带过渡滑板的汽车侧滑检验台机械装置设计.doc

前 言本毕业设计说明书是按重庆交通大学机电与汽车工程学院车辆工程2009年毕业设计要求，经老师精心指导下，由个人独立编写的。汽车在行驶中，由于车架、车轴、转向机构的变形与磨损，导致车轮定位机构失准。转向车轮在向前滚动的同时，将会产生横向滑移现象，即车轮侧滑。车轮侧滑量超过一定的范围就会造成滚动阻力增加、行驶方向失稳、轮胎磨损、油耗增加、影响汽车的使用性和经济性。因此对汽车的侧滑检验是必不可少的。但是目前在用的侧滑台存在一个问题：车轮在驶入侧滑台前，由于车轮侧滑量的作用，车轮与地面间接触产生的横向应力迫使车轮产生变形，在驶上侧滑板的瞬间将迅速释放并引起滑板移动量大于实际侧滑量引起的位移。这样就使得测试结果会出现比较大的偏差。为了解决轮胎在驶上检测滑板受弹性变形导致测量结果有偏差的问题，需要对原来的侧滑检验台进行改进或重新设计。因此本论文研究的目的是设计一种带过渡滑板的汽车侧滑检验台，从而实现汽车侧滑检测时，在驶上侧滑检测滑板前就消除了轮胎的横向弹性变形，让测试结果更为准确。这个设计在汽车的侧滑量检测方面是一个很大的改进。目前市面上侧滑检验台已经比较普遍，因此本设计可以直接对市面上现有的侧滑检验台进行改进，设计出带过渡滑板的汽车侧滑检验台。这样更节约时间，也更具有经济性。在毕业设计的整个设计过程中，我首先熟悉了原先的侧滑检验台，知道了它的构造、工作原理，并查阅了大量的资料。通过这些资料，我知道了老式侧滑检验台存在的缺陷，并提出了新型侧滑检验台的设计思路。然后通过对资料的理解与整合，编写了本书。本书共有5章，主要内容安排如下：第1章：绪论。本章介绍了汽车检测国内外的研究状况，并对目前存在的问题进行了分析，提出了新型侧滑检验台的构想。第2章：车轮侧滑。车轮侧滑是侧滑台设计的理论依据，本章中首先对车轮的定位参数进行介绍，分析了前轮侧滑的产生机理和它的危害，然后介绍了汽车侧滑量检测及意义。第3章：侧滑检验台。本章中对侧滑检验台进行了一个详细的介绍，里面有侧滑台每个零件的机械构造介绍，也有侧滑量检测装置介绍，并在之后解说了侧滑台的工作原理。最后，以实例的形式介绍了CHS1-10型侧滑检验台。第4章：新型侧滑试验台设计。本章先由一个实验提出老式侧滑检验台存在缺陷，然后针对这个缺陷设计了新型侧滑检验台带过渡滑板的汽车侧滑检验台。并主要对侧滑台的滑板进行了强度校核，重新了设计了侧滑台的框架尺寸。第5章：本章对全文进行了一个总结，并对论文展望。目前我国正在大力发展汽车产业。随着汽车产业的发展，人们越来越重视汽车的使用性能和安全性，对汽车各方面的检测也变得越来越重要。本书的条理清晰，循序渐进，文字通俗易懂，加上图形表达，令读者便于理解和接受。本书设计的带过渡滑板的汽车侧滑检验台，能够快速、有效而准确地检测轮间侧滑量，保证车辆具有最佳的操纵稳定性，从而保证行车安全，减少交通事故；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。因此本设计十分有实用价值。本书极具有参考和存档价值。本书在编写的过程中得到了老师的大力支持和帮助，在此表示诚挚的感谢！ 编者 2009年5月 目 录摘 要IABSTRACTII第1章 绪 论11.1 设计的主要内容11.1.1 国内外的研究状况11.1.2 目前研究工作中存在的问题21.2 本论文的重要意义2第2章 车轮侧滑32.1 汽车转向轮定位32.1.1 主销后倾角32.1.2 主销内倾角32.1.3 车轮外倾角42.1.4 车轮前束42.2 前轮侧滑52.2.1 前轮侧滑及危害52.2.2 前轮侧滑的产生机理62.3 汽车侧滑量检测及意义8第3章 侧滑检验台93.1 侧滑检验台的机械结构93.1.1 框架装置103.1.2 滑板装置113.1.3 等摇臂杠杆机构123.1.4 回位机构123.1.5 导向装置133.1.6 锁定装置133.1.7 滚轮机构143.2 侧滑量检测装置153.3 侧滑台工作基本原理153.3.1 双板联动侧滑检验台的测量原理163.3.2 单滑板侧滑检验台的测量原理183.4 CHS1-10型侧滑检验台简介183.4.1 CHS1-10型侧滑检验台概述183.4.2 CHS1-10型侧滑检验台测量装置18第4章 新型侧滑检验台设计204.1 新型侧滑检验台的结构设计204.1.1 发现老式侧滑检验台存在缺陷的实验204.1.2 新型侧滑检验台的结构设计214.2 过渡滑板的强度校核224.2.1 滑板横向的强度校核224.2.2 滑板纵向的强度校核244.3 新型侧滑台的框架254.4 新型侧滑检验台的使用25第5章 结论与展望27致 谢29参考文献302009届汽车工程专业毕业设计（论文）摘 要随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，汽车俨然成为人民生活当中不可或缺的一部分，作为确定汽车行驶安全性能的汽车检测也受到了越来越多的重视。