小型車輛制動(dòng)性能檢測(cè)

郭怡坤

摘要汽車制動(dòng)性能是汽車主動(dòng)安全性的重要性能。作為汽車性能檢測(cè)的最重要指標(biāo)之一，直接影響到行車交通安全問題和交通運(yùn)輸效率。本文基于慣性式測(cè)試原理，左右兩輪采用獨(dú)立的測(cè)試裝置，由電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，在汽車制動(dòng)力的作用下，系統(tǒng)逐漸停止運(yùn)轉(zhuǎn)。傳感器和數(shù)據(jù)采集通過計(jì)算與相關(guān)資料的查詢選擇了增量式編碼器AHT120/6-1024BZ-8-30FG2和數(shù)據(jù)采集卡PCI-1780。

關(guān)鍵詞汽車制動(dòng)；滾筒慣性式制動(dòng)檢測(cè)；測(cè)試系統(tǒng)；傳感器

中圖分類號(hào)：U46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）11-0040-01

汽車制動(dòng)性能檢測(cè)是汽車安全技術(shù)檢驗(yàn)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是汽車安全行駛過程中不可或缺的因素。如果要對(duì)汽車制動(dòng)性能進(jìn)行檢測(cè)，使用不一樣的檢測(cè)方法，則要用的檢測(cè)設(shè)備、檢測(cè)原理、檢測(cè)參量是完全不同的。由于檢測(cè)參量不相同，所以就同一輛汽車來說，在不同檢測(cè)方法下測(cè)得的檢測(cè)結(jié)果與精度是不同的。現(xiàn)今我國(guó)各檢測(cè)站所使用的制動(dòng)力檢測(cè)設(shè)備大致有：?jiǎn)屋S反力式滾筒制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)、慣性式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)、平板式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)。本文主要研究的是在理論分析的基礎(chǔ)上，利用慣性式檢測(cè)原理對(duì)小型車（卡丁車）進(jìn)行檢測(cè)結(jié)果分析。

1滾筒慣性式檢測(cè)原理

滾筒慣性式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是根據(jù)車輛制動(dòng)時(shí)滾筒與的車輪之間的阻力，滾筒系統(tǒng)借助自身的慣性以克服車輪施加的阻力，直到停止轉(zhuǎn)動(dòng)。滾筒慣性式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)中的滾筒相當(dāng)于路面，滾筒的一端裝有和被檢測(cè)車輛慣性質(zhì)量相當(dāng)?shù)娘w輪，因此，滾筒傳動(dòng)系統(tǒng)具有的慣性就相當(dāng)于車輛在道路行駛的慣性。因此可知，在滾筒系統(tǒng)慣性質(zhì)量一定時(shí)，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速以及每秒轉(zhuǎn)過的長(zhǎng)度，都由車輪制動(dòng)力來制約。因此，在理想狀況下即滾筒與車輪間無相對(duì)滑移的狀態(tài)下，需要檢測(cè)滾筒在制動(dòng)過程中的滾筒的轉(zhuǎn)速、滾筒制動(dòng)時(shí)間，將其轉(zhuǎn)換成被檢車輛的制動(dòng)距離、制動(dòng)加速度以及制動(dòng)時(shí)間。

2檢測(cè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用慣性式測(cè)試原理，左右兩輪采用獨(dú)立的測(cè)試裝置，由電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，被測(cè)車輪放置于兩滾筒之間，車輛掛空檔，車輪會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，待系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定之后，撤去電動(dòng)機(jī)，同時(shí)踩下剎車，在汽車制動(dòng)力的作用下，系統(tǒng)逐漸停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.1 檢測(cè)系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

利用軟件建立簡(jiǎn)化后單軸慣性式制動(dòng)性能檢測(cè)臺(tái)的3D模型如圖1所示。由于卡丁車質(zhì)量輕，通過計(jì)算得出其平動(dòng)動(dòng)能由轉(zhuǎn)動(dòng)的滾筒的得出的物理參數(shù)來表示，不需要增設(shè)飛輪來平衡慣性量，因此在該試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)中沒有采用飛輪裝置，這樣就簡(jiǎn)化了裝置，縮小了計(jì)算量。

