反力滾筒式制動試驗臺設(shè)計

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反力滾筒式制動試驗臺設(shè)計院系名稱： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級： 汽車服務(wù)工程 10-1 班 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 副教授 二○一四年四月目 錄第 1 章 緒論1.1 汽車制動性能檢測設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀1.2 本設(shè)計的目的和意義1.3 設(shè)計方案的選定1.4 本設(shè)計的主要內(nèi)容和技術(shù)路線1.4.1 設(shè)計的主要內(nèi)容1.4.2 設(shè)計的技術(shù)路線第二章 制動試驗臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 主要參數(shù)的設(shè)計2.1.1 滾筒直徑的選擇2.1.2 滾筒長度的選擇2.1.3 滾筒轉(zhuǎn)速的選擇2.1.4 車輪與滾筒間附著系數(shù)的選擇2.1.5 最佳安置角的選擇2.1.6 滾筒中心距的確定2.2 鏈輪的設(shè)計2.3 電機(jī)的選擇2.4 減速器、聯(lián)軸器選取2.4.1 減速器的選取2.4.2 聯(lián)軸器的選擇2.5 機(jī)架的設(shè)計2.5.1 機(jī)架的設(shè)計2.5.2 機(jī)架和地面的安裝形式2.6 舉升器的設(shè)計2.6.1 舉升機(jī)各部分尺寸2.6.2 升降機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)形式和運動機(jī)理第 3 章 其他部件的選取3.1 傳感器的選取3.1.1 轉(zhuǎn)速傳感器的選擇3.1.2 壓力傳感器的選擇3.2 制動裝置的選擇第 1 章 緒 論1.1 汽車制動性能檢測設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀隨著我國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展以及高速公路、高等級公路的大規(guī)模建設(shè)，車輛密集化和車輛高速化對車輛的制動系統(tǒng)提出了更高要求。對車輛安全性能的研究揭示，在道路交通事故中大約有 10%的事故是由于車輛在制動一瞬間偏離原定軌道或甩尾產(chǎn)生的，因而探討各種高性能制動系統(tǒng)和完善制動性能是促進(jìn)汽車工業(yè)發(fā)展的重要措施之一。汽車制動防抱死系統(tǒng) ABS（Anti-lock Braking System） ，簡稱 ABS。就是為適應(yīng)這一要求迅速發(fā)展起來的。ABS 是在車輛制動過程中防止車輪抱死造成輪胎在地面上打滑的一種機(jī)電一體化控制裝置。ABS 可以明顯提高制動過程中的操縱穩(wěn)定性并同時縮短制動距離，大大提高了行駛安全性，是一種主動安全性技術(shù)。制動性能是汽車在行駛中能人為地強(qiáng)制降低行駛速度并根據(jù)需要停車的能力，是汽車的重要性能之一，制動性能的優(yōu)良與否直接關(guān)系到汽車行車的安全性。資料表明，因制動不良而導(dǎo)致的道路交通事故占事故總數(shù)的 l/3。汽車的制動性不僅取決于制動系的性能，還與汽車的行駛性能、輪胎的機(jī)械特性、道路的附著條件以及與制動操作有關(guān)的人體工程特性有密切關(guān)系。因此，汽車的制動性能的檢測為其制動性能試驗研究和生產(chǎn)檢測提供了條件，為改進(jìn)驅(qū)動橋總成制造裝配工藝、提高制動性能提供了指導(dǎo)。隨著電子技術(shù)及機(jī)械加工工業(yè)的發(fā)展，在傳統(tǒng)檢測方法的基礎(chǔ)上，逐步發(fā)展成現(xiàn)代汽車診斷與檢測技術(shù)。