毕业论文--惯性式制动器试验台的设计3

1、湖匕理工学院毕业设计（论文）任务书课题名称惯性式制动器试验台的设计学院（部）机电学院专 业车辆工程班 级08车辆工程学生姓名学 号501412月_20_日至_5_月 27 日共_周指导教师（签字）教学院长（签字）2012年 月曰摘要汽车制动性能的检测，作为机动车安全检测中最重要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地检测出汽车的制动性能，使其更好地 服务于社会、造福于人民，与我们的被检对象机动车的现状是分不开的。近几年來, 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

2、究解决的重耍课题。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木设备， 随着abs在汽车上的应用日益广泛，如何准确、快速、有效地检测absx作性能 已是一项十分紧迫的任务。口前，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，但从试验情况來看，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abs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而做了几点工作：关键词：abs试验台；制动性能；检测；设计abstractthe testing of the performance of automobile

3、braking, one of the most important items of safety testing of motor vehicles , is always our attention focus. how to test the performance of braking objectively and accurately and how to make it serve the society and benefit the people can't be separated from the present situation of motor vehic

4、les which need testing， in recent years, the number of motor vehicles in our country is increasing rapidly, and at the same time, the problem of safe driving is more and more striking. therefore, it is an important task to be studied and solved for the whole society, especially for the department of

5、 the public security and the department of transportation to strengthen the amnagement of motor vehicles and attach importance to the safety testing of them.because abs can prominently improve the automobile braking capability, it has become a basic equipment of automobile braking syste m. with abs

6、being applied on automobile more and more abroadly，how to inspect the capability of abs nicely ,quickly and efficiently has become a very urgent task. at present, the widely used ways on inspecting abs capability is the site automobile-test. but from trial result ,it discovers three aspets of limita

7、tion: costly expenditure, long periods and low nicety. in order to get over these limitations to realize the platformization on inspecting abs capability is a fore-ground direction and approach.this dissertation just aims at these things and has done some work on the platformization.key words: abs；

8、the performance of automobile braking station； test design目录摘要1abstract21绪 论11课题背景11.2国内外汽车制动检测试验台的现状21.3本文研究内容及创新4131本文研究的主要内容41.3.2本文的主要创新41.3.3试验台主要功能41.3.4试验台开发屮的关键技术51.3.5台架检测法的特点及发展前景52方案比选63汽车abs试验台检测的基木原理93检测原理93.2模拟惯量的计算103.3实验台方案设计114制动实验台结构设计134.1主机参数的设让134.2轴的的设计144.2.1滚筒轴的设计144.2.2副滚筒轴的

9、设计16423飞轮轴的设计164.3电机的设计164.4联轴器，离合器，变速器以及轴承及其密封件的的选取17441联轴器的选择174.4.2离合器的选取174.4.3减速器的设计18444轴承的选取18445轴承密封件的设计184.5飞轮的设计194.5.1飞伦系统总体结构204.5.2飞轮模拟当量的确定204.5.3飞轮布置形式224.6调距装置的设计224.7机架和导轨的设计234.7.1机架的设计234.7.2导轨的选取234.7.3机架和地面的安装形式245实验台设计零件的较核255滚筒轴的较核255.2飞轮轴的校核285.3轴承的较核305.3.1滚筒轴承的较核305.3.2飞轮轴轴

10、承的较核335.3.3飞轮支撑轴承的校核365.4液压系统的校核376试验台的使用说明386检测的准备工作386.1.1试验台的准备386.1.2被测车辆的准备386.2检测步骤386.3检测时的注意事项396.4制动台的调整396.5制动试验台的维护397结论427.1论文的主要工作与结论427.2进一步的工作与展望42参考文献451.1课题背景随着我国汽车工业的飞速发展以及高速公路、高等级公路的大规模建设，车辆 密集化和车辆高速化对车辆的制动系统提出了更高要求。对车辆安全性能的研究揭 示，在道路交通事故中大约有10%的事故是由于车辆在制动一 ii舜间偏离原定轨道或 甩尾产生的，因而探讨齐种

11、高性能制动系统和完善制动性能是促进汽车工业发展的 重耍措施zo汽车制动防抱死系统abs(anti-lock braking system,简称abs)就 是为适应这一要求迅速发展起來的。abs是在车辆制动过程中防止车轮抱死造成 轮胎在地而上打滑的一种机电一体化控制装置。abs可以明显提高制动过程屮的 操纵稳定性并同时缩短制动距离，大大提高了行驶安全性，是一种主动安全性技术。国外从70年代就开始开发abs产品,致力于在汽车制动时避免车轮过早抱死。 80年代随着电子技术的不断发展，abs不断完善并得以广泛应用。随着世界汽车 工业的迅速发展，汽车的安全性、舒适性口益受到人们的重视。目而，西方发达国

