惯性式制动器试验台的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 摘 要 汽车制动性能的检测，作为机动车安全检测中最重要项目之一，一直是大家关注的焦点。制动检测设备怎样才能客观准确地检测出汽车的制动性能，使其更好地服务于社会、造福于人民，与我们的被检对象机动车的现状是分不开的。近几年来，我国机动车保有量急剧增加，机动车安全运行的问题越来越突出，加强机动车的管理，重视机动车辆的安全技术检测，成为整个社会，特别是公安、交通部门有待研究解决的重要课题。 由于 显著改善汽车的制动性能，现已成为汽车制动系统的基本设备，随着 汽车上的应用日益广泛，如何准确、快速、有 效地检测 作性能已是一项十分紧迫的任务。目前，国内外对汽车 作性能的检测广泛采用的方法是实际装车路试，但从试验情况来看，该法存在着三个方面的缺陷 :费用高、周期长、精度低。为克服这些不足，实现对 作性能检测台架化是一个有前景的方向途径。 本文正是针对这些情况而在检测台架化方面做了几点工作 : 关键词 ： 验台 ；制动性能；检测； 设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 he of of of of of is to of to it t be of In of in is at of is it is an to be of of to of to of BS it a BS on to BS a At on BS is it of In to to on BS is a at on of 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 目 录 摘 要 . 1 . 2 1 绪 论 . 1 题背景 . 1 内外汽车制动检测试验台的现状 . 2 文研究内容及创新 . 4 文研究的主要内容 . 4 文的主要创新 . 4 验台主要功能 . 4 验台开发中的关键技术 . 5 架检测法的特点及发展前景 . 5 2 方案比选 . 6 3 汽车 验台检测的基本原理 . 9 测原理 . 9 拟惯量的计算 . 10 验台方案设计 . 11 4 制动实验 台结构设计 . 13 机参数的设计 . 13 的的设计 . 14 筒轴的设计 . 14 滚筒轴的设计 . 16 轮轴的设计 . 16 机的设计 . 16 轴器，离合器，变速器以及轴承及其密封件的的选取 . 17 轴器的选择 . 17 合器的选取 . 17 速器的设计 . 18 承的选取 . 18 承密封件的设计 . 18 轮的设计 . 19 轮系统总体结构 . 20 轮模拟当量的确定 . 20 轮布置 形式 . 22 距装置的设计 . 22 架和导轨的设计 . 23 架的设计 . 23 轨的选取 . 23 架和地面的安装形式 . 24 5 实验台设计零件的较核 . 25 筒轴的较核 . 25 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 轮轴的校核 . 28 承的较核 . 30 筒轴承的较核 . 30 轮轴轴承的较核 . 33 轮支撑轴承的校核 . 36 压 系统的校核 . 37 6 试验台的使用说明 . 38 测的准备工作 . 38 验台的准备 . 38 测车辆的准备 . 38 测步骤 . 38 测时的注意事项 . 39 动台的调整 . 39 动试验台的维护 . 39 7 结 论 . 42 文的主要工作与结论 . 42 一步的工作与展望 . 42 参 考 文 献 . 