车辆制动性能检测分解

1、卡丁车制动性能测试20114439 周少杰1摘要制动系统是卡丁车的一个重要组成部分，对卡丁车行驶安全起着重要的作用。本设计中提出了一种反力式滚筒制动试验台检测的设计方法，进行测试，运用一些原理对卡丁车在实际工作中的制动检测进行分析， 对今后卡丁车制动系统 的实际推广有重要价值和意义。关键词：检测分析制动卡丁车制动性能测试20114439 周少杰21 .综述1.1 车辆制动性能检测发展背景随着我国经济的发展，汽车的数量与日俱增，为了确保公路安全，行车出厂 前，厂家需要对车辆进行整车安全检测。随着电子技术和机械加工工业的发展，在传统检测方法的基础上，逐步发展成现代汽车诊断与检测技术。 汽车检测通常

2、 指使用现代检测技术和设备、合计算机、自动控制等高技术来检测汽车技术现状，它是一门综合性的应用科学。汽车的制动性是汽车的主要性能之一，制动性能的检测对所有车辆都是极其 重要的。汽车的制动性关系到人的安全，它是汽车安全行驶的重要保障。 资料表 明，因制动不良而导致的道路交通事故占事故总数的 I I /3 3。汽车的制动性不仅取 决于制动系的性能，还与汽车的行驶性能、轮胎的机械特性、道路的附着条件以 及与制动操作有关的人体工程特性有密切关系。汽车的制动性是由汽车的制动系统决定的， 其制动过程是很复杂的，它与汽 车总布置和制动系各参数选择有关。汽车本身又是一个复杂的系统，在运行当中，各个总成之间都在

3、运动，随着时间的推移，各系统的技术状况都会发生变化， 其 技术状况将不断恶化，造成汽车的各种性能的下降，从而使其发生故障的可能性 逐渐增加，造成交通安全隐患的大量聚合。随着道路质量的提高和高等级公路及 高速公路的发展，汽车行驶速度愈来愈快，因此对汽车制动性能的要求也愈来愈1.2 车辆制动性能试验台的研究意义我们知道，路试法虽是最直观、最真实的一种检测方法。但路试法需要专业 的试验场地，在我国专业的试验场地并不多，国家级的汽车试验场只有四个：海 南汽车试验场、襄樊汽车试验场、中国定远汽车试验场、北京通州汽车试验场。 所以难以推广，并不适合我国的国情。另外路试法对汽车会产生一定的磨损， 并 且在进

4、行路试时每次都须将各种传感器安装在汽车的车轮或车轴上，来采集汽车在路试的时候的制动数据，这样就很难避免每次装卸这些传感器所造成的误差。 在GB7258GB7258 20042004 中规定当机动车经台架检验后对其制动性能有质疑时，可用路试检验进行复检，并以满载路试的检验结果为准。在现有的检测设备中一直都没有 能够以台试的方法来代替路试的检测设备，动态制动检测系统则是以模拟路试为 设计原则，找到一种能够尽可能的接近路试的方法。过去曾发生过在路试时合格，而在台试时却不合格，最终按照路试的检测结果作为最终检测结果。这便体现出 路试与台试存在不统一的问题，动态制动检测系统是建立在路试法的基础上， 用

5、台试的方法来进行路试的检测。这样我国的汽车检测事业将更加科学化。汽车制动器台架试验是制动器强制检定项目，它模拟汽车的制动过程，以台 架试验的方式来测试制动器总成的制动效能、热稳定性、衬片磨损以及强度等各 项性能，从而揭示其内在的统计规律性， 找出其存在的问题并提出解决的方法，确保道路交通安全。它的优点是能迅速、准确地检测制动性能，不受气候条件限 制，试验重复性较好，能定量地指示各轮的制动力或制动距离，有利于分析前后轴制动力的分配及每轴制动力的平衡状态，制动协调时间等参数，给故障诊断提 供可靠的依据。现在，台架试验检测已成为汽车诊断与检测最常用的方法。卡丁车制动性能测试20114439 周少杰3

