车辆工程毕业设计论文-反力式汽车制动试验台设计(编辑修改稿)

车辆工程毕业设计论文-反力式汽车制动试验台设计(编辑修改稿)内容摘要：

； （ 3）检测数值重复性差：由于驾驶员踩刹车踏板的所用的力不同，每次测试条件很难保证一致，所以每次测得的制动力会有较大的差异。 本章小结 汽车制动性能的检测是汽车检测的重点。 通过对滚筒制动试验台和平板试制动验台的分析，可知滚筒制动试验台和平板制动试验台适用范围不同，反力式滚筒制动试验台所需场地小 ， 设备造价低 ， 测试方便 ， 因此目前成为我国各类检测站测量机动车制动性能的主要设备；平板式制动试验台接近实际道路状况 ， 台面 上制动时车轮的受力情况与路面上制动时车轮的受力情况很相似 ， 使测试结果更接近实际情况 ， 但平板式制动试验台对传感器、检定工具、测试方法等有较严格的要求 ， 使得造价升高、测试难度增加。 反力式滚筒制动试验台测试条件固定，重复性好，结构简单，且因检测车速低，所需驱动功率较小，操作安全性能好 ， 得到广泛应用。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 第 3 章 汽车制动试验台总体方案 引言 制动试验台常见的分类方法有 ： 按测试原理不同，可分为反力式和惯性式两类 ；按试验台支承车轮形式不同，可分为滚筒式和平板式两类 ； 按检测参数不同，可分为测制动力式、测制动距 离式和综合式三种 ； 按试验台的测量、指示装置传递信号方式不同，可分为机械式、液力式和电气式三类 ； 按试验台同时能测车轴数不同，可分为单轴式、双轴式和多轴式三类。 目前国内车辆性能检测站所用制动检验设备多为单轴反力式滚筒制动试验台，还没有广泛采用平板式制动试验台。 本文设计的制动试验台为单轴反力式滚筒制动试验台。 汽车制动试验台总体构成 单轴反力式滚筒制动试验台结构简单、工作可靠、易于控制、通用性好，能测试制动性能的多项指标且便于维修。 试验台的结构如图 3. 1 所示。 它由框架、驱动装置、滚筒装置、测量装置、第三滚 筒 （ 即传感滚筒 ） 和指示与控制装置等组成。 为使试验台能同时检测车轴两端左、右车轮的制动力，除框架、指示与控制装置外，其它装置是分别独立设置的 [12]。 ： 由电动机、减速器和链传动机构组成。 电动机功率的传递是通过减速器内的蜗轮蜗杆传动后传给主动滚筒，主动滚筒又通过链传动机构把功率传给从动滚筒。 减速器与主动滚筒共用一轴，减速器滚筒处于浮动状态，如图 所示。 图 汽车制动试验台的原理图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 图 车轮制动力测试单元 ： 每一车轮制动力测试单元设置一对主、从动滚筒。 每个滚筒的两端分别用滚动轴承与轴承座支承在框架上，且保持两滚筒轴线平行。 滚筒相当于一个活动的路面，用来支承被检车辆的车轮，并承受和传递制动力。 汽车轮胎与滚筒间的附着系数将直接影响制动试验台所能测得的制动力大小。 为了增大滚筒与轮胎间的附着系数，滚筒表面都进行了相应加工与处理，目前采用较多的有下列 5 种 ： （ 1） 开有纵向浅槽的金属滚筒。 在滚筒外圆表面沿轴向开有若干间隔均匀、有一定深度的沟槽，这种滚筒表面附着系数最高可达 ，在制动试验车轮抱死时容易剥伤轮胎。 当表面磨损且沾有油、水时，附着系数将急剧下降。 （ 2） 表面粘有熔烧铝矾土砂粒的金属滚筒。 这种滚筒表面无论干或湿，其附着系数均可达。 （ 3） 表面具有嵌砂喷焊层的金属滚筒。 喷焊层材料选用 NiCrBSi 自熔性合金粉末及钢砂。 这种滚筒表面新的时候其附着系数可达 以上，其耐磨性也较好。 （ 4） 高硅合金铸铁滚筒。 这种滚筒表面带槽、耐磨，附着系数可达 ～ ， 价格便宜。 （ 5） 表面带有特殊水泥覆盖层的滚筒。 这种滚筒比金属滚筒表面耐磨，表面附着系数可达 ～ ， 但表面易被油污与橡胶粉粒附着，使附着系数降低。 滚筒直径与两滚筒间中心距的大小，对试验台的性能有较大影响。 滚筒直径增大有利于改善与车轮之间的附着情况，增加测试车速，使检测过程更接近实际制动状况，但必须相应增加驱动电机的功率。 而且随着滚筒直径增大，两滚筒间中心距也需相应增大，才一能保证合适的安置角。 这样使试验台结构尺寸相应增大，制造要求提高。 有的滚筒制动试验台在主、从动滚筒之间设置一直径较小，既可 自转又可上下摆动的第三滚筒，平时由弹簧使其保持在最高位置。 设置有第三滚筒的制动试验台大都黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 取消了举升装置，在第三滚筒上装有转速传感器。 