45 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪 论 题背景 随着我国汽车工业的飞速发展以及高速公路、高等级公路的大规模建设 ，车辆密集化和车辆高速化对车辆的制动系统提出了更高要求。对车辆安全性能的研究揭示，在道路交通事故中大约有 10%的事故是由于车辆在制动一瞬间偏离原定轨道或甩尾产生的，因而探讨各种高性能制动系统和完善制动性能是促进汽车工业发展的重要措施之一。汽车制动防抱死系统 称 是为适应这一要求迅速发展起来的。 在车辆制动过程中防止车轮抱死造成轮胎在地面上打滑的一种机电一体化控制装置。 以明显提高制动过程中的操纵稳定性并同时缩短制动距离，大大提高了 行驶安全性，是一种主动安全性技术。 国外从 70年代就开始开发 力于在汽车制动时避免车轮过早抱死。80 年代随着电子技术的不断发展， 断完善并得以广泛应用。随着世界汽车工业的迅速发展，汽车的安全性、舒适性日益受到人们的重视。目前，西方发达国家己广泛采用 且己成为汽车的必要装备。有关资料表明，美国自 60 年代末、 70 年代初开始在汽车上安装 70 年代末、 80 年代初，欧洲国家开始批量采用 年来， 我国也正在推广和应用 ,大部分轿车和客车均开始采用缩短制动距离，防 止侧滑，提高制动时的方向稳定性，从而大大改善了汽车的制动性能，减少了车祸，提高了汽车运行的安全性。 随着 置的广泛应用，检测 能也显得越来越重要。 能的好坏直接影响到行车的安全。我国现有的各种制动检验台都无法检测装有 车的制动性能。目前装有 置的汽车，测试制动性能只能采用路试，道路试验需要建造 能专用跑道， 能专用跑道投资大，而且每次 能测试前，对试验路段要进行仔细地清洗，准备试验路段的时间较长、试验费用较高，而且道路试验过程存在一定安全风险。目前，我国只有海 南汽车试验研究所的汽车试验场等少数单位才有 专用试验跑道。汽车生产商在推出一款新车型时对能进行定型试验，一般须将新车型的样车送往海南 。对于汽车 产厂家批量生产的汽车 品的质量检测和在用汽车的 能定期测试，目前只有在道路上进行行车紧急制动，凭驾驶员的感觉来判断 工作是否正常。随着汽车市场对 求的大量增加，为快速、有效、经济地对 能进行检测，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 迫切需要采用室内试验台来对汽车 能进行试验研究。 2004 年 04 月国家交通部发布了交通行业标准 (510汽车防抱制动系统检测技术条件 ”，标准规定了具有防抱制动装置的汽车制动系统的技术要求及检测方法。该标准的出台，为汽车 测试验台的研究开发提供了依据。目前，国内有关汽车 测试验台的研制报道不多，因此迫切需要研制一种适合检测 检测试验台。 内外汽车制动检测试验台的现状 目前，国内外汽车制动检测试验台按检测时支承受检车轮方式可分为两种 :一种为滚筒式制动试验台，另一种为平板式制动试验台 ;而根据制动台检测制动性的原理，可将制动台分为惯性式制动检验台和反力式制动试验台两类。 汽车制动 力检测是重要的安全检测 项目之一，无论是管理部门还是车主都十分重视汽车的制动性能。目前 ， 汽车检测线上常用的制动力检测设备主要是滚筒反力式制动力检测台，另外还有一种平板式制动力检测台，在汽车维修企业中采用的一种原理类似 “扭力扳手 ”的制动力检测杠杆或检测平板，则属于纯静态制动力检测设备。 滚筒反力式制动力检测台是使用最为普通的检测设备。它由电机通过传动装置驱动滚筒，滚筒带动车轮，并在汽车制动时，利用测力杠杆将制动力传给测力传感器。为增大车轮与滚筒间的附着系数，通常采用在滚筒表面刻槽或粘砂的办法。滚筒反力式制动力检 测台的优点是测量的重复性比较好。这是因为它可精确控制电机驱动滚筒的转速，每次测量转速的变化不会太大，且车轮在滚筒上的位置也基本不变。