乘用車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

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1、I乘用車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)摘 要本文針對(duì)于汽車(chē)測(cè)試方面在一定程度上進(jìn)行了大量相關(guān)文獻(xiàn)檢索，并在此基礎(chǔ)之ABS上有效把控了當(dāng)前形勢(shì)下測(cè)試發(fā)展的相關(guān)現(xiàn)狀，并對(duì)其相對(duì)較為傳統(tǒng)形式的性能測(cè)ABS試進(jìn)行了切實(shí)有效的分析，還對(duì)相關(guān)制動(dòng)層面的一系列理論以及等層面進(jìn)行了詳細(xì)ABS的概述，基于此可以論述配置在制動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中占據(jù)著重中之重的地位，除此之外，ABS還針對(duì)于相關(guān)制動(dòng)性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)。ABS在確保機(jī)械系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行可靠的前提下以及各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)以及工作所需，在一定程度上完成了相關(guān)電機(jī)的選型工作，在此過(guò)程當(dāng)中基于試驗(yàn)平臺(tái)的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)參數(shù)，并與汽車(chē)的實(shí)際重量進(jìn)行有效結(jié)合，完成了選型當(dāng)中的

2、相關(guān)計(jì)算；建立起車(chē)輪受力的相關(guān)力學(xué)模型并對(duì)此進(jìn)行切實(shí)有效的分析，針對(duì)于滾筒當(dāng)中的一系列軸承還在一定程度上完成了相應(yīng)的壽命校核；除此之外，還對(duì)在制動(dòng)情況下滾筒軸進(jìn)行了有效校核，尤其是針對(duì)于摩擦方面進(jìn)行了詳細(xì)分析，還能夠?yàn)橄嚓P(guān)增速器的設(shè)計(jì)提供一定的理論參考，針對(duì)其一系列參數(shù)以及相關(guān)運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行了完善的計(jì)算分析；依據(jù)試驗(yàn)臺(tái)模擬汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程的理論，進(jìn)行了慣量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并依據(jù)飛輪所需要的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)飛輪組進(jìn)行了設(shè)計(jì)。關(guān)鍵字：汽車(chē) ABS ；試驗(yàn)臺(tái)；制動(dòng)力；安全目 錄 摘 要 .I1 緒論 .- 1 -1.1 設(shè)計(jì)背景.- 1 -1.2 國(guó)內(nèi)外汽車(chē)制動(dòng)檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)的現(xiàn)狀.- 1 -1.2.1平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)

3、.- 2 -1.2.2 滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái).- 2 -1.反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu).- 2 -1.3 本設(shè)計(jì)研究的目的及意義.- 3 -1.4 本設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容.- 4 -第 2 章 乘用車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)性能檢測(cè)原理 .- 5 -2.1 路面附著系數(shù).- 5 -2.2 裝有與沒(méi)有 ABS 時(shí)汽車(chē)的制動(dòng)過(guò)程分析.- 6 -2.2.1 沒(méi)有 ABS 時(shí)汽車(chē)的制動(dòng)過(guò)程.- 6 -2.2.2 裝有制動(dòng)防抱死系統(tǒng) ABS 時(shí)汽車(chē)的制動(dòng)過(guò)程 .- 7 -2.3 ABS 的組成工作原理及控制方式 .- 7 -2.3.1 ABS 的組成工作原理.- 7 -2.4 ABS 制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的影響.- 8 -2.4.1 AB

4、S 制動(dòng)時(shí)方向穩(wěn)定性的影響 .- 8 -2.4.2 ABS 制動(dòng)時(shí)對(duì)汽車(chē)側(cè)滑的影響 .- 8 -2.5 本章小結(jié).- 9 -第 3 章 乘用車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)方案 .- 10 -3.1 ABS 試驗(yàn)臺(tái)的種類(lèi)選取.- 10 -3.2 試驗(yàn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)方案確定 .- 10 -3.2.1 單軸試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖.- 10 -3.2.2 檢測(cè)原理.- 11 -3.3 本章小結(jié).- 12 -第 4 章 機(jī)械系統(tǒng)器件的選擇與設(shè)計(jì) .- 13 -4.1 滾筒上安置角 的選擇.- 13 -4.1.1 測(cè)試車(chē)輪的穩(wěn)定條件.- 13 -4.1.2 試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試能力.- 14 -4.2 電動(dòng)機(jī)的選擇.- 15

5、-4.3 增速器設(shè)計(jì).- 16 -4.3.1 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì).- 17 -4.3.2 直齒圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì).- 21 -4.3.3 增速器軸的設(shè)計(jì).- 24 -4.4 本章小結(jié).- 28 -第 5 章 慣量系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .- 30 -5.1 試驗(yàn)臺(tái)慣量系統(tǒng)的計(jì)算 .- 30 -.- 30 - （5-1） .- 30 -214cGeZmrJJJ5.1.1 滾筒系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量.- 30 -滾筒是外徑為 、內(nèi)徑為 ，質(zhì)量為的空心圓筒，則滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量cr0rgm為：.- 30 -5.1.2 增速器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量.- 31 -5.2 飛輪組的設(shè)計(jì).- 33 -5.2.1 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算.- 34

6、-5.2.2 飛輪幾何尺寸的計(jì)算.- 35 -5.3 滾筒系統(tǒng)軸承的選取與壽命計(jì)算 .- 36 -5.3.1 初選軸承型號(hào).- 36 -根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇軸承型號(hào)為：32222 型號(hào)，- 36 -665KNorC430KNrC 5.3.2 求軸承所受徑向載荷.- 36 -5.3.3 求軸承所受軸向載荷.- 37 -5.3.4 求軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷.- 38 -p查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得到.- 38 -42. 0e5.4 本章小結(jié).- 39 -結(jié) 論 .- 40 -哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 1 -乘用車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)1 緒論1.1 設(shè)計(jì)背景現(xiàn)在我們能看出無(wú)論是新車(chē)市場(chǎng)還是二手車(chē)市場(chǎng)車(chē)輛的成

7、交率都很大，這說(shuō)明了我國(guó)車(chē)輛保有率達(dá)到了巔峰，車(chē)輛高密度導(dǎo)致了車(chē)輛制動(dòng)時(shí)的高要求，為了減少事故發(fā)生，針對(duì)于汽車(chē)制動(dòng)層面進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)的企業(yè)開(kāi)始著手于剎車(chē)防抱死系統(tǒng)的相關(guān)研究，減少車(chē)輛的制動(dòng)距離，使車(chē)輛制動(dòng)更加穩(wěn)定，antilock braking systemABS（，）ABS 主要是在車(chē)輛上增加了 ABS 車(chē)輛控制單元，輪速以及車(chē)速傳感器。ABS 最早是應(yīng)用在飛機(jī)上的，最早是在歐美國(guó)家用于新型轎車(chē)上的，這促使了 ABS的發(fā)展，1980 年后傳入了亞洲迅速發(fā)展，起初是在高級(jí)轎車(chē)上應(yīng)用，后來(lái)十萬(wàn)級(jí)以上的汽車(chē)都有使用。開(kāi)始應(yīng)用時(shí) ABS 系統(tǒng)十分簡(jiǎn)單，反應(yīng)速度慢，沒(méi)有帶來(lái)效果，隨著發(fā)展，突破了技術(shù)難

