【正文】 （ ） 其中 ： G ——車輪所受的荷重； d ——滾筒直徑； L ——滾筒中心距； D ——被檢車輪直徑 ； 1N 、 2N ——滾筒對車輪的法向反力； F——支承在地面的非測試車輪通過車橋?qū)κ軝z車輪軸產(chǎn)生的水平推力； 1XF 、 2XF ——滾筒對車輪的切向反力； ? ——安置角； ? ——滾筒與車輪表面的附著系數(shù)； uM ——車輪所承受的制動力矩。檢測車輪制動力時 ， 在受檢車輪不發(fā)生后移、滾筒表面附著系數(shù)和非受檢車輪的水平推力一定的情況下 ， 滾筒直徑和中心距越小 ， 檢測的制動力就越大。 Φ不同，制動力檢測結(jié)果也不同。西歐式試驗臺，采用高硅合金鑄鐵滾筒，金屬網(wǎng)石英顆粒涂塑等材質(zhì)， Φ值 均達(dá) ，且滾簡直徑較大，測試狀態(tài)具有良好的實際道路模擬效果，但對輪胎磨損較嚴(yán)重。 Φ干態(tài) ，使用時應(yīng)保持滾筒表面的干燥和清潔。 （ 3） 滾筒測試車速對檢測結(jié)果的影響 日本式滾筒直徑小，轉(zhuǎn)速低 （ 78r/min） ，線速度僅達(dá) ，驅(qū)動功率較低，經(jīng)濟(jì)性較好，但測力能力低。制動器的摩擦系數(shù)隨滾筒線速度增高而減小并漸趨穩(wěn)定。 圖 車輪受力情況 本章小結(jié) 反力滾筒式汽車制動試驗臺主要由框架、驅(qū)動裝置、滾筒裝置、測量裝置、第三滾筒 （ 即傳感滾筒 ） 和指示與控制裝置等組成。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)定值后，通知駕駛員迅速踏制動器 （ 或拉 手制動桿 ） ，這時車輪的轉(zhuǎn)速降低 .車輪與滾筒之間產(chǎn)生了相對滑移，此時，與車輛制動力大小相等、方向相反的力作用在試驗臺 上 由測力裝置可測量出其值，并記錄制動曲線。本文分析了汽車在制動試驗臺受力情況，推導(dǎo)出求汽車最大制動力的公式。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 17 第 4 章 汽車制動實驗臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 引言 汽車制動試驗臺的結(jié)構(gòu)參數(shù)對制動性能的測量結(jié)果有著重要關(guān)系。本文所研究的汽車制動試驗臺主要是檢測各類中小型汽車 （ 最大軸重為 10噸 ） 的制動性能。并顯示其制動力大小、制動力和與差、制動時間。制動試驗臺主要結(jié)構(gòu)有滾筒、電動機(jī)、減速器等。 2. 適用范圍 適用于 10t 機(jī)動車的出廠檢驗和車輛檢測站的車輛檢測。 第二：技術(shù)參數(shù)： ① 允許軸重： 10000kg； ② 測試速度 —滾筒外緣線速度： 177。 第三：測量范圍： 0～ 30000N。 第五：示值誤差：當(dāng)制動力大于 時，誤差不超過各檢定點給定值的 177。（ G—額定軸載荷， N）；額定載荷不大于 30kN 的制動臺，當(dāng)輪制動力不大于 時，允許示值誤差不超過各檢定點給定值的 177。 （ 3） 功能要求 反力式滾筒汽車制動性能試驗臺的功能要求如下： 第一：汽車制動性能檢測系統(tǒng)具備手動檢測和自動檢測兩種功能； 第二：要求顯示左輪制動力（ N）、右輪制動力（ N）、左時間（ S）、右時間（ S）、制動平衡（ %） 。由 此，減小滾筒直徑，可使車輪在試驗臺上的安置角增大，增加試驗臺的穩(wěn)定性，提高車輪與滾筒間的蹬著力，節(jié)省驅(qū)動電機(jī)功率 .但滾筒直徑不能過小，否則車輪的滾動損耗將明顯增加 .考慮到試驗車速低，一般小于 2～ ，此時滾動阻力不是主要因素，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1356420xx，本制動試驗臺選取滾筒直徑為 245mm。本制動試驗臺選取滾筒長度為 l000mm。但隨著測試車速的提高 .試驗臺的驅(qū)動功率也隨之增加 .因此還要考慮使用經(jīng)濟(jì)性。 ? 的選擇 車輛在試驗臺上測試時，車輪與滾筒的接觸面積小于車輪與地面的接觸面積，且比壓增大，引起滾動 阻力增加， ? 值下降。但 ? 的提高受到滾筒表層結(jié)構(gòu)和材料的限制。 此外，本試驗臺中后滾筒比前滾筒高 52mm， 有效阻止車輪由后滾筒脫離試驗臺。分析時忽略了非測試車輪約束反力的影響，并假設(shè)測試車輪為剛性。踩下觸動踏板時，車輪受到制動器制動力矩 MT 的作用 （ G 為車輪所受的載荷。