也就是说测量的条件变化不大，所以这种设备测量的重复性较好。它最大的缺点则是由安置角引出的。所谓安置角是指车轮中心与两个滚筒中心连线之间夹角的一半。由于不同型号车辆的轮径不同，而滚筒的直径和两个滚筒的中心距是固定不变的 (当然也有少数是可调的 )，所以对不同型号的车辆来说，安置角是不同的。小型车，车轮的安置角大，车轮对滚筒的正压力大，附着力也就大，这样就容易测到最大制动力 :而大车的情 况则相反，往往需要施以附加载荷才能测到最大制动力。此外，滚筒反力式制动力检测台的驱动转速较低，滚筒表面的线速度一般为 5 此无法测到汽车在高速情况下的制动性能。 平板式制动力检测台在社会上已开始应用，并得到 258动车运行安全技术条件的认可。它的检测原理是利用平板将汽车制动时的前冲惯性力 (数买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 值与汽车制动力相等 )传递给平板下的力传感器。其优点是 :原理和结构简单，检测条件与汽车在道路上的制动状态类似，能充分反映汽车制动的真实性能 ;不存在安置角引出的问题 :还可设计成既能检测 制动力。也能检测轴重、侧滑、悬挂等项目的汽车综合性能检测台，从而可大大减少占地面积，节约土建投资。当然，平板式制动台也有缺陷，即测量复现性不如滚筒反力式制动力检测台。这是由于在每次检测时驾驶员不能保证汽车的初始速度和施加于踏板的力都一致，所以测量数据显示出较大的离散性。但必须指出的是，这种情况并不是测量设备本身的重复性不好，而是由于测量条件的变化而引起制动力检测数据的变化，这样的测量结果反而能真实反映汽车的制动性能，与道路试验的情况相似。对安全管理部门来说，制动力检测仅要求及格性判别，汽车制动力只要达到合格 的标准就可以，车管部门并不需要知道汽车的撮大制动力是多少。所以，因平板式制动力检测台简单、实用并接近路试情况，故值得推广应用，一段时间内取代滚筒反力式制动力检测台。但是由于目前的技术原因，平板式制动实验台的推广和应用存在着很大的困难，因此应用很少。 扭力扳手式的制动力检测方法由于不存在附着系数问题，所以可以准确地测得汽车的最大静态制动力。但这种方法的效率较低，只适用于修理厂内部使用。 惯性式制动力检测台是一种动态制动力检测设备。它是利用电机或车辆本身的动力驱动滚筒，滚筒带动车轮，当汽车制动时，由于滚筒的转动 惯量相当大，所以从制动开始到结束需要一段时间，通过测量制动初始速度和制动时间便可得到制动减速度。由于滚筒的转动惯量是事先知道的，这样就可以推算出车轮的制动力矩。但难办的是 :车轴和车轮的转动惯量不知道，如果略去不计则会产生较大误差 ;如需精确测量，就要通过增设附加转动惯量，每车做两次试验，再对试验数据解联立方程才能得到较理想的结果。 为了解决传统惯性式制动力检测台的这种缺点，国内某研究所发明了一种 “动态校准的惯性制动台 ”。这种制动台是在带高速反拖的底盘测功机的基础上派生出来的，它利用大功率变频电机或汽车本身的动 力使车轮在滚筒上高速转动，利用电涡流测功机给出标准制动力矩，对系统 (包括车轴和车轮 )的整体转动惯量进行测量和计算，从而可得出系统转动惯量的精确数值，避免传统惯性式制动力检测台需配备附加转动惯量的麻烦。 必须指出，各种汽车制动力检测设备都有一些共性的问题。例如 :只要是动态测量，所测得的结果只能是最大制动力和附着力的小者，当附着力小于最大制动力买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 时，只能测到附着力，因为在这种情况下制动效能无法充分发挥出来 ;只要是双滚筒式制力检测台，就不能避免因安置角而引出的问题，其制动机理与路试情况便会有一定差异。因此每种实验台 都有他的优缺点。 