汽车制动实验系统毕业设计.doc

毕业设计封页格式不对设计（论文）题目： 汽车制动试验系统设计 专 业 班 级： 机电112 学 生 姓 名： 闵琪 指 导 教 师： 赵悦 设 计 时 间： 2014.4.282014.6.4 重庆工程职业技术学院重庆工程职业技术学院毕业设计（论文）任务书任务下达日期：2014.3.12设计（论文）题目：汽车制动试验系统设计设计（论文）主要内容和要求： 论文通过对国内外典型制动器试验设备结构、工作原理以及试验方法的研究，提出了制动器试验台大致可以分为以摩擦材料为主要试验对象的小样试验机、以制动器总成为试验对象的台架试验机以及以整车制动系统为试验对象的制动试验台。把试验台的构成一般分为试验系统、传动系统、加载系统、测量系统和控制系统等五大部分教研室主任签字： 指导教师签字：年 月 日 年 月 日重庆工程职业技术学院毕业设计（论文）指导教师评语评语：成绩：指导教师签名：年 月 日重庆工程职业技术学院毕业设计（论文）答辩记录学生姓名闵琪系别机械学院专业班级机电112设计（论文）题目汽车制动试验系统设计说明书共 页，图纸共 张答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正确基本正确有一般性错误有原则性错误回答不清12345678答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任： 年 月 日目 录目录要自动生成摘要6第一章 绪论71.1汽车制动器试验的必要性和意义71.2国内外汽车制动器试验台系统简介71.3相关技术概述8第二章 试验台总体方案拟定102.1基本原理102.2方案比选112.3制动器试验设备组成12第三章 惯性式制动器试验台设计123.1汽车制动过程简化模型123.2惯性式制动器试验台设计思路143.3惯性式制动器试验台设计方法15传感器元件的选取及安装设计23试验台控制与软件系统23机架和导轨24参考文献25摘要毕业设计摘要（150200字：概括说明本设计的主要内容、主要思路、方法和主要成果、结论）汽车制动性能的检测正文字体、字号，作为机动车安全检测中最重要的项目之一，一直是大家关注的焦点。制动检测设备怎样才能客观准确的检测出汽车的制动性能，使其更好的服务于社会、造福于人民，与我们的被检测对象机动车的现状是分不开的。近几年来，我国机动车保有量急剧增加，机动车安全运行的问题越来越突出，加强机动车的管理，重视机动车辆的安全技术检测，成为整个社会，特别是公安、交通部门有待研究解决的重要课题。由于ABS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ABS在汽车上的应用日益广泛，如何准确、快捷、有效地检测ABS工作性能已是一项十分紧迫的任务。目前，国内外对汽车ABS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ABS工作性能检测台架化是一个有前景的方向途径。摘要后应该有关键词关键词:安全检测, ABS工作性能,安全运行.第一章 绪论不用中文数字编序号。如：1 绪论1.1汽车制动器试验的必要性和意义随着我国汽车工业的飞速发展和汽车保有量的急剧增加，汽车安全问题越来越引起我国政府和广大民众的高度关注。众所周知，制动器是保证汽车安全形式的重要部件之一，而制动器的一对摩擦副制动盘和摩擦垫块或制动鼓与制动蹄，是制动器中的关键配件，其摩擦磨损性能对汽车的制动性能起着十分重要的作用。随着国家对汽车总成、零部件质量重视程度的逐步提高，汽车制动器试验任务不但增加，而且急需增加制动器试验能力。