反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

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反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)院系名稱： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 汽車服務(wù)工程 10-1 班 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 副教授 二一四年四月目 錄第 1 章 緒論1.1 汽車制動(dòng)性能檢測(cè)設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀1.2 本設(shè)計(jì)的目的和意義1.3 設(shè)計(jì)方案的選定1.4 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和技術(shù)路線1.4.1 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.4.2 設(shè)計(jì)的技術(shù)路線第二章 制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 主要參數(shù)的設(shè)計(jì)2.1.1 滾筒直徑的選擇2.1.2 滾筒長(zhǎng)度的選擇2.1.3 滾筒轉(zhuǎn)速的選擇2.1.4 車輪與滾筒間附著系數(shù)的選擇2.1.5 最佳安置角的選擇2.1.6 滾筒中心距的確定2.2 鏈輪的設(shè)計(jì)2.3 電機(jī)的選擇2.4 減速器、聯(lián)軸器選取2.4.1 減速器的選取2.4.2 聯(lián)軸器的選擇2.5 機(jī)架的設(shè)計(jì)2.5.1 機(jī)架的設(shè)計(jì)2.5.2 機(jī)架和地面的安裝形式2.6 舉升器的設(shè)計(jì)2.6.1 舉升機(jī)各部分尺寸2.6.2 升降機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動(dòng)機(jī)理第 3 章 其他部件的選取3.1 傳感器的選取3.1.1 轉(zhuǎn)速傳感器的選擇3.1.2 壓力傳感器的選擇3.2 制動(dòng)裝置的選擇第 1 章 緒 論1.1 汽車制動(dòng)性能檢測(cè)設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀隨著我國(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)。制動(dòng)性能是汽車在行駛中能人為地強(qiáng)制降低行駛速度并根據(jù)需要停車的能力，是汽車的重要性能之一，制動(dòng)性能的優(yōu)良與否直接關(guān)系到汽車行車的安全性。資料表明，因制動(dòng)不良而導(dǎo)致的道路交通事故占事故總數(shù)的 l/3。汽車的制動(dòng)性不僅取決于制動(dòng)系的性能，還與汽車的行駛性能、輪胎的機(jī)械特性、道路的附著條件以及與制動(dòng)操作有關(guān)的人體工程特性有密切關(guān)系。因此，汽車的制動(dòng)性能的檢測(cè)為其制動(dòng)性能試驗(yàn)研究和生產(chǎn)檢測(cè)提供了條件，為改進(jìn)驅(qū)動(dòng)橋總成制造裝配工藝、提高制動(dòng)性能提供了指導(dǎo)。隨著電子技術(shù)及機(jī)械加工工業(yè)的發(fā)展，在傳統(tǒng)檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上，逐步發(fā)展成現(xiàn)代汽車診斷與檢測(cè)技術(shù)。汽車檢測(cè)通常指使用現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)和設(shè)備，結(jié)合計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等高新技術(shù)來檢測(cè)汽車技術(shù)狀況，它是以工程數(shù)學(xué)、故障物理、可靠性理論、電子學(xué)和電子技術(shù)、信息控制理論等為基礎(chǔ)的一門綜合性應(yīng)用科學(xué)。汽車檢測(cè)對(duì)于保證交通安全，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，提高運(yùn)輸能力和降低成本都具有重要意義。因此選擇汽車性能檢測(cè)作為研究課題是很有現(xiàn)實(shí)意義的。車輛的制動(dòng)性能是車輛綜合性能檢測(cè)中重要的檢測(cè)項(xiàng)目，制動(dòng)性能的好壞直接影響到行車安全和運(yùn)輸效率，做好車輛的制動(dòng)性能檢測(cè)尤其重要。我國(guó)在汽車制動(dòng)性能測(cè)試設(shè)備經(jīng)歷了從無到有，從小到大；從引進(jìn)技術(shù)、引進(jìn)設(shè)備，到自主研究開發(fā)推廣應(yīng)用；從單一性能檢測(cè)到綜合性能檢測(cè)，取得了很大的進(jìn)步。與此同時(shí)，相應(yīng)的法律法規(guī)建設(shè)也逐步完善，出臺(tái)了有關(guān)的車輛檢測(cè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)汽車制動(dòng)性能測(cè)試設(shè)備根據(jù)汽車制動(dòng)性能檢測(cè)方法分為兩大類:路試法和臺(tái)試法。