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RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRSSSS滚筒制动试验台和平板制动试验台的受力模型建立及其分析周德光 陶素连 李卫民 !华南理工大学 广州 #$%&%(!# #$%&()$)*+ &*, &*&(-$)$ ./ $%0#$ 1.,#( &.2%# 0.(#0 0&3# %#$%#0 &*, %# /(&% 0&3# %#$%#0)*+ ,-./012/ 34* 50.6712 89 :-2.;72 !?7A BC 3-DE2B6B/A F012/GEB0 #$%&% HE721(【 摘要】 建立了滚筒制动试验台和平板制动试验台受力分析模型， 并通过模拟它们的实际工况来分析它们的受力模型， 比较它们各自的优缺点， 最后得出了它们的使用范围， 以及在制动力检测时它们的结合使用。关键词：滚筒制动试验台；平板制动试验台；制动性能【!#$%&$】!# $%$#& #(%)*+# (&# , -./#* %).0( (# &.*#& )&%1# (#(#& %2/ (# 3*%( )&%1# (#(#&45.&#.6#& %2%*78# (# -./#* %2/ 9.-$%&# (#+& (&.2:$.+2( %2/ /+%/6%2(%:# (&.0: +-0*%(+2: (#+& %9(0%*;.&1 9.2/+(+.24 $M K(?72!%P ! ?$M K(DB?!%Q %! ?$P ?K(DB?!%M ! $M K(?72!%M ABQ %（$）5!M ! $M K( &1Q %式中：?$，?K为前，后滚筒对于被测车轮的法向力；!%为安置角； $ K为前、 后滚筒与车轮的切向力， 即制动力， 大小应能反映被测车轮制动器的制动力； AB为被测车轮轮荷； 5!为被测车轮所受制动力矩； &1为被测车轮的半径。设左、 右车轮滚筒之间的附着系数均为 ， 则$;1RQ ?$ K;1RC ?K， 由式（$） 得：?$Q.A1!?72!%M DB?!%(,S T !$ P K(?72K !%U（K）?KQ.A1!?72!%P DB?!%(,S T !$ P K(?72K !%U则试验台可能测得的最大制动力为：$;1RQ ! ?$D ?K( C K A1?72!%S T !$ P K(DB?!%U!V(由（K） 式可见， 影响试验台测试制动力的因素包括被测车轮轮荷 A1， 车轮与滚筒间的附着系数 和安置角 !%。 从图 $!1(可知，随着制动力矩 5!的增加，?K逐渐增大，?$逐渐减小。当?$Q % 时， 车轮开始脱离前滚筒， 此时 $Q %， 式（$） 可改写为：?K?72!%P KDB?!%Q %?KDB?!%P K?72!%M A1Q %!(TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTV 结束语以前如果要精确计算一个复杂零件的压力中心，一般要用去一两个小时的时间甚至更长，现在只用几分钟就可以搞定，省去了很大一部分时间， 大大减轻了设计人员的工作量。参考文献$ W,5 X8YO 5B67Z WZ/- 用户使用手册 K%KOK 佳木斯农机学院 O 板料冲压与冲模设计 O 北京： 机械工业出版社，$NJNO %$O文章编号： $%$ M VNNJ!K%#(%$ M %#% M %V中图分类号：3A,-?7/2Y120C1D0-K%# 年 $ 月当车轮抱死时， ! ! 代入（#） 式得：!$%& #$ ( !)*+,- ./),0（1）此时车轮在滚筒上制动时， 可测得最大制动力：!$%& !$%& #$! ( !)*+,- ./),0（2）由于式 （2） 的分母值总大于 #， 因此在车轮开始脱离前滚筒时，试验台测得的制动力始终小于 #$!。为了提高车轮在试验台上的稳定性，边界条件是使车轮不脱离滚筒，即要求 #,。但是实际测试时，车轮往往脱离前滚筒， 也就是说车轮在滚筒上处于非稳定状态。 