其中，汽车前轮侧滑量的检测，已经成为汽车安全性能检测的重要内容，是汽车年检的一个必检项目, 也是维修汽车时经常要检测的项目。汽车前轮侧滑量的大小对汽车的动力性、燃料经济性、操纵稳定性以及轮胎磨损等都会产生影响。因此，汽车前轮侧滑量的确定必须非常精确。但是目前我国通常用的汽车滑板式侧滑检验台在测量时存在固有误差，使得测量结果不准确。对新型的侧滑检验台展开研究，避免或者减小这种误差是非常有必要的，也是非常有实际应用价值的。 本论文在分析目前在用汽车滑板式侧滑检验台在测量时存在的固有误差的基础上, 针对该误差产生的机理, 设计了一种带过渡滑板的新型汽车侧滑检验台, 可以使汽车侧滑量检测更为精确。关键词: 侧滑检验台，过渡滑板，固有误差分析，设计ABSTRACTWith the development of economy and improvement of peoples living standard, car has become a integral part of our life, vehicle test technology is very important for driving safety. Along them, checking car front wheel side slip, has been a main content for car safety performance inspection, a integral item in MOT test, and also a routine examination of car maintenance. The amount of car front wheel side slip has effects on the dynamic performance, fuel economy, operation stability, tyre abrasion and etc. So，the value must be very precise. But currently, the customary sidesliptesterofslippertypehas inherent error when measuring, which makes the results inaccurate. It is necessary to develop a new type of side slip tester, and it has high application value. In the thesis, based on the analysis of the inherent error and its mechanism, a new motor vehicle side slip tester with a transfer slipper has been designed, which will make the test results much more accurate.Key words: Side slip tester Transfer slipper inherent error analysis designII2009届汽车工程专业毕业设计（论文）第1章 绪 论汽车从19世纪末诞生至今100多年，汽车工业从无到有，以惊人的速度发展。目前，汽车已成为人们工作、生活中不可缺少的一种交通工具。截至2007年底，全世界汽车保有量已超过8亿辆，并且在以每年3000万辆的速度递增，预测到2010年全球汽车数量将增到10亿辆。汽车的大量使用，在提高运输效率，促进经济发展，改善人们生活的同时，也带来了排气污染、噪声污染、交通事故以及能源紧张等一系列全球关注的问题。其中首屈一指的是交通安全问题，而行驶系的技术状况直接影响汽车的运行安全。车轮侧滑是汽车行驶系故障中发生频率较高的故障之一，它能够造成轮胎异常磨损，车辆行驶中方向发摆、抖动发飘、跑偏等现象，影响汽车的操纵稳定性、行车安全性、轮胎的磨损率，故车轮侧滑是汽车安全检测的重要检查内容之一。1.1 设计的主要内容1.1.1 国内外的研究状况随着汽车各系统的改变，相应地出现了汽车检测诊断、控制自动化、数据采集处理自动化、检测结果直接打印等功能的现代综合性能检测技术与设备。国外对前轮定位检测、诊断技术的研究较早，20世纪50年代就研制出了相应的检测诊断设备，如美国、德国、荷兰、日本、丹麦等，发展至今其电脑化程度已经达到相当高的水平。就汽车的侧滑检测而言，国外20世纪90年代最先进的产品有日本弥荣工业株式会社生产的SST系列侧滑台、万岁株式会社WG系列侧滑台、西德实力公司的侧滑台、百斯巴特系列侧滑台等产品。