文研究内容及创新 文研究的主要内容 由于目前 广泛应用于各种汽车，尤其是在轿车和客车领域得到了迅猛的发展，但是传统的制动试验台基本上都是检测汽车的制动力和制动时间等，已经无法满足检测 车的需要，针对这种情况，本次设计就是在这方面作了一些尝试，在反力式制动试验台的基础上设计了一种惯性式滚筒式制动试验台，主要工作如下： 1） 试验台的方案设计； 2） 试验台惯量系统的设计； 3） 主要零部件设计； 4） 试验台总体设计； 5） 机械系统的设计及装配图和零件图的绘制； 6） 设计 说明书和使用说明书的编写。 文的主要创新 1） 目前汽车 性能检测，通常采用道路试验，道路试验费用高且路试过程存在一定安全风险，本课题为汽车 测的室内试验台。不但可以检测 且可以用用来检测汽车制动距离的一种动态制动试验台，从而使得检测结果更加符合实际情况； 2） 汽车 测试验台的关键技术是等效动力学模型，如何用滚筒及飞轮的转动惯量代替汽车移动的惯量是其中的重要问题； 3） 提出汽车 测试验台总体设计方案，为汽车 测试验台的研究开发提供一套完整的设计方 法。 验台主要功能 本试验台能够完成对汽车常规制动性能和在用车辆 动系统的室内检测，其功能主要包括 : 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 1） 前后四轮同时检测，可测试出滑移率、制动距离 ,制动时间等参数，对汽车统性能作出比较全面的评价； 2） 自动化程度高，选定 作性能检测或常规制动性能检测后，系统可在台架控制系统的控制下自动完成测试过程。 验台开发中的关键技术 1） 试验台架轴距调节及传动机构的变速调节技术； 2） 车辆在台架试验中安置角的合理确定； 3） 惯量系统的合理确定。 架检测法的特点及 发展前景 相对于道路试验检测来说，台架检测方法具有许多突出的优点 : 1） 检测过程简单，时间短。针对 统制动性能的检测，每辆车只需要 3 钟，因此，如果将 测试验台安装到目前国内的汽车性能检测线上使用，对整条检测线的检测速度影响很小； 2） 设备占地面积小，可以作为一个单独的工位加装在目前我国正在普遍使用的汽车性能检测线上，从而能够在汽车年检中完成对汽车 统的性能检测； 3)检测过程受环境因素影响较小。由于台架检测是在室内进行，所以不会受到天气、侧向风等自然条件的影响； 4)设备耗资低，根 据市场需求可实行产业化生产。 台架检测法有许多道路检测法所不具备的优点，但是也存在一些不足，由于台架检测法所采用的方法是模拟路面制动状况并进行检测，不能反映出路面制动时的轴荷转移对制动过程的影响，同时受到电子器件精度、汽车当量模拟精度等因素的限制，所以测试结果在一定程度上存在偏差。通过不断改进台架设计，充分减小台架自身不足，尽可能选用高精度电子测试器件等措施，可以将台架测试的精度逐步提高。 目前，随着我国汽车保有量的逐年增长以及人们对道路交通安全关注程度的提高，在用车辆的常规检测项目中增加 统制动性能 检测的必要性也随之日益提高，台架检测必随之广泛应用。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 2 方案比选 目前，国内外汽车制动检测国内汽车检测线上最常用的制动检测设备就是反力式滚筒制动试验台。 但反力式滚筒制动试验台检测时，汽车不动 ，只是滚筒带动车轮转动，是一种静态检测，不能检测汽车动态制动情况下的制动力。检测车速较低，一般在 5km/只有一个固定的车速。由于速度太低，对于装有 汽车 , 统尚不起作用 ,即使起作用测得的制动力由于汽车未处于抱死状态，也就低于其实际制动力 ,因此反力式滚筒制动台也不适合检测 统的性能。 