卡丁车制动性能的检测(完整)

汽车制动性能的检测作者：向顺班级：车辆四班学号：201111882013年12月25日目录第一章综述1.1车辆制动性能的检测及意义 (1)1.2汽车制动性能的检测原理 (1)1.3信号采集及数据处理 (3)1.4本课题的研究任务与内容 (3)第二章基于滚筒惯性式制动试验台的结构设计2.1试验台选择及结构简图 (4)2.2试验台测试原理 (4)2.3试验台结构参数的理论计算 (4)2.4试验台机械传动结构的设计 (5)2.5试验台力学性能分析 (7)第三章检测系统的设计3.1检测过程概述 (10)3.2检测元器件的选择 (11)第四章检测系统的软件设计4.1软件平台概述 (16)4.2各模块程序简述 (17)第五章结语及参考文献5.1结语 (18)5.2参考文献 (18)第一章综述1.1 汽车制动性能的检测及意义汽车行驶时能在短距离内迅速停车且维持行驶方向稳定性，在下长坡时能维持一定安全车速，以及在坡道上长时间保持停驻的能力称为汽车的制动性。

汽车制动性能直接关系到交通安全，重大交通事故往往与汽车制动性能差有关。

制动距离太长或者紧急制动时发生侧滑等都会造成交通事故。

在现有路况标准下，随着汽车行驶速度提高，汽车制动性能对保障交通安全尤为重要。

制动系统的技术状况不好，将导致事故的发生，必须对汽车的制动装置和制动性能进行严格检测，定期维护。

检测方法分为两种，一种是路试检测法，一种是台试检测法。

路试法受人的主观和试验条件如速度、负载、路面、轮胎类型和风阻差异的影响很大，并且因为车辆在制动过程中，车辆被抱死时的制动力不是最大，其有效制动力比最大制动力约小了5%~25%。

台试检测是用制动器试验台来检测制动效能。

采用制动试验台检测制动性能具有迅速，准确，经济，安全，不受外界自然条件的限制以及试验重复性好和能测出各车轮的制动力或制动距离等优点。

下面介绍常用的两种制动试验台：单轴反力式滚筒制动试验台和惯性式制动试验台。

1.2汽车制动性能的检测原理1.2.1单轴反力式滚筒制动试验台的原理反力式滚筒制动试验台（以下简称为制动试验台）是由结构完全相同的左右两套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、驱动装置、滚筒组、举升装置、测量装置等构成。

滚筒反力式汽车制动性能检测平台简图1、电动机2、减速器3、压力传感器4、滚筒装置5、第三滚筒6、转速传感器7、链传动 8、测量指示装置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的摩擦力克服制动器的摩擦力矩，维持车轮继续旋转。

同时在车轮轮胎对滚筒表面切线方向的摩擦力作用下，减速器壳体与测力杠杆一起朝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、存储和处理后，检测结果由打印机打印出来。

下面从汽车的实际检测受力情况进行分析，假设制动试验台前、后滚筒直径相等且水平安置，被测试车辆前、后轮中心处于同一水平高度，在检测过程中忽略滚动阻力，则测试车轮在滚筒上制动时的受力情况如图1所示。

图中G 为被测车轮的轮荷；N1、N2分别为前后滚筒对被测车轮的法向反力；F1、F2分别为前后滚筒与车轮间的切向力，即制动力；F 为车桥对车轮轴的水平推力；M μ为车轮所受制动力矩；α为安置角；D 为被检车轮直径；d 为滚筒直径；L 为滚筒中心距。

根据力学平衡原理，可以列出下列关系式：F F F N N =++-ααcos )(sin )(2121 (1)G F F N N =--+ααsin )(cos )(2121 (2)假如被测车轮与滚筒间的附着条件得以充分利用，并且两滚筒附着系数φ相同，则1F 、2F 的最大值应为：φ⨯=11N F , φ⨯=22N F (3)将（3）式代人（1）、（2）式得：F N N =--+)cos (sin )cos (sin 21αφααφα (4)G N N =++-)sin (cos )sin (cos 21αφααφα (5)联立上式解得:αφαφαααφ2sin )1/()}cos (sin )cos sin ({21+-++=G F N (6)αφαφαααφ2sin )1/()}cos (sin )cos sin ({22+++-=G F N (7)当车轮制动时，制动试验台可能测得的最大制动力为：αφφφφcos )1/()()(221m ax ++⨯=⨯+=F G N N F (8)从式（8）中可以看出制动试验台所测得附着力即制动力受水平推力F 、安置角α、滚筒表面的附着系数φ等因素的影响。

1.2.2惯性式制动试验台的原理惯性式制动试验台的滚筒相当于一个移动的路面，试验台上对各滚筒分别带有轮，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，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（如电动机或汽车发动机的动力）已被切断。

但由于滚筒传动系统肯定具有一定的惯性，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，同时还可测得制动时间或减速度。