我国从20世纪60年代开始引进这类设备到自行研制开发经历了20多年的时间，而至今能普及使用的、精度较高的同类国产设备不是很多。我国生产的较先进的同类产品有交通部成都汽车保修机械厂生产的CH-10系列侧滑台和肇庆车辆检测设备厂生产的CH-10000系列侧滑台等 。汽车前轮侧滑量检测是汽车安检项目之一，所用检测设备侧滑台的应用已基本普及，除检测线外，一些修配厂也使用侧滑台进行修车。1.1.2 目前研究工作中存在的问题虽然目前汽车侧滑检测技术应用比较普遍，但是仍然存在诸多的问题：1）目前常使用的侧滑台有单板式和双板联动式两种。在相同测试条件下，同一辆车在单板式侧滑台上的检测结果往往大于双板式的检测结果。2）侧滑检测中常出现同一辆车在同一侧滑台上检测时数据离散性非常大的情况。这是因为在检测过程中受到很多因素的影响，如汽车的车速，均匀性等，都会直接导致检测时数据的离散性。3）车轮在驶入侧滑台前，由于车轮侧滑量的作用，车轮与地面间接触产生的横向应力迫使车轮产生变形，在驶上侧滑板的瞬间将迅速释放并引起滑板移动量大于实际侧滑量引起的位移。针对汽车车轮侧滑检测发展现状和存在的问题，以及现有侧滑台无法消除汽车刚驶上侧滑板时的弹性变形导致测量结果有误差的现状，本文进行了带过渡滑板的汽车侧滑检验台机械装置设计。1.2 本论文的重要意义目前我国正在大力发展汽车产业。随着汽车产业的发展，汽车的运行安全性、经济性和排放污染已经成为人们越来越重视的社会问题，对汽车各方面的检测也变得越来越重要。汽车侧滑量的检测是汽车检测中的一个重要内容。汽车侧滑量的检测设备是汽车侧滑检验台。虽然侧滑台的使用已经比较普遍，但是目前在用的侧滑台存在着缺陷。本文设计了一种带过渡滑板的汽车侧滑检验台，实现汽车侧滑检测时，在驶上侧滑检测滑板前就消除了轮胎的横向弹性变形，让测试结果更为准确。这个设计能够快速、有效而准确地检测轮间侧滑量，保证车辆具有最佳的操纵稳定性，从而保证行车安全，减少交通事故；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。因此，本设计在汽车的侧滑量检测方面是一个很大的改进，对汽车的运行安全性、经济性和排放污染具有很重要的意义。第2章 车轮侧滑2.1 汽车转向轮定位为了保证汽车直线行驶的稳定性和操纵的轻便性，减少轮胎和其他机件的磨损，汽车的转向轮（一般为前轮）都设计有转向轮定位角（习惯上称为前轮定位）。转向轮定位包括主销后倾角、主销内倾角、车轮外倾角和前束四个参数。2.1.1 主销后倾角设计转向桥时，使主销在汽车的纵向平面内，其上部有向后的一个倾角，即主销轴线与地面垂直线在汽车纵向平面内的夹角，称为主销后倾角，如图2.1所示。当主销具有后倾角时，主销的轴线和路面的交点O比通过车轮中心的铅垂线的接地点O超前。主销后倾角能形成回正的稳定力矩。因此，即使没有方向盘或松开方向盘，前车轮也能自动回到行驶的方向上来。图2.1 主销后倾角2.1.2 主销内倾角在设计转向桥时，主销在汽车的横向平面内，其上部向内倾斜一个角度（即主销轴线与地面垂直线在汽车横向平面内的夹角）称为主销内倾角，如图2.2所示。主销内倾减小了主销的轴线与路面的交点和车轮中心线接地点间有一个距离（主销偏移量），从而使转向操纵轻便，同时也减小从转向轮传到转向盘上的冲击力。2.1.3 车轮外倾角车轮外倾角是通过车轮中心的汽车横向平面与车轮平面的交线与地面垂线之间的夹角，如图2.2所示。如果没有车轮外倾角，当车辆由空载变为满载时，车桥将因承载变形，而可能出现车轮内倾，这样会加速轮胎的偏磨损。另外，路面对车轮的垂直反作用力沿轮毂的轴向分力将使轮毂压向轮毂外端的小轴承，加重了外端小轴承及轮毂锁紧螺母的负荷，降低它们的使用寿命。因此，为了使轮胎磨损均匀和减轻轮毂外轴轴承的负荷，安装车轮时应预先使车轮有一定的外倾角，以防止车轮内倾，同时，车轮有了外倾角可以与拱形路面相适应。2.1.4 车轮前束由于具有外倾角，车轮转动时就类似于滚锥，导致两侧车轮向外滚开。为了防止这种现象，保证行驶正常，如图2.3所示，使左右车轮前面的间隔A比后面的间隔B小，称这种状态为前束，通常用B-A来表示这个量。前束是为减少和消除车轮外倾造成的轮胎滑磨及磨损增加的危害而设置的。图2.2 主销内倾角和车轮外倾角图2.3 车轮前束综上所述，车轮各定位参数的作用如下：主销后倾角：能形成回正的稳定力矩，从而保证了汽车稳定的直线行驶；主销内倾角：使转向操纵轻便且能使车轮自动回正；车轮外倾角：避免车桥因承载变形而可能出现的车轮内倾，从而避免汽车轮胎的偏磨损。同时一定的外倾角可减轻轮毂外轴承的负荷；车轮前束：在车辆前行时，减少因轮胎外倾造成的两轮分别向外滚开的趋势，使轮胎不致在地面上横向拖磨而产生异常磨损。2.2 前轮侧滑2.2.1 前轮侧滑及危害当车轮前束值与车轮外倾角匹配不当时，车轮就可能在直线行驶过程中不作纯滚动，产生侧向滑移现象。