带过度滑板的汽车侧滑检验台机械装置设计

前 言本毕业设计说明书是按设计要求，在老师的精心指导下，由个人独立编写完成。汽车在行驶过程中，由于车架、车轴、转向机构的变形与磨损，导致车轮定位机构失准。转向车轮在向前滚动的同时，将会产生横向滑移现象，即车轮侧滑。车轮侧滑量超过一定范围就会造成滚动阻力增加、行驶方向失稳、轮胎磨损、油耗增加、影响汽车的使用性和经济性。:因此对汽车的侧滑检验是必不可少的，但目前市场上的侧滑检验台存在一个问题，由于轮胎与地面间的摩擦变形，当车轮驶上侧滑台时，其形变逐渐从地面移向侧滑板；当形变段还没有完全离开地面时，由于地面与轮胎的摩擦力远大于滑板侧向移动的作用力，检测滑板不会开始移动；当检测滑板开始移动时，车轮轴线已经越过滑板边1/2形变的长度。同理，当汽车将离开侧滑台，形变段前端接触到地面时，地面与轮胎的摩擦力很大，检测滑板就停止移动，显然，此时车轮轴向还不到滑板边1/2形变长度，故汽车真正受检测距离比滑板长度短了一个形变的长度。因为形变是一个变量，同时形变长度相对检测滑板长度是一个不可忽略的量值，所以把检测滑板的长度作为汽车受检距离存在明显的误差。车轮在驶入侧滑台前，由于车轮侧滑的作用，车轮与地而间接触而产生的横向应力迫使车轮产生变形，在驶上侧滑板的瞬问将迅速释放并引起滑板移动量大于实际侧猾量引起的位移。并产生振荡，测量曲线为非线性曲线。这样就使得测试结果会出现比较大的偏差。为了解决轮胎在驶上检侧滑板受弹性变形导致测量结果有偏差的问题，需要对原来的侧滑检验台进行改进。因此本论文研究的目的是设计一种带过渡滑板的汽车侧滑检验台，从而实现汽车侧滑检测时，在驶上侧滑检测滑板前就消除了轮胎的横向弹性变形，让测试结果更为准确。目前市场上侧滑检验台已经比较普遍，因此本设计可以直接对市面上现有的侧滑检验台进行改进，设汁带过渡滑板的汽车侧滑检验台，这样更节约时间，也更具有经济性。在毕业设计的整个过程中，我首先熟悉了现有的侧滑检验台，了解了侧滑检验台的构造、工作原理并查阅了大量资料。通过这些资料，我了解了老式侧滑检验台存在的缺陷，并提出了新型侧滑检验台的设计思路，然后通过对资料的理解与整合，编写设计说明书。本书共有5章，主要内容安排如下：第1章：绪论。本章介绍了国内外汽车检测的研究状况，对目前存在的问题进行了分析，提出了新型侧滑检验台的结构。第2章：车轮侧滑。车轮侧滑是侧滑检验台设计的理论依据，本章中对汽车车轮的定位参数进行了介绍，分析前轮侧滑产生的机理和侧滑产生的危害，最后介绍了汽车侧滑检测及意义。第3章：侧滑检验台。本章中对侧滑检验台进行了详细的介绍，机械构造和工作原理。最后以实例形式介绍了CHS1-10型侧滑检验台。第4章：新型侧滑检验台设计。本章根据实验提出了老式侧滑验台存在的缺陷，针对这个缺陷设计出新型侧滑检验台一带过渡滑板的汽车侧滑检验台。并对侧滑台的滑板进行强度校核，重新设计侧滑检验台的框架尺寸。第5章：本章对全文进行了概括总结。对侧滑检验台未来的发展做了展望。目前我国正在大力发展汽车产业，随着汽车产业的发展，人们越来越重视汽车的使用和安全性能，汽车各方而的检测也变得越来越重要。本书条理清晰，循序渐进，文字通俗易懂，加上图形表达，令读者便于理解和接受。本书设计的带过渡滑板的汽车侧滑检验台，能够快速、有效、准确地检测侧滑量，保证车辆具有最佳的操纵稳定性，从而保证行驶安全，减少交迎事故的发生，提高燃油经济性。目 录摘 要IABSTRACTII第1章 绪 论11.1设计的主要内容11.1.1国内外的研究状况11.1.2目前研究工作中存在的问题11.2本论文的重要意义2第2章 车轮侧滑32.1汽车转向轮定位32.1.1主销后倾角32.1.2主销内倾角32.1.3前轮外倾角42.1.4前轮前束52.2前轮侧滑62.2.1前轮侧滑及危害62.2.2前轮侧滑量产生的机理72.3汽车侧滑量检测及意义8第3章 侧滑检测台93.1侧滑检验台的机械结构93.1.1框架装置103.1.2滑板装置103.1.3等摇臂杠杆机构113.1.4回位机构113.1.5导向装置123.1.6锁定装置133.1.7滚轮机构133.2侧滑量检测装置143.3侧滑台工作基本原理143.3.1双板联动侧滑检验台的侧滑原理153.3.2单滑板侧滑检验台的检测原理163.4 CHS1-10型侧滑检验台简介163.4.1 CHS1-10型侧滑检验台概述163.4.2 CHS1-10型侧滑检验台测量装置17第4章 新型侧滑检验台设计194.1新型侧滑检验台结构设计194.1.1发现老式侧滑检验台存在缺陷194.1.2新型侧滑检验台的结构设计204.2 过度滑板的强度校核214.2.1 滑板横向强度校核214.2.2 滑板纵向强度校核224.3新型侧滑台的框架234.4新型侧滑试验台的使用244.4.1 检测前的准备244.4.2 检测步骤244.4.3 检测时的注意事项244.4.4 侧滑台的维护254.4.5 侧滑台的调整25第5章 结论与展望27致 谢29参考文献30摘 要随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，汽车俨然成为人民生活中不可或缺的一部分，汽车安全性能的检测也受到越来越多的重视。