huán)境（試驗室或自然條件）下進行,靜態(tài)試驗試驗前，試驗車輛應保證在環(huán)境溫度下停放6小時以上，冷透后(油液溫度與環(huán)境溫度一致后)方可試驗,對外觀、表面質量及操縱情況等進行檢查，換檔桿 轉換應靈活、無卡住現(xiàn)象。 1.3國內外汽車發(fā)展現(xiàn)狀 1.3.1國外汽車發(fā)展現(xiàn)狀 當今世界國際汽車工業(yè)結構正在發(fā)生重大重組，由于全球汽車工業(yè)生產能力過剩，產品開發(fā)成本大幅度提高，促使產業(yè)結構調整步伐明顯加快。汽車工業(yè)聯(lián)盟成為世界汽車工業(yè)發(fā)展的潮流，90％以上大汽車公司的“強強聯(lián)合”，使之形成集團優(yōu)勢，更具競爭力。國際汽車市場競爭的實質是現(xiàn)代科技的較量，技術創(chuàng)新能力正成為競爭取勝的關鍵。 受全球性的金融危機影響，世界汽車工業(yè)正面臨著嚴峻的考驗，從北美的汽車巨頭通用、福特、克萊斯勒走向破產的邊緣，到亞洲汽車業(yè)老大豐田汽車出現(xiàn)71年來的首次虧損全球汽車行業(yè)正面臨著前所未有的劇烈震蕩。 　 美國汽車三巨頭瀕臨破產：由于過去幾年的持續(xù)高油價，讓消費者對美國汽車廠商生產的高油耗車型興趣大減。而不斷惡化的經濟和金融環(huán)境給美國汽車業(yè)的銷售和融資帶來巨大壓力。美國汽車業(yè)“三巨頭”通用、福特和克萊斯勒，近來虧損連連?！叭揞^”的高管在美國參議院作證時呼吁政府提供250億美元的緊急貸款，以幫助它們度過危機，免于破產。 1.3.2中國汽車發(fā)展現(xiàn)狀 關于中國汽車產業(yè)的現(xiàn)狀，從兩個角度來說，宏觀角度與微觀角度。宏觀上，中國在2001年12月11日加入了世界貿易組織，國外的廠商陸續(xù)進入了中國市場，使得競爭進一步激烈；微觀上，企業(yè)面臨不得不降價的處境，處在虧損的邊緣，中國加入世貿組織，我國的汽車進口關稅就一直在下調，這是履行WTO的義務，同時也是為了進一步鼓勵競爭，優(yōu)化中國市場。在2004年底，中國的加權平均關稅水平下調到了8.9%。2006年7月1日，我國汽車進口關稅下調到25％。這都是為了履行WTO的義務。同時，中國早在80年代的時候，就已經形成了近百家汽車企業(yè)的混亂局面，所以國家降低關稅，就會下降國外汽車在國內市場的銷售價，使得其更具競爭力，從而使一些比較落后的國內企業(yè)的售價就會相對較高，使得其不得不退出市場，達到優(yōu)化市場的效果。 伴隨著中國的改革開放，很多的國外企業(yè)進入了中國，搞起了合資，本質上就是以技術換市場。這里面有大眾，標致，豐田，奔馳，寶馬等公司。根據(jù)2000年的資料顯示，中國汽車市場份額中97%屬于合資企業(yè)，而20多家國內企業(yè)僅僅占到了3%的市場份額?？梢哉f，中國的汽車企業(yè)就是在夾縫中生存。 在2004年11月22日，東風標致實施降價補償?shù)匿N售策略，引起了中國汽車行業(yè)的軒然大波。從一個側面反映了近幾年中國汽車市場競爭之激烈。好多的廠商也都不得不推出降價的策略，這無疑對于企業(yè)來說是一個不幸。2004年統(tǒng)計資料顯示，中國汽車的虧損面達到了16%之多，除此之外，加入世貿組織后，中國先后推出了關稅下調預期，取消進口配額、實施《汽車品牌銷售管理辦法》、進口車自動許可登記辦法，整車特征辦法，落地征稅政策，允許外商進入汽車服務貿易領域等政策，這無疑對于中國的企業(yè)是一個很大的挑戰(zhàn)。 2009年1～10月，中國汽車產銷首次超過1，000萬輛，分別為1，087.32萬輛和1，089.14萬輛，同比增長36.23%和37.71%。乘用車繼續(xù)保持快速增長，產銷812.86萬輛和819.03萬輛，同比增長42.41%和45.18%；商用車累計產銷超過上年，表現(xiàn)也比較出色，產銷274.46萬輛和270.11萬輛，同比增長20.73%和19.14%。在國家政策支持下以及拉動內需的需要下，2009年中國汽車行業(yè)呈井噴式發(fā)展，全年產量超過美國成為世界第一已成定局，汽車消費也成為2009年GDP保持8%增長率的主要力量。 