（机械电子工程专业论文）二轴四通道汽车abs试验台的设计.pdf

摘要 由于a b s 能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a b s 在汽车上的应用日益广泛，如何准确、快速、有效地 检测a b s 工作性能已是一项十分紧迫的任务。目前，国内外对汽车a b s 工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a b s 工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： 首先扼要介绍了二轴四通道汽车a b s 的特点。在此基础上，尤以u 特性为依据，以滑移率 为中心，提出了一种新型测试二轴四通道a b s 的试验台构想，在满足委托方提供的技术参数条件下，为了使设计的试验 台测试范围更广，增强其适用性，依据能量守恒原理，提出了惯量组合概 念，并对惯量系统( 包括惯量盘、轴、离合器、轴承等) 的主要参数进行 了计算确定。最后，对试验台测试系统的研制提出了解决方案。 关键词la b s 试验台设计 a b s t r a c t b e c a u s ea b sc a np r o m i n e n t l yi m p r o v et h ea u t o m o b i l eb r a k i n gc a p a b i l i t y , i th a s b e c o m eab a s i ce q u i p m e n to fa u t o m o b i l eb r a k i n gs y s t e m w i t ha b s b e i n ga p p l i e do n a u t o m o b i l em o r ea n dm o r ea b r o a d ly h o wt oi n s p e c tt h ec a p a b i l i t yo fa b sn i c e l y ，q u i c k l y a n d e f f i c i e n t l yh a sb e c o m eav e r yu r g e n tt a s k a tp r e s e n t ，t h ew i d e l yu s e dw a y so i l i n s p e c t i n ga b sc a p a b i l i t y i st h es i t ea u t o m o b i l e - t e s t b u tf r o mt r i a lr e s u l t ，i td i s c o v e r s t h r e ea s p e t so fl i m i t a t i o n ：c o s t l ye x p e n d i t u r e ，l o n gp e r i o d sa n dl o w n i c e t y i no r d e r t og e t o v e rt h e s el i m i t a t i o n s ，t or e a l i z et h ep l a t f o r m i z a t i o no ni n s p e c t i n ga b sc a p a b i l i t yi sa f o r e * g r o u n dd i r e c t i o na n da p p r o a c h t h i sd i s s e r t a t i o n j u s t a i m sa tt h e s e t h i n g a n dh a sd o n es o m ew o r ko nt h e p l a t f o r m i z a t i o n a tf i r s tt h ed i s s e r t a