汽車檢測通常指使用現(xiàn)代檢測技術(shù)和設(shè)備，結(jié)合計算機(jī)、自動控制等高新技術(shù)來檢測汽車技術(shù)狀況，它是以工程數(shù)學(xué)、故障物理、可靠性理論、電子學(xué)和電子技術(shù)、信息控制理論等為基礎(chǔ)的一門綜合性應(yīng)用科學(xué)。汽車檢測對于保證交通安全，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，提高運輸能力和降低成本都具有重要意義。因此選擇汽車性能檢測作為研究課題是很有現(xiàn)實意義的。車輛的制動性能是車輛綜合性能檢測中重要的檢測項目，制動性能的好壞直接影響到行車安全和運輸效率，做好車輛的制動性能檢測尤其重要。我國在汽車制動性能測試設(shè)備經(jīng)歷了從無到有，從小到大；從引進(jìn)技術(shù)、引進(jìn)設(shè)備，到自主研究開發(fā)推廣應(yīng)用；從單一性能檢測到綜合性能檢測，取得了很大的進(jìn)步。與此同時，相應(yīng)的法律法規(guī)建設(shè)也逐步完善，出臺了有關(guān)的車輛檢測國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)汽車制動性能測試設(shè)備根據(jù)汽車制動性能檢測方法分為兩大類:路試法和臺試法。臺試法：室內(nèi)模擬試驗臺。室內(nèi)模擬試驗臺是最早投入實際應(yīng)用的汽車性能測試設(shè)備之一，歷史悠久，技術(shù)上比較完善，實際使用效果和國外先進(jìn)試驗臺相比差距不大，現(xiàn)在基本上都可以取代國外進(jìn)口設(shè)備，這方面的代表有山東威達(dá)、深圳大雷公司等。如今汽車制動性能試驗臺國內(nèi)已自給有余，而且產(chǎn)品類型多樣。我們雖然取得了很大的進(jìn)步，但與世界先進(jìn)水平相比，還有一定的距離。臺試法的主要優(yōu)點是能迅速、準(zhǔn)確地檢測制動性能，不受氣候條件限制，試驗重復(fù)性較好，能定量地指示各輪的制動力或制動距離，有利于分析前后軸制動力的分配及每軸制動力的平衡狀態(tài)，制動協(xié)調(diào)時間等參數(shù)，給故障診斷提供可靠的依據(jù)。所以臺架試驗檢測已成為汽車診斷與檢測最常用的方法。制動試驗臺按不同的分類方法，可以分出不同的類型。常見的分類方法有：按試驗臺測量原理不同，可以分為反力式和慣性式兩類；按試驗臺支撐車輪形式不同，可分為滾筒式和平板式兩類；按試驗臺檢測參數(shù)不同，可分為測制動力式、測制動距離式和測多功能綜合式三類；按試驗臺測量裝置至只是裝置傳遞信號方式不同，可分為機(jī)械式、液壓式和電氣式三類；按試驗臺同時能測車軸數(shù)不同，又可分為單軸式、雙軸式和多軸式三類。目前國內(nèi)大量使用的是滾筒反力式汽車制動檢驗臺，最近幾年平板式汽車制動試驗臺也陸續(xù)在小車線上被采用。與滾筒反力式汽車制動試驗臺不同。平板式制動檢驗臺是一種動態(tài)檢測儀，能同時對汽車的四個車輪作動態(tài)測試，特別適用于現(xiàn)代轎車的檢測。測試時，車輛是以一定的速度駛上平板，實施制動，然后通過傳感器的測量機(jī)構(gòu)測取各輪的制動力和輪重。由于車輛在平臺上的測試過程是在動態(tài)下進(jìn)行的，故能比較實際地反映出車輛的制動性能。此外，平板式制動臺也可用于檢測摩托車的制動性能。汽車平板式制動檢驗臺雖然解決了滾筒式制動臺存在“運動狀態(tài)不一致（即未考慮由于車輛制動而引起的動態(tài)軸重變化） 、滾筒對輪胎包角影響測力的大小、不能同時對前后橋進(jìn)行測試”等缺陷，但是由于其對檢測站而言，仍存在對車輛類型的測試范圍?。ㄟm應(yīng)性?。?、制動初速度不易控制、工位布置空間大、對軸距變化大、多軸汽車的檢測不方便等原因，因此，滾筒反力式汽車制動檢驗臺在國內(nèi)仍是發(fā)展的方向。特別是單軸反力滾筒式制動試驗臺應(yīng)用最為普遍，國內(nèi)外汽車檢測站所用制動檢測設(shè)備多為這種形式。例如，前蘇聯(lián)在20世紀(jì)90年代有90%的制動檢測設(shè)備為反力滾筒式制動試驗臺；在日本，反力滾筒式制動試驗臺是被運輸大臣批準(zhǔn)的制動檢測設(shè)備；我國目前生產(chǎn)和使用的制動試驗臺也絕大多數(shù)為反力滾筒式制動試驗臺。