慣性式汽車制動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)
慣性式汽車制動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì),慣性式汽車制動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì),慣性,汽車,制動(dòng),實(shí)驗(yàn),試驗(yàn),設(shè)計(jì)
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畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
摘 要
汽車制動(dòng)性能的檢測(cè)，作為機(jī)動(dòng)車安全檢測(cè)中最重要項(xiàng)目之一，一直是大家關(guān)注的焦點(diǎn)。制動(dòng)檢測(cè)設(shè)備怎樣才能客觀準(zhǔn)確地檢測(cè)出汽車的制動(dòng)性能，使其更好地服務(wù)于社會(huì)、造福于人民，與我們的被檢對(duì)象機(jī)動(dòng)車的現(xiàn)狀是分不開的。近幾年來，我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量急劇增加，機(jī)動(dòng)車安全運(yùn)行的問題越來越突出，加強(qiáng)機(jī)動(dòng)車的管理，重視機(jī)動(dòng)車輛的安全技術(shù)檢測(cè)，成為整個(gè)社會(huì)，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(dòng)性能，現(xiàn)已成為汽車制動(dòng)系統(tǒng)的基本設(shè)備，隨著ABS在汽車上的應(yīng)用日益廣泛，如何準(zhǔn)確、快速、有效地檢測(cè)ABS工作性能已是一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)汽車ABS工作性能的檢測(cè)廣泛采用的方法是實(shí)際裝車路試，但從試驗(yàn)情況來看，該法存在著三個(gè)方面的缺陷:費(fèi)用高、周期長(zhǎng)、精度低。為克服這些不足，實(shí)現(xiàn)對(duì)ABS工作性能檢測(cè)臺(tái)架化是一個(gè)有前景的方向途徑。
本文正是針對(duì)這些情況而在檢測(cè)臺(tái)架化方面做了幾點(diǎn)工作:
關(guān)鍵詞：ABS試驗(yàn)臺(tái)，制動(dòng)性能，檢測(cè)， 設(shè)計(jì)
ABSTRACT
The 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
目 錄
摘 要 1
ABSTRACT 2
一：緒 論 5
1．1課題背景 5
1．2國(guó)內(nèi)外汽車制動(dòng)檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)的現(xiàn)狀 6
1．3本文研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新 7
1. 3. 1本文研究的主要內(nèi)容 7
1.3.2本文的主要?jiǎng)?chuàng)新 8
1.3.3試驗(yàn)臺(tái)主要功能 8
1.3.4試驗(yàn)臺(tái)開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù) 8
1.3.5臺(tái)架檢測(cè)法的特點(diǎn)及發(fā)展前景 8
二：方案比選 10
三：汽車ABS試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)的基本原理 13
3．1檢測(cè)原理 13
3．2模擬慣量的計(jì)算 14
3．3實(shí)驗(yàn)臺(tái)方案設(shè)計(jì) 15
四：制動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
4．1主機(jī)參數(shù)的設(shè)計(jì) 16
4．2軸的的設(shè)計(jì) 17
4．2．1滾筒軸的設(shè)計(jì) 17
4．2．2副滾筒軸的設(shè)計(jì) 18
4．2．3飛輪軸的設(shè)計(jì) 18
4．4聯(lián)軸器，離合器，變速器以及軸承及其密封件的的選取 20
4．4．1聯(lián)軸器的選擇 20
4．4．2離合器的選取 20
4．4．3減速器的設(shè)計(jì) 20
4．4．4軸承的選取 20
4．4．5軸承密封件的設(shè)計(jì) 21
4．5飛輪的設(shè)計(jì) 21
4．5．1、飛輪系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 22
4．5．2、飛輪模擬當(dāng)量的確定 22
4．5．3飛輪布置形式 24
4．6調(diào)距裝置的設(shè)計(jì) 24
4．7機(jī)架和導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 25
4．7．1機(jī)架的設(shè)計(jì) 25
4．7．2導(dǎo)軌的選取 25
4．7．3機(jī)架和地面的安裝形式 25
五實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)零件的較核 26
5．1滾筒軸的較核 26
5．2飛輪軸的校核： 29
5．3軸承的較核 31
5．3．1滾筒軸承的較核 31
5．3．2飛輪軸軸承的較核 33
5．4液壓系統(tǒng)的校核 37
六試驗(yàn)臺(tái)的使用說明 39
6．1檢測(cè)的準(zhǔn)備工作 39
6．1．1試驗(yàn)臺(tái)的準(zhǔn)備 39
6．1．2被測(cè)車輛的準(zhǔn)備 39
6．2檢測(cè)步驟 39
6．3檢測(cè)時(shí)的注意事項(xiàng) 39
6．4制動(dòng)臺(tái)的調(diào)整 40
6．5 制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的維護(hù) 40
結(jié) 論 43
1論文的主要工作與結(jié)論 43
2進(jìn)一步的工作與展望 43
致 謝 45
參 考 文 獻(xiàn) 46
附錄 1 汽車防抱制動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)條件（JT/T510-2004） 中華人民共和國(guó)交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 47
附錄 2 飛輪軸零件圖 錯(cuò)誤！未定義書簽。
附錄 3 飛輪零件圖 錯(cuò)誤！未定義書簽。
一：緒 論
1．1課題背景
隨著我國(guó)汽車工業(yè)的飛速發(fā)展以及高速公路、高等級(jí)公路的大規(guī)模建設(shè)，車輛密集化和車輛高速化對(duì)車輛的制動(dòng)系統(tǒng)提出了更高要求。對(duì)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(dòng)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(dòng)系統(tǒng)和完善制動(dòng)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(dòng)防抱死系統(tǒng)ABS(Anti-lock Braking System，簡(jiǎn)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(dòng)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(dòng)過程中的操縱穩(wěn)定性并同時(shí)縮短制動(dòng)距離，大大提高了行駛安全性，是一種主動(dòng)安全性技術(shù)。
國(guó)外從70年代就開始開發(fā)ABS產(chǎn)品，致力于在汽車制動(dòng)時(shí)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(yīng)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(dá)國(guó)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(guó)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(guó)家開始批量采用ABS。近年來，ABS在我國(guó)也正在推廣和應(yīng)用,大部分轎車和客車均開始采用ABS，以縮短制動(dòng)距離，防止側(cè)滑，提高制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性，從而大大改善了汽車的制動(dòng)性能，減少了車禍，提高了汽車運(yùn)行的安全性。
