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正文內(nèi)容

車輛工程畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-反力式汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2024-09-03 18:43 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ; ( 3)檢測(cè)數(shù)值重復(fù)性差:由于駕駛員踩剎車踏板的所用的力不同,每次測(cè)試條件很難保證一致,所以每次測(cè)得的制動(dòng)力會(huì)有較大的差異。 本章小結(jié) 汽車制動(dòng)性能的檢測(cè)是汽車檢測(cè)的重點(diǎn)。通過(guò)對(duì)滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)和平板試制動(dòng)驗(yàn)臺(tái)的分析,可知滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)和平板制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)適用范圍不同,反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)所需場(chǎng)地小 , 設(shè)備造價(jià)低 , 測(cè)試方便 , 因此目前成為我國(guó)各類檢測(cè)站測(cè)量機(jī)動(dòng)車制動(dòng)性能的主要設(shè)備;平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)接近實(shí)際道路狀況 , 臺(tái)面 上制動(dòng)時(shí)車輪的受力情況與路面上制動(dòng)時(shí)車輪的受力情況很相似 , 使測(cè)試結(jié)果更接近實(shí)際情況 , 但平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)對(duì)傳感器、檢定工具、測(cè)試方法等有較嚴(yán)格的要求 , 使得造價(jià)升高、測(cè)試難度增加。反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試條件固定,重復(fù)性好,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,且因檢測(cè)車速低,所需驅(qū)動(dòng)功率較小,操作安全性能好 , 得到廣泛應(yīng)用。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 第 3 章 汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)總體方案 引言 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。目前國(guó)內(nèi)車輛性能檢測(cè)站所用制動(dòng)檢驗(yàn)設(shè)備多為單軸反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái),還沒有廣泛采用平板式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。本文設(shè)計(jì)的制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)為單軸反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。 汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)總體構(gòu)成 單軸反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、易于控制、通用性好,能測(cè)試制動(dòng)性能的多項(xiàng)指標(biāo)且便于維修。試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖 3. 1 所示。它由框架、驅(qū)動(dòng)裝置、滾筒裝置、測(cè)量裝置、第三滾 筒 ( 即傳感滾筒 ) 和指示與控制裝置等組成。為使試驗(yàn)臺(tái)能同時(shí)檢測(cè)車軸兩端左、右車輪的制動(dòng)力,除框架、指示與控制裝置外,其它裝置是分別獨(dú)立設(shè)置的 [12]。 : 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)功率的傳遞是通過(guò)減速器內(nèi)的蝸輪蝸桿傳動(dòng)后傳給主動(dòng)滾筒,主動(dòng)滾筒又通過(guò)鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)把功率傳給從動(dòng)滾筒。