12、家己广泛采用abs,而且c成为汽车的必要装备。有关资料表明，美国自60年代 末、70年代初开始在汽车上安製abs,70年代末、80年代初，欧洲国家开始批量 采用abs。近年來，abs在我国也止在推广和应用，大部分轿车和客车均开始采用 abs,以缩短制动距离，防止侧滑，提高制动时的方向稳定性，从而大大改善了汽 车的制动性能，减少了车祸，提高了汽车运行的安全性。随着abs装置的广泛丿应用，检测abs性能也显得越来越重要。abs性能的好 坏宜接影响到行车的安全。我国现有的各种制动检验台都无法检测装有abs汽年 的制动性能。h前装有abs装置的汽车，测试制动性能只能采用路试，道路试验 需耍建造abs性

13、能专用跑道，abs性能专用跑道投资大，而且每次abs性能测试 前，对试验路段要进行仔细地清洗，准备试验路段的时间较长、试验费用较高，而 且道路试验过程存在一定安全风险。口前，我国只有海南汽车试验研究所的汽车试 验场等少数单位才有abs的专用试验跑道。汽车生产商在推出一款新车型时对 abs性能进行定型试验，一般须将新车型的样车送往海南。对于汽车abs生产厂 家批量生产的汽车abs产品的质量检测和在用汽车的abs性能定期测试，口前只 有在道路上进行行车紧急制动，凭驾驶员的感觉来判断abs的工作是否止常。随 着汽车市场对abs需求的大量增加，为快速、有效、经济地对abs性能进行检测, 迫切需要采用室

14、内试验台來对汽车abs性能进行试验研究。2004年04月国家交 通部发布了交通行业标准（jt/t5102004）“汽车防抱制动系统检测技术条件=标准 规定了具有防抱制动装置的汽车制动系统的技术要求及检测方法。该标准的出台， 为汽车abs检测试验台的研究开发提供了依据。目前，国内有关汽车abs检测试 验台的研制报道不多，因此迫切需耍研制一种适合检测abs的检测试验台。1.2国内外汽车制动检测试验台的现状目前，国内外汽车制动检测试验台按检测时支承受检车轮方式可分为两种:一 种为滚筒式制动试验台，另一种为平板式制动试验台;而根据制动台检测制动性的 原理，可将制动台分为惯性式制动检验台和反力式制动试验

15、台两类。汽车制动力检测是重要的安全检测项目无论是管理部门还是车主都十 分重视汽车的制动性能。fi前，汽车检测线上常用的制动力检测设备主要是滚筒反 力式制动力检测台，另外还有一种平板式制动力检测台，在汽车维修企业小釆用的 一种原理类似“扭力扳手”的制动力检测杠杆或检测平板，则屈于纯静态制动力检测 设备。滚筒反力式制动力检测台是使用最为普通的检测设备。它由电机通过传动装置 驱动滚筒，滚筒带动车轮，并在汽车制动时，利用测力杠杆将制动力传给测力传感 器。为增大车轮与滚筒间的附着系数，通常采用在滚筒表面刻槽或粘砂的办法。滚 筒反力式制动力检测台的优点是测量的重复性比较好。这是因为它可精确控制电机 驱动滚

16、筒的转速，每次测量转速的变化不会太大，且车轮在滚筒上的位置也基木不 变。也就是说测量的条件变化不人，所以这种设备测量的重复性较好。它最人的缺 点则是由安置角引出的。所谓安置角是指车轮小心与两个滚筒小心连线z间夹角的 一半。由于不同型号车辆的轮径不同，而滚筒的直径和两个滚筒的中心距是固定不 变的（当然也有少数是叮调的），所以对不同型号的车辆來说，安置角是不同的。小 型车，车轮的安置角大，车轮对滚筒的正压力大，附着力也就大，这样就容易测到 最大制动力:而大车的情况则相反，往往需要施以附加载荷才能测到最大制动力。 此外，滚筒反力式制动力检测台的驱动转速较低，滚筒表面的线速度一般为5km/h 左右，因

17、此无法测到汽车在高速情况下的制动性能。平板式制动力检测台在社会上已开始应用，并得到gb 7258-1997机动车运 行安全技术条件的认可。它的检测原理是利用平板将汽车制动时的前冲惯性力（数 值与汽车制动力相等）传递给平板下的力传感器。其优点是:原理和结构简单，检测 条件与汽车在道路上的制动状态类似，能充分反映汽车制动的真实性能;不存在安 置角引出的问题:还可设计成既能检测制动力。也能检测轴重、侧滑、悬挂等项冃 的汽车综合性能检测台，从而可犬犬减少占地面积，节约土建投资。当然，平板式 制动台也有缺陷，即测量复现性不如滚筒反力式制动力检测台。这是rti于在每次检 测时驾驶员不能保证汽车的初始速度和