隨著ABS裝置的廣泛應(yīng)用，檢測(cè)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(guó)現(xiàn)有的各種制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)都無法檢測(cè)裝有ABS汽車的制動(dòng)性能。目前裝有ABS裝置的汽車，測(cè)試制動(dòng)性能只能采用路試，道路試驗(yàn)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(cè)試前，對(duì)試驗(yàn)路段要進(jìn)行仔細(xì)地清洗，準(zhǔn)備試驗(yàn)路段的時(shí)間較長(zhǎng)、試驗(yàn)費(fèi)用較高，而且道路試驗(yàn)過程存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)。目前，我國(guó)只有海南汽車試驗(yàn)研究所的汽車試驗(yàn)場(chǎng)等少數(shù)單位才有ABS的專用試驗(yàn)跑道。汽車生產(chǎn)商在推出一款新車型時(shí)對(duì)ABS性能進(jìn)行定型試驗(yàn)，一般須將新車型的樣車送往海南 。對(duì)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(cè)和在用汽車的ABS性能定期測(cè)試，目前只有在道路上進(jìn)行行車緊急制動(dòng)，憑駕駛員的感覺來判斷ABS的工作是否正常。隨著汽車市場(chǎng)對(duì)ABS需求的大量增加，為快速、有效、經(jīng)濟(jì)地對(duì)ABS性能進(jìn)行檢測(cè)，迫切需要采用室內(nèi)試驗(yàn)臺(tái)來對(duì)汽車ABS性能進(jìn)行試驗(yàn)研究。2004年04月國(guó)家交通部發(fā)布了交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)((JT/T510-2004)“汽車防抱制動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)條件”，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了具有防抱制動(dòng)裝置的汽車制動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)要求及檢測(cè)方法。該標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，為汽車ABS檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)的研究開發(fā)提供了依據(jù)。目前，國(guó)內(nèi)有關(guān)汽車ABS檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)的研制報(bào)道不多，因此迫切需要研制一種適合檢測(cè)ABS的檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)。
1．2國(guó)內(nèi)外汽車制動(dòng)檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)的現(xiàn)狀
目前，國(guó)內(nèi)外汽車制動(dòng)檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)按檢測(cè)時(shí)支承受檢車輪方式可分為兩種:一種為滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，另一種為平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái);而根據(jù)制動(dòng)臺(tái)檢測(cè)制動(dòng)性的原理，可將制動(dòng)臺(tái)分為慣性式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)和反力式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)兩類。
汽車制動(dòng)力檢測(cè)是重要的安全檢測(cè)項(xiàng)目之一，無論是管理部門還是車主都十分重視汽車的制動(dòng)性能。目前，汽車檢測(cè)線上常用的制動(dòng)力檢測(cè)設(shè)備主要是滾筒反力式制動(dòng)力檢測(cè)臺(tái)，另外還有一種平板式制動(dòng)力檢測(cè)臺(tái)，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(dòng)力檢測(cè)杠桿或檢測(cè)平板，則屬于純靜態(tài)制動(dòng)力檢測(cè)設(shè)備。
滾筒反力式制動(dòng)力檢測(cè)臺(tái)是使用最為普通的檢測(cè)設(shè)備。它由電機(jī)通過傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)滾筒，滾筒帶動(dòng)車輪，并在汽車制動(dòng)時(shí)，利用測(cè)力杠桿將制動(dòng)力傳給測(cè)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(dòng)力檢測(cè)臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量的重復(fù)性比較好。這是因?yàn)樗删_控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒的轉(zhuǎn)速，每次測(cè)量轉(zhuǎn)速的變化不會(huì)太大，且車輪在滾筒上的位置也基本不變。也就是說測(cè)量的條件變化不大，所以這種設(shè)備測(cè)量的重復(fù)性較好。它最大的缺點(diǎn)則是由安置角引出的。所謂安置角是指車輪中心與兩個(gè)滾筒中心連線之間夾角的一半。由于不同型號(hào)車輛的輪徑不同，而滾筒的直徑和兩個(gè)滾筒的中心距是固定不變的(當(dāng)然也有少數(shù)是可調(diào)的)，所以對(duì)不同型號(hào)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(duì)滾筒的正壓力大，附著力也就大，這樣就容易測(cè)到最大制動(dòng)力:而大車的情況則相反，往往需要施以附加載荷才能測(cè)到最大制動(dòng)力。此外，滾筒反力式制動(dòng)力檢測(cè)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)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(cè)到汽車在高速情況下的制動(dòng)性能。
平板式制動(dòng)力檢測(cè)臺(tái)在社會(huì)上已開始應(yīng)用，并得到GB 7258-1997《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》的認(rèn)可。它的檢測(cè)原理是利用平板將汽車制動(dòng)時(shí)的前沖慣性力(數(shù)值與汽車制動(dòng)力相等)傳遞給平板下的力傳感器。其優(yōu)點(diǎn)是:原理和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，檢測(cè)條件與汽車在道路上的制動(dòng)狀態(tài)類似，能充分反映汽車制動(dòng)的真實(shí)性能;不存在安置角引出的問題:還可設(shè)計(jì)成既能檢測(cè)制動(dòng)力。也能檢測(cè)軸重、側(cè)滑、懸掛等項(xiàng)目的汽車綜合性能檢測(cè)臺(tái)，從而可大大減少占地面積，節(jié)約土建投資。當(dāng)然，平板式制動(dòng)臺(tái)也有缺陷，即測(cè)量復(fù)現(xiàn)性不如滾筒反力式制動(dòng)力檢測(cè)臺(tái)。這是由于在每次檢測(cè)時(shí)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(cè)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(cè)量設(shè)備本身的重復(fù)性不好，而是由于測(cè)量條件的變化而引起制動(dòng)力檢測(cè)數(shù)據(jù)的變化，這樣的測(cè)量結(jié)果反而能真實(shí)反映汽車的制動(dòng)性能，與道路試驗(yàn)的情況相似。對(duì)安全管理部門來說，制動(dòng)力檢測(cè)僅要求及格性判別，汽車制動(dòng)力只要達(dá)到合格的標(biāo)準(zhǔn)就可以，車管部門并不需要知道汽車的撮大制動(dòng)力是多少。所以，因平板式制動(dòng)力檢測(cè)臺(tái)簡(jiǎn)單、實(shí)用并接近路試情況，故值得推廣應(yīng)用，一段時(shí)間內(nèi)取代滾筒反力式制動(dòng)力檢測(cè)臺(tái)。但是由于目前的技術(shù)原因，平板式制動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的推廣和應(yīng)用存在著很大的困難，因此應(yīng)用很少。