2009年初通過的汽車產業(yè)調整和振興規(guī)劃做出了這樣的規(guī)劃目標：通過兼并重組，形成2～3家產銷規(guī)模超過200萬輛的大型汽車企業(yè)集團，4～5家產銷規(guī)模超過100萬輛的汽車企業(yè)集團，產銷規(guī)模占市場份額90%以上的汽車企業(yè)集團數(shù)量由目前的14家減少到10家以內。甚至國家已經圈定 “四大四小”，鼓勵一汽、東風、上汽、長安等大型汽車企業(yè)在全國范圍內實施兼并重組；支持北汽、廣汽、奇瑞、重汽等汽車企業(yè)實施區(qū)域性兼并重組。 1.4汽車低溫試驗室發(fā)展趨勢 隨著我國汽車生產技術與產量的快速發(fā)展汽車的普及率大大增加。汽車走進千家萬戶，汽車在寒冷地區(qū)的保有量大大增加，使得汽車低溫試驗室擁有了更重要的作用，汽車低溫試驗室技術越來越成熟正向著高度集成化、系列化、現(xiàn)代化的趨勢發(fā)展。 1.5本文課題研究的主要內容與技術路線 本課題研究的主要技術路線如圖1.1所示。 調研和查閱資料 確定低溫實驗室整體結構布局設計方案 進行冷凍負荷計算 確定低溫倉溫度控制設計布置 確定整車性能檢測設備布置 確定發(fā)動機試驗臺及臺架整體布置 運用CAD完成設計圖紙，寫說明書 圖1.1 技術路線圖 本課題研究的主要內容有： 結合黑龍江工程學院汽車工程中心現(xiàn)有場地，進行汽車低溫試驗室的布置設計，低溫試驗室屬于人工氣候試驗室, 模擬野外低溫環(huán)境, 供汽車及類似產品作低溫起動性能試驗，發(fā)動機檢測試驗臺性能測試及整車性能檢測試驗臺設計，同時規(guī)劃布置低溫實驗倉，達到低溫測試環(huán)境要求。用于檢測整車、發(fā)動機在低溫環(huán)境中運行各參數(shù)變化情況進行數(shù)據(jù)分析比較改進升級零部件，還可以用于進行教學演示功能。 第2章 低溫試驗室功能實現(xiàn)及計算 2.1冷凍負荷計算 對實驗室進行冷凍負荷計算是選擇制冷設備的前提條件，通過冷凍負荷值選用制冷設備，冷凍負荷包括庫體漏熱、設備負荷、通風熱量、操作熱量、制冷設備熱量等。 庫體漏熱也即是滲入熱 高溫熱源的熱量總是以對流、傳導和輻射的形式不斷傳到低溫的冷庫內，這便是滲入熱。為了創(chuàng)造合理的冷藏條件，實驗室必須使用合適的絕熱材料和絕熱結構。實驗室尺寸確定后，影響滲入熱的決定因素便是實驗室的傳熱系數(shù)。 實驗室的傳熱系數(shù)計算公式為： （2.1） 式中 k——低溫試驗室的傳熱系數(shù)，經驗公式k=0.35 2.1.1滲入熱計算 滲入熱計算公式為： （kw） （2.2） 式中 F——為傳熱面積； ——為庫內外溫差℃；1.25為裕度系數(shù)。 滲入熱為： 1.250.3522.7565=646.95（w） 設備熱負荷包括貨物冷卻和發(fā)動機排熱量。 貨物冷卻熱計算公式為： （kw） （2.3） 式中 W——為進貨量單位kg； 、——為進貨焓值和最終焓值； Z——為完全冷卻時間單位h。 貨物冷卻熱為： =3000(30-0)/36008=3.125（kw） 2.1.2試驗車排熱量計算 發(fā)動機所耗燃油的熱量包括轉化為有效功的熱量、傳遞給冷卻介質的熱量、廢氣帶走的熱量、燃料不完全燃燒熱損失和其他熱量損失，根據(jù)內燃機原理熱平衡來確定發(fā)動機排熱量。 發(fā)動機所耗燃油的熱量(kJ/h） 在發(fā)動機中，熱量是由燃料燃燒而產生的，假設燃料完全燃燒，則每小時所發(fā)出的熱量為： = （2.4） 式中 ——是發(fā)動機所耗燃油的熱量（kJ/h）； ——是發(fā)動機每小時的耗油量（kg/h）； ——是燃料低熱值（kJ/kg）。 杰勛百公里耗油為5.56L到9.3L,取6.8L，單位L換算為kg是1L=0.745kg 6.8L為5kg，查表為4.6(kJ/kg） 每小時所發(fā)出的熱量為: =54.6=230000（kJ/h） （2.5） 廢氣帶走的熱量 廢氣帶走的熱量（kJ/h)為： =（）（） （2.6） 式中 、——每小時消耗的燃料量和空氣量（kg/h）； 、——廢氣和空氣的定壓比熱容； ——靠近排氣門處的廢氣溫度（℃）； ——進氣管入口處工質的溫度（℃）。 