汽车制动检测试验台设计

第一章绪论

1.1车辆制动性能检测发展背景

随着我国经济的发展，汽车的数量与日俱增，为了确保公路安全，行车出厂前，厂家需要对车辆进行整车安全检测。随着电子技术和机械加工工业的发展，在传统检测方法的基础上，逐步发展成现代汽车诊断与检测技术。汽车检测通常指使用现代检测技术和设备、合计算机、自动控制等高技术来检测汽车技术现状，它是一门综合性的应用科学。

汽车的制动性是汽车的主要性能之一，制动性能的检测对所有车辆都是极其重要的。汽车的制动性关系到人的安全，它是汽车安全行驶的重要保障。资料表明，因制动不良而导致的道路交通事故占事故总数的l／3。汽车的制动性不仅取决于制动系的性能，还与汽车的行驶性能、轮胎的机械特性、道路的附着条件以及与制动操作有关的人体工程特性有密切关系。

汽车的制动性是由汽车的制动系统决定的，其制动过程是很复杂的，它与汽车总布置和制动系各参数选择有关。汽车本身又是一个复杂的系统，在运行当中，各个总成之间都在运动，随着时间的推移，各系统的技术状况都会发生变化，其技术状况将不断恶化，造成汽车的各种性能的下降，从而使其发生故障的可能性逐渐增加，造成交通安全隐患的大量聚合。随着道路质量的提高和高等级公路及高速公路的发展，汽车行驶速度愈来愈快，因此对汽车制动性能的要求也愈来愈高。

1.2 车辆制动性能试验台的研究意义

我们知道，路试法虽是最直观、最真实的一种检测方法。但路试法需要专业的试验场地，在我国专业的试验场地并不多，国家级的汽车试验场只有四个：海南汽车试验场、襄樊汽车试验场、中国定远汽车试验场、北京通州汽车试验场。所以难以推广，并不适合我国的国情。另外路试法对汽车会产生一定的磨损，并且在进行路试时每次都须将各种传感器安装在汽车的车轮或车轴上，来采集汽车在路试的时候的制动数据，这样就很难避免每次装卸这些传感器所造成的误差。在GB7258．2004中规定当机动车经台架检验后对其制动性能有质疑时，可用路试检验进行复检，并以满载路试的检验结果为准。在现有的检测设备中一直都没有能够以台试的方法来代替路试的检测设备，动态制动检测系统则是以模拟路试为设计原则，找到一种能够尽可能的接近路试的方法。过去曾发生过在路试时合格，而在台试时却不合格，最终按照路试的检测结果作为最终检测结果。这便体现出路试与台试存在不统一的问题，动态制动检测系统是建立在路试法的基础上，用台试的方法来进行路试的检测。这样我国的汽车检测事业将更加科学化。

汽车制动器台架试验是制动器强制检定项目，它模拟汽车的制动过程，以台架试验的方式来测试制动器总成的制动效能、热稳定性、衬片磨损以及强度等各项性能，从而揭示其内在的统计规律性，找出其存在的问题并提出解决的方法，确保道路交通安全。它的优点是能迅速、准确地检测制动性能，不受气候条件限制，试验重复性较好，能定量地指示各轮的制动力或制动距离，有利于分析前后轴制动力的分配及每轴制动力的平衡状态，制动协调时间等参数，给故障诊断提供可靠的依据。现在，台架试验检测已成为汽车诊断与检测最常用的方法。

1.3 三种基本检测平台简介

我国GB7258- 2004 《机动车运行安全技术条件》规定制动性能检测可用平板式制动试验台, 也可以使用滚筒式制动试验台。平板式制动试验台是在汽车运行状态下检测制动性能，与汽车实际行驶中的制动相似，是一种动态检测；而反力式滚筒制动试验台是提高为测定作用在测力滚筒上车轮制动力的反力，检测车辆制动性能的装置,是一种稳态检测方式。

1.3.1 平板式制动试验台

平板式制动试验台是由测试平板、传感器、数据采集系统等构成的集称重、制动性能测试为一体的汽车检测设备。

检测时, 被检车辆以2km/h～10km/h 车速驶上测试平板, 操作员根据显示信号踩下制动踏板，使车辆在测试平板上制动直至停车。与此同时, 数据采集系统采集制动过程中的全部数据，并作分析处理，然后把制动性能的测试结果显示出来。

平板式制动试验台能检测出汽车行驶制动过程中重心前移后的制动效果。

在平板式制动试验台上检测制动性能时，汽车比较接近实际行驶状态, 具有与实际行驶制动中完全相同的受力情况，如图1所示，图 1 中忽略了汽车滚动阻力偶矩、空气阻力以及旋转质量减速成时产生的惯性力偶矩。

平板式制动试验台检测的是动态汽车，因而能够反映出汽车行驶制过程中轴荷重新分配的制动效果———前轮制动效果因汽车惯性力的作用而提高。如图1-1：

图1-1 平板式制动试验台

1.3.2 反力式滚筒制动试验台

(1) 反力式滚筒制动试验台工作原理

在滚筒式制动试验台上测量制动性能时，汽车是静止不动的，试验台滚筒转动，制动过程中没有质心前移引起轴荷的再分配问题。因此滚筒式不能检测出车辆行驶过程中的制动效果。测得的最大制动力与测试车轮的安置角、非测试车轮的制动性能、滚筒的附着系数有关。

在采用工业控制计算机为核心的多功能测试系统中，检测站检测单元及业务节点采用Windows 2000 Server 和Microsoft Windows2000 Professional 系统平台。系统数据库采用Microsoft SQL Server 2000 标准版本。应用TCP 协议建立网络通讯平台，实现拓扑QS 结构网络构架。检测系统采用Visual C++6.0 开发系统，数据库统计采用Delphi开发语言。