減速器與主動(dòng)滾筒共用一軸,減速器滾筒處于浮動(dòng)狀態(tài),如圖 所示。 圖 汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的原理圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 車輪制動(dòng)力測(cè)試單元 : 每一車輪制動(dòng)力測(cè)試單元設(shè)置一對(duì)主、從動(dòng)滾筒。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。滾筒相當(dāng)于一個(gè)活動(dòng)的路面,用來(lái)支承被檢車輛的車輪,并承受和傳遞制動(dòng)力。汽車輪胎與滾筒間的附著系數(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,目前采用較多的有下列 5 種 : ( 1) 開有縱向淺槽的金屬滾筒。在滾筒外圓表面沿軸向開有若干間隔均勻、有一定深度的溝槽,這種滾筒表面附著系數(shù)最高可達(dá) ,在制動(dòng)試驗(yàn)車輪抱死時(shí)容易剝傷輪胎。當(dāng)表面磨損且沾有油、水時(shí),附著系數(shù)將急劇下降 。 ( 2) 表面粘有熔燒鋁礬土砂粒的金屬滾筒。這種滾筒表面無(wú)論干或濕,其附著系數(shù)均可達(dá) 。 ( 3) 表面具有嵌砂噴焊層的金屬滾筒。噴焊層材料選用 NiCrBSi 自熔性合金粉末及鋼砂。這種滾筒表面新的時(shí)候其附著系數(shù)可達(dá) 以上,其耐磨性也較好。 ( 4) 高硅合金鑄鐵滾筒。這種滾筒表面帶槽、耐磨,附著系數(shù)可達(dá) ~ , 價(jià)格便宜。 ( 5) 表面帶有特殊水泥覆蓋層的滾筒。這種滾筒比金屬滾筒表面耐磨,表面附著系數(shù)可達(dá) ~ , 但表面易被油污與橡膠粉粒附著,使附著系數(shù)降低。 滾筒直徑與兩滾筒間中心距的大小,對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的性能有較大影響。滾筒直徑增大有利于改善與車輪之間的附著情況,增加測(cè)試車速,使檢測(cè)過(guò)程更接近實(shí)際制動(dòng)狀況,但必須相應(yīng)增加驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率。而且隨著滾筒直徑增大,兩滾筒間中心距也需相應(yīng)增大,才一能保證合適的安置角。這樣使試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸相應(yīng)增大,制造要求提高。 有的滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)在主、從動(dòng)滾筒之間設(shè)置一直徑較小,既可 自轉(zhuǎn)又可上下擺動(dòng)的第三滾筒,平時(shí)由彈簧使其保持在最高位置。設(shè)置有第三滾筒的制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)大都黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 取消了舉升裝置,在第三滾筒上裝有轉(zhuǎn)速傳感器。在檢驗(yàn)時(shí),被檢車輛的車輪置于主、從動(dòng)滾筒上的同時(shí)壓下第三滾筒,并與其保持可靠接觸??刂蒲b置通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器即可獲知被測(cè)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)情況。當(dāng)被檢車輪制動(dòng),轉(zhuǎn)速下降至接近抱死時(shí),控制裝置根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器送出的相應(yīng)電信號(hào)使驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng),以防上滾筒剝傷輪胎和保護(hù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。第三滾筒除了上述作用外,在有的試驗(yàn)臺(tái)上還作為安全保護(hù)裝置用,只有當(dāng)兩個(gè)車輪制動(dòng)測(cè)試單元的第三滾筒同時(shí)被壓下時(shí),試驗(yàn)臺(tái) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路才能接通。 : 該裝置主要由測(cè)力杠桿、傳感器和測(cè)力彈簧等組成,如圖 所示。測(cè)力杠桿一端與傳感器連接,另一端與減速器連接。與減速器連接的方式有兩種 : 一種是測(cè)力杠桿固定在減速器殼體上 ; 另一種是測(cè)力杠桿通過(guò)軸承松套在框架的支承軸上,其尾端作用有固定在減速器殼體上的帶有刃口的傳力臂。