567 慣性式汽車制動實驗臺設計

567 慣性式汽車制動實驗臺設計,慣性,汽車,制動,實驗,試驗,設計 畢業(yè)設計說明書共 53 頁 第 1 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊摘 要汽車制動性能的檢測，作為機動車安全檢測中最重要項目之一，一直是大家關(guān)注的焦點。制動檢測設備怎樣才能客觀準確地檢測出汽車的制動性能，使其更好地服務于社會、造福于人民，與我們的被檢對象機動車的現(xiàn)狀是分不開的。近幾年來，我國機動車保有量急劇增加，機動車安全運行的問題越來越突出，加強機動車的管理，重視機動車輛的安全技術(shù)檢測，成為整個社會，特別是公安、交通部門有待研究解決的重要課題。 由于 ABS 能顯著改善汽車的制動性能，現(xiàn)已成為汽車制動系統(tǒng)的基本設備，隨著 ABS 在汽車上的應用日益廣泛，如何準確、快速、有效地檢測 ABS 工作性能已是一項十分緊迫的任務。目前，國內(nèi)外對汽車 ABS 工作性能的檢測廣泛采用的方法是實際裝車路試，但從試驗情況來看，該法存在著三個方面的缺陷:費用高、周期長、精度低。為克服這些不足，實現(xiàn)對 ABS 工作性能檢測臺架化是一個有前景的方向途徑。本文正是針對這些情況而在檢測臺架化方面做了幾點工作:關(guān)鍵詞：ABS 試驗臺，制動性能，檢測， 設計畢業(yè)設計說明書共 53 頁 第 2 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ABSTRACTThe testing of the performance of automobile 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 vehicles 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 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 System. with ABS 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 limitation: 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 test ， the performance of automobile braking station ，test， design畢業(yè)設計說明書共 53 頁 第 3 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目 錄摘 要 ..................................................................1ABSTRACT................................................................2一：緒 論 .............................................................51．1 課題背景 ...........................................................51．2 國內(nèi)外汽車制動檢測試驗臺的現(xiàn)狀 .....................................61．3 本文研究內(nèi)容及創(chuàng)新 .................................................71. 3. 1 本文研究的主要內(nèi)容 ..............................................71.3.2 本文的主要創(chuàng)新 ....................................................81.3.3 試驗臺主要功能 ....................................................81.3.4 試驗臺開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù) ............................................81.3.5 臺架檢測法的特點及發(fā)展前景 ........................................8二：方案比選 ...........................................................10三：汽車 ABS 試驗臺檢測的基本原理 .......................................133．1 檢測原理 ..........................................................133．2 模擬慣量的計算 ....................................................143．3 實驗臺方案設計 ....................................................15四：制動實驗臺結(jié)構(gòu)設計 .................................................164．1 主機參數(shù)的設計 ....................................................164．2 軸的的設計 ........................................................174．2．