t i o ns i m p l yi n t r o d u c e st h ec h a r a c t e r i s t i c so ft w oa x e sa n df o u r c h a n n e l sa u t o m o b i l ea b s b a s e do nt h e s ec h a r a c t e r i s t i c s e s p e c i a l l yo nt h eu x c h a r a c t e r i s t i c ，a n df o c u s e do nt h es l i p p a g er a t e ，t h ed i s s e r t a t i o np u t sf o r w a r dan e w k i n do ft e s ts t a t i o nc o n f o r m a t i o nf o r i n s p e c t i n g t w oa x e sa n df o u rc h a n n e l s a u t o m o b i l ea b s u n d e rt h ec o n d i t i o no fm e e t i n gt h et e c h n i c a lp a r a m e t e rt h a tt h ec l i e n t p r o v i d e d ，i no r d e rt ow i d e nt h er a n g eo fu s i n g t e s ts t a t i o n ，t o n eu pi t s a p p l i c a b i l i t y ，t h e d i s s e r t a t i o na b i d e sb yt h ep r i n c i p l eo fe n e r g yc o n v e r s a t i o n ，t h e nc a l c u l a t e sa n dc o n f i r m s s o m e i m p o r t a n tp a r a m e t e r s o f t h e i n e r t i as y s t e m ( i n c l u d i n g i n e r t i ap l a t e s 、a x e s 、c l u t c h e s 、 b e a r i n g sa n ds oo n ) a tl a s t ，t h ed i s s e r t a t i o np u t sf o r w a r dar e s o l v a b l ew a y sf o rt e s t i n g s y s t e m k e y w o r d s ：a b st e s ts t a t i o n d e s i g n 武汉理1 ：大学硕十论文 第一章绪论 1 1a b s 发展简史 a b s ( a n t i l o c kb r a k i n gs y s t e m 简称a b s ) ，汉译为防抱制动系统。a b s 是 为了防止车辆在行驶过程中制动时危险状况( 如方向稳定性降低、操纵性降低、 制动距离加长等) 的发生而研制的一种安全装置，它加装在汽车现有的制动系统 ( 由总泵、盘式制动器、鼓式制动器、压力阀等构成) 之上。 a b s 的发展有近1 0 0 年的历史。1 9 0 8 年j e f r a n c i s 设计了一种装置来防止机 车的平面现象，把它安装在机车上以后意外地发现制动距离也缩短了。1 9 3 6 年德 国r o b e r tb o s c h 公司取得了a b s 专利权。1 9 4 8 年美国的w e s t i n g h o u s e a i rb r a k e 公司开发了铁路机车专用的a b s 装置。