18、施加于踏板的力都一致，所以测量数据显示 出较人的离散性。但必须指出的是，这种情况并不是测量设备本身的重复性不好， 而是市于测量条件的变化而引起制动力检测数据的变化，这样的测量结果反而能真 实反映汽车的制动性能，与道路试验的情况相似。对安全管理部门来说，制动力检 测仅要求及格性判别，汽车制动力只要达到合格的标准就口j以，车管部门并不需要 知道汽车的撮犬制动力是多少。所以，因平板式制动力检测台简单、实用并接近路 试情况，故值得推广应用，一段时间内取代滚筒反力式制动力检测台。但是由于冃 前的技术原因，平板式制动实验台的推广和应用存在着很人的困难，因此应用很少。扭力扳手式的制动力检测方法市于不存在附着

19、系数问题，所以可以准确地测得 汽车的最大静态制动力。但这种方法的效率较低，只适用于修理厂内部使用。惯性式制动力检测台是一种动态制动力检测设备。它是利用电机或车辆本身的 动力驱动滚筒，滚筒带动车轮，当汽车制动时，由于滚筒的转动惯量相当大，所以 从制动开始到结束需要一段时间，通过测量制动初始速度和制动时间便可得到制动 减速度。出于滚筒的转动惯量是事先知道的，这样就可以推算出车轮的制动力矩。 但难办的是:车轴和车轮的转动惯量不知道，如果略去不计则会产生较大误差;如需 精确测量，就要通过增设附加转动惯量，每车做两次试验，再对试验数据解联立方 程才能得到较理想的结果。为了解决传统惯性式制动力检测台的这种

20、缺点，国内某研究所发明了一种“动 态校准的惯性制动台"。这种制动台是在带高速反拖的底盘测功机的基础上派生岀 來的，它利用人功率变频电机或汽车本身的动力使车轮在滚筒上高速转动，利用电 涡流测功机给出标准制动力矩，对系统（包括车轴和车轮）的整体转动惯量进行测量 和计算，从而可得出系统转动惯量的精确数值，避免传统惯性式制动力检测台需配 备附加转动惯量的麻烦。必须指出，各种汽车制动力检测设备都有一些共性的问题。例如:只要是动态 测量，所测得的结果只能是最人制动力和附着力的小者，当附着力小于最大制动力 时，只能测到附着力，因为在这种情况下制动效能无法充分发挥出來;只要是双滚 筒式制力检测台，就

21、不能避免因安置角而引出的问题，其制动机理与路试情况便会 有一定差异。因此每种实验台都有他的优缺点。1.3本文研究内容及创新1.3.1本文研究的主要内容由于目前abs以广泛应用于各种汽车，尤其是在轿车和客车领域得到了迅猛 的发展，但是传统的制动试验台基木上都是检测汽车的制动力和制动吋间等，已经 无法满足检测abs汽车的需要，针对这种情况，木次设计就是在这方面作了一些 尝试，在反力式制动试验台的基础上设计了一种惯性式滚筒式制动试验台，主耍工 作如下：1）试验台的方案设计；2）试验台惯量系统的设计；3）主要零部件设计；4）试验台总体设计；5）机械系统的设计及装配图和零件图的绘制；6）设计说明书和使用

22、说明书的编写。1.3.2本文的主要创新1）fi前汽车abs的性能检测，通常采用道路试验，道路试验费用高且路试过 程存在一定安全风险，本课题为汽车abs检测的室内试验台。不但可以检测abs 汽车的滑移率，而且可以用用来检测汽车制动距离的一种动态制动试验台，从而使 得检测结果更加符合实际情况；2）汽车abs检测试验台的关键技术是等效动力学模型，如何用滚筒及飞轮的 转动惯量代替汽车移动的惯量是其中的重耍问题；3）提出汽车abs检测试验台总体设计方案，为汽车abs检测试验台的研究 开发提供一套完整的设计方法。1.3.3试验台主要功能本试验台能够完成对汽车常规制动性能和在用车辆abs制动系统的室内检 测

23、，其功能主要包括:1）前后四轮同时检测，可测试出滑移率、制动距离，制动吋间等参数，对汽车 abs系统性能作出比较全面的评价；2）自动化程度高，选定abst作性能检测或常规制动性能检测后，系统叮在 台架控制系统的控制下自动完成测试过程。134试验台开发中的关键技术1）试验台架轴距调节及传动机构的变速调节技术；2）车辆在台架试验中安置角的合理确定；3）惯量系统的合理确定。1.3.5台架检测法的特点及发展前景相对于道路试验检测来说，台架检测方法具冇许多突出的优点：1）检测过程简单，时间短。针对abs系统制动性能的检测，每辆车只需要3 5分钟，因此，如果将abs检测试验台安装到目前国内的汽车性能检测线