1 滾筒軸的設計 ...................................................174．2．2 副滾筒軸的設計 .................................................184．2．3 飛輪軸的設計 ...................................................184．4 聯(lián)軸器，離合器，變速器以及軸承及其密封件的的選取 ..................204．4．1 聯(lián)軸器的選擇 ...................................................204．4．2 離合器的選取 ...................................................204．4．3 減速器的設計 ...................................................204．4．4 軸承的選取 .....................................................204．4．5 軸承密封件的設計 ...............................................214．5 飛輪的設計 ........................................................214．5．1、飛輪系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) ..............................................224．5．2、飛輪模擬當量的確定 ............................................224．5．3 飛輪布置形式 ...................................................24畢業(yè)設計說明書共 53 頁 第 4 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊4．6 調(diào)距裝置的設計 ....................................................244．7 機架和導軌的設計 ..................................................254．7．1 機架的設計 .....................................................254．7．2 導軌的選取 .....................................................254．7．3 機架和地面的安裝形式 ...........................................25五實驗臺設計零件的較核 .................................................265．1 滾筒軸的較核 ......................................................265．2 飛輪軸的校核： ....................................................295．3 軸承的較核 ........................................................315．3．1 滾筒軸承的較核 .................................................315．3．2 飛輪軸軸承的較核 ...............................................335．4 液壓系統(tǒng)的校核 ....................................................37六試驗臺的使用說明 .....................................................396．1 檢測的準備工作 ....................................................396．1．1 試驗臺的準備 ...................................................396．1．2 被測車輛的準備 .................................................396．2 檢測步驟 ..........................................................396．3 檢測時的注意事項 ..................................................396．4 制動臺的調(diào)整 ......................................................406．5 制動試驗臺的維護 ..................................................40結(jié) 論 ...............................................................431 論文的主要工作與結(jié)論 .................................................432 進一步的工作與展望 ...................................................43致 謝 ...............................................................45參 考 文 獻 .........................................................46附錄 1 汽車防抱制動系統(tǒng)檢測技術(shù)條件（JT/T510-2004） 中華人民共和國交通行業(yè)標準 .........................47附錄 2 飛輪軸零件圖 ...................................