汽车ABS检测试验台机械系统设计

摘要ABS是在汽车制动过程中提高操纵稳定性和转向控制能力的主动安全装置。

ABS 正常工作对汽车行驶安全至关重要。

滚筒式惯性检测实验台是检测汽车ABS系统性能的实验台，它可以替代路测，实现ABS测试系统在室内测试的要求。

滚筒式惯性检测实验台主要有三部分组成，电机驱动部分、滚筒转鼓部分、飞轮组部分，本文主要针对其各部分的结构进行设计的。

本文介绍了ABS系统滚筒式惯性检测实验台主要部件的设计方法及设计过程。

论述了ABS系统的工作原理，分析了现在存在的各种汽车性能检测实验台，确定了总体设计方案及各部分零件的型号的选取。

本文ABS系统滚筒式惯性检测实验台采用滚筒带动车轮转动，同时根据车轮的尺寸及汽车的重量分析设计滚筒的结构及尺寸。

ABS 系统滚筒式惯性检测实验台主要采用飞轮模拟汽车在道路上行驶的惯量，根据模拟的原理对飞轮进行分析计算，确定飞轮的数量及结构尺寸，并且对实验台进行一定的校核。

最后使用AutoCAD 进行平面制图。

关键词：ABS系统；飞轮；滚筒；实验台；转动惯量ABSTRACTABS in the auto brake process improve handling stability and steering control ability of active safety device. ABS normal work is crucial for automobile driving safety. Roller-type inertial testing experiment platform is testing the car ABS system performance test rig, it can replace the road test, realize ABS test systems in indoor test requirements. Roller-type inertial testing experiment platform is made up of three main parts, motor drive part, roller drum part, fly wheel part, this article mainly aims at the structure of its parts design.This paper introduces the ABS system roller-type inertia detection experiments of the main parts of machine design method and design process. Discusses the working principle of the ABS system, analyzes the existing of auto performance testing experiment platform, determine the overall design scheme and various parts of the type of selected. This paper ABS system inertial testing experiment platform adopt cylinder cylinder driving wheel rotation, and based on the size and weight of the car analysis and design of roller structure and size. ABS system roller-type inertial detection experiments Taiwan mainly USES the flywheel simulation cars in road, according to the principle of rotary inertia of the flywheel simulation is analyzed, the quantity and structure to determine the flywheel of size, and experiments Taiwan perform some of the check. Finally using AutoCAD for plane drawings.Key words:ABS system; The flywheel; Roller; Experimental stage; inertia目录摘要 (I)Abstract ............................................................... I I 第1章绪论 . (1)1.1 概述 (1)1.1.1汽车ABS系统概述 (1)1.1.2 ABS性能检测试验台的原理 (2)1.1.3 ABS性能检测试验台设计的要求 (2)1.2 ABS性能检测试验台设计方案的确定 (2)1.2.1 ABS性能检测试验台整体方案的确定 (2)1.2.2 滚筒方案的确定 (4)1.2.3 飞轮方案的确定 (4)1.3 本章小结 (5)第2章实验台部件的选择 (6)2.1电机的选择 (6)2.1.1 电机功率的计算 (6)2.1.2 驱动元器件的选择 (6)2.2 联轴器的选择 (7)2.3 轴承的选择 (8)2.3.1 轴承载荷的计算 (8)2.3.2 轴承型号的选择 (9)2.4 本章小结 (9)第3章滚筒设计 (10)3.1 概述 (10)3.2 滚筒结构分析 (10)3.3滚筒尺寸的选择 (11)3.4 本章小结 (13)第4章飞轮设计 (14)4.1 概述 (14)4.2 飞轮转动惯量分析 (14)4.3飞轮结构分析 (15)4.4飞轮计算 (16)4.5 本章小结 (18)第5章总体设计与校核 (19)5.1 概述 (19)5.2 总体结构设计 (19)5.3滚筒轴校核 (20)5.4飞轮轴校核 (22)5.5 本章小结 (22)结论 (23)参考文献 (24)致谢 (26)附录 (27)第1章 绪 论1.1 概述1.1.1汽车ABS 系统概述随着我国汽车工业的飞速发展以及高速公路、高等级公路的大规模建设，车辆密集化和车辆高速化对车辆的安全性能提出了更高要求。