1 9 4 5 年，德国f r i t zq s t w a l d 的设计思想被 美国政府用在喷气式飞机上。1 9 4 8 年，波音公司生产的b - 4 7 飞机装e 了h y d r o a i r e 公司的a b s 初期产品。5 0 年代后半期到1 9 6 0 年g o o d y e a r 公司和h y e l r e a i r e 公司 分别开发出各有特点的a b s 装置。1 9 5 4 年美国f o r d 公司首次把法国生产的民航机 用a b s 应用在林肯牌轿车上，这次试装失败，但揭开了汽车应用a b s 的序幕，同 时期，k e l s e yh a y e s 公司与h y d r o a i r e 公司联合生产货车用a b s 。1 9 5 7 年，f o r d 公 司与k e l s e yh a y e s 公司开始联合开发a b s 。1 9 6 8 年达到预期目标。1 9 5 8 年d u n l o p 公司开发出载货车的m a x a r e t a b s 。1 9 6 0 年，h a r r y f e r g u s o n r e s e a r c h 公司把m a x a r e t a b s 组合成四轮控制式，并于1 9 6 5 年向英国杰森汽车公司( j e m e n ) 提供了样机。 1 9 6 6 年h a r r yf e r g u s o n 公司把四轮控制a b s 装在1 9 6 5 年研制的野马v 8 型车上。 目前a b s 改进方向为：提高控带十陛能，提高生产率，减小体积，降低重量，提高耐 久陛，提高舒适性，减少故障异常，目前还没自盼￥决的关键问题有两个：踏板反冲 和工作噪声。 a b s 首先用于飞机、铁路机车，近年来汽车a b s 已经开始迅速的普及，并逐 步发展成为汽车的常备装置。由于汽车防抱死制动系统具有显著的改善汽 车制动功用，加强安全性，引起各国政府的高度重视，如日本运输部要求本国汽 车厂商于1 9 9 3 年底完成各种车型必须安装a b s ，欧盟规定至1 9 9 1 年l o 月起，除 部分载货车外，其余车辆必须安装a b s 。随着a b s 在汽车、摩托车上的广泛使用， 1 武汉理工大学硕士论文 如何准确、快速、有效的检测a b s 的各种工作性能已是一项十分重要的任务。 1 2 国内a b s 测试试验台研制现状 关于a b s 的测试工作，目前，我国的a b s 研究、试验、教学大多是采用装 有a b s 的原车进行。而a b s 的动态性能、工作过程以及其故障现象只有在汽车 行驶过程中实施制动时才能观察到，这种测试不但成本高、试验周期长、试验精 度低，不易观察a b s 的动态性能、工作过程及故障现象，而且危险性相当高。 鉴于此，迫切需要设计一种能够在室内模拟a b s 在汽车行驶中工作过程和动态性 能的实验台，如果该实验台研制成功，不但填补我国在这方面的空白，对我国a b s 的研究也将起到积极作用。 1 3 课题来源 武汉理工大学汽车研究所一直在探索a b s 试验台的研究与开发工作。先期开 发成功摩托车a b s 性能试验台，业已在我国摩托车行业应用，由于该试验台自动 化程度高，具有高精度、高稳定性、以及结构简单、使用维护容易、操作方便等 优点，受到用户的好评，取得了良好的经济效益和社会效益，填补了我国摩托车 行业的空白，并获得了中国汽车工业总公司科技进步3 等奖。在已取得的成功经 验基础上，该研究所受河南焦作制动器股份有限公司的委托，开始着手汽车a b s 试验台的研究、设计、与开发工作，本研究生毕业论文所研究的内容属于该开发 项目的一部分，主要涉及其中的机械设计部分。 1 4 本课题解决的问题 ( 1 ) 提出了一种新型测试二轴四通道a b s 的试验台结构构想。 ( 2 ) 在满足委托方提供的技术参数条件下，为了使设计的试验台测试范围更 广，提出了惯量组合概念。 ( 3 ) 构造了道路模拟器，并阐述了其道路模拟条件。 ( 4 ) 对试验台测试的研制提出解决方案。 2 武汉理工大学硕士论文 第二章二轴四通道汽车a b s 概述 在设计二轴器通道汽车a b s 试验台之前，首先需要对二轴器通道汽车a b s 作 一定程度的研究。本章主要探析二轴四通道汽车a b s 三个方面：工作原理，包 括制动过程汽车的运动、滑移率、车轮减速和u 一 特性。 | ；4 动控制。结构。 2 1 二轴四通道a b s 工作原理 2 1 1 制动过程中汽车的运动 1 制动产生的力 汽车制动过程中在轮胎和地面之间产生了与行进方向相反的摩擦力，此力为 地面制动力，与地面制动力相关的摩擦系数称之为制动 附着系数，制动附着系数越大，地面制动力就越大，能 在较短的距离内使汽车停下。在轮胎和地面的接触面上 还存在着另外一个摩擦力，它与地面制动力不同，作用 在车轮横方向上，该力为测滑摩擦力，决定侧滑摩擦力 大小的摩擦系数叫做( 1 lr 甸附着系数。一般后轮的侧滑摩 擦力称为侧向力，侧向力的作用是保持汽车行进方向； 而前轮的侧滑摩擦力叫做转弯力，转弯力的作用是根据 驾驶员的操作而改变汽车行进方向。一般来说，侧向 力越大汽车的方向稳定性越好；转弯力越大，操纵性 越好。反之，侧向力和转弯力很小或消失时，汽车就 无法按照驾驶员的意图行驶。 2 车轮抱死时的汽车运动情况 、 i n 固 日 | = ) 0 ，j 、 图2 1 前轮抱死的汽车 运动情况 我们来研究汽车沿曲线运动时强力制动、车轮抱死的情况。当只有前轮抱死 时，由于前轮的转弯力基本为零，无法进行正常的转向操作，汽车的运动方向与 驾驶员无关，这时汽车滑行方向，是行驶曲线的切线方向，如图2 1 所示。当只 有后轮抱死时，后轮的侧向力接近于零，汽车不能保持原来的行驶方向，由于离 心力和前轮转弯力的作用，汽车将如图2 2 所示，一面旋转一面沿曲线行驶( 这 3 ， 武汉理工大学硕士论文 种运动叫做外旋转) 。所有的车轮全部抱死时，转弯力、侧向力均接近于零，汽车 完全失去操纵性和方向稳定性，如图2 3 所示，兼有前、后轮单独抱死时的两种 运动，即一面做与驾驶无关的不规则运动，一面沿曲线的切线方向滑行。 ，0 ，e ；7 图2 2 后轮抱死的汽车 运动隋况 夕? 赋。弋 7 ，一，一一一、 ，j j 7 i | | j j 图2 3 所有车轮全部抱死的汽车 运动隋况 如上所述，施加适当强度的制动，能够有效地使汽车停下。制动强度过大是 汽车发生各种危险运动状况的主要原因。 2 1 2 铡动过程中载荷的转移 汽车重量是靠各个车轮来支承的。在轮胎和路面的接触面上有个垂直方向 的作用力，即轮胎载荷。轮胎载荷随眷副动力和转弯时的惯性力( 质量加、减速 碗砖n 挚 撮雌i、 一一_ 、 2 0 毛细管层流起始段长毛细管层流起始段长 度：度： l ，= o 0 6 5d 。r 。l ，：0 0 6 5d 。r 。 = i 6 8 1 3 0 4_ 2 2 7 9 0 7 综上满足层流条件综上满足层流条件 武汉理一【夫学硕士学位论文 第五章道路模拟系统的设计 该部分包括道路模拟器、传动机构的主要参数确定。滚筒轴、轴承设计 方法同前章，不再赘述。 5 1 道路模拟器的设计 5 1 1 道路模拟原理及常用方法 所谓“模拟”的本意是“模仿”与“相似”。进行模拟试验，首先要根 据一定的理论方法和经验，对被试零部件真实工况下的载荷进行采集和处 理，得到“载荷谱”。试验时以比载荷谱通过道路模拟试验设备对被试对象 进行试验，其试验结果与被试验对象在实际工况下承受真实工作载荷( 或称 工作谱) 的试验结果等效。换言之，在试验台架上对试件施加载荷谱，也就 如同在现场使用一样，这就是道路模拟的一般原理。 道路模拟研究范围很广，如研究车辆行驶、振动、噪声等等。