毕业设计论文—双前轴转向汽车轮间和轴间侧滑量检验台设计.doc

专业文档尽在我主页 目录 1 绪 论 .1 1.1 汽车性能检测的意义及发展状况 1 1.2 车轮侧滑检测的重要意义 2 1.3 车轮侧滑性能检测的规定 3 1.4 本设计的重要意义 3 1.5 本设计的内容 4 2 车轮侧滑检测原理与方法 5 2.1 轮间侧滑检测方法 5 2.2 轴间侧滑检测方法 6 2.2.1 双板分动式侧滑检验台检测轴间侧滑量 .6 2.2.2 轮间-轴间侧滑检测系统检测轴间侧滑 7 3 轮间-轴间侧滑检测系统机械部份设计 10 3.1 放松板和滑板 .11 3.2 等摇臂杠杆机构 .12 3.3 等摇臂轴平移机构 .13 3.4 回位装置 .13 3.5 导向装置 .14 3.6 锁定装置 .15 3.7 滑动机构 .16 3.8 测量装置 .16 3.9 轮间-轴间侧滑检测台机械总成和特点 17 4 部分零件的选择与校核 .18 4.1 连杆轴的计算与校核 .18 4.2 轴承的选择与计算 .19 4.2.1 轴承的选择 .19 4.2.2 轴承的寿命计算 .20 4.3 槽钢的计算与校核 .20 4.4 位移传感器的选型 .21 5 应用可行性效果分析 .23 6 总 结 24 参考文献 25 致 谢 .26 要完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八 要完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八1 1 绪 论 汽车是现代科学技术的产物，它的出现大大地方便了人们的日常生活。随着科 学技术的不断发展，汽车的结构不断完善，性能也不断提高。特别是随着电子技术 在汽车上的广泛应用，汽车的动力性、经济性、安全性和舒适性大大改善，其使用 性能日益满足了人们的需要。汽车在满足人们需要的同时，却因其结构和装备可复 杂化，给维修和检测行业提出了更高的要求。为了能够快速、准确、方便地诊断汽 车运行故障和检测汽车的使用性能，必须大力发展汽车的检测技术和检测设备1。 1.1 汽车性能检测的意义及发展状况 汽车在行驶过程中，其技术状况和使用性能将随着里程数的增加而逐渐变坏， 出现动力性下降、经济性变差、安全可靠性降低，严重影响汽车经济效益和运输效 率的发挥，甚至威胁到生命安全。这就要求预先对故障加以查明和消除。在汽车使 用过程中，对其运行状态做出判断，并采取相应的对策，可以大大提高汽车的使用 可靠性，充分发挥汽车的效能，减少维修费用，获得更大的经济效益。所以，发展 汽车检测与诊断技术具有重要的意义1。 近些年发展起来的汽车检测技术就是以研究汽车技术状况变化规律为基础，合 理制定检测规范、检测参数和检测标准，充分利用现代化检测手段，在汽车不解体 的条件下迅速准确地反映汽车各机构、系统、零部件的技术状况和使用性能，查找 故障或隐患所在，采取相应的预防保修措施，以确保车辆在良好的技术状况下运行， 从而延长汽车的使用寿命，提高运输能力，降低生产成本，节约能源，减少对环境 的污染，保证车辆安全行驶2。 可见，用现代化的手段对车辆性能进行定期和不定期的检测，这对提高汽车维 修质量、保证车辆技术状况和安全性能，提高运输效率、降低运行消耗、减少环境 污染等方面有着显著的经济效益和社会效益，对促进道路运输业的发展起到了积极 的推动作用。 汽车检测技术是学习工业发达国家开始发展起来的。早在4050 年代就已有了 以故障诊断性能调试为主要目的的单项检测技术。60 年代后检测技术获得较大发展， 逐渐将单项检测技术联线建站，成为既能进行维修检验，又能进行安全与环保监测 的检测技术。随着电子计算机技术的发展，70 年代初期出现了检测控制、数据处理 和报告检测结果高度自动化的综合性能检测技术，其检测效率极高。目前，工业发 达国家的现代化汽车检测技术已达到广泛应用的阶段，在交通安全、环境保护、节 约能源、降低运输成本和提高运力等方面，带来了明显的社会效益和经济效益。 我国的汽车检测技术起步较晚，发展缓慢。