惯性式汽车制动试验台设计

《惯性式汽车制动试验台设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《惯性式汽车制动试验台设计（53页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、毕业设计（论文）任务书课题名称 惯性式汽车制动试验台设计 学院(部) 汽 车 学 院 专 业 交 通 运 输 专 业 班 级 学生姓名 学 号 4 月 9 日至 6 月 20 日共 12 周指导教师(签字) 教学院长(签字) 2010 年 4月10日一、设计内容（论文阐述的问题）开发设计用于检测线装用ABS汽车制动性能试验的制动试验台。1）前言（开发设计的必要性、可行性）2）原理分析及方案比选3）整体布局方案设计4）试验台结构设计（1）滚筒结构设计（2）惯量设计4）强度校核5）试验台操作说明二、设计原始资料（实验、研究方案）1）汽车检测站反力式制动试验台实物；2）JT/T510-2004及相关

2、资料；3）适合于总质量小于3000kg，6座以下的小型客车；4）试验时速不小于40km/h三、设计完成后提交的文件和图表（论文完成后提交的文件）1. 计算说明书部分：提交设计说明书1份（字数不少于15000字），内容包括：1）设计的必要性和可行性2）设计方案论证选择3）结构设计及计算4）强度校核计算5）整体布置设计6）结束语参考文献（规范化）2、图纸部分：总装配图 1张滚筒部分总成图 1张零件图 23张四、毕业设计（论文）进程安排序号 设计（论文）各阶段名称 日期（教学周）1 明确任务、调研收集资料 第六、七周2 整理资料、方案设计 第八、九周3 撰写开题报告、开题论证 第十周4 设计计算、绘

3、制设计草图 第十一、十二周5 完成设计图，撰写设计说明书 第十三十五周6 完成设计说明书 第十六周7 提交设计资料、准备答辩、答辩 第十七周五、主要参考资料1陈焕江，汽车检测技术与设备2机械设计手册3. 期刊相关论文50 / 53文档可自由编辑打印摘 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。近几年来，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

4、通部门有待研究解决的重要课题。 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本设备，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ABS工作性能已是一项十分紧迫的任务。目前，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，但从试验情况来看，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面做了几点工作:关键词：ABS试验台，制动性能，检测， 设计ABSTRACTThe testing of the performance of automobi

5、le 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 cant be separated from the present situation of motor vehicle

6、s 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

7、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 be

8、ing 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

9、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 te

10、st ， the performance of automobile braking station ，test， design目 录摘 要1ABSTRACT2一：绪 论511课题背景512国内外汽车制动检测试验台的现状613本文研究内容及创新71. 3. 1本文研究的主要内容71.3.2本文的主要创新81.3.3试验台主要功能81.3.4试验台开发中的关键技术81.3.5台架检测法的特点及发展前景8二：方案比选10三：汽车ABS试验台检测的基本原理1331检测原理1332模拟惯量的计算1433实验台方案设计15四：制动实验台结构设计1641主机参数的设计1642轴的的设计17421滚筒轴的设

11、计17422副滚筒轴的设计18423飞轮轴的设计1844联轴器，离合器，变速器以及轴承及其密封件的的选取20441联轴器的选择20442离合器的选取20443减速器的设计20444轴承的选取20445轴承密封件的设计2145飞轮的设计21451、飞轮系统总体结构22452、飞轮模拟当量的确定22453飞轮布置形式2446调距装置的设计2447机架和导轨的设计25471机架的设计25472导轨的选取25473机架和地面的安装形式25五实验台设计零件的较核2651滚筒轴的较核2652飞轮轴的校核：2953轴承的较核31531滚筒轴承的较核31532飞轮轴轴承的较核3354液压系统的校核37六试验台

12、的使用说明3961检测的准备工作39611试验台的准备39612被测车辆的准备3962检测步骤3963检测时的注意事项3964制动台的调整4065 制动试验台的维护40结 论431论文的主要工作与结论432进一步的工作与展望43致 谢45参 考 文 献46附录 1 汽车防抱制动系统检测技术条件（JT/T510-2004） 中华人民共和国交通行业标准47附录 2 飞轮轴零件图免费提供。附录 3 飞轮零件图免费提供。一：绪 论11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

13、约有10%的事故是由于车辆在制动一瞬间偏离原定轨道或甩尾产生的，因而探讨各种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要措施之一。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来的。ABS是在车辆制动过程中防止车轮抱死造成轮胎在地面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中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