6、目前应用较多的是反力式滚筒制动试验台和平板式制动试验台 由于反力式滚筒制动试验台所需场地小，设备造价低，测试方便，因此目前成为我国各 类检测站测量机动车制动性能的主要设备；平板式制动试验台接近实际道路状 况，台面上制动时车轮的受力情况与路面上制动时车轮的受力情况很相似，使测试结果更接近实际情况，但平板式制动试验台对传感器、检定工具、测试方法等 有较严格的要求，使得造价升高、测试难度增加 综合考虑各种因素，在此次试验 中我选取反力式滚筒试验台。1.3 车辆制动性能检测标准：对制动力的要求：制动力总和占整车重力的百分比， 空载60%60%或满载50%50%主 要承载轴的制动力占该袖轴荷的百分比，空

7、载 60%60%或满载50%50%在 GB7258-1997GB7258-1997 中，仍保持制动力总和与整车重力的百分比空载 60%60% 满载50%50% 的要求，由于对主要承载轴的理解容易有误， 将主要承载轴的制动力与该轴轴荷 之比改为前轴制动力不得小于前轴轴荷的 60%60% 对制动力平衡的要求：原标准中是以轴荷为基准确定的，即前轴左右轮制动力差 不得大于该轴轴荷的 5%5%后轴左右轮制动力差不得大于该轴轴荷的 8%8%由于这 种规定不能准确反映制动力差的数值应随制动力增加按正比例相应变化的实际 情况，所以在GB7258GB7258- - 19971997 中改为：在制动力增长的全过程

8、中，左右轮制动力 差与该轴左右轮中制动力大者之比，前轴不得大于20%20%后轴不得大于 24%24%这个要求的幅度与原标准比较，前轴要求适当放宽，对后铀的要求基本保持不变。1.4 车辆制动性能检测标准的意义保障行驶安全和使汽车的动力性得以充分发挥。1.5 论文主要论述内容及途径1.5.1 主要研究内容对汽车制动试验台的论述主要集中在以下几方面：1.制动试验台运动学和动力学的分析，对汽车在反力式制动试验台上的运 动及受力情况进行分析，推导制动力、滚筒支承反力的解析表达式，分析试验台 的最大测试能力；2.制动试验台结构设计的研究，对制动试验台绘制相关图样；3.制动试验台控制系统硬件设计包括传感器选

9、型、信号调理电路设计、数 据采集系统设计、控制装置的设计。1.5.2 途径与方法1.1. 运动学和动力学分析；2.2. 使用 AutoCADAutoCAD 进行零件图的绘制。卡丁车制动性能测试20114439 周少杰42常用三种实验台的对比分析图 i 反力式制动检验台结构简图制动性能的台式检测方法由于具有方便快捷、节省空间且不像路试方法那样受天气情况的影响 等优点而广泛应用，其结构如图i所示。它的检测方法是将车轮置于滚筒之上 由电机带动滚筒，驾驶员踩制动踏板通过车轮向滚筒施加制动力。由连接在滚筒上的传感器测试出制动反 力的大小制动力测试装置主要由测力杠杆和传感器组成。测力杠 杆一端与传感器连接

10、，另一端与减速器壳体连接，被测车轮制动时测力杠杆与减 速器壳体将一起绕主动滚筒(或绕减速器输出轴、电动机枢轴)轴线摆动。传感 器将测力杠杆传来的、与制动力成比例的力(或位移)转变成电信号输送到指示、 控制装置。测力传感器受力点受力的大小与滚筒表面制动力的关系为：滚筒表面制动力(N N)= =测力传感器受力(N)(N) X测力臂水平长度十滚筒半径2.1. 1 滚筒反力式制动试验台的优点有：(1) 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；(2) 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

11、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；(3) 滚筒反力式制动检验台测试工况稳定，重复性好。2.1.2 衮筒制动试验台的缺点：传统的滚筒式制动试验台逐渐暴露出很多问题,已经渐渐不能满足人们对制动性能检测真实性的要求。它的主要问题：(1) 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；（2 2）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。（3 3）测试效率低，采用滚筒制动试验台检测制动性能时，对车