臺(tái)試法：室內(nèi)模擬試驗(yàn)臺(tái)。室內(nèi)模擬試驗(yàn)臺(tái)是最早投入實(shí)際應(yīng)用的汽車性能測(cè)試設(shè)備之一，歷史悠久，技術(shù)上比較完善，實(shí)際使用效果和國(guó)外先進(jìn)試驗(yàn)臺(tái)相比差距不大，現(xiàn)在基本上都可以取代國(guó)外進(jìn)口設(shè)備，這方面的代表有山東威達(dá)、深圳大雷公司等。如今汽車制動(dòng)性能試驗(yàn)臺(tái)國(guó)內(nèi)已自給有余，而且產(chǎn)品類型多樣。我們雖然取得了很大的進(jìn)步，但與世界先進(jìn)水平相比，還有一定的距離。臺(tái)試法的主要優(yōu)點(diǎn)是能迅速、準(zhǔn)確地檢測(cè)制動(dòng)性能，不受氣候條件限制，試驗(yàn)重復(fù)性較好，能定量地指示各輪的制動(dòng)力或制動(dòng)距離，有利于分析前后軸制動(dòng)力的分配及每軸制動(dòng)力的平衡狀態(tài)，制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間等參數(shù)，給故障診斷提供可靠的依據(jù)。所以臺(tái)架試驗(yàn)檢測(cè)已成為汽車診斷與檢測(cè)最常用的方法。制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)按不同的分類方法，可以分出不同的類型。常見的分類方法有：按試驗(yàn)臺(tái)測(cè)量原理不同，可以分為反力式和慣性式兩類；按試驗(yàn)臺(tái)支撐車輪形式不同，可分為滾筒式和平板式兩類；按試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)參數(shù)不同，可分為測(cè)制動(dòng)力式、測(cè)制動(dòng)距離式和測(cè)多功能綜合式三類；按試驗(yàn)臺(tái)測(cè)量裝置至只是裝置傳遞信號(hào)方式不同，可分為機(jī)械式、液壓式和電氣式三類；按試驗(yàn)臺(tái)同時(shí)能測(cè)車軸數(shù)不同，又可分為單軸式、雙軸式和多軸式三類。目前國(guó)內(nèi)大量使用的是滾筒反力式汽車制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)，最近幾年平板式汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)也陸續(xù)在小車線上被采用。與滾筒反力式汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)不同。平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)是一種動(dòng)態(tài)檢測(cè)儀，能同時(shí)對(duì)汽車的四個(gè)車輪作動(dòng)態(tài)測(cè)試，特別適用于現(xiàn)代轎車的檢測(cè)。測(cè)試時(shí)，車輛是以一定的速度駛上平板，實(shí)施制動(dòng)，然后通過傳感器的測(cè)量機(jī)構(gòu)測(cè)取各輪的制動(dòng)力和輪重。由于車輛在平臺(tái)上的測(cè)試過程是在動(dòng)態(tài)下進(jìn)行的，故能比較實(shí)際地反映出車輛的制動(dòng)性能。此外，平板式制動(dòng)臺(tái)也可用于檢測(cè)摩托車的制動(dòng)性能。汽車平板式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)雖然解決了滾筒式制動(dòng)臺(tái)存在“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不一致（即未考慮由于車輛制動(dòng)而引起的動(dòng)態(tài)軸重變化） 、滾筒對(duì)輪胎包角影響測(cè)力的大小、不能同時(shí)對(duì)前后橋進(jìn)行測(cè)試”等缺陷，但是由于其對(duì)檢測(cè)站而言，仍存在對(duì)車輛類型的測(cè)試范圍?。ㄟm應(yīng)性?。?、制動(dòng)初速度不易控制、工位布置空間大、對(duì)軸距變化大、多軸汽車的檢測(cè)不方便等原因，因此，滾筒反力式汽車制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)在國(guó)內(nèi)仍是發(fā)展的方向。特別是單軸反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)用最為普遍，國(guó)內(nèi)外汽車檢測(cè)站所用制動(dòng)檢測(cè)設(shè)備多為這種形式。例如，前蘇聯(lián)在20世紀(jì)90年代有90%的制動(dòng)檢測(cè)設(shè)備為反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)；在日本，反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是被運(yùn)輸大臣批準(zhǔn)的制動(dòng)檢測(cè)設(shè)備；我國(guó)目前生產(chǎn)和使用的制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)也絕大多數(shù)為反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。