被檢卡丁車駛上試驗(yàn)臺(tái)，使其兩主動(dòng)輪分別置于左右兩滾筒組之間。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能通過減速器、聯(lián)軸器傳遞給滾筒相連的傳動(dòng)軸，一組滾筒由鏈傳動(dòng)連接，前后兩滾筒可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)被測(cè)車輛緊急制動(dòng)，車輪制動(dòng)后，由于車輪與滾筒之間的摩擦力作用，滾筒最終停止轉(zhuǎn)動(dòng)。滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)可以通過裝在滾筒端部的傳感器測(cè)得，即可通過滾筒能轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)與滾筒周長(zhǎng)的乘積來表示車輪的制動(dòng)距離。由于每組滾筒都裝有傳感器裝置，因此可以得到左右兩輪各自的制動(dòng)距離，并通過比較得到兩個(gè)輪子的相對(duì)偏差。

圖1單軸慣性式制動(dòng)性能檢測(cè)臺(tái)

2.2 系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算與確定

已知量有：卡丁車質(zhì)量M=120 kg，人的質(zhì)量 =60 kg，車輪直徑d=200 mm制動(dòng)時(shí)車速v=20 km/h，系統(tǒng)測(cè)量精度為：。下面進(jìn)行滾筒尺寸以及轉(zhuǎn)速的確定。總能量由人和車的平動(dòng)動(dòng)能與四個(gè)輪子的平動(dòng)動(dòng)能還有兩個(gè)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能組成，可表示為：

忽略車輪的平動(dòng)動(dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能，最后得到卡丁車運(yùn)動(dòng)時(shí)的總能量E=3239.56J，根據(jù)能量守恒可以得到。因?yàn)樗玫膱A筒為實(shí)心圓柱，假定一個(gè)滾筒質(zhì)量為m，則轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可近似為：所以滾筒的質(zhì)量為：。假定用合金鋼材料制作滾筒，密度為，假設(shè)滾筒的長(zhǎng)度為：。

由公式，可得滾筒半徑：；滾筒轉(zhuǎn)速。

故確定滾筒參數(shù)如表1。

表1滾筒參數(shù)

滾筒半徑r 滾筒長(zhǎng)度 滾筒轉(zhuǎn)速ω

12.4 mm 0.3 m

3檢測(cè)元件選擇

本文中設(shè)計(jì)的單軸慣性式制動(dòng)性能檢測(cè)臺(tái)編碼器采用增量式編碼器。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。本設(shè)選擇計(jì)百好電器公司型號(hào)為AHT120/6-1024BZ-8-30FG2的增量式編碼器，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)3000RPM，滿足設(shè)計(jì)要求。數(shù)據(jù)采集卡選用PCI-1780，其參數(shù)完全可以滿足設(shè)計(jì)要求。

4系統(tǒng)工作整體流程

制動(dòng)信號(hào)是由操作者踩制動(dòng)踏板時(shí)產(chǎn)生的。將行程開關(guān)連接在制動(dòng)踏板上，當(dāng)踏下制動(dòng)踏板時(shí)，行程開關(guān)會(huì)閉合，并會(huì)發(fā)出一個(gè)制動(dòng)信號(hào)。數(shù)據(jù)采集卡具有數(shù)字量輸入功能，無輸入時(shí)默認(rèn)為高電平，將行程開關(guān)與地相連。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，輸出高電平；當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，反之。采集到制動(dòng)信號(hào)后，同時(shí)給離合器發(fā)送工作命令，電機(jī)與滾筒脫離，從而進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)前端處理機(jī)，并將信號(hào)傳遞給電機(jī)，控制電機(jī)逐步加速。同時(shí)，以增量編碼器為主要探測(cè)部件對(duì)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)情況進(jìn)行測(cè)量，并以脈沖信號(hào)形式反饋給數(shù)據(jù)采集卡，采集卡將數(shù)據(jù)傳遞給計(jì)算機(jī)，以便計(jì)算機(jī)作進(jìn)一步的處理。

5結(jié)束語(yǔ)

文章基于慣性式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)原理，提出一種簡(jiǎn)單易操作的小型車輛制動(dòng)性能檢測(cè)試驗(yàn)裝置，在機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)部分做了一些較為巧妙的改進(jìn)。在檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，合理選擇了能夠滿足檢測(cè)裝置的硬件設(shè)備，并對(duì)測(cè)控系統(tǒng)的整體工作流程做了闡述。

參考文獻(xiàn)

[1]査小凈.汽車制動(dòng)性能檢測(cè)方法的比較與關(guān)聯(lián)性研究[D].南昌：華東交通大學(xué)，2010.

[2]趙哲峰.可變滾筒軸距的反力式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)研究[D].吉林：吉林大學(xué)，2008.