12、辆各轴的检测 是卡丁车制动性能测试20114439 周少杰5分开进行的，从而影响了车辆的测试效率。（4 4）制动力的检测受车轮安置角的影响；（5 5）驱动转速较低,无法检测装有 ABAB S S 的车辆 在 ABAB S S 起作用时的制动性 能；（6 6） 滚筒制动试验台是静态检测设备，无法反 映出由于车辆轴荷的动态 变化而引起制动力动态 变化的过程；（7 7）操作规范化的问题。2.2 平板式制动性能试验台它的检测原理是检测时汽车以一定的 初速度驶上平板，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，其结构如图2所示。A 轴荷测试仪；B 制动性能测试板；C

13、 则滑测试板；D 煜架性能测试板；E 亍驶方向图 2 平板式制动性能试验台简图平板制动试验台的原理和结构简单，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 等项目的汽车综合性能检测台等优点。但它相对 于滚筒式制动试验台占用空间大，测试重复性也要 差一些。我国最新颁布的GB7258 - 2004中，针对用平 板台检验乘用车 行车制动性能提出 了特殊要求。但不论是滚筒式还是平板式的试验台，在测试时都可能有问题出现。因此标准规定对台试制动性能检验，结果有质疑的机动车应以路试检验制动性能的结果为准。2.3

14、其他的台式检测设备的原理与技术除了滚筒式和平板式制动台外，还有一些制动性能试验台应用于试验研 究。一种常见的试验台是惯性式制动力检测台，如图 3 3 所示。它是利用电机或车辆本身的动力驱动滚筒，通过测量制动初始速度和制动时间得到制动减 速度。由于滚筒的转 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 2 2 次试验，再对试验数据解 联立方程才能得到较理想的结果。因此惯性式制动力检测台在实际检测中应用 较少，多为试卡丁车制动性能测试20114439 周少杰6

15、验研究用。1 飞轮；2 传动器；3 ,6 伐速器；4 测速发电机；5 ,9 光电传感器；7 可移导轨；8 ,12 电磁离合器；10 移动架；11 专动轴；13 J 向节；14 后滚筒；15 前滚筒；16 举升托板；17 移动架驱动液压缸；18 锁紧液压缸；19 第三滚筒；20 第三滚筒 调节器图 3 惯性式滚筒制动试验台简本文将主要介绍和研究滚筒反力式汽车制动。3、反力式原理卡丁车制动检测台设计3 3. 1 1 滚筒反力式检测台的结构3.1.1滚筒反力式检测台的结构图和基本原理滚筒反力式制动台由左右各一对滚筒，滚筒驱动电机、减速器、离合器、传 动链、测力传感器、速度传感器（磁电开关或磁电传感器

16、）和指示控制装置等构 成。其结构如图 4 4 滚筒反力式检测台结构图所示。其立体 CACA 示意图如图 5 5 所示卡丁车制动性能测试20114439 周少杰71 电机；2 戈减速器；3压力传感器；4 滚筒;5 第三滚筒；6 电磁传感器；7 链传动；8 测量指示仪表图 4 滚筒反力制动实验台原理图图 5 滚筒反力制动实验台检测时，汽车待检轴车轮停驻在滚筒上（另一车轴支承在地面上）电机经过 减速器驱动主动滚筒，主动滚筒通过传动链带动从动滚筒及车轮转动， 达到固定 的检测速度后，驾驶员急踩制动踏板自动车轮，电机仍然驱动滚筒转动，向车轮 施加一个与制动力矩方向相反的转矩， 直至受检车轮被制动住停止转

17、动，滚筒相 对车轮滑转时（接近抱死状态），电机才停止转动，截断滚筒的驱动力。此时， 测力传感器测得的力值即是该检测条件下的车轮最大制动力。3.1.2 驱动装置驱动装置由电动机、减速器和链传动组成。电动机经过减速器两级减速后驱 动（或再通过链传动）主动滚筒，主动滚筒通过链传动带动从动滚筒旋转。制动检 测台测试车速都很低，且滚筒的直径较小，因此驱动电动机的功率较小，在此可 选用功率为 11k11kW W的交流同步电机。减速器的作用是减速增矩，其减速比根据电动机的转速和滚筒测试转速确定。由于测试车速低，滚筒转速也较低，一般在 40-IOOr40-IOOr /minmin 范围因此要求减速器减速比较大