8、題，具有結(jié)構(gòu)小體積輕，提高了反應(yīng)速度及精準(zhǔn)性，能夠使汽車(chē)制動(dòng)更加穩(wěn)定，達(dá)到了減小制動(dòng)距離的目的。1.2 國(guó)內(nèi)外汽車(chē)制動(dòng)檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)的現(xiàn)狀目前，汽車(chē)制動(dòng)檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)在全世界范圍內(nèi)分兩種，其一，被檢車(chē)輪與檢測(cè)平臺(tái)之間實(shí)現(xiàn)滾筒形式的接觸；其二，被檢車(chē)輪與檢測(cè)平臺(tái)之間實(shí)現(xiàn)平板形式的接觸。再有就是依托于相應(yīng)的檢測(cè)原理進(jìn)行有效歸類(lèi)，也就是說(shuō)具體可概括為反力形式以及慣性形式的相關(guān)制動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)。- 2 -1.2.1 關(guān)于平板式制動(dòng)性試驗(yàn)平臺(tái) 1車(chē)輪2平板3力傳感器4壓力傳感器5支承鋼球圖 1-1 平板接觸形式試驗(yàn)臺(tái)相關(guān)示意圖如圖 1-1 所示，在途中可以清晰看出，平板、相關(guān)力傳感器、檢測(cè)數(shù)顯裝置以及相關(guān)輔助設(shè)備等

9、共同構(gòu)成了平板接觸形式的測(cè)試平臺(tái)。不僅能夠?qū)ο鄳?yīng)的制動(dòng)性優(yōu)劣進(jìn)行有效測(cè)定，除此之外，還能夠針對(duì)于懸架以及相應(yīng)的軸重側(cè)滑進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，也可以叫作平板接觸式檢測(cè)裝置。2 關(guān)于平板接觸形式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)相關(guān)原理需要對(duì)相應(yīng)被檢測(cè)車(chē)速進(jìn)行有效限制，大約為左右，在次并保持勻速，5 10km/ h上到平板以后，將檔位置于空擋位置，采取急剎車(chē)的形式。在此過(guò)程當(dāng)中，平板上會(huì)有一個(gè)與制動(dòng)力保持相對(duì)一致的且方向與汽車(chē)開(kāi)往方向相對(duì)一致的力生成。在此過(guò)F程當(dāng)中，可以憑借相應(yīng)的縱向拉桿有效的將該力傳遞到相應(yīng)的傳感器當(dāng)中，基于一定的比例完成相應(yīng)的電信號(hào)轉(zhuǎn)化并經(jīng)由相關(guān)放大器處理，最終信號(hào)到達(dá)控制器當(dāng)中，控制相應(yīng)的顯示屏進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)

10、果的相應(yīng)呈現(xiàn)。 1.2.2 關(guān)于滾筒接觸形式制動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)相關(guān)原理1.關(guān)于反力形式試驗(yàn)臺(tái)（1）滾筒部分 兩側(cè)滾筒呈對(duì)稱布置，并保持相對(duì)獨(dú)立。（2）驅(qū)動(dòng)部分 根據(jù)所需的扭矩通過(guò)電機(jī)以及相應(yīng)減速器進(jìn)行有效組合實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。（3）舉升部分 具體位于兩滾筒中間，目的在于給開(kāi)往和開(kāi)出帶來(lái)便捷。（4）測(cè)量部分 通過(guò)力傳感器以及相應(yīng)的杠桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效測(cè)力。（5）測(cè)力杠桿 針對(duì)于減速器末端輸出部分進(jìn)行沿軸有效擺動(dòng)。（6）數(shù)顯部分 進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)信號(hào)的轉(zhuǎn)化以及控制相應(yīng)測(cè)試結(jié)果顯示哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 3 - 1滾筒機(jī)構(gòu)2減速器3電機(jī)4測(cè)力杠桿圖 1-2 反力滾筒接觸形式試驗(yàn)臺(tái)相關(guān)示意圖2、關(guān)于慣性式形式試驗(yàn)臺(tái)基于

11、相應(yīng)的飛輪運(yùn)作進(jìn)行實(shí)際慣量的相關(guān)模擬，從而使相對(duì)較為真實(shí)性的駕駛情況良好的反映出來(lái)。在此過(guò)程當(dāng)中實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上相應(yīng)的滾筒裝置在一定程度上可由電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，與實(shí)際道路當(dāng)中的工況基本一致，測(cè)定的相關(guān)參數(shù)大致涵蓋了剎車(chē)時(shí)間與距離大小，以及相應(yīng)的減速度。 1第一滾筒2第二滾筒3慣性飛輪4增速器5離合器6電動(dòng)機(jī)7 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖 1-3 慣性滾筒接觸形式試驗(yàn)臺(tái)相關(guān)示意圖如圖 1-3 所示具體涵蓋了第一第二兩個(gè)滾筒，檢測(cè)時(shí)車(chē)輪放在兩個(gè)滾筒上面。驅(qū)動(dòng)電機(jī)經(jīng)離合器和變速器驅(qū)動(dòng)滾筒。飛輪起到慣性的作用1.3 本設(shè)計(jì)研究的目的及意義我們國(guó)家現(xiàn)在對(duì)汽車(chē) ABS 需求非常大，現(xiàn)在的道路條件達(dá)不到外國(guó)水平，而我們的人口保有量特

12、別大，車(chē)輛保有量逐年增加，為了我們的安全必須提高制動(dòng)水平?？晌覀?cè)囼?yàn)臺(tái)測(cè)試能力還不夠。因此國(guó)家出臺(tái)了相關(guān)規(guī)定。哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 4 -本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的汽車(chē) ABS 制動(dòng)性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)，就相當(dāng)于車(chē)輛在正常道路上行駛，完全符合道路條件，模擬汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程真實(shí)有效。本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)汽車(chē) ABS 制動(dòng)性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)，完全真實(shí)模擬汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程，測(cè)試快捷有效。同時(shí)，通過(guò)本設(shè)計(jì)可以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，培養(yǎng)其分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，增強(qiáng)工程設(shè)計(jì)能力。1.4 本設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容1、試驗(yàn)臺(tái)的方案設(shè)計(jì)。根據(jù)現(xiàn)有的幾種制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的分析，研究 ABS 的具體工作原理，根據(jù)具體實(shí)際實(shí)驗(yàn)需求所需進(jìn)行試驗(yàn)平臺(tái)的相

13、關(guān)設(shè)計(jì)工作。2、關(guān)于增速裝置的相關(guān)設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)際的動(dòng)力情況所需進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)力源電機(jī)的選取，并完成相關(guān)齒輪增速箱的相關(guān)設(shè)計(jì)。3、試驗(yàn)臺(tái)慣性系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。如果想得到一個(gè)好的試驗(yàn)臺(tái)慣性系統(tǒng)不可忽視，我們要有一顆真誠(chéng)的心來(lái)設(shè)計(jì)。哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 5 -第 2 章 乘用車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)性能檢測(cè)原理2.1 路面附著系數(shù)汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，由于地面存在摩擦，車(chē)輪無(wú)法做純滾動(dòng)，異于車(chē)速，在此過(guò)程當(dāng)中會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的滑移生成，其相應(yīng)的比率如下： （2-1）( -)100%2vR在上式當(dāng)中：車(chē)輛相關(guān)時(shí)速；vm/s（）輪子相關(guān)轉(zhuǎn)速；rad /s（）輪子半徑尺寸 ；Rm（）當(dāng)車(chē)輛進(jìn)行剎車(chē)時(shí)，其過(guò)程在某種程度上形式是相當(dāng)復(fù)雜的

14、，存在一定的變化。如圖 2-1 所示。輪子與地面之間會(huì)存在一定的附著力，其相應(yīng)的系數(shù)以及滑移率分別用和來(lái)表示。相應(yīng)的附著系數(shù)在一定程度上依據(jù)滑移率的提升而近似正比形式的增大，抵達(dá)制高點(diǎn)以后，反而呈現(xiàn)出相應(yīng)的反比關(guān)系。圖 2-1 - 關(guān)系曲線在輪胎發(fā)生抱死或者極為近似的情況下，會(huì)導(dǎo)致拖滑的現(xiàn)象產(chǎn)生?？梢栽诮跛矐B(tài)的情況下實(shí)現(xiàn)形式的滑移率，在此過(guò)程當(dāng)中，縱向形式的附著力會(huì)不斷下降，100%大約在左右，與此同時(shí)，橫向方面便會(huì)完全降低至消失。在某種程度上導(dǎo)致1/31/ 4剎車(chē)效果明顯下降，甚至?xí)l(fā)生一定的側(cè)滑。相應(yīng)的致動(dòng)性能較差的區(qū)域位于滑移率哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 6 -最大值的右半部分。如圖 2

