（农业机械化工程专业论文）基于labview的汽车感载比例阀检测系统试验研究.pdf

! f ! i ! l l l l f j m ；! r ! i l l l i j l l i j c 1 i r17 3 9 0 7 z 广西大学学位论文原创性声明和学位论文使用授权说明 学位论文原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得的成果和相 关知识产权属广西大学所有。除已注明部分外，论文中不包含其他人已经发表过的研究 成果，也不包含本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研究工作提供过重要帮 助的个人和集体，均已在论文中明确说明并致谢。 论文作者签名：巧小壶、 加p 年6 月1 日 学位论文使用授权说明 本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 本人保证不以其它单位为第一署名单位发表或使用本论文的研究内容； 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本； 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务； 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 请选择 布口解密后发布 ( 保密论文需注明，并在解密后遵守此规定) 论文作者签名：俪妒压 导师签名： 争屯绋如脾么月踢日 基于l a b v i e w 的汽车感载比例阀检测系统试验研究 摘要 汽车制动性能直接影响汽车行驶的安全性，是汽车安全行车的重要 因素之一，然而制动力的分配不合理将容易产生：前轮先抱死导致转向 失灵，后轮先抱死导致甩尾的不稳定状态，削弱了对附着系数的利用。 传统的制动系只能在一种附着系数上得到充分发挥制动效能，已经不能 满足现代的要求。 感载比例阀是一种机械液压调节制动力的装置，它的应用大大的提 高了汽车的制动性能。然而感载比例阀传统的特性评价基于大量的理论 计算和公式推导，具有计算过程复杂、计算量大和涉及参数多的缺点。 随着计算机的广泛应用和虚拟仪器的出现，本文提出基于l a b v l e w 的汽 车感载比例阀检测系统，该检测系统利用传感器对感载比例阀特性评价 指标的相关物理量进行测量，并对测量信号进行调理、采集、分析、处 理、运算、显示和保存。 本文按照相关标准选择传感器安装在试验车辆上，并分别进行感载 比例阀静特性试验和动特性试验。静特性试验在室内进行，动特性按 “g b l 2 6 7 6 1 9 9 9 汽车制动系统结构、性能和试验方法 和“g b 7 2 5 8 2 0 0 4 机动车运行安全技术条件”的要求进行道路试验。测试结果表明，该检 测系统操作简单、灵敏度高，精度好，性能稳定，达到设计目标的要求。 因此，该课题为研究人员对感载比例阀的特性分析提供了另一种有效的 测量方法。 关键词：车辆感载比例阀l a b v i e w 特性测量 r e s e a r c ho nm e a s u r e m e n ts y s t e m t e s to f a u t o l o a ds e n s i n gp r o p o r t i o n a l v a i v eb a s e do nl a b v i e w a b s t r a c t v e h i c l eb r a k i n gp e r f o r m a n c ed i r e c t l yi n f l u e n c e st h ed r i v i n gs a f e t y , w h i c hi s o n eo ft h em o s ti m p o r t a n tf a c t o rd u r i n gt h es a f ed r i v i n g ，h o w e v e r , t h ei r r a t i o n a l d i s t r i b u t i o no fb r a k i n gf o r c ew i l ll e a dt ot h ef o l l o w i n gq u e s t i o ne a s i l y ：f r o n t w h e e l sl o c k i n gf i r s tr e s u l ti nt h ef a i l u r eo fs t e e r i n g ，r e a rw h e e l sl o c k i n gf i r s t c a u s et h ei