虽然目前国内外有一些制动器试验设备，但由于此类设备属于非标准设备，其试验侧重点、试验方法和控制手段各异，无法满足企业实际需求，因此，自主研制汽车制动器试验台势在必行。制动器是汽车安全行驶的重要部件之一，其性能的好坏对汽车的行驶安全及动力性能发挥都有着很大的影响。通常，制动器性能都要根据权威机构制定的试验标准来进行测试。通常的试验方法有小样试验和惯性台架试验等。小样试验要进行制动尺寸模拟和形状模拟，因而准确度不高，但是成本相对较低，常用于摩擦材料的分级、质量控制以及新产品的开发。台架试验是制动器质量检测中最具有权威性的试验，能够相当真是的反映制动器的工作特性，已经逐渐成为制动器质量检测的主流。目前，国产台架试验机普遍存在控制方法相对落后、控制精度不高、关键数据采集和处理精度不够等问题，而国外进口的同类设备价格昂贵，有些甚至达到国产试验机的几倍到十几倍。因此，应用先进控制理论和控制方法，提高制动器台架试验机的控制精度，开发具有自主知识产权的高水平试验机有着非常重要的现实意义。1.2国内外汽车制动器试验台系统简介汽车制动器的台架试验是用模拟汽车制动过程，以台架试验的方式来测试制动器的制动效能、热稳定性、衬片磨损以及强度等项性能。目前世界上通用的方法是用机械惯量或电惯量来模拟制动器总成的制动工况，从而测试其各项性能。本试验台主要针对是轻型轿车的制动器试验。在我国影响比较大的国外汽车制动零部件试验台公司有日本的HORIBA公司（收购了德国SCHENCK公司）和美国的LINK公司。LINK1620型压缩性能试验机是对摩擦材料的压缩性、热传到、热膨胀进行测试的专用设备，是对产品制造过程质量监控的主要设备之一，该设备能够提高产品的稳定性，提高公司的研发能力，使试验数据能够和欧美试验设备数据同步，使产品能够进入先进国家的汽车市场。LINK3900型NVH汽车制动器惯量试验台。该试验台是当前世界上制动器的权威测试设备，可以提供温度及湿度控制以及制造极端试验环境，如温度可以控制在20至+40；湿度可以控制在20%90%(HR)，可以按照美国联邦法规FMVSS135、美国汽车工程师协会SAE、欧洲ECE、AK-Master、日本JASO系列标准以及通用、福特、德国大众、日本本田等国际著名汽车公司标准对汽车摩擦材料和制动系统进行噪音和性能测试，其测试方法和结果被欧美等汽车发达国家广泛认可，并被指定为定点测试设备。LINK3801试验机是用于车辆制动系统道路试验的智能化数据采集和分析处理系统，主要对跑车过程中的噪音振动和摩擦性能进行测试。我国现行法规及标准中，对制动系统及试验装置的形式、功能、技术参数、精度等未做统一规定；只对制动摩擦衬片试验的定速试验机做了统一规定，并推荐东风汽车公司设备厂生产制造的D-MS定速式摩擦试验机供全行业选用。近年来，随着汽车工业的迅速发展、试验手段的不断完善，国内的汽车制造厂、制动专业厂、保修单位、研究机关所用的设备，如制动器性能和强度试验台、制动主缸试验台、制动轮缸试验台、制动气室和弹簧制动气室试验台等，大多根据需要自行设计和研制。吉林工业大学自行设计和联合研制的JF132与NT11型单端制动器试验台，主要用于轿车盘式、鼓式及轻型汽车制动器及摩擦衬片的性能测试，具有优良的模拟性和数据重现性，被欧洲及全世界摩擦材料和汽车制造厂商所认可，成为一种权威性的测试设备。该设备可以按照欧美日等汽车发达国家标准对摩擦材料的摩擦磨损性能进行测试。重庆汽车研究所研制了多种气压、液压制动系统试验台，已形成系列产品。东风汽车公司、一汽长春汽车研究所也都根据自己的需要研制了多种制动系统试验台。