空燃比為14.7，消耗一升燃料需要14.7kg空氣，所以消耗6.8L燃料需要99.96kg空氣約等于100kg，35℃空氣的定壓比熱容為1.005kJ/(kg.℃),廢氣的定壓比熱容為3.002kJ/(kg.℃),℃，625℃ =（5+100）（2.5625-135）=160387.5（kJ/h） 燃料不完全燃燒熱損失計算公式為: =（1-） = =2300000.15=34500（w） （2.7） 發(fā)動機排熱量=發(fā)動機所耗的燃油量-廢氣帶走的熱量-燃料不完全燃燒熱損失 發(fā)動機排熱量=230000-160387.5-34500=35112.5（kJ/h） 1W=1 35112.5（kJ/h）=9753.47（w） （2.8） 2.1.3發(fā)動機排熱量計算 整車排熱量主要由發(fā)動機排熱量所產生，低溫試驗室所采用的發(fā)動機為五菱所產的DA465Q發(fā)動機，此發(fā)動機排量為1051ml，它與試驗車相比排熱量小熱負荷也小，它的排熱量計算為： 發(fā)動機所耗燃油的熱量(kJ/h） 在發(fā)動機中，熱量是由燃料燃燒而產生的，假設燃料完全燃燒，則每小時所發(fā)出的熱量為： = （2.9） 式中 ——是發(fā)動機所耗燃油的熱量（kJ/h）； ——是發(fā)動機每小時的耗油量（kg/h）； ——是燃料低熱值（kJ/kg）。 使用DA465Q型號的汽車如哈飛路寶綜合路況耗油量為6.0L，單位L換算為kg是1L=0.745kg 6.0L為4.47kg，查表為4.6(kJ/kg） 每小時所發(fā)出的熱量為: =4.474.6=205620（kJ/h） （2.10） 廢氣帶走的熱量 廢氣帶走的熱量（kJ/h)為： =（）（） （2.11） 式中 、——每小時消耗的燃料量和空氣量（kg/h）； 、——廢氣和空氣的定壓比熱容； ——靠近排氣門處的廢氣溫度（℃）； ——進氣管入口處工質的溫度（℃）。 空燃比為14.7，消耗一升燃料需要14.7kg空氣，所以消耗6L燃料需要88.2kg空氣，35℃空氣的定壓比熱容為1.005kJ/(kg.℃),廢氣的定壓比熱容為3.002kJ/(kg.℃),℃，625℃ =（4.47+88.2）（2.5625-135）=141553.42（kJ/h） 燃料不完全燃燒熱損失計算公式為： =（1-） = =2056200.15=30843（w） （2.12） 發(fā)動機排熱量=發(fā)動機所耗的燃油量-廢氣帶走的熱量-燃料不完全燃燒熱損失 發(fā)動機排熱量=205620-141553.42-30843=33223.58（kJ/h） 1W=1 35112.5（kJ/h）=9228.77（w） （2.13） 2.1.4通風換熱量及操作熱量計算 通風換熱量可以忽略在實驗過程中不進行通風換熱。操作熱量包括：開門熱量、照明熱量、操作人員熱量。 開門熱量為=153（w） （2.14） 照明熱量計算公式： =Sqt/h （2.15） 式中 S—單位面積照明熱量； q—庫內地面積； t—開燈時間； h—冷卻時間。 =1020.902/8=52.25（w） 操作人員熱量計算公式： =qnt/h （2.16） 式中 q—每人每小時放熱； n—工作人數(shù)； t—工作時間； h—冷卻時間。 =41022/8=205（w） 2.1.5其它設備熱量計算 冷風機放熱量包括冷風電機放熱和除霜加熱器放熱。 冷風機放熱量計算公式： = （2.17） 式中 —冷風機電機功率； —冷風機個數(shù)； —運轉時間、冷卻時間。 Q==1650（w） 除霜加熱器不計入冷凍熱負荷，其他設備熱負荷包括電腦和底盤測功機，電腦熱負荷近似為300（w）電腦不在低溫倉內不計入冷凍負荷中。 底盤測功機冷凍負荷為：Q=5500（w） 總的冷凍負荷：Q=21085.67（w） 發(fā)動機測功機冷凍負荷為：Q=5000（w）測功機不能承受低溫布置在低溫倉外，不計入總的冷凍負荷。 2.2制冷時間計算 在室溫35℃條件下降到-30℃所需制冷量為： 制冷量=溫差×重量/時間×比熱×設備維護機構 制冷量=652000÷70.821.23=18731（w） （2.18） 當檢測整車低溫性能時，降溫所需制冷量為18731（w），而制冷設備每小時制冷量為26325（w），每小時熱負荷為20535.67（w），制冷設備運行3.24小時即194分鐘可以達到要求的制冷溫度進行試驗。 