当只有正前束时轮胎相对固定路面有向外的滑磨；当只有前轮外倾角时轮胎相对固定路面有向内的滑磨。当前束值与外倾角配合恰当时，轮胎相对固定路面的滑磨可以减少甚至消除。前轮侧滑是指前轮前束和外倾角不匹配（外倾角产生的侧向力和前束产生的侧向力不平衡），使汽车在直线行驶时产生向左或向右的偏移现象。它反映的是汽车直线行驶的稳定性。前轮侧滑量若在允许的范围（GB7258-1997机动车运行安全技术条件规定不于5m/km），对车辆使用没有大的影响，但侧滑量过大时，危害很大。（1）影响行驶稳定性。侧滑量过大时，会出现转向沉重，自动回正作用减弱，方向明显跑偏，车头摇摆（车速50km/h以上时）等现象。以CA10B和EQ1090E两种车型所做的试验表明，前轮侧滑量每增大1m/km，CA10B汽车直线行驶偏移量增加(34-36)cm/l00m，EQ1090E汽车增加(12-23)cm/l00m。（2）汽车前轮侧滑量增大使轮胎磨损加剧，同时还会引起偏磨，导致轮胎使用寿命下降。有资料介绍，EQ1090E汽车的前轮侧滑量从1m/km增加到5 m/km/轮胎磨损增加140%。（3）增加燃油消耗。侧滑量过大时行驶阻力随之增大。因此，汽车油耗增加，一般耗油量增加4%左右。2.2.2 前轮侧滑的产生机理如前所述，前轮侧滑，实际上是指前轮外倾角与前轮前束综合作用表现出来的车轮滚动时的横向滑移量。图2.4外倾和前束的作用示意图OA外倾角单独作用时引起车轮的滚动方向OB前束角单独作用时引起车轮的滚动方向OD两者恰当配合时汽车实际行驶方向如图2.4所示，汽车在平直道路上行驶时，若只有外倾角作用，则前轮的自由滚动方向OA向外偏离其在前轴约束下的实际行驶方向OD，前轮边滚边滑使轮胎表面受到背离汽车纵轴线的外倾侧向力。相反，若前轮只有前束，当汽车向前行驶时，两前轮具有向内靠拢的趋势，使前轮的自由滚动方向OB向内偏离实际行驶方向OD，前轮在地面上滚动的同时向内滑移所引起的前束侧向力指向汽车纵轴线。在前束和外倾的综合作用下：若前轮外倾和前束恰当配合，前轮自由滚动方向与实际行驶方向一致，前轮在地面上纯滚动，直线行驶时所受到的侧向力总和为零；反之，前束大于或小于实际需要时，前轮自由滚动方向向内或向外偏离其实际行驶方向所引起的车轮向内或向外滑移，使轮胎表面受到与滑移方向相反的侧向力。侧向力大小显然与前轮自由滚动方向偏离实际行驶方向的角度所决定的轮胎侧向滑移量有关。汽车前轮通过侧滑台滑板时，由于滑板的侧向移动仅受滑板与支撑滚轮间的摩擦力和滑板的回位弹簧拉力的约束，同时轮胎与滑板间有足够的侧向位移。这样，在前束和外倾的综合作用下，若前轮的自由滚动方向偏离实际行驶方向，只要所产生的侧向力大于滑板与滚轮间摩擦力和弹簧弹性恢复力之和，前轮向前滚动的同时便会带动滑板侧滑。侧滑量则取决于前轮自由滚动方向与实际行驶方向的偏离量。图2.5轮间侧滑产生机理如图2.5所示，假设前束角与外倾角配合不当，使前轮自由滚动方向OA向外偏离实际行驶方向OD。当汽车前轮垂直通过侧滑板时，若前轮沿自由滚动方向OA滚动，在驶过h米（滑板宽度）后前轮中心应位于A点；实际上，前轮在前轴限制下只能沿OD行驶，在驶过h米后前轮中心到达D点。由于轮胎与滑板间侧向附着力大于滑板所受的侧向约束力总和，轮胎与滑板间不存在滑移。这样，前轮在滑板上行驶h米后，滑板将在轮胎带动下向内侧滑移AD，侧滑量S为：S=ADh。2.3 汽车侧滑量检测及意义实践证明，汽车的侧滑会造成滚动阻力增加、行驶稳定性变差、轮胎磨损加剧、运行油耗增多和转向沉重，影响汽车的使用性能和经济性。所以必须对汽车的侧滑进行定期检测。目前国内广泛采用滑板式侧滑试验台检测汽车的侧滑量。其基本原理：若转向轮外倾角与前束配合不当，则汽车直线行驶时，转向轮将处于边滚边滑的状态，轮胎与地面间由于滑动摩擦的存在而产生相互作用力。若使汽车驶过可以横向自由滑动的滑板，则该作用力将会使滑板产生侧向滑动。由于汽车侧滑有诸多危害，因此对汽车侧滑量的检测有着非常重要的意义。汽车侧滑反映的是外倾角和前束的匹配情况，若两者匹配合理，汽车的侧滑量就很小或没有，汽车行驶时转向轮处于纯滚动状态，对减小车轮轮胎的磨损并延长其使用寿命、减少行驶阻力、降低油耗、提高转向轻便性和操纵稳定性等是非常有效的。第3章 侧滑检验台随着国家对汽车安全检测的重视和人们车辆维护意识的不断增强，侧滑检验台几乎应用于各大中小型检测站和维修企业。侧滑检验台是使汽车在滑动板上驶过时，用测量滑动板左右移动量的方法来测量前轮侧滑量的大小和方向，并判断是否合格的一种检测设备。目前，在国内侧滑检验台有单板侧滑检验台和双板联动式侧滑检验台。本书中着重介绍双板联动式侧滑检验台。双板联动式侧滑台的构造：机架、可横向滑动的滑板、位移传感器、配套仪表。左右两块滑板分别支撑在各自的四个滚轮上，每块滑板与其连接的导向轴承在轨道内滚动，保证了滑板只能沿左右方向滑动而限制了其纵向的运动。