车轮受水平约束力% 作用脱离前滚筒， 驶上后滚筒时的受力状况如图 #(30所示，在此情况下建立的心平衡方程为：3 & ,!4)*+ !./)( % ,3 ) ,!4./)# !)*+( #$ ,(50式中：!4为被测车轮后移后对后滚筒的法向力；为被测车轮后移后的车轮安置角；% 为非测试车轮对测试车轮的水平作用力。两式联解得：! #$)*+- %./)!4 #$./)6 %)*+由此可见， 试验台可能测得的制动力 !与 #$、 % 与 的大小有关。#$和 % 值越大， !之值越大。 而 % 又与未测车轮轮荷及其与地面间的附着条件有关：%$%& #$*!4式中：#$4为非测试车轮轮荷；!4为非测试车轮与地面间的附着系数。因此， 当 #$4或 !4值小时， 所测 !低， 由于测试车轮后移， 由图+ 可知安置角 小于 ,， 其值为：, ,6 7 $& ( -$ -,0 8 9 (#:,; !0式中： $& 为车轮中心偏移量； -,为滚筒半径。安置角减小， !值相应减小， 表明车轮后移时， 试验台的测试能力降低。由以上分析可知， 只有当被测汽车不产生后移时， 且车轮处于临界抱死状态时，制动试验台测得的制动力才能较真实地反映被测车轮的制动力，在其他情况下所测得的制动力值均低于被测车轮所具有的制动力，尤其当 ! 值较小时，测试误差较大。对于抱死打滑的车辆，其制动力则无法通过试验台来准确测取。# = 滚筒制动试验台的优点由以上分析可知， 滚筒制动试验台的优点有：(#0安全保护作用， 即只有在被测车轮同时压下左右制动试验台的第三滚筒时， 滚筒才能被启动， 因而可以避免操作人员误操作而造成伤害。(!0 随着现在计算机技术的发展， 可以显示车辆左、 右轮制动力增长全过程随采样时间的变化情况， 且能准确指明左、 右轮制动力不平衡最大值在制动力增长过程中的具体位置，从而分析判断引起制动力平衡差超标的根本原因，还可以为车辆修理单位提供有效的信息支持。(=0滚筒反力式制动检验台测试工况稳定， 重复性好。# 滚筒制动试验台的缺点(#0很难测得实际制动力， 并且很难测得制动器的制动力最大值。(!0 悬架中减振器性能得不到检测。汽车悬架装置对汽车行驶安全性、 操纵稳定性、 通过性、 燃料经济性等诸多性能均产生影响。根据 ? A#:121 6 !,# 要求， 对于最大设计车速大于或等于 #,B$ C、 轴荷小于或等于 #1,BD 的载客汽车， 要进行悬架特性检测。由于滚筒制动试验台不具备这种检测功能，故无法对车辆的悬架特性进行检测，从而也就达不到国家对该项所作的规定。(=0 测试效率低， 采用滚筒制动试验台检测制动性能时， 对车辆各轴的检测是分开进行的， 从而影响了车辆的测试效率。! 平板制动试验台! # 平板制动试验台的原理一般的平板试验台不但可以测试制动力，而且还可以检测侧滑和轴荷。平板试验台在开始检测时，首先进行车辆登录并设置检测模式， 待资料输入完毕后计算机发出开始检测信号， 然后，驾驶员将待检车辆以 1 E #,B$ C 的匀速度驶上复合检测板。 当汽车驶上复合检测板时， 红外开关发出检测信号。 由 FGH显示屏指示驾驶员实施制动。由于车轮与平板的摩擦力，平板上得到一个与车轮制动力大小相等、 方向相反的作用力， 由传感器将所受的力经放大转换成标准模拟信号， 供计算机采样， 计算机将采样到的轴重、 制动力、 侧滑量、 车速信号进行 I H 转换变成数字量并进行数据处理，得到实际的制动力和各轮轮重及侧滑量。由于计算机根据机动车运行安全技术条件上规定的制动性能指标和侧滑量。并将所检数据进行评判，得到所检车辆的制动性能的侧滑量。 并将所检数据的评判结果显示在 JKA 屏幕上，按打印或存储可将所检车辆的各项数据打印或存储可将所检车辆的各项数据打印或存储。! ! 平板制动试验台的受力模型分析汽车在平板上制动时的受力图如图 !。图 ! 制动汽车具体受力以下制动方程式中， 使用的一些主要参数意义如下：.