随着技术的进步，我国汽车制动器试验台制作水平越来越高，其控制与数据处理基本实现了计算机化，试验台的功能更加自动化。通过对国内外试验设备的研究，研制符合中国汽车企业自身要求的制动器试验台架，使其更好地模拟制动器的实际使用模式和环境条件，更真实的反映制动器性能，从而提高制动器研发水平，提升制动技术，发展摩擦材料理论。研制高水平制动器试验台架，还可以提高制动器测试技术，提高试验台架的设计水平，特别对制动器产品的研发、质量控制以及整车制动性能的提高都有十分重要的意义。1.3相关技术概述制动器一般分为盘式和鼓式两种形式。盘式制动器一般采用浮动钳盘式结构，固定原件为横跨制动盘两侧的制动钳，制动钳上没有制动轮缸、活塞和摩擦垫块。制动钳支承在前桥转向节上，摩擦垫块通过导向件悬装在制动钳上，可轴向移动。在制动过程中，制动钳内活塞移动，使摩擦垫块压向随车轮一起旋转的制动盘，产生摩擦制动力矩使汽车减速直至停车。鼓式制动器工作原理基本相似。它是靠轮缸活塞推动制动蹄片与制动鼓产生摩擦来实现制动的。盘式制动器和鼓式制动器在结构上的最大区别在于：鼓式制动器摩擦副中的旋转元件为制动鼓，其摩擦工作表面为圆柱面；盘式制动器摩擦副中的旋转元件为以端面工作的金属圆盘即制动盘。由于盘式制动器热稳定性、水稳定性以及抗衰减性能比鼓式制动器好，可靠性和安全性也高，因而得到广泛应用。但是盘式制动器效能低，无法完全防止尘污和锈蚀，兼做驻车制动时需要较为复杂的手驱动机构，因而在后轮上的应用受到限制，大部分车是采用前盘后鼓的制动系统组成。电动汽车和混合动力汽车引入了新的制动理念。它是把制动需要消耗的能量用于驱动发电机向蓄电池反向充电，既达到了制动的目的，又节约了能源，是一种非常科学的制动理念。其电制动系统制动器是基于传统的制动器，也分为盘式电制动器和鼓式电制动器。鼓式电制动器由于制动热衰减性大等缺点，将来汽车上会以盘式电制动器为主。国标QC/T582-1999、QC/T239-1999对轿车以及货车、客车制动器性能提出了明确要求。制动器性能试验评价指标有：（1）第一次衰退率 F=100% (1-1)式中：M第一次衰退试验中，第一次制动时的制动力矩值，N.m；M第一次衰退试验中，第二次至第十次制动时的制动力矩的最小值，N.m；该指标考核制动器在多次连续使用时制动力矩的衰变；（2）第二次衰退率 F= (1-2)式中：（M/P）第二次衰退试验中，单位管路压力的制动力矩最大值；（M/P）第二次衰退试验中，单位管路压力的制动力矩最小值；该指标考核制动器经过第一次衰退和恢复试验后，单位管路压力的制动力矩变化。（3）恢复差率恢复试验中，最后一次制动力矩与基准制动力矩的差值： R= (1-3)式中：(M)衰退恢复试验前，基准试验时的三次制动力矩平均值；(M)恢复试验中最后一次制动力矩值；该指标重点考核制动器在多次连续使用，冷却后的恢复能力。（4）速度稳定性试验中，在额定制动管路压力下，不同制动初速度时的制动力矩差值： (1-4)式中：V车速m(km/h)与n(km/h)相比的速度稳定性，%；M、M效能试验中，在额定制动管路压力下，车速分别为m，n时的制动力矩；该指标考核制动器输出制动力矩的速度稳定性。做完全部规定的试验项目后，制动器应工作正常。1）制动鼓或制动盘工作表面应无刮伤；2）制动底板或制动钳应无影响制动器性能的变形；3）制动衬片应完整、无脱层、无烧焦现象，允许有轻微裂纹；4）制动轮缸应无渗漏现象。第二章 试验台总体方案拟定2.1基本原理通常，惯性试验台是将整体的制动器安装在试验台架上，采用飞轮或电模拟惯量蓄能，按照规定的方法模拟汽车的实际制动过程，测量制动器总成的制动能效、热稳定性、衬片磨损以及强度等性能，从而得到制动器摩擦和磨损性能的数据。