汽车制动性能测试报告

汽车制动性能检测报告班级姓名学号目录目录2一、车辆制动检测概述与检测标准311辆制动性能检测概述及意义312制动性能检测标准4二、汽车制动性能检测技术现状421、滚筒反力式制动检测台422、平板式制动检测台523、惯性式滚动检测试验台6三、三种检测试验台的优缺点比较731、反力式制动检测台732、平板式制动检测台833、惯性式滚筒检测试验台9四、本文汽车制动性能检测系统的选择及设计9411设计方法的选择9412设计思路的确定9421检测平台机械传动机构的设计10422检测平台机械传动机构相关参数的计算与确定124221汽车的平动动能计算124222飞轮、滚筒等构件的参数选择135变频器1751工作原理概述1752变频器的选择17六、传感器选择1861数据采集系统的工作原理和构成1962编码器选择20621编码器工作原理及特点20622光电编码器工作原理22623光电编码器的选取2363数据采集卡选择26631数据采集卡简介26622数据采集卡选取26七、结语30八、参考文献30一、车辆制动检测概述与检测标准11辆制动性能检测概述及意义汽车制动性能，是一种在交通安全的重要因素，因此是一个关键的车辆检测与诊断。汽车具有良好的制动性能，在紧急情况下，可以化险为夷；在正常行驶，可以提高平均速度，从而提高运输生产效率。汽车制动系统应具有行车制动，紧急制动和停车制动三个基本功能。汽车制动方向稳定性的主要因素，即制动时不发生跑偏，侧滑以及失去转向，制动力和制动平稳，应迅速上升在放松；制动踏板时，制动应迅速消失，不拖。制动性能测试中所体现的制动距离，单轮的距离是否合格，是否有偏差。常见故障制动跑偏和制动功率不足。制动跑偏指的是所谓的汽车直线制动，转向轮转动，使汽车产生偏差的现象。由于汽车制动，偏离了原来的轨道，这往往是由碰撞引起的根，秋季溪，甚至倾覆事故，必须强调。造成偏差系数，制动系统，一个是左、右车轮制动力范围；二是左、右车轮制动力不一致的增长率。特别是转向轮，使左、右轮制动力差作出系统的动态生长过程，并在前、后轴车轮制动力是不同的；制动距离过长，超出设定的距离，或丧失制动能力。所有这些都可以通过试验台上的反映。12制动性能检测标准在制动力要求车辆的重力的百分比空载功率之和，60或充满50；主轴制动的套轴载荷的轴承，空载或满载5060。在GB72581997，仍然保持制动力和汽车总重力荷载60或充满占50，由于主轴承的理解错误，将是主要的承载力和轴压比的变化对前轴制动力不应小于前轴负荷60。制动力平衡的要求在原来的标准是根据轴载作为判断基准，即前左、右轮制动力不得大于5轴差，左后轮的制动力误差不大于轴8。因为指定的数字并不能准确反映制动力差的实际情况，应在相应的变化GB7258直接比例增加在系统的整个动态增长过程中，左、右轮制动力差和轴盘制动力大于前轴，不大于20，后轴不得大于24。这样规模的原标准的要求相比，前轴要求适当放宽，铀需求保持不变。二、汽车制动性能检测技术现状21、滚筒反力式制动检测台工作原理驾驶车辆的试验台上，在每一对辊轮，在电机驱动轮的旋转滚筒，相当于汽车的不动，以一定的速度移动。将制动车轮，车轮制动作用在气缸上的力，相对的辊力和方向的旋转方向，在这个时候，减速器与气缸连接（抗扭盒）在一定程度上反扭矩的翻转作用下，测力装置，可以测量，显示数值系统功率。由于测量系统的动态方向旋转的滚筒上方向相反，则称为滚筒反力式制动试验台图2滚筒反力式三维图22、平板式制动检测台工作原理抓住车在510公里/小时测试板上的速度，司机迅速踩制动踏板，使车轮分别在每个制动，悬架试验板停止。试验板将汽车制动向前的惯性力（数值和制动力相等）和负载下测试板的张力传感器和压力传感器转换下的平台，这是一个压力传感器和力传感器用于测量垂直和水平对制动过程的板构件测试检查旋转。测量仪器通过处理和分析随时间变化曲线的垂直力，除了把车轮轴荷载，振动也可以学习主体，从而判断测量车轮悬架技术。随着时间的推移，处理和分析的水平力的变化曲线，车轮的制动力，制动力，轴向力平衡，整个车辆制动力和制动协调时间，制动释放时间等测试结果，然后显示曲线的测试结果和车轮制动力随时间。图4平板式制动检测台23、惯性式滚动检测试验台工作原理检测时，由驱动轮的旋转驱动。后车，并通过电磁离合器花键轴7，8，10和11传输差动驱动前罗拉的汽车前轮转动起来。