18、，一般采用两级齿轮减速或一级蜗 轮蜗杆减速与一级齿轮减速。卡丁车制动性能测试20114439 周少杰83.1.3 滚筒组每一车轮制动力测试单元设置一对主、从动滚筒。每个滚筒的两端分别用滚 动轴承与轴承座支承在框架上，且保持两滚简轴线平行。滚筒相当于一个活动的 路面，用来支承被检车辆的车轮，并承受和传递制动力。滚筒直径与两滚筒间中 心距的大小，对试验台的性能有较大影响。滚筒直径增大有利于改善与车轮之间 的附着情况，增加测试车速，使检测过程更接近实际制动状况。 但必须相应增加 驱动电机的功率。而且随着滚筒直径增大，两滚筒间中心距也需相应增大，才能 保证合适的安置角。这样使试验台结构尺寸相应增大，制

19、造要求提高。因此选用 的滚筒直径为 240mm240mm。从动滚筒与主动滚筒中心距为 400mm400mm。3.1.4 第三滚筒设在主从滚筒间的直径较小的滚筒成为第三滚筒。其既可自转，又可借支臂上下摆动，平时由弹簧使其保持在最高位置，受检时受检车轮将其压下，支臂弹 簧就使第三滚筒与车轮保持可靠接触， 受检车轮带动第三滚筒一起转动。第三滚 筒上有转速传感器，可获知时间车轮的转动状况。当左右车轮转速在允许范围内 达到转速相等时，开始制动受检车轮，车轮转速下降至接近抱死时，制动台控制 系统根据传感器发出的相应信号便立即停止驱动电机转动，截断主动滚筒的动 力，反正主动滚筒继续旋转剥伤轮胎和保护驱动电机

20、。受检车轮未制动减速之时，滚筒时间车轮和第三滚筒线速度一致，均等于主 动滚筒的驱动速度，主动滚筒的驱动速度是由驱动装置确定， 为恒定值。在时间 车轮制动减速后，就会相对主动滚筒产生滑移，第三滚筒线速度与受检车轮一致，由此可确定受检车轮制动时的转动状况，计算出受检车轮滑移率（主动滚筒线速度- -受检车轮线速度）/ /主动滚筒线速度。3.1.5 制动力测量装置制动力测量装置主要由测力杠杆和传感器组成。测力杠杆一端与传感器连 接，另一端与减速器壳体连接，被测车轮制动时测力杠杆与减速器壳体将一起绕 主动滚筒（或绕减速器输出轴、电动机枢轴，轴线摆动。传感器将测力杠杆传来 的、与制动力成比例的力（或位移）

21、转变成电信号输送到指示、控制装置。10 417651.传感器 2电动机 3减速器 4.测力杆 5链传动 6从动滚筒 7第三滚筒 8.主动滚筒 9.框架图 6 车轮制动力测试单元卡丁车制动性能测试20114439 周少杰93.2 检测台功能(1)检测台能够提供驱动小车的动力，使小车模拟其在路面行驶(2)能够检测小车左右轮的转速大小(3)有独立调整左右车轮转速的功能(4) 能够显示小车左、右轮制动时的制动力3.3 工作原理及工作步骤被测车辆先由举升装置放在在测试台上； 然后由制动台检测其制动性能，测 力滚筒支撑被测车辆的左、右车轮，此时小滚筒( (测转速得第三滚筒) )被车轮下压，其表面与车轮表面

22、紧密接触。制动试验台接通电源，测力滚筒在电机驱动下转动，并以一定速度(-(-般为 2.5km/h)2.5km/h)带动被测车辆车轮转动，同时小滚筒也在车轮的带动下转动；当左右轮转速达到 要求的相同转速时开始踩下制动踏板，车辆制动开始，此时通过触发程序采集模块实现制动力传感器和磁电开关转速传感器采集的同步性和对应性采集制动力，采集卡在检测软件程序驱动下对左、右车轮制动力信号和转速信号进行同步采 集，并将信号输入计算机，通过 labviewlabview 开发的虚拟仪器后面板对信号进行处理、运算分析，得出制动力、制动速度、制动时间等性能参数，然后存储数据并在虚 拟仪器前面板中实现动态显示。检测系统