當檢測發(fā)動機低溫性能時，降溫所需制冷量為18731（w），而制冷設備每小時制冷量為26325（w），每小時熱負荷為14510.97（w），制冷設備運行1.59小時即95分鐘可以達到要求的制冷溫度進行試驗。 2.3制冷設備的設計與選用 2.3.1制冷系統(tǒng)形式的選擇 制冷系統(tǒng)設計成分體式，制冷主機為整體式風冷室外機組，低溫試驗室制冷系統(tǒng)采用冷庫制冷分體機。 2.3.2壓縮機的選擇 根據(jù)總的熱負荷選用德國比澤爾半封閉壓縮機，根據(jù)制冷量選擇4G-20.2型號壓縮機，功率13.975kw，制冷量26325w。 2.3.3制冷設備的選擇 根據(jù)制冷量要求以及冷凍負荷，選用DL-27.4/125冷風機，制冷量27.42kw/h,電機功率1650w。 制冷設備室外機的選擇，根據(jù)制冷量及冷凍負荷選用OF-12型號室外機。 OF-12型號室外機是在中國科學院低溫中心制冷專家的指導下專門為中、小型冷庫開發(fā)的一種模塊化、標準化、簡單化的制冷設備，與傳統(tǒng)的裸露機組相比它具有以下特點：省電、節(jié)能壓縮機，能效比大，制冷效率高，關鍵部件均采用進口名牌優(yōu)質產品，采用L型冷凝器，增大散熱面積，優(yōu)化組合結構，體積小，重量輕，采用流線型風扇葉片，效率高，噪音小。 2.3.4溫控設備選用 溫控器的選擇對于低溫試驗至關重要，溫控器有以下幾個種類：膨脹式，金屬膨脹式和液體膨脹式溫控器，如雙金屬片溫控器，機械式，蒸汽壓力式和氣體吸附式溫控器，如壓力式溫控器，電子式，電阻式和電熱偶式溫控器，如電子恒溫控制器。 比較三個種類的溫控器，雙金屬片溫控器結構簡單、測量精度低、誤差大，壓力式溫控器，價格便宜、測量精度低，電子恒溫控制器應用最為廣泛，它價格適中、測量精度高，誤差小廣泛應用于現(xiàn)代化的溫控試驗中。 室內外通風設施采用意大利小精靈冷庫專用溫控器，此系統(tǒng)為全自動控制無需人工操作，設定溫度后自動運行、自動除霜運行中出現(xiàn)異常情況，報警提示，電控裝置中帶有過流保護、短路保護、缺相、逆相保護等保護功能。整個制冷系統(tǒng)加裝安全保護系統(tǒng)。具備高、低溫報警功能，保證實驗安全。 2.4 本章小結 本章介紹了低溫試驗室功能實現(xiàn)的方法，進行了冷凍負荷計算以及通過冷凍負荷計算確定制冷設備和制冷時間的確定，通過對比分析選擇了溫控器的種類對汽車低溫試驗室的整套制冷設備進行了合理的分析選擇。 第3章 汽車低溫試驗室布局設計方案 3.1設計方案的背景條件 北方冬季，環(huán)境溫度較低，受周圍的環(huán)境溫度以及排氣降噪能量轉換的影響，汽車的排氣管會向外滴水，這是一個很普遍的現(xiàn)象，發(fā)動機起動困難，總成磨損嚴重，機件損壞或腐蝕，燃料潤滑油消耗量增大度低，使蓄電池電解液粘度增加，向極板的滲透能力下降，內阻增加，導致蓄電池的容量和端電壓下降，蓄電池的輸出功率下降，滿足不了起動時對蓄電池功率的要求，使起動機無力拖動發(fā)動機或不能達到最低的起動轉速，低溫起動時，由于蓄電池端電壓低，火花塞的跳火能量小，使發(fā)動機起動困難；此外，冷的可燃混合氣密度大使火花塞電極電阻增大、火花塞電極間有油、水及氧化物等，均可能造成電火花弱，使火花塞跳火能量下降，也會造成發(fā)動機起動困難，低溫試驗室可以模擬出低溫狀態(tài)下汽車的行駛狀態(tài)及各項功能指標的變化從而可以反饋給生產廠家及制造商進行優(yōu)化設計和改進，東北寒冷的冬季，對汽車寒冷地區(qū)的應用性能進行研究，設計出低溫試驗室，進行發(fā)動機性能分析對比實驗，對于解決汽車寒地使用以及緩解交通壓力都有十分重要意義。 3.2試驗室布局的確定 本設計結合黑龍江工程學院汽車工程中心現(xiàn)有場地進行設計，試驗室場地尺寸為：長6.5米，寬5.8米，高3米，在現(xiàn)有場地范圍內進行低溫試驗室的設計布局，低溫試驗室由低溫倉和工作區(qū)域組成，低溫試驗倉用來進行低溫試驗，工作區(qū)域用來進行數(shù)據(jù)分析、整理、輸出以及人員工作。 