[3]劉寧.滾筒反力式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)與平板式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)的差異性[J].科技信息，2009（36）：653.

endprint

摘要汽車制動(dòng)性能是汽車主動(dòng)安全性的重要性能。作為汽車性能檢測(cè)的最重要指標(biāo)之一，直接影響到行車交通安全問題和交通運(yùn)輸效率。本文基于慣性式測(cè)試原理，左右兩輪采用獨(dú)立的測(cè)試裝置，由電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，在汽車制動(dòng)力的作用下，系統(tǒng)逐漸停止運(yùn)轉(zhuǎn)。傳感器和數(shù)據(jù)采集通過計(jì)算與相關(guān)資料的查詢選擇了增量式編碼器AHT120/6-1024BZ-8-30FG2和數(shù)據(jù)采集卡PCI-1780。

關(guān)鍵詞汽車制動(dòng)；滾筒慣性式制動(dòng)檢測(cè)；測(cè)試系統(tǒng)；傳感器

中圖分類號(hào)：U46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）11-0040-01

汽車制動(dòng)性能檢測(cè)是汽車安全技術(shù)檢驗(yàn)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是汽車安全行駛過程中不可或缺的因素。如果要對(duì)汽車制動(dòng)性能進(jìn)行檢測(cè)，使用不一樣的檢測(cè)方法，則要用的檢測(cè)設(shè)備、檢測(cè)原理、檢測(cè)參量是完全不同的。由于檢測(cè)參量不相同，所以就同一輛汽車來說，在不同檢測(cè)方法下測(cè)得的檢測(cè)結(jié)果與精度是不同的。現(xiàn)今我國(guó)各檢測(cè)站所使用的制動(dòng)力檢測(cè)設(shè)備大致有：?jiǎn)屋S反力式滾筒制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)、慣性式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)、平板式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)。本文主要研究的是在理論分析的基礎(chǔ)上，利用慣性式檢測(cè)原理對(duì)小型車（卡丁車）進(jìn)行檢測(cè)結(jié)果分析。

1滾筒慣性式檢測(cè)原理

滾筒慣性式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是根據(jù)車輛制動(dòng)時(shí)滾筒與的車輪之間的阻力，滾筒系統(tǒng)借助自身的慣性以克服車輪施加的阻力，直到停止轉(zhuǎn)動(dòng)。滾筒慣性式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)中的滾筒相當(dāng)于路面，滾筒的一端裝有和被檢測(cè)車輛慣性質(zhì)量相當(dāng)?shù)娘w輪，因此，滾筒傳動(dòng)系統(tǒng)具有的慣性就相當(dāng)于車輛在道路行駛的慣性。因此可知，在滾筒系統(tǒng)慣性質(zhì)量一定時(shí)，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速以及每秒轉(zhuǎn)過的長(zhǎng)度，都由車輪制動(dòng)力來制約。因此，在理想狀況下即滾筒與車輪間無相對(duì)滑移的狀態(tài)下，需要檢測(cè)滾筒在制動(dòng)過程中的滾筒的轉(zhuǎn)速、滾筒制動(dòng)時(shí)間，將其轉(zhuǎn)換成被檢車輛的制動(dòng)距離、制動(dòng)加速度以及制動(dòng)時(shí)間。

2檢測(cè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用慣性式測(cè)試原理，左右兩輪采用獨(dú)立的測(cè)試裝置，由電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，被測(cè)車輪放置于兩滾筒之間，車輛掛空檔，車輪會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，待系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定之后，撤去電動(dòng)機(jī)，同時(shí)踩下剎車，在汽車制動(dòng)力的作用下，系統(tǒng)逐漸停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.1 檢測(cè)系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

利用軟件建立簡(jiǎn)化后單軸慣性式制動(dòng)性能檢測(cè)臺(tái)的3D模型如圖1所示。由于卡丁車質(zhì)量輕，通過計(jì)算得出其平動(dòng)動(dòng)能由轉(zhuǎn)動(dòng)的滾筒的得出的物理參數(shù)來表示，不需要增設(shè)飛輪來平衡慣性量，因此在該試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)中沒有采用飛輪裝置，這樣就簡(jiǎn)化了裝置，縮小了計(jì)算量。