1.2 本設(shè)計(jì)的目的和意義汽車是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，在運(yùn)行當(dāng)中，各個(gè)總成之間都在運(yùn)動(dòng)，隨著時(shí)間的推移，各系統(tǒng)的技術(shù)狀況都會(huì)發(fā)生變化，其技術(shù)狀況將不斷惡化，造成汽車的各種性能的下降，從而使其發(fā)生故障的機(jī)會(huì)逐漸增加，造成交通安全隱患的大量聚合。隨著道路質(zhì)量的提高和高等級(jí)公路及高速公路的飛速發(fā)展，汽車行駛速度愈來愈快，因此對(duì)汽車各種性能及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的要求愈來愈嚴(yán)格，這也是我此次設(shè)計(jì)反力滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的目的所在。設(shè)計(jì)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)意義主要是通過對(duì)反力滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的工作原理、使用方法、結(jié)構(gòu)組成等的研究，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的反力滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，并應(yīng)盡量減小測(cè)量的系統(tǒng)誤差。反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是汽車制動(dòng)性能檢測(cè)應(yīng)用較為廣泛的檢測(cè)設(shè)備，通過對(duì)滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、測(cè)試控制單元等幾方面的分析，找出影響制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)結(jié)果的因素。還有從反力滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)中，掌握汽車制動(dòng)性能檢測(cè)的方法，鍛煉自己對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用及良好的調(diào)研分析、工程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)繪圖的能力。1.3 設(shè)計(jì)方案的選定制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)常見的分類方法有：按測(cè)試原理不同，可分為反力式和慣性式兩類；按試驗(yàn)臺(tái)支承車輪形式不同，可分為滾筒式和平板式兩類；按檢測(cè)參數(shù)不同，可分為測(cè)制動(dòng)力式、測(cè)制動(dòng)距離式和綜合式三種；按試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)量、指示裝置傳遞信號(hào)方式不同，可分為機(jī)械式、液力式和電氣式三類；按試驗(yàn)臺(tái)同時(shí)能測(cè)車軸數(shù)不同，可分為單軸式、雙軸式和多軸式三類。目前應(yīng)用較為廣泛的是滾筒反力式汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，其測(cè)試條件固定、重復(fù)性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作安全性能好，是我國(guó)各類檢測(cè)站檢測(cè)汽車制動(dòng)性能的主要設(shè)備。滾筒反力式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)主要由驅(qū)動(dòng)裝置、滾筒裝置、測(cè)量裝置、舉升裝置和指示與控制裝置等組成。1.驅(qū)動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、減速器和鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速器內(nèi)的二對(duì)圓柱齒輪的兩級(jí)傳動(dòng)后驅(qū)動(dòng)主動(dòng)滾筒，主動(dòng)滾筒又通過鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)從動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)。減速器殼體為浮動(dòng)連接，兩端通過軸承定位。本設(shè)計(jì)所采用的是二級(jí)齒輪減速，根據(jù)設(shè)計(jì)的方案，要求變速箱殼體浮動(dòng)，用于檢測(cè)制動(dòng)力，電動(dòng)機(jī)固定，保障其穩(wěn)定工作，從而要求變速箱的輸入軸與輸出軸同軸。2.滾筒裝置滾筒組相當(dāng)于一個(gè)活動(dòng)的路面，來承載被檢的車輛，承受和傳遞制動(dòng)力。車輪制動(dòng)力測(cè)試單元由一對(duì)直徑相同的主、從動(dòng)滾筒組成。每個(gè)滾筒的兩端分別用滾動(dòng)軸承與軸承座支承在框架上，且保持兩滾筒軸線平行。3.測(cè)量裝置制動(dòng)力測(cè)量裝置主要由測(cè)力杠桿和測(cè)力傳感器組成。測(cè)力杠桿一端與傳感器連接，另一端與減速器殼體連接。