惯性式滚筒制动试验台按同时检测的轴数不同可分为单轴式、双轴式。

双轴惯性式滚筒制动试验台的结构简图如下。

双轴惯性式滚筒制动试验台简图1、飞轮2、传动器3、6、变速器4、测速发电机5、9、光电传感器7、可移导轨8、12、电磁离合器10、移动架11、传动轴 13、万向节 14、后滚筒15、前滚筒16、举升托板17、移动架驱动液压缸18、锁紧液压缸19、第三滚筒20、第三滚筒调节器试验时，被检车驶上试验台后，前、后滚筒组之间的距离可用液压缸17调节，调节后用液压缸18锁紧。

由汽车发动机动力驱动轮驱动后滚筒组旋转，左右主动滚筒用半轴与传动器2相连，并经变速器3、万向节13、电磁离合器12、传动轴11、变速器6、传动器2带动前滚筒及汽车前轮一起旋转。

此时按被检车辆行驶时的惯性等效质量配置的飞轮1也一起旋转。

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，滚筒飞轮依靠惯性继续转动，滚筒能转动的圈数相当于车轮的制动距离。

在规定试验车速下，滚筒继续转动圈数取决于车轮制动器和整个制动系的技术状况。

滚筒转动圈数由装在滚筒端部的光电传感器5转变为电脉冲送入计数器记录，在滚筒的端部还装有测速发电机4测定试验车速。

为防止汽车制动时向后窜出，在后滚筒组后装有第三滚筒19。

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，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。

1.3信号采集及数据处理数据采集是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量或者电量信号，送到上位机中进行分析，处理的过程。

数据采集功能包括采集安装在滚筒端部的圆编码器输出的脉冲信号和采集车辆制动踏板踏下时发出的制动信号。

数据采集通过数据采集卡，即实现数据采集DAQ功能的计算机扩展卡。

制动信号由操作者踩踏制动踏板产生。

制动踏板和行程开关相连，当制动踏板被踏下时，开关闭合。

由此发出一个制动信号。

数据采集卡具有数字量输入功能，无输入时默认为高电平，因此可将行程开关与地相连。

当开关闭合时，输出低电平信号。

采集到制动信号后，同时给离合器发送工作命令，电机与滚筒脱离，从而进入制动状态。

由计算机作为数据采集系统前端处理机，并将信号传递给电机，控制电机逐步加速。

同时，以圆编码器为主要探测部件对滚筒转动情况进行测量，并以脉冲信号形式反馈给数据采集卡，采集卡将数据传递给计算机，以便计算机作进一步的处理。

1.4本课题的研究任务与内容本课题要求根据给定的卡丁车的各项参数，来设计一个卡丁车制动检验平台并测量卡丁车的制动距离和跑偏量。

在了解现有的制动检验平台的结构和原理上，给出自己的设计方案，包括具体的机械结构、硬件检测。

关于卡丁车的一些具体数据如下：第二章基于滚筒惯性式原理结构设计2.1 采用滚筒惯性式制动检测平台原因简述按测试原理不同，制动试验台可分为惯性式、反力式和平板式三类，目前应用比较广泛的是滚筒惯性式汽车制动试验台，因为其测试条件固定、重复性好、结构简单、操作安全性能好。

而本次研究采用滚筒惯性式制动试验台是在符合课题要求下，基于其简单和操作性好的特点进行设计的。

汽车惯性式制动检测试验系统通过模拟汽车制动过程，大体由电动机、传动机构、主动轴及从动轴、连接法兰、控制与测试系统等组成。

汽车惯性式制动器试验系统中，惯性式汽车制动器试验台是主体。

目前常用的惯性式汽车制动器试验台有单轮、双轮和四轮等形式，本文研究的是双轮惯性式制动器试验台。

2.2 滚筒惯性式制动试验台总体结构设计下图为滚筒惯性式制动试验台总体结构图1、链轮2、滚筒3、圆编码器4、电机5、减速箱6、离合器7、链条图2-12.3 机械结构特点分析1、采用离合器实现滚筒与电机的断开，操作方便；2、用同一个电机控制，且离合器、减速器与参与链传动的齿轮位于同一轴上，并且使对应齿轮齿数相等，大小参数相同可实现左右车轮的转速相等；3、用链传动的方法使传动不会打滑，且过程稳定，减少实验过程的冲击，有益于实验结果的准确性；4、本装置采用单电机驱动，与双电机驱动相比，一方面减少经济支出，另一方面不需要采用变频器或PID 控制使两个电机的转速相同，降低技术要求；但是需要增加两个离合器使两边的制动检测过程分别进行。

2.4 滚筒惯性式制动试验台组成及装置选取滚筒惯性式制动试验台主要由框架、驱动装置、滚筒装置、测量装置和指示与控制装置等组成。

2.4.1 滚筒装置稳定状态下车轮受力图1O 前轮筒中心 2O 后轮筒中心 3O 车轮中心图2-2滚筒组相当于一个活动的路面，来承载被检的车辆，承受和传递制动力。

车轮制动力测试单元由一对直径相同的主、从动滚筒组成。

每个滚筒的两端分别用滚动轴承与轴承座支承在框架上，且保持两滚筒轴线平行。

为防止车轮在滚筒上打滑，可以提高滚筒表面的附着系数。

附着系数与滚筒表面的材质和形状有关，滚筒采用高硅合金铸铁、金属网石英颗粒涂塑等材质和先进的粘砂工艺，附着系数可以达到 0.7，从而避免车轮打滑现象提高试验台测力能力。