FZ- 10C 型反力式滚筒制动试验台是欧洲模式的制动检验台，具有较大滚筒直径和较高测试速度，滚筒表面为新型的高性能高附着系数的粘结材料，并带有第三滚筒停机装置等特点，可对汽车左、右最大制动力、阻滞力、制动力平衡等项目进行测试。该试验台采用全自动工作方式，配备有RS- 232 通讯接口, 方便联网。电气仪表部分带有轴重信号处理单元。FZ- 10C 型反力式滚筒制动试验台由左右各一对滚筒、电动机、减速器、传动链、测力传感器和指示、控制装置等组成。检测时, 汽车一轴车轮停在滚筒上(其余车轴的车轮支撑在地面上) ，电动机驱动滚筒带动车轮转动，达到检测车速后，驾驶员急踩制动踏板制动车轮, 电动机仍继续驱动滚筒转动，向车轮施加一个与制动力矩方向相反的力矩, 直到车轮制动才停止转动。此时，测力传感器测得的滚筒对车轮的切向摩擦力即是该检测条件下需检测的车轮制动器的制动力。

由此可知滚筒直径和滚筒中心距是制动台的主要结构参数。检测车轮制动力时，在受检车轮不发生后移、滚筒表面附着系数和非受检车轮的水平推力一定的情况下，滚筒直径和中心距越小，检测的制动力就越大。其示平面示意图如下：

图1-2 反力式滚筒制动试验台

(2) 反力式滚筒制动试验台特点分析

试验表明，不同的主从动滚筒高度差在一定范围内对示值的影响不大，主从动滚筒高度差与制动力示值成反比，主要原因是车轮所承受反力发生改变。从这个角度讲，增大滚筒高度差对于制动力的检测并无益处。

1.3.3 惯性式制动检测平台

(1) 惯性式制动检测平台简介

惯性式制动试验台的滚筒相当于一个移动的路面，试验台上各对滚筒分别带有、轮，其惯性质量与受检汽车的惯性质量相当。因此滚筒传动系统具有相当于汽车在道路行驶的惯性，制动时，轮胎对滚筒表面产生阻力，虽然这时驱动滚筒传动系统的动力(如电动机或汽车发动机的动力)已被切断。但由于滚筒传动系统肯定有一定的惯性，因而滚筒表面将相对于车轮移过一定距离。由此可见，在惯性式制动试验台上可以模拟道路制动试验工况。这种试验台的主要检测参数是各轮的制动距离，同时还可测得制动时间或减速度。

(2) 惯性式制动检测台结构及原理

惯性式滚筒制动检测台按同时检测的轴数不同可分为单轴式、双轴式。双轴惯性式。滚筒制动检测台的结构简图，如图1-3所示。

图1-3 惯性式制动检测平台

惯性式制动检测台的滚简相当于一个移动的路面，检测台上各对滚筒分别带有飞轮，其惯性质量与受检汽车的惯性质量相当。因此滚筒传动系统具有相当于汽车在道路行驶的惯性，制动时，轮胎对滚筒表面产生阻力，虽然这时驱动滚筒传动系统的动力(如电动机或汽车发动机的动力)己被切断。但由于滚筒传动系统肯定有一定的惯性，因而滚筒表面将相对于车轮移过一定距离。由此可见，在惯性式制动检测台上可以模拟道路制动试验工况。这种检测台的主要检测参数是各轮的制动距离，同时还可测得制动时间或减速度。

惯性式制动检测台具有可在任何车速下进行汽车制动效能检验的优点，因此，其试验条件接近汽车的实际行驶工况。但是，这种检测台旋转部分的转动馈量比较大，因而使其结构较复杂，占地面积亦大，而且检验的车型范围受到一定

限制，因此其应用范围远不如测力式制动检测台普遍。另一方面，惯性制动检测台，最大制动力的调试是在被检汽车轮胎的两个点与两个滚筒相接触的情况下进行的。而实际工况是轮胎与地面一点接触，因而常出现在制动台上测试制动力并非理想，而在实际使用中存在被检汽车的制动力反映良好的现实差异。为较好的解决这一问题，一些发达国家选用钢带式制动检测台、平板式制动检测台。由于被检汽车轮胎的一点接触制动台传感器，与实际工况更接近，所以测试到的制动力更接近于实际工况。

1.4 本课题的研究任务与内容

1.4.1 研究任务及要求

本课题要求按照给定的有关卡丁车参数，来设计一个制动检测试验台并测量卡丁车的制动距离和跑偏量，在了解现有的制动检测试验台检测原理的基础上，给出自己的设计方案，包括具体的机械设计部分、硬件检测部分和软件设计部分。关于卡丁车的一些参数和检测要求如下：

卡丁车质量150kg

M=

车轮直径400mm

D=

±

系统测量精度为：0.1m

1.4.2 本报告研究内容介绍

根据课题的要求，本文设计了一个滚筒惯性式制动检测试验台，报告的主要内容包括以下几个方面：

1．对车轮在滚筒惯性式制动试验台上的运动及受力情况进行分析，对制动试验台进行整体方案研究和进行结构设计。

2．根据各已知参数推导出该滚筒惯性式制动试验台各硬件装置设计规格。

3．制动试验台控制检测系统硬件设计，包括编码器选型、数据采集卡选型和数据采集系统设计等。

4．制动试验台控制系统软件设计，包括离合器串口通信子程序，滚筒转速检测程序，动态链接库的创建，制动信号采集子程序等各个模块的程序设计等。