【正文】 力式滾筒制動試驗(yàn)臺。平板式制動試驗(yàn)臺是在汽車運(yùn)行狀態(tài)下檢測制動性能 ， 與汽車實(shí)際行駛中的制 動相似 ， 是一種動態(tài)檢測 ； 而反力式滾筒制動試驗(yàn)臺是提高為測定作用在測力滾筒上車輪制動力的反力 ， 檢測車輛制動性能的裝置 ， 是一種穩(wěn)態(tài)檢測方式 [2]。下面分別介紹這兩種試驗(yàn)臺： 平板式制動試驗(yàn)臺 早期的汽車檢測設(shè)備，既有滾筒式又有平板式，由于當(dāng)時(shí)還沒有電子計(jì)算機(jī)，平板式檢測設(shè)備的傳感器和采樣系統(tǒng)難以滿足檢測要求。但是，由于近年來電子技術(shù)的大量應(yīng)用，平板式檢測設(shè)備的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) （ 含各種傳感器 ） 都采用微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制。因此，新一代的平板式設(shè)備各方面的性能都有了質(zhì)的飛躍。從原理上來看，平板式制動試 驗(yàn)臺是主動、動態(tài)的檢測，它是在汽車行駛制動狀態(tài)下進(jìn)行檢測的，只要保證力傳感器能準(zhǔn)確無誤地把測試平板上受到的水平制動力與垂直力測量下來，平板式制動試驗(yàn)臺就完全可以如實(shí)地把汽車制動過程 （ 力系及變化 ） 檢測出來。平板式制動試驗(yàn)臺具有以下優(yōu)點(diǎn) ： （ 1） 在測試平臺的臺面上。焊有由鋼板沖壓制成的鋼網(wǎng)，具有遠(yuǎn)高于良好路面的附著系數(shù)，在正常磨損范圍內(nèi)可以確保制動性能的檢測； （ 2） 能同時(shí)對汽車的四個車輪作動態(tài)測試； （ 3） 特別適合現(xiàn)代轎車和摩托車的檢測?，F(xiàn)代轎車的前軸制動力占整車制動力的比例很大，而國標(biāo)對前軸制動力的要求過低 或偏低，平板式檢 M 能力與實(shí)際相符，而黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 滾筒式的檢測能力過低或偏低； （ 4） 為多功能綜合的復(fù)合檢驗(yàn)臺。如意大利威邁格平板式制動試驗(yàn)臺，可進(jìn)行幾種性能同時(shí)測試，檢測制動力時(shí)既可測得四個車輪的最大制動力，又可提供這些制動力在制動過程中隨時(shí)間變化的曲線等更深層信息，還可同時(shí)進(jìn)行側(cè)滑的檢測，懸架減振器的檢測。 以上四點(diǎn)平板式均優(yōu)于滾筒式。但平板式也有其致命的弱點(diǎn) ： （ 1） 在實(shí)際檢測過程中，制動初速度及制動踏板力不易控制，測試工況不穩(wěn)定，重復(fù)性差； （ 2） 檢測技術(shù)尚不成熟，定量分析技術(shù)仍末完善解決，傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)后處理技術(shù)要求很高，有待電子技術(shù)應(yīng)用的進(jìn)一步提高； （ 3） 不能測試車輪的阻滯力、失圓度，而且適用車型較少。不容易對軸距變化大的汽車作四輪同時(shí)檢測，且測試貨車后軸的制動性能也不夠理想，多軸車不能測試 [3]。 反力滾筒式制動試驗(yàn)臺 我國使用的反力滾筒式制動試驗(yàn)臺有兩大類，其一是引進(jìn)日本彌榮公司、日產(chǎn)公司的；其二是引入西歐國家的，如德國馬哈公司、申克公司，英國克雷普頓公司，意大利的鉆石公司等。日本式試驗(yàn)臺的特點(diǎn)是摩擦滾筒直徑小，一般直徑為 120mm 左右，且滾筒表面刻有矩形槽，制動時(shí)線速度低，兩滾筒之間有舉重 器，一般沒有智能程序，數(shù)值顯示多為指針式。西歐式試驗(yàn)臺的特點(diǎn)是摩擦滾筒直徑大，一般直徑在 265mm 左右，且滾筒表面涂敷摩擦材料，摩擦系數(shù)較高，可達(dá) —，制動時(shí)線速度高， 3t以下車輛的線速度為 —3km/ h， 3—10t 車輛的線速度為 5km/ h。在兩滾筒之間有兩個第三滾筒，數(shù)值顯示為指針式。第三滾筒的作用主要有兩條 ： （ 1） 當(dāng)車輛放在試驗(yàn)臺上后，輪胎壓下第三滾筒，限位開關(guān)脫開后，試驗(yàn)臺才能啟動運(yùn)轉(zhuǎn)。 （ 2） 在測試過程中，當(dāng)試驗(yàn)臺轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)定值后，剎車后車輪速度下降，第三滾筒的速度也隨著下降，當(dāng)?shù)谌?