n s t a b i l i t yo fa u t od r i f t ，a n dw e a k e nt h eu s eo ft h e a t t a c h m e n t c o e f f i c i e n t t r a d i t i o n a lb r a k i n gs y s t e mc a ng e tf u l lb r a k i n gp e r f o r m a n c eo n l yi n a na t t a c h m e n tc o e f f i c i e n t ，a n di tc a n tm e e tt h em o d e mr e q u i r e m e n t s l o a ds e n s i n gp r o p o r t i o n a lv a l v ei sa ni n s t a l l a t i o nt h a tt h em e c h a n i c a l h y d r a u l i cp r e s s u r er e g u l a t e sb r a k ef o r c e ；i t sa p p l i c a t i o ng r e a t l ye n h a n c e st h e c a r sb r a k i n gp e r f o r m a n c e h o w e v e r , t h et r a d i t i o n a lc h a r a c t e r i s t i ca p p r a i s a lo f l o a ds e n s i n gp r o p o r t i o n a lv a l v ei sb a s e do nal a r g en u m b e ro ft h e o r e t i c a l c a l c u l a t i o n sa n df o r m u l ad e r i v a t i o n ，w h i c hh a sm a n ys h o r t c o m i n g s ，s u c ha s c o m p u t i n gc o m p l e x i t y , b i gc o m p u t a t i o nl o a d a n di n v o l v e sm a n yp a r a m e t e r s w i t ht h ew i d e l yu s eo fc o m p u t e r , t h i sp a p e rp r o p o s e st h em e a s u r e m e n ts y s t e m o fa u t ol o a ds e n s i n gp r o p o r t i o n a lv a l v eb a s e do nv i r t u a li n s t r u m e n t l a b v i e w , w h i c hu s e ss e n s o rh a v eam e a s u r e m e n tt ot h er e l e v a n tp h y s i c a lq u a n t i t i e so f c h a r a c t e r i s t i c ，a l u a t i o ni n d e xo f a d ) o r t i o n a lv a l v ea n dh a v eaaracteri ce v a l uo nxo tl o a ds e n s i n gp r o p o r t i o n a lv a l v e , a r l ol l a v s i g n a lc o n d i t i o n i n g , a c q u i s i t i o n ，a n a l y s i s ，p r o c e s s i n g ，c o m p u t i n g ，d i s p l a ya n d s a v et ot h em e a s u r i n gs i g n a l t h i sp a p e rc h o o s e ss e n s o ri n s t a l l e di nt h et e s tv e h i c l ea c c o r d i n gt ot h e r e l a t e ds t a n d a r d ，a n dc a r r i e so nt h es t a t i cc h a r a c t e r i s t i ce x p e r i m