因此 ,随着 统的大量应用 ,需要一种新的检测方法来检测汽车的制动效能 ,惯性式制动检测台就是一种是模拟道路行驶动能检测车辆制动性能的装置，。因此惯性式检测台的转速比反力式滚筒台的转速高的多，速度一般都大于 40km/h,适合 检测要求。且结果更加可靠和可信。 本次设计就是设计一种主要是用来检测轿车整车制动性能的惯性式制动试验台 。 目前惯性式制动台主要有两种 ,一种是平板式的 ,一种是滚筒式的 维修方便等优点 ,但如前面分析也有致命的缺点 ,缺点主要有如下几方面 1） 测试 的重复性不好； 2） 安全性差 ,若附着性能不好 ,汽车容易跑车 ,而造成事故； 3） 检测技术也不成熟 ,定量分析以及传感技术和计算机后处理的要求很高 ,有待 于电子技术的进一步发展 .。 而滚筒式制动台却没有这些缺点 ,它最大的缺点就是由安置角引起的 ,会因为轮胎直径的变化而引起检测结果的误差 此惯性滚筒式在平板式的问题没有解决前是最好的检测方法。 目前惯性滚筒式制动实验台也主要有两种 , 一种是电动机驱动的惯性式滚筒制 动试验台如图 1，另外一种就是发动机驱动的惯性式滚筒制动试验台如图 2，其中发动机 驱动的惯性式滚筒制动试验台，受检车辆发动机驱动，前后轴同时检测的惯性式滚筒制动试验台，受检汽车前后轴车轮分别安置在台架前后各对滚筒上，左右滚筒组通过变速器串接，前后滚筒组经传动轴联结，飞轮的作用是增加滚筒系统买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 的惯量。受检车辆的驱动力经驱动轮带动台架后滚筒组（设汽车为后轮驱动）转动，并经过传动轴带动前滚筒组同步转动。汽车在台架上运行速度由受检车辆控制。该试验台相对于电动机驱动的试验台来如果轴距单一来说具有结构简单，只需要通过汽车本身就可以控制，比较适合于工厂内部的实用，但是对于汽车检测企业来说，由于需要检测不 同类型的得汽车，需要不断的调整轴距，而调整轴距的方法也主要有两种，一种是采用带轮，但是由于调节的距离太长，因此不适合在本试验台上使用，另外一种就是采用 3564 1 27图 电动机驱动惯性式滚筒制动试验台结构简图 1 滚筒装置 2 飞轮系统 3 调距装置 4 举升装置 5 电机 6 联轴器 7 变速器 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 73564 1 2图 发动机驱动惯性式滚筒制动试验台结构简图 1 滚筒装置 2 飞轮系统 3 调距 装置 4 举升装置 5 链轮系统 6 联轴器 7 变速器 丝杠，但是成本太高，且设计复杂，因此不适合于汽车检测维修企业的使用，相反电动机驱动的试验台，是由电动机驱动车轮旋转，待达到规定转速后，停止转动，双轴采用双电机结构，也便于实现检测车辆前后轴的同步，且结构简单，轴距的调节采用双液压缸来移动后滚筒，从而满足检测车轴距的需要，且简单实用，因此电动机驱动的惯性制动实验台为本次设计的最佳选择。 本试验台主要是依靠飞轮来模拟汽车转动动能来模拟汽车的平动动能，为了减小飞轮的尺寸和节省成本，采用增速器增加飞轮的转速，从 而增加其转动动能，并根据不同的车重选择合适的飞轮组合，飞轮与轴的连接通过轴承，并采用离合器，这样方便飞轮的接合和分离，从避免了传统的飞轮再不用时通过支撑机构来支撑的缺点，因为传统支撑会很容易引起过支撑或者支撑不够的问题，从而影响检测效果，而采用轴承后则完全避免了这个问题！ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 3 汽车 验台检测的基本原理 品性能主要有制动效能和制动稳定性两个方面，制动效能是指汽车以一定的初速度迅速停车的能力，通常以制动距离和制动过程中的制动减速度来表征。制动效能是表征汽车制动性最基本的特性参数。