滾筒轉(zhuǎn)速下降到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的 70%時(shí)，為了不使輪胎產(chǎn)生嚴(yán)重磨損，控制系統(tǒng)發(fā)出訊號，使電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 對反力滾筒式來說，最重要的結(jié)構(gòu)技術(shù)參數(shù)和性能是 ： 試驗(yàn)臺滾筒轉(zhuǎn)速、滾筒直徑、滾筒表面形狀及材質(zhì)、電動機(jī)驅(qū)動功率、制動力測量裝置和測試精度等。其中影響測試可靠性的重要因素是試驗(yàn)臺滾筒與輪胎間的附著性能，因此滾筒直徑及其轉(zhuǎn)速、滾筒表面形狀及材料、滾筒表面的附著系數(shù)成為模擬實(shí)際工況的重要參數(shù)，一直是研究的焦點(diǎn)，大多數(shù)專家認(rèn)為使用高轉(zhuǎn)速、大直徑滾筒最佳。 目前，檢測設(shè)備制造業(yè)已形成一定規(guī)模，市場競爭十分激烈，反力式汽車制動 試驗(yàn)臺型式變得多樣化，并在不斷改進(jìn)和提高。傳感器都已從機(jī)械式的或機(jī)電式的進(jìn)化黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 為電子式的，控制方式也由繼電器控制變成計(jì)算機(jī)控制。 發(fā)展方向 從研討的廣度和深度來看，反力式滾筒制動試驗(yàn)臺的技術(shù)研究己趨于全面成熟，今后汽車制動檢測設(shè)備的發(fā)展方向仍是以反力滾筒式為主，其型式上偏向西歐式，對滾筒式制動設(shè)備的研究也仍將是熱點(diǎn)。反力式滾筒制動試驗(yàn)臺還要為消除臺試與路試間的差異作努力，須做好以下幾方面的工作 ： （ 1） 結(jié)合國情進(jìn)行技術(shù)改造，不同的待檢車類型應(yīng)配備不同測試要求的試驗(yàn)臺； （ 2） 完善檢測設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，劃分 制動檢測設(shè)備類型，制訂各自的標(biāo)準(zhǔn)，并完善測試規(guī)程； （ 3） 滾筒直徑要合理增大，并適當(dāng)提高滾筒的轉(zhuǎn)速。 作為新一代產(chǎn)品 ——平板式制動試驗(yàn)臺，雖一時(shí)無法代替反力滾筒式，但已引起汽車界的重視，可以預(yù)見其發(fā)展充滿活力 ： 眼下作為制動檢測的補(bǔ)充，在汽車保有量大的城市和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，可發(fā)揮作用，用于檢測轎車、高級小客車、摩托車等。 論文主要研究內(nèi)容及技術(shù)途徑 課題主要研究內(nèi)容 對汽車制動試驗(yàn)臺的研究主要集中在以下幾方面 ： 1. 制動試驗(yàn)臺運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的分析 對汽車在反力式制動試驗(yàn)臺上的運(yùn)動及受力情況 進(jìn)行分析，推導(dǎo)制動力、滾筒支承反力的解析表達(dá)式，分析試驗(yàn)臺的最大測試能力 ； 2. 制動試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究 對制動試驗(yàn)臺改進(jìn)方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制零件圖及裝配圖 ； 3. 制動試驗(yàn)臺控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 包括傳感器選型、信號調(diào)理電路設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制裝置的設(shè)計(jì)。 技術(shù)途徑與方法 1. 運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析； 2. 使用 AutoCAD 進(jìn)行零件圖的繪制 。 根據(jù)需要將傳感器等部件安裝到試驗(yàn)裝置上，在分別完成上位機(jī)的控制軟件、下位機(jī)的控制軟件、電路，對汽車制動試驗(yàn)臺進(jìn)行試驗(yàn)聯(lián)調(diào)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 第 2 章 反力 式滾筒實(shí)驗(yàn)臺 與平板式試驗(yàn)臺對比分析 反力式滾筒制動性能試驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)及工作原理 結(jié)構(gòu) 反力式滾筒制動試驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)如圖 所示。