两块滑板通过中间的联动机构联接起来，从而保证了两块滑板作同时向内或同时向外的运动。相应的位移量通过位移传感器转变成电信号送入仪表。回零机构保证汽车前轮通过后滑板能够自动回零。限位装置是限制滑板过分移动而超过传感器的允许范围，起保护传感器的作用。锁零机构能在设备空闲或设备运输时保护传感器。润滑机构能够保证滑板轻便自如地移动。下面进行详细的介绍。3.1 侧滑检验台的机械结构侧滑检验台的机械结构由框架装置、滑板装置、等摇臂杠杆机构、回位机构、导向装置、锁定装置等部件组成,如图3.1所示。图3.1 汽车侧滑检验台3.1.1 框架装置 框架装置是用来支撑滑板装置，并保证滑板装置能平稳、轻松自如的横向移动，其结构如图3.2所示。1.框架 2.滚轮机构 3.限位装置 4.导向装置图3.2 框架装置3.1.2 滑板装置本侧滑检验台含有左右两块滑板装置。左右两块滑板装置通过等摇臂杠杆机构连接在一起，如图3.3所示。滑板装置的作用就是支撑车轮并保证可以横向自由移动。在车辆通过滑板时，车轮会带动滑板横向移动，位移传感器将位移量取走。滑板的设计不但要考虑承载能力，还要有足够大的表面附着系数。滑板的强度决定了其承载能力，也就是能够承受所检测车辆的最大轴重，一般应能够承受轴重10t的车辆可以安全通过而不变形。为此，滑板的骨架采用了热轧普通槽钢；滑板的表面采用花纹钢板以增加附着力，保证车轮通过时车轮与板面间不产生滑动。由于侧滑试验台的规格不同，滑板的纵向长度有500mm、800mm和1000mm三种。 当仪表显示侧滑量为5 m/km时，对应于这三种滑板的位移量分别是2.5mm、4mm和5mm。1.滑板 2.滚子接触板 3.导向板 4.槽钢图3.3 滑板装置3.1.3 等摇臂杠杆机构等摇臂杠杆机构是双板联动式侧滑台普遍采用的机构，机构的特点是能保证左右滑板只能同时向内或向外移动相同的位移，应用这种机构测量出来的轮间侧滑量值，是同一轴上左右轮侧滑量的平均值。等摇臂杠杆机构由等摇臂轴、两个全等的摇臂、旋转杆和固定杆组成，如图3.4所示。等摇臂轴一端通过轴承和旋转杆相连，另一端固定在等摇臂轴平移机构的浮动板上。旋转杆通过轴承和等摇臂轴连在一起，可以在水平面内自由旋转。固定杆一端用螺栓固定在滑板上，另一端和等摇臂杆铰接相连，等摇臂杆和旋转杆铰接。1.固定杆 2.等摇臂杆 3.旋转杆 4.等摇臂轴图3.4 等摇臂杠秆机构3.1.4 回位机构由于轮间侧滑量的存在，车轮在滚上滑板时要带动左右滑板相向或相离运动，滑板带动固定杆运动，滑板的相向或相离运动使等摇臂杠杆机构的初始状态改变，在车辆离开后要进行回位。回位机构的原理：回位机构由U型拨杆、回位摇臂、弹簧挂片、回位弹簧、弹簧固定挂片和弹簧调整螺杆组成，如图3.5所示。U型拨杆和等摇臂杠杆机构的一个等摇臂杆刚性连接，回位摇臂轴固定在浮动板上，回位摇臂通过轴承和回位摇臂轴连接在一1.U型拨杆 2.回位摇臂 3.弹簧挂片 4.回位弹簧 5.弹簧固定挂片 6.弹簧调整螺杆图3.5 回位机构起，可以在水平面内自由旋转，回位弹簧的一端通过弹簧调整螺杆和弹簧固定挂片固定在浮动板上，另一端通过弹簧挂片固定在回位摇臂上。滑板运动时带动U型拨杆一起运动，U型拨杆推动回位摇臂绕着回位摇臂轴旋转，回位摇臂的旋转拉动回位弹簧伸长，当车辆驶出侧滑台后，弹簧将收缩到原来的长度，这样又通过反向的传动，使等摇臂杠杆机构恢复到原来的状态。3.1.5 导向装置本结构设计中的导向装置是指的滑板装置的的导向。为了保证侧滑量检测的准确性，要求滑板装置只能横向滑移，不允许在车辆前进方向上有窜动，因此要对滑板进行严格导向。如图3.6所示：导向装置主要由导向板、两个导向轴承、两个挡圈、导向轴、底板组成。导向板和滑板装置中的底部槽钢进行刚性连接，底座通过螺栓固定在底座槽钢上。如图所示，滑板移动带动导向板，导向板只能沿着和两个导向轴承相切的方向进行移动，这样就限制了滑板的运动方向，从而实现了滑板装置的精确导向。1.导向板 2.底座 3.挡圈 4.导向轴 5.导向轴承图3.6 导向装置3.1.6 锁定装置锁定装置由中间滑板锁块装置和锁定轴装置组成，如图3.7所示。它有两种工作状态：锁定滑板和放松状态。锁定滑板状态时检测台处于不工作状态即锁死状态，方便人车通过，避免滑动机构进行不必要的磨损，延长机械系统的使用寿命。放松状态，滑板可以沿导向装置自由横向移动，此时就可以汽车的侧滑量进行检测。1.中间滑板锁块装置 2.锁定轴装置 3.滑板锁定轴支座 4.锁定滑板联接座图3.7 锁定装置3.1.7 滚轮机构滚轮机构如图3.8所示，是用来保证滑板装置能够轻松的进行横向移动。滚轮机构主要是由滑道和滚轮组成。滑板装置中滚子接触板直接与滚轮接触，从而使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。1.滑道 2.