低溫試驗倉由整車檢測系統(tǒng)、發(fā)動機檢測系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)以及其它附件如簡易天車（電葫蘆），試驗車，及相應臺架等組成，工作區(qū)域由檢測輸出系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及計算機等組成。 整車檢測系統(tǒng)：整車檢測系統(tǒng)是用來模擬汽車在道路條件下運行時的裝置，整車檢測系統(tǒng)的選用要合理要結合場地的現(xiàn)有情況進行分析選用以及需要和檢測車輛的型號綜合考慮。檢測輸出系統(tǒng)：接收汽車在模擬道路條件下運行狀態(tài)參數(shù)并進行分析比對顯示分析結果的設備，檢測輸出系統(tǒng)的選用要求是要精準的進行分析比較它接關系到檢測數(shù)值的精度以及準確度。發(fā)動機檢測系統(tǒng)：發(fā)動機檢測系統(tǒng)是用來接收發(fā)動機在各工況運行時各參數(shù)的變化值并進行分析對比。制冷系統(tǒng)：制冷系統(tǒng)的作用是給汽車低溫試驗室提供制冷環(huán)境使實驗室的環(huán)境溫度達到要求的規(guī)定值。保溫結構：用來隔熱隔冷保護制冷環(huán)境的產生效果并提高制冷功效。電葫蘆：用來移動發(fā)動機其它及實驗設備，由于實驗室中的實驗設備質量比較大，移動有危險性所以采用電葫蘆進行移動吊裝，既能保證移動速率又能提高安全性。 試驗車的選用應具有代表性和實用性，本試驗室采用長安杰勛汽車，首款杰勛是量產混合動力轎車，杰勛是國家863計劃“電動汽車重大項目”的主要組成部分，經過長達六年的艱苦攻關，杰勛研發(fā)成功，并且成為具有世界先進水平的量產車型?！碍h(huán)保、節(jié)能、讓汽車可持續(xù)”是杰勛hev的設計理念，整車油耗比傳統(tǒng)汽車低20%以上，排放限值滿足國ⅳ標準。在底盤測功實驗室有杰勛在試驗不沖突時一臺車可以用作多個試驗這樣又可以節(jié)約經費，其它附屬設備的選用也有重要意義，包括加熱器、冷庫門等它們也是實現(xiàn)低溫試驗室功能的重要環(huán)節(jié)。 3.3布局設計方案的確定 在現(xiàn)有場地進行布置要求設備要小巧高效布局合理。 低溫試驗室整體布置尺寸為：長6.5米，寬6.3米，高3米，在現(xiàn)有場地進行布置，布置的場地分為兩部分一部分為工作區(qū)域，尺寸為：長6.5米，寬2.8米，高3米。 另一部分為低溫試驗倉它布置在低溫試驗室的一側低溫試驗倉尺寸為：長6.5米，寬3.5米，高3米，對其進行密封布置建筑墻壁。 設計方案一： 將整車檢測設備布置在實驗室內部里側將發(fā)動機測功機布置在門口，檢測輸出裝置布置在中間冷風機掛在墻內測。 這樣布置的優(yōu)缺點：使得工作人員有更大的活動空間，但布置結構過于緊湊不利于試驗，對于設計結構的精度也會造成一定的影響，檢測輸出設備無法承受低溫。 設計方案二： 將整車布置在門口檢測分析設備布置在最里側，發(fā)動機測功系統(tǒng)布置在中間。 這樣布置的優(yōu)缺點：有利于試驗的進行，但工作人員進出受到一定的影響。 設計方案三： 將整車檢測設備布置在一側發(fā)動機測功系統(tǒng)也布置在其后部檢測分析設備布置在工作區(qū)域。 這樣布置的優(yōu)缺點：最為合理工作人員的活動空間很充足，試驗檢測設備布置也很合理檢測設備不沖突布局緊湊，試驗車停放方便是最為理想的布置方案。 結構布置圖如圖3.1所示： 圖3.1 汽車低溫實驗室結構布置圖 3.4其它附屬設備 3.4.1簡易起重機 簡易起重機簡稱電葫蘆是一種起重設備，它將電動機、減速機，鋼絲繩卷筒和行走小車合成一體，經常用于較小的單軌起重天車。電葫蘆具有重量輕、體積小、結構緊湊、運行平衡等優(yōu)點，可以在同一平面上做直的、彎曲的、循環(huán)的架空軌道上使用，也可以在以工字鋼為軌道的電動單梁，手動單梁起重機、橋式起重機、懸掛起重機、懸臂起重機、龍門起重機等起重機上使用。是起升搬運物品最理想的起重設備，電葫蘆分為：微型電動葫蘆、HHXG型環(huán)鏈電動葫蘆、HC型電動葫蘆、DHP型環(huán)鏈電動葫蘆、CD1、MD1型鋼絲繩電動葫蘆等。 