被檢卡丁車駛上試驗(yàn)臺(tái)，使其兩主動(dòng)輪分別置于左右兩滾筒組之間。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能通過減速器、聯(lián)軸器傳遞給滾筒相連的傳動(dòng)軸，一組滾筒由鏈傳動(dòng)連接，前后兩滾筒可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)被測(cè)車輛緊急制動(dòng)，車輪制動(dòng)后，由于車輪與滾筒之間的摩擦力作用，滾筒最終停止轉(zhuǎn)動(dòng)。滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)可以通過裝在滾筒端部的傳感器測(cè)得，即可通過滾筒能轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)與滾筒周長(zhǎng)的乘積來表示車輪的制動(dòng)距離。由于每組滾筒都裝有傳感器裝置，因此可以得到左右兩輪各自的制動(dòng)距離，并通過比較得到兩個(gè)輪子的相對(duì)偏差。

圖1單軸慣性式制動(dòng)性能檢測(cè)臺(tái)

2.2 系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算與確定

已知量有：卡丁車質(zhì)量M=120 kg，人的質(zhì)量 =60 kg，車輪直徑d=200 mm制動(dòng)時(shí)車速v=20 km/h，系統(tǒng)測(cè)量精度為：。下面進(jìn)行滾筒尺寸以及轉(zhuǎn)速的確定。總能量由人和車的平動(dòng)動(dòng)能與四個(gè)輪子的平動(dòng)動(dòng)能還有兩個(gè)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能組成，可表示為：

忽略車輪的平動(dòng)動(dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能，最后得到卡丁車運(yùn)動(dòng)時(shí)的總能量E=3239.56J，根據(jù)能量守恒可以得到。因?yàn)樗玫膱A筒為實(shí)心圓柱，假定一個(gè)滾筒質(zhì)量為m，則轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可近似為：所以滾筒的質(zhì)量為：。假定用合金鋼材料制作滾筒，密度為，假設(shè)滾筒的長(zhǎng)度為：。

由公式，可得滾筒半徑：；滾筒轉(zhuǎn)速。

故確定滾筒參數(shù)如表1。

表1滾筒參數(shù)

滾筒半徑r 滾筒長(zhǎng)度 滾筒轉(zhuǎn)速ω

12.4 mm 0.3 m

3檢測(cè)元件選擇

本文中設(shè)計(jì)的單軸慣性式制動(dòng)性能檢測(cè)臺(tái)編碼器采用增量式編碼器。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。本設(shè)選擇計(jì)百好電器公司型號(hào)為AHT120/6-1024BZ-8-30FG2的增量式編碼器，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)3000RPM，滿足設(shè)計(jì)要求。數(shù)據(jù)采集卡選用PCI-1780，其參數(shù)完全可以滿足設(shè)計(jì)要求。

4系統(tǒng)工作整體流程

制動(dòng)信號(hào)是由操作者踩制動(dòng)踏板時(shí)產(chǎn)生的。將行程開關(guān)連接在制動(dòng)踏板上，當(dāng)踏下制動(dòng)踏板時(shí)，行程開關(guān)會(huì)閉合，并會(huì)發(fā)出一個(gè)制動(dòng)信號(hào)。數(shù)據(jù)采集卡具有數(shù)字量輸入功能，無輸入時(shí)默認(rèn)為高電平，將行程開關(guān)與地相連。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，輸出高電平；當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，反之。采集到制動(dòng)信號(hào)后，同時(shí)給離合器發(fā)送工作命令，電機(jī)與滾筒脫離，從而進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)前端處理機(jī)，并將信號(hào)傳遞給電機(jī)，控制電機(jī)逐步加速。同時(shí)，以增量編碼器為主要探測(cè)部件對(duì)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)情況進(jìn)行測(cè)量，并以脈沖信號(hào)形式反饋給數(shù)據(jù)采集卡，采集卡將數(shù)據(jù)傳遞給計(jì)算機(jī)，以便計(jì)算機(jī)作進(jìn)一步的處理。

5結(jié)束語(yǔ)

文章基于慣性式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)原理，提出一種簡(jiǎn)單易操作的小型車輛制動(dòng)性能檢測(cè)試驗(yàn)裝置，在機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)部分做了一些較為巧妙的改進(jìn)。在檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，合理選擇了能夠滿足檢測(cè)裝置的硬件設(shè)備，并對(duì)測(cè)控系統(tǒng)的整體工作流程做了闡述。

參考文獻(xiàn)

[1]査小凈.汽車制動(dòng)性能檢測(cè)方法的比較與關(guān)聯(lián)性研究[D].南昌：華東交通大學(xué)，2010.

[2]趙哲峰.可變滾筒軸距的反力式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)研究[D].吉林：吉林大學(xué)，2008.