15、-2 所示，針對(duì)于車(chē)輪旋向的附著系數(shù)用字符來(lái)表示，這也就是所謂的縱B向附著系數(shù)，其中與車(chē)輪旋向在一定程度上保持相對(duì)垂直的附著系數(shù)用字符來(lái)表示，S也就說(shuō)俗話當(dāng)中的橫向系數(shù)。雖然條件有所不同，但是二者的相對(duì)趨勢(shì)還是大體一致的，值得注意的是，在一定程度上車(chē)速與相應(yīng)的附著系數(shù)之間呈現(xiàn)出反比形式。圖 2-2 不同條件下的相對(duì)滑移與附著系數(shù)2.2 針對(duì)于相關(guān)車(chē)輛進(jìn)行制動(dòng)過(guò)程分析2.2.1 關(guān)于未配備的制動(dòng)過(guò)程ABS如圖 2-3 所示，未進(jìn)行配備的車(chē)輛制動(dòng)過(guò)程，一旦踩下相應(yīng)踏板，制動(dòng)管路ABS在一定程度上便會(huì)呈現(xiàn)壓力上升的趨勢(shì)，相應(yīng)的制動(dòng)力矩便會(huì)與附著力呈現(xiàn)出正比上升的關(guān)系，值得注意的是剎車(chē)力矩相對(duì)增加的快

16、一些。這個(gè)時(shí)候車(chē)輪轉(zhuǎn)速便會(huì)立即下降，直到實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的平衡以后，便會(huì)呈現(xiàn)出穩(wěn)步小幅度下降。在此過(guò)程當(dāng)中受限于剎車(chē)時(shí)間的相對(duì)延長(zhǎng)，其輪轂的滑移率便會(huì)呈現(xiàn)出持續(xù)上升的趨勢(shì)，一旦其抵達(dá)峰值以后，此刻相應(yīng)附著力的峰值也會(huì)有所實(shí)現(xiàn)。倘若未發(fā)生任何意外現(xiàn)象的話，相應(yīng)的制動(dòng)力同樣達(dá)到峰值，那么，在憑制動(dòng)力矩怎么上升，相應(yīng)的地面制動(dòng)力也不會(huì)再次改變；時(shí)間在變化此時(shí)制動(dòng)管路壓力與制動(dòng)器制動(dòng)力矩會(huì)繼續(xù)增大，在峰值滑移率小于車(chē)輪滑移率超過(guò)后，此時(shí)地面附著力矩減去車(chē)輪制動(dòng)力矩所得值快速變大，其原因可以歸咎于附著系數(shù)的有效降低，從而導(dǎo)致輪轂轉(zhuǎn)速驟減，最終實(shí)現(xiàn)全面性的抱死現(xiàn)象，這時(shí)，相應(yīng)的滑移率可以說(shuō)來(lái)到了。100%哈爾濱劍

17、橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 7 -圖 2-3 未配備車(chē)輛制動(dòng)過(guò)程ABS2.2.2 關(guān)于配有的車(chē)輛制動(dòng)過(guò)程ABS如圖 2-4 所示，所謂的制動(dòng)管路當(dāng)中的壓力情況呈現(xiàn)出類(lèi)似于鋸齒波形式的跳動(dòng)，在此過(guò)程當(dāng)中，相應(yīng)的車(chē)輪轉(zhuǎn)速以及滑移程度也相繼呈現(xiàn)類(lèi)似于鋸齒波形式的跳動(dòng)，橫向附著系數(shù)相對(duì)較高貫穿于整個(gè)剎車(chē)過(guò)程，確保方向轉(zhuǎn)向性能在一定程度上始終切實(shí)有效，與此同時(shí)將相應(yīng)的制動(dòng)力最大限度的提高。圖 2-4 配有的車(chē)輛制動(dòng)過(guò)程ABS2.3 關(guān)于 ABS 的原理以及相應(yīng)的控制形式2.3.1 關(guān)于 ABS 的各部分構(gòu)成及原理在一定程度上可以將歸結(jié)為電子控制與傳統(tǒng)制動(dòng)的有效整合。通常情況下，ABS各種形式的制動(dòng)泵并結(jié)合相應(yīng)的管

18、理集結(jié)而成，再引入相應(yīng)的傳感與電子部件構(gòu)成一哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 8 -定形式的電子制動(dòng)形式。2.4 關(guān)于 ABS 制動(dòng)的相關(guān)影響2.4.1 關(guān)于方向穩(wěn)定性能層面的影響1. 如圖 2-5 所示，在針對(duì)于控制方向的左右輪轂進(jìn)行相應(yīng)的制度過(guò)程當(dāng)中，相應(yīng)的受力不均且也不盡相同，是致使方向跑偏的根本原因。在車(chē)速偏低的情況下，在跑偏方面不是很明顯，需要注意的是，此時(shí)的跑偏是在保持方向盤(pán)不發(fā)生扭轉(zhuǎn)的情況下產(chǎn)生的，還要忽略一些離心力以及相關(guān)的慣性矩等參數(shù)。圖 2-5 關(guān)于制動(dòng)跑偏受力分析2.4.2 關(guān)于側(cè)滑的相關(guān)影響1.前輪剎車(chē)鍋抱死時(shí)的相關(guān)方向穩(wěn)定性如圖 2-6a 所示，針對(duì)于后置二驅(qū)車(chē)輛進(jìn)行直線行駛

19、剎車(chē)的過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)前輪抱死，而后輪還在進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，由于相關(guān)側(cè)向力的存在前軸會(huì)出翔相應(yīng)的側(cè)滑現(xiàn)象。前軸中點(diǎn)位置的等效速度方向在某種程度上會(huì)偏向縱向，此刻的偏角記為，u4a在對(duì)后軸進(jìn)行分析，相應(yīng)的速度方向不發(fā)生任何改變。vb哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 9 - a）前軸側(cè)滑b）后軸側(cè)滑圖 2-6 車(chē)輛側(cè)偏運(yùn)動(dòng)示意圖2、關(guān)于后輪剎車(chē)鍋抱死時(shí)相關(guān)方向穩(wěn)定性 如圖 2-6b 所示，此刻后輪抱死前輪繼續(xù)發(fā)生運(yùn)轉(zhuǎn)。后軸可能會(huì)在相關(guān)側(cè)向力的推動(dòng)下進(jìn)行側(cè)滑，且相應(yīng)的側(cè)滑方向與慣性力在一定程度上保持同向。二者之間呈Fj現(xiàn)出你追我趕的正比形式關(guān)系，甚至造成甩尾形式的交通事故。2.5 本章小結(jié)本章通過(guò)對(duì)汽車(chē)在有

20、無(wú) ABS 制動(dòng)防抱死系統(tǒng)情況下制動(dòng)過(guò)程分析，我們可以清晰的看出防抱死制動(dòng)系統(tǒng)在制動(dòng)時(shí)起到最大作用,并在制動(dòng)時(shí)使車(chē)輪達(dá)到穩(wěn)定,以保證車(chē)輛在制動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力的合理分配，避免了打滑、位移、側(cè)翻的發(fā)生,使汽車(chē)制動(dòng)穩(wěn)定性提高;同時(shí),制動(dòng)力需要維持在一定區(qū)間內(nèi),使制動(dòng)距離達(dá)到最小。會(huì)有一定程度改變輪胎與地面的接觸狀況，減小了輪胎的不必要損壞。哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 10 -第 3 章 乘用車(chē) ABS 試驗(yàn)平臺(tái)的總體方案設(shè)計(jì)3.1 關(guān)于試驗(yàn)平臺(tái)的類(lèi)型選擇ABS 是是通過(guò)控制車(chē)輪在汽車(chē)在制動(dòng)時(shí)抱死，使車(chē)輛制動(dòng)更加平順?lè)€(wěn)定，減小制動(dòng)距離。車(chē)輪在制動(dòng)時(shí)車(chē)輪并非全部抱死，我們有一定的指標(biāo)來(lái)恒定平順與穩(wěn)定，所以我