錯誤！未定義書簽。附錄 3 飛輪零件圖 .....................................錯誤！未定義書簽。一：緒 論畢業(yè)設計說明書共 53 頁 第 5 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊1．1 課題背景隨著我國汽車工業(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，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)。國外從 70 年代就開始開發(fā) ABS 產(chǎn)品，致力于在汽車制動時避免車輪過早抱死。80 年代隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，ABS 不斷完善并得以廣泛應用。隨著世界汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，汽車的安全性、舒適性日益受到人們的重視。目前，西方發(fā)達國家己廣泛采用 ABS，而且己成為汽車的必要裝備。有關(guān)資料表明，美國自 60 年代末、70 年代初開始在汽車上安裝 ABS , 70 年代末、80 年代初，歐洲國家開始批量采用ABS。近年來，ABS 在我國也正在推廣和應用,大部分轎車和客車均開始采用 ABS，以縮短制動距離，防止側(cè)滑，提高制動時的方向穩(wěn)定性，從而大大改善了汽車的制動性能，減少了車禍，提高了汽車運行的安全性。隨著 ABS 裝置的廣泛應用，檢測 ABS 性能也顯得越來越重要。ABS 性能的好壞直接影響到行車的安全。我國現(xiàn)有的各種制動檢驗臺都無法檢測裝有 ABS 汽車的制動性能。目前裝有 ABS 裝置的汽車，測試制動性能只能采用路試，道路試驗需要建造 ABS 性能專用跑道，ABS 性能專用跑道投資大，而且每次 ABS 性能測試前，對試驗路段要進行仔細地清洗，準備試驗路段的時間較長、試驗費用較高，而且道路試驗過程存在一定安全風險。目前，我國只有海南汽車試驗研究所的汽車試驗場等少數(shù)單位才有 ABS 的專用試驗跑道。汽車生產(chǎn)商在推出一款新車型時對 ABS 性能進行定型試驗，一般須將新車型的樣車送往海南 。對于汽車 ABS 生產(chǎn)廠家批量生產(chǎn)的汽車 ABS 產(chǎn)品的質(zhì)量檢測和在用汽車的 ABS 性能定期測試，目前只有在道路上進行行車緊急制動，憑駕駛員的感覺來判斷 ABS 的工作是否正常。隨著汽車市場對 ABS 需求的大量增加，為快速、有效、經(jīng)濟地對 ABS 性能進行檢測，迫切需要采用室內(nèi)試驗臺來對汽車 ABS 性能進行試驗研究。2004 年 04 月國家交通部發(fā)布了交通行業(yè)標準((JT/T510-2004)“汽車防抱制動系統(tǒng)檢測技術(shù)條件 ”，標準規(guī)定了具有防抱制動裝置的汽車制動系統(tǒng)的技術(shù)要求及檢測方法。該標準的出臺，為汽車 ABS檢測試驗臺的研究開發(fā)提供了依據(jù)。目前，國內(nèi)有關(guān)汽車 ABS 檢測試驗臺的研制報畢業(yè)設計說明書共 53 頁 第 6 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊道不多，因此迫切需要研制一種適合檢測 ABS 的檢測試驗臺。1．2 國內(nèi)外汽車制動檢測試驗臺的現(xiàn)狀目前，國內(nèi)外汽車制動檢測試驗臺按檢測時支承受檢車輪方式可分為兩種:一種為滾筒式制動試驗臺，另一種為平板式制動試驗臺; 而根據(jù)制動臺檢測制動性的原理，可將制動臺分為慣性式制動檢驗臺和反力式制動試驗臺兩類。汽車制動力檢測是重要的安全檢測項目之一，無論是管理部門還是車主都十分重視汽車的制動性能。目前，汽車檢測線上常用的制動力檢測設備主要是滾筒反力式制動力檢測臺，另外還有一種平板式制動力檢測臺，在汽車維修企業(yè)中采用的一種原理類似“扭力扳手”的制動力檢測杠桿或檢測平板，則屬于純靜態(tài)制動力檢測設備。滾筒反力式制動力檢測臺是使用最為普通的檢測設備。它由電機通過傳動裝置驅(qū)動滾筒，滾筒帶動車輪，并在汽車制動時，利用測力杠桿將制動力傳給測力傳感器。為增大車輪與滾筒間的附著系數(shù)，通常采用在滾筒表面刻槽或粘砂的辦法。滾筒反力式制動力檢測臺的優(yōu)點是測量的重復性比較好。這是因為它可精確控制電機驅(qū)動滾筒的轉(zhuǎn)速，每次測量轉(zhuǎn)速的變化不會太大，且車輪在滾筒上的位置也基本不變。也就是說測量的條件變化不大，所以這種設備測量的重復性較好。它最大的缺點則是由安置角引出的。所謂安置角是指車輪中心與兩個滾筒中心連線之間夾角的一半。由于不同型號車輛的輪徑不同，而滾筒的直徑和兩個滾筒的中心距是固定不變的( 當然也有少數(shù)是可調(diào)的 )，所以對不同型號的車輛來說，安置角是不同的。小型車，車輪的安置角大，車輪對滾筒的正壓力大，附著力也就大，這樣就容易測到最大制動力:而大車的情況則相反，往往需要施以附加載荷才能測到最大制動力。此外，滾筒反力式制動力檢測臺的驅(qū)動轉(zhuǎn)速較低，滾筒表面的線速度一般為 5km / h 左右，因此無法測到汽車在高速情況下的制動性能。