14、速发展，汽车的安全性、舒适性日益受到人们的重视。目前，西方发达国家己广泛采用ABS，而且己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装ABS , 70年代末、80年代初，欧洲国家开始批量采用ABS。近年来，ABS在我国也正在推广和应用,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装置的广泛应用，检测ABS性能也显得越来越重要。ABS性能的好坏直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汽车的制动性能。目前装有ABS装置的汽车

15、，测试制动性能只能采用路试，道路试验需要建造ABS性能专用跑道，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。目前，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，目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的工作是否正常。随着汽车市场对ABS需求的大量增加，为快速、有效、经济

16、地对ABS性能进行检测，迫切需要采用室内试验台来对汽车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/T510-2004)“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，因此迫切需要研制一种适合检测ABS的检测试验台。12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

17、式制动检验台和反力式制动试验台两类。 汽车制动力检测是重要的安全检测项目之一，无论是管理部门还是车主都十分重视汽车的制动性能。目前，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，在汽车维修企业中采用的一种原理类似“扭力扳手”的制动力检测杠杆或检测平板，则属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

18、精确控制电机驱动滚筒的转速，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本不变。也就是说测量的条件变化不大，所以这种设备测量的重复性较好。它最大的缺点则是由安置角引出的。所谓安置角是指车轮中心与两个滚筒中心连线之间夹角的一半。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(当然也有少数是可调的)，所以对不同型号的车辆来说，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

19、右，因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、悬挂等项目的汽车综合性能检测台，从而可大大减少占地面积，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。这是由于在每次检测时驾驶员不能保证汽车的初始速度和施加于踏板

20、的力都一致，所以测量数据显示出较大的离散性。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，而是由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可以，车管部门并不需要知道汽车的撮大制动力是多少。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。但是由于目前的技术原因，平板式制动实验台的推广和应用存在着很大的困难，因此应用很少。扭力扳手式的制动力检测方法由于不存在附着系数问题，所以可以准确地测

21、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。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缺点，国内某研究所发明了一种“动态校准的

22、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出来的，它利用大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大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来;只要是双滚筒式制力检测台，就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。

23、因此每种实验台都有他的优缺点。13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本上都是检测汽车的制动力和制动时间等，已经无法满足检测ABS汽车的需要，针对这种情况，本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，主要工作如下：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）设计说明书和使用说明书的编写。1.3.2本文的主要创新1）目前汽车ABS的性能检测，通

24、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要问题；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，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,制动时间等参数，

25、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ABS工作性能检测或常规制动性能检测后，系统可在台架控制系统的控制下自动完成测试过程。1.3.4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，台架检测方法具有许多突出的优点: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上使用，对整条检测线的检测速度影响很小；2）设备占地面积小，可以作为一个单独的工

26、位加装在目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。台架检测法有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面制动状况并进行检测，不能反映出路面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素的限制，所以测试结果在一定程度上存在偏差。通过不断改进台架设计，充分减小台架自身不足，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

27、步提高。目前，随着我国汽车保有量的逐年增长以及人们对道路交通安全关注程度的提高，在用车辆的常规检测项目中增加ABS系统制动性能检测的必要性也随之日益提高，台架检测必随之广泛应用。 二：方案比选目前，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

28、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，。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40km/h,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要是用来检测轿车整车制动性能的惯性式制动试验台。目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.其中平板式制动实验台具有操作和安装简单,维修方便等优点,但如前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

29、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,会因为轮胎直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。目前惯性滚筒式制动实验台也主要有两种, 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，其中发动机驱动的惯性式滚筒制动试验台，受检车辆发动机驱动，前后轴同时检测的惯性式滚筒制动试验台，受检汽车前后轴车轮分别安置在台架前后各对滚筒上，左右滚筒组通过变速器串接，前

30、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由受检车辆控制。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来说，由于需要检测不同类型的得汽车，需要不断的调整轴距，而调整轴距的方法也主要有两种，一种是采用带轮，但是由于调节的距离太长，因此不适合在本试验台上使用，另外一种就是采用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1 电动机驱动惯

31、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链轮系统 6 联轴器 7 变速器图2 发动机驱动惯性式滚筒制动试验台结构简图丝杠，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，双轴采用双电机结构，也便于实现检测车辆前后轴的同步，且结构简单，轴距的调节采用双液压缸来移动后滚筒，从而满足检测车轴距的需要，且简单实用，因此电动机驱动的惯性制动实验台为本次设计的最佳选择。本试验台主要是依靠飞轮来模拟汽车转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