21、們就需要 ABS 制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)來(lái)測(cè)量這些數(shù)據(jù)，根據(jù)相應(yīng)的國(guó)標(biāo)進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)并作出客觀有效的評(píng)價(jià)，其實(shí)質(zhì)就是針對(duì)于相應(yīng)的附著系數(shù)在一定程度上進(jìn)行有效利用程度的測(cè)試。 ，對(duì)此可以著手于滑移率層面展開(kāi)一系列的測(cè)試化研究。3.2 試驗(yàn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)方案確定3.2.1 單軸試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1前、后滾筒2飛輪3驅(qū)動(dòng)電4聯(lián)軸器5變速器圖 3-1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)慣性滾筒接觸形式制動(dòng)試驗(yàn)簡(jiǎn)圖 如圖 3-1 所示，該種形式的試驗(yàn)平臺(tái)是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的慣性式滾筒制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)。鼓組的后由聯(lián)軸器和傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，前輥由輪驅(qū)動(dòng)，并且飛輪與鼓組分開(kāi)設(shè)置以增加鼓哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 11 -系統(tǒng)的 J 慣性。 1前，后滾筒2飛輪3聯(lián)軸器4變

22、速器5傳動(dòng)軸圖 3-2 內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)慣性滾筒接觸形式制動(dòng)試驗(yàn)簡(jiǎn)圖如圖 3-2 所示，相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)形式是被測(cè)車(chē)輛的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的，在一定程度上能夠兼容前后軸一起檢測(cè)，首先將被測(cè)車(chē)輛前后輪轂置于相應(yīng)的滾筒之上，其中兩滾筒依托于串聯(lián)的形式進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，引入相關(guān)飛輪的目的在于使系統(tǒng)的整體慣量保持在較高的水平之上。被測(cè)車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)輪將動(dòng)力切實(shí)有效傳遞給相應(yīng)的滾筒發(fā)生相對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)。其中依靠其自身的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行相關(guān)轉(zhuǎn)速的把控。3.2.2 相關(guān)檢測(cè)原理慣性滾筒接觸形式的檢測(cè)平臺(tái)能夠在一定程度上切實(shí)有效模擬實(shí)際運(yùn)行動(dòng)能。可以將其概括為轉(zhuǎn)動(dòng)以及相應(yīng)平動(dòng)動(dòng)能的總和。即： （3-1）221122mvJ式中：代表車(chē)輛重量 ；m

23、kg（）代表輪轂線速度；vm/s（）整體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（） ；J2kmg代表輪轂角速度 rad /s（）在進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中，整體的動(dòng)能可以歸結(jié)為車(chē)輛自身的動(dòng)能以及相應(yīng)滾筒的動(dòng)能總和，也就是： 221122ccJJ）（2-3哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 12 -上式當(dāng)中：代表車(chē)輛的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（） ；J2kmg代表輪轂角速度 ；rad /s（）代表滾筒系統(tǒng)總慣量（） ；cJ2kmg代表滾筒角速度。crad /s（）車(chē)輛在實(shí)際道路當(dāng)中所運(yùn)轉(zhuǎn)的整體動(dòng)能均能被該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行切實(shí)有效的模擬，在此過(guò)程當(dāng)中要確保車(chē)輛在路上的動(dòng)能與試驗(yàn)一致，由于車(chē)輛的單軸模型試驗(yàn)臺(tái)，僅僅存在一個(gè)軸參與測(cè)試，因此，在一定程度上只能等效

24、模擬出近似一半的動(dòng)能?？梢员硎緸椋?（3-3）222211114424ccmvJJJ （3-4）2212ccmvJ倘若相應(yīng)的附著系數(shù)在一定程度上足夠高，可以近似理解為不會(huì)有相對(duì)滑移現(xiàn)象生成，也就是說(shuō)二者保持線速度大體一致，且等同于車(chē)輛運(yùn)轉(zhuǎn)速率，可以將其表達(dá)v如下： （3-5）Rcc式中：相應(yīng)滾筒以及輪轂角速度大小 ；c 、rad /s（）滾筒以及輪轂的各自半徑數(shù)值 。Rcr 、m（）根據(jù)式 可知：3435（），（） （3-6）212ccmrJ僅需對(duì)相應(yīng)的滾筒半徑尺寸以及待測(cè)車(chē)輛的自重進(jìn)行一定的測(cè)定，即可得到相應(yīng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。3.3 本章小結(jié)本章通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的幾種制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)特點(diǎn)的分析，得知只

25、有慣性式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的在轉(zhuǎn)速方面達(dá)到 ABS 系統(tǒng)發(fā)揮作用的要求，通常情況下，滾筒的線速度都會(huì)高于，各方面的相應(yīng)檢測(cè)需求在一定程度上均能夠滿足，最終選定為慣性40km/ hABS哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 13 -滾筒接觸形式的平臺(tái)進(jìn)行一系列的試驗(yàn)研究。 并根據(jù) ABS 系統(tǒng)的具體工作原理，確定了 ABS 試驗(yàn)臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)方案。第 4 章 機(jī)械系統(tǒng)相關(guān)器件的選取與設(shè)計(jì)4.1 關(guān)于滾筒安置角 的選取如圖 4-1 所示，展示了相應(yīng)的受力分析狀況。在此過(guò)程當(dāng)中近似認(rèn)為所有車(chē)輪均為剛性連接形式，還對(duì)不參與測(cè)試的車(chē)輪所承受的相關(guān)反力進(jìn)行有效忽略。圖 4-1 車(chē)輪在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上測(cè)試時(shí)的受力圖4.1.1 關(guān)于待

26、測(cè)車(chē)輪的相關(guān)穩(wěn)定條件在一定程度上制動(dòng)力矩，與和呈現(xiàn)出正比形式的關(guān)系，相應(yīng)的制動(dòng)力峰TM1T2T值通常情況下會(huì)呈現(xiàn)在輪轂即將進(jìn)入抱死的相應(yīng)時(shí)刻，也就是說(shuō)，在一定程度上滑移現(xiàn)象未發(fā)生的時(shí)刻（） ，此刻滿足下式關(guān)系：10N （4-1）0X2 m ax2cossi n0TN （4-2）0Y2 m ax2si ncos0kTNG由（1）式解得： （4-3）2 m ax2t anTN哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 14 -相應(yīng)的制動(dòng)力峰值與同一輪轂的法向反力之間的比值即可稱之為輪轂與2max2/TN相應(yīng)測(cè)量滾筒之間的有效附著系數(shù)，也就是，即t anarct an那么，所推導(dǎo)出的車(chē)輪具有相對(duì)穩(wěn)定性的條件為： ar

27、ct an圖 4-2 ， 值隨的變化關(guān)系t4.1.2 試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試能力由公式（4-1） ， （4-2）式解得： cos2KGN 將代入上式得：22maxNT2maxcoskTG令試驗(yàn)臺(tái)的最大測(cè)試能力參數(shù)為 ，則有：t2max/ktTGcost對(duì)應(yīng)于上式，當(dāng)在一定范圍內(nèi)取不同的值時(shí)， 隨的變化趨勢(shì)如圖 4-2 所示。 t 我們之前分析的都是車(chē)輪以剛性為基礎(chǔ)的，在實(shí)際中不可能為純剛性，因?yàn)橛屑s束力的存在，所以阻礙車(chē)輪后移的約束力不可能為零，如圖 4-3 所示。，分別為p12車(chē)輪在前后滾筒上的安置角。哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 15 -圖 4-3 存在約束條件下的對(duì)應(yīng)于輪轂的受力分析當(dāng)輪轂與相應(yīng)的滾筒