在这一点上，根据汽车驱动飞轮惯量等效质量配置4也一起旋转。当车轮制动鼓和飞轮，继续转动惯量转动，制动距离的鼓的旋转数与围长的产品相当于轮。在规定的制动初速度，滚筒的旋转数技术取决于车轮制动器和制动系统。滚筒的旋转数设置在筒5光电传感器的端部成电信号，计数器记录。在鼓的一端还装有测速发电机6，可使检测速度转变成电信号。图5单轴惯性式滚筒制动试验台三、三种检测试验台的优缺点比较31、反力式制动检测台优点1、安全保护作用，即只有在被测车轮同时压下左右制动检测台的第三滚筒时，滚筒才能被启动，因而可以避免操作人员误操作而造成伤害。2、滚筒反力式制动检测台测试工况稳定，重复性好。缺点1、很难测得实际制动力，并且很难测得制动器的制动力最大值。2、悬架中减震器性能得不到检测。3、测试效率低，采用滚筒反力式制动检测台检测制动性能时，对车辆各轴的检测是分开进行的，从而影响了车辆的测试效率。32、平板式制动检测台优点1、结构简单，省去了滚筒反力式的两个大功率电动机，耗电小，它的耗电量仅约为滚筒反力式的1/100。2、操作简单，测试速度大大加快，检测时只需开上测试平板踩一脚制动，即可同时完成前后桥的制动、轴荷、侧滑、减震器等检测，效率高。3、安装简单，降低了混凝土工程造价。4、维修保养量低，几乎不需要日常保养。缺点1、很难检测车轮阻滞力，车轮阻滞力是车轮不进行制动时的阻力，由于受平板长度限制，较难准确检测阻滞力。2、检测范围有限，对于双后轴、三后轴的车辆，很难单独测取各桥的制动力值。另外，不方便检测半挂车，全挂车，不能检测超长、超重、超宽车辆。3、检测数值重复性差，由于驾驶员踩制动踏板所用力不同，每次测试条件很难保持一致，所以每次测得的制动力会有较大差异。33、惯性式滚筒检测试验台优点惯性式滚筒制动方法的实验条件接近汽车的实际行驶条件，可在任何车速下测试。缺点其试验台结构复杂，占地面积大，且检验的车型范围受到一定限制。四、本文汽车制动性能检测系统的选择及设计411设计方法的选择通过对以上汽车制动性能检测系统的分析比对，考虑到需要得到小车的跑偏量，以及查阅相关书籍论文，我们选择使用滚筒惯性式制动性能检测平台。412设计思路的确定设计该测试系统的思路如下421检测平台机械传动机构的设计利用SOLIDWORKS软件建立惯性式制动性能检测模型如下图所示简述试验时，被检车驶上试验台，并将两主动轮分别置于左右两滚筒组之间。发动机启动并通过传动齿轮组带动与滚筒相连的传动轴转动，前后两滚筒通过链式传动机构同时转动，此时按被检车辆行驶时的惯性等效质量配置的飞轮也一起旋转。当达到试验转速时，断开离合器1以卸去该检测机构动力，同时断开离合器2以将左右两轮的检测机构分离。同时被检车紧急制动，车轮制动后，滚筒飞轮依靠惯性继续转动，但在车轮跟与滚筒的摩擦下最终停止转动。滚筒能转动的圈数相当于车轮的制动距离，滚筒转动圈数由装在滚筒端部的光电传感器1、2转变为电脉冲送入计数器记录。通过对传感器1及传感器2得到的电信号的分析及处理，我们可以得到左右两轮各自的制动距离，并可以得到两轮的相对偏差。422检测平台机械传动机构相关参数的计算与确定由检测原理，我们可以知道，在数据计算过程中，遵从能量等效原则检测时，汽车静止不动，车轮与滚筒接触，车轮转动带动滚筒与飞轮，应保证汽车平动动能等于飞轮、滚筒等结构件总的转动动能。根据这一原则，我们确定了飞轮，滚筒，传动轴的尺寸。4221汽车的平动动能计算（1）已知量6053/40PERSONCARTYEMKGVMHDTYRETTYRETOALMJT（2）计算公式总能量人和车的平动动能四个轮子的平动动能两个轮子的转动动能22211142TOALPERSONCARTYRECATYRETTYRETCARTMVMVJDV（3）得出数据忽略车轮的平动动能和转动动能，最后得到汽车运动时的总能量为72916TOALTJ4222飞轮、滚筒等构件的参数选择为了使我们设计的机构更为简洁，我们在设计时放弃使用外置飞轮的方案，而是将飞轮与滚筒合二为一，力求机构的精简。我们求算机构参数的过程是首先确定飞轮的外径，在外径已知的情况下计算轴和滚筒的转动能量，最后根据能量相等原则计算出滚筒的长度。如果滚筒长度不在可接受范围之内，则重新确定滚筒半径进行相同计算，直到得出可以接受的滚筒长度值为止。