[3]劉寧.滾筒反力式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)與平板式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)的差異性[J].科技信息，2009（36）：653.

endprint

摘要汽車制動(dòng)性能是汽車主動(dòng)安全性的重要性能。作為汽車性能檢測(cè)的最重要指標(biāo)之一，直接影響到行車交通安全問題和交通運(yùn)輸效率。本文基于慣性式測(cè)試原理，左右兩輪采用獨(dú)立的測(cè)試裝置，由電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，在汽車制動(dòng)力的作用下，系統(tǒng)逐漸停止運(yùn)轉(zhuǎn)。傳感器和數(shù)據(jù)采集通過計(jì)算與相關(guān)資料的查詢選擇了增量式編碼器AHT120/6-1024BZ-8-30FG2和數(shù)據(jù)采集卡PCI-1780。

關(guān)鍵詞汽車制動(dòng)；滾筒慣性式制動(dòng)檢測(cè)；測(cè)試系統(tǒng)；傳感器

中圖分類號(hào)：U46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）11-0040-01

汽車制動(dòng)性能檢測(cè)是汽車安全技術(shù)檢驗(yàn)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是汽車安全行駛過程中不可或缺的因素。如果要對(duì)汽車制動(dòng)性能進(jìn)行檢測(cè)，使用不一樣的檢測(cè)方法，則要用的檢測(cè)設(shè)備、檢測(cè)原理、檢測(cè)參量是完全不同的。由于檢測(cè)參量不相同，所以就同一輛汽車來說，在不同檢測(cè)方法下測(cè)得的檢測(cè)結(jié)果與精度是不同的。現(xiàn)今我國(guó)各檢測(cè)站所使用的制動(dòng)力檢測(cè)設(shè)備大致有：?jiǎn)屋S反力式滾筒制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)、慣性式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)、平板式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)。本文主要研究的是在理論分析的基礎(chǔ)上，利用慣性式檢測(cè)原理對(duì)小型車（卡丁車）進(jìn)行檢測(cè)結(jié)果分析。

1滾筒慣性式檢測(cè)原理

滾筒慣性式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是根據(jù)車輛制動(dòng)時(shí)滾筒與的車輪之間的阻力，滾筒系統(tǒng)借助自身的慣性以克服車輪施加的阻力，直到停止轉(zhuǎn)動(dòng)。滾筒慣性式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)中的滾筒相當(dāng)于路面，滾筒的一端裝有和被檢測(cè)車輛慣性質(zhì)量相當(dāng)?shù)娘w輪，因此，滾筒傳動(dòng)系統(tǒng)具有的慣性就相當(dāng)于車輛在道路行駛的慣性。因此可知，在滾筒系統(tǒng)慣性質(zhì)量一定時(shí)，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速以及每秒轉(zhuǎn)過的長(zhǎng)度，都由車輪制動(dòng)力來制約。因此，在理想狀況下即滾筒與車輪間無相對(duì)滑移的狀態(tài)下，需要檢測(cè)滾筒在制動(dòng)過程中的滾筒的轉(zhuǎn)速、滾筒制動(dòng)時(shí)間，將其轉(zhuǎn)換成被檢車輛的制動(dòng)距離、制動(dòng)加速度以及制動(dòng)時(shí)間。

2檢測(cè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用慣性式測(cè)試原理，左右兩輪采用獨(dú)立的測(cè)試裝置，由電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，被測(cè)車輪放置于兩滾筒之間，車輛掛空檔，車輪會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，待系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定之后，撤去電動(dòng)機(jī)，同時(shí)踩下剎車，在汽車制動(dòng)力的作用下，系統(tǒng)逐漸停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.1 檢測(cè)系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

利用軟件建立簡(jiǎn)化后單軸慣性式制動(dòng)性能檢測(cè)臺(tái)的3D模型如圖1所示。由于卡丁車質(zhì)量輕，通過計(jì)算得出其平動(dòng)動(dòng)能由轉(zhuǎn)動(dòng)的滾筒的得出的物理參數(shù)來表示，不需要增設(shè)飛輪來平衡慣性量，因此在該試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)中沒有采用飛輪裝置，這樣就簡(jiǎn)化了裝置，縮小了計(jì)算量。