28、保持相對(duì)接觸時(shí)，車(chē)輪內(nèi)部的彈性會(huì)導(dǎo)致上升，下降，2N1N以及減小和增大，從而出現(xiàn)的現(xiàn)象，車(chē)輪離開(kāi)滾筒的瞬時(shí)相應(yīng)的安置2OO1OO12角達(dá)到理想狀態(tài)，也就是，倘若確保其平臺(tái)相對(duì)穩(wěn)定，必須使實(shí)際值大于理236.87論值。所以本試驗(yàn)臺(tái)的實(shí)際安置角為 37。4.2 電動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)調(diào)查顯示，大型貨車(chē)大致需要秒的間隔，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的加40600 km/ h60速。擬定取值為達(dá)到最高時(shí)速。50s60km/ h則： （4-6）maxmax60 60838.08r/min22 3.14 0.19 3.6ccvnr （4-7）maxmax22 3.14 838.08/6087.72rad/sccn式中： 滾筒最高轉(zhuǎn)

29、速（m/s） ；maxcn 汽車(chē)最大速度（km/h） ；maxv 滾筒外徑（m） ；cr 滾筒最大轉(zhuǎn)速（rad/s） 。maxc又由公式： （4-8）2max87.721.55rad/s50cddttt哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 16 -設(shè)汽車(chē)總質(zhì)量為，每個(gè)車(chē)輪負(fù)荷為：18mt4.5t4m慣量系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：22140.5kg0.194500mJ所需驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 278.21715. 15 .140dmNdJTtw電機(jī)所需功率：395.84838.0834.74kw95509550TnP 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，所選取的電機(jī)型號(hào)為，其額定功率大約為，YCTD2504B37kw相應(yīng)的額定扭矩值大約為，以及最大

30、調(diào)速區(qū)間為。232N / m11375250r / min4.3 增速器設(shè)計(jì)本試驗(yàn)臺(tái)采用電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)，以適應(yīng)不同車(chē)速的檢測(cè)需要。本實(shí)驗(yàn)改變了以往的設(shè)計(jì)理論，用傳動(dòng)比一定的齒輪增速器來(lái)代替變速器，其目的在于增大相關(guān)飛輪的轉(zhuǎn)速，確保實(shí)現(xiàn)切實(shí)有效的模擬，將單一化的飛輪形式轉(zhuǎn)變?yōu)楦鶕?jù)不同條件的車(chē)輛采取相應(yīng)的飛輪組。由于較大質(zhì)量的汽車(chē)用較小的飛輪組模擬，取增速器總傳動(dòng)比 =3，汽車(chē)最大質(zhì)量i=18000kg，取滾筒系統(tǒng)的附著系數(shù)=0.7，則滾筒所受的摩擦力矩：maxmmNT665019. 07 . 010418000max如圖 4-4 所示，通過(guò)兩級(jí)齒輪傳動(dòng)形式實(shí)現(xiàn)增速的目的，分別涉及到斜以及錐齒輪進(jìn)

31、行傳動(dòng)，由上述計(jì)算得：mNTT6650max3 4838.08r/mincnn增速器 =3，取，則：，那么：i121.1i342.73imin/96.228708.83873. 2n43432rnin m7 .243573. 26650i3432NTT mNTT7 .221636650i31哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 17 -圖 4-4 增速器傳動(dòng)簡(jiǎn)圖4.3.1 關(guān)于斜齒輪傳動(dòng)的相關(guān)設(shè)計(jì)根據(jù)具體需求可知：對(duì)應(yīng)的小齒輪所傳遞的扭矩大小約為，此級(jí)m2435.92NT傳動(dòng)比，其轉(zhuǎn)速約為，一天 小時(shí)工作制，假定一年運(yùn)轉(zhuǎn)342.73i32287.96r/minn 8天，相應(yīng)的壽命為年。30061、齒輪材料

32、的有效確定，以及相關(guān)熱處理方式基于相關(guān)文獻(xiàn)調(diào)查可知：通常選取作為齒輪材料，進(jìn)行淬火處理實(shí)現(xiàn)42Cr的硬度，精度為 級(jí)。4654 HRC82、確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則針對(duì)于硬齒面?zhèn)鲃?dòng)的失效形式，即所謂的齒根疲勞折斷進(jìn)行切實(shí)有效的驗(yàn)證計(jì)算，在一定程度上確定相應(yīng)尺寸參數(shù)。3、基于齒根彎曲強(qiáng)度進(jìn)行切實(shí)有效的計(jì)算 （4-8）322FaSandFKTY Y Ymz（1）確定小齒輪齒數(shù)為323z （2）齒寬系數(shù)d0.8bd（3）齒數(shù)比，圓整取。實(shí)際齒數(shù)比：432.73zuz462.79z 463z ，齒數(shù)比的誤差為：432.7391zuz |2.732.73910.33%5%2.73uuu（4）當(dāng)量齒數(shù)哈爾濱劍橋?qū)W院畢

33、業(yè)設(shè)計(jì)- 18 -33332325.18coscos 14vzz（5）初選螺旋角為14查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，得齒形系數(shù)： ， 。32.62FaY42.245FaY 應(yīng)力校正系數(shù)：。341.5911.742SaSaYY（6）按齒面硬度為 52HRC，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，得：，應(yīng)力34580MPaFEFE循環(huán)次數(shù)：9336060 2287.96 1 (8 300 6)1.98 10hNn jL 9834341.98 107.24 102.73NNi根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以確定：，。FN30.86KFN40.92K許用彎曲應(yīng)力如下所示： （4-9）FNFEFFKS代表許用安全系數(shù)，取值為：FS1.35FS 則：

34、30.86 580369.48MPa1.35F同理得： 40.92 580395.26MPa1.35F（7）由以上計(jì)算得：01128. 048.369591. 162. 2433aFsaFYY00989. 0268.95742. 1454. 2434FsaFaYY針對(duì)于較大者進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。（8）經(jīng)查表可得：。2.0tK 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 19 -（9）經(jīng)查表可得端面重合度系數(shù)：，。則：。30.7540.851.6（10）斜齒輪的縱向重合度，取。查機(jī)械設(shè)計(jì)手30.318tan1.46dz1冊(cè)，得螺旋角系數(shù)：。0.88Y（11）計(jì)算322FaSandFKTY Y Ymz 32322 2 2

35、345.9 10cos 140.011280.8 231.65.12mm 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)（法面） 。6nm （12）確定中心距和螺旋角a34()6 (2363)265.89mm22cos14nm zza圓整中心距，?。骸?65amm34()6 86arccosarccos13.222 265nm zza經(jīng)驗(yàn)算此值對(duì)模數(shù)并無(wú)影響，不必重算。6nm 1、主要尺寸計(jì)算336 23141.74mmcoscos13.2nm zd446 63388.26mmcoscos13.2nm zd30.8 141.74113.39mmdbd取，。4114mmb 3119mmb 2、基于齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行切實(shí)有效的校核

36、 （4-10）223(1)3.17HEHKT uZbd u哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 20 -（1）關(guān)于彈性影響系數(shù)189.8EZ （2）關(guān)于載荷系數(shù)2.0K （3）許用接觸應(yīng)力的確定基于齒面硬度為 52HRC，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，得：，接觸lim3lim31200MPaHH疲勞壽命系數(shù)：，。則：HN31KHN41.05K 4lim441.05 12001260MPa1HNHHHKS3lim331 12001200MPa1HNHHHKS故： 223(1)3.17HEKT uZbd u 且31025.72H4H接觸疲勞強(qiáng)度在合格范圍內(nèi)。33313.14 141.74 2287.9616.97m/s26