電葫蘆的組成，電動葫蘆的組成部分有：電機、傳動機構、卷筒和鏈輪。 電葫蘆工作原理： 電葫蘆中間是鋼絲繩卷筒，用小車懸掛于工字鋼制作的天車大梁上，一端用法蘭固定一臺能夠制動的錐形轉子電動機，用傳動軸將動力傳遞到另一端的減速機。經過減速的動力傳遞給鋼絲繩卷筒，帶動吊鉤起重。 行走小車是一個小錐形轉子電動機，經過減速，動力傳遞給行走輪，小車就能沿著工字鋼行走，如圖3.2所示： 圖3.2 電葫蘆 這個天車在大車的行走裝置的帶動下，就能完成起重和移動定位的任務。電葫蘆也能夠單獨使用。 3.4.2保溫門的設計 保溫門：雙開門，厚度100毫米，門洞尺寸為2.0m×2.0m，門上帶安全逃生裝置，防止人不慎困于庫內，產生危險。 3.4.3保溫材料 試驗室維護結構：采用聚氨酯雙面彩鋼復合板，厚150毫米，容重為40公斤。地面鋪設5毫米厚鋼板。 3.5 本章小結 本章介紹了汽車低溫試驗室總體布局方案的設計，分析對比了三個布局的優(yōu)缺點，選用合理布局以及實驗室所需內部結構。 第4章 發(fā)動機性能檢測設備布置 4.1發(fā)動機性能檢測試驗臺組成 發(fā)動機性能檢測試驗臺由發(fā)動機、發(fā)動機測功機、聯(lián)軸器、試驗臺、發(fā)動機控制設備、檢測輸出設備等組成。 4.2發(fā)動機的選擇 發(fā)動機的選擇：根據(jù)現(xiàn)有試驗室條件采用的發(fā)動機為東安發(fā)動機廠生產的三菱發(fā)動機，發(fā)動機型號為：DA465Q。 4.2.1發(fā)動機基本參數(shù) 適用車型：哈飛中意和民意，滿足國標排放標準工況法GB18352.2-2001 (歐Ⅱ)，產地哈爾濱，技術參數(shù)壓縮比9.0：1型式直列四缸、頂置凸輪軸、電控汽油噴射。 4.2.2發(fā)動機其它參數(shù) 扭矩83N?m（3000~3500r/min），額定轉速5200r/min，最大功率38.5kw（5200r/min）排量1051ml，行程78mm，缸徑65.5mm，規(guī)格1056mm× 629mm×446mm。 4.3發(fā)動機測功機的選用 4.3.1發(fā)動機測功機分類 發(fā)動機測功機分為水力測功機、直流電力測功機、電渦流測功機、交流電力測功機等。 4.3.2各發(fā)動機測功機特點 水力測功機：水力測功機工作時噪音大，而且在轉速高、制動扭矩小的區(qū)段幾乎不能穩(wěn)定工作，應用較少。 直流測功機：直流測功機結構上存在機械轉向器和電刷，造價偏高，維護困難，壽命短等，導致在高速測功系統(tǒng)中難以廣泛應用。 交流電力測功機：交流電力測功機測功范圍小，轉矩控制響應慢，測量精度低。 電渦流測功機：電渦流測功機結構簡單維護容易，價格便宜，精度高穩(wěn)定性好占地面積小易于安裝等優(yōu)點。 綜合以上分析選用電渦流測功機進行發(fā)動機低溫試驗。 4.3.3電渦流測功機的選用 電渦流測功機主要特點： 結構簡單操作維護方便，制動力矩大，測試精度高，工作穩(wěn)定，轉動慣量小，動態(tài)響應速度快，與測控系統(tǒng)配套，可實現(xiàn)自動化操作。 選用電渦流測功機進行發(fā)動機功率的檢測。 綜合考慮所需測量發(fā)動機的功率以及今后的設備儲備性選用GW系列的GW63測功機。 4.3.4電渦流測功機主要用途 GW系列電渦流測功機作為一種負載主要是用來測量動力機械各種特性的試驗設備。本機適用于內燃機、中、小型功率電機、汽車傳動部件、燃氣輪機、水輪機、工程機械、林業(yè)、礦山、石油鉆采等機械的性能試驗，也可作為其它動力設備的吸功裝置。 電渦流測功機命名方法如圖4.1所示： 圖4.1測功機命名方法 低溫試驗室采用GW系列電渦流測功機，GW為盤式感應測功機系列，GWD 系列為低速大扭矩盤式感應電渦流測功機系列。 4.3.5電渦流測功機結構組成與工作原理 GW系列電渦流測功機主要由旋轉部分（感應體）、擺動部分（電樞和勵磁部分）、測力部分和校正部分組成。 其結構簡圖見4.2所示，由結構簡圖可知，感應體形狀猶如直齒輪，產生渦流地方在導磁渦流環(huán)的孔壁上。勵磁繞組通上直流電后，則圍繞勵磁繞組產生一個閉合磁通。