60 年代开始研究汽车的诊断、检测 要完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八 要完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八2 技术，70 年代末列为国家项目开展了较为全面的研究，重点是检测设备，并着手筹 建检测站。80 年代得到迅速发展，以引进国外的汽车检测技术和设备为主导，同时 自己也生产了许多检测设备。据不完全统计，到1998 年上半年，全国已建立了800 多个汽车检测站，1000 余条检测线，检测站在大中城市已普遍使用。在这一领域我 国与国外的差距正在缩小。目前我国生产的汽车检测与维修设备技术水平与国外发 达国家相比，主要差距是： 1. 产品可靠性差 国外同类产品的使用寿命较长，一般35 年不更换易损件。而国内产品性能不 够稳定，故障率多，外观质量差。 2. 自动化水平低。 3. 国内大多数维修设备为机械式或半机械式，而国外大都采用微机控制、数 字显示或彩色屏幕显示，精度高，检测效果好。 4. 品种不全，更新幔，技术含量低，附加价值率低。 5. 有些检测设备还属空白。如全电脑四轮定位仪，自动电脑解码器，电脑控 制车身大梁矫正度量系统等检测设备，国外已形成了系列化，标准化产品，而国内 则刚刚着手研究开发2。 1.2 车轮侧滑检测的重要意义 传统意义上的车轮侧滑是指由于车轮前束角与外倾角配合不当，在汽车行驶过 程中，车轮与地面之间产生一种相互作用力，这种作用力垂直于汽车行驶方向，使 轮胎处于边滚边滑的状态4。本文所涉及的车轮侧滑的概念还包括另一种原因引起 的车轮侧滑，即由于双前轴转向系统的前、后转向轴引导汽车转向方向不一致而引 起的车轮侧滑。为了本文的叙述方便，把由于车轮前束角与外倾角配合不当而引起 的车轮侧滑称为“轮间侧滑”，相应的侧滑大小称为“轮间侧滑量”；把由于双前 轴转向系统前、后转向轴引导汽车转向方向不一致而引起的车轮侧滑称为“轴间侧 滑”，相应的侧滑大小称为“轴间侧滑量”。车轮侧滑使汽车的操纵稳定性变差， 增加油耗和加速轮胎的磨损。 汽车车轮侧滑对汽车使用性能的影响主要有以下几个方面： 1. 汽车车轮侧滑量过大会使汽车的行驶阻力增加,对汽车的动力性、燃料经济性及 制动性能均有不利影响。由某一车型的试验可知,前轮侧滑量为5.2m/km 与前轮侧滑 量为0.2m/km 相比,其滚动阻力增加了约30%,加速性能降低了约7.5%,等速行驶燃料 消耗量增加了5%左右。 2. 汽车车轮侧滑量增大,对汽车的直线行驶性干扰很大。 3. 汽车车轮侧滑量增大使轮胎磨损加剧,同时还会引起偏磨损,导致轮胎使用寿命 要完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八 要完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八3 下降4。 1.3 车轮侧滑性能检测的规定 对由于车轮前束角与外倾角配合不当而引起的车轮侧量滑即轮间侧滑量，机 动车运行安全技术条件中有详细的规定。 国家标准GB7258-1997机动车运行安全技术条件中明确规定：机动车(摩托 车、轻便摩托车和三轮农用车除外)转向轮的横向侧滑量，用侧滑仪(包括双板和单 板侧滑仪)检测时侧滑量值应不大于5m/km。 其检验方法是： 1. 将车辆对正侧滑试验台(对于单板式侧滑仪，将车辆的一侧对正侧滑板)，并使 转向盘处于正中位置； 2. 使车辆沿台板上的指示线以3km/h5km/h 车速平稳前进，在行驶过程中，不得 转动转向盘； 3. 转向轮通过台板时，测取横向侧滑量。 最新的国家标准GB7258-2004机动车运行安全技术条件中明确规定：汽车 （三轮汽车除外）的车轮定位应符合该车有关技术条件，车轮定位值应在产品使用 说明书中标明。对前轴采用非独立悬架的汽车，其转向轮的横向侧滑量，用侧滑台 检验时侧滑量值应在5 m/km 之间。 检验方法是： 1. 转向轮横向侧滑量的检验应在侧滑检验台上进行。 2. 将汽车对正侧滑检验台，并使方向盘处于正中位置。 3. 使汽车沿台板上的指示线以3 km/h5 km/h 车速平稳前行，在行进过程中，不 允许转动方向盘。 4. 转向轮通过台板时，测取横向侧滑量5。 