測(cè)力杠桿固定在減速器殼體上，被測(cè)車輪制動(dòng)時(shí)，當(dāng)浮動(dòng)的減速器殼體移動(dòng)時(shí)，測(cè)力杠桿與減速器殼體將一起繞變速箱輸出與輸入的軸線擺動(dòng)，測(cè)力杠桿的前端此時(shí)也隨之移動(dòng)。安裝在測(cè)力杠桿前端的傳感器，能把測(cè)力杠桿的移動(dòng)或力變成反映制動(dòng)力大小的電信號(hào)，送入指示與控制裝置中去。傳感器有自整角電機(jī)式、電位計(jì)式、差動(dòng)變壓器式或電阻應(yīng)變片式等多種類型。4.舉升裝置該裝置由舉升器、舉升平板和控制開關(guān)等組成。舉升器有液壓式、氣壓式和電動(dòng)式等多種形式。舉升裝置的功用是便于汽車平穩(wěn)的出入制動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。5.指示與控制裝置試驗(yàn)臺(tái)的指示與控制裝置主要由單片機(jī)、放大器、A/D 轉(zhuǎn)換器、數(shù)字顯示裝置等組成。從測(cè)力傳感器送來的電信號(hào)經(jīng)傳輸調(diào)理，放大濾波后，送往 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，經(jīng)單片機(jī)采集、存儲(chǔ)和處理后，檢測(cè)結(jié)果由數(shù)碼管顯示。經(jīng)過調(diào)研以及資料收集，設(shè)計(jì)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)為反力滾筒式，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大中小型汽車進(jìn)行制動(dòng)力檢測(cè)，試驗(yàn)臺(tái)長(zhǎng) 3.2m、寬 1.5m 左右，滾筒直徑 250mm 左右，至少能夠承受 8000kg 的載荷?？紤]反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的這些參數(shù)，通過 GB/T 13564-2005滾筒反力式汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)參考，額定承載質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可為 3 t、10 t、13 t，測(cè)試速度2.2km/h，滾筒直徑240mm，主、從動(dòng)滾筒高度差 030mm3。對(duì)于本設(shè)計(jì)來說，選定參數(shù)：額定承載質(zhì)量 10t，測(cè)試速度為 2.2km/h，滾筒直徑為 245mm，滾筒長(zhǎng)度取決于受檢車輛的結(jié)構(gòu)參數(shù)及試驗(yàn)臺(tái)的通用性，因?yàn)槠嚨妮喚啻笾略?2001800mm 之間，故滾筒長(zhǎng)度通常取 7001000mm，從減少試驗(yàn)臺(tái)體積考慮，考慮輪距對(duì)滾筒的影響，最后選取滾筒長(zhǎng)度為 850mm。滾筒與汽車輪胎間的附著系數(shù)將直接影響制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)所能測(cè)得的制動(dòng)力大小，為了增大滾筒與輪胎間的附著系數(shù)，滾筒表面都進(jìn)行了相應(yīng)加工與處理。目前常見的滾筒表面大致有兩種：（1）表面有軸向槽的齒式滾筒；（2）表面涂復(fù)粘接劑和砂輪砂的粘砂式滾筒。這兩種滾筒各有優(yōu)缺點(diǎn)，如表 1.1 所示。表 1.1 滾筒表面材料比較齒槽式 粘砂式干態(tài) 0.60.8 0.850.9附著系數(shù)濕態(tài) 0.50.7附著系數(shù)在一周期內(nèi)的變化 周期性跳躍變化 基本沒變化環(huán)境適應(yīng)性 易清除粘附污物 不易清除制造工藝性 較簡(jiǎn)單 較復(fù)雜使用壽命 較長(zhǎng) 中等（可修復(fù)）考慮使用環(huán)境、使用條件和實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)精度，本試驗(yàn)臺(tái)選用表面有粘砂式滾筒。1.4 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和技術(shù)路線1.4.1 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本課題的任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)滾筒反力式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，主要對(duì)其機(jī)械部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其主要內(nèi)容有：（1）研究反力滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的組成、結(jié)構(gòu)并設(shè)計(jì)；（2）機(jī)械裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（3）驅(qū)動(dòng)裝置的選擇；（4）測(cè)量與指示裝置原理分析；（5）對(duì)反力滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。