在 Fx Fx2 的作用下，車輪有向后移動的趨勢。若安置角足夠大，則 Fx Fx2 的水平分力可由作用力 N N2 的水平力平衡，使車輪在兩滾筒上穩(wěn)定而不脫離前滾筒。 此時有 ： 0X?? 2 m a x 2c os sin 0XFN???? （ ） 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 20 0Y?? 2 m a x 2si n c os 0XTN???? （ ） 由（ ）式解得： 2max2 tanXFN ?? （ ） 而車輪與滾筒的最大制動力與滾筒對車輪的法向反力之比 2max2XFN 等于車輪與滾筒間的附著系數(shù) ? ，故 tan? =? ，即 arctan??? 。 ?越大則測試過程中的工作穩(wěn)定性越好。但最大測試能力的獲得是以測試車輪工作穩(wěn)定為前提的。即 2max2XFN =tan? ， ? 為摩擦角，故有： 2 m a x 2ta nXFN ??? （ ） 將式（ ）代入（ ），（ ）式解得 ??? 。 當(dāng) ??? 時，解得 ???。 L的選擇 當(dāng)測試車輪置于前、后兩滾筒間時，測試車輪半徑 R與前后兩滾筒中心距 L，車輪在滾筒上安置角 ? 的關(guān)系由圖 確定。但目前使用的滾筒式制動試驗臺大都是滾筒中心距不能調(diào)整的，不能保證所有尺寸的車輪到處于測試的最佳狀態(tài)，從而使許多制動力合格的車輛在試驗臺上測試時達(dá)不到規(guī)范要求。 如圖 所示，在考慮車軸阻礙車輪后移的約束力為 F 時有 ： 2 m a x 2c os sin 0xF N F??? ? ? ? （ ） 2 m a x 2sin c os 0xF N G??? ? ? ? （ ）由（ ），（ ）式解得： 2 m a x s in c osxF G F???? （ ） F 受非測試車輪附著條件的限制，最大值為 G? 39。? 為車輪與測試場地的附著系數(shù)； ?? 。m a x s in c o sF G G? ? ???前 前 前 （ ） 39。 若測試時 ， 車輪與滾筒間無打滑現(xiàn)象，則據(jù) maxF前 ， maxF后 的大小，按照 GB/T7258的要求就可判斷出被檢車輛的制動性能是否合格。 maxM 滾筒承受的最大扭矩 Mama 取決于滾筒承受的最大制動力。將 （ ） 、 （ ） 式中的 G 前 、 G 后 分別換成車輪滿載時的輪荷Gm 前 、 Gm 后 ，即得汽車滿載測試 時最大制動力為： 39。m a x s i n c o smF G G? ? ???后 m后 前 （ ） F 前 max、 F 后 max 為滿載時前、后輪所測得的最大制動力，取兩者中數(shù)值的最大值記為 Fmax，則滾筒承受的最大扭矩 Mmax 為： maxM =12 ? d? maxF （ ） 式中： d 為滾筒直徑。 （ 1） 確定滾筒所傳遞的功率 N 根據(jù) maxM =9550Nn ，則滾筒所傳遞的功率 N= max9550Mn? 。通常采用較多的是一級蝸輪蝸桿加一級或兩級齒輪傳動；或者采用一級皮帶傳動加一級蝸輪蝸桿和一級齒輪傳動。 （ 3） 確定所需電機(jī)功率 dN 選擇電機(jī) 此試驗臺用電機(jī)為間歇工作 ， 車輪制動時載荷在短時間內(nèi)加于滾筒鈾上，屬沖擊黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 23 動載，考慮載荷系數(shù) k=1～ ，則所需電機(jī)驅(qū)動功率為： dN = Nk??。 據(jù) 此選擇的電機(jī)功率為 Y 系列三相籠式異步交流電動機(jī) Y160M4， P電 機(jī) =11kw，其滿載轉(zhuǎn)速為 1460r/min。 I 為各級傳動傳動比的連乘積。此外，還需對各級傳動進(jìn)行設(shè)計與校核。 因為第三滾筒在制動過程中不承受載荷，所以對其直徑無特別要求。通過參考國內(nèi)外大量的資料，第三滾筒的直徑最好為驅(qū)動滾筒的 15 ～ 13 ，這樣就使第三滾筒的轉(zhuǎn)速不致過高，第三滾筒的長度應(yīng)等于驅(qū)動滾筒的長度本制動試驗臺滾筒直徑為 60mm。制動試驗臺總體結(jié)構(gòu)見圖 。而其中尤為重要的是選擇合適的試驗臺主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，若車輪在滾筒上的安置角以及滾筒表層結(jié)構(gòu)選擇不當(dāng)，不但會影響測試的穩(wěn)定性，還會使試驗臺的最大測試能力達(dá)不到要求 .