其中汽车前轮侧滑量的检测，检测的重要内容，是汽车检测的必检项目。汽车前轮侧滑量的大小对汽车的动力性、燃油经济性、操纵稳定性及轮胎不正常磨损都会产生影响。因此对汽车侧滑量的检测必须精确，但是目前所使用的汽车滑板式侧滑检验台检测测量结果有偏差。对新型侧滑检验台展开研究，避免这种偏差是非常有必要的。本论文在分析目前市场上存在的汽车滑板式侧滑检验台，在此基础上设计出带过度滑板的新型汽车侧滑检验台，可以使汽车侧滑量检测更为精确。关键词：汽车侧滑，侧滑试验台，过渡滑板，固有误差分析IABSTRACT With thedevelopment of economy and improvement of peoples living standard, car has become a integral part of our life,vehicle test technology is very important for driving safety.Along them, checking car front wheel side slip,has been a main content for car safety permormance inspection, a integral item in MOT test, and also a routine examination of car maintenance. The amount of car front side slip has effects on the dynamic performance, fuel economy, operation stability, tyre abrasion and etc. so, the value is very precise. But currently, thecustomary side slip tester of slipper type has inherent error when measuring, which makes the results inaccurate. It is necessary to develop a new type of side slip tester, and it has high application value. In the thesis, based on the analysis of the inherent error and its mechanism, a new motor vehicle side slip tester with a transfer slipper has been designed, which will make the test tesults much more accurate.Key words: Car skid, Side slip tester, Transfer slipper , Inherent error analysis第1章 绪 论改革开放以来，中国的汽车工业得到了快速发展，尤其是近几年汽车销量猛增，保有量不断增加，汽车成为人们生活当中不可或缺的一部分。前轮侧滑量过大，直接影响到汽车的操纵性能，表现为跑偏、高速时方向发抖、发飘，而且导致磨损加剧，引起轮胎偏磨，导致轮胎使用性能下降，影响汽车安全和经济性，所以汽车侧滑量检测已成为汽车检测项目中必检的一个项目。市场上存在的滑板时侧滑检验台，由于轮胎与地面间变形摩擦的影响，使得检测结果有偏差。为了得到精确的测量结果，在现有滑板侧滑检验台的基础上研究设计出加装带过度滑板的汽车侧滑检验台。测量结果更加精确。1.1设计的主要内容1.1.1国内外的研究状况随着汽车各系统的改变，相应的出现了汽车检测诊断、控制自动化、数据采集处理自动化、检测结果直接打印等功能的现代化综合性能检测技术与设备。国外对前轮定位检测、诊断技术的研究较早，20世纪50年代就研制出了相应的检测诊断设备，如美国、德国、荷兰、日本、丹麦等，发展至今起电脑自动化程度已达到相当高的水平。就汽车的侧滑而言，国外20世纪90年代最先进的产品有日本米荣工业株式会社生产的SST系列侧滑台、万岁株式会社WG系列侧滑台、西德实力公司的侧滑试验台、百斯巴特系列侧滑台等产品。我国从20世纪60年代开始引进这类设备到自行研制开发经历了20多年的时间，而至今能普及使用的、精度较高的同类国产设备不是很多。我国生产的较先进的同类产品有交通部成都汽车保修机械厂生产的CH-10系列侧滑试验台和肇庆车辆检测设备厂生产的CH-10000系列侧滑台等。