24、上使用, 对整条检测线的检测速度影响很小；2）设备占地而积小，可以作为一个单独的工位加装在口前我国正在普遍使用 的汽车性能检测线上，从而能够在汽车年检中完成对汽车abs系统的性能检测；3）检测过程受环境因素影响较小。由于台架检测是在室内进行，所以不会受到 天气、侧向风等自然条件的影响；4）设备耗资低，根据市场需求可实行产业化生产。台架检测法冇许多道路检测法所不具备的优点，但是也存在一些不足，由于台 架检测法所采用的方法是模拟路而制动状况并进行检测，不能反映岀路而制动时的 轴荷转移对制动过程的影响，同时受到电子器件精度、汽车当量模拟精度等因索的 限制，所以测试结杲在一定程度上存在偏差。通过不断改

25、进台架设计，充分减小台 架h身不足，尽可能选用高精度电子测试器件等措施，可以将台架测试的精度逐步 提咼。目前，随着我国汽车保冇量的逐年增长以及人们对道路交通安全关注程度的捉 高，在用车辆的常规检测项ri小增加abs系统制动性能检测的必要性也随2日益 提高，台架检测必随之广泛应用。2方案比选冃前，国内外汽车制动检测国内汽车检测线上最常用的制动检测设备就是反力 式滚筒制动试验台。但反力式滚筒制动试验台检测时，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。由于速度太低，对于装有abs的汽车,abs系统

26、尚 不起作用，即使起作用测得的制动力由于汽车未处于抱死状态，也就低于其实际制 动力，因此反力式滚筒制动台也不适合检测abs系统的性能。因此，随着abs系统的大量应用，需要一种新的检测方法来检测汽车的制动效 能，惯性式制动检测台就是一种是模拟道路行驶动能检测车辆制动性能的装置，o因 此惯性式检测台的转速比反力式滚筒台的转速高的多，速度一般都大于40knvh,适 合abs的检测要求。且结果更加可靠和可信。本次设计就是设计一种主耍是用來检测轿车整车制动性能的惯性式制动试验 台。口前惯性式制动台主要有两种，一种是平板式的，一种是滚筒式的.其小平板式 制动实验台貝有操作和安装简单，维修方便等优点,但如前

27、面分析也有致命的缺点， 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 胎宜径的变化而引起检测结果的误差.但现对于平板式的要小的多，因此惯性滚筒 式在平板式的问题没有解决前是最好的检测方法。冃而惯性滚筒式制动实验台也主耍有两种，一种是电动机驱动的惯性式滚筒 制动试验台如图1,另外一种就是发动机驱动的惯性式滚筒制动试验台如图2,其 屮发动机驱动的惯性式滚筒制动试验台，受检车辆发动

28、机驱动，前后轴同时检测的 惯性式滚筒制动试验台，受检汽车而后轴车轮分别安置在台架而后各对滚筒上，左 右滚筒组通过变速器串接，前后滚筒组经传动轴联结，飞轮的作用是增加滚筒系统 的惯量。受检车辆的驱动力经驱动轮带动台架后滚筒组（设汽车为后轮驱动）转动, 并经过传动轴带动前滚筒组同步转动。汽车在台架上运行速度rti受检车辆控制。该 试验台相对于电动机驱动的试验台来如果轴距单一来说具有结构简单，只需要通过 汽车本身就可以控制，比较适合于工厂内部的实用，但是对于汽车检测企业來说， 市于需耍检测不同类型的得汽车，需耍不断的调整轴距，而调整轴距的方法也主耍 有两种，一种是采用带轮，但是由于调节的距离太长，i

29、大i此不适合在本试验台上使 用，另外一种就是采用图2.1 电动机驱动惯性式滚筒制动试验台结构简图1滚筒装置2飞轮系统3调距装置4举升装置5电机6联轴器7变速器图2.2 发动机驱动惯性式滚筒制动试验台结构简图1滚筒装置2 e伦系统3调距装置4举升装置5链轮系统6联轴器7变速器 丝杠，但是成本太高，且设计复杂，因此不适合于汽车检测维修企业的使用，相反 电动机驱动的试验台，是由电动机驱动车轮旋转，待达到规定转速后，停止转动， 双轴釆用双电机结构，也便于实现检测车辆前后轴的同步，冃结构简单，轴距的调 节釆用双液压缸来移动后滚筒，从而满足检测车轴距的需要，冃简单实用，因此电 动机驱动的惯性制动实验台为本

30、次设计的最佳选择。本试验台主要是依靠飞轮来模拟汽车传动动能来模拟汽车的平动动能，为了减 小飞轮的尺寸和节省成本，采用增速器增加飞轮的转速，从而增加其转动动能，并 根据不同的车重选择合适的e轮组合，e轮与轴的连接通过轴承，并采用离合器， 这样方便飞轮的接合和分离，从避免了传统的飞轮再不用时通过支撑机构来支撑的 缺点，因为传统支撑会很容易引起过支撑或者支撑不够的问题，从而影响检测效果, 而采用轴承后则完全避免了这个问题！3汽车abs试验台检测的基本原理abs产品性能主要有制动效能和制动稳定性两个方面，制动效能是指汽车以 一定的初速度迅速停车的能力，通常以制动距离和制动过程中的制动减速度來表 征。制