制动时的方向稳定 性是指汽车在制动过程中维持直线行驶的能力或按预定弯道行驶的能力，即是指汽车预防制动跑偏和侧滑的能力，本试验台则主要检测汽车的制动效能。主要能够测试汽车的滑移率，制动时间，制动距离，在安装一定的设备后还可以进行传统的力检测。 测原理 惯性式滚筒台的滚筒相当于移动路面，检测时，转动的滚筒系统具有转动动能，相当于汽车在道路上行驶的平动动能 ;模拟惯量及车轮的转动动能相当于汽车发动机、传动系统和车轮的转动动能。即惯性式滚筒制动台要能模拟汽车道路行驶时的动能。 惯性式滚筒制动台要能模拟汽车道路行驶时的动能。汽车 在道路上行驶的能为汽车的平动动能与转动动能之和 ，即 222121 )13( 式中： m 汽车平动质量 v 汽车平动速度 J 汽车转动惯量（以车轮为等效构件的等效转动惯量） 汽车车轮角速度 汽车在惯性制动台上检测时，汽车及制动台系统的动能 (汽车前、后轴均在制动台的滚筒上 )为汽车的转动动能与制动台滚筒系统的转动动能之和，即 222121 )23( 式中： J 汽车转动惯量（以车轮为等效构件的等效转动惯量 ） 汽车车轮角速度 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 以滚筒为等效构件滚筒系统的等效转动惯量 c 滚筒的角速度 惯性 式滚筒制动台要模拟汽车道路行驶时的动能，必须使汽车在惯性台上运 转时 汽车及制动台系统 的动能与汽车道路行驶时的动能一致，即 222 21212121 )33( 则 ： 22 )43( 即惯性式滚筒制动台的转动动能 2等于汽车道路行驶的平动动能 2若滚筒表面附着系数足够，车轮在滚筒上转动不产生滑转，即滚筒与车轮的线速度相等，且均 等于汽车行驶速度 ，即 )53( 式中： c， 滚筒，车轮的角速度 R 滚筒，车轮半径 则有 2cc )63( 所以只要确定滚筒 的半径和受检车辆的质量，试验台的滚筒系统的转动惯量就确定了 。 为检测滑移率以判断 工作状况，需在滚筒轴上安装转角传感器，根据传感器在单位时间发出的转角信号可确定滚筒转速，滚筒的圆周速度模拟车身的运动速度，同时由安装在车轮轴上的轮速传感器测得轮速，据此来计算滑移率。为检测制动距离与制动时间，可在滚筒轴上再安装计时器，记录从制动开始到滚筒停止转动所需的时间，即制动时间 ;根据滚筒转过的转数及滚筒直径可得到制动距离。如果需要检测制动力，可在滚筒轴的联轴器间安装扭矩计，通过计算可得到各轮制动力，各个传感器采集到数 据传输到微机进行处理。 拟惯量的计算 根据机械系统的等效动力学模型原理，多体系统各构件的移动、转动惯量可以等效为某个选定的构件的等效转动惯量，对于有 n, k个运动构件的系统，若其中 n 个运动构件的质心做移动， k 个构件有转动，等效转动惯量的公式 为 : 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 222 )()( )73( 式中： 等效构件 的角速度 第 第 第 j 个转动构件相对质心的转动惯量 j 第 j 个转动构件的角速度 此试验台的转动惯量为 滚筒、轴及其轴承、飞轮、减速器、联轴器、离合器之和，计算时由上面论述所有惯量可以先等效为滚筒的惯量，即： 总的惯量 2cc )63( 验台方案设计 拟采取双轴电机驱动的惯性式制动试验台。中心距采用液压调节。如图 3，两个电动机为了保证检测的同步同时启动，在达到规定的转速后， 此时以飞 轮系统以及滚筒等旋转件的转动惯量既为汽车的平动动能，断开电动机，并踩制动，为了保证汽车在制动时 作用，汽车必须启动，且保证电路的畅通，飞轮上装有速度传感器和时间传感器，可以测量制动时车的制动速度和制动时间，并在车轮上装有速度传感器，可以结合飞轮的传感器测的汽车