1.1.2目前研究工作中存在的问题汽车轮胎在汽车的自重压力下，与地面接触部分都有一段形变，不同的车辆其形变长度有所不同，同一辆汽车因轮胎充气压力改变也不相同，因此其形变程度不是一个定量。经选用不同车辆，不同轮胎和不同轮胎压力值，利用塞尺钢直尺进行测量，汽车转向轮的形变长度一般在190mm210mm。当车轮进入侧滑台时，其形变逐渐从地面移向侧滑板；当形变段还没有完全离开地面时，由于地面与轮胎的摩擦力远大于滑板侧向移动的作用力，检测滑板不会开始移动；当检测滑板开始移动时，车轮轴线已经越过滑板边1/2形变的长度。同理，当汽车将离开侧滑台，形变段前端接触到地面时，地面与轮胎的摩擦力很大，检测滑板就停止移动，显然，此时车轮轴向还不到滑板边1/2形变长度，故汽车真正受检测距离比滑板长度短了一个形变的长度。因为形变是一个变量，同时，形变长度相对检测滑板长度是一个不可忽略的量值，所以把检测滑板的长度作为汽车受检距离存在明显的误差。车轮与地面间接触产生的横向应力迫使车轮产生变形，在完全驶上侧滑板的瞬间将迅速释放并引起滑板的移动量大于实际测量量，并产生振荡，测量曲线是非线性的，影响测量。针对汽车侧滑测量过程中出现的问题，研究设计带过度滑板的侧滑检测台，消除检测中出现的问题，提高准确性。1.2本论文的重要意义目前我国正在大力发展汽车产业，汽车的安全行和经济性已成为人们越来越重视的问题，对汽车各方面的检测也变得越来越重要。汽车侧滑量的检测是汽车检测中的一个重要内容。汽车侧滑量的检测设备是侧滑检验台，虽然侧滑台以普及使用，但是测量结果有偏差。本文设计出带过度滑板新型侧滑检验台，测量时能够消除轮胎与地面变形摩擦所引起的测量距离误差和轮胎的横向变形所引起的振荡。使测量结果更为准确，保证车辆具有最佳的操纵稳定性，从而保证行驶安全，减少交通事故。并能极大的较少轮胎不正常磨损，减少用户不必要的经济损失，其间接效益十分可观，对社会经济发展非常有利。31第2章 车轮侧滑2.1汽车转向轮定位 为保证汽车直线行驶的稳定性和操纵的轻便性，减少轮胎和其它机件的磨损，汽车的转向轮都设计有转向轮定位角（习惯上称为前轮定位）。前轮定位包括主销后倾角、主销内倾角、车轮外倾角和前束四个参数。2.1.1主销后倾角设计转向桥时，使主销在汽车的纵向平面内，其上部有向后的一个倾角，即主销轴线与地面垂直线在汽车纵向平面内的夹角，称为主销后倾角6，注销后倾角能形成回正的稳定力矩。当主销具有后倾角时，主倾轴线与路面的交点A将位于车轮与路面的接触点B的前面，如图2.1所示。图2.1 主销后倾角示意图现在一般采用的角不超过2-3.现代高速汽车由于轮胎气压低，弹性增加，而引起稳定力矩增加。因此，角可以见效的接近零，甚至为负值。2.1.2主销内倾角在设计转向桥时，主销在汽车的横向平面内，其上部向内倾斜一个角（即主销轴线与地面垂直线在汽车横向平面内的夹角）称为主销内倾角，如图2.2所示。图2.2 主销内倾角作用示意图主销内倾角也有使车轮自动回正的作用。主销内倾角还使得主销轴线与路面交点到车轮中心平面与地面的交线的距离C减少，从而可减小转向时驾驶员加在转向盘上的力，使转向轻便，同时可减小从转向轮传到转向盘上的冲击力。但c值也不宜过小，即内倾角不宜过大，否则在转向时车轮绕主销偏转的过程中，轮胎与路面间产生较大的滑动，因而增大轮胎与路面间的摩擦阻力。这不仅使转向变得沉重，而且加速轮胎的磨损。因此，一般内倾角不大于8，距离c一般为40-60mm。2.1.3前轮外倾角前轮外倾角也具有定位作用。前轮外倾角是通过前轮中心的汽车横向平面与前轮平面的交线与地面垂线的夹角。如图2.3所示。图2.3 前轮外倾角示意图如果空载时前轮的安装正好垂直于路面，则满载时，车桥将因承载变形而出现前轮内倾，这将加速轮胎的偏磨损。另外，路面对前轮的垂直反作用力沿轮毂的轴向分力，将使轮毂压向轮毂外端的小轴承，加重了外端小轴承及轮毂紧固螺母的负荷，降低了它的使用寿命。因此，为了使轮胎磨损均匀和减轻轮毂外端轴承的负荷，安装前轮时应预先使其有一定的外倾角，以防止前轮内倾。同时，前轮外倾角也可以与拱形路面相适应。但是，前轮外倾角不宜过大，否则会使轮胎产生偏磨损。前轮外倾角是在转向节设计中确定的。设计时转向节轴颈的轴线与水平面有一定成的角度，该角度即为前轮外倾角（一般为1左右）。2.1.4前轮前束前轮有了外倾角后，在滚动时就类似于滚锥，从而导致两侧车轮向外滚开。由于转向横拉杆和车桥的约束前轮不可能向外滚开，前轮将在地面上出现边滚边滑的现象，从而增加了轮胎的磨损。为了消除前轮外倾带来的这种不良后果，在安装前轮时，使汽车两轮的中心面不平行，两轮前边缘距离B小于后边远距离A，A-B之差称为前轮前束，如图2.4所示。图2.4 前轮前束（俯视图）前轮前束可通过改变转向横拉杆的长度调整。调整时，可根据各厂家规定的测量位置，使两前轮前后距离差A-B符合规定的前束值。一般前束值为0-12mm。测量位置除图示位置外，还通常取两轮台中心平面处的前后差值，也可以选取前轮钢圈内侧面处前后的差值。此外，前束也可用角度前束角表示。