當(dāng)浮動(dòng)的減速器殼體前端向下移動(dòng)時(shí),第一種連接方式的測(cè)力杠桿的前端也向下移動(dòng) ; 第二種連接方式的測(cè)力杠桿,則通過(guò)傳力臂刃口的作用,前端向上移動(dòng),并拉伸測(cè)力彈簧 A 和測(cè)力彈簧 B。測(cè)力彈簧 A 和 B在不同的測(cè)量范圍內(nèi)起作用 。如國(guó)產(chǎn) ZD6000 型制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái),制動(dòng)力在 04000N 范圍內(nèi)彈簧 A 起作用 ; 制動(dòng)力在 400020xx0N 范圍內(nèi),彈簧 A 和 B 共同起作用。 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。 ( 即傳感滾筒 ) 裝置 : 傳感第三滾筒安裝在彈簧支撐的浮動(dòng)臂上,當(dāng)車輪開上滾筒總成時(shí),左、右兩個(gè)傳感滾筒同時(shí)被壓下。通過(guò)行程開關(guān)和延時(shí)繼電器的作用,兩驅(qū)動(dòng)滾筒相繼啟動(dòng)。驅(qū)動(dòng)滾筒帶動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn),車 輪又帶動(dòng)傳感滾筒旋轉(zhuǎn),它們接觸點(diǎn)的線速度相等。在傳感滾上的磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)使轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào),送到控制系統(tǒng),再換算成與地面接觸點(diǎn)的車輪線速度。當(dāng)車輪制動(dòng)時(shí),驅(qū)動(dòng)滾筒的線速度不變,傳感滾筒隨車輪的線速度發(fā)生變化。該車輪與驅(qū)動(dòng)滾筒作純滾動(dòng)時(shí)滑移率為零,車輪完全抱死時(shí)的滑移率為 10006,當(dāng)滑移率為 20%的時(shí)候,控制系統(tǒng)切斷電源,驅(qū)動(dòng)滾筒停止工作,此瞬間測(cè)得的車輪制動(dòng)力最大。 : 目前制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)控制裝置都采用電子式。為提高自動(dòng)化與智能化程度,控制裝置中配置計(jì)算機(jī)。指示裝置有指針式和數(shù)字顯示式兩種。 帶計(jì)算機(jī)的控制裝置多配置數(shù)字顯示器,但也有配置指針式指示儀表的。 試驗(yàn)臺(tái)采用電腦式控制裝置并配以數(shù)字顯示器。主要由計(jì)算機(jī)、放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字顯示器和打印機(jī)等組成。從測(cè)力傳感器送來(lái)的電信號(hào),經(jīng)直流放大后,送往模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,經(jīng)計(jì)算機(jī)采集、存儲(chǔ)和處理后,檢測(cè)結(jié)果由數(shù)碼管顯示黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 或打印機(jī)打印出來(lái)。制動(dòng)過(guò)程中,當(dāng)滑移率達(dá)到 20%時(shí),計(jì)算機(jī)發(fā)出指令使電機(jī)停轉(zhuǎn),此時(shí)制動(dòng)力最大,同時(shí)也防止了輪胎的刮傷。 速器課題 A B 圖 反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)裝置和測(cè)量裝置 制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)工作原理 進(jìn)行車輪制動(dòng)力檢測(cè)時(shí),被檢汽車駛上制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、車輪置于主、從動(dòng)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(guò)延時(shí)電路起動(dòng)電動(dòng)機(jī),經(jīng)減速器、鏈傳動(dòng)和主從動(dòng)滾筒帶動(dòng)車輪低速旋轉(zhuǎn),待車輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后駕駛員踩下制動(dòng)踏板,車輪在車輪制動(dòng)器的摩擦力矩作用下開始減速旋轉(zhuǎn)。此時(shí)電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)的滾筒對(duì)車輪輪胎周緣的切線方向作用制動(dòng)力以克服制動(dòng)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(duì)滾筒表面切線方向附加一個(gè)與制動(dòng)力方向相反等值的反作用力,在該反作用力形成的反作用力矩作用下,減速器殼體與測(cè)力杠桿一起向滾筒轉(zhuǎn) 動(dòng)相反方向擺動(dòng),測(cè)力杠桿一端的力或位移經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成與制動(dòng)力大小成比例的電信號(hào)。