扭力扳手式的制動(dòng)力檢測(cè)方法由于不存在附著系數(shù)問題，所以可以準(zhǔn)確地測(cè)得汽車的最大靜態(tài)制動(dòng)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(dòng)力檢測(cè)臺(tái)是一種動(dòng)態(tài)制動(dòng)力檢測(cè)設(shè)備。它是利用電機(jī)或車輛本身的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)滾筒，滾筒帶動(dòng)車輪，當(dāng)汽車制動(dòng)時(shí)，由于滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相當(dāng)大，所以從制動(dòng)開始到結(jié)束需要一段時(shí)間，通過測(cè)量制動(dòng)初始速度和制動(dòng)時(shí)間便可得到制動(dòng)減速度。由于滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是事先知道的，這樣就可以推算出車輪的制動(dòng)力矩。但難辦的是:車軸和車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不知道，如果略去不計(jì)則會(huì)產(chǎn)生較大誤差;如需精確測(cè)量，就要通過增設(shè)附加轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，每車做兩次試驗(yàn)，再對(duì)試驗(yàn)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(dòng)力檢測(cè)臺(tái)的這種缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)某研究所發(fā)明了一種“動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)的慣性制動(dòng)臺(tái)”。這種制動(dòng)臺(tái)是在帶高速反拖的底盤測(cè)功機(jī)的基礎(chǔ)上派生出來的，它利用大功率變頻電機(jī)或汽車本身的動(dòng)力使車輪在滾筒上高速轉(zhuǎn)動(dòng)，利用電渦流測(cè)功機(jī)給出標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)力矩，對(duì)系統(tǒng)(包括車軸和車輪)的整體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，從而可得出系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的精確數(shù)值，避免傳統(tǒng)慣性式制動(dòng)力檢測(cè)臺(tái)需配備附加轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的麻煩。
必須指出，各種汽車制動(dòng)力檢測(cè)設(shè)備都有一些共性的問題。例如:只要是動(dòng)態(tài)測(cè)量，所測(cè)得的結(jié)果只能是最大制動(dòng)力和附著力的小者，當(dāng)附著力小于最大制動(dòng)力時(shí)，只能測(cè)到附著力，因?yàn)樵谶@種情況下制動(dòng)效能無法充分發(fā)揮出來;只要是雙滾筒式制力檢測(cè)臺(tái)，就不能避免因安置角而引出的問題，其制動(dòng)機(jī)理與路試情況便會(huì)有一定差異。因此每種實(shí)驗(yàn)臺(tái)都有他的優(yōu)缺點(diǎn)。
1．3本文研究?jī)?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(yīng)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(dòng)試驗(yàn)臺(tái)基本上都是檢測(cè)汽車的制動(dòng)力和制動(dòng)時(shí)間等，已經(jīng)無法滿足檢測(cè)ABS汽車的需要，針對(duì)這種情況，本次設(shè)計(jì)就是在這方面作了一些嘗試，在反力式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種慣性式滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，主要工作如下：
1） 試驗(yàn)臺(tái)的方案設(shè)計(jì)；
2）試驗(yàn)臺(tái)慣量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；
3）主要零部件設(shè)計(jì)；
4）試驗(yàn)臺(tái)總體設(shè)計(jì)；
5）機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及裝配圖和零件圖的繪制；
6）設(shè)計(jì)說明書和使用說明書的編寫。
1.3.2本文的主要?jiǎng)?chuàng)新
1）目前汽車ABS的性能檢測(cè)，通常采用道路試驗(yàn)，道路試驗(yàn)費(fèi)用高且路試過程存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)，本課題為汽車ABS檢測(cè)的室內(nèi)試驗(yàn)臺(tái)。不但可以檢測(cè)ABS汽車的滑移率，而且可以用用來檢測(cè)汽車制動(dòng)距離的一種動(dòng)態(tài)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，從而使得檢測(cè)結(jié)果更加符合實(shí)際情況；
2）汽車ABS檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)是等效動(dòng)力學(xué)模型，如何用滾筒及飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量代替汽車移動(dòng)的慣量是其中的重要問題；
3）提出汽車ABS檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案，，為汽車ABS檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)的研究開發(fā)提供一套完整的設(shè)計(jì)方法。
1.3.3試驗(yàn)臺(tái)主要功能
本試驗(yàn)臺(tái)能夠完成對(duì)汽車常規(guī)制動(dòng)性能和在用車輛ABS制動(dòng)系統(tǒng)的室內(nèi)檢測(cè)，其功能主要包括:
1）前后四輪同時(shí)檢測(cè)，可測(cè)試出滑移率、制動(dòng)距離,制動(dòng)時(shí)間等參數(shù)，對(duì)汽車ABS系統(tǒng)性能作出比較全面的評(píng)價(jià)；
2）自動(dòng)化程度高，選定ABS工作性能檢測(cè)或常規(guī)制動(dòng)性能檢測(cè)后，系統(tǒng)可在臺(tái)架控制系統(tǒng)的控制下自動(dòng)完成測(cè)試過程。
1.3.4試驗(yàn)臺(tái)開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)
1）試驗(yàn)臺(tái)架軸距調(diào)節(jié)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的變速調(diào)節(jié)技術(shù)；
2）車輛在臺(tái)架試驗(yàn)中安置角的合理確定；
3）慣量系統(tǒng)的合理確定。
1.3.5臺(tái)架檢測(cè)法的特點(diǎn)及發(fā)展前景
相對(duì)于道路試驗(yàn)檢測(cè)來說，臺(tái)架檢測(cè)方法具有許多突出的優(yōu)點(diǎn):
1）檢測(cè)過程簡(jiǎn)單，時(shí)間短。針對(duì)ABS系統(tǒng)制動(dòng)性能的檢測(cè)，每輛車只需要3 -5分鐘，因此，如果將ABS檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)安裝到目前國(guó)內(nèi)的汽車性能檢測(cè)線上使用，對(duì)整條檢測(cè)線的檢測(cè)速度影響很?。?