1.2 本設(shè)計的目的和意義汽車是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，在運行當(dāng)中，各個總成之間都在運動，隨著時間的推移，各系統(tǒng)的技術(shù)狀況都會發(fā)生變化，其技術(shù)狀況將不斷惡化，造成汽車的各種性能的下降，從而使其發(fā)生故障的機(jī)會逐漸增加，造成交通安全隱患的大量聚合。隨著道路質(zhì)量的提高和高等級公路及高速公路的飛速發(fā)展，汽車行駛速度愈來愈快，因此對汽車各種性能及檢測標(biāo)準(zhǔn)的要求愈來愈嚴(yán)格，這也是我此次設(shè)計反力滾筒制動試驗臺的目的所在。設(shè)計制動試驗臺意義主要是通過對反力滾筒制動試驗臺的工作原理、使用方法、結(jié)構(gòu)組成等的研究，設(shè)計出相應(yīng)的反力滾筒制動試驗臺，并應(yīng)盡量減小測量的系統(tǒng)誤差。反力式滾筒制動試驗臺是汽車制動性能檢測應(yīng)用較為廣泛的檢測設(shè)備，通過對滾筒制動試驗臺的結(jié)構(gòu)參數(shù)、測試控制單元等幾方面的分析，找出影響制動試驗臺檢測結(jié)果的因素。還有從反力滾筒制動試驗臺的設(shè)計中，掌握汽車制動性能檢測的方法，鍛煉自己對所學(xué)知識進(jìn)行綜合運用及良好的調(diào)研分析、工程設(shè)計、計算機(jī)繪圖的能力。1.3 設(shè)計方案的選定制動試驗臺常見的分類方法有：按測試原理不同，可分為反力式和慣性式兩類；按試驗臺支承車輪形式不同，可分為滾筒式和平板式兩類；按檢測參數(shù)不同，可分為測制動力式、測制動距離式和綜合式三種；按試驗臺的測量、指示裝置傳遞信號方式不同，可分為機(jī)械式、液力式和電氣式三類；按試驗臺同時能測車軸數(shù)不同，可分為單軸式、雙軸式和多軸式三類。目前應(yīng)用較為廣泛的是滾筒反力式汽車制動試驗臺，其測試條件固定、重復(fù)性好、結(jié)構(gòu)簡單、操作安全性能好，是我國各類檢測站檢測汽車制動性能的主要設(shè)備。滾筒反力式制動試驗臺主要由驅(qū)動裝置、滾筒裝置、測量裝置、舉升裝置和指示與控制裝置等組成。1.驅(qū)動裝置由電動機(jī)、減速器和鏈傳動機(jī)構(gòu)組成。電動機(jī)經(jīng)過減速器內(nèi)的二對圓柱齒輪的兩級傳動后驅(qū)動主動滾筒，主動滾筒又通過鏈傳動機(jī)構(gòu)帶動從動滾筒旋轉(zhuǎn)。減速器殼體為浮動連接，兩端通過軸承定位。本設(shè)計所采用的是二級齒輪減速，根據(jù)設(shè)計的方案，要求變速箱殼體浮動，用于檢測制動力，電動機(jī)固定，保障其穩(wěn)定工作，從而要求變速箱的輸入軸與輸出軸同軸。2.滾筒裝置滾筒組相當(dāng)于一個活動的路面，來承載被檢的車輛，承受和傳遞制動力。車輪制動力測試單元由一對直徑相同的主、從動滾筒組成。每個滾筒的兩端分別用滾動軸承與軸承座支承在框架上，且保持兩滾筒軸線平行。3.測量裝置制動力測量裝置主要由測力杠桿和測力傳感器組成。測力杠桿一端與傳感器連接，另一端與減速器殼體連接。測力杠桿固定在減速器殼體上，被測車輪制動時，當(dāng)浮動的減速器殼體移動時，測力杠桿與減速器殼體將一起繞變速箱輸出與輸入的軸線擺動，測力杠桿的前端此時也隨之移動。安裝在測力杠桿前端的傳感器，能把測力杠桿的移動或力變成反映制動力大小的電信號，送入指示與控制裝置中去。傳感器有自整角電機(jī)式、電位計式、差動變壓器式或電阻應(yīng)變片式等多種類型。4.舉升裝置該裝置由舉升器、舉升平板和控制開關(guān)等組成。舉升器有液壓式、氣壓式和電動式等多種形式。舉升裝置的功用是便于汽車平穩(wěn)的出入制動實驗臺。5.指示與控制裝置試驗臺的指示與控制裝置主要由單片機(jī)、放大器、A/D 轉(zhuǎn)換器、數(shù)字顯示裝置等組成。從測力傳感器送來的電信號．經(jīng)傳輸調(diào)理，放大濾波后，送往 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，經(jīng)單片機(jī)采集、存儲和處理后，檢測結(jié)果由數(shù)碼管顯示。