平板式制動力檢測臺在社會上已開始應用，并得到 GB 7258-1997《機動車運行安全技術(shù)條件》的認可。它的檢測原理是利用平板將汽車制動時的前沖慣性力(數(shù)值與汽車制動力相等)傳遞給平板下的力傳感器。其優(yōu)點是: 原理和結(jié)構(gòu)簡單，檢測條件與汽車在道路上的制動狀態(tài)類似，能充分反映汽車制動的真實性能;不存在安置角引出的問題:還可設計成既能檢測制動力。也能檢測軸重、側(cè)滑、懸掛等項目的汽車綜合性能檢測臺，從而可大大減少占地面積，節(jié)約土建投資。當然，平板式制動臺也有缺陷，即測量復現(xiàn)性不如滾筒反力式制動力檢測臺。這是由于在每次檢測時駕駛員不能保證汽車的初始速度和施加于踏板的力都一致，所以測量數(shù)據(jù)顯示出較大的離散性。但必須指出的是，這種情況并不是測量設備本身的重復性不好，而是由于測量條件的變化而引起制動力檢測數(shù)據(jù)的變化，這樣的測量結(jié)果反而能真實反映汽車的制動性能，與道路試驗的情況相似。對安全管理部門來說，制動力檢測僅要求畢業(yè)設計說明書共 53 頁 第 7 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊及格性判別，汽車制動力只要達到合格的標準就可以，車管部門并不需要知道汽車的撮大制動力是多少。所以，因平板式制動力檢測臺簡單、實用并接近路試情況，故值得推廣應用，一段時間內(nèi)取代滾筒反力式制動力檢測臺。但是由于目前的技術(shù)原因，平板式制動實驗臺的推廣和應用存在著很大的困難，因此應用很少。扭力扳手式的制動力檢測方法由于不存在附著系數(shù)問題，所以可以準確地測得汽車的最大靜態(tài)制動力。但這種方法的效率較低，只適用于修理廠內(nèi)部使用。慣性式制動力檢測臺是一種動態(tài)制動力檢測設備。它是利用電機或車輛本身的動力驅(qū)動滾筒，滾筒帶動車輪，當汽車制動時，由于滾筒的轉(zhuǎn)動慣量相當大，所以從制動開始到結(jié)束需要一段時間，通過測量制動初始速度和制動時間便可得到制動減速度。由于滾筒的轉(zhuǎn)動慣量是事先知道的，這樣就可以推算出車輪的制動力矩。但難辦的是:車軸和車輪的轉(zhuǎn)動慣量不知道，如果略去不計則會產(chǎn)生較大誤差; 如需精確測量，就要通過增設附加轉(zhuǎn)動慣量，每車做兩次試驗，再對試驗數(shù)據(jù)解聯(lián)立方程才能得到較理想的結(jié)果。為了解決傳統(tǒng)慣性式制動力檢測臺的這種缺點，國內(nèi)某研究所發(fā)明了一種“動態(tài)校準的慣性制動臺”。這種制動臺是在帶高速反拖的底盤測功機的基礎上派生出來的，它利用大功率變頻電機或汽車本身的動力使車輪在滾筒上高速轉(zhuǎn)動，利用電渦流測功機給出標準制動力矩，對系統(tǒng)(包括車軸和車輪)的整體轉(zhuǎn)動慣量進行測量和計算，從而可得出系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量的精確數(shù)值，避免傳統(tǒng)慣性式制動力檢測臺需配備附加轉(zhuǎn)動慣量的麻煩。必須指出，各種汽車制動力檢測設備都有一些共性的問題。例如:只要是動態(tài)測量，所測得的結(jié)果只能是最大制動力和附著力的小者，當附著力小于最大制動力時，只能測到附著力，因為在這種情況下制動效能無法充分發(fā)揮出來;只要是雙滾筒式制力檢測臺，就不能避免因安置角而引出的問題，其制動機理與路試情況便會有一定差異。因此每種實驗臺都有他的優(yōu)缺點。1．3 本文研究內(nèi)容及創(chuàng)新1. 3. 1 本文研究的主要內(nèi)容由于目前 ABS 以廣泛應用于各種汽車，尤其是在轎車和客車領(lǐng)域得到了迅猛的發(fā)展，但是傳統(tǒng)的制動試驗臺基本上都是檢測汽車的制動力和制動時間等，已經(jīng)無法滿足檢測 ABS 汽車的需要，針對這種情況，本次設計就是在這方面作了一些嘗試，在反力式制動試驗臺的基礎上設計了一種慣性式滾筒式制動試驗臺，主要工作如下：1）試驗臺的方案設計；2）試驗臺慣量系統(tǒng)的設計； 3）主要零部件設計；畢業(yè)設計說明書共 53 頁 第 8 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊4）試驗臺總體設計；5）機械系統(tǒng)的設計及裝配圖和零件圖的繪制；6）設計說明書和使用說明書的編寫。1.3.2 本文的主要創(chuàng)新1）目前汽車 ABS 的性能檢測，通常采用道路試驗，道路試驗費用高且路試過程存在一定安全風險，本課題為汽車 ABS 檢測的室內(nèi)試驗臺。不但可以檢測 ABS汽車的滑移率，而且可以用用來檢測汽車制動距離的一種動態(tài)制動試驗臺，從而使得檢測結(jié)果更加符合實際情況；2）汽車 ABS 檢測試驗臺的關(guān)鍵技術(shù)是等效動力學模型，如何用滾筒及飛輪的轉(zhuǎn)動慣量代替汽車移動的慣量是其中的重要問題；3）提出汽車 ABS 檢測試驗臺總體設計方案， ，為汽車 ABS 檢測試驗臺的研究開發(fā)提供一套完整的設計方法。1.3.3 試驗臺主要功能本試驗臺能夠完成對汽車常規(guī)制動性能和在用車輛 ABS 制動系統(tǒng)的室內(nèi)檢測，其功能主要包括:1）前后四輪同時檢測，可測試出滑移率、制動距離,制動時間等參數(shù)，對汽車ABS 系統(tǒng)性能作出比較全面的評價；2）自動化程度高，選定 ABS 工作性能檢測或常規(guī)制動性能檢測后，系統(tǒng)可在臺架控制系統(tǒng)的控制下自動完成測試過程。1.3.4 試驗臺開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)1）試驗臺架軸距調(diào)節(jié)及傳動機構(gòu)的變速調(diào)節(jié)技術(shù)；2）車輛在臺架試驗中安置角的合理確定；3）慣量系統(tǒng)的合理確定。