當感應體被原動機帶動旋轉時，氣隙磁密隨感應體的旋轉而發(fā)生周期性變化，在渦流環(huán)孔壁表面及一定深度范圍內將產生渦流電勢，并產生渦流，該渦流所形成的磁場又與氣隙磁場相互作用，就產生了制動轉矩。該轉矩通過外環(huán)及傳力臂傳至測力裝置上，由力傳感器將力的大小轉換成電信號輸出，從而達到測轉矩的目的。 轉速測量采用非接觸式的磁電式轉速傳感器，將轉速信號轉換成電信號。 1 感應盤 2 主軸 3 聯(lián)軸器 4 勵磁線圈 5 冷卻室 6 氣隙 7 出水管道 8 油杯 9 測速齒輪 10 軸承座 11 進水管道 12 支撐環(huán) 13 外環(huán) 14 底座 圖4.2 GW電渦流測功機結構簡圖 電渦流測功機工作原理： 測功機是根據(jù)作用力矩與反作用力矩大小相等方向相反的原理來測量扭矩，因此所測扭矩可以通過作用在測功器上的旋轉力矩（即制動器外殼反力矩）來指示，制動器調節(jié)原動機的載荷，并同時把所吸收的原動機功率轉換為熱能，經水冷卻后帶走熱量。 4.3.6電渦流測功機主要技術指標 冷卻介質：淡水。 冷卻水壓：0.04～0.1Mpa。 測功機出水溫度：低于55℃，根據(jù)出水溫度調節(jié)水壓，當出水溫度升高時，可適當加大水壓使出水溫度降低。 冷卻水流量：進水溫度為 20℃時，2.7LkW/h 工作方向：左旋或右旋，連續(xù)工作。 扭矩測量精度：±0.2~0.3%FS 轉速測量精度：±1r/min 扭矩測量傳感器：應變式拉壓力傳感器 轉速測量傳感器：60脈沖磁電式轉速傳感器 GW系列電渦流測功機及GWD系列電渦流測功機主要技術指標見表4.1和表4.2所示： 表4.1 GW系列電渦流測功機主要技術參數(shù) 型號 額定吸收功率KW 額定扭矩N.m 額定扭矩轉速r/min 最高轉速r/min 轉動慣量kgm2 最大勵磁電壓V 最大勵磁電流A GW6 6 25 2000 14000 0.003 90 3 GW10 10 50 2000 13000 0.01 90 3 GW16 16 70 2000 13000 0.02 90 3 GW25 25 120 2000 11000 0.05 90 3 GW40 40 160 2000 10000 0.1 90 3 GW63 63 250 2000 9000 0.18 90 3 GW100 100 400 2000 8500 0.32 120 4 GW160 160 600 2000 8000 0.52 120 4 GW250 250 1100 2000 7000 1.8 120 4 GW300 300 1600 2000 6000 2.7 120 4 GW400 400 2200 2000 5000 3.6 120 4 GW450 450 2500 2000 4800 4.3 120 6 GW630 630 4000 2000 4000 5.3 120 8 表4.2 GWD系列電渦流測功機主要技術參數(shù) 型號 額定吸收功率KW 額定扭矩N.m 額定扭矩轉速r/min 最高轉速r/min 轉動慣量kgm2 最大勵磁電壓V 最大勵磁電流A GWD63 63 250 1000 9000 0.18 90 3 GWD100 100 400 1000 8500 0.32 120 4 GWD160 160 600 1000 8000 0.52 120 4 GWD250 250 1100 1000 7000 1.8 120 4 GWD300 300 1600 1000 6000 2.7 120 4 GWD400 400 2200 1000 5000 3.6 120 4 GWD450 450 2500 1000 4800 4.3 120 6 GWD630 630 4000 1000 4000 5.3 120 8 跟據(jù)發(fā)動機功率以及今后設備儲備能力選用GW-63測功機。 4.3.7電渦流測功機的安裝與校正 測功機使用時要牢固安裝在混凝土基礎上，按要求接上冷卻水進水與回水管，聯(lián)結控制儀器與測功機的信號線，控制線方能使用，測功機底座上平面四角有螺孔，用戶吊裝時，在螺孔中擰入吊環(huán)，注意起吊繩不能碰上拉壓力傳感器，測功機臺架的安裝基礎如圖4.3所示，為了保持測功機與發(fā)動機聯(lián)接的穩(wěn)定可靠，測功機與發(fā)動機最好安裝在同一塊底板上。