經(jīng)過調(diào)研以及資料收集，設(shè)計制動試驗臺為反力滾筒式，能夠?qū)崿F(xiàn)對大中小型汽車進(jìn)行制動力檢測，試驗臺長 3.2m、寬 1.5m 左右，滾筒直徑 250mm 左右，至少能夠承受 8000kg 的載荷?？紤]反力滾筒式制動試驗臺的這些參數(shù)，通過 GB/T 13564-2005《滾筒反力式汽車制動試驗臺》參考，額定承載質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可為 3 t、10 t、13 t，測試速度≥2.2km/h，滾筒直徑≥240mm，主、從動滾筒高度差 0~30mm[3]。對于本設(shè)計來說，選定參數(shù)：額定承載質(zhì)量 10t，測試速度為 2.2km/h，滾筒直徑為 245mm，滾筒長度取決于受檢車輛的結(jié)構(gòu)參數(shù)及試驗臺的通用性，因為汽車的輪距大致在1200~1800mm 之間，故滾筒長度通常取 700~1000mm，從減少試驗臺體積考慮，考慮輪距對滾筒的影響，最后選取滾筒長度為 850mm。滾筒與汽車輪胎間的附著系數(shù)將直接影響制動試驗臺所能測得的制動力大小，為了增大滾筒與輪胎間的附著系數(shù)，滾筒表面都進(jìn)行了相應(yīng)加工與處理。目前常見的滾筒表面大致有兩種：（1）表面有軸向槽的齒式滾筒；（2）表面涂復(fù)粘接劑和砂輪砂的粘砂式滾筒。這兩種滾筒各有優(yōu)缺點，如表 1.1 所示。表 1.1 滾筒表面材料比較齒槽式 粘砂式干態(tài) 0.6~0.8 0.85~0.9附著系數(shù)濕態(tài) 0.5?0.7?附著系數(shù)在一周期內(nèi)的變化 周期性跳躍變化 基本沒變化環(huán)境適應(yīng)性 易清除粘附污物 不易清除制造工藝性 較簡單 較復(fù)雜使用壽命 較長 中等（可修復(fù)）考慮使用環(huán)境、使用條件和實驗實驗精度，本試驗臺選用表面有粘砂式滾筒。1.4 本設(shè)計的主要內(nèi)容和技術(shù)路線1.4.1 設(shè)計的主要內(nèi)容本課題的任務(wù)是設(shè)計一個滾筒反力式制動試驗臺，主要對其機(jī)械部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，其主要內(nèi)容有：（1）研究反力滾筒制動試驗臺的組成、結(jié)構(gòu)并設(shè)計；（2）機(jī)械裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計；（3）驅(qū)動裝置的選擇；（4）測量與指示裝置原理分析；（5）對反力滾筒制動試驗臺結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。1.4.2 設(shè)計的技術(shù)路線由設(shè)計的主要內(nèi)容并對其進(jìn)行研究分析，可得出制動試驗臺的基本技術(shù)路線，技術(shù)路線如圖 1.2 所示。調(diào)研、查找資料擬定設(shè)計方案并進(jìn)行可操作性分析反力滾筒式制動試驗臺總體計算設(shè)計舉升裝置 驅(qū)動裝置 滾筒裝置 測量裝置 指示與控制裝置反力滾筒式制動試驗臺整體性能分析繪制整體裝配圖、零件圖及設(shè)計說明書圖1.2 技術(shù)路線第 2 章 制動試驗臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 主要參數(shù)的設(shè)計2.1.1 滾筒直徑的選擇目前制動試驗臺多采用滾筒中心距不可調(diào)式。因此，減小滾筒直徑，可使車輪在試驗臺上的安置角增大，增加試驗臺的穩(wěn)定性，提高車輪與滾筒間的附著力，節(jié)省驅(qū)動電機(jī)功率。但滾筒直徑不能過小，否則車輪的滾動損耗將明顯增加?？紤]到試驗車速低，一般小于 2~2.5km/h，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，測試速度≥2.2km/h 此時滾動阻力不是主要因素，故通常選取較小的滾筒直徑。