23、工 作流程图如图 7 7 图所示。图 7 检测系统工作流程图3.3.1 检测时力学原理分析进行车轮制动力检测时，被检汽车驶上制动试验台，车轮置于主、从动滚筒 之间，放下举升器（或压下第三滚筒，装在第三滚筒支架的行程开关被接通）。通 过延时电路起动电动机，经减速器、链传动和主、从动滚筒带动车轮低速旋转，待车轮转速稳定后，测得车轮拖滞力。接着，驾驶员踩下制动踏板，车轮在滚筒 上的受力如图 2.3-1.2.3-1.所示。当汽车制动时，各轴车轮都产生制动效应。受检轴车轮将对滚筒产生制动阻力，滚筒则卡丁车制动性能测试20114439 周少杰10对车轮作用反作用力 F1 与 F2 （如下图所示）。驱动滚筒

24、的电机功率是根据车轮对滚筒的最 大制动力和滚筒的线速度选择的，它足以克服车轮制动时的阻力。在整个制动过程中，滚筒对车轮的反作用力与车轮的制动力相平衡。因此，通过测量装置测量滚筒制动力矩的反力 F1 和 F2 的代数和，即为受检车轮的制动力的值。q-AKq-AK动谁简中心OO-主劫議简屮心牛轮屮心图 8 车轮受力图车轮与主、从动滚筒都保持接触是制动测试的初始状态，称为稳定状态。检测时,滚筒的线速度（25km/h25km/h）很低，略去制动时车轮的惯性力矩和滚动阻力矩，平衡 方程为：（N- N2）sina （F1F2）cosa- FN= 0（N1N2）cosa -（F- F2）sin a - GN

25、= 0Mr- （Fr F2）R = 0卄亠.L其中，a =arcsin-2（R + r）式中：N2,N2, N1N1主、从动滚筒作用于车轮的法向力；F2F2，F1F1主、从动滚筒作用于车轮的切向力；FNFN非测试轴（其轮与地面附着）对测试车轮的水平作用力；卡丁车制动性能测试20114439 周少杰11GNGN 轮载质量的重力载荷；MTMT车轮所受制动力矩；R R 车轮半径；a 安置角；L L 滚筒中心距；r r 滚筒半径。若车轮与滚筒间的附着系数得到充分利用，且均为，则 F1F1、 F F 2 2 的最大值分别为 F1F1 max=N1max=N1 , F F 2 2 max=N2max=N2

26、，代入方程组(2-1)(2-1)解得：GN(sin a- cosa) FN(cosa sina)(12)s in 2aGN(sin a cosa) - FN(cosa - sin a)(12)s in 2a车轮所受最大制动力为：2 5 3(1(：爲在 F1F1、F2F2 形成的反作用力矩作用下，减速器壳体与测力杠杆一起朝滚筒转动 相反方向摆动，测力杠杆一端的力或位移经传感器转换成与制动力大小成比例的 电信号。从测力传感器送来的电信号经放大滤波后， 送往 A A/ D D 转换器转换成相应 数字量，经计算机采集、存贮和处理后， 对制动力一时间曲线进行分析，就可以 得到最大制动力等与制动性能相关的

27、参数。卡丁车制动过程的加速度、瞬时速度 曲线如图 9 9 所示。3.3.2 检测台工作步骤反力式滚筒汽车制动性能试验台的工作过程如下:(1)(1)左电机启动正转；(2)(2)右电机启动正转；NiN2图 9 卡丁车制动过程的加速度、瞬时速度曲线卡丁车制动性能测试20114439 周少杰12(3)(3)测试左右轮转速，使左右轮达到等速；(4)(4)踩刹车，测两轮最大制动力；(5)(5)当滑移量达到设定值时，停两电机； 当转速为零( (约停机后 3s)3s)时，两电机反转；3 34s4s 后停两电机；在制动过程中，当左、右车轮制动力的值大于某一值时，计算机即开始采集 数据。在制动过程中，第三滚筒的转