制动时，汽车的动能包含汽车平移质量运动的动能和旋转机件旋转时所储存的动能两部分。惯性试验台采用旋转的惯性飞轮模拟汽车的上述两部分动能，并略去非制动器的制动作用来进行制动器总成试验。台架试验中，要使被试制动器总成与装在汽车上的制动器总成的工作状态相同，工作负荷相同。1）电动机经过变频器调节转速后带动主轴转动。2）主轴通过联轴器与飞轮轴相连接，直接驱动制动器总成。3）制动器与飞轮轴用联轴器连接，飞轮用来模拟汽车行驶过程中的惯性质量。将不同的飞轮组合在一起可以模拟不同惯性质量（对应不同的车型或相同车型不同的载质量）。4）固定制动器的滑台通过底板上的滑轨，间隙配合，滑轨起导向作用，固定制动器的滑台可以沿导轨做直线运动。5）移动滑台与后面的挡板通过四根丝杠相连，用来调节移动滑台的位置，实现对制动器的固定和加载。6）移动滑台上装有测力臂等机构，通过传感器系统可以测量汽车制动过程中的制动力矩。2.2方案比选目前，国内外汽车制动检测线上最常用的制动检测设备是反力式滚筒制动试验台。但反力式滚筒制动试验台检测时，是将汽车放置在试验台上，汽车不动，只是滚筒带动车轮转动，是一种静态检测，不能检测汽车动态制动情况下的制动力。检测车速较低，一般在5km/h以下，且只有一个固定的车速。因此，测得的制动性能不能更好的反应出实际效果。随着对制动器性能要求的不断提高，需要一种新的检测方法来检测汽车的制动性能，惯性式制动器试验台就是一种模拟道路行驶动能检测车辆制动性能的装置。因此惯性式试验台的转速比反力式滚筒的转速高的多，速度一般都大于40km/h，检测结果更加可靠和可信。本次设计就是设计一种主要用来检测轿车制动器制动性能的惯性式制动试验台。目前惯性式制动试验台主要有两种，一种是整车检测，一种是制动器检测；而整车检测试验台也有两种，一种是平板式的，一种是滚筒式的。其中平板式制动试验台具有操作和安装简单，维修方便等优点，但也有致命的缺点，主要有如下几方面：1） 测试的重复性不好；2） 安全性差，若附着性能不好，汽车容易跑车，而造成事故；3） 检测技术也不成熟，定量分析以及传感技术和计算机后处理的要求很高，有待于电子技术的进一步发展。而滚筒式制动试验台却没有这些缺点，它最大的缺点就是由安置角引起的，会因为轮胎直径的变化而引起检测结果的误差。因此在这些问题没有解决前还没有一种是最好的检测方法。为此，设计了一种简便的惯性式汽车制动器试验台，它是以单独检测制动器的制动性能为目的，避免了上述几种方案的缺陷，设备和试验操作更加简单可靠。2.3制动器试验设备组成通过对试验设备的分析可知，制动器试验设备一般由试验、传动、加载、控制、测量等5部分组成。（1）试验系统这一部分是试验台最基本的部分。（2）传动系统传动部分由电机和传动系统组成，使制动器的对配件具有适当的速度（转速）和足够的力矩。（3）加载系统为试验部分提供所需的压力、制动管路压力等。加载方式可以是液压、气动等方式。（4）控制系统 一般由电控系统组成，实现按一定程序控制试验台完成预定目的的试验。具体包括转速控制、加载控制、测量控制、试验条件控制（如冷却、加热等）和数据采集控制等。（5）测量系统 实现对转速、压力、温度、摩擦力矩等的测量。第三章 惯性式制动器试验台设计3.1汽车制动过程简化模型图3-1 汽车制动过程总重量为的汽车，以速度在水平路面上行驶，此时开始制动，使车速由下降到，如图3-1所示，则车辆的动能变化量可表示为： = (3-1) =式中：制动过程车辆动能变化量，J； 车辆直动动能变化量，J； 旋转零件动能变化量，J； ，车辆制动初始和结束时的车速，m/s； ，车辆制动初始和结束时的车轮转速，r/min； ，车辆制动初始和结束时的车轮角速度，rad/s； g重力加速度，； r车轮滚动半径，m； 换算到制动轴上的等效转动惯量， m车辆的总质量，kg。