37、0 00060000dd nvd查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選八級(jí)精度是恰當(dāng)?shù)摹?、幾何尺寸計(jì)算及繪制齒輪零件圖由上述計(jì)算得：中心距：分度圓直徑：，265mma 3141.74mmd 4388.26mmd 得齒根高：341.257.5mmffnhhm齒高：3413.5mmfahhhh齒頂高：336mmaanhhm齒根圓直徑：哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 21 -3332141.74 15126.74mmffddh4442388.26 15373.26mmffddh齒頂圓直徑：332141.74 12153.74mmaaddh442388.26 12400.26mmaaddh4.3.2 錐齒輪傳動(dòng)相關(guān)設(shè)計(jì)1、基

38、于齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) （4-11）1322214(1 0.5)1FaSaRRFKTmY Yzu（1）確定小齒輪齒數(shù)123z （2）取齒寬系數(shù)R13bR（3）齒數(shù)比，圓整取。實(shí)際齒數(shù)比：211.1zuz223.1z 423z ，2121cottanzuz 式中：、為圓錐角，故得：，。12142.397247.603（4）當(dāng)量齒數(shù)1112128.44coscos47.397vzz1122334.11coscos47.603vzz查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，得齒形系數(shù)： ， 。12.54FaY22.44FaY 應(yīng)力校正系數(shù)：，。11.61SaY21.65SaY（5） 按齒面硬度為 52HRC，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，得：

39、，應(yīng)力12580MPaFEFE循環(huán)次數(shù)：9136060 2514.24 1 (8 300 6)2.17 10hNn jL 912121.97 10NNi哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 22 -查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，得彎曲疲勞壽命系數(shù)：，10.83FNK20.86FNK則許用彎曲應(yīng)力為： （4-12）FNFEFFKS為許用安全系數(shù)，查之得：。FS1.35FS 則： 10.83 580356.59MPa1.35F同理得： 20.86 580369.48MPa1.35F（6）由以上計(jì)算得：001147. 059.35661. 154. 211sa1aFFYY096. 048.36961. 154. 2211aF

40、saFYY選兩者中值大的代入計(jì)算。（7）查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，得 載荷系數(shù)：。2.0tK （8）計(jì)算1322214(1 0.5)1FaSaRRFKTmY Yzu332224 2 2216.7 100.0189611(1 0.5) 211.1133m 13.03mm取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。14mmm 錐齒輪大端分度圓直徑：1114 21294mmdmz2214 23322mmdmz哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 23 -齒寬：，取。22111.11114 2171.88mm223RRubRmz72mmb 2、基于齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行切實(shí)有效的校核相應(yīng)的校核公式為： （4-13）2315(1 0.5)HERRKTZd i

41、按齒面硬度為 52HRC，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，得：lim1lim21200MPaHH接觸疲勞壽命系數(shù)： ，。則：10.9HNK20.91HNK1lim112lim220.9 12001080MPa1.00.91 12001092MPa1.0HNHHHHNHHHKSKS2315(1 0.5)HERRKTzd i6232 2216.7 105 2.511(1 0.5) 2941.133 且1412.3MPaH2H在一定程度上能滿足強(qiáng)度要求。3、相關(guān)尺寸參數(shù)計(jì)算及繪圖錐齒輪大端模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，且。14mmm 大端分度圓直徑：1114 21294mmdmz2214 23322mmdmz錐距：22111.11

42、14 21217.95mm22uRmz齒頂高：哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 24 -，為齒頂高系數(shù)1214mmaaahhh mah齒根高：，為頂隙系數(shù)12()(10.2) 1416.8mmffahhhc mc齒頂圓直徑：11112cos2942 14 cos42.4314.68mmaaddh 22222cos3222 14 cos47.6340.88mmaaddh 齒根圓直徑：11112cos2942 16.8 cos42.4269.19mmffddh 22222cos3222 16.8 cos47.6299.34mmffddh 4.3.3 增速器軸的設(shè)計(jì)1、按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑 （4-4） 30.

43、2Td式中：為許用切應(yīng)力取其為：。 40 52MPa又各根軸所受到的扭矩分別為：mm66500003NTmm24359002NTmm22167002NT故各根軸的最小軸徑分別為： 30.2Td 33665000073.3 82.5mm0.2d 32243590071.2 62.5mm0.2d-45- 25 - 31221670065.2 59.7mm0.2d考慮到會(huì)有鍵槽存在，會(huì)對(duì)軸的強(qiáng)度有所削弱，最后取各軸最小軸徑分別為：min380mmdmin270mmdmin160mmd2、計(jì)算各根軸的齒輪受力：（1）第三軸齒輪受力計(jì)算已知：，軸上各齒輪的受力分別為：mmNT 6650000033442

44、2 665000034255.4N388.26tTFd 444tan34255.4tan13.28034.5NatFF 444tantan2034255.412806.3Ncoscos13.2nrtFF式中： ；4tFN大斜齒圓柱齒輪所受圓周力（） ；4aFN大斜齒圓柱齒輪所受軸向力（） 。4rFN大斜齒圓柱齒輪所受徑向力（）（2）第二軸齒輪受力計(jì)算由于第二軸上小斜齒圓柱齒輪與第三軸上大斜齒圓柱齒輪相嚙合傳動(dòng)，故兩齒輪間的受力為作用力與反作用力。因此：3434255.4NttFF348034.5NaaFF3412806.3NrrFF式中： ；3tFN小斜齒圓柱齒輪所受圓周力（）；3aFN小斜齒

45、圓柱齒輪所受軸向力（）。4rFN小斜齒圓柱齒輪所受徑向力（）哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 26 -又已知：，計(jì)算大直齒圓柱齒輪受力mm24359002NT22222 243590021181.7N230tmTFd222tancos21181.7tan20 cos47.65198.2NrtFF222tansin21181.7tan20 sin47.65693.4NatFF式中：；2tFN大直齒圓柱齒輪所受圓周力（）；2aFN大直齒圓柱齒輪所受軸向力（）。2rFN大直齒圓柱齒輪所受徑向力（）（3）第三周齒輪受力計(jì)算由于第三軸上小直齒圓錐齒輪與第二軸上大直齒圓錐齒輪相嚙合傳動(dòng)，故兩齒輪間的受力為作用力與

46、反作用力。因此：1221181.7NttFF125693.4NaaFF125198.2NrrFF式中：；1 tFN小直齒圓柱齒輪所受圓周力（）；1aFN小直齒圓柱齒輪所受軸向力（）。2rFN小直齒圓柱齒輪所受徑向力（）3、按彎扭合成強(qiáng)度校核危險(xiǎn)的軸段由于第一軸傳遞載荷最大，所受扭矩最大，屬于危險(xiǎn)的軸段，故對(duì)其進(jìn)行彎扭合成校核其強(qiáng)度。哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 27 -圖 4-5 第一軸彎矩圖第一軸受力如圖 4-5 已知：，2135mmL 434255.4NtF 48034.5NaF。412806.3NrF(1）計(jì)算水平面支點(diǎn)反力422134255.4 1359580.7N425tAHF LFLL

47、424674.7NBHtAHFFF(2）計(jì)算垂直面支點(diǎn)反力4424212raAVdF LFFLL 388.2612806.3 1358034.52425533.7N哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 28 -412272.6NBVrAVFFF(3）作彎、扭矩圖水平面彎矩圖mmNLFMAHHC8 .26155032907 .95801垂直面彎矩圖mm1 .1457002907 .5331NLFMAVCV左 mm6 .13008951356 .122722NLFMBVCV右合成彎矩圖22HVMMMmm9 .26195581 .1457002615503.82222NMMMCVCHC左左 mm2621162.