1.4.2 設(shè)計(jì)的技術(shù)路線由設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容并對(duì)其進(jìn)行研究分析，可得出制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的基本技術(shù)路線，技術(shù)路線如圖 1.2 所示。調(diào)研、查找資料擬定設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行可操作性分析反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)總體計(jì)算設(shè)計(jì)舉升裝置 驅(qū)動(dòng)裝置 滾筒裝置 測(cè)量裝置 指示與控制裝置反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)整體性能分析繪制整體裝配圖、零件圖及設(shè)計(jì)說明書圖1.2 技術(shù)路線第 2 章 制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 主要參數(shù)的設(shè)計(jì)2.1.1 滾筒直徑的選擇目前制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)多采用滾筒中心距不可調(diào)式。因此，減小滾筒直徑，可使車輪在試驗(yàn)臺(tái)上的安置角增大，增加試驗(yàn)臺(tái)的穩(wěn)定性，提高車輪與滾筒間的附著力，節(jié)省驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率。但滾筒直徑不能過小，否則車輪的滾動(dòng)損耗將明顯增加?？紤]到試驗(yàn)車速低，一般小于 22.5km/h，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試速度2.2km/h 此時(shí)滾動(dòng)阻力不是主要因素，故通常選取較小的滾筒直徑。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，滾筒直徑240mm，本制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)選取滾筒直徑為 245mm。2.1.2 滾筒長(zhǎng)度的選擇滾筒長(zhǎng)度取決于受檢車輛的結(jié)構(gòu)參數(shù)及試驗(yàn)臺(tái)的通用性，由表 2.1 受檢車輛參數(shù)表知汽車的輪距大致在 12001800mm 之間，故滾筒長(zhǎng)度通常取 7001000mm，從減少試驗(yàn)臺(tái)體積考慮，考慮輪距對(duì)滾筒的影響以及車輪的寬度，最后選取滾筒長(zhǎng)度為850mm。表 2.1 受檢車輛參數(shù)表車輛類型 車輛型號(hào) 輪距（ mm） 整備質(zhì)量（kg）長(zhǎng)安 S460 1425/1435 1140哈飛駿意 14251435 1095微型車哈飛路尊小霸王 14301425 1235奇瑞 QQ6 14201420 990廣本歌詩圖 16501650 1755小型車起亞 K5 1601 1515雷克薩斯 15351540 1910奔馳 E 級(jí)優(yōu)雅型 15801599 1845大中型車捷豹 XF 風(fēng)華版 15591605 1690寶馬 7 系 16111650 2055幻影雙門轎跑車 16871671 2590豪華車型邁巴赫齊柏林 16751695 2855本田 CR-V 15651565 1634奧迪 Q5 16171613 1900SUV 型東風(fēng)裕隆大 7 智尊型 16101640 1960奧迪 A5 15901577 1750跑車 寶馬 6 系 16001657 21502.1.3 滾筒轉(zhuǎn)速的選擇滾筒轉(zhuǎn)速?zèng)Q定測(cè)試車輪轉(zhuǎn)速的高低，為使汽車測(cè)試時(shí)的條件最大限度地與使用條件一致，必須保證滾筒的線速度不致過低，否則，將使測(cè)試結(jié)果失真。但隨著測(cè)試車速的提高，試驗(yàn)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)功率也隨之增加，因此還要考慮使用經(jīng)濟(jì)性。所以選擇試驗(yàn)臺(tái)滾筒的線速度為 2.2km/h，也就是模擬汽車以 2.2km/h 的速度向前行駛。根據(jù)轉(zhuǎn)換公式 v=Ln 得，滾筒的轉(zhuǎn)速為 47.7r/min。2.1.4 車輪與滾筒間附著系數(shù)的選擇車輛在試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)試時(shí)，車輪與滾筒的接觸面積小于車輪與地面的接面積，且比壓增大。引起滾動(dòng)阻力增加， 值下降。因此只有提高車輪與滾筒間的附著系數(shù)，才能在滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上較真實(shí)地再現(xiàn)汽車在路面上的制動(dòng)狀況。但 的提高受到滾筒表層結(jié)構(gòu)和材料的限制，目前采用較多的是表面采用粘砂處理，其表面附著系數(shù)0.75，取附著系數(shù) =0.80。2.1.5 最佳安置角的選擇車輪在試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)試時(shí)的受力情況圖 2.1 所示。電機(jī)通過減速箱以力矩 、1Md分別驅(qū)動(dòng)前后滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)。踩下制動(dòng)踏板時(shí)，車輪受到制動(dòng)器制動(dòng)力矩 的作用，2Md T產(chǎn)生車輪與滾筒間的摩擦力即制動(dòng)力 、 。