为了简化计算，设汽车质量为m，以速度为v行驶的汽车制动停止，忽略道路、空气等阻力，制动器通过制动衬片与制动盘的摩擦，将车辆的动能转化为摩擦功，并使车辆停止，则式3-1简化为： （32）式中：制动器摩擦功； 汽车质量； 车轮滚动半径； 车轮转速； 换算到制动轴上的等效转动惯量。这些能量最终变成热量作用于制动盘/鼓和制动衬片上。3.2惯性式制动器试验台设计思路惯性式试验台的设计思路是利用惯性飞轮旋转的惯量来模拟汽车实际制动时的能量变化。图3-2 惯性试验台制动过程1制动盘 2制动器 3飞轮如图3-2所示，旋转质量的动能可表示为： (3-3)式中：惯性飞轮储存动能；惯性飞轮惯量；惯性飞轮转动角速度；惯性飞轮转速，与车轮转速相同。如用旋转的动能等效模拟汽车行驶动能，则有： 则 (3-4)式中：惯性飞轮惯量，kg.； 汽车质量，kg； 车轮滚动半径，m； 换算到制动轴上的等效转动惯量，kg.。由此可知，飞轮转动惯量与汽车质量、车轮半径以及换算到制动轴上的等效转动惯量相关。根据制动器布置位置的不同，承担的惯量载荷也有区别。根据QC/T479-1999规定，对于两轴车（含双后轴的三轴车）： (3-5) (3-6)惯量的模拟一般比较普通使用机械模拟的办法来实现，也就是制动器制动过程的摩擦功全部来自于惯性飞轮储存的动能，但也有使用电模拟或者机电混合模拟办法。电模拟试验台是以电机输出的能量为主，机械飞轮能量只作为稳速和补偿电机特性的不足；机电混合模拟是大部分使用飞轮储存能量，而另一部分使用电机以力矩方式输出的功；一般来说，机械惯量是一个不变的量，试验结果更可靠真实。电模拟方式的台架相对来讲更难控制，可靠性、稳定性比较差，价格昂贵，但台架尺寸小、重量轻，试验灵活是它的优点。鉴于以上特点，本论文使用机械模拟的办法。3.3惯性式制动器试验台设计方法制动器试验台的设计主要有以下几个关键部分试验台的惯量范围按其所测试车型的制动器惯量来确定。一般按最小车型制动器确定试验台惯量，按最大车型制动器确定惯量。（1）按被试车型范围计算最小最大惯量已经被试最小和最大车型的车轮载荷和轮胎半径，按汽车理论确定试验台计算惯量。 式中：，被试车型确定的试验台最小惯量和最大惯量； 前后轴制动力比； 被试最小车型空车总重，kg； 被试最小车型满载总重，kg； 被试最大车型空车总重，kg； 被试最大车型满载总重，kg； 轮胎滚动半径，m；（2）确定试验台惯量，试验台最小惯量应小于等于计算最小惯量，最大惯量应大于等于。为了保证试验台具有一定的性能储备，一般取： 并加以圆整 并加以圆整（3）确定惯性级差惯量级差是试验台组合所能得到的最小惯性增减量。按照常用台架试验标准惯量误差的规定，并加以圆整。（4）惯量的组合试验台的惯量为基础惯量和可选惯量之和，即： (3-7)在保证级差的前提下，飞轮的数量和惯量值有三种组合法：a 等差级数法等差级数法就是用最大惯量减去基本惯量之后，用级差去除，得到飞轮片数： (3-8)每片飞轮惯量这种方法的缺点是飞轮片数太多。b 等比级数法等比级数法就是在基础惯量的基础上，每片飞轮的惯量按等比级数方式增长。比如：2 与等差级数法相比，等比级数法确定的飞轮片数少得多。c 等差等比混合配置法等差等比混合配置法就是在同一试验台的惯量飞轮中，同时采用等差、等比级数法确定飞轮惯量。经研究，惯性试验台主电机的选择与调速方式、主轴转速、拖磨力矩和飞轮升速时间等相关。