卡丁车制动性能检测.

卡丁车制动性能检测系统一、背景介绍1.1 卡丁车制动性能检测概述及意义卡丁车制动性能好坏，是安全行车最重要的因素之一，因此也是卡丁车检测诊断的重点。

卡丁车具有良好的制动性能，遇到紧急情况，可以化险为夷；在正常行驶时，可以提高平均行驶速度，从而提高运输生产效率。

卡丁车制动系应具有行车制动、应急制动和驻车制动三大基本功能。

主要考虑制动时卡丁车的方向稳定性，即制动时不发生跑偏、侧滑及失去转向，及制动平稳性，在制动时制动力应迅速平稳地增加; 在放松制动踏板时，制动应迅速消失，不拖滞。

而制动性能的好坏在测试中则体现在制动距离上，单轮距离是否合格，是否有跑偏量。

常见故障：制动跑偏和制动力不足。

所谓的制动跑偏是指卡丁车直线行驶制动时，转向车轮发生自行转动，使卡丁车产生偏驶的现象。

由于卡丁车制动时，偏离了原来的运行轨迹，因而常常是造成撞车、掉沟，甚至翻车等事故的根源，所以必须予以重视。

引起跑偏的因素，就制动系统而言，一是左右轮制动力不等；二是左右轮制动力增长速度不一致。

其中特别是转向轮，因此要对制动力增长全过程的左右轮制动力差作出规定，且对前后轴车轮的要求不同；制动力不足即制动距离过长，超出了设定的距离，或者是制动能力完全丧失。

这些都可以通过试验台得以反映。

1.2 本文相关设定及要求为便于后文相关数据计算，本文设定卡丁车总质量为150KG ，制动时卡丁车的行驶速度为20Km/h，人的质量为60KG ，卡丁车车轮直径为400mm, 制动距离精度要求为±0.1m, 而且要求测定卡丁车在制动时的跑偏量。

1.3 制动性能检测标准[1]：对制动力的要求：制动力总和占整车重力的百分比，空载≥60%或满载≥50%；主要承载轴的制动力占该袖轴荷的百分比，空载≥60%或满载≥50%。

在GB7258-1997中，仍保持制动力总和与整车重力的百分比空载≥60%或满载≥50%的要求，由于对主要承载轴的理解容易有误，将主要承载轴的制动力与该轴轴荷之比改为前轴制动力不得小于前轴轴荷的60%。

对制动力平衡的要求：原标准中是以轴荷为基准确定的，即前轴左右轮制动力差不得大于该轴轴荷的5%，后轴左右轮制动力差不得大于该轴轴荷的8%。

由于这种规定不能准确反映制动力差的数值应随制动力增加按正比例相应变化的实际情况，所以在GB7258一1997中改为：在制动力增长的全过程中，左右轮制动力差与该轴左右轮中制动力大者之比，前轴不得大于20%，后轴不得大于24%。

这个要求的幅度与原标准比较，前轴要求适当放宽，对后铀的要求基本保持不变1.4 制动性能检测系统分类及性能比较：目前制动性能检测系统主要分为路试、反力式和惯性式三大类，测试试验台则按测试原理不同，可分为反力式和惯性式两类；按检验台支撑车轮形式不同，可分为滚筒式和平板式两类。

本文选取目前使用较为广泛的两种制动性能检测平台进行介绍及对比。

（1）反力式滚筒制动检验台a 、基本结构反力式滚筒制动检验台的结构简图如图所示。

它由结构完全相同的左右两套对称的车轮制动力测试单元和一套指示、控制装置组成。

每一套车轮制动力测试单元由框架（多数试验台将左、右测试单元的框架制成一体）、驱动装置、滚筒组、举升装置、测量装置等构成。

图1 反力式制动检验台结构简图b 、制动力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，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C 、检测过程进行车轮制动力检测时，被检汽车驶上制动试验台，车轮置于主、从动滚筒之间，放下举升器（或压下第三滚筒，装在第三滚筒支架下的行程开关被接通）。

通过延时电路起动电动机，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反向等值的反作用力，在反作用力矩作用下，减速机壳体与测力杠杆一起朝滚筒转动相反方向摆动（如图2-4-2），测力杠杆一端的力或位移量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放大滤波后，送往A ／D 转换器转换成相应数字量，经计算机采集、贮存和处理后，检测结果由数码显示或由打印机打印出来。

打印格式或内容由软件设计而定。

一般可以把左、右轮最大制动力、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。

d 、反力式滚筒制动检测方法的不足目前，采用的反力式滚筒制动检验台对具有防抱死（ABS ）系统的汽车制动系的制动性能，还无法进行准确的测试。

主要原因是这些试验台的测试车速较低，一般不超过5km/h，而现代防抱死系统均在车速10km/h～20km/h以上起作用，所以在上述试验台上检测车轮制动力时，车辆的防抱死系统不起作用，只能相当于对普通的液压制动系统的检测过程。

而本文假设卡丁车在制动时速度为20km/h,因而本文不采用该种检测原理。

（2）惯性式滚筒制动台a 、基本结构简介惯性式滚筒制动检验台它由结构完全相同的左右两套对称的车轮制动测试单元和一套指示、控制装置组成，包括滚筒轴承、驱动电机、储能飞轮和一系列传感器。

b 、制动与检测原理粗略地说，惯性式滚筒制动台是利用储能飞轮储存和汽车在运动过程中具有的同样的动能，通过对轮胎对飞轮的制动性能的检测来等效检测轮胎对车身的制动性能。