1.3.5 臺架檢測法的特點及發(fā)展前景相對于道路試驗檢測來說，臺架檢測方法具有許多突出的優(yōu)點:1）檢測過程簡單，時間短。針對 ABS 系統(tǒng)制動性能的檢測，每輛車只需要 3 -5 分鐘，因此，如果將 ABS 檢測試驗臺安裝到目前國內(nèi)的汽車性能檢測線上使用，對整條檢測線的檢測速度影響很??；2）設備占地面積小，可以作為一個單獨的工位加裝在目前我國正在普遍使用的汽車性能檢測線上，從而能夠在汽車年檢中完成對汽車 ABS 系統(tǒng)的性能檢測；3)檢測過程受環(huán)境因素影響較小。由于臺架檢測是在室內(nèi)進行，所以不會受到天氣、側(cè)向風等自然條件的影響；4)設備耗資低，根據(jù)市場需求可實行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。臺架檢測法有許多道路檢測法所不具備的優(yōu)點，但是也存在一些不足，由于臺畢業(yè)設計說明書共 53 頁 第 9 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊架檢測法所采用的方法是模擬路面制動狀況并進行檢測，不能反映出路面制動時的軸荷轉(zhuǎn)移對制動過程的影響，同時受到電子器件精度、汽車當量模擬精度等因素的限制，所以測試結(jié)果在一定程度上存在偏差。通過不斷改進臺架設計，充分減小臺架自身不足，盡可能選用高精度電子測試器件等措施，可以將臺架測試的精度逐步提高。目前，隨著我國汽車保有量的逐年增長以及人們對道路交通安全關(guān)注程度的提高，在用車輛的常規(guī)檢測項目中增加 ABS 系統(tǒng)制動性能檢測的必要性也隨之日益提高，臺架檢測必隨之廣泛應用。二：方案比選畢業(yè)設計說明書共 53 頁 第 10 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目前，國內(nèi)外汽車制動檢測國內(nèi)汽車檢測線上最常用的制動檢測設備就是反力式滾筒制動試驗臺。但反力式滾筒制動試驗臺檢測時，汽車不動 ，只是滾筒帶動車輪轉(zhuǎn)動，是一種靜態(tài)檢測，不能檢測汽車動態(tài)制動情況下的制動力。檢測車速較低，一般在 5km/h以下，且只有一個固定的車速。由于速度太低，對于裝有 ABS 的汽車, ABS 系統(tǒng)尚不起作用,即使起作用測得的制動力由于汽車未處于抱死狀態(tài)，也就低于其實際制動力,因此反力式滾筒制動臺也不適合檢測 ABS 系統(tǒng)的性能。因此,隨著 ABS 系統(tǒng)的大量應用,需要一種新的檢測方法來檢測汽車的制動效能,慣性式制動檢測臺就是一種是模擬道路行駛動能檢測車輛制動性能的裝置， 。因此慣性式檢測臺的轉(zhuǎn)速比反力式滾筒臺的轉(zhuǎn)速高的多，速度一般都大于 40km/h,適合ABS 的檢測要求。且結(jié)果更加可靠和可信。本次設計就是設計一種主要是用來檢測轎車整車制動性能的慣性式制動試驗臺。目前慣性式制動臺主要有兩種,一種是平板式的,一種是滾筒式的.其中平板式制動實驗臺具有操作和安裝簡單,維修方便等優(yōu)點,但如前面分析也有致命的缺點,缺點主要有如下幾方面1）測試的重復性不好；2）安全性差,若附著性能不好,汽車容易跑車,而造成事故；3）檢測技術(shù)也不成熟,定量分析以及傳感技術(shù)和計算機后處理的要求很高,有待于電子技術(shù)的進一步發(fā)展.。而滾筒式制動臺卻沒有這些缺點,它最大的缺點就是由安置角引起的,會因為輪胎直徑的變化而引起檢測結(jié)果的誤差.但現(xiàn)對于平板式的要小的多，因此慣性滾筒式在平板式的問題沒有解決前是最好的檢測方法。目前慣性滾筒式制動實驗臺也主要有兩種, 一種是電動機驅(qū)動的慣性式滾筒制動試驗臺如圖 1，另外一種就是發(fā)動機驅(qū)動的慣性式滾筒制動試驗臺如圖 2，其中發(fā)動機驅(qū)動的慣性式滾筒制動試驗臺，受檢車輛發(fā)動機驅(qū)動，前后軸同時檢測的慣性式滾筒制動試驗臺，受檢汽車前后軸車輪分別安置在臺架前后各對滾筒上，左右滾筒組通過變速器串接，前后滾筒組經(jīng)傳動軸聯(lián)結(jié)，飛輪的作用是增加滾筒系統(tǒng)的慣量。受檢車輛的驅(qū)動力經(jīng)驅(qū)動輪帶動臺架后滾筒組（設汽車為后輪驅(qū)動）轉(zhuǎn)動，并經(jīng)過傳動軸帶動前滾筒組同步轉(zhuǎn)動。汽車在臺架上運行速度由受檢車輛控制。該試驗臺相對于電動機驅(qū)動的試驗臺來如果軸距單一來說具有結(jié)構(gòu)簡單，只需要通過汽車本身就可以控制，比較適合于工廠內(nèi)部的實用，但是對于汽車檢測企業(yè)來說，由于需要檢測不同類型的得汽車，需要不斷的調(diào)整軸距，而調(diào)整軸距的方法也主要有畢業(yè)設計說明書共 53 頁 第 11 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊兩種，一種是采用帶輪，但是由于調(diào)節(jié)的距離太長，因此不適合在本試驗臺上使用，另外一種就是采用 35641271 滾筒裝置 2 飛輪系統(tǒng) 3 調(diào)距裝置 4 舉升裝置 5 電機 6 聯(lián)軸器 7 變速器圖 1 電動機驅(qū)動慣性式滾筒制動試驗臺結(jié)構(gòu)簡圖7361 滾筒裝置 2 飛輪系統(tǒng) 3 調(diào)距裝置 4 舉升裝置 5 鏈輪系統(tǒng) 6 聯(lián)軸器 7 變速器圖 2 發(fā)動機驅(qū)動慣性式滾筒制動試驗臺結(jié)構(gòu)簡圖絲杠，但是成本太高，且設計復雜，因此不適合于汽車檢測維修企業(yè)的使用，相反畢業(yè)設計說明書共 53 頁 第 12 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊電動機驅(qū)動的試驗臺，是由電動機驅(qū)動車輪旋轉(zhuǎn)，待達到規(guī)定轉(zhuǎn)速后，停止轉(zhuǎn)動，雙軸采用雙電機結(jié)構(gòu)，也便于實現(xiàn)檢測車輛前后軸的同步，且結(jié)構(gòu)簡單，軸距的調(diào)節(jié)采用雙液壓缸來移動后滾筒，從而滿足檢測車軸距的需要，且簡單實用，因此電動機驅(qū)動的慣性制動實驗臺為本次設計的最佳選擇。