安裝的水泥基礎應足夠堅固、牢靠，既能承受靜載荷也能承受動載荷，底板安裝面應用水平儀校正。 圖4.3 測功機安裝基礎 供水系統(tǒng) 電渦流測功機所吸收功率所產生的熱量除極少部分通過外殼自然散去，絕大部分的熱量集中在內部的導磁環(huán)組件上。從圖1GW電渦流測功機結構簡圖中可以見到，在測功機導磁環(huán)組件的后部開有多條供冷卻水流動的槽，來自外部水池的冷卻水流過水槽與導磁環(huán)組件進行熱交換，被加熱的水經出水管流回水池，經冷卻塔散熱后可循環(huán)利用。 電渦流測功機在安裝時應把與測功機連接的進、出水管預埋在臺架基礎內，留出管接頭并在進水管上安裝一個手動閥門。測功機管路的布置可參考圖4.4。 圖4.4 發(fā)動機控制系統(tǒng)平面布置圖 冷卻水是電渦流測功機工作時的重要安全保障。安裝時一定要把規(guī)定尺寸的水管接到測功機的進、出水口，在進水口串接一只0~0.1Mpa電接點壓力表，并要試通水，檢查供水系統(tǒng)是否漏水，水壓、水流量是否達到規(guī)定數(shù)值，冷卻水報警保護系統(tǒng)是否起作用。電接點壓力表的常閉觸點，兩點分別接到勵磁電源插座的①④腳，壓力表調至0.02Mpa位置即無水時，兩觸點為導通，有水時并水壓超過0.02Mpa時兩觸點為常開。為保證測功機能長期正常工作，建議在循環(huán)水中加入G1阻垢劑，以防止測功機長期使用后冷卻室內結垢影響冷卻效果，造成測功機損壞。測功機進水處應安裝過濾器，以防異物混入，測功機冷卻水應是淡水。 GW系列電渦流測功機用水量見圖4.5所示： 圖4.5 GW 系列電渦流測功機用水量表 4.3.8測功器的校正 測功機安裝完畢在使用前應進行嚴格的校正，為保證測量精度，一般每半年校正一次。若有異常情況，則隨時予以校正檢查。測功機校正裝置在有訂貨時隨機附帶的，它包括一套臂桿和一套相當于測功機滿量程的牛頓砝碼（本機所備砝碼為國家標準四等精度砝碼），用戶可按以下步驟對測功機進行校正。 圖4.6 測功機標定裝置安裝示意圖 1、如圖4所示將隨機附帶的校正臂安裝在測功機上 2、在加砝碼前先校正儀表的零點 3、在臂桿的托盤上加上滿量程的砝碼 4、校正儀表的滿度 5、減下全部砝碼，檢查儀表顯示是否為“0” 6、在托盤上加上一塊砝碼，觀察儀表扭矩顯示值與砝碼值的誤差 7、依次加砝碼至滿量程并觀察儀表扭矩顯示值與砝碼值的誤差 8、依次減砝碼至零并觀察儀表扭矩顯示值與砝碼值的誤 儀表顯示值與砝碼實際值的讀數(shù)誤差不超過測功機滿量程扭矩的0.2-0.4% 即為合格。 9、校正完畢卸下校正臂桿，打開進水閥門，重新校正儀表零點測功機即可使用測功機校正時如發(fā)現(xiàn)精度達不到技術指標規(guī)定的要求，請參閱本說明書“測功機維護與保養(yǎng)”一節(jié)。 測功器的使用 在啟動被測動力機械前，首先檢查測功機與發(fā)動機的聯(lián)結是否可靠，對中精度是否超過±0.02mm，傳動軸、聯(lián)軸器的緊固螺栓是否擰緊，安全防護罩是否裝上。檢查完畢可按以下步驟進行操作： 1．使與測功機配套的測控儀表，如FC2000或CGK系列發(fā)動機自動測控系統(tǒng)的測功機控制單元處于恒電流或恒扭矩控制方式，把設定值設置為零，被測動力機械應在接近于零負荷下啟動。 2．打開進水閥門，冷卻水通過進水閥和壓力控制器進入測功的冷卻室，由于壓力控制器的保護作用，當水壓低于0.02Mpa時，勵磁電流是不能加到測功機的勵磁線圈上的，此時測功機不吸收功率。 3．根據(jù)被測機械的試驗規(guī)范，改變FC2000或CGK系列發(fā)動機自動測控系統(tǒng)控制單元的控制方式和數(shù)字設定指示值，電渦流測功機會自動跟隨勵磁電流的大小改變負荷，起到吸功、測功的目的。 4．當負荷增大時，應注意檢查測功機出水溫度不超過55℃，若測功機出水溫度超過55℃，此時應加大進水量或加大進水壓力，使測功機出水溫度降低。 5．試驗完畢應使勵磁電流為零，卸去負荷后再關閉被測動力機械、關閉進水閥門，停止供水系統(tǒng)的循環(huán)。 GW/GWD6—25系列電渦流測功機接線盒插座各腳接線勵磁電流插座為： 1、4 腳：接水壓開關 2 腳（+），3