【導讀】ABS是在汽車制動過程中提高操縱穩(wěn)定性和轉向控制能力的主動安全裝置。正常工作對汽車行駛安全至關重要。滾筒式慣性檢測實驗臺是檢測汽車ABS系統(tǒng)性能。的實驗臺，它可以替代路測，實現(xiàn)ABS測試系統(tǒng)在室內測試的要求。對其各部分的結構進行設計的。本文介紹了ABS系統(tǒng)滾筒式慣性檢測實驗臺主要部件的設計方法及設計過程。設計方案及各部分零件的型號的選取。帶動車輪轉動，同時根據(jù)車輪的尺寸及汽車的重量分析設計滾筒的結構及尺寸。最后使用AutoCAD進行平面制圖。軸承載荷的計算..

　　

【正文】 實驗臺的整體如圖 所示。 20 圖 ABS 性能檢測實驗臺結構圖 為減小實驗臺體積，將驅動部件及飛輪組的支撐臺單獨設置，其結構也是矩形框結構，這樣也增加了實驗臺結構的穩(wěn)定性，但是要注意保持實驗臺安裝時的各個軸的同軸度。 圖 實驗臺局部圖 如圖 所示為實驗臺局部圖，圖中表示了實驗 支撐架的高度，為了保證各部分的同軸度選用了同等高度的支撐架，并且保證軸心有足夠的高度可以支撐起滾筒及飛輪，避免其與地面發(fā)生碰撞。 滾筒軸校核 整個實驗臺主要是由 4 對滾筒支撐著汽車的 4 個車輪，因此在滾筒設計完成后要對滾筒軸進行強度的校核。兩個滾筒要支撐一個車輪，平均一個滾筒要承受 1/8 汽車的重量，根據(jù)滾筒的結構可以得到滾筒周受到的彎矩情況，如圖 所示。 21 圖 滾筒軸彎矩圖 根據(jù)彎矩圖可以得到滾筒周受到的最大彎矩，最大彎矩表達式如下所示： 1128M GL?? (51) 式中 G—— 汽車重量， G mg?， m為受檢汽車的質量， N； L—— 滾筒支撐點到軸承的距離， m。 其中 =，由于汽車質量是 1~4t，因此計算是按照最大值計算，即 m=4t，則根據(jù)式 (51)可以計算出彎矩最大值為 ?？梢愿鶕?jù)彎矩值計算出滾筒軸的彎曲應力，其計算表達式如下所示： MW?? (52) 式中 M—— 滾筒軸彎矩， Nm； W—— 截面彎曲慣量， 3=，其中 d 為軸截面的直徑， d=50mm； 根據(jù)式 (52)計算可以得到滾筒軸彎曲應 力 ?=。由于滾筒旋轉時，還要受到扭矩，因此滾筒軸還要受到扭轉應力，對滾筒軸校核是也要考慮扭轉應力的作用，扭轉應力的計算表達式如下所示： tTW?? (53) 式中 T—— 滾筒軸上的扭矩， Nm，其中 6= 10 /T P n?， P 為轉動時需要的功率，單位是 kW， n 是軸的轉速，單位是 r/min； tW—— 扭轉截面慣量，其中3t=。 根據(jù)第 2 章的分析可以知道，實驗臺各軸的轉速 n=530r/min，功率為 ，這 22 里按 3kW 計算，則通過式 (53)可以得到滾筒軸的扭轉應力為 ，計算出了截面的各種應力，下面要對截面進行校核，可以根據(jù)式 (54)進行計算。 22e + 4( )? ? ??? (54) 其中 ?=，計算出 e=，校核滾筒軸必須保證 e []???， ?可以查找相應參考書得到，它與軸的材料有關，這里選用的軸是碳素剛，可以查得 ?=45MPa，因此 e []???，滾筒軸滿足強度要求，結構設計合理。 飛輪軸校核 由于飛輪的質量也很大，因此飛輪軸上也承擔的較大的應力，對飛輪軸的校核也是必須的。由于飛輪軸上最多安裝有常用飛輪、自由結合飛輪 1~4 共有 5 個飛輪，并且每個飛輪安裝的軸徑尺寸各不相同，為了計算方便，這里將以最小軸徑進行計算，如果最小軸徑也滿足要求，那么飛輪軸其他部分也都滿足要求。根據(jù)第 4 章地計算，5 個飛輪的質量分別為 、 、 、 72kg、 100kg，總和約為 302kg，為計算方便將飛輪軸上受到的力簡化為滾筒受力的形式，其中受到 302kg 重量的力，其受力的彎矩圖也如圖 所示的形式，其中 L 為飛輪到軸承的距離， L=100mm，d=36mm，可以計算出 ?=，同樣可以根據(jù)扭矩公式計算出飛輪截面受到的 扭轉應力，計算結果是 。根據(jù)式 (54)同樣可以就算出 e?=34MPa， []?可以查找相應參考書得到，它與軸的材料有關，這里選用的軸是碳素剛，可以查得 ?=45MPa，因此 e []???，飛輪軸滿足強度要求，結構設計合理。這里的計算根據(jù)飛輪軸上直徑最小的部分計算校核，因此飛輪軸整體也滿足校核的要求。 本章小結 本章對實驗臺進行了整理的結構設計，并對滾筒軸和飛輪軸進行了校核。根據(jù)已經計算出的滾筒、飛輪及選擇的零部件，將實驗臺的整體結構進行了設計。根據(jù)汽車的重量及滾筒的結構對滾筒承受的載荷進行了分析和計算，并 對滾筒軸進行了校核。再根據(jù)飛輪計算出的質量也對飛輪軸進行了計算以及校核。 23 結 論 本設計根據(jù) ABS 系統(tǒng)的工作原理，并結合現(xiàn)代已存在的各種汽車性能檢測實驗臺的結構和原理，確定了 ABS 慣性檢測實驗臺的總體設計方案，并且根據(jù)實驗臺的要求及檢測車輛的重量的條件選擇合理的驅動部件、聯(lián)軸器及軸承，再根據(jù)選擇的各個零部件及實驗臺的要求對滾筒、飛輪進行了結構的設計及尺寸的計算，并對實驗臺進行了整體的結構設計，最后對滾筒軸和飛輪軸進行強度校核，并運用 AutoCAD 軟件繪制出主要零部件的工程圖和裝配圖。 