综上所述，车轮个定位参数的作用如下：注销后倾角：能形成回正的稳定力矩，从而保证汽车稳定的直线行驶；主销内倾角：式转向操作轻便且能使车轮回正；车轮外倾角：避免满载时，车桥将因承载变形而出现前轮内倾，这将加速轮胎的偏磨损。减小外端小轴承及轮毂紧固螺母的负荷。前轮外倾角也可以与拱形路面相适应。前轮前束：避免汽车由于前轮外倾而产生的边滚边滑的现象。2.2前轮侧滑2.2.1前轮侧滑及危害当前轮前束值与车轮外倾角不匹配时，汽车就肯能在直线行驶的过程中，前轮会产生边滚边滑的现象，加剧轮胎磨损，影响操纵性能。当只有正前束时轮胎相对路面有向外的滑磨；当只有前轮外倾角时轮胎相对路面有向内的滑磨。只有当前束值与外倾角配合恰当时，轮胎相对于地面的滑磨可以减少甚至消除。前轮侧滑是指前轮前束和外倾角不匹配时，使汽车直线行驶时产生向左向右的偏移现象。它反映的是汽车直线行驶的稳定性。前轮侧滑量若在允许的范围（GB7258-1997规定不大于5km/h）,对车辆行驶没有大的影响，但侧滑量过大危害很大。（1）影响行驶稳定性。侧滑量过大时，会出现转向沉重，自动回正作用减弱，方向明显跑偏，车头摇摆，（车速50km/h以上时）等现象。以CA10B和EQ1090E两种车型所做的实验表明，前轮侧滑量每增大1m/km，CA10B汽车直线行驶偏移量增加（34-36）cm/100m，EQ1090E汽车增加（12-23）cm/100m。（2）汽车前轮侧滑量增大使轮胎磨损加剧，导致轮胎使用寿命降低。有资料表明，EQ1090E汽车的前轮侧滑量从1m/km增加到5m/km轮胎磨损增加140%。（3）增加燃油消耗。侧滑量增大行驶阻力也随之增加。因此，汽车油耗增加，一般耗油量增加4%左右。2.2.2前轮侧滑量产生的机理转向轮侧滑,实际上是指转向轮外倾角与转向轮前束综合作用表现出来的车轮滚动时的横向滑移量。如图2.5所示,汽车在平直道路上行驶时,外倾使前轮的自由滚动方向向外偏离其在前轴约束下的实际行驶方向,前轮边滚边滑使轮胎表面受到背离汽车纵轴线的外倾侧向力。前束的存在使前轮的自由滚动方向向内偏离实际行驶方向OD,前轮在地面上滚动的同时向内滑移所引起的前束侧向力指向汽车线。在前束和外倾的综合作用下,若前轮外倾和前束恰当配合,前轮自由滚动方向与实际行驶方向一致,前轮在地面上纯滚动,直线行驶时所受到的侧向力总和为零;反之,前束大于或小于实际需要时,前轮自滚动方向向内或向外偏离其实际行驶方向所引起的车轮向内或向外滑移,使轮胎表面受到与滑移方向相反的侧向力。侧向力大小显然与前轮自由滚动方向偏离实际行驶方向的角度所决定的轮胎侧向滑移量有关。 图2.5侧滑产生机理示意图汽车前轮通过侧滑台滑板时,由于滑板的侧向移动仅受滑板与支撑滚轮间的摩擦力和滑板的回位弹簧拉力的约束,同时轮胎与滑板间有足够的侧向位移。这样,在前束和外倾的综合作用下,若前轮的自由滚方向偏离实际行驶方向,只要所产生的侧向力大于滑板与滚轮间摩擦力和弹簧弹性恢复力之和前轮向前滚动的同时便会带动滑板侧滑侧滑量则取决于前轮自由滚动方向与实际行驶方向的偏离量。如图2.6所示,假设前束与外倾配合不当,使前轮自由滚动方向OA向外偏离实际行驶方向。当汽车前轮垂直通过侧滑板时,若前轮沿自由滚动方向滚动,在驶过hm(滑板宽度)后前轮中心应位于A点;实际上,前轮在前轴限制下只能沿OD行驶,在驶过hm后前轮中心到达D点。由于轮胎与滑板间侧向附着力大于滑板所受的侧向约束力总和,轮胎与滑板间不存在滑移。这样,前轮在滑板上行驶hm后,滑板将在轮胎带动下向内侧滑移,侧滑量S为S=AD/h。 图2.6外倾和前束作用示意图2.3汽车侧滑量检测及意义实践证明，汽车侧滑会造成滚动阻力增加、行驶稳定性变差、轮胎磨损加剧、油耗增加和转向沉重，影响汽车的使用性和经济性。所以必须对汽车的侧滑量进行定期检测。目前国内广泛采用滑板式侧滑检测台。其基本原理：若前轮外倾角与前束值配合不当，汽车直线行驶时，转向轮处于边滚边滑的状态，轮胎与地面间由于滑动摩擦的存在而产生相互作用力，若使汽车驶过可以横向自由滑动的滑板，则该作用力将会使滑板产生横向移动。由于汽车侧滑存在诸多危害，因此，对汽车侧滑量的检测有着非常重要的意义。汽车侧滑反应的是外倾角和前束的匹配情况，若两者匹配合理，汽车的侧滑量就很小或为零，汽车行驶时转向轮处于纯滚动状态，对减小车轮磨损并延长期使用寿命、减少行驶阻力、降低油耗、提高转向轻便性和操纵稳定性等非常有效。第3章 侧滑检测台目前，国内侧滑检验台有单板侧滑检验台和双板联动式侧滑检验台。本文中着重介绍双板联动式侧滑检验台。双板联动式侧滑台的构造：机架、可横向滑动的滑板、位移传感器、配套仪表。左右连快滑板分别支撑在各自的四个滚轮上，每块滑板与其连接的导向轴承在滚道内滚动，保证了滑板只能沿左右方向滑动而限制了其纵向移动。两块滑板通过中间的联动机构连接起来，从而保证了两块滑板同时向内和同时向外的运动。相应的位移量通过位移传感器转变成电信号传入仪表。回零机构保证汽车前轮通过滑板后，滑板能够自动回零。限位机构防止滑板的位移量过大，超出传感器的允许范围，起保护传感器的作用。