滚轮图3.8 滚轮机构3.2 侧滑量检测装置侧滑量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。 侧滑板表面作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。 测量方式分为机械式和电测试两种。机械式的主要特点是简单、可靠，便于维护，二次仪表在侧滑试验台附近显示。而电测试的主要特点是复杂，但可以长距离传输，并且按传感器的类型又可分为电位计(可调电阻活动触点的位移)、自整角电机(两个电机不同轴但同角度转动)和差动变压器(芯运动引起次级电压变化)三种。指示装置是把测量装置测出的侧滑反位移量，按汽车每行驶1米(m)所产生横向侧滑量的毫米(mm)数值进行显示。其显示方式有定量指示和定性指示两种。当侧滑板长度为1m时，定量指示1格代表1mm；当侧滑板长度为0.5m时，定量指示1格代表0.5mm。而定性指示则用红、黄、绿三种颜色表示其好坏程度，一般地将指示范围在03m/km之间定为绿区，表示好；35m/km之间定为黄区，表示可用；58m/km之间定为红区，表示不可用。3.3 侧滑台工作基本原理汽车滑板式侧滑检验台在工作时, 使汽车低速（3km/h5km/h）直线前驶在其检测滑板上通过,前轮在通过检测滑板时，位移传感器感测滑板在横向向内或横向向外方向上的位移量，配套仪表保持全过程中位移量的峰值，并结合滑板的纵向长度（固定数值0.5米），确定折算出汽车侧滑量的大小。侧滑量的单位：米/千米。汽车前轮通过侧滑台滑板时，由于滑板的侧向移动仅受滑板与支撑滚轮间的摩擦力和滑板的回位弹簧拉力的约束，同时轮胎与滑板间有足够的侧向位移。这样，在前束和外倾的综合作用下，若前轮的自由滚动方向偏离实际行驶方向，只要所产生的侧向力大于滑板与滚轮间摩擦力和弹簧弹性恢复力之和，前轮向前滚动的同时便会带动滑板侧滑。侧滑量则取决于前轮自由滚动方向与实际行驶方向的偏离量。侧滑台的标定 根据侧滑台说明书的要求，用百分表对侧滑台做标定，手动滑板位移2.5毫米，调节配套仪表增益电位器，使仪表显示5.0米/千米。这样做说明了仪表已经认定测得的位移量是汽车前驶了0.5米所产生的位移量。3.3.1 双板联动侧滑检验台的测量原理双板联动侧滑检验台是目前应用较广的侧滑台，其测量原理如下：1侧滑板仅受到车轮外倾角的作用以右前轮为例，先讨论只存在车轮外倾角（前束角为零）的情况。具有外倾角的车轮，其中心线的延长线必定与地面在一定距离处有一个交点O，此时的车轮相当于一圆锥体的一部分，如图3.9所示，在车轮向前或向后运动时，其运动形式均类似于滚锥。图 3.9 具有外倾角的车轮在滑板上滚动的情况（右轮）从图3-9可以看出，具有外倾角的车轮在滑动板上滚动时，车轮有向外侧滚动的趋势，由于受到车桥的约束，车轮不可能向外移动，从而通过车轮与滑动板间的附着作用带动滑动板向内运动，运动方向如图3-9所示。此时滑动板向内移动的位移量记为（即由外倾角所引起的侧滑分量）。按照约定，具有外倾角的车轮，由于其类似于滚锥的运动情况，因而无论其前进还是后退时所引起的侧滑分量均为负。反之，内倾车轮引起的侧滑分量均为正。2. 滑动板仅受到车轮前束的作用这里仅讨论车轮只存在前束角，而外倾角为零时的情况。前束是为了消除具有外倾角的车轮类似于滚锥运动所带来的不良后果而设计的。图 3.10 具有前束的车轮在滑板上滚动的情况（右轮）具有前束的车轮在前进时，由于车轮有向内滚动的趋势，但因受到车桥的约束作用，在实际前进驶过侧滑台时，车轮不可能向内侧滚动，从而会通过车轮与滑动板间的附着作用带动滑动板向外侧运动。此时，车轮在滑动板上做纯滚动，滑动板相对于地面有侧向移动，其运动方向如图3.10所示，此时测得的滑动板的横向位移量记为（即由前束所引起的侧滑分量）。遵照约定，前进时，由车轮前束引起的侧滑分量大于或等于零。反之，仅具有前张角的车轮在前进时，由车轮前张（负前束）引起的侧滑分量小于或等于零。当具有前束的车轮后退时，若在无任何约束的情况下，车轮必定向外侧滚动，但因受到车桥的约束作用，虽然其存在着向外滚动的趋势，但不可能向外侧滚动，从而会通过其与滑动板间的附着作用带动滑动板向内侧移动，其运动方向如图3.10所示。此时测得滑动板向内的位移记为，遵照约定，仅具有前束角的车轮在后退时，通过侧滑台所引起的侧滑分量小于或等于零。反之，仅具有前张角的车轮在后退时，通过侧滑台所引起的侧滑分量大于或等于零。综上可知，仅具有前束的车轮，在前进时驶过侧滑台时所引起的侧滑量为正值，在后退时驶过侧滑台所引起侧滑量分量为负值。反之，仅具有前张的车轮，在前进时驶过侧滑台时所引起的侧滑分量为负值，在后退时驶过侧滑台所引起的侧滑分量为正值。3滑动板受到车轮外倾角和前束角的同时作用汽车转向轮同时具有外倾角和前束角，在前进时由外倾所引起的侧滑分量与由前束所引起的侧滑分量的方向相反，因而两者相互抵消。在后退时两者方向相同，两分量相互叠加。