在 、 的作用下，車輪有向后移動(dòng)1F212F的趨勢(shì)。若車輪在兩滾筒上的安置角過小，車輪將離開前滾筒沿后滾筒滑移。若安置角足夠大，則 、 的水平分力可由作用力 、 的水平力平衡，使車輪在兩滾筒1F2 1N2上穩(wěn)定而不脫離前滾筒。由于車輪與滾筒的最大制動(dòng)力與滾筒對(duì)車輪的法向反力之比等于車輪與滾筒間的附著系數(shù) ，故 即 4。0tanarctn0圖 2.1 穩(wěn)態(tài)下車輪受力情況根據(jù)力的平衡條件，可得：0cossin;021021 FNX（2.1）0sincos;0021021 kGFNY（2.2）21ktrFM（2.3）式中為被測(cè)試車輪所受的制動(dòng)力矩；tM、 分別問為前后滾筒對(duì)于測(cè)試車輪的支持反力；1N2、 分別為前后滾筒與車輪間的切向力，即制動(dòng)力；它的大小應(yīng)該反映被F測(cè)試車輪制動(dòng)器的制動(dòng)力；被測(cè)車輪的負(fù)荷；kG被測(cè)車輪的半徑；r安置角；0假定車輪與滾筒間的附著質(zhì)量得以充分利用，并且兩滾筒附著系數(shù) 相同，則和 的最大值應(yīng)為：1F221,NF（2.4）式中為車輪與滾筒間的附著系數(shù)；將公式（2.4）整理得：0201sincokGN（2.5）0202sin1cok（2.6）則試驗(yàn)臺(tái)可能測(cè)得的最大的制動(dòng)力為：020221max cos1sinkkGGNF（2.7）由公式（2.7）可見，影響試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試制動(dòng)力的因素包括測(cè)試車輪輪荷 ，車輪kG與滾筒間的附著系數(shù) 和安置角 。0從圖2.1可知， 、 、 、 與 合力將兩車輪壓向后滾筒，使車輪有脫離1F21N2kG前滾筒的趨勢(shì)。隨著制動(dòng)力矩 的增加、 將愈來愈大， 逐漸減少。當(dāng)TM21N時(shí)，即意味著車輪開始脫離前滾筒，此時(shí) 等于零。平衡方程式則改寫為：01N 1F0sinco202（2.8）ssin0202kGNF（2.9）當(dāng)車輪抱死時(shí)， 代入公式（2.8） 、 （2.9） ，可得：200maxsincok（2.10）此時(shí)，車輪在滾筒上制動(dòng)時(shí)，則測(cè)得最大制動(dòng)力為：00max2axsincokGF（2.11）由公式（2.11）中可知，其分母值總是大于 1。因此在車輪開始脫離前滾筒瞬間，試驗(yàn)臺(tái)所測(cè)得的制動(dòng)力始終小于 。為了提高車輪在試驗(yàn)臺(tái)上的穩(wěn)定性，邊界k條件是使車輪不脫離前滾筒，即要求 ，則由前式（2.5）可知，應(yīng)使：01N。0tan綜上所述，制動(dòng)臺(tái)上所能測(cè)得的制動(dòng)力要真實(shí)反映被測(cè)車輪本身產(chǎn)生的制動(dòng)器制動(dòng)力，受諸多因素影響。這些因素包括車輪輪荷、車輪安置角以及車輪與滾筒間的附著系數(shù)等。只有當(dāng)車輪在測(cè)試中，處于穩(wěn)態(tài)，且被測(cè)車輪處于以抱非抱死狀態(tài)，測(cè)得的制動(dòng)力才較真實(shí)地反映了被測(cè)車輪的制動(dòng)能力。又上面分析可知，車輪在滾筒上的安置角越小，獲得的測(cè)試能力越大。 越大則測(cè)試過程中的工作穩(wěn)定性越好。所00以應(yīng)綜合兩方面的影響來選擇 角。但最大測(cè)試能力的獲得是以測(cè)試車輪工作穩(wěn)定0為前提的。參考得汽車輪胎直徑 d 在 430650mm 之間。由 ；暫取 。arctn0350（2.12）arcsinarcsin24560LLD式中D為滾筒的直徑；L為滾筒的中心距；求得 L=513.3mm；暫取 520mm。由上式得 ，完全滿足條件，且可以保證汽車在制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性。035.22.1.6 滾筒中心距的確定當(dāng)測(cè)試車輪置于前、后兩滾筒間時(shí)。測(cè)試車輪半徑 與前后兩滾筒中心距 ，車RL輪在滾筒上安置角 的關(guān)系由前圖確定。即002sinLr（2.13）對(duì)應(yīng)不同的車輪半徑 其 也應(yīng)不一樣。由于本試驗(yàn)臺(tái)可以檢測(cè)不同尺寸的車輪，R所以不能保證所有尺寸的車輪到處于測(cè)試的最佳狀態(tài)。所以根據(jù)上面的分析計(jì)算了一個(gè)比較合適的中心矩，以適應(yīng)大多數(shù)車輪的要求，滾筒的中心矩最后選擇為400mm。2.2 鏈輪的設(shè)計(jì) 鏈傳動(dòng)是屬于具有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)，它兼有齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)的一些特點(diǎn)，與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的制造與安裝精度要求較低，鏈輪齒受力情況較好，承載能力較大，有一定的緩沖和減震性能，中心距較大而結(jié)構(gòu)輕便，與摩擦型帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳動(dòng)效率稍高。鏈條對(duì)軸的拉力較小，同樣使用條件下結(jié)構(gòu)尺寸更為緊湊。此外，鏈條的磨損比較緩慢，并且能在惡劣條件下工作。