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，滾筒直徑≥240mm，本制動試驗臺選取滾筒直徑為 245mm。2.1.2 滾筒長度的選擇滾筒長度取決于受檢車輛的結(jié)構(gòu)參數(shù)及試驗臺的通用性，由表 2.1 受檢車輛參數(shù)表知汽車的輪距大致在 1200~1800mm 之間，故滾筒長度通常取 700~1000mm，從減少試驗臺體積考慮，考慮輪距對滾筒的影響以及車輪的寬度，最后選取滾筒長度為850mm。表 2.1 受檢車輛參數(shù)表車輛類型 車輛型號 輪距（ mm） 整備質(zhì)量（kg）長安 S460 1425/1435 1140哈飛駿意 1425／1435 1095微型車哈飛路尊小霸王 1430／1425 1235奇瑞 QQ6 1420／1420 990廣本歌詩圖 1650／1650 1755小型車起亞 K5 1601 1515雷克薩斯 1535／1540 1910奔馳 E 級優(yōu)雅型 1580／1599 1845大中型車捷豹 XF 風(fēng)華版 1559／1605 1690寶馬 7 系 1611／1650 2055幻影雙門轎跑車 1687／1671 2590豪華車型邁巴赫齊柏林 1675／1695 2855本田 CR-V 1565／1565 1634奧迪 Q5 1617／1613 1900SUV 型東風(fēng)裕隆大 7 智尊型 1610／1640 1960奧迪 A5 1590／1577 1750跑車 寶馬 6 系 1600／1657 21502.1.3 滾筒轉(zhuǎn)速的選擇滾筒轉(zhuǎn)速決定測試車輪轉(zhuǎn)速的高低，為使汽車測試時的條件最大限度地與使用條件一致，必須保證滾筒的線速度不致過低，否則，將使測試結(jié)果失真。但隨著測試車速的提高，試驗臺的驅(qū)動功率也隨之增加，因此還要考慮使用經(jīng)濟(jì)性。所以選擇試驗臺滾筒的線速度為 2.2km/h，也就是模擬汽車以 2.2km/h 的速度向前行駛。根據(jù)轉(zhuǎn)換公式 v=Ln 得，滾筒的轉(zhuǎn)速為 47.7r/min。2.1.4 車輪與滾筒間附著系數(shù)的選擇車輛在試驗臺上測試時，車輪與滾筒的接觸面積小于車輪與地面的接面積，且比壓增大。引起滾動阻力增加， 值下降。因此只有提高車輪與滾筒間的附著系數(shù)，才?能在滾筒式制動試驗臺上較真實地再現(xiàn)汽車在路面上的制動狀況。但 的提高受到滾?筒表層結(jié)構(gòu)和材料的限制，目前采用較多的是表面采用粘砂處理，其表面附著系數(shù)≥0.75，取附著系數(shù) =0.80。2.1.5 最佳安置角的選擇車輪在試驗臺上測試時的受力情況圖 2.1 所示。電機(jī)通過減速箱以力矩 、1Md分別驅(qū)動前后滾筒轉(zhuǎn)動。踩下制動踏板時，車輪受到制動器制動力矩 的作用，2Md T產(chǎn)生車輪與滾筒間的摩擦力即制動力 、 。在 、 的作用下，車輪有向后移動1F212F的趨勢。若車輪在兩滾筒上的安置角過小，車輪將離開前滾筒沿后滾筒滑移。若安置角足夠大，則 、 的水平分力可由作用力 、 的水平力平衡，使車輪在兩滾筒1F2 1N2上穩(wěn)定而不脫離前滾筒。由于車輪與滾筒的最大制動力與滾筒對車輪的法向反力之比等于車輪與滾筒間的附著系數(shù) ，故 即 [4]。???0tan?arctn0圖 2.1 穩(wěn)態(tài)下車輪受力情況根據(jù)力的平衡條件，可得：????0cossin;021021 ???????FNX（2.1）????0sincos;0021021 ??????kGFNY??（2.2）21?ktrFM（2.3）式中—為被測試車輪所受的制動力矩；tM、 —分別問為前后滾筒對于測試車輪的支持反力；1N2、 —分別為前后滾筒與車輪間的切向力，即制動力；它的大小應(yīng)該反映被F測試車輪制動器的制動力；—被測車輪的負(fù)荷；kG—被測車輪的半徑；r—安置角；0?假定車輪與滾筒間的附著質(zhì)量得以充分利用，并且兩滾筒附著系數(shù) 相同，則?和 的最大值應(yīng)為：1F2?21,NF?（2.4）式中—為車輪與滾筒間的附著系數(shù)；?