（1）根据电动机的工作环境选择电动机类型1）安装方式的选择 电动机安装方式有卧式和立式两种，卧式电动机的价格较立式的便宜，所以通常情况下多选用卧式电动机，一般只在为简化传动装置且必须垂直运转时才选用立式电动机。2）防护型式的选择 电动机防护型式有开启式、封闭式、防护式和防爆式四种。a.开启式电动机在定子两侧与端盖上有较大的通风口，散热条件好，价格便宜，但水气、尘埃等杂物容易进入，因此只在清洁、干燥的环境下使用。b.封闭式电动机又可分为自扇冷式、他扇冷式和密封式三种。前两种可在潮湿、多尘埃、高温、有腐蚀性气体或易受风雨的环境中工作，第三种可浸入液体中使用。c.防护式电动机在机座下方开有通风口，散热较好，能防止水滴铁屑等杂物从上方落入电动机，但不能防止尘埃和潮气入侵，所以适宜于较清洁干净的环境中。d.防爆式电动机适用于有爆炸危险的环境中，如油库、矿井等。（2）根据机械设备的负载性质选择电动机类型1）一般调速要求不高的生产机械应优先选用交流电动机，负载平稳，长期稳定工作的设备，如切削机床、水泵、通风机、轻工业用器械及其他一般机械设备，应采用一般笼型三相异步电动机。2）起动、制动较频繁及起动、制动转矩要求较大的生产机械，如起重机、矿井提升机、不可逆轧钢机等，一般选用绕线转子异步电动机。3）对要求调速不连续的生产机械，可选用多速笼型电动机。4）要求调速范围大，调速平滑，位置控制准确，功率较大的机械设备，如龙门刨床，高精度数控机床，可逆轧钢机，造纸机等，多选用他励直流电动机。5）要求起动转矩大，恒功率调速的生产机械，应选用串励或复励直流电动机。6）要求恒定转速或改善功率因数的生产机械，如大中容量空气压缩机，各种泵凳，可选用同步电动机。7）特殊场合下使用的电动机，如有易燃易爆气体存在或尘埃较多时，宜选用防护等级相宜的电动机。8）要求调速范围很宽，调速平滑性不高时，选用机电结合的调速方式比较经济合理。（3）主电机功率、转速等的确定根据要求的最大连续拖磨力矩、主轴最高转速和升速时间要求选择合适的电机，在保证同时满足上述要求的前提下，确定电机的功率和转速。a 主轴最高转速：依据试验台要执行的试验标准，主轴转速按下式求出： (3-9) 式中：v车速，按可能的最高值计算，km/h； r飞轮半径，按可能的最小飞轮半径计算，m； n试验台主轴转速，r/min。b 主电机功率确定：由于按能效试验、衰退试验和第二次衰退试验计算试验台主轴功率时，衰退试验规定的制动周期要求的飞轮起动升速功率最大，应作为试验台驱动电机功率确定的依据，而对应衰退试验所需要的最高转速应作为选择电机基速的依据。 (3-10) 式中：试验台最大转动惯量； 试验台主轴最高转速。实际选用电机：电机：Z4-315-32型直流电机；容量：250KW；额定电压：400V；额定电流：50A；额定转速：600r/min(最高转速1500r/min)；转动惯量：3.4；输出轴直径：100mm。试验台采用单端机械惯性试验台型式，分为机械、气液和电控部分。制动器试验台的机械结构示意如图3-3所示。试验台的机械结构由基础底座系统、直流调速电机、导向键、联轴器、轴承座、飞轮组、集流环、试件夹具系统和飞轮装卸系统等组成。试验台工作步骤如下：第一步，将被试制动器制动鼓（盘）通过夹具系统固定在试验台上，同时把制动片（块）固定在尾座滑移系统上；第二步，选择试验项目，并针对试验要求，调节好电机转速、飞轮组惯量、制动管路压力等试验条件；第三步，进行试验，通过传感器采集所需试验数据，并根据试验要求，在试验过程中调整试验条件；第四步，所有的试验项目完成后，通过计算机输出试验报表。