在外倾角及前束值不大的情况下，可以认为Sa和St在前进和后退的过程中，侧滑分量数值不变。设车轮在前进时通过侧滑台所产生的侧滑量为A，在后退时的侧滑量为B，则可得到下述结论(在遵循上述对侧滑量的符号约定的条件下)：B大于或等于零，且B大于或等于A的绝对值。(1)若前进时的侧滑量A大于一定的正数，后退时的侧滑量B大于另一正数，则侧滑量主要是由外倾所引起的。(2)前进时的侧滑量A小于一定的负数，后退时的侧滑量B大于某一正数，则侧滑量主要由前束所引起。外倾角引起的侧滑量Sa(A+B)/2，前束所引起的侧滑量St=(B-A)/2。3.3.2 单滑板侧滑检验台的测量原理单滑板侧滑检验台的测量原理与双板联动侧滑检验台的测量原理基本相似，只是在测量过程中仅用一块滑板，汽车左前轮从单滑动板上通过，右前轮从地面上行驶。单板式侧滑台测量汽车的侧滑量时，虽然是一侧车轮从滑动板上通过，但测量的结果并非是单轮的侧滑量，而是左右轮侧滑量的综合反映。3.4 CHS1-10型侧滑检验台简介3.4.1 CHS1-10型侧滑检验台概述CHS1-10型侧滑检验台是汽车前轮定位的动态检验设备，用于汽车前轮定位的综合检验。当汽车低速驶过检验台时，通过测定车轮作用在测试设备上的侧向力，来判断前轮定位角是否正确。它以轮胎每公里的侧滑米数来表示，是检验汽车前轮定位最迅速、最简单、最有效的仪器。前轮定位的技术状况，是影响前轮磨损、燃料消耗、行车安全的重要因素，因此侧滑试验台是汽车检验站不可少的设备。3.4.2 CHS1-10型侧滑检验台测量装置CHS1-10型侧滑检验台是目前应用比较多的侧滑检验台。其台板尺寸为1000500。下面着重介绍CHS1-10型侧滑检验台的测量装置。CHS1-10型侧滑检验台用的差动变压器式测量装置。差动变压器式测量装置的位移传感器安装在图3.9所示的位置上，由滑动板带动位移传感器的拨杆位移，传感器输出与位移量成正比的电压量，并传递给指示装置。1.差动变压器 2.触头 3.拨杆图3.9 差动变压器式测量装置差动变压器是将被测信号的变化转换成线圈互感系数变化的传感器，它的结构如同一个变压器，由初级线圈、次级线圈、铁芯等几部分组成，如图3.10所示。 1.初级线圈 2铁芯 3.次级线圈图3.10 差动变压器式传感器结构及工作原理在初级线圈接入电源U1后，次级线圈即感应输出电压U2，滑动板移动时引起铁芯的移动，从而引起线圈互感系数的变化，此时的输出电压随之作相应的变化。它的特点是结构简单、灵敏度高、测量范围大及使用寿命长。第4章 新型侧滑检验台设计目前普遍采用的滑板式侧滑检验台在测量时存在一个固有的误差。前轮在刚驶上检测滑板时存在一个过渡过程。在这个过渡过程中由于没有释放横向的弹性变形，导致在测量时产生了上述的固有误差。这样，检验台测得的数据就会有偏差，使得结果不精确。侧滑检验台要达到准确测量的要求, 必须要满足下列条件: 在轮胎释放了横向的弹性变形(这个变形是由固定地面与轮胎间横向的摩擦力引起的)的前提下, 轮胎经过检测滑板时, 检测滑板位移传感器向侧滑检验台仪表提供电信号, 并使所提供的电信号用于显示最终结果数据。基于老式侧滑检验台存在缺陷的情况，我们提出了新型侧滑检验台的构想。在新型侧滑检验台的结构中，只是在检测滑板的前面设置一个过渡滑板，过渡滑板的构造与原检测滑板构造相同, 只是纵向长度较小。4.1 新型侧滑检验台的结构设计4.1.1 发现老式侧滑检验台存在缺陷的实验（2005年6月21日上午在机电与汽车工程学院汽车实验室），我们作了如下实验，用BJ6460型吉普车（前束值事先调得较大，以便观察的曲线更明显。做完试验，前束值调还原）通过传统侧滑检验台（即不带过渡滑板的侧滑检验台）时，用光线示波器的两个通道对检验台的检测滑板位移传感器的输出信号和汽车前轮位置信号同时进行了记录。得到了如图4.1所示的检测滑板位移传感器的输出信号与汽车前轮位置的关系曲线。图4.1 检测滑板位移传感器的输出信号与汽车前轮位置的关系曲线图4.1中, 曲线是检验台检测滑板位移传感器的输出电压随时间变化的关系曲线。从上述关系曲线可看出,轮胎的压扁段前端刚接触检测滑板前端与固定地面交界处的瞬间, 轮胎的压扁段前端与检测滑板接触, 滑板开始向外侧移动，直至轮胎的压扁段脱离检测滑板，滑板开始回位。轮胎的压扁段脱离检测滑板的瞬间, 检测滑板位移传感器电压输出达到最大值, 检验台仪表采集保持了这个峰值电压( 最高点电压：1.49V) , 并结合检验台的固有结构参数, 即检测滑板的纵向尺寸500mm, 显示出侧滑量结果是14.4m/km。检测滑板向外侧移动过程中，检测滑板位移传感器电压输出是非线性的。这是由于汽车前轮存在侧滑量时，在与固定地面接触时处于滑磨状态，此时轮胎会产生横向的弹性变形。当轮胎压上可横向滑动的检测滑板时，轮胎横向的弹性变形将会释放回弹，并产生横向的震荡。