2）設(shè)備占地面積小，可以作為一個(gè)單獨(dú)的工位加裝在目前我國(guó)正在普遍使用的汽車性能檢測(cè)線上，從而能夠在汽車年檢中完成對(duì)汽車ABS系統(tǒng)的性能檢測(cè)；
3)檢測(cè)過程受環(huán)境因素影響較小。由于臺(tái)架檢測(cè)是在室內(nèi)進(jìn)行，所以不會(huì)受到天氣、側(cè)向風(fēng)等自然條件的影響；
4)設(shè)備耗資低，根據(jù)市場(chǎng)需求可實(shí)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
臺(tái)架檢測(cè)法有許多道路檢測(cè)法所不具備的優(yōu)點(diǎn)，但是也存在一些不足，由于臺(tái)架檢測(cè)法所采用的方法是模擬路面制動(dòng)狀況并進(jìn)行檢測(cè)，不能反映出路面制動(dòng)時(shí)的軸荷轉(zhuǎn)移對(duì)制動(dòng)過程的影響，同時(shí)受到電子器件精度、汽車當(dāng)量模擬精度等因素的限制，所以測(cè)試結(jié)果在一定程度上存在偏差。通過不斷改進(jìn)臺(tái)架設(shè)計(jì)，充分減小臺(tái)架自身不足，盡可能選用高精度電子測(cè)試器件等措施，可以將臺(tái)架測(cè)試的精度逐步提高。
目前，隨著我國(guó)汽車保有量的逐年增長(zhǎng)以及人們對(duì)道路交通安全關(guān)注程度的提高，在用車輛的常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目中增加ABS系統(tǒng)制動(dòng)性能檢測(cè)的必要性也隨之日益提高，臺(tái)架檢測(cè)必隨之廣泛應(yīng)用。
二：方案比選
目前，國(guó)內(nèi)外汽車制動(dòng)檢測(cè)國(guó)內(nèi)汽車檢測(cè)線上最常用的制動(dòng)檢測(cè)設(shè)備就是反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。
但反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)時(shí)，汽車不動(dòng) ，只是滾筒帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，是一種靜態(tài)檢測(cè)，不能檢測(cè)汽車動(dòng)態(tài)制動(dòng)情況下的制動(dòng)力。檢測(cè)車速較低，一般在5km/h以下，且只有一個(gè)固定的車速。由于速度太低，對(duì)于裝有ABS的汽車, ABS系統(tǒng)尚不起作用,即使起作用測(cè)得的制動(dòng)力由于汽車未處于抱死狀態(tài)，也就低于其實(shí)際制動(dòng)力,因此反力式滾筒制動(dòng)臺(tái)也不適合檢測(cè)ABS系統(tǒng)的性能。
因此,隨著ABS系統(tǒng)的大量應(yīng)用,需要一種新的檢測(cè)方法來檢測(cè)汽車的制動(dòng)效能,慣性式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)就是一種是模擬道路行駛動(dòng)能檢測(cè)車輛制動(dòng)性能的裝置，。因此慣性式檢測(cè)臺(tái)的轉(zhuǎn)速比反力式滾筒臺(tái)的轉(zhuǎn)速高的多，速度一般都大于40km/h,適合ABS的檢測(cè)要求。且結(jié)果更加可靠和可信。
本次設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)一種主要是用來檢測(cè)轎車整車制動(dòng)性能的慣性式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。
目前慣性式制動(dòng)臺(tái)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(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)具有操作和安裝簡(jiǎn)單,維修方便等優(yōu)點(diǎn),但如前面分析也有致命的缺點(diǎn),缺點(diǎn)主要有如下幾方面
1）測(cè)試的重復(fù)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(cè)技術(shù)也不成熟,定量分析以及傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)后處理的要求很高,有待
于電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展.。
而滾筒式制動(dòng)臺(tái)卻沒有這些缺點(diǎn),它最大的缺點(diǎn)就是由安置角引起的,會(huì)因?yàn)檩喬ブ睆降淖兓饳z測(cè)結(jié)果的誤差.但現(xiàn)對(duì)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(cè)方法。
目前慣性滾筒式制動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)也主要有兩種, 一種是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的慣性式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)如圖1，另外一種就是發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的慣性式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)如圖2，其中發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的慣性式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，受檢車輛發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，前后軸同時(shí)檢測(cè)的慣性式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，受檢汽車前后軸車輪分別安置在臺(tái)架前后各對(duì)滾筒上，左右滾筒組通過變速器串接，前后滾筒組經(jīng)傳動(dòng)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(dòng)力經(jīng)驅(qū)動(dòng)輪帶動(dòng)臺(tái)架后滾筒組（設(shè)汽車為后輪驅(qū)動(dòng)）轉(zhuǎn)動(dòng)，并經(jīng)過傳動(dòng)軸帶動(dòng)前滾筒組同步轉(zhuǎn)動(dòng)。汽車在臺(tái)架上運(yùn)行速度由受檢車輛控制。該試驗(yàn)臺(tái)相對(duì)于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的試驗(yàn)臺(tái)來如果軸距單一來說具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shí)用，但是對(duì)于汽車檢測(cè)企業(yè)來說，由于需要檢測(cè)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兩種，一種是采用帶輪，但是由于調(diào)節(jié)的距離太長(zhǎng)，因此不適合在本試驗(yàn)臺(tái)上使用，另外一種就是采用
1滾筒裝置 2 飛輪系統(tǒng) 3 調(diào)距裝置 4舉升裝置 5電機(jī) 6 聯(lián)軸器 7 變速器
圖1 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)慣性式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