（1）假定滚筒外径10OUTSIDERM设计算转动角速度183/795/MINCARCYLINDEROUTSIDECYLIERWRAR由V得获得计算的已知量3102785/1OUTSIDEINCYLINDERRMKGADS碳钢版（2）计算主动轴的参数已知量为32017/RMLKG合金钢计算公式为221MRLIT得7396MAINJ（3）计算从动轴参数已知量为32067/RMLKG合金钢计算公式为221MRLIT得SEC403ONDARYJ计算滚筒应具有的能量SEC218720454TOALMAINONDARYCYLINDERTTJ（4）确定滚筒尺寸参数已知量为3102785/1OUTSIDEINCYLINDERRMKGADS碳钢版待求量为CYLINDER计算公式为22OUTSIDEINSDECYLINERMR221OUTSIDEINSDEI2CYLINDERCYLINDERTI得45CYLINDERM综上，通过计算，我们确定了检测台的一些具体参数，如下表参数名称参数值滚筒半径100MM滚筒长度425MM滚筒转速800R/MIN飞轮经计算，不需要飞轮5变频器51工作原理概述把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（DC）。然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（AC），我们把实现这种转换的装置称为“变频器”。这里所用的电机为感应式交流电机，在工业领域所使用的大部分电机均为此类型电机。旋转速度近似地取决于电机的极数和频率。电机的极数是固定不变的。另外，频率是电机供电电源的电信号，所以该值能在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。因此，以控制频率为目的的变频器，是为电机调速设备的优选设备。52变频器的选择本设计中采用的变频器为富士电机株式会社生产的富士FRENIC5000G11S/P11S变频器。FRENIC5000G11S/P11S变频器是高性能和多功能的理想结合，具有动态转矩矢量控制，能在各种运行条件下实现对电动机的最佳控制。动态转矩矢量控制是一种先进的驱动控制技术。控制系统高速计算电动机驱动负载所需功率，最佳控制电压和电流矢量，最大限度地发挥电动机的输出转矩。六、传感器选择在本设计中，使用的硬件不包括机械部分主要有圆编码器，数据采集卡，变频器和串口转换器等，其中变频器控制电机带动滚筒旋转，圆编码器在滚筒转动时输出脉冲信号，数据采集卡采集脉冲，在转速调整阶段，供计算机计算车轮转速；在制动性能检测阶段，供计算机进行制动距离计算。串口转换器将RS232信号转换为变频器需要的RS485信号，建立计算机与变频器间的串口通信。车辆制动性能检测硬件平台结构图如下图9车辆制动性能检测硬件平台结构图61数据采集系统的工作原理和构成数据采集是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量或者电量信号，送到上位机中进行分析，处理的过程。数据采集功能包括采集安装在滚筒端部的圆编码器输出的脉冲信号和采集车辆制动踏板踏下时发出的制动信号。数据采集通过数据采集卡，即实现数据采集DAQ功能的计算机扩展卡。制动信号由操作者踩踏制动踏板产生。制动踏板和行程开关相连，当制动踏板被踏下时，开关闭合。由此发出一个制动信号。数据采集卡具有数字量输入功能，无输入时默认为高电平，因此可将行程开关与地相连。当开关闭合时，输出低电平信号。采集到制动信号后，同时给离合器发送工作命令，电机与滚筒脱离，从而进入制动状态。数据采集系统的基本组成如图32所示。由计算机作为数据采集系统前端处理机，并将信号传递给电机，控制电机逐步加速。同时，以圆编码器为主要探测部件对滚筒转动情况进行测量，并以脉冲信号形式反馈给数据采集卡，采集卡将数据传递给计算机，以便计算机作进一步的处理。数据采集过程及系统构成如下图图10数据采集系统基本组成62编码器选择621编码器工作原理及特点编码器（ENCODER）为传感器SENSOR类的一种，一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，主要用来监测机械运动角速度。编码器由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。