31、动效能是表征汽车制动性最基木的特性参数。制动吋的方向稳定性是指汽车 在制动过程屮维持直线行驶的能力或按预定弯道行驶的能力，即是指汽车预防制动 跑偏和侧滑的能力，本试验台则主要检测汽车的制动效能。主要能够测试汽车的滑 移率，制动吋间，制动距离，在安装一定的设备后还可以进行传统的力检测。3.1检测原理惯性式滚筒台的滚筒相当于移动路而，检测时，转动的滚筒系统具冇转动动能, 相当于汽车在道路上行驶的平动动能;模拟惯量及车轮的转动动能相当于汽车发动 机、传动系统和车轮的转动动能。即惯性式滚筒制动台要能模拟汽车道路行驶时的 动能。惯性式滚筒制动台要能模拟汽车道路行驶时的动能。汽车在道路上行驶的能为 汽车的

32、平动动能与转动动能之和错误！不能通过编辑域代码创建对象。，即丄 mv2 + = ja）2（3-1）2 2式中：m汽车平动质量v汽车平动速度j汽车转动惯量（以车轮为等效构件的等效转动惯量） g汽车车轮角速度汽车在惯性制动台上检测时，汽车及制动台系统的动能（汽车前、后轴均在制 动台的滚筒上）为汽车的转动动能与制动台滚筒系统的转动动能z和，即(3-2)w+*2式中:j汽车转动惯量（以车轮为等效构件的等效转动惯量）3汽车车轮角速度jc以滚筒为等效构件滚筒系统的等效转动惯量q滚筒的角速度惯性式滚筒制动台要模拟汽车道路行驶时的动能，必须使汽车在惯性台上运转 时汽车及制动台系统的动能与汽车道路行驶时的动能i

33、致，即(3-3)1 2 1 2 11 f 7mv + 丿 ar = 2 2 22 贝山(3 - 4)即惯性式滚筒制动台的转动动能人仪2应等于汽车道路行驶的平动动能加/ , 若滚筒表面附着系数足够，车轮在滚筒上转动不产生滑转，即滚筒与车轮的线速度 和等，且均等于汽车行驶速度，即错误！不能通过编辑域代码创建对象。(3 - 5)式中：0., 3滚筒，车轮的角速度 乙，r滚筒，车轮半径则冇错误！不能通过编辑域代码创建对象。(3 -6)所以只要确定滚筒的半径和受检车辆的质量，试验台的滚筒系统的转动惯量就 确定了。为检测滑移率以判断abs的工作状况，需在滚筒轴上安装转角传感器， 根据传感器在单位时间发出的

34、转角信号可确定滚筒转速，滚筒的圆周速度模拟车身 的运动速度，同时由安装在车轮轴上的轮速传感器测得轮速，据此来计算滑移率。 为检测制动距离与制动时间，口j在滚筒轴上再安装计时器，记录从制动开始到滚筒 停止转动所需的时间，即制动时间;根据滚筒转过的转数及滚筒直径可得到制动距 离。如果需要检测制动力，可在滚筒轴的联轴器间安装扭矩计，通过计算可得到各 轮制动力，各个传感器采集到数据传输到微机进行处理。3.2模拟惯量的计算根据机械系统的等效动力学模型原理，多体系统齐构件的移动、转动惯量可以 等效为某个选定的构件的等效转动惯量，对于有max n, k个运动构件的系统，若英屮n个运动构件的质心做移动，k个构

35、件冇传动，等效传动惯量的公式 为：j 2+ 工丿丿（亠）2（3-7）铝 3（0式中：0）等效构件的角速度“第z个移动构件的质量v,-第2个移动构件质心的速度jj第丿个转动构件相对质心的转动惯量 第）个转动构件的角速度此试验台的转动惯量为滚筒、轴及其轴承、飞轮、减速器、联轴器、离合器之 和，计算时由上面论述所冇惯量可以先等效为滚筒的惯量，up：总的惯量错误！不能通过编辑域代码创建对象。(3-6)3.3实验台方案设计拟采取双轴电机驱动的惯性式制动试验台。中心距采用液压调节。如图3,两 个电动机为了保证检测的同步同时启动，在达到规定的转速后，此时以飞轮系统以 及滚筒等旋转件的转动惯量既为汽车的平动动

36、能，断开电动机，并踩制动，为了保 证汽车在制动时abs起作用，汽车必须启动，且保证电路的畅通，飞轮上装有速 度传感器和时间传感器，可以测量制动时车的制动速度和制动时间，并在车轮上装 有速度传感器，可以结合飞轮的传感器测的汽车制动时的滑移率，根据滚筒转过的 圈数，可以测的汽车的制动距离，因此本实验台是一个多功能实验台，可以综合测 量汽车的制动性能，因此使得测量结果更加准确可靠，减速器的作用是为了增加 飞轮旋转的转速，增加其转动惯量，节省材料，飞轮根据测试车的重量的大小选取 不同的组合，保证测试结杲的准确性，其旋转与否采用电磁离合器控制，数据的采 集利用电脑进行釆集，因此操作也很简单方便，是一种很