锁零机构能在设备空闲或运输时保护传感器。润滑机构能够保证滑板轻便自由的移动，下面进行详细介绍。3.1侧滑检验台的机械结构侧滑检验台的机械结构由框架装置、滑板装置、等摇臂杠杆机构、回位机构、导向机构、锁定装置等部件组成，如图3.1所示。1.侧滑台仪表 2.传感器 3.限位装置 4.右滑板 5.滚轮 6.导轨 7.右滑板 8.导线装置 9.框架图3.1 侧滑检测台结构图3.1.1框架装置框架装置是用来支撑滑板及其它部件，并保证滑板装置能平稳、自如的横向移动，其结构如图3.2所示。图3.2 侧滑检验台框架图3.1.2滑板装置本侧滑检验台含有左右两个滑板装置。两个滑板通过等摇臂杠杆连接在一起，如图3.3所示。滑板的作用就是支撑车轮并保证可以自由的左右移动。在车辆通过滑板时，车轮带动滑板左右移动，位移传感器将位移量测取。滑板的设计不但要考虑承载能力，表面还要有足够大的附着系数。滑板的强度决定了其承载能力，也就是能够承受所检测车辆的最大轴重，一般应能够承受轴重10t的车辆，安全通过且无变形。为此，滑板的骨架采用热轧普通槽钢，滑板的表面应采用花纹以增加附着力，保证汽车通过时车轮与滑板间无滑动。由于侧滑试验台的规格不同，滑板的纵向长度有500mm、800mm、1000mm三种。当仪表显示侧滑量为5m/km时，对应于这三种板的位移量分别为2.5mm、4mm、5mm。图3.3 滑板装置3.1.3等摇臂杠杆机构等摇臂杠杆机构是双板联动式侧滑检验台普遍采用的机构，机构的特点是能够保证左右滑板同时向内或同时向外滑动，应用这种机构测量出的侧滑量是同一轴上左右车轮侧滑量的平均值。等摇臂杠杆机构由等摇臂轴、两个全等的摇臂、旋转杆、和固定杆组成，如图3.4所示。等摇臂轴一端通过轴承和旋转杆相连，另一端固定在等摇臂轴平移机构的浮动板上，旋转杆通过轴承与等摇臂轴连接在一起，可以在水平面内自由旋转、固定杆一端用螺栓固定在滑板上，另一端和等摇臂杆铰接相连，等摇臂杆和旋转杆铰接。1.固定杆 2.等摇臂杆 3.旋转杆 4.等摇臂轴图3.4 等摇臂杠杆机构3.1.4回位机构由于轮间侧滑量的存在，滑板会左右滑动，改变了等腰臂杠杆的初始状态，在车辆离开后要进行回位。回位机构的原理：回位机构由U型拨杆、回位摇臂、弹簧挂片、回位弹簧、弹簧固定挂片和弹簧调整螺杆组成，如图3.5所示。U型拨杆和等摇臂杠杆机构1.U型拨杆 2.回位摇臂 3.弹簧挂片 4.回位弹簧 5.弹簧固定挂片 6.弹簧调整螺杆图3.5 回位机构的一个等摇臂杆刚性相连，回位摇臂固定在浮动板上，回位摇臂通过轴承和回位摇臂轴连接在一起，可以在水平面内自由旋转，回位弹簧的一端通过弹簧调整螺杆和弹簧固定挂片固定在浮动板上，另一端通过弹簧挂片固定在回位摇臂上。滑板运动时带动U型拨杆一起运动，U型拨杆推动回位摇臂轴旋转，回位摇臂的旋转拉动回位弹簧生长，当车辆驶出侧滑台后，弹簧将收缩到原来的长度，这样又通过反向的转动，使等摇臂杠杆机构恢复到原来的状态。3.1.5导向装置本结构设计中的导向装置是指滑板装置的导向。为了保证侧滑量检测的准确性，要求滑板装置只能横向移动，不允许在车辆的前进方向有窜动，因此，要对滑板进行严格导向。如图3.6所示：导向装置主要有导向板、；两个导向轴承、两个挡圈、导向轴、底板组成。导向板与滑板装置底部的槽钢进行刚性连接，底座通过螺栓固定在底座槽钢上。如图所示，滑板移动带动导向板，导向板只能沿着两个导向轴承相切的方向进行移动，这样就限制了滑板的运动方向，从而实现了滑板装置的精确导向。图3.6 导向装置3.1.6锁定装置锁定装置由中间滑板锁块装置和锁定轴装置组成，如图3.7所示。它有两种工作状态；锁定状态和放松状态。锁定时检测台处于不工作状态即锁死状态，方便人车通过，避免滑动机构进行不必要的磨损，延长机械系统的使用寿命。放松状态，滑板可以沿导向装置自由横向移动，此时就可以对汽车的侧滑量进行检测。图3.7 锁定装置3.1.7滚轮机构滚轮机构如图3.8所示，滚轮是用来保证滑板装置能够轻松的进行横向移动。 从而使滚轮在滑到中可以左右自由滑动。滚轮和滑到应定期进行润滑和保养，以减少滑板的运动的阻力，提高检测精度。图3.8 滚轮机构3.2侧滑量检测装置侧滑量检测装置由左右两块滑板、杠杆联动机构和位移传感器等组成。该装置把车轮的侧滑量检测出来，并传递给指示装置。侧滑板表面做成凸凹不平的花纹形状，以增大附着力，消除车轮与滑板之间可能产生的滑移。滑板下有滚轮支撑，滚轮在滑道中可以左右自由滑动。滚轮和滑道应定期进行润滑和保养，以减小滑板运动的阻力，调高检测精度。当车轮驶离滑道后，滑板在回位弹簧的作用下恢复到原来状态。测量方式分为机械式和电测试两种。机械式的主要特点是简单、可靠、便于维护。电测试的主要特点是复杂、但可以长距离传输，并且按传感器的类型又可分为电位计、自整角电机和差动变压器三种。指示装置把侧滑装置测出的侧滑量，按汽车每行驶1m所产生横向侧滑量的毫米数值进行表示。其显示方式有定性指示和定量指示两种。