32、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飞轮组合，飞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！三：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来表征。制动效能是表征汽车制动性最基本的特性参数。制动时的方向稳定性是指汽车在制动过程中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

33、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，制动时间，制动距离，在安装一定的设备后还可以进行传统的力检测。31检测原理惯性式滚筒台的滚筒相当于移动路面，检测时，转动的滚筒系统具有转动动能，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平动动能与转动动能之和，即 式中：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

34、能之和，即 式中： 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专时车台系统的动能与汽车道路行驶时的动能一致，即 则： = 即惯性式滚筒制动台的转动动能应等于汽车道路行驶的平动动能，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相等，且均等于汽车行驶速度、，即 式中：；。则有 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

35、滑移率。为检测制动距离与制动时间，可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。32模拟惯量的计算根据机械系统的等效动力学模型原理，多体系统各构件的移动、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，若其中n个运动构件的质心做移动，k个构件有转动，等效转动惯量的公式为: 式中： 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

36、论述所有惯量可以先等效为滚筒的惯量，即：总的惯量 33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

37、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，保证测试结果的准确性，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采集，因此操作也很简单方便，是一种很好的多功能制动实验台。图3 试验台整体方案的设计四：制动实验台结构设计41主机参数的设计参考得汽车车轮直径d在500-700mm之间，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=0.4700=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=0.7，由=tan暂取

38、为35 （41）求得L=573mm 暂取600mm此时由上式得=36.935,完全满足条件，且可以保证汽车在制动时的稳定性.因为汽车的轮距在1200-1600mm之间，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，设计又简单，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，而滚筒挡板中心孔的直径为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下：图4 滚筒的设计方案两个

39、滚筒之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： （42）所以最小轮胎立滚筒轴的距离为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。图 5 最小车轮受检时的简图最后的参数如下：（1）允许承载的质量： 3000kg（2）滚筒尺寸（直径*长度） 299mm*850mm（3）滚筒轴间距 600mm（4）滚筒间距 700 mm（5）滚筒表面的形式 粘砂（6）举升方式 气囊式举升（7

40、）举升器工作行程 120mm （8）滚筒轴与滚筒间传动方式 法兰盘传动 （9）ABS制动测试速度范围 30km/h-8km/h（10）前后滚筒轴间距采用液压油缸进行调节，距离为21003600mm42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，其中直径为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。用来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6 左滚筒轴设计图图7 右滚筒轴设计图422副滚筒轴的设计图8 副滚筒轴设计图423飞轮轴的设计

41、经过计算和考虑到安装的要求设飞轮轴如下：图8 飞轮轴设计图43电机的设计试验台在检测ABS的性能时，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系列电磁调速电动机，该电动机是由作为原动机的鼠笼式异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时间为20s电机的转速 （43）取710r/min角加速度 （44） 车的最大质量为3t。每个车轮负荷为所以惯量系统的转动惯量为 （45）所以每根轴上的驱动转距为 （46）电机所需功率 （47）

42、根据上述条件由机械设计手册P1278,选择YCT 2254A的电磁调速电动机，其功率为11kw，额定转距为69.1Nm，所调节转速为1250-125r/min m=367kg44联轴器，离合器，变速器以及轴承及其密封件的的选取441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P5-63,采用凸缘联轴器，选用YLD型-对中榫型联轴器.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42mm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

43、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，又不需要经常离合，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，传递转矩大，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，基于惯量盘计算，重量较大，用手动杠杆操纵，增加了操作强度，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，便于该试验台的自动化。考虑到上述优点电机与飞轮轴之间也采用牙嵌式电磁离合器，根据机械设计手册P5-235,其中电机与滚筒轴之间采用规格为16A的DLY5系列牙嵌式有滑环电磁离合器，其额定转矩为100Nm，由上面电机的计算得知，该离合器

44、满足要求，飞轮与飞轮轴之间根据轴径的大小分别采用25A和40A的DLY5系列牙嵌式有滑环电磁离合器，其额定转矩分别为250 Nm和400 Nm，也满足设计的要求。443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，参考减速器选用手册，由 （48）求得 ： P=50kw （49）根据减速器选用手册P24，选用ZDY-100型变速器，其功率为80kw输出轴的轴径为42，输入轴的轴径为40。444轴承的选取为了便于对中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3201

45、0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。445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，采用平面型石棉橡胶垫片，图 10 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，并通过螺栓与机