1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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)慣性式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
絲杠，但是成本太高，且設(shè)計(jì)復(fù)雜，因此不適合于汽車檢測(cè)維修企業(yè)的使用，相反電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的試驗(yàn)臺(tái)，是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，待達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)速后，停止轉(zhuǎn)動(dòng)，雙軸采用雙電機(jī)結(jié)構(gòu)，也便于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)車輛前后軸的同步，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸距的調(diào)節(jié)采用雙液壓缸來移動(dòng)后滾筒，從而滿足檢測(cè)車軸距的需要，且簡(jiǎn)單實(shí)用，因此電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的慣性制動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)為本次設(shè)計(jì)的最佳選擇。
本試驗(yàn)臺(tái)主要是依靠飛輪來模擬汽車轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能來模擬汽車的平動(dòng)動(dòng)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(dòng)動(dòng)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(shí)通過支撐機(jī)構(gòu)來支撐的缺點(diǎn)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)支撐會(huì)很容易引起過支撐或者支撐不夠的問題，從而影響檢測(cè)效果，而采用軸承后則完全避免了這個(gè)問題！
三：汽車ABS試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)的基本原理
ABS產(chǎn)品性能主要有制動(dòng)效能和制動(dòng)穩(wěn)定性兩個(gè)方面，制動(dòng)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(dòng)距離和制動(dòng)過程中的制動(dòng)減速度來表征。制動(dòng)效能是表征汽車制動(dòng)性最基本的特性參數(shù)。制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性是指汽車在制動(dòng)過程中維持直線行駛的能力或按預(yù)定彎道行駛的能力，即是指汽車預(yù)防制動(dòng)跑偏和側(cè)滑的能力，本試驗(yàn)臺(tái)則主要檢測(cè)汽車的制動(dòng)效能。主要能夠測(cè)試汽車的滑移率，制動(dòng)時(shí)間，制動(dòng)距離，在安裝一定的設(shè)備后還可以進(jìn)行傳統(tǒng)的力檢測(cè)。
3．1檢測(cè)原理
慣性式滾筒臺(tái)的滾筒相當(dāng)于移動(dòng)路面，檢測(cè)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)的滾筒系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能，相當(dāng)于汽車在道路上行駛的平動(dòng)動(dòng)能;模擬慣量及車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能相當(dāng)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能。即慣性式滾筒制動(dòng)臺(tái)要能模擬汽車道路行駛時(shí)的動(dòng)能。
慣性式滾筒制動(dòng)臺(tái)要能模擬汽車道路行駛時(shí)的動(dòng)能。汽車在道路上行駛的能為汽車的平動(dòng)動(dòng)能與轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能之和，即
式中：
汽車在慣性制動(dòng)臺(tái)上檢測(cè)時(shí)，汽車及制動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)的動(dòng)能(汽車前、后軸均在制動(dòng)臺(tái)的滾筒上)為汽車的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能與制動(dòng)臺(tái)滾筒系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能之和，即
式中：
慣性式滾筒制動(dòng)臺(tái)要模擬汽車道路行駛時(shí)的動(dòng)能，必須使汽車在慣性臺(tái)上運(yùn)專時(shí)車臺(tái)系統(tǒng)的動(dòng)能與汽車道路行駛時(shí)的動(dòng)能一致，即
則：
=
即慣性式滾筒制動(dòng)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能應(yīng)等于汽車道路行駛的平動(dòng)動(dòng)能，若滾筒表面附著系數(shù)足夠，車輪在滾筒上轉(zhuǎn)動(dòng)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
式中：
；
。
則有
所以只要確定滾筒的半徑和受檢車輛的質(zhì)量，試驗(yàn)臺(tái)的滾筒系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量就確定了為檢測(cè)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(shí)間發(fā)出的轉(zhuǎn)角信號(hào)可確定滾筒轉(zhuǎn)速，滾筒的圓周速度模擬車身的運(yùn)動(dòng)速度，同時(shí)由安裝在車輪軸上的輪速傳感器測(cè)得輪速，據(jù)此來計(jì)算滑移率。為檢測(cè)制動(dòng)距離與制動(dòng)時(shí)間，可在滾筒軸上再安裝計(jì)時(shí)器，記錄從制動(dòng)開始到滾筒停止轉(zhuǎn)動(dòng)所需的時(shí)間，即制動(dòng)時(shí)間;根據(jù)滾筒轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)及滾筒直徑可得到制動(dòng)距離。如果需要檢測(cè)制動(dòng)力，可在滾筒軸的聯(lián)軸器間安裝扭矩計(jì)，通過計(jì)算可得到各輪制動(dòng)力，各個(gè)傳感器采集到數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿C(jī)進(jìn)行處理。
3．2模擬慣量的計(jì)算
根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型原理，多體系統(tǒng)各構(gòu)件的移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以等效為某個(gè)選定的構(gòu)件的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，對(duì)于有max {n, k}個(gè)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的系統(tǒng)，若其中n個(gè)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)心做移動(dòng)，k個(gè)構(gòu)件有轉(zhuǎn)動(dòng)，等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的公式