在检验时，被检车辆的车轮置于主、从动滚筒上的同时压下第三滚筒，并与其保持可靠接触。 控制装置通过转速传感器即可获知被测车轮的转动情况。 当被检车轮制动，转速下降至接近抱死时，控制装置根据转速传感器送出的相应电信号使驱动电动机停止转动，以防上滚筒剥伤轮胎和保护驱动电机。 第三滚筒除了上述作用外，在有的试验台上还作为安全保护装置用，只有当两个车轮制动测试单元的第三滚筒同时被压下时，试验台 驱动电机电路才能接通。 ： 该装置主要由测力杠杆、传感器和测力弹簧等组成，如图 所示。 测力杠杆一端与传感器连接，另一端与减速器连接。 与减速器连接的方式有两种 ： 一种是测力杠杆固定在减速器壳体上 ； 另一种是测力杠杆通过轴承松套在框架的支承轴上，其尾端作用有固定在减速器壳体上的带有刃口的传力臂。 当浮动的减速器壳体前端向下移动时，第一种连接方式的测力杠杆的前端也向下移动 ； 第二种连接方式的测力杠杆，则通过传力臂刃口的作用，前端向上移动，并拉伸测力弹簧 A 和测力弹簧 B。 测力弹簧 A 和 B在不同的测量范围内起作用。 如国产 ZD6000 型制动试验台，制动力在 04000N 范围内弹簧 A 起作用 ； 制动力在 400020xx0N 范围内，弹簧 A 和 B 共同起作用。 安装在测力杠杆前端的传感器，能把测力杠杆的移动或力变成反映制动力大小的电信号，送入指示与控制装置中去。 传感器有自整角电机式、电位计式、差动变压器式或电阻应变片式等多种类型。 （ 即传感滚筒 ） 装置 ： 传感第三滚筒安装在弹簧支撑的浮动臂上，当车轮开上滚筒总成时，左、右两个传感滚筒同时被压下。 通过行程开关和延时继电器的作用，两驱动滚筒相继启动。 驱动滚筒带动车轮旋转，车 轮又带动传感滚筒旋转，它们接触点的线速度相等。 在传感滚上的磁铁转动使转速传感器产生一个电信号，送到控制系统，再换算成与地面接触点的车轮线速度。 当车轮制动时，驱动滚筒的线速度不变，传感滚筒随车轮的线速度发生变化。 该车轮与驱动滚筒作纯滚动时滑移率为零，车轮完全抱死时的滑移率为 10006，当滑移率为 20%的时候，控制系统切断电源，驱动滚筒停止工作，此瞬间测得的车轮制动力最大。 ： 目前制动试验台控制装置都采用电子式。 为提高自动化与智能化程度，控制装置中配置计算机。 指示装置有指针式和数字显示式两种。 带计算机的控制装置多配置数字显示器，但也有配置指针式指示仪表的。 试验台采用电脑式控制装置并配以数字显示器。 主要由计算机、放大器、模数转换器、数字显示器和打印机等组成。 从测力传感器送来的电信号，经直流放大后，送往模数转换器转换成数字量，经计算机采集、存储和处理后，检测结果由数码管显示黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 或打印机打印出来。 制动过程中，当滑移率达到 20%时，计算机发出指令使电机停转，此时制动力最大，同时也防止了轮胎的刮伤。 速器课题 A B 图 反力式滚筒制动试验台的驱动装置和测量装置 制动试验台工作原理 进行车轮制动力检测时，被检汽车驶上制动试验台、车轮置于主、从动滚筒之间，放下举升器 （ 或压下第三滚筒，装在第三滚筒支架下的行程开关被接通 ）。 通过延时电路起动电动机，经减速器、链传动和主从动滚筒带动车轮低速旋转，待车轮转速稳定后驾驶员踩下制动踏板，车轮在车轮制动器的摩擦力矩作用下开始减速旋转。 此时电动机 驱动的滚筒对车轮轮胎周缘的切线方向作用制动力以克服制动器摩擦力矩，维持车轮继续旋转。 与此同时车轮轮胎对滚筒表面切线方向附加一个与制动力方向相反等值的反作用力，在该反作用力形成的反作用力矩作用下，减速器壳体与测力杠杆一起向滚筒转 动相反方向摆动，测力杠杆一端的力或位移经传感器转换成与制动力大小成比例的电信号。 从测力传感器送来的电信号经放大滤波后，送往 A/D 转换器转 换成相应数字量，经计算机采集、存贮和处理后，检测结果由数码管显示或由打印机打印出来。 打印格式与内容由软件设计而定。 一般可以把左、右轮最大制动力、制 动力和、制动力差、阻滞力和制动力一时间曲线等一并打印出来。 在制动过程中，当左、右车轮制动力和的值大于某一值 （ 如 500N） 时， 计算机即开始采集数据，采集过程所经历时间是一定的 （ 如 3s）。 经历了规 定的采集时间后，计算机发出指令使电动机停转，以防止轮胎剥伤。 