將公式（2.4）整理得：??0201sinco?????kGN（2.5）??0202sin1cok（2.6）則試驗臺可能測得的最大的制動力為：?????020221max cos1sin????????kkGGNF（2.7）由公式（2.7）可見，影響試驗臺測試制動力的因素包括測試車輪輪荷 ，車輪kG與滾筒間的附著系數(shù) 和安置角 。?0?從圖2.1可知， 、 、 、 與 合力將兩車輪壓向后滾筒，使車輪有脫離1F21N2kG前滾筒的趨勢。隨著制動力矩 的增加、 將愈來愈大， 逐漸減少。當(dāng)TM21N時，即意味著車輪開始脫離前滾筒，此時 等于零。平衡方程式則改寫為：01?N 1F0sinco202???（2.8）ssin0202?kGNF（2.9）當(dāng)車輪抱死時， 代入公式（2.8） 、 （2.9） ，可得：?2?00maxsinco???k（2.10）此時，車輪在滾筒上制動時，則測得最大制動力為：00max2axsinco????kGF（2.11）由公式（2.11）中可知，其分母值總是大于 1。因此在車輪開始脫離前滾筒瞬間，試驗臺所測得的制動力始終小于 。為了提高車輪在試驗臺上的穩(wěn)定性，邊界?k條件是使車輪不脫離前滾筒，即要求 ，則由前式（2.5）可知，應(yīng)使：01?N。???0tan綜上所述，制動臺上所能測得的制動力要真實反映被測車輪本身產(chǎn)生的制動器制動力，受諸多因素影響。這些因素包括車輪輪荷、車輪安置角以及車輪與滾筒間的附著系數(shù)等。只有當(dāng)車輪在測試中，處于穩(wěn)態(tài)，且被測車輪處于以抱非抱死狀態(tài)，測得的制動力才較真實地反映了被測車輪的制動能力。又上面分析可知，車輪在滾筒上的安置角越小，獲得的測試能力越大。 越大則測試過程中的工作穩(wěn)定性越好。所0?0?以應(yīng)綜合兩方面的影響來選擇 角。但最大測試能力的獲得是以測試車輪工作穩(wěn)定0為前提的。參考得汽車輪胎直徑 d 在 430~650mm 之間。由 ；暫取 。??arctn0??350??（2.12）arcsinarcsin24560LLD??式中D—為滾筒的直徑；L—為滾筒的中心距；求得 L=513.3mm；暫取 520mm。由上式得 ，完全滿足條件，且可以保證汽車在制動時的穩(wěn)定性。035.2????2.1.6 滾筒中心距的確定當(dāng)測試車輪置于前、后兩滾筒間時。測試車輪半徑 與前后兩滾筒中心距 ，車RL輪在滾筒上安置角 的關(guān)系由前圖確定。即0??02sinLr???（2.13）對應(yīng)不同的車輪半徑 其 也應(yīng)不一樣。由于本試驗臺可以檢測不同尺寸的車輪，R所以不能保證所有尺寸的車輪到處于測試的最佳狀態(tài)。所以根據(jù)上面的分析計算了一個比較合適的中心矩，以適應(yīng)大多數(shù)車輪的要求，滾筒的中心矩最后選擇為400mm。2.2 鏈輪的設(shè)計 鏈傳動是屬于具有中間撓性件的嚙合傳動，它兼有齒輪傳動和帶傳動的一些特點，與齒輪傳動相比，鏈傳動的制造與安裝精度要求較低，鏈輪齒受力情況較好，承載能力較大，有一定的緩沖和減震性能，中心距較大而結(jié)構(gòu)輕便，與摩擦型帶傳動相比，鏈傳動的平均傳動比準(zhǔn)確，傳動效率稍高。鏈條對軸的拉力較小，同樣使用條件下結(jié)構(gòu)尺寸更為緊湊。此外，鏈條的磨損比較緩慢，并且能在惡劣條件下工作。在鏈條的生產(chǎn)與應(yīng)用中，傳動用短節(jié)距精密子鏈（簡稱滾子鏈）占有最主要的地位。通常，傳動功率 1000kw 以下，鏈速在 15km/h 以下。（1）根據(jù)滾筒的轉(zhuǎn)速，查機(jī)械設(shè)計手冊選取鏈輪的齒數(shù)為 17；（2）根據(jù)試驗臺的設(shè)計要求，實際傳動比 所以兩個鏈輪的齒數(shù)均為 17；1?i（3）鏈輪的轉(zhuǎn)速為滾筒的轉(zhuǎn)速，即 ；n=47.r/m（4）設(shè)計功率 ；dP4.5AdZmKP=（2.30）式中—工況系數(shù)；查得 ；AK1?AK—小鏈輪的齒數(shù)系數(shù)；查得 ；Z Z=—多排鏈排數(shù)系數(shù)；查得 [6]。mm2.3 電機(jī)的選擇電動機(jī)選取的計算，驅(qū)動功率與測試車速的關(guān)系為：?3672maxVFN?