滚筒反力式汽车制动试验台概述

1.汽车制动试验台基本结构 (1)

1.1驱动装置 (2)

1.2滚筒装置 (3)

1.3第三滚筒 (3)

1.4测量装置 (4)

1.5指示与控制装置 (5)

2 汽车制动试验台的工作原理 (5)

3 汽车制动试验台的力学分析 (6)

4 汽车制动试验台主要装置参数的选择 (7)

4.1主、从动滚筒参数的选择 (7)

4.2第三滚筒参数的选择 (8)

5.汽车制动试验台检测系统组成 (8)

6.单片机的选择 (8)

7.传感器与信号调理电路 (9)

7.1主、从动滚筒参数的选择 (9)

7.2制动力传感器 (10)

7.3传输调理 (11)

7.4车轮转速传感器 (12)

7.5车辆到位传感器 (12)

8.跑偏量的测量 (13)

8.1编码器的选择 (14)

8.2数据采集卡的选择 (14)

9.汽车制动试验台检测系统的软件设计 (15)

10对卡丁车项目和这门课的感想和体会 (17)

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滚筒反力式汽车制动试验台概述

汽车制动性能的检测是汽车检测的重点，目前应用较为广泛的是滚筒反力式汽车制动试验台，其测试条件固定、重复性好、结构简单、操作安全性能好，是我国各类检测站检测汽车制动性能的主要设备。

1.汽车制动试验台基本结构

滚筒反力式汽车制动试验台的结构简图如图2-1所示。它由结构完全相同的左右两套车轮制动力测试装置和一套指示与控制装置组成。每一套车轮制动力测试装置由框架、驱动装置、滚筒装置、第三滚筒和测量装置等组成。

1.1驱动装置：驱动装置由电动机、减速器和链传动机构组成，如图2-2电动机经过减速器内的蜗轮蜗杆和一对圆柱齿轮的两级传动后驱动主动主动滚筒又通过链传动机构带动从动滚筒旋转。减速器输出轴与主动滚一轴，减速器壳体为浮动连接即可绕主动滚筒轴自由摆动。减速器的作速增矩，其减速比根据电动机的转速和滚筒测试转速确定。由于测试车滚筒转速也较低，因此要求减速器减速比较大，一般采用两级齿轮减速蜗轮蜗杆减速与一级齿轮减速。

1.2滚筒装置：滚筒组相当于一个活动的路面，来承载被检的车辆，承受传递制动力。每套车轮制动力测试单元由左右一对直径相同的主、从动滚筒成。每个滚筒的两端分别用滚动轴承与轴承座支承在框架上，且保持两滚筒线平行。

1.3第三滚筒：第三滚筒安装在弹簧支撑的浮动臂上，平时保持在最高位在检测时，被检车辆的车轮置于主、从动滚筒之间，同时压下第三滚筒并保持可靠接触。当两个车轮制动测试单元的第三滚筒同时被压下时，通过开关和延时继电器的作用，两主动滚筒的驱动电机相继启动，同时带动主筒转动。主动滚筒带动车轮旋转，车轮又带动第三滚筒旋转，它们接触点速度相等。在第三滚筒上装有转速传感器。控制装置通过转速传感器即可被测车轮的转动情况。在第三滚上的转速传感器产生一个脉冲信号，送到系统，再换算成车轮的线速度。

当被检车轮制动时，主动滚筒的线速度不三滚筒随车轮的线速度发生变化。当转速下降至接近抱死时，控制装置转速传感器送出的相应的脉冲信号使驱动电动机停止工作，主动滚筒停止，以防上滚筒剥伤轮胎并保护驱动电机。

1.4测量装置：制动力测试装置主要由测力杠杆和传感器组成。测力杠杆一端与传感器连接，另一端与减速器壳体连接（减速器壳体为浮动连接，即可绕主动滚筒轴自由摆动），被测车轮制动时测力杠杆与减速器壳体将一起绕主动滚筒（或绕减速器输出轴、电动机枢轴）轴线摆动。传感器将测力杠杆传来的、与制动力成比例的力（或位移）转变成电信号输送到指示、控制装置。测力传感器受力点受力的大小与滚筒表面制动力的关系为：

滚筒表面制动力（N）=测力传感器受力(N)×测力臂水平长度÷滚筒半径

测力传感器原理简化示意图

1.5指示与控制装置：试验台的指示与控制装置主要由单片机、放大器、转换器、数字显示装置和打印机等组成，其控制框图如图2-6所示。从感器送来的电信号，经传输调理，放大滤波后，送往A/D转换器转换成数，经单片机采集、存储和处理后，检测结果由数码管显示或打印机打印出

2.汽车制动试验台的工作原理

进行车轮制动力检测时，被检汽车驶上制动试验台，遮挡制动试验台光电开关，光电开关产生到位信号后输入计算机。此时车轮置于主、从动滚筒之间，压下第三滚筒，装在第三滚筒支架下的行程开关被接通，通过延时电路启动电动机，经减速器、链传动和主从动滚筒带动车轮低速旋转，待车轮转速稳定后驾驶员踩下制动踏板，车轮在车轮制动器的摩擦力矩作用下开始减速旋转。此时电动机驱动的滚筒对车轮轮胎周缘的切线方向作用制动力以克服制动器摩擦力矩，维持车轮继续旋转。与此同时车轮轮胎对滚筒表面切线方向附加一个

与制动力方向相反的等值反作用力，在该反作用力形成的反作用力矩作用下，减速器壳体与测力杠杆一起向滚筒转动相反方向摆动，测力杠杆一端的力或位移经传感器转换成与制动力

大小成比例的电信号。从测力传感器送来的电信号经传输调理及放大滤波后，送往A/D转换器转换成相应的数字量，经计算机采集、存储和处理后，检测结果由数码管显示或由打印机打印出来，打印格式与内容由软件设计而定。一般可以把左、右车轮最大制动力、制动力和、制动力差、阻滞力和制动力-时间曲线等一并打印出来。在制动过程中，当左、右车轮制动力和的值大于某一值(如5000N)时，计算机即开始采集数据，采集过程所经历时间是一定的(如3s)。经历了规定的采集时间后，计算机发出指令使电动机停转，以防止轮胎被剥伤。在制动过程中，第三滚筒的转速信号由传感器转变成脉冲信号后输入控制装置，计算车轮与滚筒之间的滑移率。当滑移率达到一定值时，计算机发出指令使电动机停转。如车轮不驶离制动台，延时电路将电动机关闭3-5s后又自动起动。检测过程结束，车辆即可驶出制动试验台.

3.汽车制动试验台的力学分析

当汽车制动时，各轴车轮都产生制动效应。受检轴车轮将对滚筒产生制动阻力，滚筒则对车轮作用反作用力F1 与F2 (如下图所示)。驱动滚筒的电机功率是根据车轮对滚筒的最大制动力和滚筒的线速度选择的，它足以克服车轮制动时的阻力。在整个制动过程中，滚筒对车轮的反作用力与车轮的制动力相平衡。因此，通过测量装置测量滚筒制动力矩的反力F1和F2的代数和，即为受检车轮的制动力的值。

车轮与主、从动滚筒都保持接触是制动测试的初始状态，称为稳定状态。检测时，滚筒的线速度(2~5km/h)很低，略去制动时车轮的惯性力矩和滚动阻力矩，平衡方程为：

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