在有第三滚筒的制动试验台上，在制动过程中第三滚筒的转速信号黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 由传感器转变成电信号后输入计算机，计算车轮与滚筒之间的滑动率。 当滑动率达到一定值 （ 如 25%） 时，计算机发出指令使电动机停转。 如车轮不驶离制动台，延时电路将电动机关闭 35s 后又自动起动。 检测过程结束 ，车辆即可驶出制动试验台。 由于制动力检测技术条件要求是以轴制动力占轴荷的百分比来评判的，对总质量不同的汽车来说是比较客观的标准。 为此，除了设置制动试验台外，还必须配备轴重计或轮重仪，有些复合式滚筒制动试验台装有轴重测量装置。 其称重传感器 （ 应变片式 ） 通常安装在每一车轮测试单元框架的 4 个支承脚处。 有的反力式滚筒制动试验台可以选择每一车轮制动力测试单元的滚筒旋转方向。 两个测试单元的滚筒既可同向正转、同向反转，又可以一正一反。 具有这种功能的试验台可以检测多轴汽车并装轴 （ 如三轴汽车的中轴和后轴，其间没有轴间差速器 ） 的制动力。 测试时使左、右车轮制动测试单元的滚筒转动方向一正一反，只采集正转时的制动力数据，这样可以省去试验台前、后设置自由滚筒装置。 这是因为驱动轴内有轮间差速器的作用，当左、右车轮反向等速旋转时差速器壳与主减速器将不会转动。 所以当被检测轴车轮被滚筒带动时，另一在试验台外的驱动轴将不会被驱动。 而对于装有轴间差速器的双后轴汽车可在一般的反力式滚筒制动台上逐轴测试每车轴的车轮制动力。 此外，现在很多制动试验台都装有配套的轴重计量设备。 轴重计量装置按照工作原理可分为机械式和电子式两类。 机械式称重是按照不等臂杠杆平 衡原理利用摆锤、齿板齿轮传动而设计的，其结构简单、成本低，但工作效率和测量精度不如电子式的高。 随着电子技术的发展，目前我国汽车检测站和设备生产厂家大多采用先进的、有微处理机系统的电子式轴重计量装置，它具有零点自动调整、自动去皮、高分辩率显示等功能，适合各种汽车的轴荷计量。 电子式轴重计量装置一般由机械部分 （ 包括承载装置和传感器装置 ） 和显示仪表等两部分组成。 机械部分又称为秤体。 秤体部分包括承载台板、承载 、传感器以及框架等，见图。 常用的传感器为悬臂梁式，它造价较高，但它的性能指标好，是一种高精度、抗 偏性能优越的器件。 汽车开上制动试验台使被检车轴左右车轮处于每对滚筒之间，放下举升器。 起动电动机，通过减速器、链传动和主从动滚筒带动车轮低速旋转，然后用力踩下制动踏板。 此时，车轮产生的制动力作用在滚筒上，与滚筒的旋转方向相反，因而产生一反作用力矩 （ 图 ）。 减速器壳体在反作用力矩的作用下，其前端发生绕其输出轴向下的偏转，迫使测力杠杆前端向下或向上位移，通过传感器转换成反映制动力大小的电信号，由计算机采集、处理后，指令电动机停转，并由指示装置或打印机输出检测到的制动力数值。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 14 图 轴重测量装置秤体结构简图 制动试验台力学分析 由于台架试验的受力状况与实际道路大不相同，无法模拟道路制动的力学状况，因此有必要深入了解台架试验台的制动过程，分析反力式制动试验台的测试性质，包括能测试的制动力的大小及影响因素，测试过程滚筒载荷的变化。 检测制动力时会出现过的几种情况 ： （ 1） 未制动时，车轮被滚筒驱动而转动，仪表显示的是该轮 （ 左、右 ） 阻滞力，阻滞力应不大于该轴荷的 8%； （ 2） 完全制动 （ 制动踏板踏到底 ） 时， 被检车轮随滚筒转动，若指示装置显示的制动力很小，达不到标准要求，则制动不合格。 属制动性能不好，车轮没有抱死。 一般调整、维修解决 ； （ 3） 完全制动时，被检车轮在两滚筒上略有转动 （ 车轮处于似抱死非抱死状态 ） ，指示装置显示最大制动力值 ；（ 4）完全制动时，被检车轮开始脱离前滚筒，后移至主动滚筒一侧，车轮在滚筒上打滑，指示装置所示制动力小于最大制动力 ； （ 5） 完全制动时，被检车轮爬上后滚筒，甚至被推至主动滚筒后面，整车后移出现爬轮现象，指示装置示值与轴荷相比较小。 多数出现在驻车制动或后轮制动的检测上，易出现误判。 如前轮制 动效果不好，当检测后轮时，易造成爬轮现象，误判后轮制动为不合格 [12]。 检测时，滚筒的线速度很低，可忽略制动时车轮的惯性力矩和滚动阻力矩，车轮受力如图，可得如下平衡方程： 12( sin c o s ) ( sin c o s )N N F         （ ） ( c o s sin ) ( c o s sin )N N G        。