（2.45）式中—試驗臺上測出的最大制動力（N） ；maxF—測試車速（km/h） ；V—試驗臺傳動效率；T?又分析得max00294024098.cosincos35.817sin35.1kGF????????（2.46）kw max.36729TVNη ×==（2.47）此試驗臺用電動機(jī)為間歇工作，車輪制動時在短時間內(nèi)加于滾筒軸上的屬沖擊載荷，考慮載荷系數(shù) ，則所需電動機(jī)驅(qū)動功率為： ，其中 為總的1~.3k? ?kNd??傳動效率。kw 1.84.609dNk???（2.48）由 確定所選定電機(jī)型號，滿載轉(zhuǎn)速 ，以及額定功率 。dNeneN由以上計算結(jié)果得：所選電機(jī)型號為 Y132M-4，兩臺額定功率為 7.5kw 的三相異步電機(jī)，其滿載轉(zhuǎn)速為 1440r/min。2.4 減速器、聯(lián)軸器選取2.6.1 減速器的選取減速箱傳動比 及傳動比分配的確定i12403.27.ni?（2.49）根據(jù)本設(shè)計的要求，要求輸出軸與輸入軸同軸，根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊，選取 ZDY型減速器，其傳遞減速比范圍為 8~60，這種減速器的特點是結(jié)構(gòu)緊湊、輸出轉(zhuǎn)速高，同軸輸出工作平穩(wěn)，平均效率 96％，同時在保證變速器強(qiáng)度的前提下對輸出軸與輸入軸進(jìn)行改進(jìn)，以滿足本設(shè)計的要求。 2.6.2 聯(lián)軸器的選擇根據(jù)本試驗臺的特點，且考慮到安裝方便和便于對中， 由機(jī)械設(shè)計手冊查得,采用凸緣聯(lián)軸器，選用 GYS6 型-對中榫型聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)距為 400Nm，完全可以滿足試驗的要求。2.5 機(jī)架的設(shè)計2.5.1 機(jī)架的設(shè)計機(jī)架的豎擋板采用鑄造的形式，底板選用型鋼，焊接在豎擋板上，這樣便于鑄造。鑄造時的螺栓孔直徑為 12mm，選用直徑為 10mm 的螺栓，這樣也方便各個零件的定位，工藝比較簡單，且成本低。2.5.2 機(jī)架和地面的安裝形式機(jī)架主要采取的是鑄造的形式，其中豎擋板和橫擋板分別鑄造，對于滾筒箱，其軸承座就可以當(dāng)作該箱體的豎擋板，其中滾筒軸承座通過螺栓與橫擋板相聯(lián)接，地面采用混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)置地腳螺栓，前滾筒系統(tǒng)通過地腳螺栓直接安裝在地面上，后滾筒機(jī)構(gòu)則是機(jī)架固定在導(dǎo)軌副的上方。導(dǎo)軌的下部則通過地腳螺栓與地面進(jìn)行固定，從而達(dá)到可移動的目的，滿足設(shè)計的需求。2.6 舉升器的設(shè)計2.6.1 舉升機(jī)各部分尺寸因剪刀式舉升機(jī)放于輪胎的下部，所以試驗臺在使用過程中要保證舉升機(jī)不能與輪胎發(fā)生干涉[2] 。根據(jù)兩滾筒之間距離為 155mm，我們?nèi)∑脚_寬為 Bp=115mm。平臺外型長=850。平臺寬一般為 500mm~600mm 左右，我們?nèi)∑脚_寬為 Bp=550mm。舉升時，重量作用在整個平臺上，力并不集中，所以平臺不宜過厚，增加舉升機(jī)重量，取外型高為 35mm，實厚為 15mm，只在四周加工凸臺邊緣，平臺尺寸如圖 2.10 所示。圖 2.10 平臺尺寸2.6.2 升降機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)形式和運動機(jī)理 根據(jù)升降機(jī)的平臺尺寸，參考國內(nèi)外同類產(chǎn)品的工藝參數(shù)可知，該升降機(jī)宜采用單雙叉機(jī)構(gòu)形式：即有兩個單叉機(jī)構(gòu)升降臺合并而成，有四個同步液壓缸做同步運動，以達(dá)到升降機(jī)升降的目的。其具體結(jié)構(gòu)形式圖 2.11 舉升器結(jié)構(gòu)簡圖圖 2.11 所示即為該升降機(jī)的基本結(jié)構(gòu)形式，其中 1 是工作平臺，2 是活動鉸鏈，3 為固定鉸鏈，4 為支架，5 是液壓缸，6 為底座。