28、速信号由传感器转变成电信号后输入计算机，计算车轮与滚筒之间的滑差率( (车轮与滚筒线速度之差/滚筒线速度100100 %) )，当 滑差率达到一定值( (如 2525%) )时，计算机发出指令使电动机停转。检测过程结束，车辆即可驶出制动试验台。4.卡丁车制动检测系统测试部分设计方案4.1 检测系统简介检测系统如图 1010 所示检测部分主要功能是检测制动力和车轮转速，并将这些被测量转化为计算机 能够处理的数字信号。因此检测系统主要包括以下几部分：(1)传感器部分，包括测力传感器和转速传感器；(2)信号调理部分；(3)数据采集模块；(4)总线；(5)PCPC 机及显示指示部件。检测系统设计一方面

29、要满足系统精度要求，另一方面要考虑经济型。在满足 系统功能要求的前提下，尽量选取技术较成熟且市场价格较低的部件。图 10 系统结构图4.2 传感器选型与确定传感器的确定是设计检测系统的第一个环节，其主要作用是将感知的被测非 电量按一定的规律转化为某一种量输出，通常是电信号。选用传感器遵循以下原则：1 1 具有合适的量程。量程是指测量范围上限和下限的代数差。卡丁车制动性能测试20114439 周少杰132 2 灵敏度高。传感器输出量的变化值与相应被测量的变化值之比为其灵敏度。3 3 分辨力大。传感器在规定测量范围内可能检测出的被测量的最小变化量称为 分辨力。4 4 误差较小。误差是指测量值与真实

30、值之间的误差。它反映传感器的主要性能参数之一，它本质上反映了传感器的精度、准确性。误差越大，即表示准确 度越低；反之亦然。故它要求选择传感器时需考虑误差的因素。5 5重复性好。要求重性较好即是反映随相对于时间的稳定性，可以通过对被测 量对象多次、重复测量来进行计算误差的方法来反映。6 6线性度好。线性度即是指其输入输出关系曲线与某一内在直线偏差的程度。 线性度若较好，则可以通过多种数据融合技术进行补偿从而改善传感器的性 能。7 7过载承受能力较强。过载承受能力即是在传感器技术指标允许的范围内加载在传感器上但不发生性能永久性变化的被测量的最大值。通常在实际选择中，过载量不要超过传感器的规定数值即

31、可。8.8. 响应迅速。响应是否迅速主要由响应时间来决定，它是由被测对象受到激励引起变化，传感器输出上升到其最终规定值时所需要的时间。9.9. 可靠性好。在规定条件下，传感器正常工作的可能性。综合考虑上述因素，以国家标准为依据，选出相应传感器以满足检测系统对 制 9 9动力、转速等参数的检测要求。4.2.1 制动力传感器目前国内外测力传感器，有筒式、柱式、轮辐式、板环式、梁式、S S 型、桥式等多种类型。S S 型双孔测力传感器具有体积小、稳定性好、输出信号大、灵敏度 咼、抗侧向力强、粘贴方便、易于加工，各项技术指标 （线性、重复性、滞后性、 蠕变性）在满量程状态下测量结果均可达到 0.030

32、0.030 %之内。在检测车辆左、右轮制动力中，采用 S S 型拉压力传感器。其主要特点：承受 拉、压力均可，精度高、结构紧凑。根据制动力特点，选 LYS-41LYS-41 型电阻应变式称 重传感器来测量制动力的大小。该种传感器为应变电阻拉压传感器， 既可以测量 拉力，也可以测量压力的大小，具有优良的静态性能和良好的动态性能。LYS-41 传感器参数如下表 1 所示表 1 LYS-41 传感器参数型号LYS-41LYS-41量程0-5000N0-5000N传感器非线性 0.050.05% % FSFS传感器重复性 0.050.05% % FSFS传感器迟滞 0.050.05% % FSFS零点

