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惯性式汽车制动实验台设计.rar

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    编号:20180802233200154    类型:共享资源    大小:1.47MB    格式:RAR    上传时间:2018-08-02
      
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    惯性 汽车 制动 实验 设计
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    毕业设计说明书共 53 页 第 1 页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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, 设计毕业设计说明书共 53 页 第 2 页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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毕业设计说明书共 53 页 第 3 页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目 录摘 要 ..................................................................1ABSTRACT................................................................2一:绪 论 .............................................................51.1 课题背景 ...........................................................51.2 国内外汽车制动检测试验台的现状 .....................................61.3 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 .......................................133.1 检测原理 ..........................................................133.2 模拟惯量的计算 ....................................................143.3 实验台方案设计 ....................................................15四:制动实验台结构设计 .................................................164.1 主机参数的设计 ....................................................164.2 轴的的设计 ........................................................174.2.1 滚筒轴的设计 ...................................................174.2.2 副滚筒轴的设计 .................................................184.2.3 飞轮轴的设计 ...................................................184.4 联轴器,离合器,变速器以及轴承及其密封件的的选取 ..................204.4.1 联轴器的选择 ...................................................204.4.2 离合器的选取 ...................................................204.4.3 减速器的设计 ...................................................204.4.4 轴承的选取 .....................................................204.4.5 轴承密封件的设计 ...............................................214.5 飞轮的设计 ........................................................214.5.1、飞轮系统总体结构 ..............................................224.5.2、飞轮模拟当量的确定 ............................................224.5.3 飞轮布置形式 ...................................................24毕业设计说明书共 53 页 第 4 页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊4.6 调距装置的设计 ....................................................244.7 机架和导轨的设计 ..................................................254.7.1 机架的设计 .....................................................254.7.2 导轨的选取 .....................................................254.7.3 机架和地面的安装形式 ...........................................25五实验台设计零件的较核 .................................................265.1 滚筒轴的较核 ......................................................265.2 飞轮轴的校核: ....................................................295.3 轴承的较核 ........................................................315.3.1 滚筒轴承的较核 .................................................315.3.2 飞轮轴轴承的较核 ...............................................335.4 液压系统的校核 ....................................................37六试验台的使用说明 .....................................................396.1 检测的准备工作 ....................................................396.1.1 试验台的准备 ...................................................396.1.2 被测车辆的准备 .................................................396.2 检测步骤 ..........................................................396.3 检测时的注意事项 ..................................................396.4 制动台的调整 ......................................................406.5 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 ...................................错误!未定义书签。附录 3 飞轮零件图 .....................................错误!未定义书签。一:绪 论毕业设计说明书共 53 页 第 5 页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊1.1 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,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毕业设计说明书共 53 页 第 6 页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊道不多,因此迫切需要研制一种适合检测 ABS 的检测试验台。1.2 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,制动力检测仅要求毕业设计说明书共 53 页 第 7 页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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。因此每种实验台都有他的优缺点。1.3 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;毕业设计说明书共 53 页 第 8 页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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,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,由于台毕业设计说明书共 53 页 第 9 页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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:方案比选毕业设计说明书共 53 页 第 10 页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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
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