4.1.2 新型侧滑检验台的结构设计由上述实验，我们知道老式侧滑检验台存在缺陷，这个缺陷是由于汽车行驶的时候，轮胎在与固定地面接触时处于滑磨状态，此时轮胎会产生横向的弹性变形。当轮胎压上可横向滑动的检测滑板时，轮胎横向的弹性变形将会释放回弹，并产生横向的震荡。这样侧滑检测的结果就会产生误差。为了得到更加精确可信的测试结果，现在设计了一种新型的侧滑检验台，即带过渡滑板的侧滑检验台。 带过渡滑板的侧滑检验台，就是在检测滑板前设置了过渡滑板，当轮胎经过前面的过渡滑板时，轮胎横向的弹性变形将会在其上释放，从而保证轮胎经过检测滑板时，不会因轮胎的横向的弹性变形而产生测量误差。 过渡滑板的结构与检测滑板相同。所以我们直接采用CHS1-10型侧滑检验台，并对框架尺寸进行重新设计。CHS1-10型侧滑检验台的台板尺寸是1000500，即横向尺寸为1000mm，纵向尺寸为500mm。汽车做侧滑检验时，其驶过侧滑台的速度是很慢的（为3km/h左右）。假设汽车以每小时3.6千米的速度驶过台板，其弹性变形释放时间为0.5秒，则0.5秒时间汽车驶过的距离为0.5米。汽车以每小时3.6千米的速度行驶时，因为速度很慢，其弹性变形在驶上侧滑板瞬间便已经释放，0.5s已经足够轮胎将其弹性变形释放完。也就是说，过渡滑板的台板纵向尺寸500mm已经足够。所以CHS1-10型侧滑检验台的台板能够达到要求。4.2 过渡滑板的强度校核如前所述，滑板的强度决定了其承载能力，也就是能够承受所检测车辆的最大轴重，一般应能够承受轴重10t的车辆可以安全通过而不变形。而滑板的骨架采用了热轧普通槽钢，选用14a,材料为钢；滑板的表面采用花纹钢板，厚度为5mm，材料为钢。当物体只受到一个集中力作用时，由材料力学知识知道，当集中力作用在物体中间时，物体受到的弯矩为最大，此时：， 式（4.1）式中，P集中力大小，L物体长度所以对滑板而言，当车轮从滑板中间驶过时，滑板受到的弯矩最大。当弯矩最大时，此时的截面为危险截面，对此时的滑板截面进行校核。4.2.1 滑板横向的强度校核对于横向而言，滑板的长度L1000mm，此时滑板的弯矩大小为（与汽车轴重5t相比，忽略滑板本身的重量）：， 式（4.2）即滑板所受的最大弯矩为12.25KN。对此时的截面进行校核，其截面形状如图4.2所示：图4.2 横向滑板截面图形截面图形左右对称，设对称轴为y轴，则截面形心必在y轴上。为确定形心在y轴上的位置，先取Z1轴为辅助坐标轴，如图4.2所示。根据材料力学知识，我们可以得到： 218.511.711000.56.05 365.8 式（4.3） 式（4.4）对截面图形求惯性矩， 式（4.5） 式（4.6）滑板所受的最大应力为： 式（4.7）查表22-2-7, 钢的许用应力为235MPa。所以，滑板横向符合强度要求。4.2.2 滑板纵向的强度校核对于纵向而言，滑板的长度L500mm，此时滑板的弯矩大小为：， 式（4.8）即滑板所受的最大弯矩为6.125KN。对此时的截面进行校核，其截面形状如图4.2所示：图4.3 横向滑板截面图形如前所述，先取Z1轴为辅助坐标轴，如图4.3所示。 218.511.71500.56.05 214.55 式（4.9） 式（4.10）对截面图形求惯性矩， 式（4.11） 式（4.12）滑板所受的最大应力为： 式（4.13）查表22-2-7, 钢的许用应力为235MPa。所以，滑板纵向也符合强度要求。4.3 新型侧滑台的框架如果在过渡滑板与检测滑板间有框架的存在，则汽车通过框架时又会产生弹性变形。为了使检测结果更为精确，现对新型侧滑台的框架也进行改进。框架横向长度保持不变，对纵向重新进行设计。纵向长度L等于两个滑板的纵向长度加间隙加上框架本身的宽度，即L2500352481111mm。4.4 新型侧滑检验台的使用新型侧滑检验台的使用方法如下：1、检测前的准备(1)试验台的准备检查侧滑试验台导线连接情况，在导线连接良好的情况下打开电源开关，查看指针式仪表的指针是否在机械零点上，或查看数码管是否亮度正常并都在零位上，发现故障，及时清除。检查侧滑试验台上面及其周围的清洁情况，如有油污、泥土、砂石及水等应予清除。打开侧滑试验台的锁止装置，检查滑动板能否在外力作用下左右滑动自如，外力消失后回到原始位置，且指示装置指在零点。检查报警装置在规定值时能否发出报警信号，并视需要进行调整或修理。(2)被检汽车的准备轮胎气压应符合规定。轮胎上粘有油污、泥土、水或花纹沟槽内嵌有石子时，应清理干净。轮胎花纹深度必须符合GB72582004机动车运行安全技术条件的规定。2、检测方法(1)拔掉滑动板的锁止销钉，接通电源。(2)汽车以35kmh的速度垂直侧滑板驶向侧滑试验台，使前轮平稳通过滑动板。(3)当前轮完全通过滑动板后，从指示装置上观察侧滑方向并读取、打印最大侧滑量。(4)检测结束后，切断电源并锁止滑动板。第5章 结论与展望随着我国汽车工业的发展，汽车的使用越来越普遍，在人们的生产生活中发挥着日益重要的作用。但是