33、温度影响 0.050.05% % FS/10FS/10C （在 0 0 7070r 范围灵敏度2.02.0 mV/VmV/V输入阻抗380380 1010 Q输出阻抗350350 3 3 Q输入电压12VDC12VDC输出电压0 020mV20mV卡丁车制动性能测试20114439 周少杰14传感器利用电阻应变原理构成，拉压传感器由 S S 型弹性元件和电阻应变片组 成，利用电阻应变原理测量制动力大小， 如图 1111 所示，四片电阻应变片对称地粘 贴在 S S型弹性体孔上、下侧，在电路上连接成“惠斯登”电桥。在未加载时电桥 处于平衡状态，无电压信号输出；当受力时，弹性梁变形，其相对变形大小正

34、比 于该处载荷大小，此时四片电阻应变片同时产生变形， 它们的阻值也相应地发生 变化。4.2.2 转速传感器制动检测台中，由第三滚筒检测车辆左、右轮转速，进而计算车速。转速传 感器在检测系统中用来测量车轮的转速，将转速变换为与其有一定函数关系的所接近开关，工业自动控制系统常用的实现检测、 控制作用的开关器件。这种 传感器结构简单、结实可靠，无接触运动件，无火花和无压力，抗干扰强，寿命 长。根据其工作原理， 接近开关传感器有高频振荡式、 电容量式、 磁式和光电式（含射线式） 。根据检测中要求工作可靠，系统采用磁电开关式，选用Schneider-Schneider-施耐德XS4P08NA34XS4P

35、08NA34 型磁电开关传感器。其参数见表 2 2。表 2 XS4P08NA340 型磁电开关传感器主要参数型号Schneider-Schneider-施耐德 XS4P08NA34XS4P08NA34 型传感器类型管状接近开关工作频率（HzHz）50005000检测距离（mrjmrj）2.52.5取大负载（mAmA200200指示灯LEDLED 显示电路类型三线 NPNNPN直径（mrmr）i i8 8输入电压类型直流温度范围（F F）-13-176-13-176接线方式电源（+ +）红线;输出（+ +）黄线;电源（- -）绿线;输出（- -）白线卡丁车制动性能测试20114439 周少杰15

36、其工作原理：如图 1212 所示，待测量滚筒（试验台第三滚筒）是空心滚筒，它的 外圆一端均布 z z 个小圆孔（滚筒上分布 1212 个小圆孔），磁电开关传感器固定在空心 滚筒侧面，滚筒以转速为 n n 旋转时，当非孔部分经过磁电开关时，开关闭合，当 小圆孔部分经过磁电开关时，开关打开。当空心滚筒旋转时即可测得脉冲频率 f f， 即确定滚筒的转速 n n。输出信号的频率与转速关系为：60f6own=-=i2K式中：n n-第三滚筒转速，r r/minmin；f f 传感器的脉冲频率，HzHz;w w-第三滚筒的角速度，radrad / s s;z小圆孔个数。4.3 信号调理模块信号调理电路是检

37、测系统的组成部分。它的输入是传感器的输出电信号，输 出为适合传输、显示、记录或者能更好的满足后续标准设备或装置要求的信号。信号调理电路在检测系统中的作用至关重要，是决定检测结果的关键环节，影响系统的检测精度。该检测系统中，制动力检测 S S 型拉压力传感器的输出信号为模 拟+V0,02图 12 车轮转速测量原理图其输出波形如图 1313 所示。图 13输出波形图卡丁车制动性能测试20114439 周少杰16信号，其经过由放大电路、滤波电路、线性隔离电路等组成的调理电路，达到 数据采集卡输入信号的要求。转速检测磁电开关传感器的输出信号为低电压方波 信号，其调理电路需要经过滤波电路、放大电路、数字