37、好的多功能制动实验台。4制动实验台结构设计4.1主机参数的设计参考得汽车车轮直径d在500-700mm z间，d为滚筒的直径，一般情况下滚筒 直径为最大车轮半径的0.4倍，所以：d=0.4d=0.4x700=280mm查机械设计手册选取外径为299mm,壁厚为30mm的型钢，为了保证测试的 准确性和保证安全，取路面附着系数0=0.7,由a - arctan (p暂取a为35。a - arcsin - = arcsin (4 1)d + d299 + 700求得l=573mm 暂取600mm此吋由上式得a=36.9>35°,完全满足条件，且可以保证汽车在制动吋的稳定性. 因为汽车

38、的轮距在1200-1600mm z间，考虑轮距对滚筒的影响选取滚筒长度为 850mm,两个滚筒之间的中心距为700mm,为了方便滚筒与轴的传动，采用在滚筒两端焊接两个铁板，且采用法兰盘与轴 进行连接，这样既能够保证传动的需要，设计乂简单，其中法兰盘直接在轴上加工, 采取这种结构增大了力的传递范围，也便于滚筒和轴的的定位，进入滚筒的轴的轴 径采用53mm,而滚筒扌当板屮心孔的直径为55mm,这样就有足够的间隙保证各个零 件的配合，简图及滚筒的主要尺寸如2asnojco-图4.1 滚筒的设计方案两个滚筒z间为了方便汽车的驶入和开出设置举升器，如图所示，最小轮胎离 滚筒轴的距离为：/= /(.

39、77;2)2_(£)2 = 399.52 -3002 = 263.82/7777/(42)f4所以最小轮胎立滚筒轴的距离为厂=263.82-250=13.82mm,为了保证车的顺利 出入以及不影响汽车的检测，设举升器托板平时在滚筒轴位置，宽度为100mm, 举升器行程为120mm,采用气囊式举升装置。为了保证附着系数0.7的要求，且考虑经济性，滚筒表面采用粘砂处理。3000kg299mm*850mm600mm700 mm粘砂气囊式举升120mm法兰盘传动30km/h-8km/h最后的参数如下:（1）允许承载的质量：（2）滚筒尺寸（直径*长度）（3）滚筒轴间距（4）滚筒间距（5）滚筒表

40、面的形式（6）举升方式（7）举升器工作行程（8）滚筒轴与滚筒间传动方式（9）abs制动测试速度范围 （10）前后滚筒轴间距采用液压油缸进行调节，距离为21003600mm4.2轴的的设计421滚筒轴的设计经过计算和考虑到安装的要求设计滚筒轴如下，其屮直径为150mm的部分，为法兰盘的形式，在半径为60mm的部分打8个直径为18mm的孔。用來安装螺栓与滚筒竖板相连接，直径为53的轴是为了保证与滚筒配合时保证设备的同轴！滚 筒板孔的直径采用55mm.,以下轴的类似设计与本轴相同。图4.3左滚筒轴设计图图4. 4右滚筒轴设计图4.2.2副滚筒轴的设计图4. 5副滚筒轴设计图423飞轮轴的设计经过计算

41、和考虑到安装的要求设飞轮轴如下：480ou0一 5d 一15do4 w图4. 6飞轮轴设计图4.3电机的设计试验台在检测abs的性能吋，需在不同车速下进行检测，试验台驱动电机的 转速必须是可调的，可选yct系列屯磁调速屯动机，该屯动机是ft作为原动机的 鼠笼式开步电动机和作为调速装置的电磁转差离合器及控制装置组合而成，该调速 电机的调速系统具有结构简单，运行可靠等优点，得到广泛应用。电机型号的选择：根据实验条件和电机的参数选定电机启动到达到试验要求吋间为20s电机的转速错误！不能通过编辑域代码创建对象。错误！不能通过编辑域代码创建对象。（43）取 710r/min角加速度厶错误！不能通过编辑域

42、代码创建对象。(44)车的最大质量为3to每个车轮负荷为错误！不能通过编辑域代码创建对象。所以惯量系统的转动惯量为=错误！不能通过编辑域代码创建对象。(45)所以每根轴上的驱动转距为卩二错误！不能通过编辑域代码创建对象。(46)电机所需功率错误！不能通过编辑域代码创建对象。（47） 根据上述条件由机械设计手册p1278,选择yct2254a的电磁调速电动机， 其功率为llkw,额定转距为69.1nm,所调节转速为1250-125r/min m=367kg4.4联轴器，离合器，变速器以及轴承及其密封件的的选取4.4.1联轴器的选择根据本试验台的特点，且考虑到安装方便和便于对中，由机械设计手册 p