图3-3 制动器惯性试验台整体结构示意图1基础底座系统 2直流调速电机 3导向键 4联轴器 5轴承座 6中心转轴 7飞轮组 8集流环 9试件夹具系统 10尾座滑移系统 11测力臂 12通风冷却系统 13飞轮装卸系统就安装方式而言，一般有两种方式：一是混凝土基础，螺栓固定安装；另一种是气弹簧浮动安装。前者安装费用较高，不便于迁移，但刚度、精度的保持性好。后者是近几年采用的台架安装方式，整机支承在若干个气弹簧上，制动试验时，整机有轻微晃动。这种方式不需要基础，只要地面平整坚实即可。由于没有大刚度混凝土基础支承固定，要求机座自身有足够的刚度和良好的精确性。滑台的主要作用是固定被试制动器，并可以前后移动，再通过辅助试验夹具调整制动器两个配件之间的位置，保证试验的顺利进行。另外，滑台上还安装了扭矩测量等装置。滑台锁紧固定方式有两种方式：一种是螺栓垂直锁紧固定，适用于小型台架；第二种是V型板侧向锁紧固定，适用于较大制动力矩的试验台架，如图3-4。图3-4 大型台架滑台典型结构1自动移动装置 2蝶簧锁紧机构大型试验台架的滑台一般都设计有自动移动装置，是由电机驱动丝杠来实现滑移，滑台的锁紧以蝶形弹簧锁紧最为常见。典型的蝶簧锁紧机构如图3-5所示，是一个油缸和具有一组蝶簧垫片的螺栓锁紧机构。安装时，人工将螺母旋紧，总的锁紧力大于滑台的侧翻力。当向油缸加压，蝶簧被进一步压缩，螺栓头部与导轨梯形槽处产生间隙，锁紧力消失，即可移动滑台。图3-5蝶形锁紧机构1导轨 2锁紧块 3底板 4蝶簧 5活塞 6缸体 7密封圈 8锁紧螺母 9拉杆滑台移动控制包括滑台开锁和移动两个工序。当需要移动滑台时，首先用手动液压泵将蝶形弹簧松开，然后用安装在台体尾部的滑台移动控制盒操纵滑台驱动电机带动滑台向预订方向运动。具有电气限位和机械限位双重保护。这种方式工作可靠，操作简便。测力架及测力系统是由中间轴、连接法兰、摆动轴、空心轴、空心轴支承轴承、测力臂组件、拉压力传感器等部分组成。图36 制动力矩测量示意图如图36所示。制动时，制动鼓施加在制动器上的扭矩M，通过轴上刚性连接的法兰（夹具）和轴，传递到和轴平键连接的力臂上，最后压在力传感器上，利用公式，从而测算出制动扭矩M。试验台制动力矩的测量采用间接测量的方式。系统制动力矩经过测力臂传递到力传感器上，测量结果乘以测力臂长度即为制动力矩。电阻应变式力传感器技术参数：a）量程：50000N；b）线性误差：小于0.05%FS；c）重复性：小于0.05%FS；d）滞后：小于0.05%FS；e）温度零漂：小于0.003%FS；f）灵敏度变化：小于0.0015%FS；g）供电电源：10V。为了模拟汽车行驶风速对制动器的冷却，也是为了加快试验件降温速度以缩短试验时间，惯性试验台一般都设计有风冷却系统。常用的风冷却系统一般有开式和闭式两种。所谓开式风冷系统，如图3-6所示，设计有可调鼓风机，保证风嘴风速最高可达30m/s，风嘴面积应保证冷却效果。为了保证试验仓为负压，灰尘不至于外泄，引风量应略大于鼓风量10%左右。除尘器的作用是过滤制动粉尘，防止污染环境。根据引风量选择过滤器，以过滤风速不高于2m/min为宜。图3-6 开式风冷系统闭式风冷系统，如图3-7所示，整个被试制动器在一封闭的风道内，冷却风循环运行，回路中的加热和制冷装置可控制冷却风温度。循环中部分新鲜空气被引入，而等量的含尘空气经过滤器排出室外。这种系统的特点是被试制动器冷却充分，控温准确，节约能源。但系统比较复杂，被试制动器的安装和检查都不太方便。图3-7 闭式风冷系统1试件 2风机 3电机 4加热冷却管惯性试验台的制冷有两种不同目的，一是模拟寒冷气候条件下制动器性能，有时温度要求达到40。更多的情况是为了加速被试制动器的冷却速度，以节约试验时间，这时要求冷却风出口温度在810左右。由于空气中含有水蒸汽，直接将30的空气冷却到8，单级冷却办不到。