本試驗臺主要是依靠飛輪來模擬汽車轉(zhuǎn)動動能來模擬汽車的平動動能，為了減小飛輪的尺寸和節(jié)省成本，采用增速器增加飛輪的轉(zhuǎn)速，從而增加其轉(zhuǎn)動動能，并根據(jù)不同的車重選擇合適的飛輪組合，飛輪與軸的連接通過軸承，并采用離合器，這樣方便飛輪的接合和分離，從避免了傳統(tǒng)的飛輪再不用時通過支撐機構(gòu)來支撐的缺點，因為傳統(tǒng)支撐會很容易引起過支撐或者支撐不夠的問題，從而影響檢測效果，而采用軸承后則完全避免了這個問題！三：汽車 ABS 試驗臺檢測的基本原理畢業(yè)設計說明書共 53 頁 第 13 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ABS 產(chǎn)品性能主要有制動效能和制動穩(wěn)定性兩個方面，制動效能是指汽車以一定的初速度迅速停車的能力，通常以制動距離和制動過程中的制動減速度來表征。制動效能是表征汽車制動性最基本的特性參數(shù)。制動時的方向穩(wěn)定性是指汽車在制動過程中維持直線行駛的能力或按預定彎道行駛的能力，即是指汽車預防制動跑偏和側(cè)滑的能力，本試驗臺則主要檢測汽車的制動效能。主要能夠測試汽車的滑移率，制動時間，制動距離，在安裝一定的設備后還可以進行傳統(tǒng)的力檢測。3．1 檢測原理慣性式滾筒臺的滾筒相當于移動路面，檢測時，轉(zhuǎn)動的滾筒系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)動動能，相當于汽車在道路上行駛的平動動能;模擬慣量及車輪的轉(zhuǎn)動動能相當于汽車發(fā)動機、傳動系統(tǒng)和車輪的轉(zhuǎn)動動能。即慣性式滾筒制動臺要能模擬汽車道路行駛時的動能。慣性式滾筒制動臺要能模擬汽車道路行駛時的動能。汽車在道路上行駛的能為汽車的平動動能與轉(zhuǎn)動動能之和 ，即221?Jmv?)13(?式中： 一- );一(Jv-?汽車在慣性制動臺上檢測時，汽車及制動臺系統(tǒng)的動能(汽車前、后軸均在制動臺的滾筒上)為汽車的轉(zhuǎn)動動能與制動臺滾筒系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動動能之和，即221cJ??)23(?式中：一;一一-Jc );(?慣性式滾筒制動臺要模擬汽車道路行駛時的動能，必須使汽車在慣性臺上運專時車臺系統(tǒng)的動能與汽車道路行駛時的動能一致，即222211cJJmv????? )3(?畢業(yè)設計說明書共 53 頁 第 14 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊則： 2CJ?=mv )43(?即慣性式滾筒制動臺的轉(zhuǎn)動動能 應等于汽車道路行駛的平動動能 2mv，若滾筒表面附著系數(shù)足夠，車輪在滾筒上轉(zhuǎn)動不產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)，即滾筒與車輪的線速度相等，且均等于汽車行駛速度、 ，即vRrc?? )53(?式中： 車 輪 的 角 速 度滾 筒 ..?c；滾 筒 ， 車 輪 半 徑r。則有 2cmrJ?)63(?所以只要確定滾筒的半徑和受檢車輛的質(zhì)量，試驗臺的滾筒系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量就確定了為檢測滑移率以判斷 ABS 的工作狀況，需在滾筒軸上安裝轉(zhuǎn)角傳感器，根據(jù)傳感器在單位時間發(fā)出的轉(zhuǎn)角信號可確定滾筒轉(zhuǎn)速，滾筒的圓周速度模擬車身的運動速度，同時由安裝在車輪軸上的輪速傳感器測得輪速，據(jù)此來計算滑移率。為檢測制動距離與制動時間，可在滾筒軸上再安裝計時器，記錄從制動開始到滾筒停止轉(zhuǎn)動所需的時間，即制動時間;根據(jù)滾筒轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)及滾筒直徑可得到制動距離。如果需要檢測制動力，可在滾筒軸的聯(lián)軸器間安裝扭矩計，通過計算可得到各輪制動力，各個傳感器采集到數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿C進行處理。3．2 模擬慣量的計算根據(jù)機械系統(tǒng)的等效動力學模型原理，多體系統(tǒng)各構(gòu)件的移動、轉(zhuǎn)動慣量可以等效為某個選定的構(gòu)件的等效轉(zhuǎn)動慣量，對于有 max {n, k}個運動構(gòu)件的系統(tǒng)，若其中 n 個運動構(gòu)件的質(zhì)心做移動，k 個構(gòu)件有轉(zhuǎn)動，等效轉(zhuǎn)動慣量的公式為: 2121)()(?jkjSSinieJvmJ????)73(?式中： 等 效 構(gòu) 件 的 角 速 度??個 構(gòu) 件 的 質(zhì) 量第 ii個 構(gòu) 件 質(zhì) 心 的 角 速 度第vSi動 慣 量個 構(gòu) 件 的 相 對 質(zhì) 心 的 轉(zhuǎn)第 jJi個 轉(zhuǎn) 動 構(gòu) 件 的 角 速 度第j?