為:
式中：
此試驗(yàn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)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(jì)算時(shí)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
3．3實(shí)驗(yàn)臺(tái)方案設(shè)計(jì)
擬采取雙軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)的慣性式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。中心距采用液壓調(diào)節(jié)。如圖3，兩個(gè)電動(dòng)機(jī)為了保證檢測(cè)的同步同時(shí)啟動(dòng)，在達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)速后，，此時(shí)以飛輪系統(tǒng)以及滾筒等旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量既為汽車的平動(dòng)動(dòng)能，斷開電動(dòng)機(jī)，并踩制動(dòng)，為了保證汽車在制動(dòng)時(shí)ABS起作用，汽車必須啟動(dòng)，且保證電路的暢通，飛輪上裝有速度傳感器和時(shí)間傳感器，可以測(cè)量制動(dòng)時(shí)車的制動(dòng)速度和制動(dòng)時(shí)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(cè)的汽車制動(dòng)時(shí)的滑移率，根據(jù)滾筒轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，可以測(cè)的汽車的制動(dòng)距離，因此本實(shí)驗(yàn)臺(tái)是一個(gè)多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)，可以綜合測(cè)量汽車的制動(dòng)性能 ，因此使得測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)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(dòng)慣量，節(jié)省材料，飛輪根據(jù)測(cè)試車的重量的大小選取不同的組合，保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)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(jìn)行采集，因此操作也很簡(jiǎn)單方便，是一種很好的多功能制動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
圖3 試驗(yàn)臺(tái)整體方案的設(shè)計(jì)
四：制動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4．1主機(jī)參數(shù)的設(shè)計(jì)
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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取外徑為299mm，壁厚為30mm的型鋼，為了保證測(cè)試的準(zhǔn)確性和保證安全，取路面附著系數(shù)=0.7，由
=tan
暫取為35°
（4—1）
求得L=573mm 暫取600mm
此時(shí)由上式得α=36.9>35°,完全滿足條件，且可以保證汽車在制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性.因?yàn)槠嚨妮喚嘣?200-1600mm之間，考慮輪距對(duì)滾筒的影響選取滾筒長(zhǎng)度為850mm，兩個(gè)滾筒之間的中心距為700mm，
為了方便滾筒與軸的傳動(dòng)，采用在滾筒兩端焊接兩個(gè)鐵板，且采用法蘭盤與軸進(jìn)行連接，這樣既能夠保證傳動(dòng)的需要，設(shè)計(jì)又簡(jiǎn)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(jìn)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(gè)零件的配合，簡(jiǎn)圖及滾筒的主要尺寸如下：
圖4 滾筒的設(shè)計(jì)方案
兩個(gè)滾筒之間為了方便汽車的駛?cè)牒烷_出設(shè)置舉升器，如圖所示，最小輪胎離滾筒軸的距離為：
（4—2）
所以最小輪胎立滾筒軸的距離為263.82-250=13.82mm，為了保證車的順利出入以及不影響汽車的檢測(cè)，設(shè)舉升器托板平時(shí)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(jì)性,滾筒表面采用粘砂處理。
圖 5 最小車輪受檢時(shí)的簡(jiǎn)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(zhǎng)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(dòng)方式 法蘭盤傳動(dòng)
（9）ABS制動(dòng)測(cè)試速度范圍 30km/h-8km/h
（10）前后滾筒軸間距采用液壓油缸進(jìn)行調(diào)節(jié)，距離為2100——3600mm
4．2軸的的設(shè)計(jì)
4．2．1滾筒軸的設(shè)計(jì)
經(jīng)過計(jì)算和考慮到安裝的要求設(shè)計(jì)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(gè)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(shí)保證設(shè)備的同軸！滾筒板孔的直徑采用55mm.,以下軸的類似設(shè)計(jì)與本軸相同。
圖6 左滾筒軸設(shè)計(jì)圖
圖7 右滾筒軸設(shè)計(jì)圖
4．2．2副滾筒軸的設(shè)計(jì)
圖8 副滾筒軸設(shè)計(jì)圖
4．2．3飛輪軸的設(shè)計(jì)
經(jīng)過計(jì)算和考慮到安裝的要求設(shè)飛輪軸如下：
圖8 飛輪軸設(shè)計(jì)圖
4．3電機(jī)的設(shè)計(jì)
試驗(yàn)臺(tái)在檢測(cè)ABS的性能時(shí)，需在不同車速下進(jìn)行檢測(cè)，試驗(yàn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速必須是可調(diào)的，可選YCT系列電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)是由作為原動(dòng)機(jī)的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)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(jī)的調(diào)速系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。
電機(jī)型號(hào)的選擇
根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件和電機(jī)的參數(shù)選定電機(jī)啟動(dòng)到達(dá)到試驗(yàn)要求時(shí)間為20s
電機(jī)的轉(zhuǎn)速