汽车常用 道路模拟方法为转鼓法，简述如下： 将试验样本驱动轮置于转鼓之上，起动汽车，车轮驱动转鼓，由此可以 测得每一瞬间的转速，受力状况等数据，将各种工况下的数据在计算机中进 行分析，便可得到试验样车的行驶性能，同时，也可以将各种道路的受力模 型送入计算机，计算机控制电机对转鼓旌加相应的作用力，模拟各种道路， 再测试试验样车的行驶性能。 5 1 2 滚筒式道路模拟器原理 本文设计试验台的作用是测试汽车制动时a b s 性能参数，属道路模拟 一个特定范畴。为此，作者设计了滚筒式道路模拟器，其结构简图如图5 - l 所示： 武汉理工大学硕士学位论文 图5 1滚筒式道路模拟器结构简图 给轮胎加载荷载f ，启动电机带动惯量系统达到预定转速，此时滚筒圆 周速度等于汽车车速，惯量系统能量模拟汽车行驶能量，电机断电，施加制 动，此时，轮胎受力图如图5 - 2 所示，与制动时真实路面上车轮受力状况完 全相同，这是滚筒式道路模拟的基础。 回转方向 图5 2 轮胎受力图 由2 1 4 汽车制动与车轮的旋转可知，车轮旋转角加减速度表达式为： 百d w = ( b 乃一r d ， ( 1 ) 武汉理工人学硕十学位论文 模拟器装夹轮胎与模拟汽车轮胎相同，车轮转动惯量l ，车轮半径y 相 同，t b 为制动力矩，由a b s 自身根据滑移率五、车轮转矩。以制动产生。 根据同本学者近藤政市的研究，可以认为在滑移率达到2 0 p t 前，车轮转矩 和制动力矩是同步增长的。因此假设瓦= 印。f y ，k 为常数，则式( 1 ) 转 化为： _ - d w = ( 1 一) 8 f r i ( 2 ) 日f 由( 2 ) 式可得出：在滑移率到达a o p t 前，车轮运动状态与。f 密切相 关。在制动中，保证道路模拟器口。f 与真实工况条件下t l 。f 相等时，滚筒 式道路模拟器就能够有效模拟汽车在真实道路制动工作状况。 5 1 3 滚筒式道路模拟器模拟路面类型 从滚筒式道路模拟器模拟原理来看，该型模拟器除能模拟单一路面 外，还能模拟如下几种类型路面。 1 “阶跃路面 汽车行驶时会遇到从高到低或从低到高的路段，这种急剧变化 的路面在此称为阶跃路面，其模型如图5 3 所示。 - - r 低路面高路面 - 高路面低路面 图5 3 “阶跃路面 2 连续跃变路面 连续跃变路面是阶跃路面的拓展，区别在于路面连续跃变，反复 从高进入低，又从低进入高，其特点可从图5 - 4 其模型看出。 ，肜珍 一 图5 4 “连续跃变路面 3 5 茎堡里三奎堂堡主堂壁笙壅 3 双路面 汽车行驶过程中可能会遇到左、右轮行驶在不同路面的情况，其模型 如图5 5 所示。 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - l - 图5 5 双“路面 低“路面 - 一 4 市松路面 市松路面为“连续跃变，反复交错的两条路错开排在一起的路面。该种 路面较复杂，能较好测试汽车制动时a b s 性能参数，其模型如图5 - 6 所示。 勿 - l 图5 6 市松路面 5 1 4 滚筒式道路模拟器主要参数的确定 依据第二章二轴四通道汽车a b s 工作原理可知，汽车实际制动扭矩的 大小与汽车制动时车轮的制动状态和车轮与地面间附着条件有关。当制动踏 板力或制动液压上升到某一值( 地面制动力f x b 达到附着力f 。值) 时，车轮 即抱死不转而出现拖滑现象，即使制动液压继续增加，在载荷不变的情况下， 制动扭矩也不会再增加。汽车制动时的制动扭矩m 。可以表示如下： m 。= 只6 r ( 1 ) 3 6 亟坚堡! 查堂堡主鲎堡堡茎一 式中，e 。是地面制动力，r 是车轮滚动半径 又因只。= 易l 口则 m 。、= 易儿r ( 2 ) 式中：f z 为车轮的垂直载荷，u 。是车轮与地面问附着系数。 用铸铁滚筒模拟地面，车轮与滚筒之间的附着系数取pe = o 7 。车轮滚动半径 r = 0 5 2 m 。假设车轮平均分配整车质量。斯达斯太尔1 2 9 1 2 6 0 n 5 6 4 2 载货车单个车轮的垂直载荷f z = 4 7 5 0 0 n 。