在鏈條的生產(chǎn)與應(yīng)用中，傳動(dòng)用短節(jié)距精密子鏈（簡(jiǎn)稱滾子鏈）占有最主要的地位。通常，傳動(dòng)功率 1000kw 以下，鏈速在 15km/h 以下。（1）根據(jù)滾筒的轉(zhuǎn)速，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取鏈輪的齒數(shù)為 17；（2）根據(jù)試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)要求，實(shí)際傳動(dòng)比 所以兩個(gè)鏈輪的齒數(shù)均為 17；1i（3）鏈輪的轉(zhuǎn)速為滾筒的轉(zhuǎn)速，即 ；n=47.r/m（4）設(shè)計(jì)功率 ；dP4.5AdZmKP=（2.30）式中工況系數(shù)；查得 ；AK1AK小鏈輪的齒數(shù)系數(shù)；查得 ；Z Z=多排鏈排數(shù)系數(shù)；查得 6。mm2.3 電機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)選取的計(jì)算，驅(qū)動(dòng)功率與測(cè)試車速的關(guān)系為：3672maxVFN（2.45）式中試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)出的最大制動(dòng)力（N） ；maxF測(cè)試車速（km/h） ；V試驗(yàn)臺(tái)傳動(dòng)效率；T又分析得max00294024098.cosincos35.817sin35.1kGF（2.46）kw max.36729TVN =（2.47）此試驗(yàn)臺(tái)用電動(dòng)機(jī)為間歇工作，車輪制動(dòng)時(shí)在短時(shí)間內(nèi)加于滾筒軸上的屬?zèng)_擊載荷，考慮載荷系數(shù) ，則所需電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)功率為： ，其中 為總的1.3k kNd傳動(dòng)效率。kw 1.84.609dNk（2.48）由 確定所選定電機(jī)型號(hào)，滿載轉(zhuǎn)速 ，以及額定功率 。dNeneN由以上計(jì)算結(jié)果得：所選電機(jī)型號(hào)為 Y132M-4，兩臺(tái)額定功率為 7.5kw 的三相異步電機(jī)，其滿載轉(zhuǎn)速為 1440r/min。2.4 減速器、聯(lián)軸器選取2.6.1 減速器的選取減速箱傳動(dòng)比 及傳動(dòng)比分配的確定i12403.27.ni（2.49）根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，要求輸出軸與輸入軸同軸，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取 ZDY型減速器，其傳遞減速比范圍為 860，這種減速器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、輸出轉(zhuǎn)速高，同軸輸出工作平穩(wěn)，平均效率 96，同時(shí)在保證變速器強(qiáng)度的前提下對(duì)輸出軸與輸入軸進(jìn)行改進(jìn)，以滿足本設(shè)計(jì)的要求。 2.6.2 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)查得,采用凸緣聯(lián)軸器，選用 GYS6 型-對(duì)中榫型聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)距為 400Nm，完全可以滿足試驗(yàn)的要求。2.5 機(jī)架的設(shè)計(jì)2.5.1 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。2.5.2 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，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)通過地腳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。2.6 舉升器的設(shè)計(jì)2.6.1 舉升機(jī)各部分尺寸因剪刀式舉升機(jī)放于輪胎的下部，所以試驗(yàn)臺(tái)在使用過程中要保證舉升機(jī)不能與輪胎發(fā)生干涉2 。根據(jù)兩滾筒之間距離為 155mm，我們?nèi)∑脚_(tái)寬為 Bp=115mm。平臺(tái)外型長(zhǎng)=850。平臺(tái)寬一般為 500mm600mm 左右，我們?nèi)∑脚_(tái)寬為 Bp=550mm。舉升時(shí)，重量作用在整個(gè)平臺(tái)上，力并不集中，所以平臺(tái)不宜過厚，增加舉升機(jī)重量，取外型高為 35mm，實(shí)厚為 15mm，只在四周加工凸臺(tái)邊緣，平臺(tái)尺寸如圖 2.10 所示。圖 2.10 平臺(tái)尺寸2.6.2 升降機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動(dòng)機(jī)理 根據(jù)升降機(jī)的平臺(tái)尺寸，參考國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的工藝參數(shù)可知，該升降機(jī)宜采用單雙叉機(jī)構(gòu)形式：即有兩個(gè)單叉機(jī)構(gòu)升降臺(tái)合并而成，有四個(gè)同步液壓缸做同步運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到升降機(jī)升降的目的。