因为双前轴转向汽车在我国工程建设中大量应用的时间并不是很长，所以国家 标准对轴间侧滑量限值还没有做出相关规定。 1.4 本设计的重要意义 随着我国交通运输业的迅猛发展，建设项目的增多，长距离大吨位车辆的保有 量也大幅度增加。对于超重型汽车，设计时必须考虑其轴荷限制，使其在结构上可 行，又符合道路交通法规的要求，简便易行的方法即增加轴数，把前轴由单轴改为 双前轴。因此，双前轴转向汽车的产量与销售量开始大幅度增加。由于这种汽车转 向轴数增加，给转向机构的安装、调整以及维修工作带来巨大的困难，同时使用中 出现的问题也相应的增多。汽车在长时间的使用之后，由于转向系统中各配合件之 要完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八 要完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八4 间的磨损、弯曲变形和螺丝的松动，使得前、后转向轴引导汽车转向方向不一致， 车轮在地面上滚动时就会受到地面所给的垂直于汽车行驶方向的横向力作用，轮胎 的异常磨损加剧，新车出厂时也可能由于安装不当而引起上述问题。然而，目前为 止，还没有相应的能检测其安装、调整以及维修工作是否正确的设备，严重地影响 了汽车制造和维修工作，这一问题已成为了亟待解决的重要问题。 对于双前轴转向机构的设计和研究，国内外在理论分析和实践上做了很多工作。 然而，对双前轴转向汽车轴间侧滑检测理论的研究很少，就更不用说实际的检测手 段了。目前国内外对于双前轴转向汽车轴间侧滑的检测还停留在简单的人工测量的 方法，即检测人员用肉眼观察转向系统中各零件是否磨损严重和螺丝是否松动，用 米尺来测量各零件间的配合尺寸，再通过路试的方法来判断是否合格。这种方法效 率低，投入的人员多，检测结果误差大。 因此，为实现快速、准确的检测出汽车的功能故障，确保行车安全，研制开发 价格低廉、能同时检测双前轴转向汽车轮间、轴间侧滑量的检测系统，已是一项迫 在眉睫的任务。 本设计开发的轮间-轴间侧滑检测系统能够快速、有效而准确地检测轮间侧滑量 和双前轴转向汽车的轴间侧滑量，取代了传统笨拙的检测轴间侧滑的方法。实现了 轴间侧滑的智能化检测和检验台的多功能化，降低检测设备的成本，提高了检测的 效率。使用检验台检调车辆，可保证车辆具有最佳的操纵稳定性，保证行车安全， 减少由于车轮定位状态不佳所发生的交通事故。并能极大地减少轮胎异常磨损减 少车辆用户的经济损失，其间接经济效益十分可观，对社会的经济发展非常有利。 1.5 本设计的内容 本设计内容: 首先研究汽车车轮轴间侧滑量检测的方法，开发双前轴转向汽车轮间-轴间侧滑 量一体化检测系统；然后对双前轴转向汽车轮间- -轴间侧滑量台各机械组成部分设计。 要完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八 要完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八5 2 车轮侧滑检测原理与方法 2.1 轮间侧滑检测方法 检测轮间侧滑量使用侧滑检验台，目前国内在用的大多数侧滑检验台均是滑板 式，并且都只能检测轮间侧滑量。检测时使汽车前轮在滑板上通过，在通过检测滑 板左右方向位移量的方法来检验侧滑量。滑板式侧滑检验台按其结构形式可分为单 滑板式和双板联动、双板分动三种。还有一种国外进口的检测前轮外倾角和前束配 合情况的试验台是滚筒式的。检测时，前轮放在滚筒上，由模拟路面的滚筒来驱动。 同时有三个小滚子紧贴轮胎，小滚子可以在互相垂直的两个方向上自由摆动，由小 滚子的支座来测量侧向力。这种试验台可以边检测边调整，但结构复杂、造价高。 国内也研制成一种 QCT-1 型从动滚筒检测式前轮侧滑调整台，检测时，也是将两前 轮放在四个滚筒上，由电机带动的后滚筒驱动车轮转动，模拟汽车行驶状态。两前 滚筒是从动的，而且在横向可以自由滑动，因为支撑两前滚筒的轴承座固定在两块 可以左右自由滑动的滑板上，由此可以检测出前轮侧滑量。这里只重点介绍一下双 板联动式侧滑试验台。 双板联动式侧滑试验台的结构如图 2-1 所示，由机械部分、侧滑量检测装置、侧滑 量定量指示装置等几部分组成。 