将各参数代入( 1 ) 、( 2 ) ，计算得 到最大扭矩m 。a x = 1 7 3 0 0 n 1 1 1 由第二章可知，制动力、离心力会引起载荷变化。在这里，只考虑制动 力引起的前后轮载荷变化。由离心力引起的载荷变化，从该设计的试验台的 结构特点可以看出对滚筒合扭矩不变。 据公式： 睨= 8 解2 l ( 3 ) 式中：l 轴矩5 6 m ；n b 车轮与地面闯附着系数o 7 ；w 一 车萤】9 0 0 0 0 n ；h 汽车质心高约1 6 5 m 则： = 1 9 5 9 4 ( n ) 制动力引起前轮附加扭矩为：1 9 5 9 4 x 0 7 x o 5 2 = 7 1 3 2 ( n m ) 道路模拟器力学简图如图5 - 7 所示： 图5 7 道路模拟器力学简图 3 7 茎堡望三盔兰堡主兰垡堡兰一 传动机构传动比设计为1 ：2 7 。滚筒轴转速为1 2 6 6 r m i n 。此时，滚筒圆 周速度应等于摸拟车速即9 2 k m h 。计算可得r * ；o 1 9 3 m ，查轮胎宽度据此 最终确定滚筒宽度为0 2 m 。 5 2 传动机构的设计 ( 1 ) 确定齿轮类型 为提高承载能力和使传动平稳 ( 2 ) 选择材料 小齿轮：5 0 s i m n 大齿轮：4 2 s i m n ( 3 ) 确定主要参数 采用变位斜齿轮 调质处理： 调质处理： h b - - 2 6 0 2 9 0 h b = 2 0 0 2 3 0 1 ) 按接触强度确定中心矩a 查o h l i m l = 7 1 0 n m m 2 ( 陵h b = 2 6 0 ) ，o h “m 2 = 6 2 5 n m m 2 ( 按h b = 2 0 0 ) 小齿轮传递的转矩：t l = 4 8 8 6 4 n r n 选取。d _ 1 1 则丸2 石麦箸面2 n 5 9 5 2 “1 ) 痣蒸瑚7 ( 删圆整 2 ) 确定模数m 。、齿数z 、旋角8 、分度圆直径d 、齿宽b 取 m n = 0 0 1 a = 1 0 m m z ，： 垫 ：兰：! ! ! 旦：5 4 0 5 m 。( 1 + )1 0 ( 1 + 2 7 ) 取z l = 5 4 ，z 2 = v z l = 1 4 5 8 取1 4 5 口：a r c c o s 坠! 圣垒2 ：5 7 3 。 2 d d ：盟：! ! ! 竺：5 4 3 。 c o s f l c o s 5 7 3 。 1 r 武汉理工大学硕士学位论文 b = 。a = 5 9 5 m m 3 ) 变位系数x 根据乙t 2 兰易、z v z c o s j 5 c o 等s 万算出值查 。廿 x 。l = 0 2 8x 。2 = 一o 2 8 4 ) 校核弯曲强度 查0 f 1 。l = 2 9 0 n m m 2 ( 按h b = 2 6 0 ) ，o f l i m 2 = 2 7 0 n m m 2 ( 按h b = 2 0 0 ) 按z v l 2 5 4 8 ，x 。l = 0 2 8 ，z v 2 = 1 4 7 9 6 ，x n 2 = 0 2 8 ，查y f 。l - 2 3 y 驴z s 咖“矿i y f a l 功。焘翊。舶胁所2 取k = 2 4 m n = 1 1 5 = 6 7 m m 现选用1 0 r a m 。所以，弯曲强度通过 5 ) 按触应力强度校核 分度圆上的圆周力凡：2 0 0 0 t i ：1 7 9 9 7 8 n d l 使用系数k a 综合考虑取1 2 5 根据v 及计算b 之值查得动载系数k v 为1 1 6 。 齿向载荷分布系数嘞= z + 0 3 s ( 鲁 2 + 。旷。= s ， 据乞和查得齿间载荷分配系数k h a = k f 。= 1 2 5 根据x n 2 + x 。j z 2 + z l = o 和= 5 7 3 0 ，查得节点区域系数z h = 2 4 6 钢对钢的弹性系数z 。