其原因是由于凝结在冷凝器上的水会结冰，所以一般用二级制冷方式。第一级除水降温，第二级再降到所需的温度。惯性试验台由于惯性大，自由停车需要很长时间，尤其在紧急状态下要尽快停止主轴转动，就必须安装应急制动器。小型试验台一般选用轿车的盘式制动器为应急制动器，而大型试验台则可以选用重型卡车盘式制动器。为了在紧急停电状况下仍能实现紧急制动，应急制动器一般采用气制动或气液增压制动方式。本试验台中应急制动器采用常开盘式液压制动器，安装在试验台电机与飞轮之间，制动力矩为6000N.m，转动惯量为0.6kg.m。传感器元件的选取及安装设计在设计的制动器综合试验系统中，主工作台主要提供试验设备，为了达到实验目的，传感器的选用及安装是完成各种试验的重要环节。试验中主要用到的传 感器类型有压力传感器、温度传感器、速度传感器、声频传感器等，该系统中主要安装的传感器类型如下表。表3-1计算项目测量项目传感器安装制动器的效能试验（摩擦系数）制动力矩压力传感器（力臂）制动管路气压压强压力传感器（管路里）制动器热衰退试验制动器温度温度传感器制动管路气压压强压力传感器制动器失效试验制动初温温度传感器制动初速度速度传感器最大制动管压力压力传感器制动器振动噪声噪声频率B&K4133传声器（安装在制动器上）试验台控制与软件系统(1) 惯性试验台控制系统的组成惯性试验台控制系统一般由以下部分构成： 旋转系统的转速测量和控制； 旋转系统的惯量确定； 制动过程中压力/力矩测量与控制； 制动过程中制动器衬片或制动鼓温度测量与控制； 手制动系统拉力测量与控制； 冷却风风温风速控制； 静力矩、淋水、侵水、噪声等测量与控制； 为满足不同试验标准，要求的各种逻辑功能控制等。以上8项指标中，前4项为核心指标，其他为辅助指标。根据试验目的的不同，各试验台配置也不一样。(2) 惯性试验台软件系统的基本要求因为试验标准很多，试验台也各式各样，因此软件必须适应这种需求，总结起来，有以下几点： 控制软件要具有较强的可操作性； 控制软件要求用户试验程序编写简单； 试验结果对用户公开，便于分析； 采样频率要广泛，满足各标准的要求，实时性好。机架和导轨焊接件与铸铁件相比，具有制造周期短，改性快，重量轻等优点，多用于单件或小批量生产，但焊接件在焊接过程中容易产生变形和残余应力，因此在焊接时必须注意。本设计中底座采用20#槽钢焊接制造，焊接后按设计尺寸加工孔，底座采用在混凝土基础中以地脚螺栓的方式固定，因此在修筑地基时，应按照螺栓位置预留空隙和修筑地脚螺栓连接件。底座上的导轨采用灰铸铁铸造而成，形状为矩形，具有制造简单，承载能力大的优点。为提高导轨工作面的耐磨性，应进行淬火处理，主要有高、中频感应加热淬火，淬硬层深度1-2mm，硬度45-50HRC，以及电接触加热自冷表面淬火，淬硬层深度0.2-0.25mm，显微硬度600HM左右。同时导轨在制造过程中还应进行1-2次时效处理。支撑架，移动台，支撑板等均采用铸造方式加工，然后再采用精细加工。在此以实际加工操作简便为主，不再过多探讨。（1）机械系统的安装调试设备就位后，先要将飞轮系统用斜铁垫到预计高度，并调水平，然后以惯性飞轮系统为基准把滑台系统对准并调水平，这个过程要反复进行，直到两部件主轴的同轴度小于0.5mm为止。同样，把电机和惯性飞轮系统调同心。这时采用混凝土安装的可以给地脚孔浇灌混凝土（用振动棒捣实）把地脚螺栓固定，等混凝土完全固化后，方可进行下一步设备微调。将飞轮系统和滑台系统反复进行对准并调水平，同时逐渐把所有螺栓拧紧，直到两部件主轴的同轴度小于0.5mm为止。这个过程需要等应力充分释放后，再次进行调整。同样，把电机和惯性飞轮