e n ta n dt h e d y n a m i cc h a r a c t e r i s t i ce x p e r i m e n t o ft h el o a ds e n s i n gp r o p o r t i o n a lv a l v e s e p a r a t e l y t h e s t a t i cc h a r a c t e r i s t i c t e s ti sd i d i n d o o r s ，t h ed y n a m i c c h a r a c t e r i s t i c sh a sar o a dt e s ta c c o r d i n gt ot h er e q u i r e m e n to f g b12 6 7 6 - 1 9 9 9 b r a k es y s t e m ss t r u c t u r e ，p e r f o r m a n c ea n dt e s tm e t h o d s a n d g b 7 2 5 8 2 0 0 4 m o t o rv e h i c l eo p e r a t i n gs a f e t y st e c h n o l o g yc o n d i t i o n s t h et e s tr e s u l t ss h o w t h a tt h em e a s u r e m e n ts y s t e mi ss i m p l e ，s e n s i t i v e ，a c c u r a t e ，s t a b l ep e r f o r m a n c e a n dm e e tt h er e q u e s to fd e s i g no b j e c t i v e s t h e r e f o r e ，t h et o p i cp r o v i d e sa n o t h e r e f f e c t i v em e a s u r i n gm e t h o df o rm er e s e a r c ho nt h ec h a r a c t e r i s t i ca n a l y s i so f l o a ds e n s i n gp r o p o r t i o n a lv a l v ea n a l y s i s k e yw o r d s ：v e h i c l e ；l o a ds e n s i n gp r o p o r t i o n a lv a l v e ；l a b v i e w ； c h a r a c t e r i s t i e sm e a s u r e m e n t i i i 目录 第一章绪论k 1 1 1 感载比例阀应用背景及结构作用和原理1 1 2 感载比例阀调整方法及特性测量存在的不足2 1 3 虚拟仪器技术在汽车制动检测中的应用3 1 4 测量轴重的方案及选择4 1 5 质心的测量方案6 1 6 课题试验内容和研究意义7 1 6 1试验内容7 1 6 2 研究意义8 1 7 技术路线8 1 8 本章小结8 第二章基于l a b v i e w 感载比例阀检测系统的分析与设计9 2 1 感载比例阀的特性计算9 2 1 1 感载比例阀的静特性计算9 2 1 2 感载比例阀的动特性计算1 1 2 2 感载比例阀检测系统的原理1 4 2 2 1 检测系统理论依据及评价指标1 4 2 2 2 检测原理1 4 2 2 3 质心位置的测量15 2 2 4 静特性的测量。1 6 2 2 5 动特性的测量1 7 2 3 感载比例阀测试系统的组成1 7 2 4 测试系统的硬件配置1 8 2 4 1 计算机的选用18 2 4 2 数据采集卡的选用。18 i v 2 4 3 传感器的选用l9 2 5 本章小结。2 1 第三章测试系统的实现2 2 3 1 传感器信号调理电路2 2 3 1 1t j l - 1 型应变式s 拉压力传感器调理电路2 2 3 1 2c y g l l 0 3 型压力变送器和t w y d c 6 5 d 位移传感器调理电路2 5 3 2 检测系统软件设计2 7 3 2 1界面设计2 7 3 2 2 测量系统2 7 3 3 轴重测试平台的实现3 5 3 4 本章小结3 7 第四章传感器的标定3 8 4 1 测量系统的静态特性3 8 4 2 拉压传感器的标定一4 0 4 2 1 拉压传感器标定原理4 0 4 2 2 拉压传感器标定程序4 0 4 2 3 拉压传感器标定步骤一4 1 4 2 4 拉压传感器标定数据处理4 3 4 2 5 