（4—3）
取710r/min
角加速度△
（4—4）
車的最大質(zhì)量為3t。每個(gè)車輪負(fù)荷為
所以慣量系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為
（4—5）
所以每根軸上的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距為
（4—6）
電機(jī)所需功率
（4—7）
根據(jù)上述條件由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P1278,選擇YCT 225—4A的電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)，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=367kg
4．4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(yàn)臺(tái)的特點(diǎn)，且考慮到安裝方便和便于對(duì)中， 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P5-63,采用凸緣聯(lián)軸器，選用YLD型-對(duì)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(yàn)的要求，其中飛輪軸和變速器軸之間以及電機(jī)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(yàn)臺(tái)是在停車狀態(tài)下根據(jù)試驗(yàn)對(duì)象的對(duì)應(yīng)參數(shù)，相應(yīng)的嚙合若干個(gè)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(dòng)件與被動(dòng)件強(qiáng)制嚙合傳遞轉(zhuǎn)矩，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外形尺寸小，傳遞轉(zhuǎn)矩大，傳動(dòng)比固定不變不產(chǎn)生摩擦熱。牙嵌式離合器又分為機(jī)械式和電磁式兩種，基于慣量盤計(jì)算，重量較大，用手動(dòng)杠桿操縱，增加了操作強(qiáng)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(yuǎn)距操縱，便于該試驗(yàn)臺(tái)的自動(dòng)化?？紤]到上述優(yōu)點(diǎn)電機(jī)與飛輪軸之間也采用牙嵌式電磁離合器，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P5-235,其中電機(jī)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(jī)的計(jì)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(shè)計(jì)的要求。
4．4．3減速器的設(shè)計(jì)
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，擬采取速比為1：2的增速器，參考減速器選用手冊(cè)，由
（4—8）
求得 ： P=50kw （4—9）
根據(jù)減速器選用手冊(cè)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(duì)中和考慮到軸承受較大力的影響，軸于機(jī)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?yàn)閷?duì)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(shè)計(jì)
1）軸承蓋的設(shè)計(jì)
為了便于安裝和密封，對(duì)于軸端的軸承蓋采用凸緣式軸承蓋，其中設(shè)計(jì)參數(shù)如圖10，密封采取間隙密封，，對(duì)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(shè)計(jì)
密封墊片為了保證密封良好和安裝簡(jiǎn)單，采用平面型石棉橡膠墊片，
圖 10 軸承蓋簡(jiǎn)圖
3）軸承座的設(shè)計(jì)
為了保證安各個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的在檢測(cè)時(shí)的同軸度，滾筒的軸承座采用揭蓋的形式，并通過螺栓與機(jī)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(duì)于飛輪組的軸承座則是直接鑄造在箱體上。
4）甩油盤的設(shè)計(jì)
為了保證軸承的潤(rùn)滑和密封，選用甩油盤，其尺寸參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P87頁,根據(jù)軸徑的大小分別選用50和55系列的甩油盤。
4．5飛輪的設(shè)計(jì)
由前面汽車所需要的的總慣量為：
（4—10）
單個(gè)滾筒的慣量為
（4—11）
所以滾筒的慣量為 （4—12）
滾筒盤慣量的計(jì)算，與滾筒焊接的盤，設(shè)盤厚為30mm
所以盤的慣量為
（4—13）
所以總的慣量為 （4—14）
法蘭盤選取寬為20mm，直徑為90的鋼板，
所以其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為
（4—15）
每個(gè)聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)的為0.064 kg㎡，所以在慣量系統(tǒng)中聯(lián)軸器總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為0.06418=1.152 kg㎡
所以飛輪系統(tǒng)慣量為總的慣量減去上述慣量，并考慮到軸的影響，最后確定飛輪系統(tǒng)的慣量為30Nm
統(tǒng)計(jì)得出，常見小型車輛的質(zhì)量多在600^-3000Kg之間，且質(zhì)量分布無明顯規(guī)律。為了準(zhǔn)確模擬出被檢測(cè)量的平動(dòng)動(dòng)能，同時(shí)兼顧到飛輪加工與安裝的難易程度，
選取100Kg作為模擬當(dāng)量的最小間隔差，飛輪系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下
4．5．1、飛輪系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
飛輪系統(tǒng)由六個(gè)單獨(dú)的飛輪組成，分別裝配在兩根軸上。
4．5．2、飛輪模擬當(dāng)量的確定
(1)最小模擬當(dāng)量:600Kg
(2)最大模擬當(dāng)量:3000Kg
(3)模擬當(dāng)量的最小間隔差:100Kg
(4)飛輪數(shù)量:6個(gè)
根據(jù)飛輪系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則，同時(shí)結(jié)合以上條件，可以將6個(gè)飛輪的模擬當(dāng)量依次確定為:100Kg; 200Kg; 400Kg; 500Kg; 900Kg; 900Kg。飛輪采用鑄造，中間為了鑄造方便設(shè)計(jì)幾個(gè)圓孔，考慮到飛輪的安裝以及方便內(nèi)部軸承的密封和潤(rùn)滑，飛輪采用如下設(shè)計(jì)，考慮綜合條件簡(jiǎn)圖10：
利用以下計(jì)算公式可以詳細(xì)計(jì)算出各飛輪的具體參數(shù)，計(jì)算結(jié)果見表:
1）圓環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
（4—16）
2）飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:
（4—17）
式中:
3）模擬車速v與滾筒轉(zhuǎn)的關(guān)系: （4—18）
式中:r一滾筒半徑