根据编码器刻度方法及信号输出形式，分为增量式编码器和绝对式编码器，本测试系统选用增量式编码器。图11增量式编码器工作原理图增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。其计数起点任意设定，可实现多圈无限累加和测量。编码器轴转一圈会输出固定的脉冲，脉冲数由编码器光栅的线数决定。一般地，信号连接编码器的脉冲信号连接计数器、PLC、计算机，PLC和计算机连接的模块有低速模块与高速模块之分，开关频率有低有高。622光电编码器工作原理光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如下图所示；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90度的两路脉冲信号。图12光电编码器结构原理图623光电编码器的选取编码器的分辨率，是指以每旋转360度提供多少的通或暗刻线或可读取并输出的最小角度变化，其对应的参数有每转刻线数（LINE）、每转脉冲数（PPR）、最小步距（STEP）、位（BIT）等，线数一般在每转分度510000线。分辨率的确定测量过程中，需要通过光电编码器测量滚筒从制动开始到停止转动为止，滚筒所转过的圈数，由于实际测试中要求测量误差近似为即可，所以要求的传感器的精度为01M，其中为线数，为滚筒半径且值为，则可得得201RSSR0952M出光电编码器每圈输出脉冲数应大于6，但是这只是理论推算值，S根据实际情况为了提高系统的测量精确度肯定不能选用分辨率如此小的编码器。故需要选择编码器线数大于6的编码器，而市面上大多数编码器都能满足这一要求。所以根据经济性、实用性原则选择了IHA8030型号的编码器，此编码器是增量式光电编码器，且2500脉冲DC524V空心旋转编码。图13IHA8030型号编码器图14IHA8030型号编码器安装尺寸IHA8030型号的编码器技术参数如下电气参数输出波形方波消耗电流180MA响应频率0100KHZ相位差9045电源电压DC5V、DC512V、DC1224V、DC524V输出电压高电平VH85VCC，低电平VL03V脉冲数240电路特征F互补、L长线驱动器机械参数最大转速4000R/MIN转动惯量4105KGM2起动力矩5102NM25轴最大负载径向40N；轴向30N抗冲击980/S2，6MS,XYZ方向各2次抗震动50M/S2,10200HZ,XYZ方向各2H工作寿命MTBF30000H（25,2000RPM）重量约06KG（标准矩形插座侧出）物理参数外形尺寸58MM34MM孔径14MM环境参数储存温度308563数据采集卡选择631数据采集卡简介数据采集DAQ，是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量或者电量信号,送到上位机中进行分析、处理。数据采集系统是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。数据采集卡，即实现数据采集DAQ功能的计算机扩展卡，可以通过USB等总线接入个人计算机。运行时的数据由数据采集卡并送给PC机，通过运行在PC机上的特定软件对这些数据进行分析，以此判断当前运行设备的状况，进而采取相应措施。当前常用的数据采集装置，在其系统软件设计中，多采用单任务顺序机制。622数据采集卡选取我们知道，安装在滚筒端部的圆编码器输出的是脉冲信号，即为模拟信号，然而直接的脉冲信号是无法被计算机识别的，所以在测试过程中要先将模拟量转化为数字量才能被计算机识别，故需要工作温度1070防护防尘IP50数据采集控制卡采集到脉冲信号后进行AD转换，进而传给计算机进行识别处理。首先在满足满足实际需要基础上选取了几款数据采集卡，再从节约成本方面考虑，最后选定了研华PCI1711总线数据采集卡，它是是一款12位的低损耗且功能强大的低成本多功能PCI总线数据采集卡，具有独特的电路设计和完善的数据采集与控制功能，支持即插即用，具有16通道单端模数输入、16通道数字I0和2通道数模输出，采集速率可达100KHZ，可编程的计数计时器可作为AD转换的速度触发。内部结构主要有单端模拟输入通道、模拟输出通道和触发源连接三部分。具体规格简介如下图15研华PCI1711数据采集卡PCI1711数据