拉压传感器标定数据分析一4 4 4 3c y g l l0 3 型压力变送器传感器的标定4 7 4 3 1c y g l1 0 3 型压力变送器标定原理4 7 4 3 2c y g l1 0 3 型编号7 7 0 1 7 f l 压力变送器标定步骤4 7 4 3 3c y g l l 0 3 型编号7 7 0 1 7 f l 压力变送器标定结果4 8 4 3 4c y g l l 0 3 型编号7 7 0 1 7 f l 压力变送器标定结果分析4 9 4 4 位移传感器的标定5 0 4 5 本章小结5 2 第五章测试系统的安装与试验5 3 5 1 测试系统的安装与调试5 3 v 5 1 1s 拉压传感器的安装5 3 5 1 2c y g l1 0 3 型压力变送器的安装。5 3 5 1 3 位移传感器的安装一5 4 5 1 4 采集卡安装及通道设置。5 5 5 1 5 其他设备安装5 5 5 1 6 检测系统的调试5 6 5 2 试验测量5 6 5 2 1 质心高度测量5 6 5 2 2 感载比例阀静特性测试5 8 5 2 3 感载比例阀动特性测试6 2 5 3 本章小结一6 4 第六章总结与展望6 5 6 1 主要工作总结6 5 6 2 今后工作展望6 5 参考文献6 7 附录l 传感器标定数据。7 1 附录2 试验数据7 4 致谢7 5 攻读学位期间发表论文情况7 6 v i 广西大芍炙士学位论文基于l a b v i e w 的汽车感载比例阀检测勇巳j 篦试验研究 第一章绪论弟一早三百了匕 1 1 感载比例阀应用背景及结构作用和原理 制动性是保障车辆安全运行并取得预期运行效果的最基本的使用性能，得到汽车制 造商、用户、车辆维修和管理人员的关注。 根据国标中关于制动系统性能的要求，规定制动系统的性能必须在车轮不抱死，任 何部位不偏离出3 7 m 通道宽且无异常振动的情况下获得，当车速低于1 5 k m h 时允许抱 死【l 】。对于没有制动力调节装置的制动系统的特性来说，它的实际制动力分配曲线与理 想的制动力分配曲线相差很大，附着效率低，制动时容易出现前轮抱死而丧失转向能力 和后轮抱死而使汽车发生后轴侧滑的现象。如图1 1 所示，汽车前后制动管路压力p f 、 p r 基本相等( 图中虚线所示) ，即制动力分配比例为一常数，不能保证各种路况条件下 都获得最佳制动状态。理想的前后管路液压分配曲线如图1 1 中实线所示，满载曲线在 空载曲线上方，因满载时质心h 譬后移，p r 增加，但随制动强度增加，质心前移，前后 制动管路压力值之比小于l ，故曲线变平缓。 图1 - 1 理想的前后轮制动管路压力分配曲线 f i g 1 - 1i d e a ld i s t r i b u t i o ng u r v o f f r o n ta n df e a rb r a k ep i p ep r e s s u r e 因此，一些汽车通过加装制动力调节装置来改善制动性能。感载比例阀可根据制动 强度、载荷大小等因素来改变前、后制动器制动力的比值，使之接近理想制动力分配曲 线。一般适用于实际装载质量不同时，其重力和重心位置变化较大，因而汽车在满载和 空载下的理想促动管道压力分配特性曲线差距也较大的汽车，如赛弗、陆风、中兴、依 维柯、长城和一些货车及一些中低档的越野车。 j r - 西大学蛹醑士学位论文j l 于l a b v i e w 的汽车感载比例阀棚嘲g 勇j 跷崩油窟研究 感载比例阀是一套串联于液压制动回路中用于调节后制动管路压力的液压机械装 置，一般由阀体、阀门、阀座、柱塞、杠杆和感载弹簧等组成。感载比例阀阀体进油孔 与制动总泵通向后轮的制动管道相通，出油孔与车轮的后制动分泵相通。感载比例阀通 过弹性杠杆弹力控制出油口的压力，从而实现对后轮制动力的调节。因此，它的作用在 于保证汽车在行驶过程中根据前后轮负载的比例对制动管路压力进行调节，使前后制动 片承受的制动力接近理想曲线，确保汽车在紧急制动时一定程度上防止侧滑和抱死，进 而在制动时缩短制动距离增强制动效果。 汽车感载比例阀的安装及原理如图1 2 所示。阀体安装在车身上，汽车不制动时， 感载比例阀活塞在杠杆推力f 的作用下处于右极限，此时出油口和进油口处于导通状 态；汽车制动时，来自制动主缸的压力p l 的制动液由a 进入，经过阀门由b 输出，且 压力为p 2 。开始时p i = p 2 ，因活塞右端有效面积大于左端有效面积，活塞左移，直至活 塞右移到阀座堵住阀门达到平衡状态p s ，此时自动限制输出压力的增长，作用在活塞上 的轴向力f 随着载荷的变化而变化，当载荷增加后轮向车身靠近，f 便增大，输至后轮 的制动压力就增大；反之，输至后轮的制动压力就减小。这样调节作用起点控制压力值 p s 就随汽车实际载量的变化而变化。