從測(cè)力傳感器送來(lái)的電信號(hào)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,檢測(cè)結(jié)果由數(shù)碼管顯示或由打印機(jī)打印出來(lái)。打印格式與內(nèi)容由軟件設(shè)計(jì)而定。一般可以把左、右輪最大制動(dòng)力、制 動(dòng)力和、制動(dòng)力差、阻滯力和制動(dòng)力一時(shí)間曲線等一并打印出來(lái)。在制動(dòng)過(guò)程中,當(dāng)左、右車輪制動(dòng)力和的值大于某一值 ( 如 500N) 時(shí), 計(jì)算機(jī)即開始采集數(shù)據(jù),采集過(guò)程所經(jīng)歷時(shí)間是一定的 ( 如 3s) 。經(jīng)歷了規(guī) 定的采集時(shí)間后,計(jì)算機(jī)發(fā)出指令使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn),以防止輪胎剝傷。在有第三滾筒的制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上,在制動(dòng)過(guò)程中第三滾筒的轉(zhuǎn)速信號(hào)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 由傳感器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)后輸入計(jì)算機(jī),計(jì)算車輪與滾筒之間的滑動(dòng)率。當(dāng)滑動(dòng)率達(dá)到一定值 ( 如 25%) 時(shí),計(jì)算機(jī)發(fā)出指令使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。如車輪不駛離制動(dòng)臺(tái),延時(shí)電路將電動(dòng)機(jī)關(guān)閉 35s 后又自動(dòng)起動(dòng)。檢測(cè)過(guò)程結(jié)束 ,車輛即可駛出制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。 由于制動(dòng)力檢測(cè)技術(shù)條件要求是以軸制動(dòng)力占軸荷的百分比來(lái)評(píng)判的,對(duì)總質(zhì)量不同的汽車來(lái)說(shuō)是比較客觀的標(biāo)準(zhǔn)。為此,除了設(shè)置制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)外,還必須配備軸重計(jì)或輪重儀,有些復(fù)合式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)裝有軸重測(cè)量裝置。其稱重傳感器 ( 應(yīng)變片式 ) 通常安裝在每一車輪測(cè)試單元框架的 4 個(gè)支承腳處。 有的反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)可以選擇每一車輪制動(dòng)力測(cè)試單元的滾筒旋轉(zhuǎn)方向。兩個(gè)測(cè)試單元的滾筒既可同向正轉(zhuǎn)、同向反轉(zhuǎn),又可以一正一反。具有這種功能的試驗(yàn)臺(tái)可以檢測(cè)多軸汽車并裝軸 ( 如三軸汽車的中軸和后軸,其間沒有軸間差速器 ) 的制動(dòng)力。測(cè)試時(shí)使左、右車輪制動(dòng)測(cè)試單元的滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)方向一正一反,只采集正轉(zhuǎn)時(shí)的制動(dòng)力數(shù)據(jù),這樣可以省去試驗(yàn)臺(tái)前、后設(shè)置自由滾筒裝置。這是因?yàn)轵?qū)動(dòng)軸內(nèi)有輪間差速器的作用,當(dāng)左、右車輪反向等速旋轉(zhuǎn)時(shí)差速器殼與主減速器將不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。所以當(dāng)被檢測(cè)軸車輪被滾筒帶動(dòng)時(shí),另一在試驗(yàn)臺(tái)外的驅(qū)動(dòng)軸將不會(huì)被驅(qū)動(dòng)。而對(duì)于裝有軸間差速器的雙后軸汽車可在一般的反力式滾筒制動(dòng)臺(tái)上逐軸測(cè)試每車軸的車輪制動(dòng)力。 此外,現(xiàn)在很多制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)都裝有配套的軸重計(jì)量設(shè)備。