其具體結(jié)構(gòu)形式圖 2.11 舉升器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖 2.11 所示即為該升降機(jī)的基本結(jié)構(gòu)形式，其中 1 是工作平臺(tái)，2 是活動(dòng)鉸鏈，3 為固定鉸鏈，4 為支架，5 是液壓缸，6 為底座。在 1 和 6 的活動(dòng)鉸鏈處設(shè)有滑道。4 主要起支撐作用和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化形式的作用，一方面支撐上頂板的載荷，一方面通過其鉸接將液壓缸的伸縮運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為平臺(tái)的升降運(yùn)動(dòng)，1 與載荷直接接觸，將載荷轉(zhuǎn)化為均布載荷，從而增強(qiáng)局部承載能力。下底架主要起支撐和載荷傳遞作用，它不僅承擔(dān)著整個(gè)升降機(jī)的重量，而且能將作用力傳遞到地基上。通過這些機(jī)構(gòu)的相互配合，實(shí)現(xiàn)升降機(jī)的穩(wěn)定和可靠運(yùn)行。 兩支架在 0 點(diǎn)鉸接，支架 4 上下端分別固定在平臺(tái)和底座上，通過活塞桿的伸縮和鉸接點(diǎn) 0 的作用實(shí)現(xiàn)貨物的舉升。第 3 章 其他部件的選取3.1 傳感器的選取3.1.1 轉(zhuǎn)速傳感器的選擇常用的測(cè)速傳感器有三種，一種是測(cè)速發(fā)電機(jī)，一種是光電轉(zhuǎn)速傳感器，另一種是磁脈沖傳感器，也叫磁電式傳感器。磁電式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理工作的，即當(dāng)閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，同路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其大小與磁通量的變化率有關(guān)，通過改變磁通量就可以改變感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E 的變化，而在實(shí)際應(yīng)用過當(dāng)中，改變磁通量的方式有 3 種。即移動(dòng)線圈、移動(dòng)磁鐵和改變磁阻，與之對(duì)應(yīng)的分別稱為動(dòng)圈式磁電傳感器、動(dòng)鐵式碰電傳感器及磁阻式磁電傳感器。而應(yīng)用較廣的是磁阻式磁電傳感器?，F(xiàn)在磁阻式磁電傳感器已經(jīng)在汽車上的得到廣泛的應(yīng)用，可以用來檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和車輪轉(zhuǎn)速，其組成一般由傳感頭和齒圈或磁鋼組成，而傳感頭主要由永磁體、極軸和感應(yīng)線圈組成。本試驗(yàn)臺(tái)采用磁脈沖式變送器。變送器：將物理測(cè)量信號(hào)或普通電信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)輸出或以通訊協(xié)議方式輸出的設(shè)備，這個(gè)術(shù)語有時(shí)與傳感器通用。除有傳感的功能外還有放大整形的功能。輸出為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)：0/4-20mADC，1-5VDC，0-10VDC。一般分為：溫度濕度變送器，壓力變送器。差壓變送器，液位變送器，電流變送器等。本試驗(yàn)臺(tái)選用 SMGVl2-100R-P3 04FX 型轉(zhuǎn)速變送器，主要由磁阻式磁電傳感器和變送器組成，12 個(gè)磁鋼均勻分布在車輪轉(zhuǎn)軸的外緣，傳感頭正對(duì)磁鋼的 N 極，距離在 5mm 以內(nèi)，轉(zhuǎn)速變送器輸出的電壓信號(hào)為 0-5V，送入 A/D 轉(zhuǎn)換器。3.1.2 壓力傳感器的選擇滾筒反力式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)使用的制動(dòng)力主要類型有電位計(jì)式、差動(dòng)變壓器式、自整角電機(jī)式和電阻應(yīng)變式。其中電位計(jì)式也叫滑變電阻傳感器，差動(dòng)變壓器式和自整角電機(jī)式傳感器屬于電感式傳感器。目前電位計(jì)式傳感器己很少使用，大多選用應(yīng)變式壓力傳感器和差動(dòng)變壓器式傳感器。本制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)選用的制動(dòng)力傳感器均為電阻應(yīng)變式壓力傳感器。3.2 制動(dòng)裝置的選擇為了保證數(shù)據(jù)采集之后及車輪抱死時(shí)滾筒能及時(shí)停止旋轉(zhuǎn)，在齒輪處安裝制動(dòng)裝置。本設(shè)計(jì)采用在從動(dòng)滾筒齒輪處安置制動(dòng)裝置，且通過電磁閥和電磁開關(guān)控制，見圖 3.2 所示，電 磁 開 關(guān) ， 常 用 的 型 號(hào) 為 QC10 系 列 ， 這 樣 可 以 及 時(shí) 的 控 制 齒 輪 的 旋轉(zhuǎn) ， 防止?jié)L筒在檢測(cè)剛結(jié)束時(shí)繼續(xù)滾動(dòng)。圖3.2 制動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖1、電磁閥 2、制動(dòng)裝置 3、齒輪 4、機(jī)架