46、架的底档板相连接，采用一系列的调整垫片调整其高度，从而最大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，选用甩油盘，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。45飞轮的设计由前面汽车所需要的的总惯量为： （410）单个滚筒的惯量为 （411）所以滚筒的惯量为 （412）滚筒盘惯量的计算，与滚筒焊接的盘，设盘厚为30mm所以盘的惯量为 （413）所以总的惯量为 （414）法兰盘选取宽为20mm，直径为90的钢板，所以其转动惯量为 （415）每个联轴器的转动惯量查机械设计手册的为0.064 kg，所以在惯

47、量系统中联轴器总的转动惯量为0.06418=1.152 kg所以飞轮系统惯量为总的惯量减去上述惯量，并考虑到轴的影响，最后确定飞轮系统的惯量为30Nm统计得出，常见小型车辆的质量多在600-3000Kg之间，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100Kg作为模拟当量的最小间隔差，飞轮系统设计如下451、飞轮系统总体结构飞轮系统由六个单独的飞轮组成，分别装配在两根轴上。452、飞轮模拟当量的确定(1)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本原

48、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; 400Kg; 500Kg; 900Kg; 900Kg。飞轮采用铸造，中间为了铸造方便设计几个圆孔，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: 3）模拟车速v与滚筒转的关系: （418）式中:r一滚筒半径4）飞轮体积: （419）式中:d一飞轮厚度5）飞轮质量: （420）式中:P一飞轮密度所以最后飞轮的惯量为 （421） 图中： 图 10

49、 飞轮设计简图计算飞轮系统各飞轮的具体参数因为剩余惯量为40kg,传动比为1:2，所以需要模拟的惯量为40/4=10 kg，因为采用的最小飞轮模拟当量为100，最大模拟当量为3000，所以每100当量为40/30=0.333 kg。由上面的公式计算出飞轮的具体参数如表 1 。表 1飞轮编号模拟当量T（kg）转动惯量J(kg)直径D()直径D()厚度()厚度()质量m (kg)11000.333130270409031.2522000.666130320409049.5134001.332150380409070.7345001.665150400409079.3359002.991150460

50、4090107.7869002.99911504604090107.78453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大小的情况，将飞轮系统作如下布置：（图中质量均为模拟当量）图 11 飞轮布置图46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）可自动实现过载保护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

51、系列轻型拉杆液压缸。其主要参数如下：1）额定压力 7 kN2）最大允许压力 10.5 kN3）耐压力 10.5 kN4）使用温度 -10-80 5）传动介质 常规矿物液压油6）缸径 637）受压面积 21.28）速度比 1.479）允许行程为 1600mm10）活塞杆径 36mm47机架和导轨的设计471机架的设计机架的竖挡板采用铸造的形式，底板选用型钢，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。472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，其移动距离为1500m

52、m，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，所以没根导轨所受的作用力为3.53 kN，所以完全满足设计需求。473机架和地面的安装形式机架主要采取的是铸造的形式，其中竖挡板和横挡板分别铸造，对于滚筒箱和飞轮箱，其轴承座就可以当作该箱体的竖挡板，其中滚筒轴承座通过螺栓与横挡板相联接，地面采用混凝土结构，设置地脚螺栓，前滚筒系统通过地

53、角螺栓直接安装在地面上，后滚筒机构则是机架固定在导轨副的上方。导轨的下部则通过地脚螺栓与地面进行固定，从而达到可移动的目的，满足设计的需求。五实验台设计零件的较核51滚筒轴的较核滚筒轴的设计滚筒轴受力如图所示G为重力，取车重的1/4，则 （5-1） （5-2） （5-3）轴的初步选取 （5-4）所以暂取42图12 滚筒受力图径向载荷1垂直平面的受力如下图 （5-5） （5-6）图13 滚筒径向受力图弯矩图图14 滚筒径向弯矩图水平方向受力图15 滚筒水平受力图 （5-7） （5-8） 弯矩图如下图16 滚筒水平弯矩图水平与竖直方向的最大合成弯矩 （59）另一极值 （5-10）所以合成弯矩图如下图16 滚筒合成弯矩图所受的最大扭矩为672.750Nm扭矩图如下图17滚筒扭矩图所受的应力如下 （5-11）因此，满足设计要求52飞轮轴的校核：第一根轴，初步确定轴径由公式并根据变速器以及零件安装的设计，由上面选定轴的最小轴径为45受力分析如下图图18 第一根飞轮轴受力图根据力矩平衡求出 （5-12） （5-13）弯矩图如下图19第一根飞轮轴弯矩图