汽车在运动时，由于自身质量的存在而具有一定的动能T ，选择合适的飞轮参数和转速，使飞轮所具有的能量E 与汽车动能T 相同。

此时踩下制动踏板，由于车轮对滚筒摩擦力的存在，飞轮、滚筒会慢慢减速直至停止。

测出整个制动过程中的时间、飞轮转动角度以及初始转速等参数，就可以对之动过程中制动力、侧移量和制动距离等指标进行计算。

（具体计算过程将在后续工作中展开）c 、检测过程进行车轮制动力检测时，被检汽车驶上制动试验台，车轮置于主、从动滚筒之间，放下举升器（或压下第三滚筒，装在第三滚筒支架下的行程开关被接通）。

通过延时电路起动电动机，经减速器、链传动和主、从动滚筒带动车轮旋转。

待到转速稍高于指定转速时，断开电机的连接，让车轮在各种外界阻力因素下制动，此时，通过各类传感器可以测出外界阻力矩。

当转速达到指定转速时，踩下制动踏板制动，直到滚筒、飞轮完全停止，将传感器所收集的信号传入电脑计算，最后输出所要参数的数值。

d 、惯性式滚筒制动检测方法的优点与不足这种动态检验制动性能的使用发法的试验条件接近汽车实际行驶条件，具有在任何车速下进行制动测试的优点。

但这种试验台旋转部分分转动惯量较大，制动过程中存在各轴制动力分布不均的因素, 因此其结构较复杂，占地面积大，且检验的车型范围受到一定限制，所以应用范围不如反力式来得广泛。

(3平板式制动试验台a 、基本结构这种试验台结构比较简单，主要由几块测试平板、传感器和数据采集系统等组成。

小车线一般由四块制动-悬架-轴重测试用平板及一块侧滑测试板组成。

数据采集系统由力传感器、放大器、多通道数据采集板等组成。

这种试验台结构简单、运动件少、用电量少、日常维护工作量小，提高了工作可靠性。

测试过程与实际路试条件较接近，能反映车辆的实际制动性能，即能反映制动时轴荷转移带来的影响，以及汽车其他系统（如悬架结构、刚度等）对汽车制动性能的影响。

该试验台不需要模拟汽车转动惯量，较容易将制动试验台与轮重仪、侧滑仪组合在一起，使车辆测试方便且效率高。

但这种试验台存在测试操作难度较大（测试重复性主要处决于车况及检验员踩刹车快慢）、对不同轴距车辆适应性差，占地面积大、需要助跑车道等缺点。

b 、基本原理平板制动检验台是一种低速动态检测车辆制动性能的设备，其检测原理基于牛顿第二定理“物体运动的合外力等于物体的质量乘加速度”，即制动力等于质量乘（负）加速度。

检测时只要知道轴荷与减速度即可求出制动力。

从理论上讲制动力与检测时车速无关, 与刹车后的减速度相关。

检验时汽车以5～10km/h（或按出厂说明允许更高）速度驶上平板，置变速器于空档并紧急制动。

汽车在惯性作用下，通过车轮在平板上附加与制动力大小相等方向相反的作用力，使平板沿纵向位移，经传感器测出各车轮的制动力、动态轮重并由数据采集系统处理计算出轮重、制动、及悬架性能的各参数值，并显示检测结果。

(3、过程分析在车辆挂空挡驶上台面时，台面水平方向的测力传感器测取车辆当前轴空挡滑行阻力，称重传感器同步测取当前车轴的载荷，即可计算出车辆空挡滑行阻力与荷重之百分比。

车轴驶上台板后实施制动，此时前轴因为轴荷前移而制动力（见图2-4-5(a）与轴荷均迅速增加，同时后轴轴荷减少，制动增长相对前轴较小；前轴轴荷达到最大后，前桥向上反弹，轴荷减小，后桥轴荷增加；经几个周期振荡后前后桥轴荷处于稳定。

二、本文卡丁车制动性能检测系统的选择及设计2.1设计方法、思路的选择通过对以上汽车制动性能检测系统的分析比对，考虑到需要得到卡丁车的跑偏量，查阅相关书籍论文，选择使用滚筒惯性式制动性能检测平台。

设计该测试系统的思路如下2.2.1检测平台机械传动机构的设计利用solidworks 软件建立简化后单轴惯性式制动性能检测台的3D 模型如下图所示：滚筒惯性式制动系统后轮装配体机械结构俯视图滚筒惯性式制动试验台总体结构图大概机构: 1、链轮 2、滚筒 3、圆编码器 4、电机5、传动及减速装置6、离合器7、链条简述：试验时，被检车驶上试验台，并将两主动轮分别置于左右两滚筒组之间.惯性式制动试验台的滚筒相当于一个移动的路面，其惯性质量与受检汽车的惯性质量相当，因此滚筒传动系统具有相当于汽车在道路行驶的惯性动能。

制动时，轮胎对滚筒表面产生阻力，虽然这时驱动滚筒传动系统的动力(如电动机已被切断，但由于滚筒传动系统具有一定的惯性动能，因而滚筒表面将相对于车轮移过一定距离。

由此可见，在惯性式制动试验台上可以模拟道路制动试验工况。

这种试验台的主要检测参数是各轮的制动距离，同时还可测得卡丁车的跑偏量等其它参数。

工作过程如下：电机经主轴、传动机构及变速箱5以及离合器6带动按被检车辆行驶时的惯性等效质量配置的滚筒及汽车后轮一起旋转，同时主动滚筒还通过链传动带动从动滚筒同步转动，工作时，轮速要高于制动检测速度，后减速，当达到试验转速时，断开连接各滚筒的电磁离合器，同时作紧急制动，车轮制动后，滚筒依靠惯性继续转动，滚筒能转动线长度相当于车轮的制动距离。