【正文】 （ ） 1sin ( )LDL? ?? ? （ ） 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 15 聯(lián)立上式解得： 1 2( c os si n ) ( c os si n )( 1 ) si n 2FGN ? ? ? ? ? ???? ? ?? ? （ ） 2 2( c os si n ) ( c os si n )( 1 ) si n 2GFN ? ? ? ? ? ???? ? ?? ? （ ） 當車輪制動時，試驗臺所能提供的附著力 F? 為： 12 2() ( 1 ) c o sGFF N N ?? ?? ???? ? ? ? （ ） 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。 由此可知滾筒直徑和滾筒中心距是制動臺的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。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。 影響制動性能檢測的因素分析 （ 1） 安置角 ? 和被檢車輪半徑 R對檢測結(jié)果的影響 所謂汽車車輪在滾筒上的安置角是指車輪與滾筒接觸點的切線方向與水平方向的夾角，根據(jù)圖 ，可得 ： 1sin ( )LDL? ?? ? （ ） （ 2） 車輪與滾筒表面間附著 Φ對檢測結(jié)果的影響 Φ越大，試驗臺測力能力也越大。 Φ不同，制動力檢測結(jié)果也不同。標準規(guī)定 ： 不黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 16 得低于 . Φ值與滾筒表面的材質(zhì)和形狀有關。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 ，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，但對輪胎磨損較嚴重。日式試驗臺，滾筒一般鋼質(zhì)、槽形，Φ濕態(tài)為 。 Φ干態(tài) ，使用時應保持滾筒表面的干燥和清潔。國內(nèi)制造的制動試驗臺大部分為日本式， Φ多為 之間，滾筒材質(zhì)要求不高、工藝簡單、經(jīng)濟性好、對輪胎磨損較小。 （ 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 ，驅(qū)動功率較低，經(jīng)濟性較好，但測力能力低。西歐式滾筒線速度為 ， 滾簡直徑和驅(qū)動功率較大，制動系的受力更接近行車狀況，如同時檢測制動協(xié)調(diào)時間，則更為準確。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。當滾筒線速度小于 ，檢測的失真現(xiàn)象較為嚴重 [14][15][16]。 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。當被檢車輛駛上制動試驗臺后，車輪置于兩滾筒之間，這時左、右兩電機啟動，帶動滾筒旋轉(zhuǎn)。當轉(zhuǎn)速達到穩(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。當車輪速度降低到某值時，為了減少輪胎磨損，電機自動停轉(zhuǎn)。本文分析了汽車在制動試驗臺受力情況，推導出求汽車最大制動力的公式。根據(jù)公式，分析影響檢測汽車制動性能的因素。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 17 第 4 章 汽車制動實驗臺結(jié)構(gòu)設計 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)果有著重要關系。只有合理選擇制動試驗臺的設計參數(shù)，才能提高試驗臺測試的準確性與可靠性，以及耐用 性和使用經(jīng)濟性。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。應能同時對同一軸上的左右兩個車輪進行測量。并顯示其制動力大小、制動力和與差、制動時間。本章將分析汽車制動試驗臺主要結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇方法。制動試驗臺主要結(jié)構(gòu)有滾筒、電動機、減速器等。 設計依據(jù)和要求 （ 1） GB7258—20xx《機動車安全技術運行條件》； （ 2） GB11798《汽車安全檢測設備檢定技術條件》； （ 3） GB/T18344《汽車維護、檢測、診斷技術規(guī)范》； （ 4） GB/T13564《滾筒反力式汽車制動檢驗臺》。 2. 適用范圍 適用于 10t 機動車的出廠檢驗和車輛檢測站的車輛檢測。 3. 功能 （ 1） 測量參數(shù)、技術參數(shù)和指標 第一：測量參數(shù)： ① 左右兩輪拖滯力； ② 左右兩輪最大制動力； ③ 制動平衡； ④ 協(xié)調(diào)時間。 第二：技術參數(shù)： ① 允許軸重： 10000kg； ② 測試速度 —滾筒外緣線速度： 177。10%km/h； ③ 滾筒直徑： 245mm； ④ 滾筒中心距： 390～ 400mm； 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 18 ⑤ 主、從動滾筒高度差： 30mm； ⑥ 最大示值： 10000N； ⑦ 電動機功率： 11kW； ⑧ 傳感器信號： 0～ 12mv； ⑨ 第三滾筒測速脈沖： 4p /r。 第三：測量范圍： 0～ 30000N。 第四：分辨率： 10N。 第五：示值誤差：當制動力大于 時，誤差不超過各檢定點給定值的 177。4%；當制動力不大于 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。 （ 2） 工作過程及步驟 反力式滾筒汽車制動性能試驗臺的工作過程如下： ① 左電機正轉(zhuǎn)（ Y △起動）； ② 右電 機正轉(zhuǎn)（ Y △起動）； ③ 測拖滯力并顯示； ④ 踩剎車，測制動平衡，協(xié)調(diào)時間，兩輪最大制動力； ⑤ 當滑移量達到設定值時，停兩電機； ⑥ 當轉(zhuǎn)速為零（約停機后 3s）時，兩電機反轉(zhuǎn)； ⑦ 3～ 4s 后停兩電機 。 （ 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（ %） 。 滾筒 設計 目前制動試驗臺多采用滾筒中心距不可調(diào)式。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)國家標準GB/T1356420xx，本制動試驗臺選取滾筒直徑為 245mm。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 19 它取決于受檢車輛的結(jié)構(gòu)參數(shù)及試驗臺的通用性，通常取 700～ 1000mm。本制動試驗臺選取滾筒長度為 l000mm。 滾筒轉(zhuǎn)速決定測試車速的高低，為使汽車測試 時的條件最大限度地與使用條件一致，必須保證滾筒的線速度不致過低 .否則 .將使測試結(jié)果失真。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)濟性。滾筒轉(zhuǎn)速 n 一般取 ： 40～100rpm，則滾筒線速度即測試車速可由公式 v=2? nR 確定，本制動試驗臺滾筒轉(zhuǎn)速選取 54rpm。 ? 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。因此只有提高車輪與滾筒間的附著系數(shù)，才能在滾筒式制動試驗臺上較真實地再現(xiàn)汽車在路面上的制動狀況。但 ? 的提高受到滾筒表層結(jié)構(gòu)和材料的限制。目前采用較多的是表面帶有溝槽的鋼制滾筒，其表面附著系數(shù)在 ～ 之間，根據(jù) GB/T1356420xx 規(guī)定，附著系數(shù) ? 不低于 ，本制動試驗臺采用歐式新型粘砂技術大滾筒，附著系數(shù) 以上， 使用壽命 15 萬次以上。 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。 （ 1） 安置角 ? 對測試車輪穩(wěn)定性的影響 車輪在試驗臺上測試時的受力情況如圖 所示。分析時忽略了非測試車輪約束反力的影響，并假設測試車輪為剛性。電機通過減速箱以力矩 M M2 分別驅(qū)動前后滾筒轉(zhuǎn)動。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。 N N2 為前后滾筒對車輪的法向反力 ） ，產(chǎn)生車輪與滾筒間的摩擦力即制動力Fx Fx2。在 Fx Fx2 的作用下，車輪有向后移動的趨勢。若車輪在兩滾筒上的安置角過小，車輪將離開前滾筒沿后滾筒滑移。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。 隨著制動力矩 MT 的增加， Fx Fx2 增大，測試車輪的最大制動力應出現(xiàn)在測試車輪處于抱死狀態(tài)，即車輪剛離開前滾簡 （ 1N = 0） 而未沿后滾筒滑移的時刻 。 此時有 ： 0X?? 2 m a x 2c os sin 0XFN???? （ ） 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 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??? 。 （ 2） 最佳安置角的選擇 由以上兩方面的分析可知，車輪在滾筒上的 安置角 越小，獲得的測試能力越大。 ?越大則測試過程中的工作穩(wěn)定性越好。所以應綜合兩方面的影咱來選擇 ? 角。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。 為了滿足 GB725887 中關于汽車主要承載軸的制動力與該軸軸荷之比大于等于60%的要求，有 ： 2 m a x 60%XFG?? （ ） 因為車輪與滾筒間的摩擦力與正壓力之比等于摩擦角的正切值。即 2max2XFN =tan? ， ? 為摩擦角，故有： 2 m a x 2ta nXFN ??? （ ） 將式（ ）代入（ ），（ ）式解得 ??? 。再將（ ）式和 2 cosNG?? 代入（ ）式中有 60%G= cos tanG ??。 當 ??? 時，解得 ???。即 ???時，為理想安置角。 L的選擇 當測試車輪置于前、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 ? 的關系由圖 確定。即 L=2（ Rr） sin? （ ） 對應于不同的車輪半徑 r，其 L 也應不一樣。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不到規(guī)范要求。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 21 滾筒式制動試驗臺測試能力分析 在非加載情況下，滾筒式制動試驗臺所測得的前、后輪的最大制動力，是判斷測試車輛制動力是否達標的重要依據(jù)。 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。? ， 39。? 為車輪與測試場地的附著系數(shù)； ?? 。則空載時所測得的前后輪最大制動力為： 39。m a x s in c o sF G G? ? ???前 前 前 （ ） 39。m a x s in c o sF G G? ? ???后 后 后