畢業(yè)設計說明書共 53 頁 第 15 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊此試驗臺的轉(zhuǎn)動慣量為滾筒、軸及其軸承、飛輪、減速器、聯(lián)軸器、離合器之和，計算時由上面論述所有慣量可以先等效為滾筒的慣量，即：總的慣量 2cmrJ?)63(?3．3 實驗臺方案設計擬采取雙軸電機驅(qū)動的慣性式制動試驗臺。中心距采用液壓調(diào)節(jié)。如圖 3，兩個電動機為了保證檢測的同步同時啟動，在達到規(guī)定的轉(zhuǎn)速后， ，此時以飛輪系統(tǒng)以及滾筒等旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動慣量既為汽車的平動動能，斷開電動機，并踩制動，為了保證汽車在制動時 ABS 起作用，汽車必須啟動，且保證電路的暢通，飛輪上裝有速度傳感器和時間傳感器，可以測量制動時車的制動速度和制動時間，并在車輪上裝有速度傳感器，可以結(jié)合飛輪的傳感器測的汽車制動時的滑移率，根據(jù)滾筒轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，可以測的汽車的制動距離，因此本實驗臺是一個多功能實驗臺，可以綜合測量汽車的制動性能 ，因此使得測量結(jié)果更加準確可靠，減速器的作用是為了增加飛輪旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，增加其轉(zhuǎn)動慣量，節(jié)省材料，飛輪根據(jù)測試車的重量的大小選取不同的組合，保證測試結(jié)果的準確性，其旋轉(zhuǎn)與否采用電磁離合器控制，數(shù)據(jù)的采集利用電腦進行采集，因此操作也很簡單方便，是一種很好的多功能制動實驗臺。 離 合 器調(diào) 距 裝 置 電 動 機聯(lián) 軸 器舉 升 裝 置滾 筒 組飛 輪 組圖 3 試驗臺整體方案的設計四：制動實驗臺結(jié)構(gòu)設計4．1 主機參數(shù)的設計畢業(yè)設計說明書共 53 頁 第 16 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊參考得汽車車輪直徑 d 在 500-700mm 之間，D 為滾筒的直徑,一般情況下滾筒直徑為最大車輪半徑的 0.4 倍，所以：D=0.4d=0.4×700=280mm查機械設計手冊選取外徑為 299mm，壁厚為 30mm 的型鋼，為了保證測試的準確性和保證安全，取路面附著系數(shù) =0.7，由?=tan?暫取 為 35°?（4—7029arcsinarcsin????LdDL1）求得 L=573mm 暫取 600mm此時由上式得 α=36.9>35°,完全滿足條件，且可以保證汽車在制動時的穩(wěn)定性 .因為汽車的輪距在 1200-1600mm 之間，考慮輪距對滾筒的影響選取滾筒長度為850mm，兩個滾筒之間的中心距為 700mm，為了方便滾筒與軸的傳動，采用在滾筒兩端焊接兩個鐵板，且采用法蘭盤與軸進行連接，這樣既能夠保證傳動的需要，設計又簡單，其中法蘭盤直接在軸上加工，采取這種結(jié)構(gòu)增大了力的傳遞范圍，也便于滾筒和軸的的定位，進入滾筒的軸的軸徑采用 53mm，而滾筒擋板中心孔的直徑為 55mm,這樣就有足夠的間隙保證各個零件的配合，簡圖及滾筒的主要尺寸如下：圖 4 滾筒的設計方案兩個滾筒之間為了方便汽車的駛?cè)牒烷_出設置舉升器，如圖所示，最小輪胎離滾筒軸的距離為：（4—mLDdl 82.6305.39)2(( 2??????2）畢業(yè)設計說明書共 53 頁 第 17 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊所以最小輪胎立滾筒軸的距離為 263.82-250=13.82mm，為了保證車的順利?'l出入以及不影響汽車的檢測，設舉升器托板平時在滾筒軸位置，寬度為 100mm，舉升器行程為 120mm,采用氣囊式舉升裝置。為了保證附著系數(shù) 0.7 的要求，且考慮經(jīng)濟性,滾筒表面采用粘砂處理。 車 輪滾 筒 舉 升裝 置圖 5 最小車輪受檢時的簡圖最后的參數(shù)如下：（1）允許承載的質(zhì)量： 3000kg（2）滾筒尺寸（直徑*長度） 299mm*850mm（3）滾筒軸間距 600mm（4）滾筒間距 700 mm（5）滾筒表面的形式 粘砂（6）舉升方式 氣囊式舉升（7）舉升器工作行程 120mm （8）滾筒軸與滾筒間傳動方式 法蘭盤傳動 （9）ABS 制動測試速度范圍 30km/h-8km/h（10）前后滾筒軸間距采用液壓油缸進行調(diào)節(jié)，距離為 2100——3600mm4．2 軸的的設計4．2．1 滾筒軸的設計經(jīng)過計算和考慮到安裝的要求設計滾筒軸如下，其中直徑為 150mm 的部分，為法蘭盤的形式，在半徑為 60mm 的部分打 8 個直徑為 18mm 的孔。用來安裝螺栓與滾筒豎板相連接，直徑為 53 的軸是為了保證與滾筒配合時保證設備的同軸！滾筒板孔的直徑采用 55mm.,以下軸的類似設計與本軸相同。畢業(yè)設計說明書共 53 頁 第 18 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊擬圖 6 左滾筒軸設計圖 擬圖 7 右滾筒軸設計圖4．2．2 副滾筒軸的設計 擬圖 8 副滾筒軸設計圖4．2．3 飛輪軸的設計畢業(yè)設計說明書共 53 頁 第 19 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊經(jīng)過計算和考慮到安裝的要求設飛輪軸如下： 圖 9飛 輪 軸 的 設 計圖 8 飛輪軸設計圖4．