卡丁車制動性能檢測平臺的設(shè)計(jì)

康健 歐陽宗德

摘 要 汽車的制動性能是汽車主動安全的主要性能之一，制動性能的優(yōu)良與否直接關(guān)系到汽車的安全性，優(yōu)秀的制動性能是汽車行駛安全的重要保障。而對汽車進(jìn)行制動性能的檢測就需要用到制動試驗(yàn)臺。本文主要介紹一種以汽車慣性式制動試驗(yàn)臺為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的用于卡丁車制動性能檢測的平臺，主要用于檢測卡丁車的制動距離及偏移量。

關(guān)鍵詞 卡丁車 制動性能檢測 慣性式 制動距離

一、汽車制動性能的基本檢測方式

汽車制動性能的檢測方法分為臺試法和路試法。根據(jù)GB7258-2004《機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件》規(guī)定機(jī)動車可通過路試或臺試法，用制動力、制動減速度、制動距離和制動時(shí)間來評價(jià)制動性能。

臺試法和路試法各有利弊。路試法雖然簡單，但也存在許多問題，例如受天氣、道路狀況等因素影響較大，試驗(yàn)重復(fù)性較差；而臺試法在室內(nèi)進(jìn)行，受外界因素干擾較小，能比較準(zhǔn)確地測得汽車的制動力或制動距離，試驗(yàn)重復(fù)性好，可以近似地模擬實(shí)際制動過程，在國內(nèi)外應(yīng)用廣泛，但也存在各軸制動力分布不均，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對車型有所限制等不利因素。

本文主要介紹一種以汽車慣性式制動試驗(yàn)臺為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的用于卡丁車制動性能檢測的平臺，主要用于檢測卡丁車的制動距離及跑偏量。

二、卡丁車制動性能檢測平臺的設(shè)計(jì)

（一）檢測平臺的功能要求

卡丁車制動性能檢測系統(tǒng)首先要具備承載卡丁車的能力，其次要求在卡丁車發(fā)動機(jī)不啟動的前提下對卡丁車進(jìn)行驅(qū)動，并能模擬出卡丁車在道路上以20km/h的速度行駛時(shí)所具有的動能，最后要求能測量得到卡丁車以20km/h的速度行駛時(shí)的制動距離及偏移量。

（二）檢測方法的確定

卡丁車結(jié)構(gòu)簡單，使用輕鋼管車架，裝配50cc、80cc、100cc、125cc 或250cc 汽油發(fā)動機(jī)，組裝成4 輪單座位微型車，操縱簡便，無車體外殼。由于反力式滾筒制動試驗(yàn)臺及其檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)成本高，而慣性式制動試驗(yàn)臺相對要簡單，測試車速高，同時(shí)制造成本低，且能夠很好地滿足卡丁車的制動性能檢測要求，所以采用單軸慣性式滾筒制動試驗(yàn)臺進(jìn)行試驗(yàn)。

（三）檢測平臺機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

慣性式制動檢測試驗(yàn)臺的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分主要包括滾筒裝置、驅(qū)動裝置、連接裝置、飛輪及支撐裝置等。機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要合理而盡量簡單，同時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際靈活應(yīng)變。由于卡丁車車重小，其平動動能可以完全由轉(zhuǎn)動的滾筒來模擬而不需再增設(shè)飛輪，因此在該試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)中未采用飛輪裝置，這既省去了飛輪的設(shè)計(jì)，又合理簡化了機(jī)構(gòu)，減少制造成本。其整體簡圖如圖1所示。

（四）滾筒尺寸的確定

卡丁車的制動速度v=20km/h，卡丁車的車輪直徑d=400mm，車輪寬度b=200mm，卡丁車行駛時(shí)總的慣性質(zhì)量m0=210kg，其總體動能Ek0 = = 3241.6J。由于車輪質(zhì)量較整車而言可以忽略，為簡化計(jì)算，忽略四個(gè)輪子的轉(zhuǎn)動動能，再為簡化飛輪的設(shè)計(jì)，可把飛輪作為滾筒的一部分，即把卡丁車的平動動能全部用滾筒的轉(zhuǎn)動動能來模擬，于是每一個(gè)滾筒的轉(zhuǎn)動動能Ek應(yīng)為810.3J。另Ek = = ，從而計(jì)算得到M = 104.85kg。而M = （L為滾筒長度， 為滾筒密度），選用合金鋼（ = 7850kg/ m3）作為滾筒的材料，取滾筒長度L = 500mm，從而計(jì)算得到D = 184mm（D為滾筒直徑）。

三、數(shù)據(jù)采集與處理

本測試系統(tǒng)采用慣性式制動檢測平臺。所選傳感器為圓編碼器。本測試系統(tǒng)要求的精度為？.2m，故編碼器線數(shù)N>2 /（0.2/0.1）≥4，市場上常見的圓編碼器均能滿足要求。所以根據(jù)經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性原則選擇了IHA8030型號的編碼器，此編碼器是增量式光電編碼器，且2500脈沖DC5-24V空心旋轉(zhuǎn)編碼。根據(jù)設(shè)計(jì)需求，本系統(tǒng)采用型號為M287489的計(jì)數(shù)卡，選用SINAMICS V10變頻器。

在測試過程中需要保持左右兩輪的轉(zhuǎn)速一致，需要有變頻器控制轉(zhuǎn)速，同時(shí)又要有速度的反饋信號來控制變頻器。然后在速度一致后，數(shù)據(jù)采集開始時(shí)同時(shí)停止變頻器以及撤去電機(jī)。

在整個(gè)過程中，與滾筒同軸相連的有一個(gè)圓編碼器，用來計(jì)數(shù)，傳感器把信號傳給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)可以記錄在單位時(shí)間里的脈沖數(shù)n，在轉(zhuǎn)動穩(wěn)定之后、制動之前開始記錄數(shù)據(jù)，n減小的時(shí)刻就是制動開始的時(shí)刻，到n=0這段時(shí)間就是制動時(shí)間，可以計(jì)算出這段時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)次數(shù)。

則此輪的制動距離s = ，偏移量△s = |s左-s右|。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件.GB7258-87.

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[3]陸云松，周韻，虞爽.慣性式制動試驗(yàn)臺檢定方法探討[J].上海汽車，1998（4）.

（作者單位：西南交通大學(xué)）