48、41300895.62615503.82222NMMMCVCHC右右扭矩圖mm6650000NT求當(dāng)量彎矩因增速器單向運(yùn)轉(zhuǎn)，故可認(rèn)為轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)變化，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，陳立德編，修正系數(shù)。C 處為危險(xiǎn)截面，當(dāng)量彎矩：0.6mm4945026.82921162.466500000.6)(2222NMTMC）（右34945026.828.62MPa0.1 120eeMW查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，得175MPab因此：滿足條件，故第一軸的強(qiáng)度校核合格，在一定程度上可以滿足相1eb應(yīng)的強(qiáng)度要求。4.4 本章小結(jié)本章針對(duì)于滾筒接觸形式的試驗(yàn)平臺(tái)的搭建進(jìn)行了系統(tǒng)系的設(shè)計(jì)，使其具有模擬哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 29

49、-道路狀況的功能；對(duì)增速器進(jìn)行了具體設(shè)計(jì)，使本試驗(yàn)臺(tái)具有模擬大噸位車(chē)輛的能力，并為下一步的模擬慣量系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 30 -第 5 章 關(guān)于慣量系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)5.1 試驗(yàn)臺(tái)當(dāng)中慣量系統(tǒng)的相關(guān)計(jì)算在第 3 章當(dāng)中已經(jīng)對(duì)相應(yīng)的檢測(cè)原理進(jìn)行了切實(shí)有效的分析，并基于此可以推導(dǎo)出相應(yīng)的滾筒內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的具體形式： ，該試驗(yàn)臺(tái)形式具體涵蓋了前2cc12mrJ后滾筒組兩部分，通過(guò)這兩部分分別與相應(yīng)的增速器憑借相關(guān)飛輪實(shí)現(xiàn)切實(shí)可靠的連接形式，經(jīng)過(guò)不斷地測(cè)試與推導(dǎo)，可以得到該系統(tǒng)在相對(duì)平衡的狀態(tài)下的相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大約為。在此過(guò)程當(dāng)中還需對(duì)飛輪與相應(yīng)的增速裝置以及前面提到的前后滾筒12cJ部分

50、進(jìn)行相關(guān)慣量的有效測(cè)定，這些部分便構(gòu)成了此慣性系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 214cGeZmrJJJ （5-1）式中：；GJ2kg滾筒系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（m）；eJ2kg飛輪組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（m）。ZJ2kg增速器轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（m）5.1.1 關(guān)于滾筒系統(tǒng)的相應(yīng)慣量所謂滾筒系統(tǒng)的慣量具體涵蓋了前、后滾筒以及相應(yīng)的軸的慣量這三部分。值得注意的是前后滾筒不僅尺寸保持一致，相應(yīng)的慣量也是一致的。其外徑、內(nèi)徑、以及重力分別為、，以及，可以具體表示為：cr0rgm （5-2）220()2gcgmrrJ外徑為、內(nèi)徑為，質(zhì)量為的空心圓筒的質(zhì)量為： cr0rgm （5-3）220()gcggmrrL哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 31 - 則

51、： 440()2cgggrrLJ由上一章，得滾筒尺寸 ：，。則：0.19mcr 00.125mr 337.9 10 kg/mg2443404136.13)125. 019. 0(14. 3109 . 71212)(mkgLrrJggcg同理，左右定位套筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：2443404288. 0)055. 0125. 0(14. 3108 . 71 . 0212)(mkgLRRJggcg滾筒軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：，又，故后滾筒軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：212gJmR軸2mR l412gJR l軸h 14. 3108 . 7213 4343102105046. 0102105132. 03-31022500.81

52、02110171. 02412gJR l軸q2434332461. 01022508 . 0102110171. 0214. 3108 . 721mkg綜上述計(jì)算，得滾筒系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：24GgtggJJJJJ軸h軸q 2 13.1360.24740.2461 0.288 4227.9175kg m5.1.2 增速器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量根據(jù)上一章對(duì)增速器的設(shè)計(jì)，在一定程度上，可以得到各部件的相應(yīng)尺寸參數(shù)，基于此可有效求解出各個(gè)齒輪與軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 32 -1、計(jì)算增速器中各齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，得齒輪的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算公式為： （5-4）4421()32JB dD i在上

53、式當(dāng)中：；Bm齒寬（）；dm各齒輪分度圓直徑（）；Dm齒輪所在處的軸徑（）。i傳動(dòng)比（1）關(guān)于小錐齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算過(guò)程如下所示： 3442113.14 7.9 100.072 (0.2940.078 ) 332J 2734. 3mkg（2）大錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量3442213.14 7.9 100.072 (0.3220.075 ) 1.132J 2724. 0mkg（3）小斜齒圓柱齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量3442313.14 7.9 100.119 (0.1420.075 ) 1.132J 2042. 0mkg（4）小斜齒圓柱齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量344413.14 7.9 100.114 (0.3880.120

54、) 132J 299. 1mkg2、增速器中各段軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四版，第五卷得增速器各段軸的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算公式為： （5-5）24332aiJlD式中：哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 33 -各軸段長(zhǎng)度（m） ；l各軸段直徑（m） ；D傳動(dòng)比。i（1） 第三軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量344317.9 103.14 (0.132 0.0950.046 0.10532aJ4440.036 0.110.046 0.1050.132 0.095 )266. 0mkg（2）第二軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量3244217.9 103.14 1.1(0.047 0.070.088 0.7532aJ 4440.11 0.850

55、.117 0.0750.047 0.07 )20136. 0mkg（3）第三軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量3244117.9 103.14 3(0.047 0.0760.09 0.0632aJ 44440.085 0.0850.08 0.090.047 0.0680.09 0.078 )20136. 0mkg3、第三軸兩端聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算2m1.44kg0.722iJ綜上述計(jì)算，得增速器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：1234123ZaaalJJJJJJJJJ 3.7340.7240.042 1.990.060.01360.1335 1.44 21317. 8mkg5.2 飛輪組的設(shè)計(jì)由上一章設(shè)計(jì)可知本試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)的車(chē)輛質(zhì)量范圍

56、為，根據(jù)上一(6 18)t節(jié)的研究得： （5-5）214cGeZmrJJJ哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 34 -通過(guò)該公式對(duì)飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)行計(jì)算，并依據(jù)此對(duì)飛輪組進(jìn)行設(shè)計(jì)。5.2.1 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算當(dāng)受檢測(cè)車(chē)輛的質(zhì)量為 6 噸時(shí)，得：22min0954.181317. 89175.2719. 046000mkgj當(dāng)受檢測(cè)車(chē)輛的質(zhì)量為 18 噸時(shí)，得：22max3954.1261317. 89175.2719. 0418000mkgj式中：飛輪最小模擬慣量（） ；mineJ2mkg飛輪最大模擬慣量（） 。maxeJ2mkg我們把第一輸出軸與飛輪相連接，通過(guò)聯(lián)軸器我們把增速器的輸入軸與滾筒軸鏈接

57、在一起，直齒圓錐-斜齒圓柱齒輪兩級(jí)傳動(dòng)組成了我們的增速器。增速器的總傳動(dòng)比，即飛輪轉(zhuǎn)速與滾筒轉(zhuǎn)速之比：。則以滾筒為基準(zhǔn)的飛輪的等效最大3i 14/3/1nn 與最小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：22124minmin0106. 290954.18mkgnnJJf 22124maxmax0439.1493954.126mkgnnJJf本試驗(yàn)臺(tái)當(dāng)中關(guān)于飛輪部分的相應(yīng)設(shè)計(jì)具體涵蓋了四個(gè)飛輪，在一ABCD、定程度上針對(duì)于不同重量的車(chē)輛，對(duì)這幾個(gè)飛輪進(jìn)行有效組合來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)慣量的模擬，其中為較為傳統(tǒng)形式的飛輪，即，對(duì)此進(jìn)行重的車(chē)輛A2min0106. 2mkgJJfA6噸相應(yīng)慣量的有效模擬。在此過(guò)程當(dāng)中，質(zhì)量級(jí)差。相應(yīng)的慣