38、光电隔电路，转化成数字 信号便于米集卡米集。在此选择 CM360CM360 型八通道信号调理器。其性能参数如表 4 4 所示。表 4 CM3608 型八通道信号调理器型号CM3608CM3608供电电压10DVC10DVC输出电压范围 10V10V放大增益500500工作环境温度0-700-70 C截止频率1KHZ1KHZ4.4 数据采集模块在检测系统中，采集卡的是主要的硬件组成之一，起着桥梁的作用即是将传 感器感受的信号输入 PCPC 机中，从而可以实现基于 P P（机的虚拟仪器系统检测。检测 系统中所用的采集卡为美国国家仪器公司生产的 Pad.Pad. 60166016 采集卡，该卡为 U

39、SBUSB 接口，信号输入接线部分采用螺丝接线方式，因此它具有即插即拔，接线方便的特点。主要参数见表 3.4-1.3.4-1.采集卡的组成部分可分为三大模模块： 数字和计数模 块、模拟模块和扩展模块。这三大模块分别用于数字信号采集与控制、计时，模 拟信号采集与控制及相关功能扩展。总线类型USB触发类型数字模拟输入采样率200kS/s模拟输入分辨率16bits模拟输入通道数16 路最大输入电压范围-10V 10V最大电压输入范围-50Mv50mV数字 I/O 通道数32 条数字 I/O 线数字 I/O 分辨率24bits数字 I/O 最大里程0V5V数字 I/O 定时2 个计数器/定时器4.5

40、总线总线是模块与模块之间或者设备与设备之间传送信息的一组公用信号线， 是 系统在主控制器（模块或设备）的控制下，将发送器（模块或设备）的信息准确地传 送给某个接收器（模块或设备）的信号通路。目前，LabVIEWhLabVIEWh 支持以下 5 5 种接口设 备总线方式：串口总线、GPIBGPIB 总线、PXIPXI 总线、VXIVXI 总线和 PCIPCI 总线。USUS 总、线通用串行总线具有传输速率高、支持异步和等时传输等特点，适合卡丁车制动性能测试20114439 周少杰17于大数据量、数据传输速率要求比较高的数据传输场合。以其使用方便、传输速度快、即插即用、通用性强、扩展性好和性价比高

41、等优点得广泛的应用。在检测 系统中采用的是 PCPC DADA 係统结构，选用 USBUSB 接口数据采集卡。LabVIEWLabVIEW 软件和 USBUSB 数据采集卡相结合实现数据采集和显示系统，将充分发挥两者的优点口。4.6 PC 机的选用PC机为检测系统的数据运算、分析、结果显示、存储的物理执行机构。该检测系统选 用 IBM 公司的便携式 PC 机 IBM ThinkPad 系列机型，该系列机具有较高的工作稳定性、运算 和处理性能也较好、抗振性能较优等特点。5. 检测系统的软件设计检测系统软件是制动检测系统的运算、分析核心，由检测系统标定模块和功 能子模块组成。标定模块包括：制动力测

42、量标定，转速测量标定。在试验前用于 修正检测系统测量误差。功能子模块包括：数据采集和运算模块、显示模块、数 据存储模块、数据回放与复位模块、数据分析处理模块、打印模块组成，功能模 块在制动测试过程中构成检测系统的一部分。软件系统的工作流程图如图 1414 所示。左轮左轮转速信号1制动力值号衣轮转速信号4I-即时左轮初逋度KTST右轮制动力右轮初速度据显示棋块数据显示棋块|数期显示複块数据显示根块图 14 系统软件工作流程图运行检测系统软件，判断开“停止”按钮的值，即判断是否点击“停止”按ZT数据分斩播块*数据分析模块-J停止按讯信号采集卡丁车制动性能测试20114439 周少杰18钮的操作，若有点击“停止”按钮的操作，为“00值，系统运行就停止：若无点卡丁车制动性能测试20114439 周少杰19击“停止”按钮的操作，为“ II值，则可以继续运行。接下来采集信号，左、右 轮制动力信号为一组，为模拟信号；左、右轮转速信号为另一组，为数字信号。 为了使采集的信号保持时间上的一致， 通过数字触发的方式来采集四路信号， 首 先由一个数组采集一路数字信号，同时由该路数字信号触发另一路数字信号采集 和一组模拟信号的采集（数字信号有两路，选其中一路