感载比例阀的液压分配曲线如图1 3 所示。从图上 可看出在装有感载比例阀的液压分配曲线更接近理想曲线，显著提高了制动效果【2 司。 图1 - 2 感载比例阀安装及原理图 f i g 1 - 2i n s t a l l a t i o na n dp r i n c i p l eo f l o a ds e n s i n gp r o p o r t i o n a lv a l v e p r p s 吒 p f 图1 - 3 感载比例阀液压分配曲线 1 2 感载比例阀调整方法及特性测量存在的不足 f i g 1 - 3d i s t r i b u t i o nc u r v eo f l o a ds e n s i n gp r o p o r t i o n a lv a l v e 为了确保感载比例阀能在必要的时候介入制动回路，达到减小制动距离的目的，必 须对拉杆进行调整。同时，感载比例阀调整正确与否将直接影响其特性，是特性测量的 基础，传统的调整方法主要有两种h 7 】： 1 行程检查法。用轴重仪测量汽车空载时后轴的轴重；启动发动机，并拆除感载 2 壤j魏黎爹穆嚣； 广西大掌司旺b 掌位论文| 0 于l a b v i e w 的汽车感载比例阀检测身统剖溜盒研究 比例阀前端的防尘罩露出柱塞与拉杆的接触部分；将制动踏板踩到底，并使用厚薄规测 量柱塞与拉杆之间的间隙，使之满足感载比例阀说明书规定要求；完成空载调整后，再 按照上述方法模拟满载状态，按说明牌的数值测量拉杆的行程。 2 压力检查法。具体做法如图1 4 ；拧下检测口保护盖，并安装压力表；启动发动 机并保存怠速，缓慢踩下制动踏板，至前压力表到规定数值，然后保存该压力值不变， 检查后压力表数值使其保持在规定数值范围内。 如果后制动压力没达到要求，有两种方法可以对其进行调节，一是上下移动感载比 例阀的阀体，二是调节拉杆端螺栓的长度。 图1 - 4 感载比例阀调整方法 f i g 1 - 4a d j u s t m e n to f l o a ds e n s i n gp r o p o r t i o n a lv a l v e 目前依然没相应的测试系统对调试后感载比例阀的制动效果、感载比例阀与整车制 动性能的匹配和感载比例阀的静特性与动特性进行测试。感载比例阀特性是整车制动性 能理论分析计算的基础和难点，感载比例阀调整方法都是在静态中完成，而汽车运行时 的状况复杂多变，感载比例阀阀体前后制动管道压力与前轮制动管道压力的具体数值是 多少时汽车的制动性能达到最佳，或在达到制动法规要求时各管道压力还有多少调节余 量，可以通过感载比例阀的特性进行分析，而传统感载比例阀特性分析是通过一系列的 理论公式进行计算，计算时需要许多参数，计算过程复杂、难度大、表达和显示不客观， 并且不能体现整车制动的匹配性能【8 1 0 1 。因此，需要研制一种新的感载比例阀特性检测 系统，直接、方便和客观对其进行检测，为感载比例阀工作特性及安装感载比例阀后汽 车的制动性能评价提供依据。 1 3 虚拟仪器技术在汽车制动检测中的应用 虚拟仪器诞生以来，凭着自身强大的数据采集和分析功能、友好的显示及存储方便 的优点，在各种测试系统中得到广泛的应用。因此，虚拟仪器技术也为构建感载比例阀 3 广西大碧铀页士芎q 盘嵌汶 墓于l a b v i e w 的汽车感载比例阀检测系麓锚溷睦研究 检测系统提供了一个平台。 l a b v i e w 是美国n i 公司推出的一个图形化软件，也是目前应用广泛的开发软件， 与传统的编程语言相比，在数据类型、数据流控制结构、程序调试工具、及层次化和模 块化上有诸多相似的之处，但二者最大的区别在于l a b v i e w 使用图形化语言以及框图 的形式编写程序，方便快捷并且不易出错，而传统编程语言基本是以文本语言来编写程 序，一般需要经验丰富的工程师才能完成，并且l a b v i e w 还可以通过数据采集卡与计 算机进行通信，缩短了项目开发的周期，节省了成本。因此，基于l a b v i e w 的各种优 点，它将得到广泛的应用【l i 1 3 1 。 虚拟仪器用在测试系统上一般的组建方案如图1 5 所示。由传感器采集被测对象 的信号，再经过信号处理电路对采集到的信号进行放大、滤波和隔离等信号处理，再输 入数据采集卡，最后经过采集卡进入计算机系统，对信号进行计算分析处理，并且在编 辑好的前面板上显示出来。 传 被 感 测 器 对 米一 集 象 信 号 计 信 数数 号 据机 调 采数 理 集据 设 卡处 备 理 图1 5 虚拟仪器组建方案 f i g 1 - 5p r o g r a mo f v i r t u a li n s t r u m e n tf o r m a t i o n 近年来，虚拟仪器在制动方面用得越来越广泛。