它由結(jié)構(gòu)完全相同的左右兩套車輪制動力測試單元和一套指示、控制裝置組成。每一套車輪制動力測試單元由框架、驅(qū)動裝置、滾筒組、舉升裝置、測量裝置等構(gòu)成 [6]。 驅(qū)動裝置由電動機(jī)、減速器和鏈傳動組成。電動機(jī)經(jīng)過減速器兩級減速后驅(qū)動主動滾筒，主動滾筒通過鏈傳動帶動從動滾筒旋轉(zhuǎn)。減速器輸出軸與主動滾筒通州連接或通過鏈條、皮帶連接。減速器的作用是減速增扭，其減速比根據(jù)電動機(jī)的 轉(zhuǎn)速和滾筒測試轉(zhuǎn)速確定。由于制動檢驗(yàn)臺的車速低（日式制動臺一般為 ～ ，歐式制動臺相對較高，但也僅為 km/h～ ），因此滾筒轉(zhuǎn)速也較低，一般在40～ 100r/min 范圍。因此要求減速器減速比較大，一般采用兩級齒輪減速或一級蝸輪蝸桿減速與一級齒輪減速。 滾筒組中每一車輪制動力測試單元設(shè)置一對主、從動滾筒。每個滾筒的兩端分別用滾動軸承與軸承座支承在框架上，且保持兩滾筒軸線平行。滾筒相當(dāng)于一個活動的路面，用來支承被檢車輛的車輪，并承受和傳遞制動力。輪胎與滾筒間的附著系 數(shù)將直接影響制動檢驗(yàn)臺所能測得的制動力大小。根據(jù) GB725820xx，滾筒表面當(dāng)量附著系數(shù)不應(yīng)小于 %。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。 制動力測量裝置主要由測力杠桿和傳感器組成。測力杠桿一端與傳感器連接，另一端與減速器殼體連接，被測車輪制動時(shí)測力杠桿與減速器殼體將一起繞主動滾筒（或繞減速器輸出軸、電動機(jī)樞軸）軸線擺動。傳感器將測力杠桿傳來的、與制動力成比例的力（或位移）轉(zhuǎn)變成電信號輸送到指示、控制裝置。為了便于汽車出入制動試驗(yàn)臺，在主、從動兩滾筒之間設(shè)置有舉升裝置。 帶有第三滾筒的制動試驗(yàn)臺不用舉升裝置。目前制動試驗(yàn)臺控制裝置都采用電子式。 工作原理 進(jìn)行車輪制動力檢測時(shí)，被檢汽車駛上制動試驗(yàn)臺，車輪置于主、從動滾筒之間，放下舉升器（或壓下第三滾筒，裝在第三滾筒支架下的行程開關(guān)被接通）。通過延時(shí)電路起動電動機(jī)，經(jīng)減速器、鏈傳動和主、從動滾筒帶動車輪低速旋轉(zhuǎn)，待車輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 定后，測得車輪拖滯力。接著，駕駛員踩下制動踏板，車輪在車輪制動器的摩擦力矩Tu 作用下開始減速旋轉(zhuǎn)。此時(shí)電動機(jī)驅(qū)動的滾筒對車輪輪胎周緣的切線方向 作用制動力 Fx Fx2 克服制動器摩擦力矩，維持車輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。與此同時(shí)車輪輪胎對滾筒表面切線方向附加一個與制動力方向反向等值的反作用力 Fx1′、 Fx2′，在 Fx1′、 Fx2′形成的反作用力矩作用下，減速器殼體與測力杠桿一起朝滾筒轉(zhuǎn)動相反方向擺動，測力杠桿一端的力或位移經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成與制動力大小成比例的電信號。從測力傳感器送來的電信號經(jīng)放大濾波后，送往 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字量，經(jīng)計(jì)算機(jī)采集、存貯和處理后，對制動力 ——時(shí)間曲線進(jìn)行分析，就可以得到最大制動力、制動平衡、協(xié)調(diào)時(shí)間等相關(guān)參數(shù)。 圖 反力式滾筒制動性能試驗(yàn)臺 平板式制動性能試驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)及工作原理 平板式制動試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu) 平板式制動檢測臺是由測試平板、傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等構(gòu)成的集稱重、制動性能測試為一體的汽車檢測設(shè)備，一般由面板 （ 制動板、側(cè)滑板和輔助板 ） 、底座、軸重傳感器、拉壓力傳感器、位移傳感器等組成，面板相對于底板可以滑動，底板是固定的鋼板，為了保證在制動瞬間面板可以靈活運(yùn)動，底部的摩擦力應(yīng)非常小，故在相對運(yùn)動的接觸部分需要潤滑。