58、量級(jí)差可以進(jìn)行2mkg如下表示：220056. 219. 04200031mkgJ其余幾個(gè)飛輪對(duì)應(yīng)的慣量可以概括為：20056. 2mkgJJB哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 35 - 20112. 42mkgJJC 20168. 63mkgJJD當(dāng)且僅當(dāng)生效的時(shí)候，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)重為噸的車(chē)輛完成相關(guān)檢測(cè)，僅需對(duì)A6進(jìn)行有效組合，即可實(shí)現(xiàn)不同條件下車(chē)輛的檢測(cè)，具體操作如表 5-1 所ABCD、示：表 5-1 關(guān)于飛輪的各種不同布置類(lèi)型5.2.2 關(guān)于飛輪相應(yīng)尺寸的計(jì)算流程飛輪的外徑用 R 來(lái)表示，其內(nèi)徑尺寸用 r 來(lái)表示，空心盤(pán)相應(yīng)的厚度用 H 來(lái)表示，飛輪具體的慣量可用下式來(lái)描述：441()2JRrH

59、由上式得飛輪半徑計(jì)算公式：442JRHr由此計(jì)算各飛輪齒寸：，A0.038mAr 2mkg0106. 2AJ442 2.01060.0383.14 0.035 7800AR0.262m：，B0.034mBr 2mkg0056. 2BJ442 2.00560.0343.14 0.035 7800BR哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 36 - 0.262m：，C0.03mcr 2mkg0112. 4CJ442 4.00120.033.14 0.035 7800CR0.311m：，D0.03mDr 2mkg0618. 6DJ442 6.01680.033.14 0.035 7800DR0.344m5.3 關(guān)

60、于滾筒系統(tǒng)相關(guān)軸承的選取以及壽命計(jì)算5.3.1 進(jìn)行軸承型號(hào)的初級(jí)選取基于機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)相關(guān)規(guī)定選取型號(hào)為：，32222665KNorC430KNrC 以試驗(yàn)臺(tái)后滾筒的受力為例，取縱向附著系數(shù)，橫向附著系數(shù) 0.70.3s則：18 1045KN44mgG45 0.731.5KNFG45 0.313.5KNAsFG在各種空間力系的作用下，滾筒對(duì)軸承起到支撐的作用，我們對(duì)空間力系進(jìn)行分解，使兩個(gè)力系互相垂直并在一個(gè)面上，求出他們的大小，垂直平面 V 的受力分析及水平平面 H 的受力分析如圖 5-2，圖 5-3 所示。其中：，。1744mmL 2386mmL 圖 5-1 滾筒受力分析 圖 5-2 垂直

61、面受力哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 37 -5.3.2 求軸承所受徑向載荷1、垂直平面的支承反力1122()0r HAFLLGLFr2112Ar HGLFrFLL45 386 13.5 19038674413.10KN2145 13.1031.9KNr Hr HFGF2、求水平面內(nèi)的支承反力1122()0r VFLLFL2112r VFLFLL31.5 744386744 20.74KN2131.520.7410.76KNr Vr VFFF 圖 5-3 滾筒水平面進(jìn)行受力分析 圖 5-4 軸向受力分析3、關(guān)于徑向載荷的相關(guān)計(jì)算22222rr Hr VFFF2213.110.7624.53KN221

62、11rr Hr VFFF2231.920.7438.05KN哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 38 -5.3.3 求軸承所受軸向載荷軸承內(nèi)部軸向力： 圓錐滾子內(nèi)部軸向力2rSFFY查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得：=2Y1138.0513.59KN22 1.4rSFFY2225.539.12KN22 1.4rSFFY 1213.59 13.527.099.12SASFFF所以 2 軸承被壓緊 1 軸承被放松。故：1113.59KNaSFF2113.59 13.527.09KNaSAFFF5.3.4 求軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷p查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得到42. 0e1113.590.35738.05arFeF查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得到：；01

63、yx2227.091.1224.53arFeF查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得到：24 . 0yx當(dāng)量動(dòng)載荷：raPxFyF11 38.050 13.5938.05KNp 20.4 24.532 27.0963.99KNp ，2 軸承為危險(xiǎn)軸承。21pp5.3.5 計(jì)算軸承壽命哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 39 - （5-6）610()60thpf CLnf P其中：溫度系數(shù)，在工作溫度不超過(guò)時(shí)，取其為 1；pf100 C載荷系數(shù)，輕微沖擊取值為：；f1.11.2；C軸承基本額定動(dòng)載荷（KN ）；10/3壽命指數(shù)，對(duì)滾子軸承?。海籲軸承工作轉(zhuǎn)速（r/ m i n），取、中大的計(jì)算。P軸承當(dāng)量動(dòng)載荷（KN ）1P2

64、P610()60thpf CLnf P610/3101 430()60 838.081.2 63.9949679.8h所以軸承壽命滿足要求。5.4 本章小結(jié)本章依據(jù)檢測(cè)原理，對(duì)所模擬的各質(zhì)量段的汽車(chē)所需要的慣量系統(tǒng)進(jìn)行了具體計(jì)算，并依據(jù)飛輪組所需要的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)行了飛輪租的設(shè)計(jì)，此外還結(jié)合對(duì)滾筒系統(tǒng)的受力分析，進(jìn)行了滾筒系統(tǒng)軸承的選取與壽命計(jì)算，最終完成了本次試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)。哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 40 -結(jié) 論數(shù)月個(gè)的學(xué)習(xí)，通過(guò)我的努力，我終于完成了論文的寫(xiě)作。在這段刻骨銘心的時(shí)間里我學(xué)到了很多知識(shí)，讓我更了解了更多 ABS 系統(tǒng)的知識(shí)也有很多感受，研究了目前汽車(chē) ABS 性能測(cè)試的現(xiàn)狀，對(duì)比

65、分析了傳統(tǒng)的幾種制動(dòng)性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，我開(kāi)始了獨(dú)立的學(xué)習(xí)和思考，并學(xué)習(xí)了相關(guān)的資料和書(shū)籍?；趥鹘y(tǒng)形式制動(dòng)方面的基本原理以及相應(yīng)的原理進(jìn)行切實(shí)有效分析以后，完善了慣性滾筒接觸形式試驗(yàn)臺(tái)的整體ABS性設(shè)計(jì)，再借助于相應(yīng)等效動(dòng)力學(xué)原理完成了車(chē)輛相應(yīng)動(dòng)能方面的有效模擬，對(duì)此不僅完成了相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì)，還設(shè)計(jì)了增速器利用其可提高飛輪的轉(zhuǎn)速，以較小質(zhì)量飛輪模擬大噸位汽車(chē)的動(dòng)能，并對(duì)滾筒受力分析，驗(yàn)算了軸承壽命。此次設(shè)計(jì)解決了我們?cè)诮ㄔO(shè)專(zhuān)用賽道時(shí)金錢(qián)的浪費(fèi)，減少了交通事故的發(fā)生，不需要更多的人力物力等問(wèn)題。通過(guò)查閱文獻(xiàn)和書(shū)籍，使我的視野更加的開(kāi)闊了，對(duì)汽車(chē)的知識(shí)更加感興趣了，我期待著汽車(chē)的發(fā)展能更快一步哈爾濱

66、劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 41 -參考文獻(xiàn)1 陳曉明.汽車(chē) ABS 性能臺(tái)架測(cè)試技術(shù)的研究D.廣州：華南理工大學(xué)，20032 王歡.新世紀(jì)汽車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)發(fā)展評(píng)述J.汽車(chē)雜志，2003，5：10-113 卲祖峰.3 種制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)比較與常見(jiàn)檢測(cè)問(wèn)題的分析J.天津汽車(chē)，2010，3：30-324 羅日興.歐式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的應(yīng)用與探討J.汽車(chē)運(yùn)輸，2009，4：40-425 ReportNo.TIB/A95-03775/XAD Gov.Res.Announce.Development of C/C Materials as Vehicle Brakes Index.Materials as Vehicle Brakes Index. 2002：56636 Ei No. EIP97083798，Standard Test Procedure for Passenger Car Brake Components Using Operating Strength.SAE Special Publications .2001：63-747 劉少林，黃德中，許滄栗.汽車(chē) ABS 滾筒式慣性檢測(cè)臺(tái)的設(shè)計(jì)J .機(jī)電