43、563,采用凸缘联轴器，选用yld型对中樺型联轴器.都采用yl9型，其公称转距 为400nm,完全可以满足试验的要求，其中飞轮轴和变速器轴之间以及电机和离 合器之间、两滚筒轴之间采用轴孔直径为42nmi的联轴器，变速器与滚筒轴之间采 用轴孔直径为48mm的联轴器。442离合器的选取由于试验台是在停车状态下根据试验对象的对应参数，相应的啮合若干个惯量 盘，又不需耍经常离合，故考虑选用牙嵌式离合器。牙嵌式离合器靠主动件与被动 件强制啮合传递转矩，其结构简单，外形尺寸小，传递传矩大，传动比固定不变不 产生摩擦热。牙嵌式离合器又分为机械式和电磁式两种，基丁惯量盘计算，重量较 大，用手动杠杆操纵，增加了

44、操作强度，故采用电磁式。电磁式牙嵌离合器用电磁 力接合，能用于远距操纵，便丁该试验台的自动化。考虑到上述优点电机与飞轮轴 z间也釆用牙嵌式电磁离合器，根据机械设计手册p5-235,其屮电机与滚筒轴z间 采用规格为16a的dly5系列牙嵌式有滑环电磁离合器，其额定转矩为loonm, 由上而电机的计算得知，该离合器满足要求，飞轮与飞轮轴z间根据轴径的大小分 别采用25a和40a的dly5系列牙嵌式冇滑环电磁离合器，其额定转矩分别为250 nm和400 nm,也满足设计的要求。4.4.3减速器的设计为了增加减少飞轮的尺寸，节省材料，采用增速器增加旋转飞轮的惯量，拟采 取速比为1： 2的增速器，参考减

45、速器选用手册，由错误！不能通过编辑域代码创建对象。(48)求得：p=50kw(49)根拯减速器选用手册p24,选用zdy-100型变速器，其功率为80kw输出轴的 轴径为42mm,输入轴的轴径为40mm。444轴承的选取为了便于对小和考虑到轴承受较大力的影响，轴于机架之间的轴承采用圆锥滚 子轴承，其中飞轮轴采用30209系列圆锥滚子轴承，而滚筒轴采用32010系列圆锥 滚子轴承，而飞轮与轴之间的轴承因为对传递的要求不高，故根据轴径的大小分别 采用n209和n210系列的圆柱滚子轴承。4.4.5轴承密封件的设计1) 轴承盖的设计为了便于安装和密封，对于轴端的轴承盖采用凸缘式轴承盖，其中设计参数如

46、 图10,密封采取间隙密封，对于在轴上的端盖，只需要在该种端盖的中心铸造相 同的孔就可以，而飞轮轴上固定飞轮的轴承的密封端盖则采取直接在飞轮上铸造的 形式，密封同样采取间隙密封，2）密封垫片的设计密封垫片为了保证密封良好和安装简单,釆用平而型石棉橡胶垫片，轴承外径dd4 = d-10 螺钉玄径d3d5=d0-3d3do = d3 + l d轴承盖连接螺栓尺寸 d2二do+2.5d3do二do+2.5d3 m, b, d, b1由结构d6=d-2e=l.2d3 e 1 > = e图4.7轴承盖简图3）轴承座的设计为了保证安各个旋转轴的在检测时的同轴度，滚筒的轴承座采用揭盖的形式，并通过螺栓

47、与机架的底档板相连接，采用一系列的调整垫片调整其高度，从而最人可能的保证它的同轴度，对于飞轮组的轴承座则是直接铸造在箱体上。4）甩油盘的设计为了保证轴承的润滑和密封，选用甩汕盘，其尺寸参考机械设计手册p87页，根据轴径的大小分别选用50和55系列的甩油盘。4.5飞轮的设计由前面汽车所需要的的总惯量为:(410)j( = mr； =3000x0.14952 =67.05畑赤单个滚筒的惯量为人=些© ? + 才）=199.01x0.98（°495?+0.1195'） = 3.0982檢莎（411）所以滚筒的惯量为8jv =8x3.0982-24.0785w（412）滚筒

48、盘惯量的计算，与滚筒焊接的盘，设盘厚为30nwi所以盘的惯量为20z/d _ 7800x;fx0195耳 xo.03= 0.074375蚣加 2(413)所以总的惯量为16 丿盘=16x0.074375 = li 9kgm(414)法兰盘选取宽为20mm,直径为90mm的钢板,所以其转动惯量为(415)j 法=6xr4p7id =16x0.045° x7800x 龙x 0.03 = 0.048kg 加每个联轴器的转动惯量查机械设计手册的为0.064 kg m2,所以在惯量系统小联 轴器总的转动惯量为0.064x18=1.152 kg m2所以飞轮系统惯量为总的惯量减去上述惯量，并考虑