文献【1 4 】采用l a b v i e w 和数据采 集卡测量汽车液压制动系的制动特性；文献 1 5 】提出基于虚拟仪器的汽车制动性能测试 系统：文献【1 6 】采用l a b v i e w 和数据采集卡对五轮仪上传感器的信号进行提取，对制 动性能各评价参数进行测试：文献 1 7 】以l a b v i e w 为开发平台构建车辆制动性能检测 系统等等，都结合和利用了l a b v l e w 的优点构建测试系统。 1 4 测量轴重的方案及选择 由于汽车载荷的分布与感载比例阀特性密切相关，故有必要对试验车辆四轮质量分 配进行测试以确定汽车各个车轴或车轮的质量分布及整车装备质量，并由测定的各轴质 量确定质心离前后轴的距离，为特性测量提供依据。 4 广西大擘蝇炙士学位论文基于l a b v i e w 的汽车感载比例阀检测勇统崩鸽睑司院 下面提出四种轴重测量方案： 方案一： 利用佛山分析仪有限公司生产的f z z 一9 0 1 0 a 汽车轴( 轮) 重试验台( 3 t ) 进行测 量。f z z 一9 0 1 0 a 型汽车轮重试验台是为了配合g b 7 2 5 8 1 9 9 7 ( 机动车安全运行技术条件 的实施而研制的新型全电脑控制的机动车轮重试验台【1 8 - 1 9 1 ，如图1 6 所示。 该试验台每块测重台面下共含四个传感器，分列于台面的四个角，结构较为复杂， 但测量精确，操作方便，只能同时测量出前轮或后轮的左、右轮重和轴重，不能确定车 辆的质心位置，如果对测试车辆进行移动来分别测量前后轮重和轴重，将造成误差的扩 大。 图l _ 6f z z 一9 0 10 a 汽车轴重试验台 f i g 1 - 6f z z 一9 0 10 aa u t o m o t i v ea x l el o a dt e s t e r 方案二： 图1 7 单传感器测量方案 f i g 1 7s i n g l e - s e n s o rm e a s u r e m e n tp r o g r a m 用一传感器先测量后桥，再移动传感器到前桥进行测量，再计算出汽车的轴重和 质心的位置。该方案的测量如图1 7 所示。 传感器选择量程为2 t 的s 拉压力传感器。该种传感器属于电阻应变式传感器中的 一种，由电阻应变片、弹性元件和测量电路组成，其中电阻应变片采用惠斯登电桥连线， 将应变片感受到的电阻变化转换为电压信号传出进行测量。 利用单传感器测量的方法测量，测试系统结构简单，操作方便，并且能准确的测量 出后桥或前桥的轴重，但这种方法不能测出每一个车轮的重量，因此，不能计算出质心 偏离纵向中心线的距离。如果进行移动分别测量前后轴重，也将产生一定的误差。 方案三： 使用两个传感器同时测量前后桥的轴重，传感器选择使用量程为2 t 的s 拉压力传 感器，测量方法原理图如图1 8 所示，这种方法能够同时准确的测量出前后轴重，测试 系统结构简单，测量方便准确，并且利用前后轴重和轴距可以计算出汽车质心离前后桥 的距离，但这种方案不能反映各轮的重量，因此，也不能计算出质心偏离汽车纵向中心 5 广西大国明炙士掌位论文| l 于l a b v i e w 的汽车感载比例阀检测身；统试验研究 线的距离。 方案四： 使用四个量程为l t 的s 拉压力传感器同时测量车辆的四个车轮的轮重，测量方案 原理如图i - 9 所示，利用轮重可以计算出车的前后轴重和质心位置。这种测量方法测量 准确，测量误差小。 图i - 8 双传感器测量方案图1 - 9 四传感器测量方案 f i g 1 8t w o - s e n s o rm e a s u r e m e n tp r o g r a mf i g 1 - 9f o u r - s e n s o rm e a s u r e m e n tp r o g r a m 综合比较上面四种方案，前面三种方案虽然操作简单，精度方面也达到测试要求， 但不能准确的确定汽车质心位置，影响动特性时制动减速度的分析，因此，为了提高测 试精确度，并准确确定车辆质心位置，试验车辆四轮质量分配测量选择第四种方案进行 测量。 1 5 质心的测量方案 质心位置的确定与感载比例阀动特性测量密切相关，而汽车一般都是以纵向平面对 称，质心位置在左右方向偏移很小，因此质心位置一般由质心距汽车前后轴中心线的水 平距离和汽车质心高度两个参数表示。质心距前后轴中心线的位置可以通过称量汽车的 轴重计算得到，而质心高度测量上目前国内外有以下几种方法【2 0 彩1 ： 1 摇摆法( s w i n gm e t h o d ) ，将汽车置于与可变摆臂的测试平台上，汽车可随平台 自由摆动，测试时改变摆臂长，测量摆动周期，根据单自由度弱阻尼微振原理计算出质 心的高度。 