汽车制动防抱死系统ABS 就是为适应这一要求迅速发展起来的。

ABS 性能的好坏直接影响到行车的安全。

ABS 系统的基本工作原理是：由安装在车轮附近的测速传感器在车辆制动时测量出车轮的瞬间转速(轮速)，计算出此时车轮角减速度和车辆的行驶速度(车速)，并依据瞬时车速与轮速计算出车辆的滑移率，控制器依据一定的数学模型操纵压力调节器调整制动管路中的制动液压力，改变制动器的制动力，使车轮的滑移率保持在一定水平上(约为20% )， 此时制动器的制动力趋近地面制动力最大值，车轮处于半抱半滚的状态, 此时车辆的制动方向稳定性较好，车辆的制动性能处在最佳的状态下。

因此防抱死系统ABS 就是控制汽车滑移率的控制系统，滑移率s 是一个能表征制动效能和可以测算的量，滑移率计算公式为：1v v s v -= （1.1）式中：s 为滑移率；v 为车速；1v 为轮速，即车轮转速与车轮半径的乘积。

车轮与道路之间能传递的力称为道路附着力F ϕ，F ϕ与车轮正压力之比称为附着系数：F N ϕϕ= （1.2） 道路附着系数受道路、车轮材料结构和接触状况影响。

道路附着系数与制动时车轮滑移率的关系曲线如图1所示。

图1.1 —s关系曲线由图1.1可以看出滑移率s在15%~20%时，汽车的制动性能最好，因此ABS系统的功能就是保证滑移率在15%~20%这个范围内。

1.1.2 ABS性能检测试验台的原理判断ABS 有没有发挥作用的关键指标就是制动时的滑移率。

因此，我们把试验台对ABS性能测试的主要指标定为测试制动时车轮的滑移率。

根据式(1-1)滑移率主要由车速与轮速计算得到的，因此实验台测试时，主要测试汽车制动时车轮的转速与汽车的行驶速度，再根据式(1-1)计算出滑移率是否达到15%~20%这个范围内，就可以测得ABS系统的性能是否达到要求，这就是ABS性能检测实验台的基本工作原理，其具体的结构就是这次研究主要设计的内容。

1.1.3 ABS性能检测试验台设计的要求ABS性能检测实验台的设计要求是：（1）设计汽车ABS制动性能检测试验台，具体设计试验台的机械部分。

主要包括驱动电机、联轴器及滚筒轴承的选取，增速器、滚筒的设计；（2）根据被测汽车的质量范围，计算设计能够模拟这些质量范围内的汽车的转动惯量进行ABS性能测试；（3）具有足够的强度和刚度，通过驱动电机驱动滚筒转动，带动滚筒上的待检车辆达到检测速度，然后通过车辆的ABS对滚筒进行制动，通过检测系统对ABS的性能进行检测；（4）使用方便，测量精度高，控制操作便捷，结构简单，制造容易，维修，调整方便。

1.2 ABS性能检测试验台设计方案的确定1.2.1 ABS性能检测试验台整体方案的确定由于汽车的制动性能对车辆运行的安全性起着至关重要的作用。

随着汽车安全检测设备的应用和发展，普遍采用制动试验台检测制动力来评价汽车的制动性，可以根据这些制动力检测试验台结构的分析来确定ABS性能检测实验台的方案。

（1）滚筒反力式制动力检测台滚筒反力式制动力检测台是最普通的检测设备，如图1.2所示。

我国使用的滚筒反力式制动检测台有两大类，其一是引进日本弥荣公司、日产公司的；其二是引入西欧国家的。

它们都是由电机通过传动装置驱动滚筒，滚筒带动车轮，并在汽车制动时，利用测力杠杆将制动力传给测力传感器。

为增大车轮与滚筒间的附着系数，通常采用在滚筒表面刻槽或粘砂的办法。

滚筒反力式制动力检测台的缺点是驱动转速较低，滚筒表面的线速度一般为5km/h 左右，无法测到汽车在高速情况下的制动性能。

1.滚筒机构2.减速器3.电机4.测力杠杆图1.2 滚筒反力式制动力检测台示意图（2）平板式制动力检测台平板式制动力检测台，如图1.3所示，它由测试平板、数据采集系统等构成，集侧滑、悬架效能、轴中、制动性能测试为一体的汽车检测设备。

测试平板共6块：前端左、右两块为制动平板，用于测量沿汽车行驶方向平板作用于轮胎的制动力；后端两块，一块为侧滑板，用于测量汽车的侧滑，一块为空板（不起测试作用）。

从原理上来看，平板式制动实验台是主动、动态的检测，它是汽车行驶制动状态下进行检测的，检测时，被检车辆以5~10km/h的车速驶上测试平板上，操作员根据现实信号踩下制动踏板，使车辆在测试平板上制动直至停车。