3 電機的設計試驗臺在檢測 ABS 的性能時，需在不同車速下進行檢測，試驗臺驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速必須是可調(diào)的，可選 YCT 系列電磁調(diào)速電動機，該電動機是由作為原動機的鼠籠式異步電動機和作為調(diào)速裝置的電磁轉(zhuǎn)差離合器及控制裝置組合而成，該調(diào)速電機的調(diào)速系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠等優(yōu)點，得到廣泛應用。電機型號的選擇根據(jù)實驗條件和電機的參數(shù)選定電機啟動到達到試驗要求時間為 20s電機的轉(zhuǎn)速crvn?2?min/7.09145.60r??（4—3）取 710r/min角加速度△2/7.360271sradtndt ??????（4—4） 車的最大質(zhì)量為 3t。每個車輪負荷為 kgt7503?所以慣量系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量為畢業(yè)設計說明書共 53 頁 第 20 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊22276.1495.074mkgrmc ????（4—5）所以每根軸上的驅(qū)動轉(zhuǎn)距為NdtJc 36.27.61???（4—6）電機所需功率kwTnP4.950713.2??（4—7）根據(jù)上述條件由機械設計手冊 P1278,選擇 YCT 225—4A 的電磁調(diào)速電動機，其功率為 11kw，額定轉(zhuǎn)距為 69.1Nm，所調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為 1250-125r/min m=367kg4．4 聯(lián)軸器，離合器，變速器以及軸承及其密封件的的選取4．4．1 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， 由機械設計手冊 P5-63,采用凸緣聯(lián)軸器，選用 YLD 型-對中榫型聯(lián)軸器.都采用 YL9 型，其公稱轉(zhuǎn)距為400Nm，完全可以滿足試驗的要求，其中飛輪軸和變速器軸之間以及電機和離合器之間、兩滾筒軸之間采用軸孔直徑為 42mm 的聯(lián)軸器， ，變速器與滾筒軸之間采用軸孔直徑為 48mm 的聯(lián)軸器。4．4．2 離合器的選取由于試驗臺是在停車狀態(tài)下根據(jù)試驗對象的對應參數(shù)，相應的嚙合若干個慣量盤，又不需要經(jīng)常離合，故考慮選用牙嵌式離合器。牙嵌式離合器靠主動件與被動件強制嚙合傳遞轉(zhuǎn)矩，其結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸小，傳遞轉(zhuǎn)矩大，傳動比固定不變不產(chǎn)生摩擦熱。牙嵌式離合器又分為機械式和電磁式兩種，基于慣量盤計算，重量較大，用手動杠桿操縱，增加了操作強度，故采用電磁式。電磁式牙嵌離合器用電磁力接合，能用于遠距操縱，便于該試驗臺的自動化?？紤]到上述優(yōu)點電機與飛輪軸之間也采用牙嵌式電磁離合器，根據(jù)機械設計手冊 P5-235,其中電機與滾筒軸之間采用規(guī)格為 16A 的 DLY5 系列牙嵌式有滑環(huán)電磁離合器，其額定轉(zhuǎn)矩為 100Nm，由上面電機的計算得知，該離合器滿足要求，飛輪與飛輪軸之間根據(jù)軸徑的大小分別采用 25A 和 40A 的 DLY5 系列牙嵌式有滑環(huán)電磁離合器，其額定轉(zhuǎn)矩分別為 250 Nm和 400 Nm，也滿足設計的要求。4．4．3 減速器的設計為了增加減少飛輪的尺寸，節(jié)省材料，采用增速器增加旋轉(zhuǎn)飛輪的慣量，擬采畢業(yè)設計說明書共 53 頁 第 21 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊取速比為 1：2 的增速器，參考減速器選用手冊，由nPT950?（4—8）求得 ： P=50kw （4—9）根據(jù)減速器選用手冊 P24，選用 ZDY-100 型變速器，其功率為 80kw 輸出軸的軸徑為 42㎜，輸入軸的軸徑為 40㎜。4．4．4 軸承的選取為了便于對中和考慮到軸承受較大力的影響，軸于機架之間的軸承采用圓錐滾子軸承，其中飛輪軸采用 30209 系列圓錐滾子軸承，而滾筒軸采用 32010 系列圓錐滾子軸承，而飛輪與軸之間的軸承因為對傳遞的要求不高，故根據(jù)軸徑的大小分別采用 N209 和 N210 系列的圓柱滾子軸承。4．4．5 軸承密封件的設計1）軸承蓋的設計為了便于安裝和密封，對于軸端的軸承蓋采用凸緣式軸承蓋，其中設計參數(shù)如圖 10，密封采取間隙密封， ，對于在軸上的端蓋，只需要在該種端蓋的中心鑄造相同的孔就可以，而飛輪軸上固定飛輪的軸承的密封端蓋則采取直接在飛輪上鑄造的形式，密封同樣采取間隙密封，2）密封墊片的設計密封墊片為了保證密封良好和安裝簡單，采用平面型石棉橡膠墊片， 軸 承 外 徑 螺 釘 直 徑 軸 承 蓋 連 接 螺 栓 尺 寸D2=0+.5d3m,b由 結(jié) 構(gòu)e1>圖 10 軸承蓋簡圖3）軸承座的設計為了保證安各個旋轉(zhuǎn)軸的在檢測時的同軸度，滾筒的軸承座采用揭蓋的形式，畢業(yè)設計說明書共 53 頁 第 22 頁 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊并通過螺栓與機架的底檔板相連接，采用一系列的調(diào)整墊片調(diào)整其高度，從而最大可能的保證它的同軸度，對于飛輪組的軸承座則是直接鑄造在箱體上。4）甩油盤的設計為了保證軸承的潤滑和密封，選用甩油盤