2 悬挂法( s u s p e n s i o nm e t h o d ) ，根据物体自由悬挂时质心必定通过悬挂点垂直平 面的原理来确定质心位置，测量时取三个以上悬挂点，利用它们所确定的垂直平面的交 点来确定质心高度。 3 零位法( n u l lp o i n tm e t h o d ) ，根据物体的质心通过平衡时支撑线所在的垂直平面 内的原理来确定，测量时将汽车置于具有双支撑刃口的试验平台上，把平台倾斜至某一 6 广西大碧瞻页士掌位嵌譬基于l a b v i e w 的汽车感载比例阀检测系统钼四玺句阳；巴 角度，此时，系统质心通过一刃口所在垂直平面：再将平台倾斜至另一角度，系统质心 通过另一刃口所在垂直平面，测出相应的参数，计算出汽车质心高度。 4 重量反应法( g r a v i t yr e a c t i o nm e t h o d ) ，据刚体绕固定轴转动的原理，将汽车一 轴放置在试验平台上，把汽车一轴和平台同时举升至某一角度，另一轴固定在轴重测量 仪上，汽车的倾斜一定角度时的轴荷转移量，然后计算出汽车的质心位置高度。 5 平台支承反力法( p l a t f o r ms u p p o r tr e a c t i o nm e t h o d ) ，将被测汽车置于试验平台 上，把试验平台和汽车同时举升到某一角度，举升最小值为2 0 。，测出汽车重量的重新 分配值，根据测量值通过计算得出汽车的质心位置。 综合比较上述几种方案，可以发现摇摆法所需设备复杂，局限性很大；悬挂法测量 质量轻或小型车辆还可以，但无法测试大型车辆，因难以选择能支撑大型车辆的悬挂点， 悬挂后整车变形很大，测出精度不够准确，失去测量的意义，同样在使用中受到局限； 而零位法和平台支撑反力法需要专用设备，设备昂贵，在普及率上也受到了一定的影响； 重量反应法所需设备较少，而且易于实现，得到广泛应用，但用重量反应法的时候应该 注意的是汽车本身是一个弹性系统，在改变汽车角度的时受悬架和轮胎弹性变形、车内 油和冷却液的流动以及汽车零部件之间的间隙发生变化等因素的影响，汽车质心高度 测量的准确度将受到一定影响。因此，采用重量反应法时，必须采取一定的措施，如刚 性的固定悬架等以提高测试精度。 1 6 课题试验内容和研究意义 1 6 1 试验内容 1 选择符合文献 2 6 1 要求的感载比例阀安装到保定长城c c l 0 2 1 s 轻型客货汽车上， 并对感载比例阀进行调节。 2 以文献【1 】为依据进行采集卡、传感器等实验设备的选择，并且根据已经采用的 传感器类型进行调理电路的设计。 3 选择拉压传感器，设计并制作轮重试验台，测量试验车辆的四个车轮是垂直载 荷，确定各测试车辆的质量分布和质心离前后轴的距离，并用重量反应法确定质心高度。 4 按相关的要求选择和安装位移传感器，对试验车辆的后桥位移进行测量，并确 定质量转移和制动加速度。 5 用l a b v i e w 8 2 编程汽车感载比例阀静特性和动特性的检测系统。 7 广西大学硕士掌位论文 基于l a b v i e w 的汽车感载比例阀检测舞蕊试验研究 6 对各个传感器进行静态或动态的标定。 7 对试验车辆进行静特性测量和道路试验测量动特性，对数据进行分析，验证检 测系统的性能，并进一步对电路和系统进行修正和完善。 1 6 2 研究意义 感载比例阀检测系统的研制将虚拟仪器软件l a b v i e w 8 2 技术和计算机系统结合进 行感载比例阀静特性和动特性的测量，与传统的静特性和动特性计算相比，该检测系统 操作方便、功能齐全和数据准确性好，并能实时动态显示出感载比例阀的静特性和动特 性曲线，能检测到满足国标中规定的制动性能要求时感载比例阀前后管道压力的数值， 为感载比例阀的调整和感载比例阀与整车制动系统的匹配提供一个理论依据。同时该系 统检测的数据能进行分析、处理和保存，系统的软硬件部分可以根据用户的要求进行调 整和升级，并在研究的过程中进一步分析和计算感载比例阀的静特性和动特性。 1 7 技术路线 感载比例阀检测系统的技术路线如图4 所示。 卜、 后轴载荷 令 静特性 s 拉压传感器 计 算 试 信 数机 后桥位移 令 界 夕 号 据检 验 液压传感器 调卜、 采 卜 测 面 奎 理 集 系 卜、折占沽i 石l 卜 显 辆电 卡 统叫钥烈很雎f 不 心 浏位移传感器 卜 路 】歪 算 卜 制动减速度 令 动特性 1 8 本章小结 图1 1 0 系统技术路线图 f i g 1 - l ot e c h n o l o g yr o a d m a po f s y s t e m 本章介绍了感载比例阀的应用背景、作用、原理和调整方法，以及传统静特性和动 特性测量方法的缺陷，提出基于虚拟仪器的检测系统，并按照相关的国家标准提出论文 的主要内容和意义，制定出相关的技术路线图，最后根据试验条件对轮重和质心高度的 测量提出相关方法，并选择合适的测量方法。 