当侧滑板长度为1m时，定量指示1格代表1mm；当侧滑板长度为0.5m时，定量指示1格代表0.5mm。而定性指示则用红、黄、绿三种颜色表示，一般将侧滑量0-3m/km定为绿区，表示好。3-5m/km定为黄区，表示可用。5-8m/km定为红区，表示不可用。3.3侧滑台工作基本原理测试时，汽车低速（3-5km/h）直线前驶通过侧滑检验台。前轮在通过其检测滑板时，位移传感器测量滑板横向上的位移量，配套仪表保持全过程中位移量的峰值，并结合滑板的纵向长度，确定折算出汽车侧滑量的大小，测量的单位：m/km。汽车通过滑板时，由于滚轮与滚道间的摩擦力很小，回位弹簧的的拉力也可忽略不计，滑板可自由横向移动。当前轮侧倾角与前束值匹配不当时，前轮的自由滚动方向偏离实际行驶方向，只要所产生的侧向力大于滑板所收到的约束力，前轮向前滚动时便会带动滑板横向移动。侧滑量取决于前轮自由滚动方向与实际行驶方向的偏移量。3.3.1双板联动侧滑检验台的侧滑原理双板联动侧滑检验台是目前应用较广的侧滑台，其测量原理如下：1侧滑板仅受到车轮外倾角的作用以右前轮为例，先讨论只存在车轮外倾角的情况。具有外倾角的车轮，其中心线的延长线必定与地面有一个交点O，此时车轮相当于圆锥的一部分，如图3.9所示，在车轮向前或向后运动时，其运动类似于滚锥。图3.9 具有外倾角车轮的滚动情况具有外倾角车轮在滑板上滚动时，车轮有向外滚动的趋势，由于受到车桥的约束，车轮不可能向外移动，通过车轮与滑板的附着作用带动滑板横向移动。此时滑板向内移动的位移量记为S。按照约定，具有外倾角的车轮，由于其类似于滚锥的运动情况，无论其前进还是后退所引起的侧滑量均为负值。反之内倾角车轮引起的侧滑分量均为正。2滑动板仅受到车轮前束的作用这里仅讨论车轮只有前束值时而外倾角为零的情况，前束是为了消除具有外倾角的车轮类似于滚锥运动所带来的不良后果而设计的。图3.10 具有前束车轮在滑板上滚动的情况仅具有前束的车轮前进时，车轮有向内滚动的趋势，由于受到车桥的约束作用，实际驶过侧滑台时，车轮不会向内侧滚动，从而会通过车轮与滑板间的附着作用带动滑板横向移动。此时，车轮在滑板上做纯滚动运动，滑板相对于地面有侧向移动，其运动方向如图3.10所示，此时，测得滑板的横向位移量记为S。遵照约定，前进时，由车轮引起的侧滑量S为正值。反之，仅具有前张角的车轮在前进时，侧滑量为负值。当具有前束的车轮在后退时，若在无任何约束的情况下，车轮必定向外侧滚动，因受到车桥的约束作用，虽然其具有向外侧滚动的趋势，但不可能向外滚动，从而通过车轮与地面间的附着作用带动滑板向内滑动，其运动方向如图3.10所示。此时测得滑板向内的位移量记为S，规定，仅具有前束角的车轮在后退时，侧滑量为负值。反之，仅具有前张角的车轮在后退时，侧滑量为正值。3滑板受到车轮外倾角和前束值得共同作用汽车转向轮同时具有外倾角和前束值，前进时由外倾角所引起的侧滑和由前束所引起的侧滑方向相反，因而两者可相互抵消。后退时，两者方向相同，相互叠加。在外倾角和前束值不大的情况下，可以认为汽车在前进和后退的过程中，侧滑量不变。3.3.2单滑板侧滑检验台的检测原理单侧滑板检验台仅用一块滑板，汽车左前轮从单滑板上驶过，右前轮从地面上驶过。虽然是一侧车轮从滑板上通过，但测量结果并非是单轮的测量量，而是左右轮侧滑量的综合反映。此侧滑量与汽车驶过滑板时的倾斜度无关。虽然结构简单，体积小但测量结果不精确。单侧滑板检验台与双板联动式侧滑试验台检测原理基本相同。3.4 CHS1-10型侧滑检验台简介3.4.1 CHS1-10型侧滑检验台概述CHS1-10型侧滑检验台是汽车前轮定位的动态检测设备，用于汽车前轮定位的综合检测。当汽车低速驶过侧滑检验台时，通过测试侧滑量来判断前轮定位是否正确。它以车轮每公里的侧滑米数来表示，是检测车轮定位最迅速、最简单、最有效的仪器。前轮定位状况是影响前轮磨损、燃油消耗、行驶安全的重要因素，因此侧滑检验台是汽车检测站不可缺少的设备。3.4.2 CHS1-10型侧滑检验台测量装置CHS1-10型侧滑检验台是目前应用比较广泛的侧滑检验台。其台板尺寸为1000500。下面着重介绍CHS1-10型侧滑检验台的测量装置。CHS1-10型侧滑检验台采用差动变压器测量装置。差动变压器测量装置的位移传感器安装在如图3.11所示的位置上，由滑动板带动位移传感器的拨杆移动，传感器输出与位移成正比的电压量，并传递给指示装置。图3.11差动变压器测量装置安装位置差动变压器是将被测信号的变化转换成线圈互感系数变化的传感器，它的结构如同变压器，由初级线圈、次级线圈、铁芯、等组成，如图3.12所示。图3.12 差动变压器结构图在初级线圈接入电源后，次级线圈即感应输出电压U，滑板移动是通过拨杆带动铁芯的移动，从而引起互感系数的变化，此时输出电压也随之变化。它具有结构简单、灵敏度高、测量范围大及使用寿命长等优点。第4章 新型侧滑检验台设计目前普遍采用的滑板式侧滑检验台的测量结果与真实值之间有偏差。