= 1 8 9 8 4 n m m 2 接触强度计算的重合度系数历2 去= n 7 7 6 3 9 武汉理工大学硕士学位论文 接触强度计算的螺旋角系数乙= 厕= o 9 9 5 接触应力盯。： 咿i f , 1 1 + 1 i 瓦忑z 以乙乙- s s - ( 胁呐 小于仃m 。2 6 5 2 n m m 2 可见，接触应力强度校核通过。 墓堡堕堡三丕兰堡堂丝堡墨 第六章二轴四通道汽车a b s 试验台测试系统的研制 测试系统是该试验台的重要组成部分，本章将对测试系统的组成结构、 结构测试软件功能模块、微机接口功能模块作简要阐述。 6 1 系统组成原理框图 该试验台测试系统中，被测信号主要有模拟信号和数字量信号两种，因 此，本系统的基本设计思想是：对模拟信号采用a d 变换后送微型计算机 分析处理，数字量信号经外部计数器计数处理后送微型计算机处理，微型计 图6 1 试验台测试系统框图 武汉市理工大学硕士学位论文 算机两次接收外部数据之间的时间作别的工作。测试系统包括微型计算机， 按照汽车制动性能测试和防抱制动装置性能测试要求编制的应用软件以及 微型计算机前向接口部分系统构成，原理如图6 一l 所示。 被测的非电量信号由传感器变换后得到电信号。模拟量信号较多，经抗 混频低通滤波器、多路选一、程控增益放大器及a d 变换后，由扩展并行 口将数据送上p c 总线供微型计算机读取并分析处理：数字量信号经放大整 型成标准t t l 脉冲，由外部计数器对脉冲计数，微型计算机读取当次计数 值并计算和分析处理，现场输出全部分析与处理结果。 6 2 硬件设计 汽车防抱制动装置试验台测试系统的硬件由测量传感器、接口和微型计 算机三个部分组成。 6 2 1 传痦器 汽车防抱制动装置试验能台测量传感器有：车轮和滚筒的转速传感器、 载荷传感器、制动力矩传感器和制动油压传感器，分别用于测量相应的参数。 6 2 2 前向接口 前向接口挂接在微机的p c 总线上，包括程控滤波器模拟开关、程控增 益放大器、采样保持器及a d 转换器、并行输入输出接1 3 、脉冲信号 的放大整形和电平交换、计数器和系统时钟分频器、扩展译码器九个子单元。 1 程控滤波器 程控滤波器选用集成元件是美国m a x i m 公司生产的低失调up 可编程通 用开关电容滤波器m a x 2 6 1 a c n 芯片，将其设计成四阶低通抗混频滤放器。滤 波器的截止频率设计成多档，通过软件没置来选择各档，截止频率范围为 0 5 h z 2 0 k h z 2 程控增益放大器 根据该试验台被测信号的放大倍数及精度要求，测试系统中的程控增益 放大器选由d a c 0 8 3 0 数模转换器与单集成运放构成。 程控增益放大器的电压输出值在一定范围( 一5 0 一十5 0 0 v ) 内具有较高 精度，非线性误差很小。放大器的电压输出值范围均满足汽车防孢制动装罱 武汉市理丁大学硕士学位论文 试验台测试系统的要求。在已选中某一放大倍数后，如超出此范围，通过减 小放大倍数使放大器的输出值保护在一5 o + 5 0 0 v 。 3 采样保持、a d 及扩展并行接口 采样保持器采用l f 3 9 8 ，a d 选用混合集成的h 0 5 7 4 a 模数转换器， 扩展并行接口选用8 2 5 5 a 集成元件。 8 2 5 5 a 的作用主要是提高a d 转换后与微机之间数据传送的速度、控制 模拟开关的通道选通、启动采样保持、a d 转换及外部计数器计数等。 扩展并行接口8 2 5 5 a 采用基本输入输出方式( 方式o ) 。a 口加上c 口 的低四位( p c 卜p c 3 ) 共1 2 位作为接收a d 5 7 4 a 的1 2 位数据输入位。b 口的 8 个端口作为输出端，产生对外的控制信号。 用a d 5 7 4 a 的转换状态信号s t s 启动微型计算机第1 0 号中断i p q i o ) ，请 求c p u 执行中断服务程序，读走a d 转换后的数据，其中断号为0 7 2 1 1 。 