被檢卡丁車駛上試驗(yàn)臺(tái)，使其兩主動(dòng)輪分別置于左右兩滾筒組之間。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能通過減速器、聯(lián)軸器傳遞給滾筒相連的傳動(dòng)軸，一組滾筒由鏈傳動(dòng)連接，前后兩滾筒可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)被測(cè)車輛緊急制動(dòng)，車輪制動(dòng)后，由于車輪與滾筒之間的摩擦力作用，滾筒最終停止轉(zhuǎn)動(dòng)。滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)可以通過裝在滾筒端部的傳感器測(cè)得，即可通過滾筒能轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)與滾筒周長(zhǎng)的乘積來表示車輪的制動(dòng)距離。由于每組滾筒都裝有傳感器裝置，因此可以得到左右兩輪各自的制動(dòng)距離，并通過比較得到兩個(gè)輪子的相對(duì)偏差。

圖1單軸慣性式制動(dòng)性能檢測(cè)臺(tái)

2.2 系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算與確定

已知量有：卡丁車質(zhì)量M=120 kg，人的質(zhì)量 =60 kg，車輪直徑d=200 mm制動(dòng)時(shí)車速v=20 km/h，系統(tǒng)測(cè)量精度為：。下面進(jìn)行滾筒尺寸以及轉(zhuǎn)速的確定。總能量由人和車的平動(dòng)動(dòng)能與四個(gè)輪子的平動(dòng)動(dòng)能還有兩個(gè)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能組成，可表示為：

忽略車輪的平動(dòng)動(dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能，最后得到卡丁車運(yùn)動(dòng)時(shí)的總能量E=3239.56J，根據(jù)能量守恒可以得到。因?yàn)樗玫膱A筒為實(shí)心圓柱，假定一個(gè)滾筒質(zhì)量為m，則轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可近似為：所以滾筒的質(zhì)量為：。假定用合金鋼材料制作滾筒，密度為，假設(shè)滾筒的長(zhǎng)度為：。

由公式，可得滾筒半徑：；滾筒轉(zhuǎn)速。

故確定滾筒參數(shù)如表1。

表1滾筒參數(shù)

滾筒半徑r 滾筒長(zhǎng)度 滾筒轉(zhuǎn)速ω

12.4 mm 0.3 m

3檢測(cè)元件選擇

本文中設(shè)計(jì)的單軸慣性式制動(dòng)性能檢測(cè)臺(tái)編碼器采用增量式編碼器。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。本設(shè)選擇計(jì)百好電器公司型號(hào)為AHT120/6-1024BZ-8-30FG2的增量式編碼器，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)3000RPM，滿足設(shè)計(jì)要求。數(shù)據(jù)采集卡選用PCI-1780，其參數(shù)完全可以滿足設(shè)計(jì)要求。

4系統(tǒng)工作整體流程

制動(dòng)信號(hào)是由操作者踩制動(dòng)踏板時(shí)產(chǎn)生的。將行程開關(guān)連接在制動(dòng)踏板上，當(dāng)踏下制動(dòng)踏板時(shí)，行程開關(guān)會(huì)閉合，并會(huì)發(fā)出一個(gè)制動(dòng)信號(hào)。數(shù)據(jù)采集卡具有數(shù)字量輸入功能，無輸入時(shí)默認(rèn)為高電平，將行程開關(guān)與地相連。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，輸出高電平；當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，反之。采集到制動(dòng)信號(hào)后，同時(shí)給離合器發(fā)送工作命令，電機(jī)與滾筒脫離，從而進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)前端處理機(jī)，并將信號(hào)傳遞給電機(jī)，控制電機(jī)逐步加速。同時(shí)，以增量編碼器為主要探測(cè)部件對(duì)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)情況進(jìn)行測(cè)量，并以脈沖信號(hào)形式反饋給數(shù)據(jù)采集卡，采集卡將數(shù)據(jù)傳遞給計(jì)算機(jī)，以便計(jì)算機(jī)作進(jìn)一步的處理。

5結(jié)束語(yǔ)

文章基于慣性式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)原理，提出一種簡(jiǎn)單易操作的小型車輛制動(dòng)性能檢測(cè)試驗(yàn)裝置，在機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)部分做了一些較為巧妙的改進(jìn)。在檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，合理選擇了能夠滿足檢測(cè)裝置的硬件設(shè)備，并對(duì)測(cè)控系統(tǒng)的整體工作流程做了闡述。

參考文獻(xiàn)

[1]査小凈.汽車制動(dòng)性能檢測(cè)方法的比較與關(guān)聯(lián)性研究[D].南昌：華東交通大學(xué)，2010.

[2]趙哲峰.可變滾筒軸距的反力式制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)研究[D].吉林：吉林大學(xué)，2008.

[3]劉寧.滾筒反力式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)與平板式制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)的差異性[J].科技信息，2009（36）：653.

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