前轮在驶上滑板前，由于滑板与地面接触产生变形摩擦的作用，前轮接触滑板没离开地面时，滑板并不移动。使得车轮驶过的有效距离小于滑板纵向长度，测量结果偏小。而且车轮在完全驶上滑板的瞬间，由于车轮突然释放横向弹性变形，产生振荡，影响测量结果。基于老式侧滑检测台存在的缺陷，通过查阅资料，研究设计新型的带过度滑板的侧滑检测台。在新型侧滑检验台的结构中，只是在检测滑板的前部设计一个过渡滑板，过渡滑板与原检测滑板的结构相同，只是纵向尺寸较小。4.1新型侧滑检验台结构设计4.1.1发现老式侧滑检验台存在缺陷不带放松板的侧滑检验台，把滑板的纵向长度作为实际检测长度，存在明显的误差现分析如下,如图4.1所示：图4.1不带过度滑板的侧滑检验台检测距离示意图汽车轮胎在汽车的自重压力下，与地面接触部分都有一段形变，不同的车辆其形变长度有所不同，同一辆汽车因轮胎充气压力改变也不相同，因此其形变程度不是一个定量。经选用不同车辆，不同轮胎和不同轮胎压力值，利用塞尺钢直尺进行测量，汽车转向轮的形变长度一般在190mm210mm。当车轮进入侧滑台时，其形变逐渐从地面移向侧滑板；当形变段还没有完全离开地面时，由于地面与轮胎的摩擦力远大于滑板侧向移动的作用力，检测滑板不会开始移动；当检测滑板开始移动时，车轮轴线已经越过滑板边1/2形变的长度。同理，当汽车将离开侧滑台，形变段前端接触到地面时，地面与轮胎的摩擦力很大，检测滑板就停止移动，显然，此时车轮轴向还不到滑板边1/2形变长度，故汽车真正受检测距离比滑板长度短了一个形变的长度。因为形变是一个变量，同时，形变长度相对检测滑板长度是一个不可忽略的量值，所以把检测滑板的长度作为汽车受检距离存在明显的误差。毛谦渝老师在不带过度滑板的侧滑检验台上所测数据，用光线示波器的两个通道对检验台的滑板位移传感器的输出信号和汽车前轮位置同时进行记录。得到如图4.2所示的检验台的位移传感器的输出信号与汽车前轮位置关系曲线 图4检验台位移传感器输出信号与前轮位置的关系曲线车轮与地面间接触产生的横向应力迫使车轮产生变形，在完全驶上侧滑板的瞬间将迅速释放并引起滑板的移动量大于实际测量量，并产生振荡，由图可以看出曲线是非线性的，影响测量。4.1.2新型侧滑检验台的结构设计这个缺陷是由于车轮受到地面的影响产生变形摩擦，为了消除地面产生的影响，研究设计出带过渡滑板的侧滑检验台，只需在已有侧滑检验台前加装过渡滑板，滑板结构与侧滑检验台结构相似，只是纵向长度较短。同时对侧滑台与过渡滑板间的框架稍作改进即可。过渡滑板消除了地面对轮胎的约束，从而使轮胎接触滑板时，滑板就可横向自由移动，轮胎实际测量距离为滑板纵向长度。并且可消除轮胎上的横向变形，避免产生振荡，测量曲线是线性的，测量结果更加准确。过渡滑板的结构与检测板台结构相同。所以直接采用CHS1-10型侧滑检验台，并对框架尺寸进行重新设计。CHS1-10型侧滑检验台的台板尺寸为1000500，及横向尺寸为1000mm，纵向尺寸为500mm。汽车做侧滑检验时，其驶过侧滑台的速度是很慢的（约3km/h左右）。假设以每小时3.6千米的速度驶过检测台，其弹性释放时间为0.5秒，则0.5秒时间汽车驶过的距离0.5m。汽车以每小时3.6千米的速度行驶时，弹性变形在驶上侧滑板是已经释放。也就是说，过渡滑板的台板纵向尺寸500mm就已足够。所以CHS1-10型侧滑检验台的过渡板尺寸能够达到要求。4.2 过度滑板的强度校核如前所述，滑板的强度决定了其承载能力，也就是所能够承受检测车辆的最大轴重，一般应能够承受轴重10t的车辆可以安全通过而不变形。滑板的骨架采用了热轧普通槽钢，选用10，材料A钢。滑板表面采用花纹钢板，厚度为5mm，材料为A钢。当物体只受到一个集中力作用时，有材料力学的知识可知，当集中力作用在中间时，物体受到的弯矩最大，此时：M=PL/4 式（4.1） 式中，P-集中力，L-物体长度对于滑板而言，当车轮从滑板上驶过时，滑板受到的弯矩最大。此时的截面为危险截面，对此时的滑板截面进行校核。4.2.1 滑板横向强度校核滑板的横向长度L=1000mm，此时的滑板弯矩大小（与车轴重5t相比，忽略滑板本身的重量）：M=PL/4=12.25KN 即滑板所受的最大弯矩为12.25KN。对此时的截面进行校核，其截面形状如图4.2所示：图5 横向滑板截面图截面图形左右对称，设对称轴为y轴，则截面形心必在y轴上。为确定形心在y轴上的位置，先取Z1轴为辅助轴，如图4.2所示。根据材料力学知识，可得：S= =2Ay+ Ay=218.511.71+1000.56.05=265.8cm 式（4.2）y=4.20cm 式（4.3）对截面图形求惯性矩：I=I+I=+253.2+（6.05-4.20）1000.5+2（4.20-1.71）18.51=508.09cm 式（4.4）W=101.35cm 式（4.5）滑板所受的最大应力：=101.35MPa 式（4.6）查表，A钢的许用应力为235MPa。所以，滑板横向符合强度要求。