這樣，無論被測車輪的實際制動力多大，而測試時都黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 24 不會達(dá)標(biāo)，這將引起誤判。5 減速箱設(shè)計及零件選擇 蝸輪蝸桿的設(shè)計 蝸桿采用 45 號鋼，表面淬火，硬度為 45～ 55HRC，蝸輪采用鑄錫青銅 ZcuSn10P1，砂模鑄造。 由 i=，查《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》得 1Z =2， 則 2Z = 1iZ =54；根據(jù) 1Z =2，查表故取傳動效率 ? =。 使用系數(shù) ? ～１ .4，取 ? ；材料綜合彈性系數(shù) EZ =150， 假定 1d /a=，黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 25 查表得接觸系數(shù) Z? =。 （ 4） 輪緣寬 B ? =； （ 5） 當(dāng)蝸桿節(jié)圓與分度圓重合時稱為標(biāo)準(zhǔn)傳動，其中心距計算式為 ： ( )a m q Z??=；故接觸強(qiáng)度足夠 ； （ 6） 蝸輪分度圓直徑 22d mZ? =； 齒頂圓直徑 2ad =m（ 2Z +2） =； （ 7） 導(dǎo)程角 1a rc ta n q? ??。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 26 由切向力和徑向力產(chǎn)生的撓度分別為： 311 48tt FlY EI? （ ） 311 48rY FlY EI? （ ） 合成總撓度為 2211 []trY Y Y Y? ? ? （ ） 式中： 1tF ——蝸桿圓周力， 11 12t TF d?=； 1rF ——蝸桿徑向力， 21 22 tanr TF d ??=； l——蝸桿支點跨距， mm。鋼蝸桿 E= ? 510 MPa； I——蝸桿危險截面慣性距， I= 4164d? = 510? mm； [Y] ——許用撓度， mm； [Y]= 1d /1000=。 由于蝸桿傳動效率低，發(fā)熱量大，若不及時散熱 ，會引起箱體內(nèi)油溫升高，潤滑失效，導(dǎo)致輪齒磨損加劇，甚至出現(xiàn)膠合。 （ 1） 相對滑動速度 116 0 1 0 0 0 coss dnV ? ?? ?=； （ 2） 當(dāng)量摩擦角查表得 39。ta 6 7ta n( )?? ?????； 11 0 0 0 (1 ) []tPttA ?? ?? ? ? ? （ ）式中： t? ——溫度差， t? = 0tt? ； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 27 1P——蝸桿傳遞效率， ； ?——傳動效率， 。 高速軸：初選 C=116， 1 1 0 .8 9 wP P K?? ? ?聯(lián)電 機(jī) ， 1 1460 r / m innn??滿 ，得mind =。1d =110mm， 39。3d =100mm， 39。4d =110mm， 39。 圖 汽車制動試驗臺結(jié)構(gòu)圖 本章小結(jié) 本章對汽車制動試驗臺主要參數(shù)進(jìn)行了分析，并畫出試驗臺總體結(jié)構(gòu)圖。滾筒如同活動路面，支承汽車并承受和傳遞各種力。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 29 結(jié) 論 汽車制動試驗臺可在室內(nèi)模擬汽車實際制動狀況，能夠迅速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、安全地檢驗汽車的制動性能。 論文主要工作如下 ： ，影響汽車制動性能的因素，檢測制動性能的方法和評價指標(biāo)。 在此本課題還需要在以下方面作進(jìn)一步的研究 ： 1. 在滾筒式制動檢驗臺上進(jìn)行制動性能檢測時，汽車某一軸車輪靜止地停在滾筒上，作用在滾筒上的重量為車輛 的靜軸荷，在道路上行駛的車輛制動時，由于慣性重量前移，前軸的動軸荷大大增加，后軸的動軸荷相對降低，由于附著重量的變化，將產(chǎn)生不同的制動效果。 2. 汽車制動試驗臺對具有防抱死 （ ABS） 系統(tǒng)的汽車制動系統(tǒng)的制動性能，還無法進(jìn)行準(zhǔn)確的測試。今后應(yīng)研究準(zhǔn)確檢測具有防抱死 （ ABS） 系統(tǒng)的汽車制動系統(tǒng)的制