軸重計(jì)量裝置按照工作原理可分為機(jī)械式和電子式兩類。機(jī)械式稱重是按照不等臂杠桿平 衡原理利用擺錘、齒板齒輪傳動(dòng)而設(shè)計(jì)的,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低,但工作效率和測(cè)量精度不如電子式的高。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,目前我國(guó)汽車檢測(cè)站和設(shè)備生產(chǎn)廠家大多采用先進(jìn)的、有微處理機(jī)系統(tǒng)的電子式軸重計(jì)量裝置,它具有零點(diǎn)自動(dòng)調(diào)整、自動(dòng)去皮、高分辯率顯示等功能,適合各種汽車的軸荷計(jì)量。電子式軸重計(jì)量裝置一般由機(jī)械部分 ( 包括承載裝置和傳感器裝置 ) 和顯示儀表等兩部分組成。機(jī)械部分又稱為秤體。秤體部分包括承載臺(tái)板、承載 、傳感器以及框架等,見圖 。 常用的傳感器為懸臂梁式,它造價(jià)較高,但它的性能指標(biāo)好,是一種高精度、抗 偏性能優(yōu)越的器件。 汽車開上制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)使被檢車軸左右車輪處于每對(duì)滾筒之間,放下舉升器。起動(dòng)電動(dòng)機(jī),通過(guò)減速器、鏈傳動(dòng)和主從動(dòng)滾筒帶動(dòng)車輪低速旋轉(zhuǎn),然后用力踩下制動(dòng)踏板。此時(shí),車輪產(chǎn)生的制動(dòng)力作用在滾筒上,與滾筒的旋轉(zhuǎn)方向相反,因而產(chǎn)生一反作用力矩 ( 圖 ) 。減速器殼體在反作用力矩的作用下,其前端發(fā)生繞其輸出軸向下的偏轉(zhuǎn),迫使測(cè)力杠桿前端向下或向上位移,通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換成反映制動(dòng)力大小的電信號(hào),由計(jì)算機(jī)采集、處理后,指令電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn),并由指示裝置或打印機(jī)輸出檢測(cè)到的制動(dòng)力數(shù)值。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 圖 軸重測(cè)量裝置秤體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)力學(xué)分析 由于臺(tái)架試驗(yàn)的受力狀況與實(shí)際道路大不相同,無(wú)法模擬道路制動(dòng)的力學(xué)狀況,因此有必要深入了解臺(tái)架試驗(yàn)臺(tái)的制動(dòng)過(guò)程,分析反力式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試性質(zhì),包括能測(cè)試的制動(dòng)力的大小及影響因素,測(cè)試過(guò)程滾筒載荷的變化。檢測(cè)制動(dòng)力時(shí)會(huì)出現(xiàn)過(guò)的幾種情況 : ( 1) 未制動(dòng)時(shí),車輪被滾筒驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng),儀表顯示的是該輪 ( 左、右 ) 阻滯力,阻滯力應(yīng)不大于該軸荷的 8%; ( 2) 完全制動(dòng) ( 制動(dòng)踏板踏到底 ) 時(shí), 被檢車輪隨滾筒轉(zhuǎn)動(dòng),若指示裝置顯示的制動(dòng)力很小,達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求,則制動(dòng)不合格。屬制動(dòng)性能不好,車輪沒有抱死。一般調(diào)整、維修解決 ; ( 3) 完全制動(dòng)時(shí),被檢車輪在兩滾筒上略有轉(zhuǎn)動(dòng) ( 車輪處于似抱死非抱死狀態(tài) ) ,指示裝置顯示最大制動(dòng)力值 ;( 4)完全制動(dòng)時(shí),被檢車輪開始脫離前滾筒,后移至主動(dòng)滾筒一側(cè),車輪在滾筒上打滑,指示裝置所示制動(dòng)力小于最大制動(dòng)力 ; ( 5) 完全制動(dòng)時(shí),被檢車輪爬上后滾筒,甚至被推至主動(dòng)滾筒后面,整車后移出現(xiàn)爬輪現(xiàn)象,指示裝置示值與軸荷相比較小。多數(shù)出現(xiàn)在駐車制動(dòng)或后輪制動(dòng)的檢測(cè)上,易出現(xiàn)誤判。如前輪制 動(dòng)效果不好,當(dāng)檢測(cè)后輪時(shí),易造成爬輪現(xiàn)象,誤判后輪制動(dòng)為不合格 [12]。 檢測(cè)時(shí),滾筒的線速度很低,可忽略制動(dòng)時(shí)車輪的慣性力矩和滾動(dòng)阻力矩,車輪受力如圖,可得如下平衡方程: 12( sin c 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