檢驗(yàn)臺采用雙板結(jié)構(gòu)，上層板 （ 面板 ） 為承載板，下層板 （ 底座 ） 主要用來與地面固定。所有面板均由兩層板通過工字鋼焊接而成，在焊接時(shí)要求采用特殊的工藝，以防止蓋板的翹曲和變形，最后在蓋板的上面點(diǎn)焊絲網(wǎng)，以增加蓋板表面的摩擦力。 工作原理 平板式制動試驗(yàn)臺是一種低速動態(tài)檢測車輛制動性能的設(shè)備，其檢測原理基于牛頓第二定理 “物體運(yùn)動的合外力等于物體的質(zhì)量乘加速度 ”，即制動力等于質(zhì)量乘（負(fù)）加速度。檢測時(shí)只要測得軸荷及減速度即可求出制動力。從理論上講，制動力只由制黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 動減速度決定， 與制動初速度沒有必然的聯(lián)系。 檢測時(shí) ， 被檢車輛以 2km/h～ 10km/h 車速駛上測試平板 ， 置變速器于空擋，臺面水平方向測力傳感器測取車輛空擋滑行阻力，稱重傳感器同步測取車輛軸荷。檢測員急踩制動后，汽車在慣性作用下，通過車輪在平板上附加與制動力大小相等、方向相反的作用力，使平板沿縱向位移。車輛在測試平板上制動直至停車，與此同時(shí) ， 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集制動過程中的全部數(shù)據(jù) ， 并作分析處理 ， 然后把制動性能的測試結(jié)果顯示出來。平板式制動試驗(yàn)臺能檢測出汽車行駛制動過程中重心前移后的制動效果。在平板式制動試驗(yàn)臺上檢測 制動性能時(shí) ， 汽車比較接近實(shí)際行駛狀態(tài) ， 具有與實(shí)際行駛制動中完全相同的受力情況，平板式制動試驗(yàn)臺檢測的是動態(tài)汽車 ， 因而能夠反映出汽車行駛制過程中軸荷重新分配的制動效果 ， 測試原理圖見圖 。 車輪平板承重傳感器鋼球 圖 平板式制動試驗(yàn)臺原理 反力式滾筒試驗(yàn)臺與平板式試驗(yàn)臺優(yōu)缺點(diǎn)分析 反力式滾筒試驗(yàn)臺 ： （ 1）安全保護(hù)作用，即只有在被測車輪同時(shí)壓下左右制動試驗(yàn)臺的第三滾筒時(shí)，滾筒才能被啟動，因而可以避免操作人員誤操 作而造成傷害 ； （ 2）隨著現(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可以顯示車輛左、右輪制動力增長全過程隨采樣時(shí)間的變化情況，且能準(zhǔn)確指明左、右輪制動力不平衡最大值在制動力增長過程中的具體位置，從而分析判斷引起制動力平衡差超標(biāo)的根本原因，還可以為車輛修理單位提供有效的信息支持 ； （ 3） 滾筒反力式制動檢驗(yàn)臺測試工況穩(wěn)定，重復(fù)性好。 ： （ 1）很難測得實(shí)際制動力，并且很難測得制動器的制動力最大值 ； （ 2）懸架中減振器性能得不到檢測。汽車懸架裝置對汽車行駛安全性、操縱穩(wěn)定黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 性、通過性、燃料經(jīng)濟(jì)性等諸多性能均產(chǎn) 生影響。 （ 3）測試效率低，采用滾筒制動試驗(yàn)臺檢測制動性能時(shí)，對車輛各軸的檢測是分開進(jìn)行的，從而影響了車輛的測試效率。 平板式制動試驗(yàn)臺 ： （ 1）相對于滾筒制動試驗(yàn)臺，平板試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)簡單，省去了滾筒式的兩個大功率電動機(jī)，耗電小，它的耗電量約為滾筒式的 1/100； （ 2）操作簡單，測試速度大大加快，驗(yàn)車時(shí)只需將車輛以 5～ 10km/h 的速度開到測試平板上踩一腳制動，即可同時(shí)完成前后橋的制動、軸荷、側(cè)滑、減震器等檢測，檢測效率高，全過程只需一分鐘左右即可完成 ； （ 3）安 裝簡單容易，不用專門的混凝土基礎(chǔ)，只需用膨脹螺栓固定在地面上即可，降低了混凝土工程造價(jià) ； （ 4）平板式是主動、動態(tài)檢測的，它是汽車進(jìn)行制動狀態(tài)下直接檢測的。只要保證力傳感器能準(zhǔn)確無誤地把測試平板上受到的水平制動力和垂直力測量下來，平板式制動檢驗(yàn)臺就完全可以如實(shí)地把汽車的制動力檢測出來。 ： （ 1）很難檢測車輪阻滯力：車輪阻滯 力是不制動的時(shí)候的阻力，由于受平板長度限制，較難準(zhǔn)確檢測阻滯力； （ 2）檢測范圍有限：對于雙后軸，三后軸的車輛，平板制動試驗(yàn)臺很難單獨(dú)測取橋的制動力數(shù)值及制動力 隨采樣時(shí)間的變化曲線。另外，不方便檢測半掛車 、全掛車、不能檢測超長、超重、超寬的車輛