本實驗臺設計結構 合理，符合實際應用，具有很好的穩(wěn)定性和經濟性，實驗臺的驅動部件及各個零部件的設計能盡量滿足零件的標準化、部件的通用化和產品的系列化及汽車檢測的要求，修理、保養(yǎng)方便，機件工藝性好，制造容易。 但此設計過程仍有許多不足，在設計結構尺寸時，有些設計參數(shù)是按照以往經驗值得出，這樣就帶來了一定的誤差。另外，在某些方面，由于時間問題，做得還不夠仔細，懇請各位老師同學給予批評指正。 24 參考文獻 [1]劉建房，李以農，郭旭，謝敏松 .汽車 ABS 動態(tài)試驗臺的開發(fā)設計 . 重慶大學學報， 2021， 29(12):14. [2]魏 勝 . 汽車 ABS 測試系統(tǒng)的開發(fā)與試驗研究 . 吉林大學碩士學位論文， 2021. [3]林秀君，林怡青，彭美春，劉小康，朱占勝 . 汽車 ABS 檢測試驗臺機械系統(tǒng)的設計方案 . 廣東工業(yè)大學學報， 2021， 23(4):3134. [4]陳友誼，蘇建，康皓，林慧英，翟乃斌 . 汽車 ABS 臺架檢測方法研究 . 武漢科技大學學報， 2021， 30(3):271272. [5]董良 . 汽車 ABS 臺架檢測理論與技術研究 . 長安大學碩士學位論文， 2021. [6]劉石鳴 . 汽車 ABS 性能的臺架測試方法研究 . 武漢理工大學碩士學位論 文，2021. [7]周茹波，蘇建，張立斌，戴建軍，楊運生 . 基于模糊控制器的整車 ABS 檢測試驗臺技術研究 . 汽車技術， 2021， (6):2223. [8]劉少林，許滄粟，黃德中 . 汽車 ABS 滾筒式慣性檢測臺架的設計 . 機電工程，2021， 21(4):1619. [9]陳煥江，郭曉汾 . 汽車底盤測功機飛輪系統(tǒng)轉動慣量的確定方法 . 陜西汽車，1993， (3):4142. [10]機械設計手冊委員會編 .機械設計手冊第 3 卷 .北京：機械工業(yè)出版社， 2021. [11]齊志權，劉昭度，馬岳峰，崔海峰 . 汽車 制動防抱系統(tǒng)參考車速確定方法 . 農業(yè)機械學報， 2021， 36(11):810. [12]張金柱 . 汽車制動試驗臺關鍵技術研究 . 重慶大學學報， 2021， 29(12):14. [13]蔡炳炎，徐勇，林寧 .機械式汽車變速器的速比配置分析 [J].機械研究與應 用 202104： 2526. [14]林怡青，林秀君，彭美春，劉小康 .一種汽車 ABS 試驗臺的等效慣量模型及誤差分析 . 汽車技術， 2021,(9):2426. [15]Ge F. Mauer. A Fuzzy Logic Controller for an ABS Braking System. Transactions on Fuzzy Systems, 1996,3(4):381383. [16], , , , , . Full vehicle ABS braking using the SWIFT rigid ring tyre model. Control Engineering Practice, 2021, (11):199207. 25 [17]YuenKwok Chin,William ,David ,David . SLIDINGMODE ABS WHEELSLIP CONTROL. General MIotors Research Laboratories Warren, 1992: 13. [18]ByungRyong Lee,KyuHyun Sin. SlipRatio Control of ABS Using Sliding Mode Control. School of Mechanical and Automotive Engineering University of Ulsan, 1996:7274. 26 致 謝 在本文即將完成之際，首先感謝我的指導老師安永東老師，從選題到設計的展開到設計的完成，一直得到安永東老師的支持和鼓勵，他淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度都給我留下了深刻的印象。通過這次的設計，我更深刻地了解了機械設計、機械制造的各方面知識，對汽車設計有了全新且比較全面的 深刻認識，達到了前所未有的高度，并鍛煉了獨立思考解決問題的能力。再次向安老師表示衷心的感謝！ 感謝幫助我的所有老師和同學，他們在設計過程中給我提出了寶貴建議和 CAD的指導。感謝宿舍的朋友一直以來對我的關心和支持。感謝汽車工程系所有老師和同學的幫助和勉勵。同窗之誼，終生難忘！ 感謝我的家人多年來對我無微不至的關懷、始終如一的支持，感謝他們對我的鼓勵和生活上的諸多照顧，感謝他們督促我接受良好的教育。 最后，向參加設計審閱、答辯的專家和老師表示感謝。