图 2-1 双板联动式侧滑台 1.侧滑台仪表 2.传感器 3.回位机构 4.限位装置 5.右滑板 6.所定装置 7.等摇臂杠杆机构 8.滚轮 9.导轨 10.左滑板 11.导向装置 12.框架 机械部分包括：左右滑板、双摇臂杠杆机构、回位装置、导向和限位装置等。 双滑板联动式侧滑试验台左右两块滑板的移动量是相等的，同时向外或同时向内。 要完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八 要完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八6 在其中一块滑板上装有位移传感器，将位移量变成电信号送给侧滑量显示装置。 侧滑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，并传递给侧滑量指示装置。 侧滑板表面做成凸凹不平的花纹形状，以增大附着力，减少车轮与滑板之间可 能产生的滑移。滑板下面有滚轮，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，以减少滑板运动的阻力，提高检测精度。当车轮驶离滑板后， 滑板在回位弹簧的作用下恢复到原来的位置。 以前生产的侧滑试验台的指示装置有指针式的。目前，国产的侧滑试验台全部 用数码管显示或液晶显示，并有峰值保留功能。数字式侧滑仪用数字显示侧滑量值， 用“+”、“-”号表示侧滑方向7。 2.2 轴间侧滑检测方法 此处省略 NNNNN NNNNNNN NNNN NNN NN 字 C基本额定动载荷（N）; 对只能承受纯径向载荷的载荷，当量动载荷为 p Pf R= 载荷系数；由于轴承只受轻微冲击，所以 1.0 p f p f 1.058885888N p Pf R= = 6 10 () 60 h C L n P e =h953.25 5888 81800 172260 10 3 6 所以该轴承的寿命为 25，953h. （2）计算导向轴承的寿命 支反力 R1=R2=2944N; =2944N p Pf R= 要完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八 要完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八7 = 6 10 () 60 h C L n P e =h624.207 2944 81800 172260 10 3 6 支反力 R1=R2=1472N, =1472N p Pf R= = 6 10 () 60 h C L n P e =h992.1660 1472 81800 172260 10 3 6 图 43 槽钢受力及弯矩图 4.3 槽钢的计算与校核 侧滑板内侧槽钢所受载荷大,保证该槽钢强度就可保证所有的侧滑板中所有槽钢 都能承受车重,所以对其校核.该槽钢所受外力及力矩如图 43 所示: 经计算可得:N1=N2=49000N M= 3805455Nmm 进行校核时,只需校核中间截面的强度. 已知所选横梁为 C 型槽钢型号为 14Q 14060, M=66.3.由公式得: 3 cm 要完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八 要完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八8 1V，2V（供电电压10V 时） 标定负载：20K 5 应用可行性效果分析 本实用新型属于汽车性能检测设备，特别涉及一种双前轴转向汽车轮间与轴间 侧滑量一体化检测装置。所说的双前轴转向汽车轮间与轴间侧滑量一体化检测装置 即不仅可以检测汽车的轮间侧滑量，同时还可以检测双前轴转向汽车的轴间侧滑量。 要完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八 要完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八9 我国对由于双前轴转向系统的两个转向轴因未能协调工作而引起的车轮侧滑量即轴 间侧滑量还没有作出相关规定，对由于车轮前束角与外倾角配合不当而引起的车轮 侧滑即轮间侧滑，机动车运行安全技术条件有详细的规定。 