49、到轴的影响，最后确定飞 轮系统的惯量为40kgm统计得出，常见小型车辆的质量多在6003000kg z间，且质量分布无明显 规律。为了准确模拟出被检测量的平动动能，同时兼顾到飞轮加工与安装的难易程 度，选取lookg作为模拟当量的最小间隔差，飞轮系统设计如f4.5.1飞轮系统总体结构e轮系统由六个单独的e轮组成，分别装配在两根轴上。4.5.2飞轮模拟当量的确定最小模拟当量：600kg(2) 最大模拟当量:3000kg(3) 模拟当量的最小间隔差:100kg(4) 飞轮数量:6个根据飞轮系统设计的基木原则，同时结合以上条件，可以将6个飞轮的模拟当 量依次确定为：100kg; 200kg; 400

50、kg; 500kg; 900kg; 900kgo飞轮采用铸造，中间 为了铸造方便设计儿个圆孔，考虑到飞轮的安装以及方便内部轴承的密封和润滑， 飞轮采用如下设计，考虑综合条件简图10：利用以下计算公式可以详细计算出各飞轮的具体参数，计算结果见表：1) 圆环的转动惯量(416)2) 飞轮的转动惯量:(417)式中：加为飞轮内半部分质量加2为飞轮半部分质量人1，厂12，厂21,厂22分別为内外部分的外径和内径3）模拟车速v与滚筒转的关系：v二妙（418）式中:尸滚筒半径4）圆环休积：v = sd =龙（斥- r22）6/（419）式屮:d圆环厚度(420)5) 飞轮质量:m = pv =刃(厂-r2

51、2)d +(r212 -r222 )d2式屮:p飞轮密度所以最后飞轮的惯量为叮）+葺1（叮-厂224）(421)n图4.8飞轮设计简图图中：厂飞轮内径；斤为飞轮外径；厂2为薄壁部分的外径 计算飞轮系统各飞轮的具体参d数因为剩余惯量为40kg nf,传动比为1:2,所以需要模拟的惯量为40/4=10 kg m2, 因为采用的最小飞轮模拟当量为100 kg,最人模拟当量为3000 kg,所以每100 当量为10/30=0.333 kg m2o由上面的公式计算出飞轮的具体参数如表1。表1飞轮模拟当量转动惯量直径直径厚度厚度质量编号t (kg)j(kg m2)d (mm)id (mm)2£（

52、眄严）m (kg)11000.333130270409031.2522000.666130320409049.5134001.332150380409070.7345001.665150400409079.3359002.9911504604090107.7869002.99911504604090107.784.5.3飞轮布置形式考虑到飞轮系统的动平衡以及飞轮轴所受到弯矩人小的情况，将飞轮系统作如下布置：（图中质量均为模拟当量）图4.9飞轮布置图4.6调距装置的设计因为调节的距离较长，所以采用液压调距，参考机械设计手册221页，其主要 优点如下，1）液压传动的各种元件，可根据需要方便来灵活的

53、布置；2）重量轻，体积小，运动惯性小，反应速度快；3）操纵控制方便4）可口动实现过载保护5）一般采用矿物有位工作介质，相对运动可自行润滑，使用寿命长6）容易实现机械的自动化，采用电液压控制后，可以实现远程操纵考虑到调节距离的需要，选用w70-63系列轻型拉杆液压缸。英主要参数如下:1）额立压力7 kn2）最人允许压力10.5 kn3）耐压力10.5 kn4）使用温度-10-80 °c5）传动介质常规矿物液压油6）缸径63 mm27）受压面积21.28）速度比1.479）允许行程为1600mm10）活塞杆径36mm4.7机架和导轨的设计4.7.1机架的设计机架的竖挡板采用铸造的形式，底

54、板选用型钢，焊接在竖挡板上。这样便于铸 造，铸造时的螺栓孔直径为12mm,选用直径为10mm的螺栓，这样也方便各个零件 的定位，工艺比较简单，且成本低。4.7.2导轨的选取考虑到试验台的移动距离，初步选择gga-ba-20型直线滚动导轨副，英移动 距离为1500mm,满足设计要求，其承受的最大压力为6.8kn,经过计算试验台的 后滚筒系统总重为1372kg,当为质量最大的汽车检测时，所承担重量为750kg,所 以总的重量为2122kg,考虑到各种因素，取2500kg,其给予导轨的作用力为21.22 kn,考虑到安装的要求，每对滚筒上共用两根导轨，另外飞轮和电机各同一根导 轨，所以每根导轨所受的作用力为3.53 kn,所以完全满足设计需求。4.7.3机架和地面的安装形式机架主要采取的是铸造的形式，其中竖扌半板和横扌肖板分别铸造，对于滚筒箱和 飞轮箱，其轴承座就可以当作该箱体的竖扌'彳板，其中滚筒轴承座通过螺栓与横扌当板 和联接，地面采用混凝土结构，设置地脚螺栓，前滚筒系统通过地角螺栓直接安装 在地而上，后滚筒机构则是机架i占i定在导轨副的上