我們都知道，汽車靠旋轉的車輪與地面摩擦，產生了推動汽車前進的摩擦力，驅動汽車在道路上奔馳。底盤測功機（轉鼓）的橫空出世將道路帶進了試驗室，進而從測試精度到試驗效率，全面引領了汽車測試研發的新高度。由于底盤測功機可以模擬汽車在真實道路上的行駛狀態，業內人士也笑稱其為“汽車跑步機”，本期作者將為您解讀汽車環境風洞中的“汽車跑步機”。

底盤測功機，俗稱“轉鼓”，作為汽車在試驗室中模擬實際道路行駛所必備的測試設備之一，廣泛用于汽車環境風洞、排放試驗室、耐久試驗室、NVH試驗室、電磁兼容試驗室等。汽車環境風洞中使用的轉鼓可以說是其中最復雜、功能最全面的一套系統，對試驗室的要求也非常高。

轉鼓運行原理

轉鼓主要是通過模擬電慣量來模擬車輛的道路行駛阻力。

首先我們假設車輛的重量全部集中在四個車輪上，于是車輪的旋轉慣量就代表了整車的運動慣量，通過轉鼓電機驅動的滾筒具有一個基礎慣量，該基礎慣量可以通過驅動電機附加一個電模擬慣量，如果車輪的旋轉慣量與滾筒基礎慣量不一致的話，驅動電機可以施加一個正的或者負的電慣量，以保證滾筒的模擬慣量與車輪慣量相等。

由于滾筒表面涂有與路面摩擦系數相同的特殊涂層，這樣車輛就具有與真實路面上相同的道路行駛阻力，因此轉鼓可以準確地模擬車輛在道路上的運動。

車輛車輪滾動受力示意圖

轉鼓結構組成

轉鼓通常是安裝在試驗室地坑內，在試驗室地面上看到的轉鼓表面只是它的冰山一角，在轉鼓地坑中隱藏著兩個或者四個巨大的滾筒，通常直徑在48英寸到78英寸之間。

轉鼓一般由滾筒、驅動電機、表面蓋板、移動蓋板、移動導軌、車輛對中裝置、控制系統等組成，如下圖所示。

車輛在轉鼓上是通過某種固定裝置來固定的，該固定裝置具有多種形式，比如鏈條式、撐桿式、擋板式等等，根據不同的試驗對象選擇合適的固定裝置。

擋板式

鏈條式

撐桿式

轉鼓的分類

根據滾筒尺寸大小，轉鼓可分為：48’，72’，76’等型號。

較小型號的轉鼓具有更好的動態性，但較大型號的轉鼓由于表面相對更平順，具有更真實的路面模擬能力。

根據不同的用途，轉鼓具有多種形式。

按轉鼓滾筒數量劃分，分為單軸轉鼓（兩驅）和雙軸轉鼓（四驅）等。單軸轉鼓只能用于前驅或者后驅車輛試驗，雙軸轉鼓可用于所有驅動形式的車輛試驗。

按電機布置形式劃分，可分為中置電機、偏置電機和獨立四電機形式，中置電機采用一個電機帶動兩個轉鼓，電機安裝在兩個滾筒之間；偏置電機也是采用一個電機帶動兩個轉鼓，但電機安裝在轉鼓一側；獨立四電機就是每個轉鼓具有一個獨立的驅動電機。

風洞中一般采用的是雙軸雙電機或者雙軸四電機。根據試驗需要，轉鼓的前后軸可前后移動，通常為前軸固定后軸移動或者前后軸均可移動，以適應車輛不同的前懸長度和軸距。

轉鼓的作用

轉鼓在環境風洞中的主要作用是模擬汽車在真實道路上的行駛狀態，特別是模擬傳動系統真實的工作狀態，方便汽車工程師對車輛的散熱系統，空調系統等進行測試和研究。

相比道路試驗，在風洞中進行此類試驗具有更高的可重復性，數據獲取便利，效率高效等眾多優勢。

配備轉鼓的汽車風洞將道路搬進了試驗室，提供了全年不間斷高效可控地進行汽車研發測試的可能。

轉鼓在風洞試驗中可模擬的工況

轉鼓除了可模擬常規的道路工況，用以進行排放試驗、加減速試驗、爬坡試驗等，還可適應于風洞中特有的降雨試驗、降雪試驗、高低溫沖擊等氣候試驗。

因試驗工況涉及降雨降雪，風洞中的轉鼓需要進行防水處理，裝配排水系統，采用特別處理的材料。

工況模擬

通常我們會在不同地區駕駛汽車，汽車的行駛情況也不盡相同，如城市內一般是擁堵緩行，城郊地區一般是低速行駛，高速公路上是高速行駛。

因此，轉鼓需要模擬車輛的不同行駛情況，根據車輛的行駛情況作出連續反應。

工況模擬需要轉鼓具備很高的動態響應性能，滾筒與車輪的相對速度差需要控制在很小的范圍內。

排放試驗

進行尾氣排放測試需要轉鼓結合尾氣處理設備，測試車輛在不同工況下的排放情況。

在風洞中進行排放測試相比于環境倉中試驗結果會更可靠，原因在于風洞中的氣流模擬更加接近于真實路面情況，而氣流會間接影響車輛的排放。

加減速試驗

如果要在路面上進行車輛百公里加速或者剎車距離測試，需要到專門的試車場地進行，而且天氣狀況也會影響到測試結果，然而在風洞中，可以不受外界條件的約束，準確的測試車輛加減速性能和制動性能。

試驗中，轉鼓會模擬車輛在道路上相同的阻力，并自動記錄車輛的加速時間或者制動距離以及加速度值等相關參數，數分鐘就可以完成整個測試。

爬坡試驗

轉鼓不僅可以模擬水平道路上車輛的行駛情況，還可以模擬車輛在具有坡度的路面上行駛的工況。

不同坡度大小可以在計算機中自由設置，轉鼓會根據設置的坡度數值模擬相應的爬坡阻力，進而在水平的鼓面上就可以模擬坡道工況了。

雨雪模擬時對轉鼓的保護措施

降雨和降雪試驗是環境風洞中的特有試驗，由于試驗中雨水會直接流向轉鼓表面，因此需要對轉鼓表面進行防水處理，并在轉鼓表面下方安裝排水系統，收集雨水并引導其通過排水管道排出試驗室。