对于双前轴转向机构的设计和研究，国内外在理论分析和实践上做了很多工作。 然而，对双前轴转向汽车轴间侧滑检测理论的研究很少，就更不用说实际的检测手 段了。目前国内外对于双前轴转向汽车轴间侧滑的检测还停留在简单的人工测量的 方法，即检测人员用肉眼观察转向系统中各零件是否磨损严重和螺丝是否松动，用 米尺来测量各零件间的配合尺寸，再通过路试的方法来判断是否合格。这种方法效 率低，投入的人员多，检测结果误差大。因此，为实现快速、准确的检测出汽车的 功能故障，确保行车安全，研制开发价格低廉、能同时检测双前轴转向汽车轮间、 轴间侧滑量的检测系统，已是一项迫在眉睫的任务。 本文开发的轮间-轴间侧滑检测系统能够快速、有效而准确地检测轮间侧滑量和 双前轴转向汽车的轴间侧滑量，取代了传统笨拙的检测轴间侧滑的方法。实现了轴 间侧滑的智能化检测和检验台的多功能化，降低检测设备的成本，提高了检测的效 率。使用检验台检调车辆，可保证车辆具有最佳的操纵稳定性，保证行车安全，减 少由于车轮定位状态不佳所发生的交通事故。并能极大地减少轮胎异常磨损减少 车辆用户的经济损失，其间接经济效益十分可观，对社会的经济发展非常有利。 设计本系统的目的是要实现对轮间侧滑量和轴间侧滑量的一体化检测，最终将 本检测系统应用于现代的汽车综合性能检测线上，实现快速联网检测。运用本系统 检测的双前轴转向汽车轮间侧滑量要求范围是10mm之间，轴间侧滑量要求范围是 20 mm之间，本系统检测双前轴转向汽车时的环境温度应在040之间。 6 总 结 双前轴转向汽车的推广应用给汽车检测行业提出了新的问题，据了解，对双前 轴转向汽车轴间侧滑检测理论的研究很少，就更不用说实际的检测手段了。针对此 要完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八 要完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八10 种情况，本设计对双前轴转向系统轮间与轴间检测方法及原理等进行了一系列的分 析，最后研究并开发了轮间-轴间侧滑检测系统，有效的完成轮间侧滑量和轴间侧滑 量的一体化检测。 本设计所做的主要工作与结论归纳如下： 1. 基于对汽车对轮间、轴间侧滑量检测的原理进行研究，为侧滑量的检测提供 了理论依据。同时，通过进一步的分析，建立双前轴转向汽车的检测模型， 利用其检测得到的轴间侧滑量。 2. 讨论了轴间侧滑量的两种检测方法。一是利用双板分动式侧滑试验台检测轴 间侧滑量，实验表明这种方法检测车轮侧滑量时，行车状态不稳定，更重要 的是检测结果重复性差、失真较大。因此，开发了轮间-轴间侧滑检测系统。 本系统在原有双板联动式侧滑检验台的基础上，增加等摇臂轴平移机构和测 量系统，在测量轮间侧滑量的同时，测量轴间侧滑量。 本实验台的外观及结构设计均采用 solidworks 制作而成，由于初次接触此制图 软件，故对软件的一些功能掌握的还不够全面，如动态模拟，动画制作，3D 曲面的 绘制。通过本次设计，不仅对双前轴转向汽车轮间与轴间侧滑量检侧台结构，功能 及原理等方面有了一定了解，还掌握了一款绘制立体图的机械软件。 参考文献 1 陈焕江，汽车检测与诊断，机械工业出版社，2007 2 郑健羿，谈侧滑检测的重要性，驾驶维修，2001 年第11 期 要完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八 要完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八11 3 陈家瑞，汽车构造（下册），机械工业出版社，2004 4 余志生，汽车理论，机械工业出版社，2007 5 崔军华，双前轴转向汽车的摇臂机构优化设计，专用汽车，1999.4 6 刘惟信，机械最优化设计，清华大学出版社，1994：265-270 7 陈焕江，单板及双板侧滑仪测试结果及使用特点的分析，中国汽车保修 设备，1994 年第7 期 8 王安顺、张景、施树明、张立斌，汽车转向轮侧滑及其影