4）飛輪體積: （4—19）
式中:d一飛輪厚度
5）飛輪質(zhì)量: （4—20）
式中:P一飛輪密度
所以最后飛輪的慣量為
（4—21）
圖中：
圖 10 飛輪設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖
計(jì)算飛輪系統(tǒng)各飛輪的具體參數(shù)
因?yàn)槭Ｓ鄳T量為40kg㎡,傳動(dòng)比為1:2，所以需要模擬的慣量為40/4=10 kg㎡，
因?yàn)椴捎玫淖钚★w輪模擬當(dāng)量為100㎏，最大模擬當(dāng)量為3000㎏，所以每100當(dāng)量為40/30=0.333 kg㎡。由上面的公式計(jì)算出飛輪的具體參數(shù)如表 1 。
表 1
飛輪
編號(hào)
模擬當(dāng)量
T（kg）
轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J(kg㎡)
直徑
D(㎜)
直徑
D(㎜)
厚度
(㎜)
厚度
(㎜)
質(zhì)量
m (kg)
1
100
0.333
130
270
40
90
31.25
2
200
0.666
130
320
40
90
49.51
3
400
1.332
150
380
40
90
70.73
4
500
1.665
150
400
40
90
79.33
5
900
2.991
150
460
40
90
107.78
6
900
2.9991
150
460
40
90
107.78
4．5．3飛輪布置形式
考慮到飛輪系統(tǒng)的動(dòng)平衡以及飛輪軸所受到彎矩大小的情況，將飛輪系統(tǒng)作如下布置：（圖中質(zhì)量均為模擬當(dāng)量）
圖 11 飛輪布置圖
4．6調(diào)距裝置的設(shè)計(jì)
因?yàn)檎{(diào)節(jié)的距離較長(zhǎng)，，所以采用液壓調(diào)距，參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)221頁，其主要優(yōu)點(diǎn)如下，
1）液壓傳動(dòng)的各種元件，可根據(jù)需要方便來靈活的布置；
2）重量輕，體積小，運(yùn)動(dòng)慣性小，反應(yīng)速度快；
3）操縱控制方便
4）可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)
5）一般采用礦物有位工作介質(zhì)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)可自行潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)
6）容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械的自動(dòng)化，采用電液壓控制后，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操縱
考慮到調(diào)節(jié)距離的需要，選用W70-63系列輕型拉桿液壓缸。其主要參數(shù)如下：
1）額定壓力 7 kN
2）最大允許壓力 10.5 kN
3）耐壓力 10.5 kN
4）使用溫度 -10-80
5）傳動(dòng)介質(zhì) 常規(guī)礦物液壓油
6）缸徑 63
7）受壓面積 21.2
8）速度比 1.47
9）允許行程為 1600mm
10）活塞桿徑 36mm
4．7機(jī)架和導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)
4．7．1機(jī)架的設(shè)計(jì)
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(shí)的螺栓孔直徑為12mm,選用直徑為10mm的螺栓，這樣也方便各個(gè)零件的定位，工藝比較簡(jiǎn)單，且成本低。
4．7．2導(dǎo)軌的選取
考慮到試驗(yàn)臺(tái)的移動(dòng)距離，初步選擇GGA-BA-20型直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，其移動(dòng)距離為1500mm，滿足設(shè)計(jì)要求，其承受的最大壓力為6.8kN，經(jīng)過計(jì)算試驗(yàn)臺(tái)的后滾筒系統(tǒng)總重為1372kg，當(dāng)為質(zhì)量最大的汽車檢測(cè)時(shí)，所承擔(dān)重量為750kg，所以總的重量為2122kg，考慮到各種因素，取2500kg,其給予導(dǎo)軌的作用力為21.22 kN，考慮到安裝的要求，每對(duì)滾筒上共用兩根導(dǎo)軌，另外飛輪和電機(jī)各同一根導(dǎo)軌，所以沒根導(dǎo)軌所受的作用力為3.53 kN，所以完全滿足設(shè)計(jì)需求。
4．7．3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(duì)于滾筒箱和飛輪箱，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)通過地角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(dòng)的目的，滿足設(shè)計(jì)的需求。
五實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)零件的較核
5．1滾筒軸的較核
滾筒軸的設(shè)計(jì)滾筒軸受力如圖所示
G為重力，取車重的1/4，則
（5-1）
（5-2）
（5-3）
軸的初步選取
（5-4）
所以暫取42㎜
圖12 滾筒受力圖
徑向載荷
1垂直平面的受力如下圖
（5-5）
（5-6）
圖13 滾筒徑向受力圖
彎矩圖
圖14 滾筒徑向彎矩圖
水平方向受力
圖15 滾筒水平受力圖
（5-7）
（5-8）
彎矩圖如下
圖16 滾筒水平彎矩圖
水平與豎直方向的最大合成彎矩
（5—9）
另一極值
（5-10）
所以合成彎矩圖如下
圖16 滾筒合成彎矩圖
所受的最大扭矩為672.750Nm
扭矩圖如下
圖17滾筒扭矩圖
所受的應(yīng)力如下
（5-11）
因此，滿足設(shè)計(jì)要求
5．2飛輪軸的校核：
第一根軸，初步確定軸徑
由公式并根據(jù)變速器以及零件安裝的設(shè)計(jì)，由上面選定軸的最小軸徑為45㎜
受力分析如下圖
圖18 第一根飛輪軸受力圖
根據(jù)力矩平衡求出
（5-12）
（5-13）
彎矩圖如下
圖19第一根飛輪軸彎矩圖
扭矩圖
圖20第一根飛輪軸扭矩圖
其受的最大應(yīng)力為：
（5-14）
所以一軸設(shè)計(jì)滿足條件
第二軸的校核初步確定軸徑
由公式并根據(jù)變速器以及零件安裝的設(shè)計(jì)，選定最小軸徑為45㎜
受力分析如下圖
圖21第二根飛輪軸受力圖
根據(jù)力矩平衡求出
（5-15）
（5-16）
彎矩圖如下
圖22第二根飛輪軸彎矩圖
扭矩圖
圖21第二根飛輪軸扭矩圖
其受的最大應(yīng)力為：
（5-17）
所以二軸也設(shè)計(jì)滿足條件
5．3軸承的較核
5．3．1滾筒軸承的較核
設(shè)軸承工作5年，每年工作300天，每天工作8小時(shí)，即為12000小時(shí)先對(duì)軸承進(jìn)行校核
設(shè)軸承選用圓錐滾子軸承30210，采用正安裝，其e=0.04,Y=1.5，
由前面滾筒軸的設(shè)計(jì)知
（5-18）
（5-19）
圖22滾筒軸受力圖
徑向載荷
1垂直平面的受力如下圖
（5-20）
（5-21）
圖23滾筒軸徑向受力圖
水平方向受力
圖24滾筒軸水平受力圖
（5-22）
（5-23）
所以軸承受的徑向載荷
（5-24） （5-25）
軸向載荷，圓錐滾子軸承受徑向力會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部軸向力
由 （5-26）
（5-27）
（5-28）
因?yàn)椋?
（5-29）
所以2軸承被壓緊，1軸承放松
（5-30）
（5-31）
當(dāng)量動(dòng)載荷，因?yàn)?
（5-32）
（5-33）
所以
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