整车质量 BD；/车轮轴距 $；%质心至前轮距离 $；0质心至后轮距离 $；1车轮法向力着力点由通过车轴中心垂直线偏移距离 $；2车轮滚动半径 $；第 # 期周德光等： 滚筒制动试验台和平板制动试验台的受力模型建立及其分析6 1# 6!、 !#前后轮制动器效能因素；$、 $#前后轮制动管路压力 !#；%、 %#前后轮等效转动惯量 $% & ()!&滚动阻力系数；*+ (前后轮道路附着系数)(滚动阻力 () *(!&)+* +(前后轮动载荷 ,；,车速 - .；*， (地面制动力 ,。汽车制动的微分方程为： */,/-0*.(.(（1）地面制动力表示为：*)+*()+(（2）制动车轮的放大旋转视图见图 *， 由对 +(作用点 / 力矩平衡得：+*0)*(（123） 2*/,/-4可得： +*)*(（123） 2*/,/-40（*3）对 +*作用点 / 点力矩平衡得：+(0)*(（5.3） .*/,/-4可得： +()*(（5.3） .*/,/-40（*）将（(） （4） （5） 代入（*） 得：/,/-)(（(5.*1） . （(2*）(3*64（*2(）.!&（*(）前轮旋转运动方程式为：%*/#*/-0 （*.(*）&2+*326*（*4）其中： , ) & 7 #*式中7 (*为前轮受到的滚动阻力+ 大小为 +*& !&8 6*为前轮制动器制动力矩之和， 大小为 ( & 9*& 3& &+ &为制动器有效制动半径+ 3为制动器分泵促动力。后轮旋转运动方程式为：%(/#(/-0 （(.(）&2+(326(（*5）其中： , ) & 7 #(式中7 (为前轮受到的滚动阻力+ 大小为 +(& !&8 6(为前轮制动器制动力矩之和， 大小为 ( & 9(& 3& &+ &为制动器有效制动半径+ 3为制动器分泵促动力。由（8） ， （9）+ :;得：*)*6*&0.4（(2*） .%*(（5.3）.*（123） .%*:&(0.4（*2(） &（&*.:&(23） 0.4（*2(） ()(6(&0.4（(2*） .%(*（5.3）.(（123） .%(:&(0.4（(2*） &（&(.:&(23） 0.4（(2*） (= 4 平板制动试验台的优点:* 相对于滚筒制动试验台， 平板试验台结构简单， 省去了滚筒式的两个大功率电动机， 耗电小， 它的耗电量约为滚筒式的* - *33。:( *3$ - ? 的速度开到测试平板上踩一脚制动，即可同时完成前后桥的制动、 轴荷、 侧滑、 减震器等检测， 检测效率高， 全过程只需一分钟左右即可完成。:4 安装简单容易， 不用专门的混凝土基础， 只需用膨胀螺栓固定在地面上即可， 降低了混凝土工程造价。:5 平板式是主动、 动态检测的， 它是汽车进行制动状态下直接检测的。只要保证力传感器能准确无误地把测试平板上受到的水平制动力和垂直力测量下来，平板式制动检验台就完全可以如实地把汽车的制动力检测出来。:8 维修保养量极低， 几乎不需要日常保养。占地小， 与滚筒式的相比， 可以大大缩短厂房的长度， 减少投资。(= 5 平板试验台的缺点:*很难检测车轮阻滞力： 车轮阻滞力是不制动的时候的阻力， 由于受平板长度限制， 较难准确检测阻滞力。:(检测范围有限： 对于双后轴， 三后轴的车辆， 平板制动试验台很难单独测取桥的制动力数值及制动力随采样时间的变化曲线。另外， 不方便检测半挂车、 全挂车、 不能检测超长、 超重、超宽的车辆。:4检测数值重复性差： 由于驾驶员踩刹车踏板的所用的力不同， 每次测试条件很难保证一致， 所以每次测得的制动力会有较大的差异。4 结论通过对滚筒制动试验台和平板试制动验台的分析，可知滚筒制动试验台和平板制动试验台适用范围不同。平板制动试验台能同时对汽车的四个轮作动态检测，特别适用于现代轿车的检测，它的局限在于对轴距变化大的汽车作四轮检测时检测不方便， 测试货车后轴的制动性能不够理想， 因此在汽车保有量较多的中心城市和经济发达区，在同时设有大车线和小车线的检测站， 在小车线上配置平板式试验台， 主要用于检测轿车和高档小客车， 在大线上配置滚筒式试验台， 让它们充分发挥优势， 兼容并畜， 取长补短， 是一种较好的方案。此外， 平板式试验台用于检测摩托车特别合