4.2.2 滑板纵向强度校核滑板的横向长度L=500mm，此时的滑板弯矩大小（与车轴重5t相比，忽略滑板本身的重量）：M=PL/4=6.125KN 式（4.7）即滑板所受的最大弯矩为12.25KN。对此时的截面进行校核，其截面形状如图4.2所示：图6 纵向滑板截面图截面图形左右对称，设对称轴为y轴，则截面形心必在y轴上。为确定形心在y轴上的位置，先取Z1轴为辅助轴，如图4.2所示。根据材料力学知识，可得：S= =2Ay+ Ay=218.511.71+500.56.05=214.55cm 式（4.8）y=3.46cm 式（4.9）对截面图形求惯性矩：I=I+I=+253.2+（6.05-3.46）500.5+2（3.46-1.71）18.51=388.0cm 式（4.10）W=112.16cm 式（4.11）滑板所受的最大应力：=54.61MPa 式（4.12）查表，A钢的许用应力为235MPa。所以，滑板纵向符合强度要求。4.3新型侧滑台的框架如果在过渡滑板和侧滑板间存在框架，则汽车通过框架时会产生弹性变形。为了使检测结果更为精确，现对侧滑检验台的框架进行改进。框架横向尺寸保持不变，对纵向尺寸进行设计。纵向长度L等于两个滑板的纵向长度加间隙再加上框架本身的宽度，即L=800+500+35+258=1431mm。4.4新型侧滑试验台的使用4.4.1 检测前的准备（1） 在不通电的情况下，检查仪表指针是否在零位上；接通电源，晃动滑动板，待滑动板停止后，查看指针是否仍在零位或数据显示仪表上的侧滑量数值是否为零。如发现不准，对于指针式仪表，可以用零点调整电位计或游丝零点调整钮将仪表调零；对于数显式仪表，可按下校准键，调节调零电阻，使侧滑量显示值为零，或按复位键清零。 （2） 检查侧滑台及周围场地有无机油、石子、泥污等杂物，并清除干净。 （3） 检查各种导线有无损伤而造成接触不良的部位，必要时应进行修理或更换。 （4） 待检测车辆轮胎气压应符合各自的规定值（出厂标准）。 （5） 检查并清除轮胎上的油污、水渍和嵌入的石子、杂物等。 4.4.2 检测步骤 （1） 打开滑动板的锁止手柄，接通电源。 （2） 车以35km/h的低速垂直地驶过滑动板。速度过高会因台板的惯性力和仪表的动态响应迟滞而影响测量精度。速度过低也会引起失真误差。 （3） 被测车轮从滑动板上完全通过时，察看指示仪表，读出最大值，注意记下滑动板的运动方向，即区别滑动板是向外还是向内滑动。（进行记录时，应遵循如下约定：滑动板向外滑动，侧滑量记为负值，表示车轮向内侧滑动（即IN）；滑动板向内侧滑动，侧滑量记为正值，表示车轮向外侧滑动（即OUT）。 （4） 测结束后，锁止滑动板，切断电源。 4.4.3 检测时的注意事项 （1） 不允许超过容许吨位的汽车驶入侧滑台，以防压坏和损坏易损机件。 （2） 不允许汽车在侧滑台上转向或转动，因为会影响测量精度和检验台的使用寿命。 （3） 前驱动的汽车在测试时，不应该突然加油、收油或踏离合器，这样会改变前轮受力状态和定位角，造成测量误差。4.4.4 侧滑台的维护 （1）侧滑检验台不使用时，一定要锁止滑动板，以防止受到外界因素（人或汽车等）引起的经常晃动而损坏测量机件。 （2）保持试验台表面及周围环境清洁，及时清除泥、水和垃圾，以防止它们浸入侧滑台。 （3）侧滑台上不要停放车辆和堆放杂物，防止滑动板及测量机件变形或损坏。 （4）每使用1个月，应重点检查蜂鸣器或信号灯在侧滑量超过规定值时能否及时报警或给出侧滑量不合格的信息。若蜂鸣器、信号灯或限位开关工作状况不良时，应给予及时调整或更换。 （5）使用3个月，除作上述保养作业外，还需检查测量装置的杠杆机构指针和回位装置等动作是否灵便。如动作不灵活或油迟滞，应及时进行清洁和润滑工作，必要时需进行修理或更换有关零件。 （6）使用6个月后，除进行第5项保养工作外，还需要拆下滑动板，检查滑动板下的滚轮及导轨，检查各部位有无脏污、变形、锈蚀、磨损等情况，并进行清洁、紧固和润滑工作。对磨损严重的零部件应酌情更换。 （7）使用一年后，除进行第6项保养作业外，还须接受有关部门的检定以确保测试精度。 4.4.5 侧滑台的调整侧滑台的检定需按照国家标准汽车安全检测设备双滑板式侧滑试验台检定技术条件（GB11798.1-89）的有关规定进行。 通过对侧滑台的检定，往往会发现示值超差，造成超差的原因基本有两个方面：一是机械方面的原因，主要是滑动板及联动机构等机械构件在制造过程中存在隐蔽缺陷，以及长期使用后机件磨损，间隙增大所致。二是电气方面的原因，测试仪表内电子器件日久老化，或使用过程中的操作不慎而造成零点漂移或阻值变化，或部分元件损坏所致。出现超差后的调整方法如下： （1）调整仪表零点。侧滑台显示仪表据仪表类型可分位两种调整零点形式： a电零位调整：利用仪表上的零点调整电位，改变电阻值的大小进行调整。 b.机械零位调整：当电零位调整仍无法将仪表指针调零是，改变传感器的安装位置，改变滑臂转动角度（对于旋转电位器）或调整回位弹簧预紧力（对机械指针显示仪表）等。 （2）调整示值超差。当侧滑台左右滑动板