4 其它 ( 1 ) 模拟开关采用c d 4 0 5 1 ，用前向接口中扩展并行i 0 口8 2 5 5 a 的输 出端口对其进行控制。 ( 2 ) 计数器选用8 2 5 3 定时器计数器，它主要用来对转速脉冲信号进行 计数，采用m t 数字检测法检测转速：它使用p c 总线上的8 位数据线和读 写控制逻辑线，扩展并行i 0 口8 2 5 5 a 的输出端口对其进行启动停止 计数控制，a i 脚与扩展译码器地址组成四个口地址。 ( 3 ) 采用双d 触发器7 4 l s 7 4 与8 2 5 3 定时器计数器对5 洲z 的系统时钟 进行分频，后者的作用是产生可程控的时钟信号，给8 2 5 3 定时器计数器与 m a x 2 6 1 a c n g 低通滤波器提供标准时钟。 ( 4 ) 选用通用型比较器l m 3 1 l 对转速信号进行放大整形和电平变换， l b 311 比较器接成斯密特触发器形式。 ( 5 ) 端口扩展译码器采用7 4 l s l 3 8 部分译码方法设计，在p c 微机的几段 空闲地址( 2 1 8 2 f 7 h ，3 3 0 3 7 7 h ，3 9 0 3 a f h ，3 e o 3 e f h ) 中，选择3 3 0 3 4 f 1l 地段作为本系统的端口扩展译码地址段。 6 2 3 微型计算机 本系统的微型计算机选用p c 台式微机( 或笔记本电脑) ，直接将前向接 武汉市理1 二大学硕士学位论文 _ _ 一一一 口插入台式p v 微机的a t 总线槽即可。 6 3 软件设计 软件设计的主要任务：其一是正确地控制接口电路以实现通道选择、程 控滤波、程控放大、a d 变换、译码和计数等硬件设计的功能，将反映汽 车基本制动性能和防抱制动系统基本性能的被测信号实时地拾取入微型计 算机的；其二是按要求对微型计算机内已有的数据实时作图和分析处理，其 三是将试验数据按测试项目的顺序进行存储管理：其四是将处理与分析结果 以报告的形式输出。 监控、数据分析处理及实时作图显示、存储、结果输出等程序采用 v i s u a lc ”语言编写，端口初始化、数据采集、读端口数据用i n t e l 8 0 8 8 8 0 8 6 汇编语言编写。程序功能模块流程如图6 - 2 所示，中断服务程序流程如图 6 3 所示，脉冲计数读数程序流程如图6 - 4 所示。 程序中初始化端口包括扩展并行i 0 端口8 2 5 5 a 、程控增益放大器、程 控滤波器、8 2 5 5 计数器定时器。试验结果由屏幕显示或打印机输出。 根据汽车理论和国标g b l 3 5 9 4 - - 9 2 汽车防抱制动系统性能要求和 测试方法等的方法和要求，对实际试验数据进行分析和处理。 6 4 应用前景 由于该测试系统具有足够的数据采集通道、程控低通抗混频滤波、程控 增益放大、数字测速以及电源要求简单等特点。因此，应用该测试系统在试 验台上进行实时测试和数据分析处理十分方便。 武汉市理工大学硕士学位论文 图6 - 2程序功能模块流程 武汉市理工大学硕士学位论文 图6 3 中断服务程序流程 图6 - - 4 脉冲计数读数程序流程 4 6 耋 武汉市理1 ：大学硕士学位论文 第七章总结与展望 7 1 论文总结 二轴四通道汽车a b s 试验台的设计与开发是一个很有价值的课题。在 认真领会、吸收武汉理工大学汽车研究所获奖科技成果一摩托车制动器性能 试验台的设计思想、设计步骤、设计内容、设计结果的基础上，一边同时翻 阅大量相关课题的科技文献，同时在导师陈汉讯教授、赵奇平副教授的指点 下，进行了深入总结研究，文中主要解决了以下几个问题： 1 提出了一种新型的试验台构造设想，从理论上圆满地解决了二轴四通道 汽车a b s 测试工作的台架化。 2 根据能量守恒的观点，采用惯量组合概念，大大拓宽了试验台测试车型 的范围，不只是满足焦作制动器股份有限公司提供的车型，而是几乎覆 盖了国产中重型汽车的测试需要。 3 在提出新型试验台构造设想之后，为满足该试验台需