8 基于l a b v i e w 的争- 【车感载比守j 阀检测勇0 自电锚曲睦司院 第二章基于l a b v i e w 感载比例阀检测系统的分析与设计 2 1 感载比例阀的特性计算 感载比例阀的静特性分析主要体现在两条曲线上，1 1 1 j 后桥位移与后轴载荷关系曲线 和折点液压与后轴载荷关系曲线。第一条曲线关系体现空载与满载时悬架的变动幅度， 第二条曲线关系体现的是感载l - t ；例阀折点液压与后桥载荷之间的关系。理论计算感载i g 例阀的静特性的方法如下【2 7 】： 1 刚度k ( k g m m ) 计算公式： 3 e 型 小墨确 仁1 ) 式中： k 1 系数，该系数与弹簧杆直径d g 有关( 详见表2 - 1 ) ； e 弹性模量( 聊：) ； 岛弹簧杆在水平方向上的长度( m n l ) ； 厶弹簧杆车架上固定端到感载比例阀活塞之间的距离( m m ) ； 4 弹簧杆直径( m m ) 。 2 感载比例阀折点变化率k p ( m p a m m ) 计算公式： 耻袁 式中：d l 矿q 载比例阀活塞直径( n l m ) 。 3 感载比例阀的调整折点液压p s ( m p a ) 计算公式： b = 琏k 等+ 甸 式中：k 2 调整感载比例阀本身折点时的修正系数( 详见表2 1 ) ； l l 吖- 感载比例阀活塞的移动量( n 1 1 1 1 ) ； p o - 感载比例阀本身的折点液压( m p a ) 。 9 - - 西大掌硕士掌位论文蓉于l a b v i e w 的汽车感敢比例阀检测系麓崩溷金习院 表2 - 1 k 1 、k 2 与弹簧杆直径d g 关系 d g ( 珈m ) 678 k 11 0 1 o1 2 k 21 3 7 71 3 7 71 1 3 4 调整折点液压之前的折点变化率群( m e a m m ) 计算公式： 群：玉阜 ( 2 _ 4 ) l u 订毛 5 根据实测数据得出后桥位移后桥轴载荷之间的关系曲线的线段表达式，并 在坐标图上作出相应的曲线。 各段表达式： ( f ) = 彳w r ( f ) + b ( 2 5 ) 式中：a 、b 系数； 后桥的位移( 衄) ； w ，一后桥轴载荷( n ) ；f 线段数。 根据几何关系易得： 么：l , ( i ) - l , ( i - 1 ) w r ( f ) 一肜( f 一1 ) ( 2 6 ) 丑：生g 二1 2 ：互盟二生盟丝g 二坠 形( f ) 一彬( f 1 ) ( 2 7 ) 各段直线的表达式如表2 2 所示。 表2 - 2 后桥位移后桥轴载荷关系各段直线表达式 线段位移坐标后桥轴载荷坐标直线表达式 a 段 l r l 、l r 2w r l 、w r 2l r = a 1 w r + b l b 段 l r 2 、l r 3浙2 ，f 纷多上r = a 2 w r + b 2 c 段 l r 3 、l r 4w t 3 、w r 4三r = a 3 w r + b 3 i 段 l r i 、l r i + 1w h 、w 矗+ 1l r = a f w r + b f 6 感载比例阀折点液压和后桥轴载荷之间的关系曲线。 1 0 基于l a b v i e w 的争- 【车感载比例阀籀瞳嬲勇臼篦试验研究 曲线一般表达式： p ( f ) = c - 彬( f ) + d 式中：c 、d 系数； f 线段数； 尸感载比例阀的折点液压( m p a ) 。 其中： c ：l ，( i ) - l r ( i - 1 ) k 。 形( f ) 一w r ( f 一1 ) 1 d：=p_f_,wr(i)-pjwr(i-1) 肜( f ) 一w r ( f 1 ) 式中：k ，感载比例阀折点变化率。 各段直线的表达式如表2 3 所示。 表2 3 折点液压后桥轴载荷关系各段直线表达式 ( 2 - 8 ) ( 2 9 ) ( 2 - 1 0 ) 线段折点液压后桥轴载荷坐标直线表达式 a 段 p 1 、p 2w 1 、w r 2尸1 = c 1 w r + d 1 b 段 p 2 、p 3断2 ，f 纡岁尸2 = c 2 w r + d 2 c 段 p 3 、p 4w t 3 、w r 4p 3 = c 3 w r + d 3 i 段 p i 、p i + 1w d 、w h + 1p f = c i w r + d i 2 1 2 感载比例阀的动特性计算 感载比例阀动特性计算需要先把其静特性关系转化为动特性关系，再