在 1 和 6 的活動鉸鏈處設(shè)有滑道。4 主要起支撐作用和運動轉(zhuǎn)化形式的作用，一方面支撐上頂板的載荷，一方面通過其鉸接將液壓缸的伸縮運動轉(zhuǎn)化為平臺的升降運動，1 與載荷直接接觸，將載荷轉(zhuǎn)化為均布載荷，從而增強(qiáng)局部承載能力。下底架主要起支撐和載荷傳遞作用，它不僅承擔(dān)著整個升降機(jī)的重量，而且能將作用力傳遞到地基上。通過這些機(jī)構(gòu)的相互配合，實現(xiàn)升降機(jī)的穩(wěn)定和可靠運行。 兩支架在 0 點鉸接，支架 4 上下端分別固定在平臺和底座上，通過活塞桿的伸縮和鉸接點 0 的作用實現(xiàn)貨物的舉升。第 3 章 其他部件的選取3.1 傳感器的選取3.1.1 轉(zhuǎn)速傳感器的選擇常用的測速傳感器有三種，一種是測速發(fā)電機(jī)，一種是光電轉(zhuǎn)速傳感器，另一種是磁脈沖傳感器，也叫磁電式傳感器。磁電式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理工作的，即當(dāng)閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時，同路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其大小與磁通量的變化率有關(guān)，通過改變磁通量就可以改變感應(yīng)電動勢 E 的變化，而在實際應(yīng)用過當(dāng)中，改變磁通量的方式有 3 種。即移動線圈、移動磁鐵和改變磁阻，與之對應(yīng)的分別稱為動圈式磁電傳感器、動鐵式碰電傳感器及磁阻式磁電傳感器。而應(yīng)用較廣的是磁阻式磁電傳感器?，F(xiàn)在磁阻式磁電傳感器已經(jīng)在汽車上的得到廣泛的應(yīng)用，可以用來檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和車輪轉(zhuǎn)速，其組成一般由傳感頭和齒圈或磁鋼組成，而傳感頭主要由永磁體、極軸和感應(yīng)線圈組成。本試驗臺采用磁脈沖式變送器。變送器：將物理測量信號或普通電信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電壓信號輸出或以通訊協(xié)議方式輸出的設(shè)備，這個術(shù)語有時與傳感器通用。除有傳感的功能外還有放大整形的功能。輸出為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號：0/4-20mADC，1-5VDC，0-10VDC。一般分為：溫度／濕度變送器，壓力變送器。差壓變送器，液位變送器，電流變送器等。本試驗臺選用 SMGVl2-100R-P3 04／FX 型轉(zhuǎn)速變送器，主要由磁阻式磁電傳感器和變送器組成，12 個磁鋼均勻分布在車輪轉(zhuǎn)軸的外緣，傳感頭正對磁鋼的 N 極，距離在 5mm 以內(nèi)，轉(zhuǎn)速變送器輸出的電壓信號為 0-5V，送入 A/D 轉(zhuǎn)換器。3.1.2 壓力傳感器的選擇滾筒反力式制動試驗臺使用的制動力主要類型有電位計式、差動變壓器式、自整角電機(jī)式和電阻應(yīng)變式。其中電位計式也叫滑變電阻傳感器，差動變壓器式和自整角電機(jī)式傳感器屬于電感式傳感器。目前電位計式傳感器己很少使用，大多選用應(yīng)變式壓力傳感器和差動變壓器式傳感器。本制動試驗臺選用的制動力傳感器均為電阻應(yīng)變式壓力傳感器。3.2 制動裝置的選擇為了保證數(shù)據(jù)采集之后及車輪抱死時滾筒能及時停止旋轉(zhuǎn)，在齒輪處安裝制動裝置。本設(shè)計采用在從動滾筒齒輪處安置制動裝置，且通過電磁閥和電磁開關(guān)控制，見圖 3.2 所示，電 磁 開 關(guān) ， 常 用 的 型 號 為 QC10 系 列 ， 這 樣 可 以 及 時 的 控 制 齒 輪 的 旋轉(zhuǎn) ， 防止?jié)L筒在檢測剛結(jié)束時繼續(xù)滾動。圖3.2 制動裝置簡圖1、電磁閥 2、制動裝置 3、齒輪 4、機(jī)架